NL8302093A - Magnetische overdrachtskop voor het schrijven van informatie op hoogcoercitieve registratie media. - Google Patents

Description

, * ·· i EHN 10.706 1 N.V. Philips's Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Magnetische overdrachtskop voor het schrijven van informatie (¾) hoog^coërcitieve registratie media".

De uitvinding heeft betrekking op een magnetische overdrachts-kop met een magneetkem met twee kerndelen van ferriet die spleetbegren-zings vlakken hebben waartussen een overdrachtsspleet is gevormd, waarbij 5 het spleetbegrenzingsvlak van elk van de kerndelen is voorzien van een laag metallisch, magnetisch materiaal met een hogere verzadigingsmagne-tisatie dan het ferriet.

Het is bekend, dat het gebruik van ferrieten, in het bijzonder mondkristallijne Mn-Zn ferrieten, als magnetisch kernmateriaal voor 1Qmagnetische overdrachtskoppen gewenst is, i.h.b. in systemen voor magnetische bandregistratie en - weergave zoals audio - en videobandrecorders, daar ferrieten de voordelen hebben van hoge slijtvastheid, relatief hoge specifieke veerstand en goede magnetische eigenschappen, zoals met betrekking tot coërcitiefkracht en permeabiliteit, en goede frekwentie-15 karakteristieken.

Magneetvelden die ter plaatse van de overdrachtsspleet door een magneetkop opgewekt worden cm informatie op een magnetisch medium te schrijven worden beperkt door de verzadigingsmagnetisatie van het materiaal van de kern van de magneetkop. Magneetkoppen voor de hedendaagse 2Q videorecorders hebben meestal een kern van Mn-Zn ferriet. Dit type materiaal heeft een verzadigingsmagnetisatie van ongeveer 0,5 Tesla bij kamertemperatuur. Hun magnetisatie voldoet, cok bij temperaturen die iets boven kamertemperatuur liggen, aan de eisen die het schrijven van informatie op conventionele banden, zoals CrO^-band met een coër-25citiefkracht Hc van ongeveer 56 kA/m stelt.

Echter, teneinde de kwaliteit van het videoregistratieproces op te voeren is er een tendens cm de conventionele magneetbanden door magneetbanden met een hogere coërcitiefkracht zoals bijv. banden qp basis van zuiver Fe, die een H_ hebben van ongeveer 80-160 kA/m te 30 vervangen.

Een magneetkop met een ferrietkem kan dergelijke handen niet goed beschrijven. Immers voor het beschrijven van banden met een hoge coërcitiefkracht dient het schrijf veld van de magneetkop ook 8302093 \ EHN 10.706 2 * hoog te zijn, hetgeen niet mogelijk is doordat de ferrietkem verzadigt.

Uit Patent Abstracts of Japan, vol. 4, no. 36 (P-51) (708), 18 juli 1980, blz. 78 P.19 & JP,A, 5558524 is bekend dat dit probleem aangepakt kan worden door een overdrachtskop toe te passen met een magneetkem met 5 twee kerndelen van ferriet die spleetbegrenzingsvlakken hebben waartussen een overdrachtsspleet is gevormd, waarbij het spleetbegrenzingsvlak van elk van de kerndelen is voorzien van een laag metallisch magnetisch materiaal met een hogere verzadigingsmagnetisatie dan het ferriet.

Het effect van de bekende overdrachtskop berust erop dat door het aanbrengen op de kerndelen van ferriet van een relatief dunne laag materiaal met een hogere verzadigingsmagnetisatie dan het ferriet verzadigingseffecten (bij de randen van de overdrachtsspleet) pas bij veel hogere veldsterktes optreden. Het schrijfveld kan daardoor hoger zijn dan bij ferrietkoppen met spleetvlakken die niet bekleed zijn net een 15 materiaal met hogere verzadigingsmagnetisatie dan fanriet, en wel zoveel hoger dat registratiemedia met coërcitiefkrachten van 80kA/m en hoger beschreven kunnen worden.

