WO1990007178A1 - Dünnfilm-magnetkopf für ein vertikal zu magnetisierendes aufzeichnungsmedium - Google Patents

Dünnfilm-magnetkopf für ein vertikal zu magnetisierendes aufzeichnungsmedium Download PDF

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WO1990007178A1
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pole
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leg
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PCT/EP1989/001302
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Dietrich Stephani
Herbert Schewe
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/1278—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive specially adapted for magnetisations perpendicular to the surface of the record carrier
    • G—PHYSICS
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    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/187—Structure or manufacture of the surface of the head in physical contact with, or immediately adjacent to the recording medium; Pole pieces; Gap features
    • G11B5/245—Structure or manufacture of the surface of the head in physical contact with, or immediately adjacent to the recording medium; Pole pieces; Gap features comprising means for controlling the reluctance of the magnetic circuit in a head with single gap, for co-operation with one track
    • G—PHYSICS
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    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G11B5/3109—Details
    • G11B5/313—Disposition of layers

Definitions

  • the invention relates to a thin-film magnetic head which is to be arranged over a recording medium to be magnetized vertically (perpendicularly) and which contains a magnetic head body which guides the magnetic flux and has two magnetic legs and is like a ring head.
  • the magnetic poles in the (relative) direction of movement of the head are arranged one behind the other in such a way that a gap of small width is formed, and
  • Such a magnetic head is known from EP-A-0 232 505.
  • MAG-16 No. 1, January 1980, pages 71 to 76 or vol. MAG-20, no. 5, September 1984, pages 657 to 662 and 675 to 680).
  • the recording to be provided for this principle often referred to as vertical magnetization or data storage.
  • Media can be present in the form of rigid magnetic storage disks in particular.
  • Such a recording medium has on a disk-shaped support structure at least one storage layer of predetermined thickness to be appropriately agnetized from a material with perpendicular magneto-crystalline anisotropy, the axis of the so-called light magnetization of this layer being oriented perpendicularly with respect to the surface of the recording medium.
  • CoCr is preferred as the corresponding storage material (cf., for example, "IEEE Trans. Magn., Vol. MAG-14, No. 5, Sept. 1978, pages 849 to 851).
  • the individual information along a track can then be transmitted as bits can be written in successive sections by corresponding magnetic reversal of the storage layer in the form of flux changes.
  • bit shift i.e. the spatial shift between a written transition and a read transition (see, for example, IEEE Trans.Magn. ", Vol. MAG-19, No. 5, Sept. 1983, pages 1617 to 1619) increases. This increase brings a corresponding limitation to the Storage density on the recording medium with it.
  • a so-called double layer can be provided as the storage layer, which is composed of the hard magnetic CoCr layer and an underlying soft magnetic layer, for example of a special NiFe alloy (see also "IEEE Trans. Magn . “, Vol. MAG-15, No. 6, Nov. 1979, pages 1476 to 1478).
  • This soft magnetic underlayer is often referred to as a "keeper".
  • Such a double layer can be described better than a single layer made of CoCr without
  • the object of the present invention is therefore to improve the thin-film magnetic head of the type mentioned at the outset in such a way that the bit shift is reduced.
  • Magnetic layer which forms the trailing magnetic pole as seen in the direction of movement of the head, consists of a material whose easy axis of magnetization, at least in the region of the pole tip of the magnetic layer, is at least approximately parallel to the direction of the magnetic flux, while in the Material of the magnetic layer forming the leading magnetic pole, the easy axis of the magnetization is at least largely oriented perpendicular to the direction of the magnetic flux.
  • the relative permeability of a thin layer made of a magnetically anisotropic material is substantially lower if the magnetic flux is parallel to the so-called easy direction (preferred direction) ) the magnetization is guided as perpendicular to a guide direction.
  • the magnetic layer of the leading magnetic leg shows a substantially greater relative permeability than the magnetic layer of the trailing magnetic leg.
  • this has the advantage that the magnetic head produces a very steep flank of the writing field, which is essentially due to the trailing edge of its leading magnetic pole.
  • the magnetic layer of the trailing magnetic leg with the low relative permeability almost ineffective when reading.
  • the coercive field strength of this magnetic layer must be greater than the magnetic field resulting from the storage layer and prevailing at the location of the pole tip.
  • a written transition then advantageously generates a correspondingly narrow read pulse; that is, the resolution of the read head is accordingly high and the bit shift is small.
  • the magnetic head according to the invention is particularly advantageously to be guided over a storage layer of the recording medium from a material with vertical uniaxial anisotropy, which is located on an underlayer made of a soft magnetic material.
  • a material with vertical uniaxial anisotropy which is located on an underlayer made of a soft magnetic material.
  • FIG. 1 schematically illustrates a magnetic head according to the invention.
  • Figures 2 and 3 show the two magnetic legs of this magnetic head.
  • FIG. 4 magnetic field components generated with the magnetic head according to FIG. 1 are shown in a diagram.
  • Figure 5 shows a further training option of a magnetic head according to the invention.
  • the same reference numerals are assigned to corresponding parts in the figures.
  • the magnetic head shown only partially as a longitudinal section in FIG. 1 is based on known ring-head-like embodiments with a layer-by-layer structure, such as have been developed for the principle of vertical (vertical) magnetization (cf. for example the EP-A mentioned at the beginning ).
  • the head generally designated 2 in the figure, is deposited on the flat side of a substrate 3 using known thin-film technology.
