NL7901577A - Meerspoors dunne film magneetkop. - Google Patents

Description

c 27.2.79 1 ΡΗΝ 9354 N.V. PHILIPS* GLOEILAMPENFABRIEKEN te Eindhoven Meerspoors dunne film magneetkop.

De uitvinding heeft betrekking op een magnetische over-drachtskop, bestemd om in gebruik in een magnetische flux koppelende relatie met een magnetisch registratiemedium gebracht te worden dat daartoe langs de kop bewogen wordt, 5 welke kop een substraat bevat dat een aantal magnetische overdrachtselementen van het dunne film type draagt, waarbij elk element is verbonden met twee ruimtelijk van elkaar gescheiden stripvormige elektrische leidingen die naar aan-sluitvlakken (bonding pads) voeren.

10 Een dergelijke magnetische overdrachtskop met een groot aantal overdrachtselementen (in de orde van 100) is bekend uit het Britse octrooischrift 1.307.886. De overdrachtsele-menten van deze bekende kop zijn elk voorzien van een U-vormige koperen strip die een induktief element (spoel) met I5 één enkele elektrische winding vormt. De benen van de U- vormige strippen, die in één en hetzelfde vlak liggen,' dienen als verbindingsleidingen met de aansluitvlakken. Daar deze verbindingsleidingen een groot oppervlak in beslag nemen vergeleken met het oppervlak dat de eigenlijke winding (het 20 liggende been van de U) in beslag neemt, veroorzaken zij een niet te verwaarlozen strooiveld bij het schrijven en een oppik van ongewenste signalen bij het lezen. Vooral bij gelijktijdig gebruik van twee naburige overdrachtselementen, de één voor schrijven en de ander voor lezen, treden grote moeilijkheden op met deze ongewenste overspraakeffekten. Door de 7901577 27.2.79 -2- PHN 9354 * schrijfstroom in de ene kop kan bijvoorbeeld in de andere kop een stroom geïnduceerd -worden waardoor die kop ook gaat schrijven. Om dit te vermijden zou men theoretisch wel de schrijfstroom in de eerste kop zo lang kunnen kiezen dat de 5 in de tweede kop geïnduceerde stroom niet voldoende is om te schrijven, maar bij het gebruik van zulke lage schrijf-stromen is men er niet meer zeker van dat alle koppen (van de bijvoorbeeld 100 koppen) hetzelfde (reproduceerbare) schrijfgedrag vertonen. Xn de praktijk kiest men de schrijf-10 stroom dus beduidend hoger.

Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag een magnetische overdrachtskop van de in de aanhef beschreven soort te verschaffen die een verminderde overspraak vertoont.

De magnetische overdrachtskop volgens de uitvinding heeft ^ daartoe als kenmerk, dat van elk magnetisch overdrachts- element de twee stripvormige elektrische leidingen over het grootste deel van hun lengte in een richting dwars op het substraatoppervlak op elkaar gestapeld zijn met een elektrisch isolerende laag ertussen.

20 Door de aan- en afvoerleidingen van de afzonderlijke overdrachtselementen boven elkaar te plaatsen in plaats van ze in een plat vlak te positioneren, en door ze door middel van een dunne, elektrisch isolerende laag van bijvoorbeeld kwarts van elkaar te scheiden, blijkt dat de magnetische stralings- en oppikeigenschappen van de leidingen sterk worden verslechterd, waardoor de overspraak gereduceerd wordt. Experimenten hebben aangetoond dat bij een bepaalde kop met boven elkaar liggende toe- en afvoerleidingen een vermindering van de overspraak met tenminste 40 dB optrad in verge-lijking met een soortgelijke kop met in één vlak naast elkaar gepositioneerde leidingen.

Een ruimte besparende voorkeursvorm van de overdrachts- kop volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat van elke twee op elkaar gestapelde elektrische geleiders de 35 ’ verst van het substraat gelegen geleider korter is dan de het dichtst bij het substraat gelegen geleider en dat hun aansluitvlakken in één lijn liggen.

7901577 27.2,79 -3- PHN 9354 t

Door de bovenbeschreven configuratie behoeven de elektrische geleiders niet uit te waaieren om het verbinden van hun aansluitvlakken met verdere bedrading mogelijk te maken.

Dit heeft een ruimtebesparend effekt.

