NO315296B1

NO315296B1 - Magnetisk opptegnings-/lesehode

Info

Publication number: NO315296B1
Application number: NO19954733A
Authority: NO
Inventors: Jean-Claude Lehureau
Original assignee: Thomson Csf
Priority date: 1994-11-25
Filing date: 1995-11-23
Publication date: 2003-08-11
Also published as: JPH08212513A; US5671106A; KR100381318B1; NO954733L; EP0714090A1; DE69529961D1; DE69529961T2; EP0714090B1; KR960019092A; FR2727555A1; FR2727555B1; NO954733D0

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et magnetisk opptegnings-/lesehode og spesielt en integrert magnetisk kode tildannet i form av et matrisehode hvori spolene fremkommer i tynne lag.

En slik tegning kan benyttes for å redusere stigningsvinke-len for hodene og således oppnå større opptegningsdensite-ter.

FR patentskrift 2 605 783 omtaler en fremgangsmåte for fremstilling av magnetiske hoder i tynne lag, som egner seg bra for å fremstille matrisehoder i satser.

FR patentsøknad 2 630 853 omtaler en måte for fremstilling av spoler assosiert med en matrise av magnetiske hoder tildannet i henhold til fremgangsmåten ifølge nevnte patent-søknad. Det er også fremgangsmåter for fremstilling av mat-riser av tynnlagviklede hoder, spesielt i IBM MEE-patentet.

Assosiasjonen mellom en planar teknologi og en teknologi for spoler tildannet i form av tynne lag, støter på to u-lemper: det er vanskelig å forbinde de spoler som er plassert på den fremre flate av komponenten fordi denne flate befinner seg foran mediet. Kontakter kan bare utføres gjennom substratet og dette teknologisk vanskelig, - de elektroniske styrekretser krever et minimum av vinninger i tynnlagsspolen for derved å begrense skrivestrøm-men. Dette vil enten resultere i høy elektrisk resistans som gir opphav til oppvarming av komponenten, eller føre til at spolen får et større overflate areal enn det som tillates av viklingsstigningen som ønskes mellom skrive-spaltene.

Matrisehodene gjør det mulig å oppnå ikke bare en infor-masjonsbit hastighet som er høy til tross for moderate meka-niske hastigheter, men også atskillig smalere spordensite-ter enn det som er mulig med mekanisk reposisjonering av et individuelt hode på et tilstøtende spor. F.eks. vil presi-sjonen ved reposisjonering av individuelle hoder med hensyn til det magnetiske bånd, være i området 1 um for et rote-rende hode, 10 um for et fiksert hode og 3 um for et posi-sjonsrelatert servostyrt hode. Et matrisehode synes ikke å fremskaffe forbedret posisjonering sammenlignet med båndet, men muliggjør en presis relativ posisjonering av de spor som er opptegnet samtidig.

Imidlertid vil opptegningen av meget smale spor med et matrisehode innebære to problemer: den transversale avstand mellom spaltene (perpendiku-lært i forhold til skifteretningen for mediet) må selvsagt være lik avstanden mellom sporene multiplisert med antallet av spaltekolonner i matrisen for de magnetiske hoder for derved å oppnå kompakt opptegning,

den longitudinale utstrekning av hodet bør ikke overskride typisk 300 ganger sporbredden for derved å oppnå pakker med spor med konstant avstand, til tross for en asi-mut feil ved kjøringen av båndet, som kan være i området 0,5 mRd.

Disse betraktninger gjør det nødvendig å overskride et forhold på 16 mellom avstanden for spaltene og avstanden for sporene. Således vil en densitet på 1000 TPI (3 um av spor-bredde) nødvendiggjøre en spalteavstand på ca. 400 um.

