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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Aufzeichnen
und Lesen von Daten von Magnetspeichermedien und insbesondere auf
einen verbesserten Magnetschreibkopfentwurf zum Schreiben zeitbasierter
Servostrukturen auf flexible Magnetspeichermedien. Die Servoschreibköpfe könnten seriengefertigt
werden.
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Servosteuersysteme,
die die Position eines Magnetkopfs relativ zu Spuren in Magnetspeichermedien
beibehalten, sind bekannt. Die europäische Patentanmeldung
EP 0 690 442 A2 ,
veröffentlicht
am 03. Januar 1995, mit dem Titel „Servo Control System", Albrecht u. a.,
beschreibt ein Servosteuersystem, das einen Magnetaufzeichnungskopf
zum Schreiben eines Servopositionscodes über die Breite des Magnetaufzeichnungsbandes
und an der Länge des
Bandes herunter aufweist. Der Kopf weist außerdem mehrere Zwischenräume in der
Richtung an dem Band herunter auf. Der Kopf kann eine Struktur entlang
der Länge
des Bandes schreiben, wobei die Struktur mehrere Zwischenräume beinhaltet,
die über
die Breite des Bands beabstandet sind. Der Vorteil eines derartigen
Aufzeichnungskopfs ist die Fähigkeit,
einen Servocode in einem einzelnen Durchlauf entlang der gesamten
Länge des
Bandes in diskreten Bereichen (Bändern) über die
gesamte Breite des Bandes zu schreiben. Dies erhöht eine Positionsgenauigkeit
einer Struktur in Bezug auf eine andere. Dies bietet außerdem einen
riesigen wirtschaftlichen Vorteil, da ein separates Schreiben jedes
Bands wesentlich teurer wäre.
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Wie
im Schnitt in 1 gezeigt ist, ist ein typischer
Kopf 100 des Stands der Technik aus zwei parallelen Ferritstücken 110,
die durch eine Glasschicht 120 getrennt sind, hergestellt.
Die obere Oberfläche
des Ferrit-Glas-Ferrit-Kopfs 100,
ist gekrümmt,
was die Kontaktoberfläche
des Bandes definiert. Diese gekrümmte
Oberfläche
wird zuerst mit einer dünnen
Magnetkeimschicht 140 und dann später mit einer Schicht 130 aus
einem magnetischen Material, die mehrere Mikrometer dick ist, bedeckt.
Zwischenräume 150,
die die Schreibstruktur definieren, erstrecken sich durch die magnetische
Schicht 130 zu der Keimschicht 140 über die
Mittelglasregion. Eine Drahtwicklung 160 mit einer oder
mehreren Windungen läuft
durch eine Rille 170 in dem Ferrit, die sich entlang der
Längsachse
des Kopfs 100 neben dem Glas erstreckt. Ein Strom, der
durch den Draht 160 läuft,
versorgt Magnetfelder in den Zwischenräumen 150 mit Energie.
Das Magnetfeld schreibt die Zwischenraumstruktur auf das durchlaufende
Band (nicht gezeigt). Ein Kontakt zwischen dem durchlaufenden Band
und dem Kopf bewirkt eine Abnutzung an sowohl dem Band als auch
dem Kopf, wodurch die Lebensdauer von beiden verringert wird.
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Unter
Verwendung des Ansatzes des Stands der Technik muss jeder Kopf 100 einzeln
(d. h. diskret) hergestellt werden. Die kleine Größe und Form der
diskreten Köpfe
machen es schwierig, eine Photoresistschicht aufzubringen, die eine
einheitliche Dicke besitzt. Ein Bilden einer einheitlichen Photoresistschicht
ist eine besonders wichtige Betrachtung, da das Photoresist zur
Strukturierung der Aufzeichnungszwischenräume verwendet wird. Eine Uneinheitlichkeit
der Photoresistdicke beeinflusst die Qualität der Strukturen direkt und
negativ, insbesondere für
schmale Zwischenraumabmessungen. Derartige Strukturen erfordern
die Bildung schmaler Linien (in der Größenordnung von 1,5 μm). Das Potential
für eine
gesenkte Linienbreite erlaubt ein effizienteres Schreiben und ein
genaueres Positionssignal, was eine Servosteuerung verbessert. Außerdem muss, da
die Oberfläche
gekrümmt
ist, die Krümmung
des Kopfs in dem Photolithographievorgang ausgeglichen werden. Es
ist besonders schwierig, eine gleichmäßige Schicht eines Photoresists
aufzubringen, um die Aufzeichnungszwischenräume auf dieser gekrümmten Oberfläche zu strukturieren.
Ein Aufbringen des Resists durch Aufschleudern ist in dem Fall schwierig,
in dem das Länge-zu-Breite-Verhältnis eines
Teils viel größer als
Eins ist. Obwohl das Resist elektroplattiert, eingetaucht oder auf
das Teil gesprüht
werden kann, sind diese Verfahren mühsam und wurden nicht für geometrische
Submikrometer-Tolleranzen verfeinert.