5 Een verdere voorkeursvorm van de overdrachtskop volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de elektrische winding van een eerste overdrachtselement samen met één van de elektrische leidingen in een eerste geleiderlaag ligt, terwijl de andere elektrische leiding in een tweede geleider-10 laag ligt, en dat de elektrische winding van een naast het eerste overdrachtselement liggend overdrachtselement samen met één van de elektrische leidingen in de tweede geleiderlaag ligt, terwijl de andere elektrische leiding in de eerste geleiderlaag ligt. Op deze wijze is het mogelijk om naburige overdrachtselementen dichter naast elkaar te plaatsen dan de overdrachtselementen van een dunne film kop waarbij de leidingen in één vlak liggen. Bij deze laatste kop moet de tussenruimte tussen 2 naburige elementen steeds zo groot zijn dat er twee leidingen (van elk overdrachts-23 element één) tussen passen. Bij de kop volgens de uitvinding kunnen de twee leidingen boven elkaar liggen, waardoor de tussenruimte maar de helft behoeft te zijn.

De uitvinding, die zowel bij induktieve overdrachtskop-pen als bij fluxgevoelige overdrachtskoppen van het magneto-25 weerstand- of Hall-effekt type toegepast kan worden, zal bij wijze van voorbeeld nader worden toegelicht aan de hand van de tekening.

Figuur 1 toont een eerste poolschoenenpatroon in een eerste stadium van de vervaardiging van een meerspoors dunne 30 film kop;

Figuur 2 toont een eerste windingenpatroon met stroomtoevoer- en afvoerleidingen in een tweede stadium van de vervaardiging;

Figuur 3 toont een eerste patroon van doorverbindings-35 gaten in een derde stadium van de vervaardiging;

Figuur 4 toont een tweede windingenpatroon met stroomtoevoer- en afvoerleidingen in een vierde stadium van de vervaardiging; 7901577 * 27.2.79 if PHN 9354 ft

Fig. 5 toont een tweede patroon van doorverbindings-gaten in een vijfde stadium van de vervaardiging;

Fig. 6 toont een tweede poolschoenenpatroon in een zesde stadium van de vervaardiging; 5 Fig. 7 toont een (vereenvoudigd) bovenaanzicht van een zes-elements dunne film kop met op twee niveau's liggende toe- en afvoerleidingen en windingen.

Een magnetische overdrachtskop volgens de uitvinding kan vervaardigd worden als een meerlaags, foto geëtste, dunne 10 film structuur aangebracht op een thermisch geoxideerd silicium substraat. Silicium plakken zijn goedkoop, vlak en glad en goede warmtegeleiders. Lange rijen overdrachtskoppen kunnen op zo'n plak worden aangebracht, waarna die gemakkelijk in chips van iedere gewenste grootte kan worden opgedeeld.

15 Standaard sputter en foto ets technieken kunnen, worden gebruikt om de meerlaagsstructuren te realiseren, zoals hierna zal worden uiteengezet.

Op een thermisch geoxideerd silicium substraat (niet getekend) wordt een laag galvanisch nikkel-ijzer met een dikte 20 van 3 ^um uit een bad van het Wolf type afgezet. Door middel van chemisch etsen wordt uit deze laag een patroon van magnetische poolschoenen 1, 2, 3, 5> 6 gevormd (Fig, l). Over dit patroon heen wordt een eerste laag electrisch isolerend materiaal (SiOg) met een dikte van 1 ^um gesputterd. Dan 25 wordt een eerste geleidende laag aangebracht (in feite een drie-dubbele laag s 1000 £ molybdeen voor de hechting, 2 yum goud, en weer 1000 & molybdeen voor de hechting van de volgende laag). Uit deze electrisch geleidende laag wordt door middel van sputter etsen een patroon gevormd defc voor 30 elk oneven overdrachtselement een winding en een stroomtoe-voerleiding, en voor elk even overdrachtselement een stroom-afvoerleiding definieert (Fig. 2). De windingen zijn aangeduid met de verwijzingscijfers 7> 8, 9»de stroomtoevoerlei-dingen met de verwijzingscijfers 10, 11, 12 en de stroomaf-35 voerleidingen met de verwijzingscijfers 13, 14, 15. Met A,B, 0, D, E en F zijn aangegeven de plaatsen van het patroon die in een later stadium van de fabricage met een tweede geleider patroon worden doorverbonden. Op de eerste electrisch 7901577 * 27.2.79 5 PHN 9354 geleidende laag wordt een tweede electrisch isolerende laag (SiO^) met een dikte van 1 yrum gesputterd. In deze laag worden door middel van een chemisch etsproces doorverbindings-gaten A', B', C1, D', E’, F' aangebracht (Fig. 3) die corre-5 sponderen met de plaatsen A, B, C, D, E, F van het geleider-patroon van fig. 2.

