KR880001196B1 - 자기헤드 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자기헤드

제1도는 자기헤드의 개략선도.

제2a도는 기계적 응력이 가해지지 않은 코어상의 자기헤드 테이프 접촉면 일부의 자기영역구조에 대한 선도.

제2b도는 양방향 신장력이 [0 0 1]평면에서 가해진 코어의 자기헤드 테이프 접촉면 일부의 자기영역구조에 대한 선도.

제3도는 각각 동일한 자성정밀상수 λ₁₀₀및 λ₁₁₁을 가지는 점들을 연결하는 선들과, 동일한 결정 이방성 상수 K₁₍₌₀₎을 가지는 점들을 연결하는 선들을 갖는 Mn-Zn 페라이트의 조성도.

제4도는 응력을 받지 않는 자기코어의 받는 자기코어의 주파수 f(MHz)의 함수로서 자기 투자성의 실제성분 μ'과 가상성분μ"을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 자기헤드 2 : 페라이트 코어

7 : 테이프 접촉면 8,9 : Si층

본 발명은 자기헤드의 기록/판독시 실질적으로 폐쇄된 자속선 경로를 제공하는 자화 가능한 페라이트 코어를 가진 자기헤드에 관한 것이다.

자화 가능한 페라이트 코어를 가진 자기헤드는 실제로 내마멸성 및 우수한 전자기 특성과 관련하여(단결정) Mn-Zn 페라이트가 그 재료로서 사용되며, 미합중국 특허 명세서 제3,079,470호에서 공지된다.

자기헤드로서 단결정 Mn-Zn 페라이트를 사용하는 것과 관련된 지금까지 잘 이해하지 못한 문제는 판독시 자기헤드에 대한 자기테이프의 기계적인 충격(마찰 잡음으로 일컬어짐)으로 인한 자성영역 벽명의 불연속 이동의 결과로서 자성잡음이 코어재료에서 발생할 수도 있다는 현상이다. 더우기 6MHz이상의 주파수에서 코어 재료의 높은 자성손실의 결과로서, 현재의 Mn-Zn 페라이트는 10MHz 신호를 처리할 수 있어야만 하는 비데오 레코더에 사용하기에는 적당치 못하다.

본 발명의 목적은 특별히 0.5MHz 내지 10MHz의 주파수 범위에서 개선된 신호 대 잡음비를 갖게한 자화 가능한 재료의 코어를 가진 자기헤드를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 위해 본 발명에 따른 자기헤드는 주어진 결정 이방성 상수 및 주어진 자성 정밀 상수를 가지며 아울러 응력으로 인한 자기 이방성이 결정 이방성보다 더 큰 성질을 가진 페라이트의 기계적 응력으로 인한 자속선 경로면을 가로지르는 완만한 자화축선을 가지는 단방향 자기 이방성을 자화 가능한 코어의 페라이트가 보이는 것이 특징이다.

본 발명을 완만한 자화축선이 이러한 방식으로 방위될때 자성영역 벽면의 이동이 자기헤드 역할을 할 수 없는 사실에 근거하고 있다. 이것은 상기 마찰 잡음을 상당히 감소시켜 준다.

상기 완만한 단방향 축선의 이방성 자계 10MHz이하의 주파수에서 강자성 공진이 코어재료에서 발생치 않으며 따라서 양호한 신호 대 잡음비가 10MHz까지 지속될 수 있게끔 선택될 수도 있다.

완만한 자화 축선의 원하는 방위는 코어재료의 자성 정밀 특성을 통해 코어에 기계적 응력을 발생시킴으로써 이루어진다. 코어재료의 기계적 응력은 자속선 경로면에 평행한 자기코어면(주면)이 기계적 응력을 받게 함으로써 그 요구가 실현될 수 있다. 이 응력은 상기 면을 가로지르기도 하고 상기 면에 평행하기도 한다. 이 양 경우에 완만한 자화축선은 정확한 응력이 생길때 자성정밀성의 결과로서, 상기 면을 가로지르는 방향이고 따라서 자속선 경로면을 가로 지른다.

(단결정) 코어의 결정방위와 가해질 기계적 응력의 값 및 방위는 사용된 재료의 자성정밀상수와 결정이방성 상수에 좌우된다. 예를들어, 이것은 신장력 또는 압축력이 완만한 자화축선을 방위시키는데 필료하는 것을 의미한다. 자기헤드로서 지금까지 사용된 페라이트 재료에서는 요구된 응력값이 약 3내지 50MPa 범위에 있어야 한다고 알려져 왔다.

코어의 주면을 가로지르는 기계적 응력은 예를들어, 나사로써 주면에 압력을 가하거나 코어에 압출력 또는 신장력을 가하는 점착제로써 하우징내의 코어를 점착시킴으로써 발생될 수 있다. 그렇지만 이와같은 방법으로는 필요한 응력을 매우 정확히 조정하는 것은 불가능하다.

요구된 응력이 주면의 평면에서 가해질때 조정이 더욱 정확해질 수 있다. 단방향(신장 또는 압축) 응력과 양방향(신장 또는 압축) 응력 사이에서 선택될 수도 있다. 양방향 응력의 장점은 동일한 효과를 얻는데 양방향 응력이 단방향 응력보다 덜 필요하다는 점이다.