For å løse disse forskjellige problemer, fremskaffer oppfinnelsen en styring av hvert magnetisk hode ved hjelp av en magnetisk feltinduksjonsleder hvori det flyter en styre-strøm som selv er indusert av en magnetisk styrekrets.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Oppfinnelsen vedrører et magnetisk opptegnings-/lesehode omfattende en første magnetisk krets (1) og i det minste en første leder (11) for induksjon av en magnetisk fluks som går inn i denne magnetiske krets, idet denne leder er en krets som er sløyfeforbundet med en andre styreleder (21) som går gjennom en andre lukket magnetisk krets (2) med en første induksjonsspole (41) av en magnetisk fluks tilført med en pulset eller alternerende strøm, idet den første induksjonsleder (11) er plassert på en første overflate (34) av et substrat (3) av magnetisk materiale, en plate (4) av magnetisk materiale festet til en andre flate av substratet (3) motsatt den første flate (34), hvor den første induk-sjons spolen (41) er viklet rundt platen (4) på den måte at den er plassert fullstendig motsatt den første induksjonsleder (11) i forhold til substratet (3).

Kort omtale av tegningsf icrurene

De forskjellige hensikter og trekk ved den foreliggende oppfinnelse vil nå fremstå tydeligere fra den følgende beskrivelse og fra de vedføyde tegningsfigurer. Figurene la og lb viser et eksempel på utførelsesform for et grunnleggende magnetisk hode i henhold til oppfinnelsen. Figurene 2a og 2b viser et eksempel på utførelsesform for et sett av magnetiske hoder. Figurene 3a og 3b viser en plate av magnetisk materiale forsynt med eksiteringsspoler. Figurene 4a og 4b viser en plate av glassferitt-kompositt-materiale som brukes som et substrat for komponenten. Figurene 5 og 6 viser en geometri over ledere i tynne lag som muliggjør en matrise av magnetiske hoder som kan adres-

seres.

Figurene 7a og 7b viser et magnetisk hode som er plassert ved krysningspunktet for en matrise av hoder. Figur 8 viser to sett av overlagrede ledere som muliggjør opprettelse av en matrisekommando. Figurene 9a og 9b viser substratet tildannet av magnetisk materiale, for en matrise av magnetiske hoder. Figurene 10a-10e viser visse trinn ved fremstillingsmetoden i henhold til oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Idet det henvises til figurene la og lb vil det først bli gitt en beskrivelse av et forenklet eksempel på et magnetisk opptegnings-/lesehode. Selve det magnetiske hode 1 er vist til høyre på figurene la og lb. Det omfatter to magnetiske poler 10, 10' som er atskilt ved hjelp av en spalte 12. Den magnetiske krets for disse poler er lukket ved hjelp av et substrat 3 tildannet av magnetisk materiale. En elektrisk leder 11 er ført mellom polene og substratet for å indusere en magnetisk fluks i den magnetiske krets.

Til venstre på figurene la og lb befinner deg seg en styrekrets for det magnetiske hode. Den har en leder 21 forbundet med lederen 11 for det magnetiske hode. Som vist på figur lb danner lederne 21 og 11 en lukket sløyfe. Lederen 21 er tildannet på substratet 3. Et element tildannet av magnetisk materiale 20 overlapper delvis lederen 21. Denne leder 21 er plassert på et parti 31 av substratet som er tildannet av ikke-magnetisk materiale under lederen. Elementet 20 setter opp en magnetisk kobling mellom de to deler av substratet 30 og 30', tildannet av magnetisk materiale, og plassert på hver side av partiet 31.

Til substratet 3 er det fastgjort en plate 4 med en uttagning 40 gjennom hvilken det er spunnet en ledningstråd 41 rundt platen 4.

Spolen 41 er konstruert til å bli forsynt med en styre-strøm. Strømmen vil da indusere en magnetisk fluks <j) i den magnetiske krets tildannet av platen 4, delene 30 og 30' av substratet 3 og det magnetiske element 20. Følgelig vil lederen 21 være opphavet for en indusert strøm. Denne strøm flyter i lederen 11 som induserer en indusert fluks i det magnetiske hode 1.

