NL9100155A

NL9100155A - Magneetkop, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke magneetkop.

Info

Publication number: NL9100155A
Application number: NL9100155A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1991-01-30
Filing date: 1991-01-30
Publication date: 1992-08-17
Also published as: US5291363A; EP0497403A1; EP0497403B1; DE69214476D1; JPH0567316A; DE69214476T2

Description

"Magneetkop, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke magneetkop."

De uitvinding heeft betrekking op een magneetkop voorzien van een kopvlak en omvattende een aan het kopvlak grenzende drager met een draagvlak waarop zich een isolatielaag bevindt met daarop een op afstand van het kopvlak gelegen magnetoweerstandselement en een aan het kopvlak grenzende fluxgeleider, die een einde omvat, dat dunner is dan een overig deel van de fluxgeleider. Magneetkoppen met een magnetoweerstandselement (MRE) dat op enige afstand van het kopvlak is gelegen en waarbij een fluxgeleider tussen het kopvlak en het MRE aanwezig is -de zogenaamde "yoke-MRH"- zijn alom bekend en worden gebruikt voor het lezen van informatie aanwezig in een magnetische informatiedrager. Hierbij wordt magnetische flux afkomstig van de informatiedrager via de fluxgeleider door het MRE geleid ten gevolge waarvan de weerstand van het MRE verandert, welke weerstandsverandering vervolgens in een lees-signaal omgezet wordt.

Een veel voorkomende opbouw van een "yoke-MRH" is bekend uit JP-A 62-241119. Hierbij bevindt het MRE zich tussen een magnetisch substraat en twee daarop aanwezige fluxgeleiders. Bij een dergelijke constructie zal, vanwege de geringe afstand tussen het MRE en het magnetische substraat, tijdens het lezen een deel van de door de informatiedrager aangeboden flux loodrecht door het MRE oversteken, in plaats van evenwijdig aan het element door het MRE geleid worden, hetgeen vervorming van het leessignaal kan veroorzaken. Indien dit MRE is voorzien van strookvormige elektrische geleiders, een zogenaamde Barberpole, zal een reliëf, in het bijzonder een golfvormig reliëf, in dat deel van de fluxgeleider ontstaan dat zich op het MRE bevindt. Ook dit reliëf kan vervorming van het leessignaal veroorzaken.

Een andere veel voorkomende opbouw van een "yoke-MRH" is bekend uit JP-A 62-246115. Hierbij bevindt het MRE zich gezien vanaf het substraat deels op de fluxgeleiders -in plaats van tussen het substraat en de fluxgeleiders- waardoor bovengenoemde oorzaken van de vervormingen van het leessignaal niet optreden. Bij deze opbouw wordt de ondergrond waarop het MRE aangebracht wordt eerst geplanariseerd alvorens het MRE aan te brengen. Dit bereikt men door de ruimte tussen de beide fluxgeleiders op te vullen. Indien men dit zou nalaten kan het MRE vanwege het grote reliëf discontinuïteiten vertonen, bijvoorbeeld in de vorm van scheuren, waardoor de werking negatief beïnvloed wordt. Dit planariseren vergt echter een extra processtap waardoor de fabricagetijd en de fabricagekosten toenemen.

Een in de aanhef beschreven magneetkop is bekend uit JP-A 62-46420. Bij de opbouw van deze bekende magneetkop treden de genoemde oorzaken van de vervorming van het leessignaal evenmin op. Doordat het MRE tussen de fluxgeleiders aangebracht wordt is er geen planarisatiestap nodig. Nadeel van deze opbouw is echter dat hierdoor het MRE een groot reliëf vertoont waardoor de eerder genoemde nadelen ten gevolge hiervan ook bij deze opbouw aanwezig zijn. Een verder nadeel van deze opbouw is dat indien op het MRE ook nog een "Barberpole” aangebracht moet worden dit vanwege het grote reliëf in het MRE praktisch onmogelijk is.

Het doel van de uitvinding is onder andere een magneetkop te verschaffen waarbij de genoemde oorzaken van de vervorming van het leessignaal evenmin aanwezig zijn en waarbij door een voordelige constructie een nagenoeg vlak MRE is verkregen.