  • This flat side forms in particular the rear side of a runner of a customary element which is referred to as a missile and which is not shown in more detail in the figure.
  • This element and thus the magnetic head are thus to be guided aerodynamically along a track relative to a recording medium M known per se at a low flight height h of, for example, less than 0.2 ⁇ m.
  • the direction of movement relative to the head of the recording medium M, for example rotating under it, is indicated by an arrowed line denoted by v.
  • the recording medium M in particular a magnetic storage disk, has a storage layer 4 which consists of a hard magnetic material with uniaxial, vertical anisotropy, such as CoCr.
  • this storage layer can advantageously be deposited in a known manner on a further, soft magnetic underlayer 5, for example made of a special NiFe alloy.
  • the magnetic head 2 has a guide body 6 similar to a ring head with two magnetic legs 7 and 8.
  • the flow oriented in accordance with the momentary excitation is illustrated in the figure by arrowed lines and labeled f.
  • the magnetic legs each contain at least one magnetic layer 7a or 8a. These layers are largely and in particular in the area of their pole tips 10 and 11 facing the recording medium M oriented at least approximately perpendicular to the surface of the recording medium and each form a magnetic pole P1 or P2 there.
  • the pole tips are understood to mean the mutually parallel ends of the two magnetic legs, each with at least largely uniform transverse expansion or thickness.
  • each magnetic leg 7 and 8 is reinforced outside the areas occupied by the pole tips 10 and 11 with a relatively thick magnetic layer 7b and 8b.
  • These reinforcing layers serve to reduce the magnetic resistance in the magnetic guide body 6 and are also used for a desired asymmetry of the field profile of the writing field.
  • the distance between the two magnetic legs 7 and 8 is widened with respect to the gap width g, e.g. the magnetic leg 8 trailing with respect to the direction of movement v of the head leads in this area to a greater distance w with respect to the leading magnetic plane 7 which is just formed and faces the substrate 3.
  • the magnetic leg 8 is attached in a known manner in a connecting area 16 to the magnetic leg 7, so that the annular head-like shape of the guide body 6 then results.
  • At least one flat coil winding 18 extends through the intermediate space 17 thus present between the two magnetic legs 7 and 8 in the central guide body region 15, with which, according to the exemplary embodiment shown, both the write and the read function can be performed. If necessary, separate windings are also provided for this.
  • the coil winding 18, which is only indicated in the figure, is produced using the thin-film technique, as is the entire remaining magnetic head.
  • At least the thin magnetic layers 7a and 8a advantageously consist of the same or different known soft magnetic materials, each of which has a pronounced uni have axial magnetic anisotropy. Suitable materials for this are special NiFe alloys such as Per alloy or CoZr or CoHf.
  • the material of at least the magnetic layer 7a of the leading magnetic leg 7 should have a preferred direction of magnetization, a so-called easy axis, which is arranged in this magnetic leg 7 in a manner known per se in an at least largely perpendicular to the direction of the magnetic flux f Level lies.
  • the corresponding position of the easy axis in the material of the magnetic layer 7a is indicated in the figure by a dashed line 20.
  • this magnetic layer 7a which has the highest possible saturation magnetization M of at least 800 kA / m, preferably between 1000 and 2100 kA / m.
  • the relative permeability ⁇ of corresponding materials is relatively high and is generally over 200, preferably over 1000.
  • the magnetic layer 8a forming the trailing magnetic pole P2 is to be produced from a magnetically anisotropic material such that the easy axis of magnetization, at least in the region of the pole tip 11, is at least approximately parallel to the direction of the magnetic flux f in the magnetic leg 8.
  • the easy axis of magnetization in layer 8a indicated by a dashed line 21, is thus oriented perpendicularly with respect to the position of the easy axis of magnetization in layer 7a.
  • Such an alignment of the easy axis 21 in the magnetic layer 8a has the result that the permeability ⁇ in small fields, such as occur when reading the head, is very low, taking into account the associated formation of domains, and generally below 10, for example, is about 1.
  • the special position of the light axis 21 brings it also with the fact that the coercive field strength in the material of the layer 8a is significantly greater than that in the material of the magnetic layer 7a of the leading leg 7. While namely the coercive field strength to the material of the layer 7a, for example in the order of 0.1 kA / m is the
  • Coercive field strength in the material of layer 8a is generally at least 2 orders of magnitude larger and is in particular above 5 kA / m, preferably above 15 kA / m.
  • the materials provided for the magnetic layer 7a of the leading magnetic leg 7 can be selected as the material for the magnetic layer 8a.
  • the magnetic reinforcement layers 7b and 8b are also constructed from known soft magnetic materials.
  • the easy axis of the magnetization is generally set in accordance with the easy axis 20 in the magnetic layer 7a of the leading magnetic leg 7. If necessary, however, it is also possible to choose the same position of the easy axis 21 of the magnetization for the reinforcement layer 8b of the trailing magnetic leg as in the associated magnetic layer 8a forming the magnetic pole P2.
  • the predetermined orientations of the slight magnetizations in the individual magnetic layers of the magnetic head are set by known methods, in particular in the process of depositing the magnetic layers.
  • This resolution is approximately determined by the thickness d, of the leading magnetic pole P1. It is therefore considerably smaller than the resolution of the known magnetic heads, in which the resolution is approximately determined by the relationship k * d, + g + k * d 2 , where d 2 is the thickness of the subsequent current magnetic poles is P2 and k is between 0.5 and 1 and increases with decreasing flight altitude.