주면의 평면에서 원하는 값의 양방향 응력을 제공하는 매우 실질적인 방법은 자기헤드의 동작온도 보다 높은 온도에서 문제되는 표면상에 재료를 공급하고 이렇게 하여 얻어진 구조를 냉각하는 방법이다. 여기서 상기 재료의 열팽창을 코어물질의 열팽창과 다르다. 코어의 주 표면에서 신장력을 얻기 위해서는, 보다 높아야 될 압출력을 얻도록 제공된 재료의 팽창이 코어재료의 팽창보다 더 작아야 한다.

코어재료가 페라이트 특히 단결정 Mn-Zn 페라이트일때, 소정의 기계적 신장력이 200℃ 이상의 온도에서 유리, Si, SiOx(1

X

2)의 층들을 스퍼터링(Sputtering)하고 이들을 냉각함으로써 이입될 수 있다. 이들은 페라이트 보다 더 낮은 팽창효율을 갖는다. Si는 스퍼터링이 가장 신속하게 되는 장점이 있다. 대부분의 유리는 페라이트보다 더 큰 팽창계수를 가지며 대부분의 유리는 압축력이 이입될때 사용될 수도 있다. 소정의 자성 방위를 이루기 위해 가해져야 하는 기계적응력이 자기헤드의 코어를 더욱 처리함으로써(예를들어 레이저로써 넓은 구멍이나 갭폭의 홈을 만듬) 이입되는 기계적 응력보다 일반적으로 더 커지게 된다. 이것은 본 발명에 따른 자기헤드의 기록/판독 행위가 통상의 자기헤드보다 덜 좌우된 헤드기술을 사용한다는 것을 의미한다.

이제 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 비데오 레코더에 사용된 자기헤드의 한 유형을 선도식으로 도시한 것이다. 자기헤드(1)는 두개의 평행측면(3,4)를 가지는 단결정 Mn-Zn 강자성 페라이트코어(2)(예컨대 헤드의 동작온도(~30℃)에서 -100J/m³의 이방성상수 K₁의 자성정밀상수 λ₁₀₀=-10×10^-6및 λ₁₁₁=2×10^-6를 가지는 분자식 Mn_0.63Zn_0.32

를 만족시키는 화합물)를 구비하고 있다. 코어(2)는 전기권선(6)이 통과하는 구멍(5)를 갖는다. 코어(2)내의 자속선

의 경로는 점선을 표시된다. 단결정 Mn-Zn 페라이트 코어(2)의 결정방위는 자속선

의 경로가 (0 0 1) 결정평면에 평행한 평면에 놓이게 한다. 도시된 실시예에서 코어(2)는 (1

0) 결정면에 실질적으로 평행한 테이프 접촉면(7)과 (1 1 0) 결정면에 평행한 갭표면 G를 갖는다. 양방향 신장력을 가하기 위해서, (0 0 1)방위의 코어(2) 주표면은 스퍼터링(Sputtering)에 의해 제공된 Si층(8,9)로 덮어진다. 이 층(8,9)는 200μm의 코어(2) 두께

에 대하여 약 5μ의 두께를 갖는다. 이들은 약 300℃의 온도에서 스퍼터링되고 약 12MPa의 코어(2) 결정면(0 0 1)에 양방향 신장력을 가한다. 상기 신장력의 영향을 받아 완만한 자화 축선

은 (0 0 1)평면에 대해 오른쪽 각도에서 방위된다. 이것은 제1도의 단결정 Mn-Zn 페라이트 코어를 가진(1

0)방위의 자기헤드 테이프 접촉명의 일부 영역에 대한 구조를 도시한 제2a도 및 제2b도를 참조하여 예시된다. 자기토어에 아무런 기계적 응력이 가해지지 않을때, 완만한 자화축선

이[1 1 1]방향(제2a도)를 따르는 반면, 약 7MPa로부터 생긴 양방향 신장응력 δ가(0 0 1) 평면에 가해지는 경우에, 완만한 자화축선

은 (0 0 1)평면(제2b도)을 가로질러 연장될 것이다. 양방향(신장)응력에 대한 제한치δ₀는 δ₀=

의 공식에서 유도된다.

(0 0 1)평면에 양방향(신장)응력을 가하는 것 이외에 단방향(신장)응력은 [1 1 0]방향을 따라 가함으로써

이 방위될 수도 있다. 단방향(신장)응력 δ_c'의 제한치는 다음 공식δ_c'=

을 따른다.

신장력이 가해지든 압축력이 가해지든간에 이방성 상수 및 자성 정밀 상수의 부호(및 값) 즉 재료 조성물의 선택에 좌우된다. Mn-Zn 페라이트(조성식 Mn_aZn_b

)의 경우에, 각각 같은λ₁₀₀및 λ₁₁₁을 가지는 점들을 연결하는 다수의 선들(조성물)과 K₁20을 가진 선들이 제3도의 조성도에 나타나 있다.