Hiertoe is de magneetkop volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat het dunnere einde voorzien is van een althans nagenoeg parallel aan en van het draagvlak afgekeerd basisvlak en dat op het basisvlak een koppeldeel van het magnetoweerstandselement is gelegen. Daar dit einde dun is wordt een redelijk vlakke ondergrond verkregen waarop het MRE zonder problemen aangebracht kan worden. Via dit einde wordt een goede magnetische koppeling met het resterende deel van de fluxgeleider verkregen. Meestal is de constructie van een "yoke MRHM zodanig dat de magneetkop een verdere fluxgeleider omdat die gezien in een richting loodrecht op het kopvlak op afstand van de genoemde fluxgeleider op de drager aanwezig is. Een uitvoeringsvorm van de magneetkop volgens de „uitvinding is gekenmerkt, doordat de fluxgeleider een op de isolatie-_ laag aanwezige basislaag omvat, dat het dunner einde gevormd wordt door een deel van de basislaag en dat de fluxgeleider voorts een hoofdlaag omvat die op een overig deel van de basislaag op het basisvlak is aangebracht. Dit is een voordelige kopopbouw waarmee het dunnere einde goed gedefinieerd is en eventueel van een ander materiaal kan zijn dan het materiaal van de hoofdlaag.

Een verdere uitvoeringsvorm van de magneetkop volgens de uitvinding omvattende een op de isolatielaag aanwezige elektrische geleider voor samenwerking met het magnetoweerstandselement is gekenmerkt, doordat het magnetoweerstandselement zich gedeeltelijk tegenover de elektrische geleider bevindt en gezien vanaf het kopvlak zich uitstrekt tot voorbij de elektrische geleider waar een verder koppeldeel van het magnetoweerstandselement tegenover de drager is gelegen. Een dergelijke elektrische geleider wordt vaak toegepast om in het MRE een hulpmagneetveld aan te brengen om het werkgebied naar een meer lineair gedeelte op te schuiven. Door deze geleider tussen de isolatielaag en delen van het MRE aan te brengen, vergroot men de afstand tussen de drager en de genoemde delen van het MRE waardoor minder flux loodrecht door het MRE naar de drager zal oversteken. Daar ook deze geleider dun is blijft de ondergrond waarop het MRE aangebracht wordt nagenoeg vlak. Het geringe reliëf dat ten gevolge van de geleider en de basislaag in het MRE aanwezig is, strekt zich in lengterichting van het MRE uit hetgeen de stabiliteit van de domeinstructuur in het element bevordert.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een magneetkop waarbij uitgegaan wordt van een drager waarop een isolatielaag aangebracht wordt en waarna op de isolatielaag een fluxgeleider en een magnetoweerstandselement aangebracht worden.

Een dergelijke werkwijze is eveneens bekend uit JP-A 64-46420. Nadeel van deze bekende werkwijze is dat het aanbrengen van het MRE een moeilijke processtap is vanwege het reliëf waarop het MRE aangebracht wordt. Met name de nagenoeg verticale delen van het MRE zijn moeilijk aan te brengen en de overgangen van de verticale delen naar het horizontale tussendeel zijn moeilijk te verwezenlijken zonder dat discontinuïteiten ontstaan.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze waarbij bovengenoemde nadelen niet optreden.

Hiertoe is de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat op de isolatielaag eerst een basislaag van de fluxgeleider wordt aangebracht en vervolgens op een gedeelte van deze basislaag een hoofdlaag van de fluxgeleider wordt aangebracht waarna het magnetoweer-standselement gedeeltelijk op een door de hoofdlaag onbedekt gelaten deel van de basislaag aangebracht wordt. Bij deze werkwijze wordt een nagenoeg vlak MRE gevormd waardoor bovengenoemde problemen niet optreden. Een bijkomstig voordeel is dat voor de vervaardiging van deze magneetkop geen extra processtappen nodig zijn voor het vervaardigen van deze basislaag, daar indien men de fluxgeleider galvanisch aanbrengt een basislaag sowieso aangebracht moet worden waarop de hoofdlaag van de fluxgeleider gevormd wordt.

Hieronder zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van in figuren getoonde uitvoeringsvoorbeelden van de magneetkop volgens de uitvinding. Hierbij tonen:

Figuur 1 een perspectivisch aanzicht van een eerste uitvoeringsvorm van de magneetkop, volgens de uitvinding, die ter plaatse van fluxgeleiders doorgesneden is,

Figuur 2 een aanzicht van de doorsnede van de in figuur 1 weergegeven magneetkop, en

Figuur 3 een aanzicht van een doorsnede van een tweede uitvoeringsvorm van de magneetkop volgens de uitvinding.

In figuur 1 is een eerste uitvoeringsvorm van de magneetkop 1 volgens de uitvinding weergegeven. De magneetkop 1 is voorzien van een kopvlak 3 voor samenwerking met een magnetische informatiedrager.

