NL8701664A

NL8701664A - Dunne film magneetkop met inductief overdrachtselement.

Info

Publication number: NL8701664A
Application number: NL8701664A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1987-07-15
Filing date: 1987-07-15
Publication date: 1989-02-01
Also published as: US4937227A; EP0300558A1; JPS6430014A; KR890002820A; CN1030661A

Description

‘ * PHN 12.18¾ 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Dunne film magneetkop met inductief overdrachtselementM.

De uitvinding heeft betrekking op een dunne film magneetkop met tenminste een inductief overdrachtselement en een vlak voor magnetische fluxkoppeling van het overdrachtselement met een magnetisch re-5 gistratiemedium, omvattende een eerste magnetisch permeabele laag en een tweede magnetisch permeabele laag, welke tezamen een magnetisch juk vormen met een aan het genoemde vlak aanwezige overdrachtsspleet, waarbij de genoemde lagen zich aan weerszijden van het overdracht8element uitstrekken.

10 Een dergelijke magneetkop is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.239.587 (PHN 8861; herewith incorporated by reference) en kan toegepast worden in inrichtingen voor het registreren en/of uitlezen van informatie op een magnetische laag. Dergelijke inrichtingen kunnen bestemd zijn voor industriële toepassingen, bijvoorbeeld infor-15 matie-opslag inrichtingen met magnetische schijven, trommels of banden, of voor consumententoepassingen, bijvoorbeeld videorecorders. De bekende magneetkop heeft twee op een substraat aangebrachte lagen van NiFe, die samen een magnetisch juk vormen. Een voorste deel van het magnetische juk, dat bedoeld is voor fluxkoppeling met een registratiemedium 20 is voorzien van een overdrachtsspleet. Een achterste deel van het juk vormt de verbindingsplaats van de beide genoemde lagen. Om de verbin-dingsplaats is een van het magnetische juk geïsoleerde vlakke winding van electrisch geleidend materiaal aangebracht, welke het inductieve overdrachtselement vormt.

25 De bekende dunne film magneetkop heeft het bezwaar, dat tus sen de zich op kleine afstand van elkaar bevindende NiFe lagen tijdens bedrijf een relatief grote magnetische verliesflux ontstaat. Daardoor is het rendement van de bekende magneetkop nogal laag.

De uitvinding beoogt nu de in de aanhef genoemde dunne film 30 magneetkop zodanig te verbeteren, dat een wezenlijk hoger rendement te bereiken is, alsmede een langere levensduur.

8701664 y PHN 12.184 2

De dunne film magneetkop volgens de uitvinding vertoont daartoe als kenmerk, dat tussen de eerste en de tweede magnetisch permeabele lagen althans ter plaatse van de spleet een laan van een supergeleidend materiaal is aangebracht.

5 Onder supergeleidend materiaal wordt hier verstaan een mate riaal dat zich in een supergeleidende toestand bevindt en volledig of nagenoeg volledig het Meissnereffect vertoont. Om practische redenen verdienen materialen die een relatief hoge kritische temperatuur hebben, bijvoorbeeld liggend boven de temperatuur waarbij stikstof bij 10 normale druk vloeibaar wordt, de voorkeur. Geschikte materialen zijn bijvoorbeeld supergeleidende keramische materialen uit verbindingen van lanthaan, barium, koper en zuurstof, zoals La-|_xBaxCuOi{ met x liggend tussen 0.15 en 0.6; lanthaan, strontium, koper en zuurstof, zoals La2_xSrxCu0i| met x liggend tussen 0.15 en 0.2; yttrium, barium, koper 15 en zuurstof, zoals YBagCugOy.^ met d liggend tussen 0.0 en 1.0 of Yo.i;Bao*6^u1·0^3*0» yttrium, barium, strontium, koper en zuurstof, zoals YBa2_xSrxCu308, waarbij een deel van de elementen gedeeltelijk gesubstitueerd kan zijn, bijvoorbeeld zuurstof door fluor of strontium door calcium.