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Um
diese abgerundete Form zu erzeugen, müssen die Köpfe einzeln maschinell bearbeitet
werden, obwohl sie in Balkenform erzeugt werden könnten, um
die Herstellungskosten zu reduzieren. 2 stellt
einen Balken 200 mit mehreren Köpfen 100 dar. Linien 210,
die senkrecht zu der Längsachse
sind, zeigen an, wo die Balken auseinandergesägt werden könnten, um einzelne Köpfe 100 zu
bilden. Obwohl die Balken 200 in mehrere Köpfe 100 geschnitten werden
können,
ist der Vorgang dennoch nicht sehr effizient und schafft identische
oder noch schwierigere Herausforderungen, um eine Photoresisteinheitlichkeit
zu erzielen.
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So
ist zu sehen, dass mehrere Zwischenraum-Servoschreibköpfe eine
Abnutzung an den Köpfen
und an dem Band bewirken, teuer in der Herstellung sind, eine eingeschränkte Servostrukturdefinition
aufweisen und die Verwendung einer Magnetspeichervorrichtung in
vielen Anwendungen behindern.
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Die
EP-A-0 690 442 (vgl. 21 und 22) offenbart einen Servoschreibkopf für ein Magnetband und
weist eine erste und eine zweite Ferritstruktur, ein nichtmagnetisches
Material zwischen der ersten und der zweiten Ferritstruktur, um
einen Abstandshalter zu bilden und dadurch eine Ferrit-Nichtmagnetisch-Ferrit-Anordnung
zu erzeugen, und eine Schicht aus einem magnetischen Material, die
magnetische Zwischenräume
aufweist, über
dem nichtmagnetischen Material, um die magnetische Struktur zum
Schreiben eines Abschnitts einer Servostruktur in das Band zu bilden,
auf.
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Die
vorliegende Erfindung möchte
einen Servoschreibkopf mit verbesserter Schreibeffizienz bereitstellen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Servoschreibkopf
für ein
Magnetband bereitgestellt, wobei der Kopf folgende Merkmale aufweist:
eine erste und eine zweite Ferritstruktur, die einen oberen Abschnitt
bilden; ein nichtmagnetisches Material zwischen der ersten und der
zweiten Ferritstruktur, um einen Abstandshalter zu bilden und dadurch
eine Ferrit-Nichtmagnetisch-Ferrit-Anordnung zu erzeugen; und eine Schicht
aus einem magnetischen Material, die zumindest einen magnetischen
Zwischenraum über dem
nichtmagnetischen Material aufweist, um die magnetische Struktur
zum Schreiben eines Abschnitts einer Servostruktur in das Band zu
bilden, dadurch gekennzeichnet, dass: die erste und die zweiten
Ferritstruktur Teil eines oberen Ferritwafers sind, dadurch, dass
der Kopf ferner einen unteren Ferrit-Wafer-Teil aufweist, der mit
den Ferritstrukturen verbunden ist und einen Unterabschnitt bildet,
um eine Magnetschaltung um den Zwischenraum herum zu vervollständigen,
und dadurch, dass zwischen der ersten und der zweiten Ferritstruktur
einerseits und dem unteren Ferrit-Wafer-Teil andererseits ein Kanal unterhalb
des nichtmagnetischen Materials und oberhalb des Unterabschnitts
gebildet ist.
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Vorzugsweise
weist der Servoschreibkopf eine im Wesentlichen planare Kopfoberfläche auf. Eine
vordere Kante ist derart benachbart zu der Kopfoberfläche angeordnet,
dass das Band die vordere Kante berührt, bevor es über die
Kopfoberfläche läuft. Bei
einem bevorzugen Ausführungsbeispiel
ist die vordere Kante abgerundet, um ein Luftlager zwischen der
Kopfoberfläche
und dem Band zu bilden. Eine abgerundete hintere Kante könnte derart
benachbart zu der Kopfoberfläche
angeordnet sein, dass das Band über
die hintere Kante läuft,
nachdem es über
die Kopfoberfläche
läuft.
Beide der vorderen und hinteren Kante könnten durch Verschneiden, Schleifen
oder Kantenabschrägung
von der Kopfoberfläche
abgerundet sein.
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Der
Kopf kann vorzugsweise eine Einzeldurchlaufsaufzeichnung von Servodaten über die Breite
und Länge
des Bands erlauben. Ein Kopf, wie er beschrieben ist, erfährt eine reduzierte
Abnutzung der Magnetaufzeichnungsregion des Kopfs. Bei einem bevorzugen
Ausführungsbeispiel
bewirkt die Geometrie des Kopfs einen geringen Kontaktdruck auf
ein Band an den Kanten des Kopfes, so dass eine Abnutzung, die an
Kanten des Kopfs auftritt, reduziert wird und die Lebensdauer verlängert wird.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zu Herstellen eines
Servoschreibkopfs für
ein Magnetband bereitgestellt, das folgende Schritte aufweist: Herstellen
einer Struktur aus einem Ferrit-Material und einem nichtmagnetischen
Material, derart, dass in der oberen Region des Kopfs, in der das
Ferritmaterial Teil eines ersten Ferritwafers ist, das Ferritmaterial
im Wesentlichen das nichtmagnetische Material sandwichartig als
ein Abstandshalter an einer ersten und einer zweiten Seite desselben umgibt,
und dass in einer unteren Region, in der das Ferritmaterial Teil
eines zweiten Ferrits ist, das Ferritmaterial die erste und die
zweite Seite des Ferritmaterials der oberen Region verbindet, während ein
Kanal zwischen der oberen und der unteren Region definiert wird;
Aufbringen einer Schicht aus einem magnetischen Material auf das
nichtmagnetische Material in der oberen Region des Kopfs und Bereitstellen
eines oder mehrerer Zwischenräume
in dem magnetischen Material über
dem nichtmagnetischen Material, um die magnetische Struktur zum
Schreiben eines Abschnitts einer Servostruktur in das Band zu bilden.