In dit voorbeeld omvat de magneetkop een magnetische drager 5, bijvoorbeeld een ferrietsubstraat, met een draagvlak 6 waarop zich een isolatielaag 11 bevindt. Deze isolatielaag 11 vormt ter plaatse van het kopvlak 3 een leesspleet. Op de isolatielaag zijn een aan het kopvlak 3 grenzende fluxgeleider 7, voorzien van een einde 25, en een op afstand van deze fluxgeleider gelegen verdere fluxgeleider 9, voorzien van een _verder einde 27, aanwezig. In plaats van de magnetische drager 5 kan_ ook een niet magnetisch substraat met daarop een magnetische laag als drager fungeren. De fluxgeleider 7 en de verdere fluxgeleider 9 omvatten een basislaag 13 respectievelijk een verdere basislaag 15 waarvan delen de genoemde einden 25 en 27 vormen en die zijn voorzien van een parallel aan en van het draagvlak 6 afgekeerd basisvlak 14 respectievelijk verder basisvlak 16. Op de basisvlakken 14 en 16 bevinden zich een hoofdlaag 17 respectievelijk een verdere hoofdlaag 19, welke hoofdlagen eveneens deel uitmaken van de fluxgeleiders. De basislagen zijn dunne lagen van een zowel elektrisch als magnetisch geleidend materiaal, bijvoorbeeld NiFe, en fungeren als een zogenaamde "plating base" voor het galvanisch vormen van de hoofdlagen. Tussen de fluxgeleiders 7 en 9 bevindt zich een magneto-weerstandselement 21 (MRE) voor het omzetten van -van een informatiedrager afkomstige- magnetische flux in een > elektrisch^ meetsignaal. Voor een goede werking van het MRE is het van voordeel dat het MRE op een zodanige afstand van de magnetische drager gelegen is dat de magnetische flux afkomstig van de fluxgeleider 7 via het MRE naar de verdere fluxgeleider 9 wordt geleid en dat er slechts weinig magnetische flux door het MRE naar de drager oversteekt. Hierom is het MRE tussen de fluxgeleiders 7 en 9 geplaatst in plaats van tussen de drager 5 en de fluxgeleiders. Om de afstand tussen de drager 5 en het MRE 21 nog verder te vergroten is in deze uitvoeringsvorm een elektrische geleider 23 tussen de drager en het MRE aangebracht. Deze elektrische geleider 23 wordt gebruikt voor het opwekken van een hulp-magneetveld waardoor de totale door het MRE gaande magnetische flux zich bevindt in een meer lineair gedeelte van het verband tussen weerstand van het MRE en de door het MRE gaande magnetische flux. De elektrische geleider wordt bijvoorbeeld gevormd door een Cu- of Au-laag. Om het MRE goed aan te kunnen brengen is het van voordeel indien de ondergrond waarop het MRE gevormd wordt vlak is en hooguit kleine hoogteverschillen vertoont. Voor een goede werking van het MRE is het voorts van belang dat er een goede magnetische koppeling aanwezig is tussen het MRE 21 enerzijds en de fluxgeleiders 7 en 9 anderzijds. Om zowel aan een vlakke ondergrond als aan een goede magnetische koppeling te kunnen voldoen zijn een koppeldeel 20 en een verder koppeldeel 22 van het MRE aangebracht op het basisvlak 14 respectievelijk op het verdere basisvlak 16 ter plaatse van een -door ~de hoofdlagen 17 en 19 onbedekt gelaten- deel 25 respectievelijk verder— deel 27 van de basislagen 13 en 15. Doordat het MRE en de delen 25 en 27 van de fluxgeleiders elkaar overlappen wordt de magnetische koppeling over een groter oppervlak bewerkstelligd dan indien het MRE uitsluitend met zijn randen aan de fluxgeleiders zou grenzen. Doordat voorts het MRE tussen de hoofdlagen van de fluxgeleiders aanwezig is en niet deels op de hoofdlagen aanwezig is is het MRE nagenoeg vlak waardoor na het vormen van het MRE een MRE met een constante laagdikte verkregen wordt waarop eventueel zonder problemen Barberpole-strepen aangebracht kunnen worden.

Het uit een basislaag en hoofdlaag vormen van een fluxgelei-der heeft het voordeel dat een deel van de basislaag onbedekt kan blijven zonder dat hiervoor een extra fabricagestap, bijvoorbeeld een etsstap, uitgevoerd moet worden. Indien de fluxgeleiders 7 en 9 galvanisch gevormd worden, is er ook voor het aanbrengen van de fluxgeleiders geen extra fabricagestap nodig. Voor het galvanisch vormen van de fluxgeleiders worden eerst de basislagen 13 en 15 op de isolatielaag 11 aangebracht. Deze basislagen worden meestal gesputterd en zijn van een zowel elektrisch als magnetisch geleidend materiaal, bijvoorbeeld NiFe. Voor het vormen van de hoofdlagen 17 en 19 fungeren de basislagen als een zogenaamde "plating-baseM voor het galvanische proces. De hoofdlagen zijn in dit voorbeeld van hetzelfde materiaal (NiFe) als de basislagen, maar mogen ook van een ander magnetisch materiaal zijn zoals Cr. Ter plaatse van delen 25 en 27 worden de basisvlakken 14 en 16 door een verdere isolatielaag 28 afgedekt, waardoor deze delen onbedekt blijven. Hierna kan op de verdere isolatielaag 28 het MRE 21 gesputterd worden. Een veel gebruikt materiaal voor de isolatielagen is kwarts terwijl voor het MRE vaak permalloy wordt gebruikt.