  • a smaller thickness d 2 is advantageously chosen for the trailing magnetic pole P2 than for the leading magnetic pole P1.
  • FIGS. 2 and 3 each show a top view of the magnetic layers 7a and 8a of the magnetic head indicated in FIG. 1.
  • the respective position of the axis of the light magnetization 20 or 21 is illustrated by arrowed lines.
  • the field relationships to be generated during writing can be read in more detail from the diagram in FIG.
  • the absolute value of the vertical component of the coercive field strength H of the material of the storage layer of the recording medium e.g. be at least 10 kA / m, preferably at least 25 kA / m.
  • the field strength curves H (solid curve) and H (dotted y * curve) are those generated by the two magnetic poles P1 and P2
  • Magnetic field H as a function of the extension x of the magnetic head pointing in the direction of movement v.
  • the field strength H is measured on the surface of the recording medium in the normal direction (y direction), while the field strength H is the component perpendicular to it in the x direction.
  • the diagram schematically shows contours of the leading magnetic pole P1 and the running magnetic pole P2 that are not to scale.
  • the course of the field strength curve H shown in the diagram results for an embodiment of a storage device with a recording medium, the CoCr storage layer of which has a coercive field strength H measured in the y direction, which is approximately 30 kA / m according to the assumed exemplary embodiment.
  • the magnetic head contains magnetic and reinforcement layers Permalloy with the different positions of the easy axes of magnetization according to the invention.
  • the longitudinal thicknesses d and d 2 are 0.6 ⁇ m and 0.4 ⁇ m, respectively, a gap width g of 0.25 ⁇ m being provided.
  • the field strength curve H has a pronounced (positive) maximum m which can essentially be ascribed to the trailing edge of the leading magnetic pole P2 and which clearly exceeds the corresponding (positive) switching field (+ H) of the storage layer.
  • This switching field indicated by a dashed line, is understood to mean the magnetic field which is just sufficient to cause magnetic reversal in the storage layer.
  • this switching field corresponds to the corresponding coercive field strength of the material of the storage layer.
  • the field strength curve between the maximum m and the intersection s with the switching field advantageously shows a very steep course.
  • the magnetic head writes with a very steep flank F between the magnetic poles P1 and P2, which is emphasized in the diagram by an amplification of the field strength curve.
  • the so-called magnetic transition length U which represents the extent of this flank F in the x direction, is significantly less than the previously known writing with the trailing edge of known magnetic heads.
  • a transition written with such a small transition length U is then scanned with high resolution when reading with the magnetic head due to the design of its magnetic legs according to the invention.
  • the resolution is advantageously approximately determined only by the thickness d, of the leading magnetic pole P1.
  • FIG. 5 A corresponding exemplary embodiment can be seen from the schematic longitudinal section in FIG. 5.
  • the magnetic head 22 shown there differs from the magnetic head 2 according to FIG. 1 essentially only in that the magnetic reinforcement layer of a magnetic leg 7, designated 7b ', is located in a trough-like recess 23 of the substrate 3.
  • the two reinforcement layers 7b 1 and 8b are thus advantageously arranged in such a way that they lie on the outer sides of the magnetic guide body 6.

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Abstract

Der über einem vertikal zu magnetisierenden Aufzeichnungsmedium (M) zu führende Magnetkopf (2) mit ringkopfähnlicher Gestalt enthält zwei Magnetschenkel (7, 8). Jeder Magnetschenkel (7 bzw. 8) weist mindestens eine einen Magnetpol (P1 bzw. P2) ausbildende Magnetschicht (7a bzw. 8a) aus einem magnetisch anisotropen Material sowie eine magnetische Verstärkungsschicht (7b bzw. 8b) auf. Erfindungsgemäß soll die leichte Achse (21) der Magnetisierung in der den Magnetpol (P2) bildenden Magnetschicht (8a) des nachlaufenden Magnetschenkels (8) parallel zur Führungsrichtung des magnetischen Flusses (f) in diesem Schenkel orientiert sein, während die leichte Achse (20) in der Magnetschicht (7a) des vorlaufenden Magnetpoles (P1) senkrecht zur Führungsrichtung des magnetischen Flusses (f) ausgerichtet ist.

Description

Düπnfilm-Magnetkopf für ein vertikal zu magnetisierendes Aufzeichnungsmedium
Die Erfindung bezieht sich auf einen Dünnfilm-Magnetkopf, der über einem vertikal (senkrecht) zu magnetisierenden Aufzeich¬ nungsmedium anzuordnen ist und einen den magnetischen Fluß füh- renden, ringkopfähnlichen magnetischen Leitkörper mit zwei Magnetschenkeln enthält,
- die jeweils mindestens eine Magnetschicht aufweisen, welche aus einem magnetischen Material mit einer uniaxialen magneti¬ schen Anisotropie besteht, an einer dem Aufzeichnungsmedium zugewandten Polspitze einen Magnetpol ausbildet sowie außer¬ halb des Bereichs ihrer Polspitze mit einer magnetischen Verstärkungsschicht versehen ist,
- deren Magnetpole in (relativer) Bewegungsrichtung des Kopfes gesehen so hintereinander angeordnet sind, daß ein Spalt geringer Weite ausgebildet ist, und
- die außerhalb des Bereichs ihrer Polspitzen einen Zwischen¬ raum begrenzen, durch welchen sich die Windungen mindestens einer Schreib- und/oder Lesespulenwicklung erstrecken.