De bekende kop omvat twee kerndelen met uniforme dikte die elk aan hun naar de overdrachtsspleet gekeerde zijde van een uitsparing 20 . .

zagn voorzien. De twee uitsparingen in de twee kerndelen voormen tezamen een wikkelopening waar doorheen een spoel is gewikkeld. Een dergelijke % kop met een uniforme dikte van de kerndelen heeft een spleetbreedte die gelijk is aan de breedte van de kerndelen. Voor de huidige video- toepassingen zijn overdrachtskoppen vereist met spleetbreedten die slechts 25 enkele tientallen microns bedragen.

Uit constructief oogpunt gezien is het niet toelaatbaar dat de kerndelen een dergelijke geringe breedte bezitten. Men gaat daarom in de praktijk uit van aanzienlijk bredere kerndelen die ter plaatse van de overdrachtsspleet in hun loopvlak en het daaraan grenzende deel van hun 30 zijvlakken van uitsparingen worden voorzien net een onderlinge afstand die gelijk is aan de gewenste spleetbreedte. Zou men deze maatregel bij de uit de bovengenoemde publikatie bekende magneetkop toepassen, dan resulteert een kop waarbij het effect van het bekleden van de spleetvlakken met een magnetisch materiaal met een hogere verz adigingsmagneti-35 satie dan het materiaal van de kerndelen niet optimaal is.

Volgens de uitvinding moet cm een optimaal effect te bereiken uitsluitend één van de kerndelen van een wikkelopening voorzien zijn 4 8302093 1 , \ ' %» PEN 10.706 3 en moet het andere kerndeel tenminste één uitsparing in zijn spleetbe- grenzingsvlak hebben die de magnetische spleetbreedte van de overdrachts- kqp definieert. Alleen bij deze kopconfiguratie is een optimaal verloop 5 van de magnetische flux gewaardhorgd. Een belangrijk aspect bij het bekleden van de spleetvlakken van een ferrietkop is, dat zo dunne lagen van het metallische, magnetische materiaal gebruikt kunnen worden dat wervels tranen weinig effect hebben vergeleken met het geval wanneer kerndelen (poolschoenen) van metallisch, magnetisch materiaal worden toegepast. Diktes van 500-5000 nm zijn zeer geschikt gebleken. Beneden 500 nm treedt geen significante verbetering op. Boven 5000 nm kunnen warvelstrocmeffecten optreden. Deze diktes zijn zodanig dat de lagen, evenals de laag diëlectrisch materiaal die i.h.a. de spleet vormt, m.b.v.

sputtertechniék cp de vlakken van de kerndelen aangebracht kunnen worden.

Dat de techniek voor het aanbrengen van de lagen met hoge verzadigings-15 magnetisatie canpatibel is met de techniek waarmee bij de conventionele koppen het spleetvcrmende materiaal wordt aangebracht is een belangrijk - voordeel bij de realisatie.

Metallische materialen met een hogere verzadigingsmagnetisatie 2(J dan ferriet zijn b.v. legeringen op Ni-Fe basis met ongeveer 20 gew. % Ni (λ» 1,0 Tesla), legeringen op Al-Fe-Si basis met ongeveer 5 gew. % Al en ongeveer 10 gew. % Si (λ/1,6 Tesla) en amorfe, magnetische legeringen.

De uitvinding betreft tevens een magnetische overdrachtskqp bestemd voor toepassing in het bovenbeschreven opneem- en weergeef-2g systeem.

Een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding zal aan de hand van de tekening nader worden toegelicht, waarin

Figuur 1 een schematisch perspectivisch aanzicht is van een systeem met een magneetkop en een registratiemedium;

Figuur 2 een vergroot aanzicht van een detail van de magneet-30 kop van figuur 1 is,

Figuur 3 een diagram toont, waarin het schrijf veld H van twee verschillende magneetkoppen is uitgezet als functie van de schrijfs troon i.

