DE3731283C2 - - Google Patents
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- DE3731283C2 DE3731283C2 DE3731283A DE3731283A DE3731283C2 DE 3731283 C2 DE3731283 C2 DE 3731283C2 DE 3731283 A DE3731283 A DE 3731283A DE 3731283 A DE3731283 A DE 3731283A DE 3731283 C2 DE3731283 C2 DE 3731283C2
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- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
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- Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen schwebenden Magnetkopf
gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur
Verwendung in einem externen Speicher, insbesondere für
hohe Aufzeichnungs- und Wiedergabedichte und ein Verfahren zu
dessen Herstellung.
Ein schwebender Magnetkopf dieser
Art ist aus der US-PS
39 22 776 bekannt.
Weitere Beispiele für konventionelle schwebende Magnet
köpfe, die in einer Magnetplattenvorrichtung verwendet
werden, sind in den Fig. 13a, 13b, 14a und 14b gezeigt.
Dabei sind die Fig. 13a und 14a Perspektivansichten der
schwebenden Magnetköpfe, während die Fig. 13b und 14b
größere Ansichten des wesentlichen Teils der Kerne der
jeweiligen Magnetköpfe sind.
Fig. 13a zeigt den schwebenden Magnetkopf, der bereits
in der Praxis eingesetzt wurde und als "Verbundkopf" 10
bezeichnet wird. Dieser schwebende Magnetkopf 10 besteht
aus einem schwebenden Element 11 aus einem nichtmagneti
schen Werkstoff sowie einem Magnetkern 12 aus einem
Ferrit hoher magnetischer Leitfähigkeit bzw. Permeabili
tät. Der Magnetkern 12 umfaßt eine Wicklung 14 und einen
Übertragungsspalt 15.
Bei diesem schwebenden Magnetkopf werden das schwebende
Element 11 und der Magnetkern 12 getrennt gefertigt, am
Endabschnitt einer Luftkissenschiene 13 des schwebenden
Elements 11 wird ein Kanal 23 ausgebildet, und der
Magnetkern 12 wird in diesen Kanal eingesetzt und mit
tels Kunstharz oder Glas darin befestigt.
Fig. 14a zeigt eine Perspektivansicht eines weiteren
schwebenden Magnetkopfs 25, der in der offengelegten JP-
61-80 519/A beschrieben ist.
Dieser schwebende Magnetkopf 25 besteht aus zwei Magnet
kernhälften bzw. Halbkernen 16, 17, einem Übertragungs
spalt 18, einer Wicklung 19 etc. Der schwebende Magnet
kopf 25 wird hergestellt, indem die beiden Halbkerne 16
und 17 über ein nichtmagnetisches Element, das den Über
tragungsspalt 18 bildet, aneinandergefügt und miteinan
der verbunden werden. Dabei ist der Halbkern 17 so
ausgebildet, daß er auch als schwebendes Element dient.
In dem Halbkern 16 ist ein Magnetelement 20 zwischen
zwei schmalen Stützplatten 21 a, 21 b aus nichtmagneti
schem Werkstoff angeordnet. Das Magnetelement 20 besteht
aus einem weichmagnetischen Werkstoff, z. B. einer Fe-Al-
Si-Legierung, einem Permalloy oder einer amorphen Legie
rung, und ist auf wenigstens einer der Stützplatten 21 a,
21 b mit einem Dünnschichtverfahren ausgebildet. Bei dem
Halbkern 16 ist die Stützplatte 21 a, auf der der Magnet
film gebildet ist, mit der anderen Stützplatte 21 b unter
Einsatz eines niedrigschmelzenden Glases verbunden.
Der andere Halbkern 17 weist ein weichmagnetisches Ele
ment 20′ aus dem gleichen Werkstoff wie das Magnetele
ment 20 auf, das zwischen schwebenden Elementen 22 a und
22 b angeordnet und mit einem niedrigschmelzenden Glas
damit verbunden ist.
Die Halbkerne 16 und 17 werden in der vorstehend be
schriebenen Weise miteinander verbunden und mit Hilfe
des nichtmagnetischen Spaltmaterials zu einer Einheit
verbunden und bilden den schwebenden Magnetkopf 25.