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Bei
einem bevorzugten Herstellungsverfahren wird das nichtmagnetische
Material photolithographisch definiert, um Zwischenräume über dem Abstandshalter
zu erzeugen. Das nichtmagnetische Material könnte ein Photoresist, Halbleitermaterialien,
Glas, Metall oder dergleichen sein. Das Material könnte sogar
später
entfernt werden, um Luftzwischenräume zu hinterlassen. Das nichtmagnetische Material
bildet eine Region, in der das Feld schleifenförmig nach außen läuft, um
das durchlaufende Band zu schneiden, wodurch eine magnetische Struktur auf
das Band übertragen
wird. Die definier te Zwischenraumstruktur könnte sich von der in das Band geschriebenen
Struktur unterscheiden. Durch eine geeignete Auswahl der Zwischenraumstruktur
könnte
die Servostruktur verbessert werden. Ein zusätzlicher nichtmagnetischer
Raum oder Kanal ist in der Rückseite
des oberen Ferritwafers nahe dem Abstandshalter gebildet, um die
Magnetschaltung zu verbessern. Der untere Ferritwafer ist mit dem
oberen Ferritwafer zusammengepasst, um eine Magnetschaltung um die
Zwischenräume
herum zu vervollständigen.
Eine induktive Wicklung könnte
durch den Kanal laufen. Mehrere Köpfe könnten durch Serienfertigung
des oberen und des unteren Ferritwafers gebildet werden.
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Eine
Serienfertigungstechnik ist beschrieben, die die Herstellungseffizienz
von Servoschreibköpfen
erhöht
und auch eine Servostrukturdefinition für feine Merkmale verbessert,
während
Band- und Kopfabnutzung reduziert werden. Mehrere Köpfe werden
als eine Serie aus einem oder mehreren Ferritwafern hergestellt.
Eine nominell flache große
Waferoberfläche
und ein Umriss, die geeignet zur einheitlichen Photoresistaufbringung
und planaren Photolithographie sind, erlauben eine feine Servostrukturdefinition.
Eine abgerundete vordere Kante auf dem Kopf erzeugt ein Luftlager,
um eine Abnutzung des Bands und des Kopfs zu reduzieren. Ferner
tritt eine mögliche
Kopfabnutzung an der vorderen Kante auf und nicht in der Region
des Kopfs, in der die Servostruktur gebildet ist.
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Ferner
erlaubt der Kopf eine Herstellung mit erhöhter Verfahrenssteuerung sowie
erhöhter
allgemeiner Dimensionssteuerung. Das Potential für eine niedrigere Linienbreite
erlaubt ein effizienteres Schreiben und ein präziseres Positionssignal, was eine
Servosteuerung verbessert. Die Schreibeffizienz wird durch die Vervollständigung
einer Magnetschaltung um die Zwischenräume herum verbessert.
