NL8202059A - Glas gekitte magneetkop en werkwijze voor zijn vervaardiging. - Google Patents

Description

/* - .. s* EHN 1Q.35t j - N.V. Philips1' Gloeilarpenfabrieken te Eindhoven -"Glas gekitte magneetkqp en werkwijze voor zijn vervaardiging." -- De uitvinding heeft betrekking qp een magneetkop _ met een magneetkem en met een laag niet-magnetiseerbaar hechtmateriaal in het spleëtvormende gebied van de magneetkem, waarbij tussen de kerndelen en de laag niet-magnetiseerbaar materiaal diffus ie-barrieres 5 zijn aangebracht, en op een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke magneetkqp* *

Magneetkoppen dienen voor het optekenen, weergeven en/of wissen van magnetische informatie. Zij worden bijv. toegepast in bandrecorders voor het qptekenen en/of weergeven van geluidsinforma-10 tie of beeldinformatie. I.h.b. in het geval dat een magneetkqp wordt toegepast in bandrecorders voor het qptekenen en/of weergeven van beeldinformatie (z.g. video-recorders) is het gebruikelijk om de kern van de magneetkqp van (eenkristallijn) ferriet te vervaardigen.

De spleet van een magneetkqp voor een videorecorder 15 wordt gevormd door twee delen (êênkristal) ferriet tegen elkaar te plakken met een gesputterde film van een laagsmeltend glas.

Om te voorkanen dat het glas tijdens het plakken bij ongeveer 700°C het ferriet aantast, wordt het ferriet eerst-bedekt met een voor glas ondoordringbare laag, welke vaak de diffusiebarriëre wordt genoemd.

20 Hoewel in het Britse octrooiscbrift 1.317.634 als materialen voor een diffusiebarriëre zijn voorgesteld: niet-magnetiseerbare metalen, metaalaxydes, borides, nitrides, siliciumroxyde en bij kamertemperatuur niët-magnetiseerbaar ferriet, is in de praktijk tot qp heden een gesputterde Si02 laag als diffusiebarriëre in gebruik. In de opwarnr 25 fase van het plakproces wordt het glas steeds minder visceus. Bij hoog genoeg verwarmen kan het glas als plakmiddel werken. Echter vanaf een bepaalde temperatuur lost de SiC^-laag qp in het glas. Daardoor wordt het glas méér visceus waardoor de waarde als plakmiddel afneemt.

In de koppenfahrikage moet men snel (in + 10 minuten) opwarmen naar 30 7oo + 5°C cm een goede hechting te verkrijgen. Het blijkt moeilijk om deze nauwe tolerantie van + 5°C aan te houden.

Men zoekt dus naar een diffusiebarriëre die een vrijere tenperatuurinstelling toelaat. Daarbij had men de verwachting 8202059 *' »

EHB 10.3572 I

: i ! -dat i.h.b« silicium: nitride/ waarsanui&t^»i.C.-te^ bekend is-; dat het onder bepaalde omstandigheden voor glas ondoorlaatbaar is,, geschikt zon kunnen zijn. Een glasgekitte ferrietkop met een silicium-nitride barrière is voorgesteld in het Duitse Offenlegungsschrift 5 2.347.649.

Dunne Si^N^ lagen die ferriet als ondergrond hebben blijken na het doorlopen van het temperatuurprograirma van het plak-proces echter beschadigd te zijn. Het glas dringt door de ontstane kieren heen, vloeit onder het Si^Nj en tast het ferriet aan.

10 De beschadiging' van de Si^N^ laag is waarschijnlijk het gevolg van de hoge elastische spanning aan het grensvlak: Si^N^-ferriet. Deze spanning kan voornamelijk worden toegeschreven aan de relatief geringe elasticiteit van SigN^.

Aan de uitvinding ligt nu de opgave ten grondslag 15 een magneetkcp van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen met een diffus iebarr iëre in het spleetvormende gebied die een relatief vrije tenperatuurinstelling tijdens het plakproces paart aan een voldoende ongevoeligheid voor de bij het plakproces optredende temperaturen.

20 De magneetkop volgens de uitvindig heeft daartoe het kenmerk, dat elke diffusiebarriëre is samengesteld uit een laag silicium nitride, grenzend aan de niet-magnetiseerbare hechtlaag, en een laag silicium oxide.

Vastgesteld is dat in een ferrietkop met in het 25 spleetvormende gebied een lagensysteem SiO^ - SigN^ - glas - SigN^ -Si02 na verwarmen tot 700°C en afkoelen tot kamertemperatuur het lagensysteem geheel onbeschadigd was gebleven, waardoor enerzijds het glas dus niet met het ferriet heeft kunnen reageren en anderzijds het Si02 dus niet in het glas heeft kunnen oplossen. Het genoemde 30 lagen systeem voldoet dus aan de gestelde eisen.

