DE1952402A1 - Magnetkopf - Google Patents

Magnetkopf

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DE1952402A1
DE1952402A1 DE19691952402 DE1952402A DE1952402A1 DE 1952402 A1 DE1952402 A1 DE 1952402A1 DE 19691952402 DE19691952402 DE 19691952402 DE 1952402 A DE1952402 A DE 1952402A DE 1952402 A1 DE1952402 A1 DE 1952402A1
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DE
Germany
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magnetic head
magnetic
winding
substrate
layer
Prior art date
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Pending
Application number
DE19691952402
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English (en)
Inventor
Hans Dr-Phys Hoffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
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Publication date
Application filed by Philips Patentverwaltung GmbH filed Critical Philips Patentverwaltung GmbH
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Publication of DE1952402A1 publication Critical patent/DE1952402A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G11B5/3109Details
    • G11B5/313Disposition of layers
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G11B5/3103Structure or manufacture of integrated heads or heads mechanically assembled and electrically connected to a support or housing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Description

  • ~Magne tkopf" Die Erfindung betrifft einen Magnetkopf aus auf eine#m Substrat nacheinander aufgebrachten Schichten von magnetischem, isolierendem und elektrisch leitendem Material zum Einschreiben und Ablesen von Information auf einer magnetisierbaren Oberfläche.
  • Ein derartiger Magnetkopf ist in der US-Patentschrift 3 344 237 beschrieben, wobei auch Verfahren zur Herstellung eines solchen Magnetkopfes angegeben sind.
  • Danach können die Magnetköpfe mit kleinen Abmessungen und mit sehr kleinen, definierten Spaltbreiten hergestellt werden, so daß hohe Inforrnationsdichten auf der magnetisierbaren Oberfläche erreichbar sind. Allerdings muß bei diesen Magnetköpfen die Wicklung in gedruckter Form oder ähnlich hergestellt werden, so daß nur einige wenige Windungen möglich sind. Da außerdem durch die kleinen Gesamtabmessungen und den engen Spalt der vom Magnetkopf erfaßbare magnetische Fluß klein ist, ist auch das Ausgangs Signal an den Enden der Wicklung sehr gering. Dadurch können auch sehr kleine eingestreute Störsignale das Nutzsignal völlig überdecken oder æu mindest entscheidend verfälschen, so daß insbesondere bei Speichern für digitale Daten die Information unbrauchbar ist. Solche kleinen Störsignale sind auch bei guter Abschirmung der Anschlußleltungen und sorgfältiger Führung der Pe zugspotential führenden Leitungen nicht ganz zu vermeiden.
  • Eine lösung dieses Problems wird durch die Erfindung angegeben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Substrat ein Halbleiterkristall, insbesondere ein Siliziumkristall ist und daß die Wicklung des Magnetkopfes mit einem in den Halbleiterkristall integrierten Lese- und/oder Schreibverstärker mit an sich bekannter Schaltung verbunden ist. Dadurch können Magnetkopf und zugehöriger Leserverstärker räumlich so eng benachbart angeordnet werden, daß die leitungslängen zwischen Wicklung und Verstärker nur noch Bruchteile eines Millimeters betragen und somit vernachlässigbar sind. Außerdem läßt sich die so gebildete bauliche Einheit wirksam abschirmen, so daß nur die verstärkten und gegebenenfalls zu Rechteckimpulsen geformten Signale nach außen führen. Auf diese Weise ist es möglich, trotz der geringen Signalspannung an der Wicklung des Magnetkopfes ein störungsfreies Ausgangssignal zu erhalten.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, auf einem Substrat mehrere derartige Magnetköpfe mit zugehörigen Verstärkern in einem Arbeitsgang herzustellen.
  • Diese Magnetköpfe können dann sehr eng benachbart angeordnet werden, so daß sich geringe Abstände der Informationsspuren auf der magnetisierbaren Oberfläche ergeben und damit eine weiter erhöhte Informationsdichte, was besonders für Datenspeicher wesentlich lst Bei letzteren werden häufig die einzelnen Bits eines Zeichens gleichzeitig parallel auf je einer Spur aufgezeichnet bzw.
  • davon abgelesen, so daß auch aus diesem Grund Bau-einheiten mit mehreren Magnetköpfen vorteilhaft sind. Bei größeren Baueinheiten mit einer Vielzahl von Köpfen bzw. bei Speichern, bei denen mehrere Kopfgruppen parallel angeordnet sind, wie z.B. bei Magnettromell- oder plattenspeichern, muß zum Ablesen der Information in einer bestimmten Adresse nur jeweils ein Kopf bzw. Kopfgruppe wirksam gemacht werden. -Diese Auswahlschaltungen können in einer Weiterbildung der Erfindung in gleicher Weise wie die Verstärker in integrierter Form in dem Substrat hergestellt werden. Dadurch können insbesondere bei Baueinheiten mit vielen Magnetköpfen auf einem Substrat viele außere Anschlüsse eingespart werden, wobei sich einmal die Kosten für das Anschließen der Baueinheiten und zum anderen vor allem die äußeren Abmessungen verringern, die häufig durch die Anzahl und die Hantierbarkeit der Anschlüsse bestimmt sind.