Ein derartiger Magnetkopf geht aus der EP-A-0 232 505 hervor.
Das Prinzip einer senkrechten Magnetisierung zur Speicherung von Daten in entsprechenden Aufzeichnungsmedien ist allgemein bekannt (vgl. z.B.- "IEEE Transactions on Magnetics", Vol.
MAG-16, No. 1, Januar 1980, Seiten 71 bis 76 oder Vol. MAG-20, No. 5, September 1984, Seiten 657 bis 662 und 675 bis 680). Die für dieses vielfach auch als vertikale Magnetisierung bzw. Datenspeicherung bezeichnete Prinzip vorzusehenden Aufzeich- nungsmedien können insbesondere in Form von starren Magnet- speichεrplatten vorliegen. Ein derartiges Aufzeichnungsmedium weist auf einer plattenför igen Trägerstruktur zumindest eine entsprechend zu agnetisierende Speicherschicht vorbestimmter Dicke aus einem Material mit senkrechter magneto-kristalliner Anisotropie auf, wobei die Achse der sogenannten leichten Ma¬ gnetisierung dieser Schicht senkrecht bezüglich der Oberfläche des Aufzeichnungsmedium ausgerichtet ist. Bevorzugt wird als entsprechendes Speichermaterial CoCr (vgl. z.B. "IEEE Trans. Magn., Vol. MAG-14, No. 5, Sept. 1978, Seiten 849 bis 851). Mittels besonderer Magnetköpfe können dann längs einer Spur die einzelnen Informationen als Bits in aufeinanderfolgenden Abschnitten durch entsprechende Ummagnetisierung der Speicher¬ schicht in Form von Flußwechseln eingeschrieben werden.
Wird eine derartige Speicherschicht von einem Magnetkopf gemäß der eingangs genannten Art beschrieben und ausgelesen, so zeigt sich, daß ein verhältnismäßig breiter (örtlich ausgedehnter) Leseimpuls erhalten wird. Dies hat zur Folge, daß die soge- nannte Bit-Shift, d.h. die räumliche Verschiebung zwischen einem geschriebenen Übergang und einem ausgelesenen Übergang (vgl. z.B. IEEE Trans.Magn.", Vol. MAG-19, No. 5, Sept. 1983, Seiten 1617 bis 1619) ansteigt. Dieses Ansteigen bringt eine entsprechende Begrenzung der Speicherdichte auf dem Aufzeich- nungsmedium mit sich.
Gemäß der eingangs genannten EP-A kann als Speicherschicht eine sogenannte Doppelschicht vorgesehen werden, die sich aus der hartmagnetischen CoCr-Schicht und einer darunterliegenden weichmagnetischen Schicht, z.B. aus einer speziellen NiFe-Le- gierung, zusammensetzt (vgl. auch "IEEE Trans. Magn.", Vol. MAG-15, No. 6, Nov. 1979, Seiten 1476 bis 1478). Diese weich¬ magnetische Unterschicht wird vielfach auch als "Keeper" be¬ zeichnet. Eine derartige Doppelschicht läßt sich zwar wesent- lieh besser beschreiben als eine Einfachschicht aus CoCr ohne
"Keeper", wobei höhere Lesespannungen erhalten werden. Jedoch verursacht eine derartige Doppelschicht eine besonders große Bit-Shift.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, den Dünn¬ film-Magnetkopf der eingangs genannten Art dahingehend zu ver¬ bessern, daß die Bit-Shift reduziert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Magnetschicht, welche den in Bewegungsrichtung des Kopfes ge¬ sehen nachlaufenden Magnetpol bildet, aus einem Material be¬ steht, dessen leichte Achse der Magnetisierung zumindest im Bereich der Polspitze der Magnetschicht wenigstens annähernd parallel zur Führungsrichtung des magnetischen Flusses orien¬ tiert ist, während in dem Material der den vorlaufenden Magnet¬ pol bildenden Magnetschicht die leichte Achse der Magnetisie¬ rung zumindest weitgehend senkrecht zur Führungsrichtung des magnetischen Flusses ausgerichtet ist.
Bei dieser Ausgestaltung des Magnetkopfes wird die an sich be¬ kannte physikalische Tatsache ausgenutzt, daß die relative Permeabilität einer dünnen Schicht aus einem magnetisch aniso¬ tropen Material dann wesentlich geringer ist, wenn der magne- tische Fluß parallel zur sogenannten leichten Richtung (Vor¬ zugsrichtung) der Magnetisierung geführt wird, als bei einer Führungsrichtung senkrecht dazu. Demnach zeigt bei dem Magnet¬ kopf die Magnetschicht des vorlaufenden Magnetschenkels eine wesentlich größere relative Permeabilität als die Magnetschicht des nachlaufenden Magnetschenkels. Dies hat zum einen den Vor¬ teil zur Folge, daß der Magnetkopf eine sehr steile, im wesent¬ lichen der ablaufenden Kante seines vorlaufenden Magnetpoles zuzuschreibende Flanke des Schreibfeldes erzeugt. Zum anderen ist die Magnetschicht des nachlaufenden Magnetschenkels mit der geringen relativen Permeabilität beim Lesen nahezu unwirksam. Die Koerzitivfeldstärke dieser Magnetschicht muß dazu größer sein als das aus der Speicherschicht resultierende, am Ort der Polspitze herrschende Magnetfeld. Ein geschriebener Übergang erzeugt dann vorteilhaft einen entsprechend schmalen Lese¬ impuls; d.h., die Auflösung des Lesekopfes ist dementsprechend hoch und damit die Bit-Shift klein.