Figuur 1 toont een magneetkop 1 met een magneetkem 2. De maq-35 neetkem 2 is van een wikkelopening 3 voorzien waardoorheen een spoel 4 is gewenden. De magneetkem 2 wordt gevormd door twee kerndelen 5, 6 8302093 EHN 10.706 4 * 1" van (eenkristallijn) Mn-Zn ferriet die met behulp van een hechtmateriaal (bijv. glas) in de gebieden 7, 8 aan elkaar gehecht zijn. Bij 8 wordt daardoor een overdrachtsspleet 9 gevormd. In bedrijf wordt de magneetkop 1 in flux koppelende relatie met opeenvolgende delen van een magnetisch 5 registratiemedium 10 gebracht, waarbij bekrachtigingsinrichting 11 stroom door de spoel 4 stuurt.

Zoals figuur 2 die een vergroot detail van de kop 1 van fig. 1 voorstelt toont, zijn de vlakken van de kerndelen 5 en 6 die de overdrachtsspleet-9 begrenzen bedekt net lagen 12 en 13. De lagen 12 en 13 10 bestaan uit een (metallisch) magnetisch materiaal, bij voorkeur een amorfe magnetische legering, met een aanzienlijk hogere verzadigings-magnetisatie dan Mn-Zn ferriet. De dikte van de lagen 12 en 13 die bij voorkeur d.m.v. sputteren op de kerndelen 5, 6 aangebracht zijn, ligt tussen 500 en 5000 nm. Tussen de lagen 12 en 13 bevindt zich een, de 15 overdrachtsspleet 9 definiërende, laag van een niet-magnetiseerbaar materiaal zoals glas en/of kwarts. De dikte van deze laag, die tevens kan dienen cm de kerndelen 5, 6 aan elkaar te hechten, ligt bij de hedendaagse videokoppen tussen 100 en 700 nm.

Volgens de uitvinding is het vlak van kerndeel 6 dat de spleet 2Π 9 begrenst van twee uitsparingen 16, 17 voorzien qp een onderlinge afstand die een magnetische spleethreedte W van bijv. 20 ^,um definieert, terwijl het kerndeel 5 waarin de wikkelopening 3 is aangebracht, zijn oorspronkelijke breedte van bijv. 40 /Um heeft behouden.

De uitvinding sorteert slechts dan het gewenste optimale effect 25 als de spleetbegrenzingsvlakken van beide kerndelen met een laag metallisch magnetisch materiaal bekleed zijn. Voor het ferriet kerndeel waarin de wikkelopening is aangebracht is het gewenst dat niet alleen het spleetbegrenzingsvlak zelf, in casu het spleetbegrenzingsvlak 14, van een laag metallisch, magnetisch materiaal voorzien is, maar dat ook 30 het aan het spleetbegrenzingsvlak grenzende vlak van het kerndeel, in casu het vlak 15, van zo'n laag voorzien is. Voor het kerndeel 6 is het gewenst dat het aan de zijde die naar de spleet 9 gekeerd is over de hele hoogte h van zo'n laag voorzien is.

Ter illustratie van het effect van het bekleden van de spleet-35 vlakken is het schrijf veld ter plaatse van de spleet van een (video) magneetkop van het type van figuur 1 d.w.z. met beklede spleetvlakken, 8302093 • > -¾ £ % EHN 10.706 5 doch zónder de uitsparingen 16, 17 die in fig. 2 getoond worden, waarbij de lagen 12, 13 gevormd warden door Ni-Fe lagen met een dikte tussen 2 en 5yum. en de dikte van de overdrachtsspleet 9 definiërende laag minder dan 0,5 um. bedroeg gemeten m.b.v. een magneetveldgevoelige 5 sensor die op een afstand van 3 ^um boven de spleet 9 was geplaatst. De gemeten veldsterkte H als functie van de stroom 1 door de spoel 4 wordt in figuur 3 getoond (curve I).

Ter vergelijking is ook het schrijf veld aangegeven van een niet van lagen 12, 13 voorziene, doch verder identieke ferriet magneet-kop. In fig. 3 is duidelijk te zien dat bij strocmsterktes waarbij de ferrietkop verzadigt, het veld van een kop met beklede spleetvlakken nog in sterkte toeneemt.

