KR100363235B1 - 자기헤드의제조방법 - Google Patents

Abstract

비디오 테이프와 같은 자기기록매체에 정보를 기록하고 재생하는 자기헤드의 제조방법이 개시되어 있다.

본 발명의 제조 방법은, 자기테이프와 접촉하는 접촉면을 가지며 그 접촉면에 누설자계를 만드는 갭이 형성되어 있는 칩코어를 마련하는 칩코어 제작단계와; 상기 칩코어의 접촉면을 세척수조의 수면에 근접시킨 상태에서 그 수면에 초음파로 기포를 발생시켜 세척한 후 건조시키는 세척 및 건조단계와; 상기 칩코어의 접촉면에 이온을 충돌시켜 접촉면을 연마하는 이온 에칭에 의한 연마단계를; 포함한다. 이러한 본 발명의 제조 방법은, 헤드의 오염을 억제하며, 수명을 연장함은 물론 자기 기록재생 특성을 향상시킨다.

Description

자기헤드의 제조 방법

본 발명은 회전 헤드드럼에 장착되어 비디오 테이프와 같은 자기기록매체에 정보를 재생/기록하는 자기헤드에 관한 것으로서 특히, 자기 테이프가 접촉되는 접촉면에 고윤활성, 내마모성의 보호층이 형성된 자기헤드의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자기 기록과 재생은 자기헤드와 자기 테이프와의 마찰에 의해 이루어 진다. 잘 알려진 비디오 테이프 레코더(VTR), 포터블 비디오 카메라, 디지탈 오디오 테이프(DAT) 레코더 등은 제1도에 도시된 바와 같이, 자기헤드(magnetic head, 1)가 장착되어 있는 회전 헤드드럼(2)을 가진다. 상기 헤드드럼(2)은 일반적으로 반시계방향으로 고속 회전하며, 헤드드럼(2)의 측면을 U 형으로 접촉되어 있는 자기 테이프(magnetic tape, 3)는 회전드럼(2)의 회전방향에 순응하여 왼쪽에서 오른쪽으로 저속으로 진행한다.

이상과 같은 과정에서, 저속으로 진행하는 자기 테이프(3)와 고속회전하는 헤드드럼(2)의 자기헤드(1) 간의 마찰에 의해 이물질(異物質)이 발생된다. 이 이물질은 자기 테이프(3)와 자기헤드(2)로부터 탈락된 입자들로서 기록 재생시 노이즈를 발생시킬 뿐 아니라 자기 테이프(3)와 자기헤드(1) 및 헤드드럼(2)의 마모를 촉진시켜 이들의 수명을 단축시킨다.

제2도는 VTR용 헤드드럼에 장착되는 종래의 자기헤드(10)의 개략적 사시도이며, 제3도는 제2도에 도시된 종래 자기헤드(10)의 부분 발췌 단면도이다.

제2도에 도시된 바와 같이, 자기헤드(10)는 상호 접합되어 있는 자성체인 제1코어 부재(11)와 제2코어부재(12)와 각 코어 부재(11,12)의 허리에 권취되어 있는 코일(13)을 갖춘다. 상기 제1코어 부재(11)와 제2코어부재(12)는 자기 테이프가 접촉되는 만곡된 접촉면(14)을 가지며, 이들 양 부재의 접촉면(14)의 사이에는 누설자계가 형성되는 영역을 제공하는 일정 두께(L)의 갭(15)이 마련되어 있다. 그리고, 상기 갭(15)에는 비자성물질 예를 들어 산화규소막(SiO₂,17)이 개입되어 있으며, 이 산화규소막(17)은 상기 양 부재(11)(12)를 상호 접합한다. 그리고, 상기 갭(15)의 양측에는 갭(15)의 폭을 조절하는 구면형인 리세스(recess,16)가 형성되어 있고, 이 리세스(16)에는 보강 유리가 채워져 있다.

상기 제1, 제2코어부재(11)(12)는 자력선의 손실이 적고, 또한 기록전류에 대응한 누설자계를 발생시킬 수 있는 높은 투자율(permeability)의 페라이트나 퍼멀로이 등의 강자성체로 제작된다.