Bei diesem schwebendem Magnetkopf ist der den Magnet
kreis bildende Magnetwerkstoff eine Fe-Al-Si-Legierung,
Permalloy oder ein amorpher Magnetwerkstoff. Der Magnet
kopf eignet sich daher als Magnetkopf für das Aufzeich
nen mit hoher Dichte.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 13b und 14b werden nach
stehend die Probleme erläutert, die bei den obigen kon
ventionellen schwebenden Magnetköpfen auftreten.
Zuerst wird bei dem Beispiel von Fig. 13b der Magnetkern
12 in den Kanal 23 eingesetzt, der auf der Luftkissen
schiene 13 des schwimmenden Elements 11 ausgebildet ist,
und dann mittels Glas od. dgl. daran befestigt. Deshalb
ergeben sich hier folgende Probleme:
(1) Bei dem Arbeitsgang des gesonderten Formens des
Magnetkerns 12 und des Einsetzens und Befestigens des
selben in dem Kanal 23 des schwebenden Elements 11 tritt
ein Lagefehler des Magnetkerns auf und hat eine Vermin
derung der Produktionsmenge zur Folge.
(2) Da die Spalttiefe des Magnetkerns 12 im Inneren des
schwebenden Elements 11 liegt, muß bei der Ausbildung
der Spalttiefe ein Bezugspegel gesondert vorgesehen
sein, und eine zufriedenstellende Bearbeitungsgenauig
keit kann nicht erhalten werden.
(3) Bei der Herstellung des schwebenden Magnetkopfs gibt
es zwei Verbindungsstellen, an denen eine Verbindung
mittels Glas od. dgl. herzustellen ist. Z. B. wird der
Magnetkern 12, der mittels Glas bei der Bildung des
Übertragungsspalts 15 zusammengefügt wird, mittels Glas
festgelegt, wenn er an dem schwebenden Element 11 ange
ordnet und daran befestigt wird. Wenn zwei solche Glas
verbindungsstellen bestehen, muß das zum Befestigen des
Magnetkerns an dem schwebenden Teil verwendete Glas
einen niedrigeren Erweichungspunkt als das Glas haben,
das zum Zusammenfügen des Übertragungsspalts des Magnet
kerns verwendet wird, da sonst das Glas zum Verbinden
des Magnetkerns erweicht, wenn der Magnetkern 12 an dem
schwebenden Element 11 befestigt wird, so daß ein Ablö
sen erfolgt. Daher muß das zum Fügen des Magnetkerns
verwendete Glas einen hohen Schmelzpunkt aufweisen, so
daß es zumindest nicht durch die Erwärmungstemperatur
beim Befestigen des schwebenden Elements erweicht wird.
Aus diesen Gründen ist der Auswahlbereich an Gläsern
begrenzt, und die Produktion muß innerhalb begrenzter
Temperaturtoleranzen erfolgen. Somit treten Probleme
hinsichtlich einer geringeren Glasfestigkeit sowie von
Gaseinschlüssen im Glas auf.
Bei dem in Fig. 14a gezeigten weiteren schwebenden Ma
gnetkopf 25 sind zwei Halbkerne 16 und 17 zu einer
Einheit miteinander verbunden über den Übertragungsspalt
18 gemäß Fig. 14b (diese Figur ist eine größere Perspek
tivansicht des wesentlichen Teils). In dem Halbkern 17
ist das den Magnetkreis bildende Magnetelement 20′ zwi
schen den schwebenden Elementen 22 a und 22 b angeordnet
und mit beiden Oberflächen über einen Glasfilm verbun
den. In Fig. 14b ist das Magnetelement 20′ z. B. auf dem
schwebenden Element 22 a gebildet, und das andere schwe
bende Element 22 b ist mit der Verbindungsfläche 24 durch
den Glasfilm verbunden unter Bildung des Halbkerns 17.
Bei dem anderen Halbkern 16 wird das Magnetelement 20
auf der Stützplatte 21 a gebildet, und die andere Stütz
platte 21 b wird damit über den Glasfilm verbunden. An
schließend werden die Halbkerne 16 und 17 über den
Übertragungsspalt 18 miteinander verbunden unter Bildung
des schwebenden Magnetkopfs.
Der so aufgebaute schwebende Magnetkopf ist mit folgen
den Problemen behaftet.