Et magnetisk hode av denne art har den fordel av bare å ha én eksitasjonsleder 11 under sine magnetiske poler 10, 10'. Dette begrunner lett fremstilling selv når avstandsforhol-dene ved hodet er meget lite. Lederen 21 og spolen 41 ut-gjør en transformator. Ved planlegging av et tilstrekkelig antall av vinninger for spolen 41, er det mulig, med ut-gangspunkt i en forholdsvis lav tilførselsstrøm for spolen, å oppnå en høy strøm i lederen 21 og således i lederen 11. Det er mulig å forespeile seg styring av spolen 41 ved hjelp av en elektronisk krets uten å fremskaffe overskyten-de kraftverdier.

Figurene 2a og 2b viser et sett av magnetiske hoder l, l', 1'' og deres styrekretser 2, 2', 2<1>'. Hvert magnetisk hode og den tilhørende styrekrets er tildannet på samme måte som på figurene la og lb. De spesielle trekk ved dette eksempel på utførelsesform går ut på at det magnetiske substrat 3 kan være felles for alle de tre magnetiske hoder, at det magnetiske element 20 kan være tildannet som et en-keltstående stykke for alle tre styrekretser, og alle lederne 11, 11', 11'' er forbundet med en felles leder 5 til lederne 21, 21', 21'' .

Spolen 41 styrer det magnetiske hode 1, spolen 41' styrer det magnetiske hode 1' og spolen 41'' styrer det magnetiske hode 111 .

Idet det henvises til figurene 3a-9b, vil det nå bli beskrevet et eksempel på utførelsesform for magnetiske hoder i henhold til oppfinnelsen, og da tildannet i matrise-form.

Figurene 3a og 3b viser en plate 4 tildannet av magnetisk materiale, omfattende på sin plate 42 horisontale uttagninger 40.1 og vertikale uttagninger 40.2. En spole passerer gjennom hver uttagning og omgir platen ved å passere gjennom den flate som befinner seg motsatt flaten 42. Det er således vist en horisontal spole 41.1 og to vertikale spoler, f.eks. 41.2.

Til flaten 42 av platen 4 er det festet en substratplate 3, f.eks. den som er vist på figurene 4a og 4b. Denne plate er formet ved hjelp av horisontale bånd, f.eks. 31.1, samt vertikale bånd, f.eks. 31.2, tildannet av ikke-magnetisk materiale (f.eks. glass). Disse bånd svarer til uttagningene i platen 4. Mellom de horisontale og vertikale bånd befinner det seg magnetisk materiale, f.eks. 30 og 3 0'. Den sentrale del 35 av substratplaten 3 har en kvadratisk overflate tildannet av magnetisk materiale. Platen 3 er ved hjelp av sin flate 33 festet til flaten 42 på platen 4.

Et sett av ledere 21.1 er tildannet på flaten 34. En horisontal leder 21.1 er tildannet over hvert bånd av ikke-magnetisk materiale 31.1 som vist på figur 5. På den øvre del av flaten 34 er det f.eks. anordnet fire ledere, og i den nedre del er det anordnet fire ledere.

Åtte parallelle ledere 11.1 vil da være anordnet idet hver har en ende forbundet med en leder 21.1. De andre ender av lederne 21.1 er forbundet med lederne 5.1 til de frie ender av lederne 11.1.

Hele enheten er dekket med et lag av isolerende materiale. Et sett av vertikale ledere 21.2 og 11.2 er tildannet over isolasjonen (se figur 6). Dette sett er lik det som er vist på figur 5, men er orientert 90° i forhold til lederne 21.1 og 11.1. Lederne 21.2 er plassert over de ikke-magnetiske vertikale bånd 31.2. Hele enheten er på nytt dekket med et isolerende lag. Lederne 11.1 og 11.2 danner styrelederne for en matrise for magnetiske hoder.