Figuur 2 toont een aanzicht van de doorsnede van de in (

figuur 1 weergegeven magneetkop. De magneetkopstructuur is hierbij door I

een opvullaag 29 afgedekt. Een andere gunstige en van de in figuur 2 weergegeven afwijkende uitvoeringsvorm van de magneetkop volgens de uitvinding voor het lezen van van magnetische flux is in figuur 3 i i getoond. Deze magneetkop 31 is eveneens voorzien van een kopvlak 33 en j omvat eveneens een drager 34 met daarop een aan het kopvlak grenzende j fluxgeleider 37. De drager 34 omvat in deze uitvoeringsvorm een niet ' j magnetisch substraat 35 met daarop een fluxgeleiderlaag 36. Ook de hier getoonde fluxgeleider is opgebouwd uit een basislaag 39 met daarop een hoofdlaag 41. Tussen de drager en de fluxgeleider bevindt zich ook hier weer een isolatielaag 43· Op de drager bevindt zich weer een elektrische geleider 45 met daarop een MRE 47. Het MRE bevindt zich nu echter niet tussen twee fluxgeleiders maar is met een koppeldeel 49 gekoppeld met de fluxgeleider 37 en met een verder koppeldeel 51 met de fluxgeleiderlaag 36. De magnetische flux wordt hierdoor rechtstreeks van de fluxgeleider 37 via het MRE 47 naar de fluxgeleiderlaag 36 geleid in plaats van via een verdere fluxgeleider. Op deze wijze is een eenvoudigere en goedkoper te vervaardigen magneetkopstructuur verkregen waarvan de magnetische en elektrische eigenschappen nagenoeg even goed zijn als die van de eerste uitvoeringsvorm. De magneetkopstructuur is ook hier door een opvullaag 53 afgedekt. In beide uitvoeringsvormen is het MRE op een ondergrond aangebracht met delen die ten opzichte van elkaar een gering hoogteverschil hebben. Hierdoor is het MRE niet volledig vlak maar vertoont het MRE stappen die zich evenwijdig aan het kopvlak uitstrekken. Het is gebleken dat door dit reliëf de stabiliteit van het MRE gunstig beïnvloed wordt doordat er een stabiele domeinstructuur in het MRE ontstaat.

Opgemerkt wordt dat de uitvinding niet is beperkt tot de hier getoonde uitvoeringsvormen maar dat bijvoorbeeld ook het leesge-deelte van een gecombineerde lees-schrijfkop op een hierboven getoonde wijze uitgevoerd kan worden of andere uitvoeringsvormen gerealiseerd kunnen worden die binnen de scope van de uitvinding vallen.

Claims

2. Magneetkop volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de fluxgeleider een op de isolatielaag aanwezige basislaag omvat, dat het dunnere einde gevormd wordt door een deel van de basislaag en dat de fluxgeleider voorts een hoofdlaag omvat die op een overig deel van de basislaag op het basisvlak is aangebracht.
3. Magneetkop volgens conclusie 1 of 2 omvattende een op de isolatielaag aanwezige elektrische geleider voor samenwerking met het magnetoweerstandselement, met het kenmerk, dat het magnetoweerstandselement zich gedeeltelijk tegenover de elektrische geleider bevindt en gezien vanaf het kopvlak zich uitstrekt tot voorbij de elektrische geleider waar een verder koppeldeel van het magnetoweerstandselement tegenover de drager is gelegen.
4. Werkwijze voor het vervaardigen van een magneetkop volgens conclusie 2 of 3 waarbij uitgegaan wordt van een drager waarop een isolatielaag aangebracht wordt en waarna op de isolatielaag een flux- i geleider en een magnetoweerstandselement aangebracht worden, met het kenmerk, dat op de isolatielaag eerst een basislaag van de fluxgeleider wordt aangebracht en vervolgens op een gedeelte van deze basislaag een hoofdlaag van de fluxgeleider wordt aangebracht waarna het magnetoweerstandselement gedeeltelijk op een door de hoofdlaag onbedekt gelaten deel van de basislaag aangebracht wordt.