Opgemerkt wordt dat het schrijf veld direkt bij de spleet veel groter is dan de waarden die op een afstand van 3 ^um werden gemeten cm de grafiek van fig. 3 te produceren.

Een overdrachtskop voorzien van spleetvlakken bedekt met een 2 yUm dikke laag van een magnetische Al-Fe-Si legering (lengte van de overdrachtsspleet kleiner dan 0,5 um) is gebruikt in een (helical scan) video recording experiment en vergeleken met een conventionele ferrietkop. Met beide koppen werd op magneetbanden met coërcitiefkrachten van resp. 55 kA/m (band 1), 88 kVm (band 2) en 128 kA/m (band 3), die met een relatieve snelheid van 3,2 n/sec. langs de koppen bewogen werden, signalen geschreven. De opgetekende signalen werden met behulp van ^ een referentie leeskop met een overdrachtsspleet met een lengte kleiner dan 0,3 ^um uitgelezen. De cpgetekende signalen bevatten een (hoogfrequente) videoccmponent (frequentie 4,5 MHz), een chrcmaccnponent (frequentie 625 kHz) en een (laagfrequent) spoorvolgccmponent of tracking component (frequentie 100 kHz).

Het verschil is uitgangsspanning bij het uitlezen van het door 30 de eerste kop en het door de conventionele kop opgetekende videosignaal bedroeg 0 dB (band 1), 4 dB (band 2) en 6 dB (band 3). Het bekleden van de spleetvlakken resulteert dus in een duidelijke verbetering van het schrijfproces van hoogfrequente signalen op magneetbanden met een coërcitrefkracht boven 80 kA/m, waarbij de verbetering bij het schrijven 35 qp banden met een coërcitief kracht van 128 kA/m nog significanter is dan de verbetering bij het schrijven op banden met een coërcitiefkracht 8302093 ΗΝ 10.706 6 * » * Μ 1 van 88 ka/nu

Ocik bij lagere frequenties dan 4,5 MHz blijkt een verbetering van het schrijfproces op magneetbanden met coërcitiefkrachten van 88, resp. 128 kA/m bereikt te worden.

5

Het m.b.v. de eerste kop opgetekende chramasignaal induceerde in de referentiekqp een ongeveer gelijke spanning vergeleken met het door de conventionele kop opgetekende chranasignaal (band 1) resp. een tenminste 1,5 hogere spanning (band 2 en band 3).

Een zelfde effect werd gevonden t.a.v. het tracking signaal.

10 15 20 25 30 8302093 35

Claims (3)

1. Magnetische overdrachtkop met een magneetkem met twee kerndelen van ferriet die spleetbegrenzingsvlakken hebfcen waartussen een overdrachts-spleet is gevormd, waarbij het spleetbegrenzingsvlak van elk van de kerndelen is voorzien van een laag metallisch, magnetisch materiaal met een 5 hogere verzadigingsmagnetisatie dan het ferriet, met het kenmerk, dat uitsluitend één van de kerndelen van een wikkelcpening is voorzien, en dat het andere kerndeel tenminste één uitsparing in zijn spleetbegrenzings-vlak heeft die de magnetische spleetbreedte van de overdrachtskop defin-nieert. 1Q2. Magnetische overdrachtskop volgens conclusie 1, waarbij de dikte van de lagen metallisch magnetisch materiaal ligt tussen 500 en 5000 nm.

3. Magnetische overdrachtskop volgens conclusie 1 of 2, waarbij de laag metallisch, magnetisch materiaaleen materiaal bevat gekozen uit de 15groep omvattende legeringen cp Ni-Fe basis, legeringen pp Al-Fe-Si basis en amorfe, magnetische legeringen.

4. Magnetische overdrachtskop volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de lagen van metallisch, magnetisch materiaal door sputteren zijn aangebracht en de overdrachtsspleet wordt gevormd door een laag diëlectrisch 2omateriaal dat eveneens door sputteren is aangebracht. 25 30 8302093