(1) Bei diesem schwebenden Magnetkopf gibt es ebenso wie
bei dem bekannten Beispiel nach den Fig. 13a und 13b
mehrere Stellen, an denen eine Verbindung mittels Glas
od. dgl. zu erfolgen hat. D. h. also, daß das schwebende
Element 22 b mit dem einen Halbkern 17 nach Ausbildung
des Magnetfilms 20 auf dem schwebenden Element 22 a ver
bunden wird. Der andere Halbkern 16 wird mit der anderen
Stützplatte 21 b verbunden, nachdem der Magnetfilm 20 auf
der Stützplatte 21 a ausgebildet ist. Ferner werden die
Halbkerne 17 und 16 über den Übertragungsspalt 18 mit
einander verbunden unter Bildung des schwebenden Magnet
kopfs.
Wenn es viele Verbindungsstellen gibt, tritt ein Lage
fehler beim Verbindungsschritt auf, und während der
Bearbeitung gibt es Bruch, wodurch die Produktionsrate
verringert wird.
(2) Wenn ein metallischer Magnetwerkstoff mit hoher
Sättigungsflußdichte als Magnetwerkstoff eingesetzt
wird, tritt während der maschinellen Bearbeitung ein
Ablösen auf, weil die Haftfestigkeit zwischen dem Metall
und dem Glas gering ist.
Aus der US-PS 39 22 776 ist ein schwebender Magnetkopf
bekannt, bei dem der Magnetkern auf wenigstens einer
Luftkissenschiene eines auf einem Luftstrom über einer
Magnetplatte schwebenden Elements vorgesehen ist und bei
dem der Magnetkern in einem Einbettungskanal eingebettet
ist.
Der Magnetkern besteht hier aus massiven Metallblechen,
die zur Fixierung in ein Befestigungsmittel eingelassen
werden. Als Befestigungsmittel wird hier ebenfalls Glas
benutzt.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines
schwebenden Magnetkopfs und eines Herstellungsverfahrens
dafür, wobei die vorstehend genannten Probleme beseitigt
werden und die Produktion in einfacher Weise und mit
hoher Zuverlässigkeit erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst. In den Unter
ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen des erfin
dungsgemäßen Magnetkopfs gekennzeichnet.
Der schwebende Magnetkopf gemäß der Erfindung weist fol
gende Vorteile auf.
Da der Magnetkern an der Seitenfläche des schwebenden
Elements liegt und in den Einbettungskanal eingebettet ist,
liegt die Verbindungsstelle nur an dem den Übertragungs
spalt bildenden Teil, und die Auswahl einer zur Verbindung
dienenden Glasmasse wird somit vereinfacht. Dies ist be
sonders dann vorteilhaft, wenn der Magnetkopf bei einer
Temperatur unter der Kristallisationstemperatur hergestellt
werden muß, z. B. wenn der Magnetkern ein amorpher Magnet
werkstoff ist. Da der Magnetkern in den Einbettungskanal
des schwebenden Elements eingebettet ist, stellen sich
Ablösungsprobleme bei dieser Konstruktion nicht ein, und
die Produktionsrate ist hoch.
Da der Magnetkern an der Seitenfläche des schwebenden
Elements liegt, kann die Tiefe des Übertragungsspalts
direkt beobachtet und gemessen werden, und die Bearbeitung
kann mit hoher Maßgenauigkeit erfolgen.
Da die Hinterkante des Magnetkerns derart geneigt ist, daß
sie nicht parallel zum Übertragungsspalt ist, werden keine
nachteiligen Einflüsse des Kontureffekts (der Wiedergabe
funktion am Rand des Magnetkerns) ausgeübt.
Der schwebende Magnetkopf gemäß der Erfindung eignet sich
für die Aufzeichnung mit hoher Informationsdichte, weil der
Magnetkern aus einem weichmagnetischen Werkstoff mit hoher
Sättigungsflußdichte besteht. Da der Magnetkern sehr kom
pakt ausgebildet werden kann, kann ein Magnetkopf mit
geringer Induktivität, jedoch hohem Wirkungsgrad erhalten
werden.
Im folgenden wird die Erfindung durch Angabe von beispiel
haften konstruktiven Ausbildungen und Verfahrensschritten
näher erläutert.