Besonders vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Magnetkopf über einer Speicherschicht des Aufzeichnungsmediums aus einem Mate¬ rial mit senkrechter uniaxialer Anisotropie zu führen, das sich auf einer Unterschicht aus einem weichmagnetischen Material be¬ findet. Bei Verwendung eines- derartigen Aufzeichnungsmediums ist die Verminderung der Bit-Shift besonders deutlich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Dünnfilm-Magnetkopfes gehen aus den übrigen Unteransprüchen hervor.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figur 1 ein erfindungsge¬ mäßer Magnetkopf schematisch veranschaulicht ist. Die Figuren 2 und 3 zeigen die beiden Magnetschenkel dieses Magnetkopfes. In Figur 4 sind in einem Diagramm mit dem Magnetkopf gemäß Figur 1 erzeugte Magnetfeldkomponenten wiedergegeben. Figur 5 zeigt eine weitere Ausbildungsmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Magnetkopfes. In den Figuren sind übereinstimmenden Teilen dieselben Bezugszeichen zugeordnet.
Bei dem in Figur 1 nur teilweise als Längsschnitt dargestellten Magnetkopf wird von an sich bekannten, ringkopfähnlichen Aus¬ führungsformen mit schichtweisem Aufbau ausgegangen, wie sie für das Prinzip der senkrechten (vertikalen) Magnetisierung entwickelt worden sind (vgl. z.B. die eingangs genannte EP-A). Der in der Figur allgemein mit 2 bezeichnete Kopf ist in be¬ kannter Düπnfilm-Technik auf der Flachseite eines Substrates 3 abgeschieden. Diese Flachseite bildet dabei insbesondere die Rückseite einer Kufe eines gebräuchlichen, als Flugkörper be- zeichneten Elementes, welches in der Figur nicht näher ausge¬ führt ist. Dieses Element und damit der Magnetkopf sind somit relativ zu einem an sich bekannten Aufzeichnungsmedium M in geringer Flughöhe h von beispielsweise weniger als 0,2 μm längs einer Spur aerodynamisch zu führen. Die bezüglich des Kopfes relative -Bewegungsrichtung des sich beispielsweise unter diesem hinwegdrehenden Aufzeichnungsmediums M ist durch eine mit v bezeichnete gepfeilte Linie angedeutet. Das Aufzeichnungsmedium M, insbesondere eine Magnetspeicherplatte, weist eine Speicher¬ schicht 4 auf, die aus einem hartmagnetischen Material mit uni- axialer senkrechter Anisotropie wie z.B. CoCr besteht. Vor¬ teilhaft kann für den erfindungsgemäßen Magnetkopf diese Spei¬ cherschicht in bekannter Weise auf einer weiteren, weichmagne¬ tischen Unterschicht 5, beispielsweise aus einer speziellen NiFe-Legierung, abgeschieden sein.
Der Magnetkopf 2 weist zur Führung eines magnetischen Flusses einen ringkopfähnlichen Leitkörper 6 mit zwei Magnetschenkeln 7 und 8 auf. Dabei ist der entsprechend der momentanen Erregung orientierte Fluß in der Figur durch gepfeilte und mit f be- zeichnete Linien veranschaulicht. Die Magnetschenkel enthalten jeweils mindestens eine Magnetschicht 7a bzw. 8a. Diese Schich¬ ten sind weitgehend und insbesondere im Bereich ihrer dem Auf¬ zeichnungsmedium M zugewandten Polspitzen 10 und 11 zumindest annähernd senkrecht zur Oberfläche des Aufzeichnungsmediύms ausgerichtet und bilden dort jeweils einen Magnetpol Pl bzw. P2. Unter den Polspitzen werden dabei die zueinander parallelen Enden der beiden Magnetschenkel mit jeweils zumindest weit¬ gehend einheitlicher Querausdehnung bzw. Dicke verstanden. Zwi¬ schen den beiden Polspitzen 10 und 11 ist ein Luftspalt 13 von einer vorteilhaft geringen longitudinalen, d.h. in Bewegungs¬ richtung v weisenden Weite g von unter 1 μ ausgebildet. Zu¬ sätzlich ist jeder Magnetschenkel 7 und 8 außerhalb der durch die Polspitzen 10 bzw. 11 eingenommenen Bereiche mit einer verhältnismäßig dicken Magnetschicht 7b bzw. 8b verstärkt.
Diese Verstärkungsschichten dienen zur Verringerung des magne¬ tischen Widerstandes in dem magnetischen Leitkδrper 6 und wer¬ den außerdem auch für eine angestrebte Asy metrierung des Feld¬ verlaufes des Schreibfeldes herangezogen.