20 Door het Meissnereffect wordt voorkomen, dat tussen de zich aan weerszijden van de laag van een supergeleidend materiaal bevindende delen van de magnetisch permeabele lagen magnetische kortsluitflux ontstaat. Daardoor kan de magnetische fluxdichtheid over de overdrachts-spleet ter plaatse van het vlak voor magnetische fluxkoppeling van het 25 overdrachtselement met het magnetische registratiemedium aanzienlijk worden vergroot, hetgeen resulteert in een wezenlijk hoger rendement van de magneetkop. De aanwezigheid van de laag van een supergeleidend materiaal in de spleet biedt de mogelijkheid, om de spleethoogte te vergroten zonder dat daardoor, zoals bij de bekende magneetkop het ge-30 val is, de overdrachtsfunctie van de magneetkop nadelig wordt beïnvloed. Een grotere spleethoogte geeft de magneetkop het voordeel van een langere levensduur. Het langs de magneetkop lopende registratiemedium veroorzaakt namelijk ter plaatse van het genoemde vlak voor magnetische fluxkoppeling mechanische slijtage waarbij de spleethoogte wordt

QC

verkleind. Bij een bepaalde minimale spleethoogte is de magneetkop niet 8701664 ap & PHN 12.1811 3 meer bruikbaar. De levensduur van de magneetkop wordt derhalve mede bepaald door de grootte van de oorspronkelijke spleethoogte.

Een bijzonder gunstige uitvoeringsvorm van de dunne filmmag-neetkop volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de laag van een g supergeleidend materiaal tevens aangebracht is tussen het overdrachts-element en een van de genoemde magnetisch permeabele lagen.

De zich over een groot gebied uitstrekkende laag van een supergeleidend materiaal voorkomt door zijn magnetisch afschermende werking magnetische kortsluitflux in het magnetische juk. Anders gezegd, 10 het ontstaan van magnetische verliesflux tussen de eerste en de tweede magnetisch permeabele laag wordt voorkomen, waardoor de magnetische potentiaal ver liezen in de magneetkop aanzienlijk gereduceerd kunnen worden ten opzichte van de potentiaalverliezen die optreden in de bekende magneetkop, en nog slechts afhankelijk zijn van de magnetische weer-15 stand van het juk. Het resultaat van de maatregel volgens de uitvinding is derhalve een zeer hoog rendement.

De beschreven doelstelling van de uitvinding kan ook bereikt worden met een tweede dunne filmmagneetkop volgens de uitvinding met tenminste een inductief overdrachtselement en een vlak voor magnetische 20 fluxkoppeling van het overdrachtselement met een magnetisch registratiemedium, omvattende een eerste magnetisch permeabele laag en een tweede magnetisch permeabele laag, welke tezamen een magnetisch juk vormen met een aan het genoemde vlak aanwezige overdrachtsspleet, waarbij de genoemde lagen zich aan weerszijden van het overdrachtselement 25 uitstrekken, dat is gevormd door een een aantal windingen vormende electrisch geleidende laag, die is gekenmerkt, doordat de electrisch geleidende laag een supergeleidend materiaal omvat, waarbij althans binnen het magnetische juk de afstand tussen de naast elkaar liggende windingen van het supergeleidende materiaal kleiner is dan de breedte 30 van de afzonderlijke windingen.

In deze magneetkop volgens de uitvinding wordt gebruik gemaakt van het verschijnsel, dat de electrische weerstand van een zich in een supergeleidende toestand bevindend materiaal nul of nagenoeg nul is. Daardoor is een belangrijke vermindering van de electrische weer-35 stand van het inductieve overdrachtselement en derhalve een aanzien- 8701564 PHN 12.184 4 lijke vermindering van de thermische ruis bereikbaar, waardoor een verbetering van de signaal-ruis verhouding kan worden verkregen. Bij voorkeur zal een afstand tussen de windingen genomen worden die kleiner is dan de helft van de breedte van de afzonderlijke windingen.

5 Opgemerkt wordt, dat de magneetkoppen volgens de uitvindin gen een lage electrische impedantie hebben, omdat deze impedantie evenredig is met de totale magnetische flux, en het verliesdeel daarin door de maatregelen volgens de uitvinding geminimaliseerd is. Dit geeft een extra vermindering van de ruis en derhalve een verdere verbetering van ^ de signaal-ruis verhouding.

Opgemerkt wordt .voorts nog, dat het uit de Japanse octrooiaanvragen 57-120221 en 60-154315 bekend is om een supergeleidend mate- f riaal in de spleet van een ringmagneetkop aan te brengen. De genoemde octrooiaanvragen geven echter geen informatie omtrent het verbeteren 15 van dunne filmmagneetkoppen.