I virkeligheten vil de magnetiske hoder være tildannet over hvert krysningspunkt mellom lederne 11.1 og 11.2. Hvert magnetisk hode har to magnetiske poler 10 og 10', fortrinnsvis tildannet i et tynt lag ved hjelp av et materiale med meget høy magnetisk permeabilitet (f.eks. sendust, dvs. en legering av aluminium, jern og tinn). De to magnetiske poler er atskilt ved hjelp av en spalte 12. De har f.eks. en geometri som vist på figur 7a, idet hver har en del 14, 14' med et forholdsvis stort overflateareal. De to deler 14, 14' er plassert diagonalt med hensyn til krysningspunktet. To smale elementer 15, 15' er avbrutt av spalten 12 og forener seg med delene 14, 14'.

Fortrinnsvis, slik dette fremgår av snittet c-c på figur 7b, befinner delene av de magnetiske poler 14 og 14' seg i direkte berøring med sonen 35 tildannet av magnetisk materiale på substratet 3. For dette formål er lagene av isolerende materiale plassert på lederne 11.1 og 11.2 blitt etset ved stedene for disse deler 14 og 14'.

Endelig er lederne 21.1 og 21.2 dekket med et magnetisk lag 20 for å lukke den magnetiske krets over hver leder på en lignende måte som det som er vist på figur la. På figur 8 er det vist sett av overlagrede ledere 21.1 og 21.2. Det magnetiske lag 20 er vist ved stiplet strek 23 og 24 og befinner seg mellom disse stiplede linjer over lederne 21.1 og 21.2.

Således, i henhold til oppfinnelsen, vil fremstillingen av tynnlagsledere for magnetiske hoder teknologisk vise seg å være mye enklere enn fremstillingen av en multippel-viklings-spole.

Det er nødvendig å sørge for returen av den interne ende av tråden ved hjelp av et annet tynt lag, atskilt av et isolerende lag hvori soner er blitt etset for å muliggjøre gjen-opptakelse av kontakt.

Fraværet av en returtråd i tynnlagsform gir en forsterkning med en faktor på 2 i motstanden og således i termisk dissi-pering.

Kravene til fremstilling er mindre restriktive og muliggjør etsingen av lag som er tykkere og således mindre ressisti-ve.

Oppfinnelsen gjør det således mulig å sende et styresignal til den fremre flate av komponenten og til å utføre trans-formatorfunksjonene som er nødvendige for bruken av en sin-gel-vikling tynnlagsspole.

Det substrat som er vist på figurene 4a og 4b, oppnår man ved saging av et ferittblokk, fylling med glass og tynning ved polering. Den skiller seg fra tidligere kjent struktur ved at passasjen for fluksene blir utført gjennom den perifere del. Den sentrale del på hvilken de magnetiske hoder er plassert, er en ferittmonolitt. Videre vil de flukser som er overført til den fremre flate, ikke lenger være de nevnte 1 x c flukser svarende til hver spolekrysning og den tilsvarende spalte, men bare de 1 + c flukser svarende til de 1 horisontale spoler og de c vertikale spoler.

Matrisearrangementet for disse 1 + c flukser oppnår man ved de ledende lag som er vist på figur 9. Variasjonen av den

fluks som omsirkler hver av de perifere opprette strukturer for kretselementene, genererer spenninger i disse elementer som på sin side induserer en strøm som flyter i den sentrale del.