상기 갭(15)의 깊이(D)는 자기적 특성을 감안 할 때 20㎛가 가장 바람직하나, 종래에는 대략 1000시간 정도의 수명을 고려하여 그 깊이(D)가 30∼45㎛로 되도록 그 접촉면(14)을 #20000의 래핑 테이프로 연마하였다. 제4도는 래핑 테이프에 의해 가공된 자기헤드 접촉면을 AFM(Atomic Force Microscopy)로 촬영한 사진이다.

이에서 알수 있듯이, 연마된 자기헤드의 접촉면을 육안으로 보았을때에는 거시적으로 매우 매끈하고 평활한 것 같이 보이나, 제3도에 도시된 바와 같이 미시적으로는 매우 거칠다. 이것은 래핑 테이프에 의한 가공자국(machine trace)으로서 연마 방향으로 형성된 산맥들과 이들 사이의 골짜기의 형태로 보인다. 또한, 갭(15)의 양측에는 갭의 길이 방향으로 배열된 보다 높은 산맥형상의 돌출부(141)가 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 이와 같이 접촉면이 거칠고 그리고 비정상적으로 돌출된 돌출부에 의하면, 마모에 의해 발생된 이물질이 표면이 거친 접촉면, 특히 갭(15) 양측의 돌출부 주위에 집중적으로 부착됨으로서 기록 재생 특성을 크게 열화시킨다.

이러한 종래의 자기헤드의 갭은 큰 단면적을 가지기 때문에 갭으로부터 누설되는 자속의 밀도가 낮으며, 특히 접촉면의 평활도가 낮아서 마찰 노이즈가 크게 발생한다. 또한 마찰면의 마모가 진행될수록 갭의 단면적, 즉 자속이 흐르는 경로가 점차 좁아지므로 갭 저항이 증대하고 결과적으로 누설자계 강도가 비정상적으로 증가하게 됨으로써 기록재생 특성이 악화되는 문제가 야기된다.

또한 코어 부재와 산화규소막 및 유리 상호간의 물성차에 의하여 테이프가 접촉되는 접촉면이 평탄하지 않게 되므로 테이프가 손상되고, 테이프 손상에 의해 이로부터 탈락된 이물질에 의해 자기헤드가 오염되게 되는 문제점도 발생된다.

본 발명의 제1의 목적은 자기헤드의 마찰면의 평활도를 보다 증진시켜 자기헤드와 자기헤드와의 마찰에 의한 이물질 발생을 줄이고, 자기헤드의 마찰면에 대한 이물질의 누적을 더욱 억제할 수 있는 자기헤드의 제조방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 제2의 목적은 자기헤드와 자기 테이프와의 접촉에 의한 마모를 극소화하여 자기 테이프와 자기헤드의 수명을 보다 장구화할 수 있는 자기헤드의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 제3의 목적은 자기헤드의 기록/재생특성을 향상시킬 수 있는 자기헤드의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자기헤드 제조방법은,

자기테이프와 접촉하는 접촉면을 가지며 그 접촉면에 누설자계를 만드는 갭이 형성되어 있는 칩코어를 마련하는 칩코어 제작단계와;

상기 칩코어의 접촉면을 세척수조의 수면에 근접시킨 상태에서 그 수면에 초음파로 기포를 발생시켜 세척한 후 건조시키는 세척 및 건조단계와;

상기 칩코어의 접촉면에 이온을 충돌시켜 접촉면을 연마하는 이온에칭에 의한 연마단계를; 포함하는 점에 그 특징이 있다.

상기 본 발명의 연마단계에 있어서, 보다 효율적인 연마를 위하여 이온을 상기 접촉면에 충돌시킴에 있어서, 이온이 접촉면에 대해 소정각도 경사지게 입사되게 하는 것이 필요하며, 특히 그 입사각은 접촉면에 대해 70 °이하인 것이 더욱 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 자기헤드의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

제5도는 본 발명의 자기 헤드 제조방법에 있어서, 칩코어를 제작하는 과정을 보인다.