Dankzij de goede werking als diffusiebarriëre van de silicium oxyde - silicium nitride dubbellaag is de temperatuurregeling bij het aan elkaar hechten van de kerndelen in het spleetvormende gebied dus minder kritisch, terwijl toch een nauwkeurig 35 gedefinieerde dimensionering van het niet-magnetische spleetgebied wordt verkregen. Een en ander houdt in, dat met de uitvinding de opbrengst in de fabricage van glasgekitte ferrietkoppen significant kan warden verbeterd.

8202059 o C' % λ I w 10.351 ζ i

, I

_ De uitvinding betreft tevens een werkwijze voor het _; vervaardigen van een magneetkcp met de bovengenoemde structuur. Deze werkwijze omvat de. volgende stappen:.

het. vamen van een eerste kerndeel en een tweede kerndeel van magnetisch 5 materiaal? het zodanig bewerken van een vlak van elk van deze kerndelen, dat deze vlakken als spleetvamende vlakken kunnen dienen? het aanbrengen van een laag anti-diffusianateriaal op elk van de spleetvamien-de vlakken? het aanbrengen van een laag hechtmateriaal op tenminste êên van de lagen anti-diffusie materiaal? het tegen elkaar plaatsen 10 van de beide kerndelen met de opgebrachte lagen ertussen? en het vannen van een duurzame verbinding d.m.v. een warmtebehandeling, en wordt gekenmerkt, doordat de laag anti-dif fusie materiaal wordt opgebracht door vanaf een eerste target een laag SiC^ tot een gewenste dikte op te sputteren en door vervolgens een laag SigN4 tot een gewenste 15 dikte op- te sputteren. De laag kan vanaf een Si^ target worden gesputterd of, wat gemakkelijker is, in een stikstof bevattende gasatmosfeer vanaf een silicium-target warden gesputterd. In het laatste geval kan de silicium-target ook warden gebruikt cm de laag Si02 op te sputteren. Daartoe dient het sputteren dan in een zuurstof bevattende 2o atmosfeer plaats te vinden. Door, nadat een laag Si02 net een gewenste dikte is opgebracht, de zuurstof van. de gasatmosfeer tijdens het sputteren geleidelijk te vervangen door stikstof bereikt men dat de silicium oxyde-laag continu in de silicium nitride laag overloopt.

Een uitvoeringsvorm van de uitvinding zal nader worden 25 toegelicht aan de hand van de tekening waarin: figuur 1 een blok uitgangsmateriaal toont; figuur 2 een bewerkt kerndeel toont? figuren 3a en 3b cp twee kerndelen aangebrachte lagen voor het vormen van een diffusiebarriëre tonen? 30 figuren 4a en 4b de kerndelen van figuren 3a en 3b na het aanbrengen van een hechtlaag tonen? figuur 5 een samenstel van twee onder druk aan elkaar gehechte kerndelen toont? figuur 6 het samenstel van figuur 5 toont nadatveen 35 loopvlak is aangebracht? en figuren 7a en 7b een uiteindelijke magneetkqp tonen.

Aan een blok materiaal 10 dat van polykristallijn (gesinterd) of i.h.b. êênkristallijn ferriet vervaardigd kan zijn 8202059 *- * ' «

_ , I ———— I

HM 10.351 4 j j -(figuur 1) wordt met behulp van, de gebruikelijke technieken de in _’ figuur 2 getoonde vorm gegeven. Zoals in figuur 2 te zien is worden in het blok twee groeven 14 en 16 aangebracht en worden de oppervlakken 18, 20 en 22 zodanig gepolijst dat ze als spleetbegrenzingsvlak kunnen 5 dienen.

Met gebruikmaking van bekende qpbrengtechnieken worden eerste lagen 24 cp de oppervlakken 18, 20,-J12 van kerndelen 10 en 10' aangebracht (figuur 3a, 3b). Deze eerste lagen 24 bestaan uit een niet-magnetiseerbaar materiaal dat niet, of hoogstens zeer weinig, met ia ferriet. reageert, in casu siliciunmyde. Dit kan gemakkelijk met behulp van een sputtermethode aangebracht warden en vertoont dankzij zijn relatief hoge elasticiteit na het aanbrengen een relatief lage elastische spanning· aan het grensvlak met het ferriet.

Een alternatieve manier cm een dunne laag Si02 aan te 15 brengen is die van het zogenaamd reactief opdampen. Hierbij wordt een mengsel van SiHj en O2 toegevoerd aan een oven die (¾) een temperatuur van + 400°C wordt gehouden, waarin zich de poolstukken bevinden. Het blijkt dat dan een homogene laag SiO^ op de kerndelen wordt gevormd.