Im allgemeinen hat der Kern eine Dicke zwischen 10 und
50 µm (z. B. c in Fig. 1), der Kernkanal hat eine Tiefe
von 30-100 µm (z. B. d in Fig. 5a), und die Luftkissen
schiene hat eine Breite von 0,4-0,8 mm (z. B. T in den
Fig. 1 und 3), aber diese Werte stellen keine spezielle
Einschränkung dar. Der Boden des Einbettungskanals ver
läuft in Querrichtung stärker nach außen als die Mitte
der Luftkissenschiene. Wenn der Einbettungskanal tief
gemacht und sein Boden mehr nach innen als die Mitte der
Luftkissenschiene positioniert ist, ist der Kanal an der
Luftkissenschiene tief, so daß die Schwebehöhe instabil
wird.
Im allgemeinen beträgt der Abstand zwischen dem Magnetkern
und der hinteren Endfläche der Luftkissenschiene (z. B. 1′ in
Fig. 5) 0,05-0,2 mm. Wenn der Abstand zu gering ist, nimmt
die Festigkeit am hinteren Randabschnitt der Luftkissen
schiene ab, und wenn er zu groß ist, kann eine ausreichende
Kernbreite nicht gewährleistet werden.
Der Übertragungsspalt liegt normalerweise nahe der Mitte
des Magnetkerns in Laufrichtung des magnetischen Aufzeich
nungsträgers, und die Breite des Magnetkerns in Laufrich
tung des Aufzeichnungsträgers (z. B. b in Fig. 1) beträgt
im allgemeinen 1,5-3 mm. Diese Werte stellen jedoch keine
Einschränkung dar.
Auf dem schwebenden Element ist ein 0,3 mm tiefer Lüf
tungsschlitz in bekannter Weise gebildet. Um ein Wicklungs
fenster, das an der Luftkissenschiene angeordnet ist, durch
den Magnetkern hindurch freizulegen, ist an der Rückfläche
des schwebenden Elements ein Kanal derart ausgebildet, daß
die Luftkissenschiene verbleibt. Selbstverständlich ist eine
Spulenwicklung vorgesehen.
Die bei der Erfindung zu verwendenden Magnetkernwerkstoffe
sind kristalline Legierungen, z. B. Fe-Al-Si-Legierungen
("Sendust"-Legierungen) und Ni-Fe-Legierungen bzw. Perm
alloy, sowie amorphe Legierungen wie Co-Nb-Zr, Co-Ta-Zr u.
dgl. Der Magnetkern wird mit bekannten Dünnschichtverfahren
wie Kathodenzerstäubung, Vakuumaufdampfen etc. hergestellt.
Als Werkstoffe für das schwebende Element werden Keramik
werkstoffe wie aluminiumhaltiges Titancarbid, Calcium
titanat, Zirkoniumdioxid, Bariumtitanat etc. oder kristal
lisiertes Glas verwendet, die sehr gute Abriebfestigkeit
gegenüber dem Aufzeichnungsträger aufweisen.
Der schwebende Magnetkopf gemäß der Erfindung wird nach
dem folgenden Verfahren hergestellt:
In Schritt (a) wird ein viereckiger nichtmagnetischer Block
als das schwebende Element bereitgestellt, und an der
Seitenfläche des schwebenden Magnetkopfs wird der Einbet
tungskanal für den Magnetkern ausgebildet.
In Schritt (b) wird der als Magnetkern dienende Magnetwerk
stoff auf den in Schritt (a) gebildeten Einbettungskanal
mittels eines bekannten Dünnschichtverfahrens, z. B. Katho
denzerstäubung oder Aufdampfen im Vakuum, aufgebracht.
In Schritt (c) werden überflüssige Teile der in Schritt (b)
gebildeten Magnetschicht entfernt.
In Schritt (d) wird der in Schritt (c) erhaltene Block in
Richtung der Schichtdicke an demjenigen Abschnitt, der im
wesentlichen das Zentrum der Magnetschicht wird, geteilt
unter Bildung von zwei Halbkernblöcken. Da die durchtrennte
und geteilte Fläche eine einen Übertragungsspalt bildende
Fläche ist, wird an dieser Fläche ein Läppvorgang durch
geführt.