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Die
Erfindung wird durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Strukturelemente
bezeichnen, besser verständlich,
und in denen:
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1 eine
Zeichnung ist, die einen Ferrit-Glas-Ferrit-Kopf des Stands der Technik, der zum Schreiben
von Positionsservoinformationen auf ein Magnetband verwendet wird,
darstellt;
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2 eine
Zeichnung ist, die einen Balken darstellt, der mehrere Servoschreibköpfe beinhaltet, ähnlich denjenigen
des Stands der Technik, wobei Linien senkrecht zu der Längsachse
anzeigen, wo die Balken auseinandergesägt werden könnten, um einzelne Köpfe zu bilden;
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3 eine
Zeichnung ist, die einen Querschnitt eines Servoschreibkopfs gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, wobei ein Aufzeichnungsband über den
Kopf läuft;
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4 eine
Zeichnung ist, die die Draufsicht eines oberen Ferritwafers zur
Serienfertigung von Servoschreibköpfen gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 eine
Zeichnung ist, die die Seitenansicht des oberen Ferritwafers aus 4 darstellt;
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6 eine
Zeichnung ist, die einen vergrößerten Abschnitt 600 der
Seitenansicht des oberen Ferritwafers aus 5 darstellt;
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7 eine
Zeichnung ist, die einen vergrößerten Abschnitt 700 der
Seitenansicht des oberen Ferritwafers aus 5 darstellt;
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8 eine
Zeichnung ist, die die Draufsicht eines unteren Ferritwafers zur
Serienfertigung von Ser voschreibköpfen gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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9 eine
Zeichnung ist, die die Seitenansicht des unteren Ferritwafers aus 8 darstellt;
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10 eine
Seitenansichtszeichnung ist, die das Zusammenpassen des oberen Ferritwafers
aus 5 mit dem unteren Ferritwafer aus 9 zur
Serienfertigung von Servoschreibköpfen gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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11 eine
Zeichnung ist, die einen vergrößerten Abschnitt 1100 der
Seitenansicht des oberen Ferritwafers aus 10 darstellt;
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12 eine
Zeichnung ist, die einen Block abwechselnder Schichten aus nichtmagnetischem Material
und Ferrit gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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13 eine
Zeichnung ist, die abwechselnde Schichten aus nichtmagnetischem
Material und konturiertem Ferrit gemäß einem Beispiel, das nützlich für die Erklärung der
vorliegenden Erfindung ist, darstellt; und
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14 eine
Zeichnung ist, die einen oberen Kopfabschnitt, der als eine Abnutzungsschicht
und eine zusätzliche
Dünnschicht
aufweisend gebildet ist, gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind unten Bezug nehmend auf die 1 bis 14 erläutert. Fachleute
auf diesem Gebiet werden jedoch ohne Weiteres erkennen, dass die
hierin Bezug nehmend auf diese Figuren gegebene detaillierte Beschreibung
zu Erklärungszwecken
dient, da sich die Erfindung über
diese eingeschränkten
Ausführungsbeispiele
hinaus erstreckt.
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Die
vorliegende Erfindung soll zum Schreiben von Positionsservoinformationen
auf ein Magnetband in einer ähnlichen
Weise wie bei dem Kopf, der durch Albrecht u. a. in der europäischen Patentanmeldung
EP 0 690 442 A2 ,
oben, beschrieben ist, verwendet werden.
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3 ist
eine Zeichnung, die einen Querschnitt eines Servoschreibkopfs 300,
wobei ein Aufzeichnungsband 310 über den Kopf 300 läuft, gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Band 310 berührt zuerst
den Kopf 300 auf der gekrümmten Oberfläche 320,
die an der vorderen Kante des Kopfs 300 angeordnet ist.
Das Band 310 läuft
weiter über
die flache Oberfläche 330 gestützt durch
ein Luftlager, das sich zwischen dem Band 310 und der Kopfoberfläche 330 gebildet
hat.
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Um
den Servocode auf dem Band 310 zu reproduzieren, befindet
sich ein magnetischer Zwischenraum 150 (oder Zwischenräume) in
einer erwünschten
Struktur nahe der Mitte des Kopfs 300. Diese Strukturen
können
in einer Dünnschicht 390 (in der
Größenordnung
von einigen μm)
aus einem magnetischen Material mit hohem Moment (wie z. B. Eisen-Aluminium-Nitrid (FeAlN, FeTaN
oder NiFe)), die über
einem nichtmagnetischen Abstandshalter 340 aufgebracht
ist, photolithographisch definiert oder geätzt werden.
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Das
Band 310 läuft
weiter zu der gegenüberliegenden
Kante des Kopfs und verlässt
den Kopf über
eine hintere gekrümmte
Kante 350, ähnlich
wie bei dem Eintritt. Für
ein Ausführungsbeispiel
beträgt der
Winkel des Bands 310 relativ zu der oberen Oberfläche 330 des
Kopfs 300 etwa 1–2
Grad. Die Kanten 320 und 350 sind mit einem bevorzugten
Radius von 0,5–2,0
mm geformt.
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Für ein Ausführungsbeispiel
gibt es einen glatten Übergang
zu der flachen Oberfläche 330 auf der
Oberseite des Kopfs 300 an den Kanten 320 und 350.
Alternativ können
die abgerundeten Kanten 320 oder 350 so gebildet
sein, dass eine abrupte Veränderung
der Neigung an der Kante der flachen Oberfläche 330 vorliegt.
Dies bedeutet z. B., dass eine Radiusschneidertiefe so eingestellt
werden kann, dass die Radiusmittellinie näher an der flachen Oberfläche ist
als der Wert des Radius.
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Diese
abgerundete Kantengeometrie erlaubt es dem Band 310, mit
einem geringen Kontaktdruck über
die beiden Kanten 320 und 350 zu laufen und über den
flachen Abschnitt 330 des Kopfs 300, von der Oberfläche durch
ein dünnes
Luftlager getrennt, fortzulaufen. Die Tatsache, dass das Band 310 von dem
Kopf 300 getrennt ist, bedeutet, dass der Kopf 300 in
der Umgebung des Abstandhalters 340 weniger abgenutzt wird
und weniger Material zwischen dem Kopf 300 und dem Band 310 übertragen
wird. Die Beabstandung zwischen dem flachen Abschnitt 330 des
Kopfs 300 und dem Band 310 wird durch die Auswahl
von Radius, Bandspannung, Bandgeschwindigkeit und Bandcharakteristika
gesteuert. Eine kleine Kopf-Band-Beabstandung (für eine gute Strukturübertragung
bevorzugt) wird durch ein Minimieren der Menge an Luft, die zwischen
dem Band 310 und der vorderen Kante 320 des Kopfs 300 eingeschlossen
ist, beibehalten.