  • Für die Herstellung der Magnetköpfe können die gleichen Maskentechniken und Photo-Atzverfabren verwendet werden wie auch für die Herstellung der integrierten Schaltungen auf dem Substrat, wobei auch die Isolierschichten vorzugsweise aus Siliziumdioxyd bestehen, dessen Härte besonders in dem Arbeitsspalt des Magnetkopfes sehr vorteilhaft ist. Außerdem können bei dieser Herstellungsart leicht die bei integrierten Schaltungen notwendigen Genauigkeiten z.B. für die gegenseitigen Abstände der Magnetköpfe erreicht werden. Solche Magnetkopfgruppen sind besonders vorteilhaft bei Speichern, bei denen zur Spurauswahl die Magnetköpfe mechanisch eingestellt werden müssen, weil sich dann bei genau gleichen Abständen der Magnetköpfe auch genau gleiche Abstände für alle Spuren ergeben.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert.
  • Es zeigen: Fig. 1) einen Querschnitt durch einen Magnetkopf Fig. 2) die Anordnung mehrerer Magnetköpfe mit Verstärkern und Auswahlschaltungen, Fig. 3) eine andere Ausführung der Wicklung.
  • Anhand des Aufbaues des Magnetkopfes entsprechend Fig. 1 soll die Herstellung allgemein beschrieben werden.
  • Das Substrat 1 ist noch mit einer Schicht ia bedeckt, die nicht unbedingt notwendig. ist, aber aus fertigungstechnischen Gründen zweckmäßig sein kann. Dies gilt z.B. für Silizium als Substrat, das zweckmäßig mit einer Schicht ia aus Si O2 bedeckt ist. Diese Schicht 1a ist nun mit einer Schicht 2 aus magnetischem Material bedeckt, die z.B. aufgedampt oder aufgestäubt sein kann.
  • Hierfür sind verschiedene Methoden bekannt und einige auch häufig verwendet, wie z.B. bei der Herstellung von Papierkondensatoren oder auch von integrierten Schaltungen. Diese Schicht 2 braucht nicht. genau auf den Bereich des Magnetkopfs beschränkt zu sein, sondern kann sich insbesondere bei der Herstellung von mehreren Magnetköpfen nebeneinander auf einem Substrat auf dem entsprechenden Randbereich von einem Ende des Substrats bis zum anderen erstrecken. Das gegenseitige Übersprechen von nebeneinanderliegenden Magnetköpfen kann durch Verwendung von hochpermeablem Material genügend klein gehalten werden. lediglich der Bereich auf dem Substrat, der die Verstärker enthält, wird zweckmäßig von der Schicht 2 freigehalten, was durch Bedampfen -oder Zerstäuben durch Masken oder durch Zerstäuben und anschließendes Entfernen erreicht werden kann.
  • Als nächstes wird auf die Schicht 2 eine Schicht 4 aus isolierendem Material aufgebracht. Bei der Verwendung von Silizium als Substrat bietet sich hierfür wieder besonders. Si O2 an, das leicht durch die bekannte Technik des Zerstäubens aufgebracht werden kann und dessen Bearbeitung aus der Halbleitertechnologie bekannt ist.
  • Insbesondere die Dicke einer Si # O, Schicht kann sehr genau hergestellt werden, so daß ein definierter Magnetspalt 3 entsteht.
  • Die leiterbahnen, die die Wicklung 6 bilden, können ebenfalls mit den gleichen Techniken und beim gleichen Arbeitsvorgang wie bei der Herstellung der integrierten Verstärker aufgebracht werden. Für die Anordnung der leiterbahnen gibt es zwei Möglichkeiten, die in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt sind. In Fig. 2 ist die Wicklung 6 als Spirale in einer Ebene parallel zur Substratoberfläche ausgeführt. Diese Form kann in einem Arbeitsgang entstehen, lediglich der innere Anfang der Wicklung muß in irgendeiner Weise aus der Wicklung herausgeführt werden, z.B. durch eine Zwei-lagen-Verdrahtung. Bei dieser Anordnung der Wicklung ist jedoch ein Mindestabstand der Magnetköpfe voneinander gegeben, wie aus der Fig. 2 unmittelbar hervorgeht. Geringere Abstände der Magnetköpfe voneinander sind bei der Ausführung der Wicklung 6 nach Fig. 3 zu erreichen, die jedoch bei der Herstellung etwas größeren Aufwand erfordert, wie später erläutert wird.
  • Die Wicklung 6 wird nun mit einer Isolierschicht 5 bedeckt, die in gleicher Weise wie die Isolierschicht 4 aufgebracht werden kann. Sie soll verhindern, daß die Schicht 7 aus magnetischem Material, die den magnetischen Kreis des Kopfes schließt, die Wicklung kurzschließt.