Op de tweede electrisch isolerende laag wordt een tweede electrisch geleidende laag aangebracht op dezelfde wijze en met dezelfde samenstelling als die van de eerste electrisch 10 geleidende laag.

Uit deze tweede electrisch geleidende laag wordt d.m.v. sputteretsen een patroon gevormd dat voor elk oneven overdracht s element een strooraafvoerleiding, en voor elk even over-drachtselement eenwLnding en een stroomtoevoerleiding defini-15 eert (Fig. 4). De windingen zijn aangeduid met de verwijzings-cijfers 17» 18, 19» de stroomtoevoerleidingen met de ver-wijzingscijfers 20, 21, 22 en de stroomafvoerleidingen met de verwijzingscijfers 23, 24, 25. Op de plaatsen aangegeven met A’*, B*1, C'1, D'1, E'’ en F*· maakt het tweede ge-20 leider patroon via de doorverbindingsgaten A’, B', C’, D’, E*, F’ in de isolerende laag (Fig. 3) contact met de met A, B, C, D, E, F aangegeven plaatsen van het eerste geleider patroon (Fig. 2).

Bekijken we nu één van de overdrachtselementen in 20 wording, dan zien we dat in dit stadium op bijvoorbeeld de poolschoen 1 een winding 7 is aangebracht die verbonden is met een stroomtoevoerleiding 10 die in de eerste geleiderlaag loopt en met een stroomafvoerleiding 23 die in de tweede geleiderlaag loopt. De overdrachtskop wordt gecompleteerd 30 door op de tweede geleiderlaag een derde isolatielaag van SiO^ met een dikte van 1 ^um te sputteren. Hierin worden door middel van chemisch etsen doorverbindingsgaten af, b', c', d’, e',f' die doorlopen tot op de plaatsen a, b, c, d, e, f van het nikkel-ijzer van de eerste magnetische laag (via qc deze gaten worden in een volgend stadium de magnetische circuits aan de achterzijde gesloten), electrische doorverbindingsgaten g, h, i, j, k, 1 die doorlopen tot op de eerste geleiderlaag (om in een later stadium de leidingen 10, 11, 7901577 9 27,2.79 6 PHN 9354

•J

12, 13, l4 en 15 met een electrische schakeling te verbinden) en electrische doorverbindingsgaten m, n, o, p, q, r die doorlopen tot op de tweede geleiderlaag (om in een later stadium de leidingen 20, 21, 22, 23» 24, 25 met een 5 electrische schakeling te verbinden) aangebracht (Fig. 5)· Vervolgens wordt een tweede laag galvanisch nikkel-ijzer met een dikte van 3 ^um aangebracht waaruit door middel van chemisch etsen een patroon van poolschoenen 26, 27» 28, 29» 30, 31 gevormd wordt (Fig. 6). Aldus heeft men nu een zes-10 elements overdrachtskop voor het lezen of schrijven van zeer dicht naast elkaar gelegen informatiesporen 32, 33» 34 enz. verkregen zoals in bovenaanzicht getoond in Fig. 7·

De in de onderste van de twee geleiderlagen gevormde onderdelen zijn gearceerd weergegeven.

15 Hoewel de uitvinding is beschreven aan de hand van over- drachtselementen met één enkele winding, kan hij evenzeer toegepast worden bij overdrachtselementen met een aantal windingen, bijvoorbeeld 4 of 6. Deze windingen kunnen zowel op 4 niveau's liggen als op 1 niveau (vlakke spiraal). Heeft 20 men overdrachtselementen nodig die alleen moeten kunnen lezen, dan kunnen in plaats van de windingen bijvoorbeeld stripjes nikkel-ijzer die een magnetoweerstand effect vertonen worden aangebracht.