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Wenn
das Band 310 an der vorderen Kante 320 in Kontakt
mit dem Kopf 300 kommt, wird verhindert, dass ein Großteil der
Luft, die an dem Band haftet, in die Luftlagerregion getragen wird.
Diese vordere Kante 320 beinhaltet einen kleinen Radius
an dem Bandeintrittspunkt. Obwohl eine scharfe Kante den gleichen
Zweck erfüllen
würde,
würde dies
zu einem extrem hohen Kontaktdruck zwischen dem Band 310 und
dem Kopf 300 führen
und so zu einer Beschädigung
an dem Band 310 führen.
Zusätzlich
würde so viel
Luft von der Grenzfläche
ausgeschlossen werden, dass das Band den Kopf über der gesamten Oberfläche berühren würde, was
eine Abnutzung erhöht.
Durch ein Auswählen
eines geeignet kleinen Radius bei dem Entwurf wird der Kontaktdruck
minimiert, während
dennoch ausgeschlossen wird, dass eine große Menge Luft in die Luftlagerregion
getragen wird.
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Wie
im Stand der Technik umfasst ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
eine Region eines Abstandshalters 340, in der ein nichtmagnetisches Material
(wie z. B. Glas) zwei Stücke
Ferrit 360 um z. B. eine Entfernung von 100–500 Mikrometern
trennt. Der Magnetfluss, der durch den Schreibstrom erzeugt wird,
ist dann größtenteils
auf die magnetische Schicht 390 begrenzt, die auf der oberen
Oberfläche 330 des
Kopfs 300 aufgebracht ist. Dieses Material 390 (mit
Strukturschreibzwischenräumen 150)
erstreckt sich über
die flache Oberseite des nichtmagnetischen Materials 340 und
des Ferrits 360 und kann sich über die gekrümmten Kanten 320 und 350 erstrecken.
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Im
Gegensatz zum Stand der Technik ist das Ferrit 360 nicht
vollständig
durch das nichtmagnetische Material in zwei Hälften geteilt wie in 1, sondern
weist viel mehr einen nichtmagnetischen Abstandshalter 340 nur
in der Umgebung des Zwischenraums 150 auf (wie in 3 gezeigt).
So erstreckt sich der Abstandshalter 340 nicht zu der Unterseite
des Kopfs.
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Windungen 160 sind
um beide Seiten des unteren Abschnitts 370 des Kopfs 300 gewickelt.
Alternativ können
die Windungen 160 um die Unterseite des unteren Abschnitts 370 gewickelt
sein oder um den oberen Abschnitt 360 gewickelt sein.
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Der
Magnetkopf der Erfindung kann auf Ferritwafer-artigen Platten (die
quadratisch oder rund sind, um einen maximalen Ertrag zu schaffen,
andere Formen sind jedoch möglich,
jedoch nicht so effizient) unter Verwendung von Photolithographie
zur Definition der Zwischenräume 150,
wie bereits beschrieben wurde, seriengefertigt werden. 4 ist
eine Zeichnung, die die Draufsicht eines oberen Ferritwafers 400 zur
Serienfertigung von Servoschreibköpfen darstellt. 5 ist
eine Zeichnung, die die Seitenansicht des oberen Ferritwafers 400 darstellt.
Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung verwendet eine flache Oberfläche in der Region der magnetischen
Zwischenräume,
was es erlaubt, dass viele Köpfe
effizient auf einem großen
Ferrit- und Glaswafer (oder einem anderen nichtmagnetischen Material,
wie z. B. Keramik) ausgelegt werden können. Das Glas kann durch eines
mehrerer Verfahren hinzugefügt
werden. Rillen 410 können
in den oberen Ferritwafer 400 geschnitten, mit Glasfritte
gefüllt
und umgeschmolzen werden. Wenn die Rillen 410 geeignet
klein sind, könnten
dieselben durch ein anderes nichtmagnetisches Material gefüllt werden,
das in der Halbleiterindustrie bekannt ist, wie z. B. eine Keramik,
und in einem Damaszenervorgang abpoliert werden. Vorzugsweise ist
die obere Oberfläche
geeignet flach und poliert.
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Alternativ
kann ein Sandwich 1200 aus einem nichtmagnetischen Material 1210 und
einem Ferrit 1220, wie in 12 gezeigt
ist, aufgebaut werden. So ist im einfachsten Fall der Wafer ein
Stück Ferrit/Glas/Ferrit,
das in einem „Fleischerblock"-Stil, wie in 12 gezeigt
ist, zusammengebracht wurde. Photolithographie, Magnetmaterialaufbringung
und dergleichen werden an dem resultierenden „Fleischerblock" durchgeführt, der
auseinandergeschnitten und konturiert wird, falls erforderlich,
um einzelne Köpfe
mit einem nichtmagnetischen Abstandshalter innerhalb des Ferrits
zu bilden. Es ist auch möglich,
einen großen „Fleischerblock" zu formen, der dann
in Platten geschnitten wird, um als der kürzere Einplatten-„Fleischerblock", der gerade beschrieben
wurde, verarbeitet zu werden.