De uitvinding zal bij wijze van voorbeeld nader toegelicht worden aan de hand van de tekening, waarin

Figuur 1 schematisch een doorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van de dunne filmmagneetkop volgens de uitvinding toont, on

Figuur 2 schematisch een doorsnede volgens de pijlen II-II in figuur 1 toont, en

Figuur 3 schematisch een doorsnede van een tweede uitvoeringsvorm toont.

De in de figuren 1 en 2 getoonde dunne film magneetkop vol-25 gens de uitvinding vormt een geheel met een substraat 1 van een slijtvast, niet-electrisch geleidend materiaal, zoals glas of aluminiumoxide en dient voor het magnetisch registreren van informatie op een magnetisch registratiemedium, zoals een magneetband en/of het detecteren van magneetvelden, afkomstig van een dergelijk medium. De getekende pijl A 30 geeft de richting aan waarin het registratiemedium langs een vlak 3 van de magneetkop verplaatst wordt.

De magneetkop volgens de uitvinding kan vervaardigd worden als een meerlaags dunne filmstructuur, aangebracht op het substraat 1. Sputter-technieken, foto-etstechnieken en galvanische afzetprocessen en oc opdampprocessen kunnen worden gebruikt om de meerlagenstructuur te rea- 8701664 PHN 12.184 5 * rf* liseren. Daarbij kan uitgegaan worden van een eerste laag 5 van een magnetisch permeabel materiaal, zoals een nikkel-ijzerlegering (permalloy), een ijzer-silicium-aluminiumlegering (sendust) of amorfe legeringen, die op het substraat 1 is aangebracht. De meerlagenstruc-_ tuur omvat voorts een tweede soortgelijke laag 7 die zodanig is aange-

O

bracht, dat de beide magnetisch permeabele lagen 5 en 7 in een gebied 9 magnetisch met elkaar verbonden zijn en buiten dat gebied van elkaar geisoleerd zijn. De lagen 5 en 7 vormen samen een magnetisch juk met een aan het vlak 3 grenzende overdrachspleet 11 met een spleethoogte h, een spleetlengte 1 en een spleetbreedte W. Rondom het genoemde gebied 7 is een in spiraalvorm lopende laag 13 van een electrisch geleidende materiaal, bijvoorbeeld goud of molybdeen aangebracht, die een uit een aantal windingen bestaande spoel vormt. Deze spoel strekt zich tussen de ruimtelijk van elkaar gescheiden delen van de lagen 5 en 7 uit, en 15 vormt het inductieve overdrachtselement 15 van de magneetkop. De over-drachtsspleet 11 is gevormd door twee isolatielagen 17 en 19 van elec-triseh isolerend materiaal, zoals SiOj en een zich daartussen uitstrekkende laag 21 van een supergeleidend materiaal, zoals . De supergeleidende laag 21 strekt zich in de getoonde uitvoeringsvorm uit 2q vanaf het vlak 3> waarin de magnetische fluxkoppeling plaatsvindt tussen het overdrachtselement en het magnetische registratiemedium, tot aan het gebied 9, waar de magnetisch permeabele lagen 5 en 7 magnetisch met elkaar verbonden zijn, en bevindt zich daarbij tussen het overdrachtselement 15 en de magnetisch permeabele laag 5. De isolatielagen 25 17 en 19 strekken zich eveneens uit vanaf het vlak 3 en vullen de ruimte tussen de laag 5 en de laag 11 resp. tussen de laag 11 en de laag 7 op. Om fabricagetechnisehe redenen zal de isolatielaag 19 plaatselijk uit meerdere dunne laagjes gevormd zijn.

Hoewel er slechts een door de magnetisch permeabele lagen 5 30 en 7 gevormd magnetisch juk met een overdrachtspleet 11 is getekend, kunnen er op het substraat een aantal van dergelijke jukken zijn aangebracht, voor het vormen van een meerspoors dunne filmkop volgens de uitvinding voor magnetische samenwerking met meersporige magnetische registratiemedia.