In Schritt (e) wird ein Kanal für eine Spulenwicklung an
wenigstens einer der den Übertragungsspalt bildenden Flä
chen der beiden in Schritt (d) erhaltenen Halbkerne gebil
det, und dann wird eine zur Bildung des Übertragungsspalts
erforderliche nichtmagnetische Schicht aufgebracht.
In Schritt (f) werden die den Übertragungsspalt bildenden
Flächen der beiden Halbkerne so aneinandergefügt, daß ihre
Magnetschichten, die als Magnetkerne dienen sollen, in
gegenseitigen Kontakt gebracht werden, und durch Pressen
und Erwärmen miteinander zu einer Einheit verbunden.
In Schritt (g) wird der in Schritt (f) erhaltene Magnet
kernblock, der eine Mehrzahl Magnetkerne liefert, zertrennt
und in mehrere einzelne Magnetkernblöcke unterteilt.
In Schritt (h) wird auf der Oberfläche des Mangetkern
blocks, die dem Aufzeichnungsträger zugewandt ist, ein
Lüftungsschlitz derart ausgebildet, daß eine vorbestimmte
Luftkissenschiene verbleibt.
In Schritt (i) wird an der einem der Halbkerne zugewandten
anderen Magnetkernhälfte, die als schwebendes Element die
nen soll, ein Kanal durch den Übertragungsspalt ausgebil
det, so daß in Verbindung mit Schritt (h) ein Wicklungs
fenster freigelegt wird.
Außerdem werden weitere Schritte durchgeführt, etwa die
Bildung einer Schräge an einem vorbestimmten Abschnitt der
Luftkissenschiene, eine Spule wird auf das Spulenwicklungs
fenster gewickelt, und der schwebende Magnetkopf wird fer
tiggestellt.
Anhand der Zeichnung werden konkrete Ausführungsformen
der Erfindung beispielsweise
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Magnetkopfs;
Fig. 2 eine Perspektivansicht einer weiteren Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Magnetkopfs;
Fig. 3a und 3b eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht einer
weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Magnetkopfs;
Fig. 4a und 4b eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht einer
anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Magnetkopfs;
Fig. 5a bis 5i Perspektiv- und Schnittdarstellungen, die
schrittweise das Herstellungsverfahren für den
erfindungsgemäßen Magnetkopf
veranschaulichen:
Fig. 6, 7 und 8 Perspektivansichten, die Magnetkopfblöcke
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
zeigen;
Fig. 9 eine vergrößerte Perspektivansicht des Magnet
kerns, der aus dem Magnetkernblock von Fig. 7
hergestellt wurde;
Fig. 10 eine vergrößerte Perspektivansicht des Magnet
kerns, der aus dem Magnetkernblock von Fig. 8
hergestellt wurde;
Fig. 11 eine vergrößerte Perspektivansicht des Magnet
kerns einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Magnetkerns als Schmalspurmagnetkopf;
Fig. 12 eine vergrößerte Perspektivansicht des Magnet
kerns einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Magnetkerns als Schmalspurmagnetkopf;
Fig. 13a und 13b eine Perspektivansicht bzw. eine vergrößerte
Perspektivansicht von wesentlichen Teilen
eines konventionellen schwebenden Magnet
kopfs; und
Fig. 14a und 14b eine Perspektivansicht bzw. eine vergrößerte
Perspektivansicht von wesentlichen Teilen
eines weiteren bekannten schwebenden Magnet
kopfs.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des schwebenden
Magnetkopfs. Dabei sind ein schwebender Magnetkopf 30 und
ein auf einer Magnetplatte schwebendes Element 31 gezeigt.
Ferner sind eine Luftkissenschiene 32, deren Form die
Schwebehöhe bestimmt, sowie ein Lüftungsschlitz 32′ und
Magnetkerne 33 und 33′ vorgesehen. Einbettungskanäle sind
an den Seitenflächen des schwebenden Elements 31 derart
ausgebildet, daß die Magnetkerne 33 und 33′ darin einge
bettet sind, und in den Kanälen ist mittels Dünnschicht
verfahren ein weichmagnetischer Werkstoff niedergeschlagen.