도면을 참조하면, 코어부재(21, 22)의 모재인 페라이트 블록(30, 31)의 각각에 권선홈과 트랙구 등을 각각 가공하고 각각의 대향면을 곱게 연마한다. 연마된대향면에 산화규소막(27)을 스퍼터링하여 2개의 가공된 페라이트 블럭(30,31)을 상호 접합한다. 상호 접합된 페라이트 블록(30, 31)의 통상적인 방법에 의해 단면연마, 측면 및 테이퍼 가공, 밑면연마, 권선홈의 형성, 그리고 상면부의 곡면가공 등을 거쳐 칩코어 블럭(32)을 만든다. 다음에 칩코어 블럭(32)을 소정의 애지머스 각(Azimuth Angle)에 부응하도록 비스듬히 일정한 간격으로 슬라이싱하여 칩코어(20)를 완성한다.

칩코어/기판 조립단계에서, 상기한 칩코어(20)를 제9도와 같이 헤드베이스(33)의 선단에 UV 본드로 접착하고, 그 상태에서 코어부재의 정상면(24)을 테이프 진행 방향으로 둥글게 곡면 가공한 후, 각 코어부재에 코일을 감는다.

1차 동특성검사 단계에서, 전 단계에서 1차 완성된 자기헤드 본체의 실질적인 동특성을 측정하여 불량여부를 판단한다.

세척 및 건조단계에 있어서, 화학적 세척방법은 상기한 코어칩과 헤드베이스의 에폭시 수지 또는 UV 본드가 이완될 소지가 있으므로 부적합한다. 따라서 본 발명에서는 물세척 방법을 행하되 세척효과를 높이기 위하여 초음파를 이용한다. 즉, 제6도에 도시된 바와 같이, 헤드 베이스(33)에 접착된 칩코어(20)를 거꾸로 세워서 지지대(34)의 홀(35)에 그 상면부(24)가 돌출되도록 지지시키고, 그때 그 상면부(24)가 세척수조(36) 내의 수면에 근접하도록 위치시킨다. 이때 지지대(34)로부터 코어칩(20)의 정상면(24)의 돌출거리는 0.1-0.3㎛가 적당하다. 세척수조(36) 내에는 초음파 발생기(37)가 수중에 설치되는데 이 초음파 발생기(37)를 작동시키면, 기포가 생기고 이 기포가 수면으로 떠오르면서 상기한칩코어(20)의 상면부(24)가 세척되는 것이다. 이렇게 세척이 끝난 칩코어(20)는 통상의 열풍건조 방식으로 건조시킨 후 다음의 건식에칭에 의한 연마단계를 거친다.

연마 단계에서는, 건식 에칭법, 예를 들어 알곤, 질소 클립톤 등과 같이 비활성이면서 큰 질량을 가지는 원자를 이온상태로 만들어 상기 정상면(24)에 고속 충돌시켜서 칩코어(20)의 정상면을 연마한다.

2차 동특성 검사단계는 최종적으로 완성된 자기헤드의 동특성을 측정함으로써 불량을 가려내기 위한 단계이다.

그리고 페어링(pairing)단계는 상기한 2차 동특성 검사단계에서 얻은 특성에 따라 한 헤드드럼에 장착될 자기헤드의 쌍을 가려내는 단계이다.

이하, 본 발명을 특징지우는 연마단계에 대하여 구체적으로 설명한다.

제7도(가), (나)는 이온 에칭에 의한 코어 부재의 정상면의 에칭상태를 도식적으로 보인다. 제13도 (가)의 에칭에서는 코어 부재의 정상면(24)에 대해 Ar 이온이 수직 방향으로 충돌시킬 때의 상태를 보이며, 제13도 (나)는 에칭된 이후 정상면의 요철이 둔화된 상태를 보인다.

제8도 (가), (나)는 이온에칭에 있어서의 다른 실시예의 경우를 보이는 것으로서, 제8도 (가)에 도시된 바와 같이 제7도의 실시예와는 달리 Ar 이온 입자를 정상면(24)에 경사진 방향으로 충돌시킬 때의 경우를 보이며, 제8도(나)는 이온충돌에 의해 연마된 이후 정상면(24)의 요철이 보다 둔화된 상태를 보인다.

이상의 두 실시예를 비교하여 보면, 이온을 정상면에 대해 소정 각도 경사진 방향으로 충돌시키는 것이 좋은 연마 상태를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

제9도 (가)는 Ar 에칭이 되지 않은 코어부재의 정상면을 AFM 법으로 촬영한 사진이다. 그리고 제9도 (나) 내지 (라)는 Ar 에칭이 진행되는 과정에 있어서의 정상면의 돌출부들의 둔화 상태의 진행을 단계적으로 보인다.