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Alternativ
kann die Form der Struktur vor einer Laminierung definiert werden. 13 ist
eine Zeichnung, die einen Kopf, der wie in 12 gebildet ist,
wobei der Kopf abwechselnde Schichten eines nichtmagnetischen Materials 1210 und
eines konturierten Ferrits 1220 aufweist, gemäß einem
Beispiel, das nützlich
für eine
Erklärung
der vorlie genden Erfindung ist, darstellt. Es wird angemerkt, dass,
obwohl 13 Ferritschichten 1220 zeigt,
die symmetrisch um die nichtmagnetische Schicht 1210 sind,
alternativ die Ferritschichten 1220 asymmetrisch sein können. Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung erstreckt sich das nichtmagnetische Material 1210 nicht
den gesamten Weg bis zu der Unterseite des Teils.
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Die
Kanten dieser Köpfe
können
durch eine maschinelle Bearbeitung einer Serie niedriger Rillen 420 auf
der Oberfläche
des Ferritwafers parallel zu den mit Glas gefüllten Rillen 410 definiert
sein. 6 zeigt niedrige Rillen 420 und mit Glas
gefüllte
Rillen 410 in einem vergrößerten Abschnitt 600 von 5. Ähnlich zeigt 7 eine
Seite der niedrigen Rille 420 in einem vergrößerten Abschnitt 700 von 5.
Ein Radius oder eine weitere abgerundete Kante kann durch eine Vielzahl
von Techniken, wie z. B. Verschneiden, Schleifen oder Kantenabschrägung, auf diese
Kanten aufgebracht werden. Ein Verschneiden beinhaltet das Brechen
einer Kante mit einem Läppapier
oder einen ähnlichen
Vorgang. Ein Schleifen (oder eine maschinelle Bearbeitung) wird
unter Verwendung einer definierten Form (d. h. einer speziell gebildeten
Form) erzielt. Eine Kantenabschrägung
ist eine Technik, bei der eine Serie kleiner Schnitte mit progressiv
größeren Winkeln
durchgeführt
werden.
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Da
das Band nur einige Grade der vorderen und hinteren Kante (wo ein
Radius eingeführt
wurde) umwickelt, müssen
der Radius und die resultierenden Rillen nur bis zu einer Tiefe
mehrerer zehn Mikrometer oder weniger maschinell gearbeitet werden. Die
exakte Maschinenbearbeitungstiefe hängt von dem erwünschten
Radius, dem Umwicklungswinkel des Bandes und von Herstellungsbetrachtungen
ab. Für
ein Ausführungsbeispiel
wird maschinell bis zu einer Tiefe von etwa 50 μm gearbeitet, um ein besseres
Polieren an den Seiten zu erhalten. Für dieses Ausführungsbeispiel
ist der Winkel 710 zwischen 5 und 15 Grad und der Winkel 720 beträgt etwa
45 Grad. Um die vordere und die hintere Kante gekrümmt herzustellen,
könnte
es wünschenswert
sein, tiefere Rillen entlang der Kante jedes Kopfs maschinell zu
arbeiten. Tiefere Rillen jedoch stellen ein schwierigeres Photoresistaufbringungsproblem.
So ist eine planarere Struktur wünschenswert.
In einem derartigen Fall erlaubt ein Füllen (ganz oder teilweise)
oder Abdecken der Rillen mit einem Material (oder andernfalls unter
Verwendung eines Materials zum Überspannen
der Rille) eine einheitlichere Photoresistaufbringung.
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Eine
Serienfertigung vieler Köpfe
auf einem Wafer, der niedrige Rillen aufweist, erlaubt die Aufbringung
einer einheitlichen Photoresistschicht. Die einheitliche Photoresistschicht
wiederum unterstützt eine
Definition akkurat gebildeter Zwischenräume in der Magnetschicht oberhalb
des nichtmagnetischen Abstandshalters, wodurch eine präzise Servostruktur auf
das Band aufgezeichnet wird. Wenn das Fluid-Photoresist aufgeschleudert
wird, fließt
es mit einer einheitlichen Dicke über die flachen Oberflächen der
Ferritplatte. Die niedrige Tiefe, die relativ breite Breite und
die geneigten Seitenwände
erlauben es, dass das Fluid-Photoresist
der Kontur der Rillen folgt und sich radial nach außen bewegt,
und nicht um scharfe Unregelmäßigkeiten
herum Pfützen
bildet oder fließt.
Alternativ können
die Photolithographie und die Aufbringungen auf einer flachen Oberfläche, bevor
die Konturen gebildet werden, durchgeführt werden.