  • Die Isolierschicht 5 ist daher nur über den Bereichen notwendig, die von der magnetischen Schicht 7 bedeckt werden. Falls das magnetische Material der Schicht 7 jedoch ein Ferrit mit hohem spezifischen Widerstand ist, kann die Isolierschicht 5 auch ganz weggelassen werden.
  • Die Schicht 7 aus magnetischem Material schließt den Magnetkopf und bestimmt insbesondere bei durchgehender Magnetschicht 2 die wirksame Breite des Magnetkopfes.
  • Dazu muß eine Öffnung zumindest in der Isolierschicht 4 angebracht werden, soweit diese Schicht nicht bei der Herstellung auf den Bereich der Wicklung und des Spaltes begrenzt wurde, damit die Schicht 7 die Schicht 2 berührt, um den magnetischen Kreis an dieser Stelle mit möglichst geringem Widerstand zu schließen.
  • Bei der Ausführung der Wicklung 6 nach Fig. 3 ist mit diesem Schritt erst ein Teil der Wicklung vorhanden, nämlich die gestrichelt angedeuteten Teile sowie die Anschlüsse. Der Rest der Wicklung muß nun über der Schicht 7 angebracht werden, die dazu gegebenenfalls mit einer weiteren Isolierschicht bedeckt werden muß, entsprechend der Isolierschicht 5. Außerdem müssen an den Kontaktstellen zwischen der oberen und der unteren Wicklungsschicht gegebenenfalls Öffnungen in der obersten Isolierschicht sowie in der Isolierschicht 5 angebracht werden.
  • Falls in einer Ebene nicht so viele Windungen aufgebracht werden können, wie#z.3. für ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis notwendig ist, kann die Wicklung auch auf mehrere Ebenen verteilt werden, indem mehrere Schichten aus abwechseln leiterbahnen und Isolierschichten aufgebracht werden. Bei der spiralförmigen Wicklung nach#Fig. 2 erübrigt sich bei einer graden Anzahl von Wicklungs#-.
  • ebenen das Herausführen des inneren Wicklungsende, wenn die Spiralen von jeweils zwei benachbarten Wicklung ebenen gegenläufig ausgeführt werden.
  • Auf dem-Substrat 1 sind in Sig. 2 die zu jedem Magnetkopf gehörenden Verstärker ale integrierte Schaltungen 8- angeordnet. 1)iese kann so nahe an den Enden der Wicklungen 6 angeordnet werden, daß sich nur äußerst kurze Verbindungsleitungsbahnen ergeben, die durch Störsignale praktisch nicht beeinfluß werden können. Außerdem bilden Magnetköpfe und Verstärker eine kleine, kompakte Einheit, die leicht und wirksam abgeschirmt werden kann. Der Aufbau des Verstärkers selbst ist für die Erfindung nicht wesentlich, hierfür kann eine geeignete, aus den vielen bekannten Ausführungen gewählt werden. Das gleiche gilt auch gegebenenfalls für die Auswahlschalter 9-, die gegebenenfalls durch Beamleads oder Solderbumps auf das Substrat gebracht werden können, falls die Schaltungen -abweichende Herstellungsprozesse, z.B. Golddiffusion für die Auswahlschalter, erfordern.
  • Die Anschlüsse können in der bei der Halbleiterherstellung üblichen Weise hergestellt werden, d.h. auf dem Substrat enden die anzuschließenden Leitungen in größeren leitenden Flächen 10, die durch Bonden mit den Anschlußstiften des Gehäuses verbunden werden. Die leitenden Flächen 10 können auch mittels beam-lead-Technik angeschlossen werden, wobei die Anschlußelektroden als nachgiebige Halterung der Magnetkopf-Baueinheit dienen kann.
  • Patentansprüche:

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 9 Magnetkopf aus auf einem Substrat nacheinander aufgebrachten Schichten von magnetischem, isolierendem und elektrisch leitendem Material zum Einschreiben und Ablesen von Information auf einer magnetisierbaren Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) ein Halbleiterkristall, insbesondere ein Siliziumkristall ist und daß die Wicklung (6) des Magnetkopfes mit einem in den Halbleiterkristall integrierten Bese- und/oder Schreibverstärker (8) mit an sich bekannter Schaltung verbunden ist.
  2. 2.) Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Substrat (1) mehrere voneinander unabhängige Magnetköpfe nebeneinander angeordnet sind.
  3. 3.) Magnetkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Magnetkopf ein eigener Schreib-Leseverstärker (8). vorgesehen ist.
  4. 4.) Magnetkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) Auswahlschaltung (9)-als integrierte Schaltung enthält, die jeweils nur einen Magnetkopf oder eine Gruppe von Magnetköpfen wirksam machen.
  5. 5.) Magnetkopf nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (6) in mehreren Schichten angeordnet ist.
  6. 6.) Magnetkopf nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (6) spiralförmig in einer Ebene parallel zur Substratoberfläche liegt.
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