자성영역 벽면의 이동이 상당히 제한되게 한 결과, 이와같은 방식으로 완만한 자화축선을 재방위시키면 0.5-10MHz 주파수 범위에서 자기 투자성이 상당히 향상되고 자기코어의 자성 손실이 상당히 감소된다.

이러한 개선에 대해서는 제1도에서처럼 방위된 환상의 자기코어에서 여러 주파수로 측성될때 실제의 성분μ'와 자기투자성의 가상성분 μ"의 그래프를 도시한 제4도를 참조하여 예시한다. 제4도는 코어가 응력을 받지 않고는 상태(◎=0MPa)와(0 0 1)평면에서 12MPa의 양방향 신장력δ가 코어에 이입될때의 자성코어는 또한 10MHz에서 소정의 자기특성이 실현되게 하는 상호간의 자기탄성 작용으로 인한 이방성 자계를 가진다는 것을 알 수 있다.

본 발명은(단결성) Mn-Zn 페라이트 코어를 가진 자기헤드로 제한되지 않는다. 소정의 방식에 의한 완만한 자화축선의 방위는 또한 예를들어(단결정 또는 불활성) 센더스트(Sendust) 혹은 Ni-Fe를 기초로한(불활성) 합금으로 이루어질 수도 있다.

Mn-Zn 페라이트의 경우, 조성물에 따라 0과 150J/m³가 될 결정 이방성 K₁의 절대치는 헤드의 동작온도(30내지 40℃)에서 J/m³보다 더 크지 않은 것이 좋다. 이는 온도에 대한 K₁의 밀접한 관계에 의한다. K₁이 고정될때, 결정방위와 이입될 기계적 응력의 값 및 성질은 코어재료의 자성정밀 상수를 기본으로 하여 결정된다. 예를들어, 최소한 7MPa인(0 0 1)평면에서의 양방향 신장력과 조합하여 자속선 경료에 평행한 (0 0 1) 결정평면이 예로서 선택되었다. 50MPa의 값에 대한(양방향)응력은 제어할 수 있는 방식으로 가해질 수 있다. 이것은 일반적으로 50MPa의 응력에 의해 생길 수 있는 자성 정밀 이방성보다 낮은 결정 이방성을 갖는 코어에 대한 재료로서 선택되어야 한다는 것을 의미한다. Mn-Zn 페라이트의 경우에 이것은 이방성 상수의 절대치 K₁및 Mn-Zn 페라이트의 자성 정밀 상수λxyz가 다음 관계식으로 부터 유도된 크기를 가진다는 걸 의미한다.

δc=

자속선 경로에 평행한 코어(2)의 (xyz)평면에 가해진 양방향 응력 δc는 50MPa보다 작다.

Claims (10)

1. 자기헤드의 기록/판독시 실질적으로 폐쇄된 자속선(

   

   )경로를 제공하는 자화 가능한 페라이트코어를 갖는 자기헤드에 있어서, 자화가능한 페라이트가 소정의 결정 이방성 상수 및 소정의 자성정밀 상수를 가지며 응력으로 인해 생긴 자기 이방성의 결정 이방성보다 더 큰 성질을 가진 페라이트에서 기계적 응력에 의해 생긴 자속선 경로면을 가로지르는 완만한 자화축선을 가지는 단방향 자기 이방성을 보이는 것을 특징으로 하는 자기헤드.
2. 제1항에 있어서, 자속선 경로면에 평행한 코어 표면이 기계적 응력을 받는 것을 특징으로 하는 자기헤드.
3. 제2항에 있어서, 기계적 응력이 상기 표면의 평면에 가해지는 것을 특징으로 하는 자기헤드.
4. 제3항에 있어서, 기계적 응력이 양방향으로 방위되는 것을 특징으로 하는 자기헤드.
5. 제4항에 있어서, 상기 코어표면이 코어재료의 열팽창과 다른 열팽창을 갖는 재료의 층으로 덮어지는 것을 특징으로 하는 자기헤드.
6. 제5항에 있어서, 상기 표면이 스퍼터링된 재료의 층으로 덮인 것을 특징으로 하는 자기헤드.
7. 제5또는 제6항에 있어서, 상기 코어표면이 유리, Si 및 SiO(1≤X≤2)로 조성된 군으로 부터 선택된 재료의 층으로 덮인 것을 특징으로 하는 자기헤드.
8. (정정) 제1항에 있어서, 자화 가능한 코어재료가 단결정 Mn-Zn 페라이트인 것을 특징으로 하는 자기헤드.
9. 제8항에 있어서, Mn-Zn 페라이트 단결정의 (0 0 1)방위면이 자속선 경로에 평행한 것을 특징으로 하는 자기헤드.
10. 제9항에 있어서, Mn-Zn 페라이트의 이방성 상수 K₁및 자성 정밀 상수λxyz가 다음관계식 : δc=

    

    (단, 자속선 경로에 평행한 코어의 (xyz) 평면에 가해진 양방향 응력은 50μPa 보다 작다)으로 부터 유도된 크기인 것을 특징으로 하는 자기헤드.

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