Som det er blitt vist, anskueliggjør figur 1 de elementer hvori denne fluks flyter. Disse utgjøres av ferittblokken 4 som er utført med uttagninger og spunnet på den bakre flate, idet glassferitt-komposittenheten 3 blir brukt som et substrat og et tynt lag av magnetisk materiale 20 dekker den tynne lagvikling 21 på den fremre flate. Dette lag 20 blir fortrinnsvis avsatt på samme tid som lagene 10, 10' som danner det magnetiske hode. Den fluks som kan induseres i kretsen, er begrenset ved metningen av dette tynne lag (i området 1 Tesla). På en 5 mm uttagning og et 4 um lag, vil det kunne induseres en fluks på 20 nWb. Variasjonen av denne fluks ved 15 MHz induserer en spenning på 20 volt i tynnlagskretsen. Dersom resistansen i viklingen er mindre enn 10 ohm, vil det kunne induseres en strøm som er tilstrekkelig for skrivingen. Dette svarer typisk til et lag med en resistivitet på 0,1 ohm<2>/cm. Dette er ekvivalent til en brøkdel av en mikromillimeter for et lag tildannet av en god leder, f.eks. kobber, gull eller aluminium.

Strukturen for det magnetiske hode skiller seg lite fra den struktur som er omtalt i patentsøknad 2 605 783. For moderate avstandsverdier for magnetisk hode er det ikke umulig å hule ut de isolerende lag (som på figur 8) som brukes for separeringen av de ledende kretser. For meget små avstandsverdier (noen titalls mikromillimeter) er det foretrukket å gjøre slik som vist på figur 8, for derved å få en riktig

lukking av den magnetiske krets.

Fremstillingen av et matrise-magnetisk hode som er beskrevet slik, kan utføres ved følgende fremgangsmåte.

Ortogonale uttagninger 40.1 og 4 0.2 blir uttatt i en plate 4 av magnetisk materiale. I hver uttagning blir det reali-sert en eksitasjonsspole 41.1, 41.2 som passerer i uttag-ningen og på den flate som er motsatt uttagningene (figurene 3a og 3b).

Videre vil det bli uttatt uttagninger i en substratplate tildannet av magnetisk materiale 3 og fylt med et ikke-magnetisk materiale 31.1, 31.2 (se figurene 9a og 9b). Den flate som befinner seg motsatt uttagningene, blir maskinert for å oppnå flaten 33 på figur 4b. Denne maskinering kan utføres nå eller senere.

De horisontale styreledere 21.1 så vel som induksjonslederne 11.1 blir tildannet på de horisontale bånd 31.1 av ikke-magnetisk materiale, slik dette er vist på figur 5. Figur 10a viser et snitt gjennom et eksempel på en induksjonsleder 11.1.

Som vist på figur 10b, er enheten dekket med et isolerende lag, spesielt over sonen 35 der induksjonslederne 11.1 og 11.2 må krysse hverandre. De vertikale styreledere 21.2 så vel som de vertikale induksjonsledere 11.2 blir deretter tildannet som vist på figur 6. Figur 10c viser et tverr-snitt gjennom et krysningspunkt mellom en horisontal induksjonsleder 11.1 og en vertikal induksjonsleder 11.2.

Hele enheten blir på nytt dekket med et isolerende lag (figur 10d). De to isolerende lag som tidligere er deponert, blir deretter etset (figur lOe) diagonalt på hver side av hvert krysningspunkt for å oppnå aksess til den sentrale sone 35, tildannet av magnetisk materiale, av substratet 3.

Deretter vil de forskjellige magnetiske hoder som vist på figur 8, bli tildannet, f.eks. i henhold til den teknikk som er omtalt i patentsøknad 2 605 783. I den samme opera-sjon er det mulig å dekke styrelederne 21.1 og 21.2 med et lag av magnetisk materiale.

Endelig vil den tidligere spunnede plate 4 bli festet ved sin flate 42 til flaten 33 på platen av substratet 3 motsatt den som har de magnetiske hoder og lederne, for derved å oppnå kontinuitet i de magnetiske styrekretser, og slik at spolene befinner seg hovedsakelig under båndene av ikke-magnetisk materiale 31.2 av den nevnte substratplate 3.