Tweede lagen 26 worden aangebracht qp de eerste lagen 20 24. Deze tweede lagen 26 bestaan uit Si^. Voor de lagen 24 en 26 konen diktes tussen 100 en 1000 & in aanmerking, waarbij 200 & een karakteristieke dikte is. Om te bereiken dat de chemische samenstelling van de Si02 lagen continu in die van de Si^N^ lagen overgaat, kan men het Si02 vanaf een Si02 target vanaf een Si-target (in 25 zuurstof) sputteren en vervolgens de atmosfeer tijdens het sputteren geleidelijk door stikstof vervangen, waardoor het laatst gesputterde materiaal Si^N^ wordt.

Cp de tweede lagen 26, die samen met de lagen 24 een diffusiebarriëre vormen, warden hechtlagen 28 aangebracht, (fig. 4a, 30 4b). Deze derde lagen 28 kunnen bestaan uit een glas dat 12-20 gew.% A1202, 40-48 gew.% B202 en verder een aandeel van één of meer van de oxyden BaO, CaO of SrO bevat. Een geschikt glas bevat bijvoorbeeld 15 mol.% A1203, 60 mol.% B^^ en 25 mol.% BaO of SrO. Dit glas laat zich met konstant blijvende samenstelling door sputteren aanbrengen 35 en kan in dezelfde sputterklók als de lagen 24, 26 vanaf een glastarget worden aangebracht.

De som van de diktes van de lagen 24 , 26 en 28 is bepalend voor de uiteindelijke spleetlengte van de magneetkop.

8202059 f- λ % - 1 I---1-:-—- I EHN 10.351 5 - Hierna warden de kerndelen 10, 1Qr met de glaslagen _! * tegen elkaar geplaatst (figuur 5) en in een oven verhit bij een temperatuur die voldoende hoog is om de glaslaag te verweken (bij voorbeeld ongeveer 650°C) waarbij de kerndelen 10, 10’ met een druk van 5 20-70 kg/cm tegen elkaar warden gedrukt. Na afkoeling zijn de kern delen 10, 1.0’ hecht met elkaar verbonden en kunnen dan verder bewerkt worden voor het verkrijgen van een magneetkqp van de gewenste vorm.

Het geheel kan bijvoorbeeld zodanig· bewerkt en gepolijst worden, onder gelijktijdige instelling van de spleefehoogte h, dat de in figuur 6 10 getoonde konstrukfcie, welke voorzien is van een loopvlak 29, ontstaat. Zoals in figuur 7a te zien is kan deze konstruktiaweer in afzonderlijke magneetkem segmenten 30 verdeeld worden die na aanbrengen van een elektrische wikkeling .31 een magneetkqp 32 vonten.

Aan de hand. van een vergroting van het spleetvormende 15 gebied van de magneetkqp. 32 van fig. 7a toont fig. 7b de verkregen lagenstructuur van het spleetvormende gebied tussen de (ferriet) kerndelen 10 en 10 *. Op elk van de kerndelen 10, 10' zijn een laag 24 van siliciunroxyde en een laag 26 van silicumrnitride aangebracht. Het geheel is samengekit via een glaslaag 28.

20 25 30 35 8202059

Claims (6)

1. 2. Magneetkcp. volgens conclusie. 1, met het kenmerk, dat elke diffusiebarriëre een structuur heeft waarbij silicium oxyde laag (24) 10 continu in silicium nitride laag (26) overgaat.
2. 3. Werkwijze voor het vervaardigen van een magneetkcp, omvattende het vormen van een eerste kerndeel en een tweede kerndeel van magnetisch materiaal; het zodanig bewerken van een vlak van elk van deze kerndelen dat deze vlakken als spleetvormende vlakken kunnen dienen; 15 het aanbrengen van een laag anti-diffusiemateriaal qp elk van de spleetvormende vlakken; het aanbrengen van een laag hechtmateriaal op tenminste één van de lagen anti-diffusie materiaal; het tegen ellcaa-r plaatsen van de beide kerndelen met de opgebracht lagen ertussen; en het vormen van een duurzame verbinding d.m.v. een warmtebehandeling, 20 met het kenmerk dat de laag anti-dif fusie materiaal wordt opgebracht door vanaf een eerste target een laag Si02 tot een gewenste dikte op te sputteren en vervolgens een laag Si^N^ tot een gewenste dikte pp te sputteren.
3. 4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat 25 de laag Si02 vanaf een SiC^-target wordt opgesputterd.
4. 5. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de laag Si^ vanaf een Si^N^ target wordt opgesputterd.
5. 6. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de laag Si^N^ in een stikstof bevattende gasatmosfeer vanaf een Si- 30 target wordt cpgesputterd.
6. 7. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat vanaf een Si-target in een zuurstof houdende gasatmosfeer een laag Si02 wordt qpgesputterd en dat, nadat een laag Si02 met een gewenste dikte is opgebracht, de zuurstof van de gasatmosfeer tijdens, het 35 sputteren geleidelijk wordt vervangen door stikstof en het sputteren in de stikstof bevattende gasatmosfeer zolang wordt voorgezet tot een laag Si^N^ met de gewenste dikte gevormd is. 8202059