In einem mittleren Bereich 15 des ringkopfähnlichen Leitkörpers 6 ist der Abstand zwischen den beiden Magnetschenkeln 7 und 8 gegenüber der Spaltweite g erweitert, indem z.B. der hinsicht¬ lich der Bewegungsrichtung v des Kopfes nachlaufende Magnet- Schenkel 8 in diesen Bereich auf einen größeren Abstand w bezüglich des vorlaufenden, eben ausgebildeten und dem Substrat 3 zugewandten Magnetschenkels 7 führt. Außerhalb dieses Leit¬ körperbereiches 15 ist auf der dem Aufzeichnungsmedium M abge¬ wandten Seite des Leitkörpers der Magnetschenkel 8 in bekannter Weise in einem Verbindungsbereich 16 an den Magnetschenkel 7 angefügt, so daß sich dann die ringkopfähnliche Gestalt des Leitkörpers 6 ergibt. Durch den zwischen den beiden Magnet¬ schenkeln 7 und 8 in dem mittleren Leitkörperbereich 15 somit vorhandenen Zwischenraum 17 erstreckt sich mindestens eine flache Spulenwicklung 18, mit der gemäß dem dargestellten Aus¬ führungsbeispiel sowohl die Schreib- als auch die Lesefunktion auszuüben ist. Gegebenenfalls sind hierfür auch getrennte Wicklungen vorgesehen. Die in der Figur nur angedeutete Spu¬ lenwicklung 18 wird ebenso wie der gesamte übrige Magnetkopf in Dünnfilm-Technik erstellt.
Zumindest die dünnen Magnetschichten 7a und 8a bestehen vor¬ teilhaft aus gleichen oder unterschiedlichen bekannten weich¬ magnetischen Materialien, die jeweils eine ausgeprägte uni- axiale magnetische Anisotropie aufweisen. Geeignete Materia¬ lien hierfür sind spezielle NiFe-Legierungen wie Per alloy oder CoZr oder CoHf. Dabei soll das Material zumindest der Magnet¬ schicht 7a des vorlaufenden Magnetschenkels 7 eine Vorzugsrich- tung der Magnetisierung, eine sogenannte leichte Achse, haben, die in diesem Magnetschenkel 7 in an sich bekannter Weise in einer zumindest weitgehend senkrecht zur Führungsrichtung des magnetischen Flusses f angeordneten Ebene liegt. Die entspre¬ chende Lage der leichten Achse in dem Material der Magnet- schicht 7a ist in der Figur durch eine gestrichelte Linie 20 angedeutet. Außerdem wird für diese Magnetschicht 7a vor¬ teilhaft ein Material gewählt, das eine möglichst hohe Sätti¬ gungsmagnetisierung M von mindestens 800 kA/m, vorzugsweise zwischen 1000 und 2100 kA/m hat. Die relative Permeabilität μ entsprechender Materialien (in Flußführungsrichtung) ist dabei verhältnismäßig hoch und liegt im allgemeinen über 200, vor¬ zugsweise über 1000.
Im Gegensatz zu der den Magnetpol Pl ausbildenden Magnetschicht 7a soll erfindungsgemäß die den nachlaufenden Magnetpol P2 aus¬ bildende Magnetschicht 8a so aus einem magnetisch anisotropen Material hergestellt werden, daß die leichte Achse der Magneti¬ sierung zumindest im Bereich der Polspitze 11 wenigstens an¬ nähernd parallel zur Führungsrichtung des magnetischen Flusses f in dem Magnetschenkel 8 verläuft. Die durch eine gestrichelte Linie 21 angedeutete leichte Achse der Magnetisierung in der Schicht 8a ist somit senkrecht bezüglich der Lage der leichten Achse der Magnetisierung in der Schicht 7a ausgerichtet. Eine derartige Ausrichtung der leichten Achse 21 in der Magnet- schicht 8a hat zur Folge, daß die Permeabilität μ in kleinen Feldern, wie sie beim Lesen am Kopf auftreten, unter Berück¬ sichtigung der damit verbundenen Ausbildung von Domänen sehr gering ist und im allgemeinen unter 10, beispielsweise bei etwa 1 liegt. Die spezielle Lage der leichten Achse 21 bringt es auch mit sich, daß die Koerzitivfeldstärke in dem Material der Schicht 8a deutlich größer ist als die in dem Material der Magnetschicht 7a des vorlaufenden Schenkels 7. Während nämlich die Koerzitivfeldstärke dem Material der Schicht 7a beispiels- weise in der Größenordnung von 0,1 kA/m liegt, ist die
Koerzitivfeldstärke in dem Material der Schicht 8a im allge¬ meinen mindestens 2 Größenordnungen größer und liegt insbeson¬ dere über 5 kA/m, vorzugsweise über 15 kA/m. Als Material für die Magnetschicht 8a können beispielsweise die für die Magnet- schicht 7a des vorlaufenden Magnetschenkels 7 vorgesehenen Materialien gewählt werden.
Die magnetischen Verstärkungsschichten 7b und 8b werden eben¬ falls aus bekannten weichmagnetischen Materialien aufgebaut. Die leichte Achse der Magnetisierung wird dabei im allgemeinen entsprechend der leichten Achse 20 in der Magnetschicht 7a des vorlaufenden Magnetschenkels 7 eingestellt. Gegebenenfalls ist es jedoch auch möglich, für die Verstärkungsschicht 8b des nachlaufenden Magnetschenkels dieselbe Lage der leichten Achse 21 der Magnetisierung wie in der zugehörigen, den Magnetpol P2 bildenden Magnetschicht 8a zu wählen.
Die Einstellung der vorbestimmten Ausrichtungen der leichten Magnetisierungen in den einzelnen Magnetschichten des Magnet- kopfes erfolgt nach bekannten Verfahren insbesondere bei dem Abscheideprozeß der Magnetschichten.