Claims

1. Magnetisk opptegnings-/lesehode omfattende en første magnetisk krets (1) og i det minste en første leder (11) for induksjon av en magnetisk fluks som går inn i denne magnetiske krets, idet denne leder er en krets som er sløyfeforbundet med en andre styreleder (21) som går gjennom en andre lukket magnetisk krets (2) med en første induksjonsspole (41) av en magnetisk fluks tilført med en pulset eller alternerende strøm, idet den første induksjonsleder (11) er plassert på en første overflate (34) av et substrat (3) av magnetisk materiale, en plate (4) av magnetisk materiale festet til en andre flate av substratet (3) motsatt den første flate (34) , karakterisert ved at den første induksjonsspolen (41) er viklet rundt platen (4) på den måte at den er plassert fullstendig motsatt den første induksjonsleder (11) i forhold til substratet (3) .

2. Magnetisk hode som angitt i krav 1, karakterisert ved at det omfatter bare en første induksjonsleder (11), og at induksjonsspolen (41) omfatter flere viklinger.

3. Magnetisk hode som angitt i krav 1, karakterisert ved at i sonen av forlengel-sen av denne leder er substratet ikke-magnetisk (31) under lederen (21), den første induksjonsleder (11) er dekket av et første lag (10, 10') av høy magnetisk permeabilitet avbrutt av en spalte (12) og danner det magnetiske hode, styrelederen (21) er dekket av et annet lag (20) av materiale med høy magnetisk permeabilitet.

4. Magnetisk hode som angitt i krav 3, karakterisert ved at det første lag (10, 10') og det andre lag (20) av materiale med høy magnetisk permeabilitet er ett og samme lag av materialet.

5. Magnetisk hode som angitt i krav 3, karakterisert ved at det omfatter en andre induksjonsleder (11.2) loddrett på den første induksjonsleder (11.1) og som definerer et krysningspunkt, idet de to induksjonsledere passerer dette krysningspunkt i den første magnetiske krets (1) i en magnetisk hode, en andre styreleder (21.2) som er sløyfeforbundet med den andre induksjonsleder, på den andre styreleder (21.2.).

6. Magnetisk hode som angitt i krav 3, karakterisert ved at det omfatter: en rekke første induksjonsledere (11) parallelle med hverandre, og hver assosiert med første magnetiske kretser (1) av et elementært magnetisk hode, en rekke andre styreledere (21) parallelle med hverandre, og sløyfeforbundet til en første induksjonsleder, en rekke induksjonsspoler (41) som hver er magnetisk assosiert med en første styreleder (21).

7. Magnetisk hode som angitt i et av kravene 5 eller 6, karakterisert ved at det omfatter: en rekke andre induksjonsledere (11.2) parallelle med hverandre og perpendikulære på første induksjonsledere (11.1), idet hver krysning av en første induksjonsleder og en andre induksjonsleder definerer et krysningspunkt på det sted hvor hver leder passerer i en magnetisk krets som definerer et elementært magnetisk hode, idet de første og andre induksjonsledere er isolert fra hverandre, en rekke andre styreledere (21.2) sløyfeforbundet med en andre induksjonsleder, en rekke andre induksjonsspoler (41.2) hver assosiert med en andre styreleder (21.2).

8. Magnetisk hode som angitt i krav 7, karakterisert ved at de andre styreledere (21.2) er perpendikulære på de første styreledere (21.1).

9. Magnetisk hode som angitt i krav 8, karakterisert ved at de første og andre induksjonsledere (11.1, 11.2) krysser hverandre i en sone (35) med parallellepiped-form og at styrelederne er plassert utenfor denne sone, idet de første styreledere er parallelle i forhold til en første side av den parallellepipediske form og de andre styreledere er parallelle med en andre side av den parallellepipediske form som ikke er pa-rallell med den første side.

10. Magnetisk hode som angitt i krav 9, karakterisert ved at de første styreledere er fordelt på hver side av sonen (35), og at de andre ledere er fordelt på hver side av sonen (35).