Vergelijkende metingen werden verricht aan een kop vol-25 gens de uitvinding met twee overdrachtselementen die elk van een zogenaamde contra-kop voorzien waren en aan een kop van een gebruikelijk leidingen ontwerp met eveneens twee overdrachtselementen die elk van een zogenaamde contra-kop voorzien waren. In beide gevallen hadden de overdrachts-30 elementen dezelfde lengte (250 yum), breedte (llO yum) en steek (250 ^um). Een contra-kop is in feite niets anders dan een door de spleet tussen de poolschoenen lopende secundaire electrische winding, die aldus inductief gekoppeld is met de hoofdwinding. Er werd steeds door de hoofdwinding 35 van één van de elementen stroom gestuurd en het in de aan een naastgelegen element toegevoegde contra-kop geïnduceerde overspraaksignaal werd gemeten. Zowel in de situatie dat de winding van het naastgelegen element open was, 790 1 5 77 27.2.79 7 PHN 9354 als gesloten. Het in een contra—kop van één element van een paar overdrachtselementen met boven elkaar liggende leidingen gemeten signaal bleek tenminste 40 dB te liggen onder het in een contra-kop van één element van een paar 5 overdrachtselementen met in één vlak liggende leidingen gemeten signaal (Br werden stromen gebruikt tot 125 mA met frequenties tot 500 kHZ.) 10 15 20 25 30 35 7901577

Claims (7)

1. Magnetische overdrachtskop, bestemd om in gebruik in een magnetische flux koppelende relatie met een magnetische registratiemedium gebracht te worden dat daartoe langs de kop bewogen wordt, welke kop een substraat bevat dat 5 een aantal magnetische overdrachtselementen van het dunne film type draagt, waarbij elk element is verbonden met twee ruimtelijk van elkaar gescheiden stripvormige electrische leidingen die naar aansluitvlakken voeren, met het kenmerk, dat van elk element de twee leidingen in een richting dwars 10 op het substraatoppervlak over het grootste deel van hun lengte op elkaar gestapeld zijn met een electrisch isolerende laag ertussen.

2. Overdrachtskop volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de overdrachtselementen gevormd worden door magne- 15 tische circuits, waarbij elk magnetisch circuit gekoppeld is met een electrische winding voor het opwekken van een overdracht sa c tie tussen magnetische flux in hét circuit en stroom in de winding, waarbij elke winding twee in één vlak gelegen uiteinden heeft die verbonden zijn met de electrische leidingen. 20

3. Overdrachtskop volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de overdrachtselementen gevormd worden door flux-gevoelige elementen, waarbij elk fluxgevoelige element aan twee tegenover elkaar gelegen zijden twee in één vlak gelqgen uiteinden heeft die verbonden zijn met de stripvormige electrische geleiders. 7901577 27.2.79 f PHN 9354

4. De combinatie van een overdrachtskop met een win ding volgens conclusie 2 met een overdrachtskop met een fluxgevoelig element volgens conclusie 3 voor het vormen van een schrijf/leeskop.

5. Overdrachtskop volgens conclusie 2, met het ken merk, dat de electrische winding van een eerste overdrachts-element samen met één van de electrische leidingen in een eerste geleiderlaag ligt, terwijl de andere electrische leiding in een tweede geleiderlaag ligt,en dat de elec-10 tris che winding van een naast het eerste overdrachtselement liggend overdrachtselement samen met één van de electrische leidingen in de tweede geleiderlaag ligt, terwijl de andere electrische leiding in de eerste geleiderlaag ligt.

6. Overdrachtskop volgens conclusie 3, roet het ken-10 merk, dat het fluxgevoelige element van een eerste overdrachtselement samen met één van de electrische leidingen in een eerste geleiderlaag ligt, terwijl de andere electrische leiding in een tweede geleiderlaag ligt, en dat het fluxgevoelige element van een naast het eerste over. 20 drachtselement liggend overdrachtselement samen met één van de twee electrische leidingen in de tweede geleiderlaag ligt, terwijl de andere electrische leiding in de eerste geleiderlaag ligt.

7. Overdrachtskop volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, 25 met het kenmerk, dat van elke twee op elkaar gestapelde electrische leidingen de verst van het substraat gelegen leiding korter is dan de het diclist bij het substraat gelegen leiding en dat hun aansluitvlakken in één lijn liggen 30 35 7901577