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Eine
präzise
Linienbreitensteuerung erlaubt präzise Servostrukturen, die wesentlich
für zukünftige Verbesserungen
der Spurdichte sind. Die flache Oberfläche in der Umgebung der Zwischenräume erlaubt
es außerdem,
dass ein scharfes Bild der Maske über die gesamte Zwischenraumfläche projiziert
werden kann, wenn das Photoresist belichtet wird.
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Standardhalbleitermasken
können
eine Struktur nur auf einer flachen Oberfläche optimal abbilden (selbst
Schrittgeber nehmen eine lokal flache Oberfläche an). Der Kopf im Stand der
Technik weist eine große
zylindrische Oberfläche
auf, was eine präzise
Photolithographiebelichtung auf den Scheitelpunkt der zylindrischen
Oberfläche
einschränkt.
Die Linienbreitenvariation sollte +/– 0,5 μm oder weniger betragen. Wenn
die Struktur sich weiter von dem Scheitelpunkt verteilt, wird eine
Linienbreitensteuerung herausfordernder. Entweder muss die laterale Breite
der Struktur, die auf die Oberfläche
abgebildet werden kann, stark eingeschränkt werden oder Schritte müssen unternommen
werden, um die Veränderungen
auszugleichen.
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Ein
Differenzialvorspannen der Maske (Variieren der Linienbreite des
Zwischenraums auf der Maske über
die Maskenfläche,
um sich verändernde Verfahrensparameter
unterzubringen, wie z. B. die variierenden Entfernungen von der
flachen Maske zu der gekrümmten
Kopfoberfläche)
ist mühsam,
unpräzise
und nimmt an, dass die Krümmung
der Oberfläche
von Mal zu Mal exakt die gleiche ist. Gekrümmte Oberflächen sind schwieriger wiederholt
zu schleifen und zu polieren als flache Oberflächen.
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Mit
der flachen Oberfläche
der Erfindung ist ein Differenzialvorspannen der Maske unnötig und standardmäßige Photolithographieabbildungstechniken,
ob nun Projektion, Direktschreiben oder Kontakt, minimieren eine
Linienbreitevariation und erhöhen
eine Verfahrenseinheitlichkeit und Wiederholbarkeit. Variationen
können
auf 0,1 μm
oder weniger reduziert werden. Ferner wird eine Herstellungseffizienz
erzielt, da die Magnetschicht über
den gesamten Wafer 400 auf einmal aufgebracht werden kann (nicht
nur über
einen einzelnen Teil).
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Ferner
kann die Unterseite des oberen Ferritwafers 400 maschinell
auf eine geeignete Dicke weggearbeitet werden. Da der nichtmagnetische
Abstandshalter der Rille 410 sich nicht zu der Unterseite des
Wafers erstreckt, kann das Ferrit maschinell bearbeitet werden,
bis das Trennelement frei liegt. Wie in 11 gezeigt
ist (die eine vergrößer te Zeichnung des
Abschnitts 1100 aus 10 ist),
können
gewinkelte Rillen 430, die einen zusätzlichen nichtmagnetischen
Raum erzeugen, in die Unterseite des oberen Ferritwafers 400 maschinell
gearbeitet werden, parallel zu den Trennrillen laufend, um die Effizienz
der Magnetschaltung zu verbessern und das Trennelement frei zu legen.
Für ein
Ausführungsbeispiel
beträgt
der Winkel 1110 etwa 90 Grad. Alternativ können die
Rillen rechteckig sein.
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Wie
in der Industrie bekannt ist, kann eine dünne Abnutzungsschicht auf der
Oberfläche
des Kopfs, über
die das Band läuft,
aufgebracht werden. Diese Abnutzungsschicht kann verwendet werden, obwohl
für einige
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ein Luftlager zwischen dem Kopf und dem
Band gebildet wird. Die Magnetschicht weist minimalen Einfluss auf
die Fähigkeit
des Schreibens auf, da die Schicht so dünn ist.
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14 ist
eine Zeichnung, die einen oberen Kopfabschnitt 1400, der
mit einer Abnutzungsschicht 1420 und einer zusätzlichen
dünnen
weichmagnetischen oder nichtmagnetischen Schicht 1430 gebildet ist,
gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung darstellt. Für dieses Ausführungsbeispiel
ist eine Dünn-
(d. h. vorzugsweise in der Größenordnung
von 1.000 Angströms)
Schicht 1430 zwischen der Ferritschicht 360 (die
einen nichtmagnetischen Abstandshalter 340 aufweist) und
einer FeAlN-Schicht 390 (die
Photoresistzwischenräume 150 aufweist)
gebildet. Die Dünnschicht 1430 hat sich
als vorteilhaft erwiesen, da sie die Oberfläche der Materialien bedeckt
oder füllt
und dadurch glättet. Zusätzlich unterstützt die
Dünnschicht 1430,
wenn sie elektrisch leitfähig
ist, eine Untersuchung (z. B. durch Rasterelektronenmikroskop).