이상과 같은 코어 부재의 정상면의 에칭 결과를 얻기 위하여, Ar 기체를 이용한 건식 에칭조건에 있어서, 기체 압력은 1.4 mTorr, 마이크로 웨이브 출력은 300W, 그리고 기판 바이어스 전압은 -100V 이었다. 그런데, 이와 같은 에칭조건에 있어서, 기판의 바이어스 전압은 칩 코어를 기판에 부착하는데 사용되는 에폭시 수지 또는 UV 본드의 손상에 연관이 있기 때문에 조절이 되어야 한다.

아래의 표1 은 실제 실험에 의해 얻어진 것으로서 바이어스 전압과 소요 시간 변화에 따른 에폭시 수지의 손상 유무를 보인다.

<표1>

이상과 같은 Ar 이온 에칭에 의한 칩코어의 전처리(연마) 공정이후 칩코어의 정상면, 즉 데이프의 접촉면에 보호충, 예를 들어 DLC 보호층을 ECR 법에 의해 형성하였다. 이때의 코팅 조건은 압력이 3mTorr, 마이크로파 출력인 50W, 기판의 바이어스 전압이 -250 볼트이었다.

이상과 같은 본 발명에 의해 제조된 자기헤드는 테이프가 접촉되는 접촉면이 매끈하게 가공되어 있으므로 종래 자기헤드에서와 같은 자기 테이프의 손상이나 이물질 등의 축적이 억제되게 됨으로써 자기 테이프의 수명연장과 더불어 뛰어난 자기 기록 재생 특성을 가지게 된다.

이상과 같은 본 발명의 제조방법은 회전 헤드드럼에 장착되는 자기헤드 뿐만 아니라 다른 어떤 형태의 자기헤드, 예를들면 하드디스크 드라이브에 사용되는 부동식 자기헤드를 포함한 모든 접속형 자기헤드에 적용가능함은 물론이다.

제1도는 일반적인 회전헤드와 자기헤드 및 테이프간의 관계를 보인 개략도이다.

제2도는 종래 자기헤드의 개략적 사시도이다.

제3도는 제2도에 도시된 종래 자기헤드의 갭 부분을 발췌 도시한 단면도이다.

제4도는 래핑 테이프에 의해 가공된 종래 자기헤드 접촉면을 AFM(Atomic Force Microscopy)로 촬영한 사진이다.

제5도는 자기 헤드를 제작하기 위한 칩 코어의 가공과정을 보이는 순서도이다.

제6도는 본 발명에 의한 자기헤드를 세척하는 상태를 보인다.

제7도 (가)(나)는 본 발명의 제조 방법에 있어서 칩코어의 접촉면을 건식에칭법에 의해 연마되는 과정을 순서대로 보인다.

제8도 (가)(나)는 본 발명의 다른 제조 방법에 있어서 칩코어의 접촉면을 건식에칭법에 의해 연마되는 과정을 순서대로 보인다.

제9도 (가)(나)(다)(라)는 본 발명의 제조 방법의 연마단계에 의해 칩코어의 접촉면을 건식에칭법에 의해 연마되는 과정을 순서대로 보인 AFM 사진이다.

Claims (4)

1. 자기테이프와 접촉하는 접촉면을 가지며 그 접촉면에 누설자계를 만드는 갭이 형성되어 있는 칩코어를 마련하는 칩코어 제작단계와;

   상기 칩코어의 접촉면을 세척수조의 수면에 근접시킨 상태에서 그 수면에 초음파로 기포를 발생시켜 세척한 후 건조시키는 세척 및 건조단계와;

   상기 칩코어의 접촉면에 이온을 충돌시켜 접촉면을 연마하는 이온 에칭에 의한 연마단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 헤드 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 연마 단계 이전에 칩코어의 동특성을 확인하는 동특성 검사단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연마단계에서, 상기 이온을 칩코어의 접촉면에 70 °이하의 경사진 방향으로 진행시켜 충돌시키도록 하는 것을 특징을 하는 자기헤드 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 연마 단계에서, 이온에칭에 사용되는 이온에칭 장치의 기판에 -20 볼트에서 -250볼트의 범위의 바이어스 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 자기헤드 제조방법.