Mit diesen erfindungsgemäßen Maßnahmen wird vorteilhaft eine deutliche Verbesserung der Auflösung des Magnetkopfes 2 er- reicht. Diese Auflösung ist näherungsweise durch die Dicke d-, des vorlaufenden Magnetpoles Pl bestimmt. Sie ist damit erheb¬ lich kleiner als die Auflösung der bekannten Magnetköpfe, bei denen die Auflösung näherungsweise durch die Beziehung k * d, + g + k * d2 bestimmt ist, wobei d2 die Dicke des nach- laufenden Magnetpoles P2 ist und k zwischen 0,5 und 1 liegt und mit abnehmender Flughöhe anwächst. Vorteilhaft wird für den nachlaufenden Magnetpol P2 eine geringere Dicke d2 als für den vorlaufenden Magnetpol Pl gewählt.
Aus den Figuren 2 und 3 ist jeweils eine Aufsicht auf die Magnetschichten 7a bzw. 8a des in Figur 1 angedeuteten Magnet¬ kopfes ersichtlich. In diesen Figuren ist die jeweilige Lage der Achse der leichten Magnetisierung 20 bzw. 21 durch ge- pfeilte Linien veranschaulicht.
Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel eines erfindungs¬ gemäßen Dünnfilm-Magnetkopfes sind die beim Schreiben zu erzeu¬ genden Feldverhältnisse aus dem Diagramm der Figur 4 näher ab- zulesen. Dabei soll der absolute Wert der senkrechten Komponen¬ te der Koerzitivfeldstärke H des Materials der Speicherschicht des Aufzeichnungsmediums z.B. mindestens 10 kA/m, vorzugsweise mindestens 25 kA/m betragen. In diesem Diagramm sind die Feld¬ stärkekurven H (durchgezogene Kurve) sowie H (punktierte y * Kurve) des von den beiden Magnetpolen Pl und P2 erzeugten
Magnetfeldes H in Abhängigkeit von der in Bewegungsrichtung v weisenden Ausdehnung x des Magnetkopfes wiedergegeben. Die Feldstärke H ist dabei an der Oberfläche des Aufzeichnunqs- mediums in Normalenrichtung (y-Richtung) gemessen, während die Feldstärke H die dazu senkrechte Komponente in x-Richtung ist. Außerdem sind in dem Diagramm schematisch, nicht maßstabge¬ rechte Konturen des vorlaufenden Magnetpoles Pl und des ab¬ laufenden Magnetpoles P2 angedeutet. Der aus dem Diagramm ersichtliche Verlauf der Feldstärkekurve H ergibt sich für eine Ausführungsform einer Speichereinrichtung mit einem Aufzeichnungsmedium, dessen CoCr-Speicherschicht eine in y-Richtung gemessene Koerzitivfeldstärke H aufweist, die gemäß dem angenommenen Ausführungsbeispiel etwa 30 kA/m beträgt. Der Magnetkopf enthält Magnet- und Verstärkungsschichten aus Permalloy mit der erfindungsgemäß unterschiedlichen Lagen der leichten Achsen der Magnetisierung. Die longitudinalen Dicken d, und d2 betragen 0,6 μm bzw. 0,4 μm, wobei eine Spaltweite g von 0,25 μm vorgesehen ist. Die Feldstärkekurve H weist ein im wesentlichen der ablaufenden Kante des vorlaufenden Magnetpols P2 zuzuschreibendes ausgeprägtes (positives) Maximum m auf, das ganz deutlich das entsprechende (positive) Schaltfeld (+H ) der Spεicherschicht überschreitet. Unter diesem durch eine gestri¬ chelte Linie angedeuteten Schaltfeld wird dabei das Magnetfeld verstanden, das gerade ausreichend ist, um eine Ummagnetisie- rung in der Speicherschicht zu bewirken. In dem für den Kur¬ venverlauf angenommenen Idealfall entspricht dieses Schaltfeld der entsprechenden Koerzitivfeldstärke des Materials der Spei¬ cherschicht. Wie außerdem aus dem Diagramm hervorgeht, zeigt die Feldstärkekurve zwischen dem Maximum m und dem Schnittpunkt s mit dem Schaltfeld vorteilhaft einen sehr steilen Verlauf. Dies bedeutet, daß der Magnetkopf mit einer sehr steilen, in dem Diagramm durch eine Verstärkung der Feldstärkekurve her¬ vorgehobenen Flanke F zwischen den Magnetpolen Pl und P2 schreibt. D.h., daß die sogenannte magnetische Übergangslänge Ü, welche die Ausdehnung dieser Flanke F in x-Richtung dar¬ stellt, gegenüber dem bisher bekannten Schreiben mit der ab¬ laufenden Kante bekannter Magnetköpfe deutlich geringer ist. Ein mit einer solchen geringen Übergängslänge Ü geschriebener Übergang wird dann beim Lesen mit dem Magnetkopf aufgrund der erfiπdungsge äßen Ausgestaltung seiner Magnetschenkel hoch¬ auflösend abgetastet. Die Auflösung ist dabei vorteilhaft näherungsweise nur durch die Dicke d-, des vorlaufenden Magnet¬ poles Pl bestimmt.
Eine weitere^ Verbesserung der Schreibeigenschaften, d.h. eine weitere Erhöhung der Steilheit der Flanke F, kann man dadurch erreichen, daß man die magnetische Verstärkungsschicht des im wesentlichen schreibenden vorlaufenden Magnetschenkels ver- senkt in einem Substrat anordnet. Ein entsprechendes Ausfüh¬ rungsbeispiel ist aus dem schematischen Längsschnitt der Figur 5 ersichtlich. Der dort gezeigte Magnetkopf 22 unterscheidet sich von dem Magnetkopf 2 gemäß Figur 1 im wesentlichen nur dadurch, daß sich die mit 7b' bezeichnete magnetische Ver¬ stärkungsschicht eines Magnetschenkels 7 in einer wannen¬ artigen Vertiefung 23 des Substrates 3 befindet. Die beiden Verstärkungsschichten 7b1 und 8b sind also vorteilhaft so an¬ geordnet, daß sie an den Außenseiten des magnetischen Leit- körpers 6 liegen.