Es wird angemerkt, dass die Abnutzungsschicht 1420 über der FeAlN-Schicht 390 und
den Photoresistzwischenräumen 150 gebildet
ist. Ein zusätzlicher
Vorteil eines Hinzufügens
der Abnutzungsschicht 1410 besteht darin, dass die Oberflä che 1410 glatt
gemacht werden kann, ohne dass Zwischenraummaterial 150 gegenüber dem
Band frei liegt.
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Wie
in 8 (Draufsicht) und 9 (Seitenansicht)
gezeigt ist, sind Kanäle 810 maschinell
in einen unteren Ferritwafer 800 gearbeitet. Die Oberseite
des unteren Wafers 800 ist mit der Unterseite des oberen
Wafers 400 (mit der Photolithographiestruktur) zusammengepasst,
wie in 10 gezeigt ist. Nachdem die
Wafer 400 und 800 miteinander verbunden sind,
wird die laminierte Struktur entlang der Kantenrillen 1010,
wie in 10 gezeigt ist, zu Balken gesägt und dann
quer in einzelne Köpfe 300 gesägt.
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Alternativ
könnte
zur Erhöhung
einer Handhabungsstärke
die Struktur erzeugt und verbunden werden, bevor die Lithographie
durchgeführt
wird.
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Für wiederum
ein weiteres Ausführungsbeispiel
ist der Kopf mit nichtkonturierten, konturierten oder vorkonturierten
Teilen gebildet, wie in 12 gezeigt
ist. In dem Fall eines nichtkonturierten flachen Wafers kann das
Merkmal der vorderen und der hinteren Kante nach einem Trennen des „Fleischerblocks" in Balken oder einzelne
Köpfe hergestellt werden.
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Wieder
Bezug nehmend auf 3 wird der Kanal der unteren
Hälfte 370 ein
Durchgang (Luftraum), der sich der Länge nach herunter zu der Mitte des
Kopfs 300 erstreckt, senkrecht zu der Bewegungsrichtung
des Bands 310. Draht 160 ist um das Loch und um
die Außenseite
des Kerns gewickelt, um ringförmige
Windungen zu bilden, die die Magnetschaltung mit Energie versorgen,
wenn ein Strom angelegt wird, ähnlich
wie im Stand der Technik. Die Magnetschaltung der vorliegenden Erfindung
jedoch ist effizienter als die des Stands der Technik. Dies ist so,
da ein kontinuierlicher Magnetweg aus Ferrit (mit Ausnahe der dünnen Verbindungslinien)
vorliegt, der sich von einer Seite der dünnen magnetischen oberen Schicht
zu der anderen erstreckt. Ein klei ner Nebenschluss aus magnetischem
Material kann Abschnitte 360 direkt oberhalb oder unterhalb
des nichtmagnetischen Abstandshalters 340 verbinden, ohne jedoch
den Kopf außer
Betrieb zu setzen, wobei ein derartiger Nebenschluss unterhalb des
nichtmagnetischen Abstandshalters 340 nicht bevorzugt wird.
Andererseits ist die Hinzufügung
des magnetischen Abschnitts 370 gegenüber dem Stand der Technik besonders
von Vorteil, da sie die Magnetschaltung vervollständigt, die
die Abschnitte 360 umfasst. Ferner könnte ein Teil der oder die
gesamte offene Mittelfläche,
die durch Abschnitte 340, 360 und 370 eingegrenzt
ist, durch die Zugabe eines nichtmagnetischen Materials, wie z.
B. Glas, aufgefüllt
werden (z. B. zur Hinzufügung
einer Strukturunterstützung).
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Für wiederum
ein weiteres Ausführungsbeispiel
sind die abgerundeten Kanten des Kopfs durch ein Hinzufügen von
Schichten aus einem Material auf die Kopfoberfläche auf in etwa den erwünschten Querschnitt
gebildet.
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So
wurde ein Servoschreibkopf für
ein Magnetband beschrieben. Der Kopf kann vorzugsweise eine Einzeldurchlaufaufzeichnung
von Servodaten erlauben. Eine Kopfgeometrie, wie beschrieben, erfährt eine
reduzierte Abnutzung der Magnetaufzeichnungsregion des Kopfs und
bewirkt an den Kanten des Kopfs einen geringeren Kontaktdruck auf
das Band, so dass die Abnutzung reduziert wird und die Kopflebensdauer
verlängert.
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Ferner
ist der Entwurf des Kopfs derart, dass der Kopf ohne Weiteres durch
Serienfertigung hergestellt werden kann. Ferner erlaubt der Kopf
eine Herstellung mit erhöhter
Verfahrenssteuerung, sowie erhöhter
allgemeiner Dimensionssteuerung. Das Potential für eine gesenkte Linienbreite
auf einer flachen Oberfläche
erlaubt ein effizienteres Schreiben und eine präzisere Servosteuerung. Die
Schreibeffizienz wird gegenüber
dem Stand der Technik durch die Vervollständigung der Magnetschaltung
weiter verbessert.
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Die
vielen Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der schriftlichen
Beschreibung ersichtlich und so ist es durch die Ansprüche beabsichtigt, alle
derartigen Merkmale und Vorteile der Erfindung abzudecken.