35 Het zich buiten het magnetische juk bevindende gedeelte van 87016*4

V

PHN 12.184 6 de laag 13 ligt opgesloten tussen twee isolatielagen 17A en 19A van bijvoorbeeld kwarts of een fotolak, waarbij de laag 17A aangebracht is op de permeabele laag 5. De laag 13 is voorzien van een tweetal aan-sluitvlakken 13A en 13B, waarmee niet getekende electrische aansluitge-5 leiders zijn verbonden.

De in figuur 3 getoonde dunne film magneetkop volgens de uitvinding is als een meerlagenstructuur gevormd op een slijtvast, niet-electrisch geleidend substraat 31» en toont een inductief over-drachtselement 33> een vlak 35 voor het magnetisch koppelen van het ]q overdrachtselement met een magnetisch registratiemedium, en een magnetisch juk met een overdrachtsspleet 37. Het magnetische juk is gevormd door twee na elkaar aangebrachte lagen 39 en 41 van bij voorkeur permalloy of sendust, die in een gebied 43 magnetisch met elkaar zijn verbonden. Het overdrachtselement 33 bestaat uit een spiraalvormige 15 wikkeling, gevormd door een laag 45 van een supergeleidend materiaal, bijvoorbeeld Yq. iBao.6Cu1*o03-0· De laag ^ *s zodan;i-S aangebracht, dat de afstand d tussen de windingen van het overdrachtselement 33» althans binnen het magnetische juk, kleiner is dan de helft van de kleinste breedte b van de afzonderlijke windingen. Op deze wijze wordt binnen 20 het magnetische juk als het ware een supergeleidend schild gevormd, dat de magnetische verliesflux tussen de lagen 39 en 41 in hoge mate tegen gaat. Door de laag 45 van een supergeleidend materiaal plaatselijk te verbreden tot aan het vlak 35 kan het reeds genoemde voordeel van een overdrachtsspleet met een grote spleethoogte bereikt worden.

25 Tussen de lagen 39, 45 en 41 bevinden zich isolatielagen van een electrisch isolerend materiaal. De gezamenlijke isolatielagen zijn aangeduid met 47. Buiten het magnetische juk bevinden zich nog isolatielagen, aangeduid met 47A.

De uitvinding is vanzelfsprekend niet beperkt tot de hier 30 getoonde uitvoeringsvoorbeelden. Zo is het binnen het kader van de uitvinding bijvoorbeeld mogelijk om de eerste magnetische permeabele laag dikker uit te voeren, waardoor het substraat achterwege kan blijven.

35 8701664

Claims

1. Dunne film magneetkop met tenminste een inductief over- drachtselement en een vlak voor magnetische fluxkoppeling van het over-drachtselement met een magnetisch registratiemedium, omvattende een eerste magnetisch permeabele laag en een tweede magnetisch permeabele laag, welke tezamen een magnetisch juk vormen met een aan het genoemde 10 vlak aanwezige overdrachtsspleet, waarbij de genoemde lagen zich aan weerszijden van het overdrachtselement uitstrekken, met het kenmerk, dat tussen de eerste en de tweede magnetisch permeabele lagen althans ter plaatse van de spleet een laag van een supergeleidend materiaal is aangebracht.

2. Magneetkop volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de laag van een supergeleidend materiaal tevens aangebracht is tussen het overdrachtselement en een van de genoemde magnetisch permeabele lagen.

3. Dunne film magneetkop met tenminste een inductief over drachtselement en een vlak voor magnetische fluxkoppeling van het over-20 drachtselement met een magnetisch registratiemedium, omvattende een eerste magnetisch permeabele laag en een tweede magnetisch permeabele laag, welke tezamen een magnetisch juk vormen met een aan het genoemde vlak aanwezige overdrachtsspleet, waarbij de genoemde lagen zich aan weerszijden van het overdrachtselement uitstrekken, dat is gevormd door 25 een, een aantal windingen vormende electrisch geleidende laag, met het kenmerk, dat de electrisch geleidende laag een supergeleidend materiaal omvat, waarbij althans binnen het magnetisch juk de afstand tussen de naast elkaar liggende windingen van het supergeleidende materiaal kleiner is dan de breedte van de afzonderlijke windingen.

4. Dunne filmmagneetkop volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de genoemde afstand klein is ten opzichte van de genoemde breedte. 35 8701664