Claims

Patentansprüche
1. Dünnfilm-Magnetkopf, der über einem vertikal (senkrecht) zu magnetisiεrenden Aufzeichnungsmedium anzuordnen ist und einen den magnetischen Fluß führenden, ringkopfähnlichen magnetischen Leitkörper mit zwei Magnetschenkeln enthält,
- die jeweils mindestens eine Magnetschicht aufweisen, welche aus einem magnetischen Material mit einer uniaxialen magne¬ tischen Anisotropie besteht, an einer dem Aufzeichnungsmedium zugewandten Polspitze einen Magnetpol ausbildet sowie außer¬ halb des Bereichs ihrer P lspitze mit einer magnetischen Verstärkungsschicht versehen ist,
- deren Magnetpole in (relativer) Bewegungsrichtung des Kopfes gesehen so hintereinander angeordnet sind, daß ein Spalt geringer Weite ausgebildet ist, und
- die außerhalb des Bereichs ihrer Polspitzen einen Zwischen¬ raum begrenzen, durch welchen sich die Windungen mindestens einer Schreib- und/oder Lesespulenwicklung erstrecken, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Magnetschicht (8a), welche den in Bewegungsrichtung (v) des Kopfes (2, 22) gesehen nachlaufenden Magnetpol (P2) bildet, aus einem Material besteht, dessen leichte Achse (21) der Magnetisierung zumindest im Bereich der Polspitze (11) der Magnetschicht (8a) wenigstens annähernd parallel zur Füh¬ rungsrichtung des magnetischen Flusses (f) orientiert ist, während in dem Material der den vorlaufenden Magnetpol (Pl) bildenden Magnetschicht (7a) die leichte Achse (20) der Magnetisierung zumindest weitgehend senkrecht zur Führungs- richtung des magnetischen Flusses (f) ausgerichtet ist.
2. Magnetkopf nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß die leichte Achse der Magnetisierung in den magnetischen Verstärkungsschichten (7b, 7b', 8b) der beiden Magnetschenkel (7, 8) jeweils zumindest weitgehend senkrecht zur Führungsrichtung des magnetischen Flusses (f) ausgerichtet ist.
3. Magnetkopf nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß die leichten Achsen der Magnetisierung in den magnetischen Verstärkungsschichten (7b, 7b1, 8b) der beiden Magnetschenkel (7, 8) jeweils zumindest annähernd in gleicher Richtung wie die leichten Richtungen (20 bzw. 21) in den jeweils zugeordneten, den Magnetpol (Pl bzw. P2) bildenden Magnetschichten (7a bzw. 8a) orientiert sind.
4. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die den Magnetpol (Pl) des vorlaufenden Magnetschenkels (7) bildende Magnetschicht (7a) aus einem Material mit einer hohen Sättigungsmagnetisierung besteht.
5. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die magnetischen Verstär¬ kungsschichten (7b, 7b', 8b) aus einem Material mit einer hohen Sättigungsmagnetisierung bestehen.
6. Magnetkopf nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e- k e n n z e i c h n e t , daß das Material der Schichten
(7a bzw. 7b, 7b1 , 8b) eine Sättigungsmagnetisierung von minde¬ stens 800 kA/m hat.
7. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die den Magnetpol (Pl) des vorlaufenden Magnetschenkels (7) bildende Magnetschicht (7a) aus einem Material besteht, dessen relative Permeabilität in Führungsrichtung des magnetischen Flusses (f) in diesem Magnetschenkel (7) über 200, vorzugsweise über 1000 liegt.
8. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die den Magnetpol (P2) des nachlaufenden Magnetschenkels (8) bildende Magnetschicht (8a) zumindest im Bereich ihrer Polspitze (11) aus einem Material besteht, dessen Koerzitivfeldstärke größer als die Koerzitiv¬ feldstärke des Materials der den Magnetpol (Pl) des vorlaufen¬ den Magnetschenkels (7) bildenden Magnetschicht (7a) ist und insbesondere über 5 kA/m, vorzugsweise über 15 kA/m liegt.
9. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Magnetpol (Pl) des vorlaufenden Magnetschenkels (7) eine in Bewegungsrichtung (vj zu messende Dicke (d,) hat, die größer als die entsprechende Dicke (d2) des Magnetpoles (P2) des nachlaufenden Magnetschen- kels (8) ist.
10. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die magnetische Verstär¬ kungsschicht (7b1) des vorlaufenden Magnetschenkels (7) in einer Vertiefung (23) eines Substrates (3) versenkt angeordnet ist (Figur 5)«
11. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß er (2, 22) über einer Speicherschicht (4) des Aufzeichnungsmediums (M) aus einem Material mit senkrechter uniaxialer Anisotropie zu füh¬ ren ist, dessen vertikale Komponente der Koerzitivfeldstärke (H ) mindestens 10 kA/m, vorzugsweise mindestens 25 kA/m groß ist.
12. Magnetkopf nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß er (2, 22) über einer Speicherschicht (4) zu führen ist, die auf einer Unterschicht (5) aus einem weichmagnetischen Material abgeschieden ist.
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