Es sind Wicklungsfenster 35 und 35′ vorgesehen. Nachdem der
weichmagnetische Werkstoff, der als Magnetkern dient, auf
dem schwebenden Element 31 ausgebildet ist, werden die
Halbkerne 37 a, 38 a und die anderen Halbkerne 37 b, 38 b ge
sondert von dem scnwebenden Element 31 gebildet, wie noch
im einzelnen erläutert wird. 34 und 34′ sind Übertragungs
spalte. Nachdem die gegenüberstehenden Flächen der jeweili
gen Halbkerne, die durchschnitten und getrennt sind, ge
läppt sind, wird das Wicklungsfenster ausgebildet, und dann
werden die Halbkerne miteinander zu einer Einheit verbun
den, und zwar mit Glas od. dgl. über ein nichtmagnetisches
Spaltelement. 36 und 36′ sind Spulen.
Bei dieser Ausführungsform beträgt die Höhe a des Kerns
1,6 mm, seine Breite b 2 mm und seine Dicke 10-50 µm. Die
Breite T der Luftkissenschiene liegt zwischen 0,4 und 0,8 mm,
die Breite W des Magnetkopfs beträgt 3,2 mm, seine Länge W′
beträgt 4,0 mm, und die Tiefe des Lüftungsschlitzes 32′
beträgt 0,3 mm.
Fig. 3a ist eine Draufsicht auf diese Ausführungsform des
schwebenden Magnetkopfs, gesehen von der Seite eines
magnetischen Aufzeichnungsträgers, und Fig. 3b ist die Sei
tenansicht des Magnetkopfs.
Nach den Fig. 3a und 3b ist der Lüftungsschlitz 32′ für den
Auftrieb auf dem schwebenden Element 31 derart ausgebil
det, daß nur die Luftkissenschiene 32 verbleibt. Eine Schräg
fläche 39 dient als Lufteinströmabschnitt und hat einen
Neigungswinkel R₁ von 0,7°.
Eine Schrägfläche 40 an der Magnetkernseite ist so ausge
bildet, daß der Übertragungsspalt 34 des Magnetkerns mög
lichst nahe an die Magnetplatte gebracht werden kann, und
ihr Neigungswinkel R₂ beträgt 20°. Eine Aussparung 41 im
oberen Teil des schwebenden Elements dient dem Einbau
eines Magnetkopfarms.
Die Spurbreite Tw des Magnetkopfkerns kann gleichzeitig mit
der Breite T der Luftlagerleiste 32 durch maschinelles
Bearbeiten hergestellt werden. Das Verbinden des Magnet
spalts 34 erfolgt im Inneren 42 des Wicklungsfensters 35.
Dabei kann zur Verstärkung auch Glas oder ein Kunstharz in
eine Schutznut 42′ eingebracht werden.
Da der Magnetkern an der Seitenfläche des schwebenden Ele
ments angeordnet ist, kann die Spalttiefe gd maschinell
bearbeitet werden unter gleichzeitiger Beobachtung von der
Seitenfläche her.
Fig. 2 zeigt die zweite Ausführungsform des schwebenden
Magnetkopfs. In den Fig. 2-4b sind für gleiche Teile wie in
Fig. 1 dieselben Bezugszeichen verwendet.
Der Unterschied dieser Ausführungsform gegenüber Fig. 1
liegt im Wicklungsfenster. In Fig. 2 sind die Wicklungs
fenster 35 und 35′ auf der Seite des schwebenden Elements
ausgebildet.
Wenn die Wicklungsfenster auf der Seite der Halbkerne 37 b,
38 b ausgebildet werden, kann ein Problem infolge einer Ver
werfung des Substrats auftreten. In einem solchen Fall
können die Wicklungsfenster auf der Seite des schwebenden
Elements ausgebildet werden, dessen Substrat ausreichende
Dicke hat.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4a und 4b ist ein
Weichmagnetelement mit einer Spurbreite Tw in den Kanal des
schwimmenden Elements eingebettet, und ein nichtmagneti
sches Material 43 ist in den restlichen Kanal gepackt. Bei
dieser Ausführungsform kann die Spurbreite durch die Dicke
des Magnetelements eingestellt werden. Da die Spurbreite
nur an der Oberfläche der Luftlagerleiste 32 liegt, sind
nachteilige Einflüsse von unerwünschtem Streufluß an den
übrigen Stellen klein.
Nachstehend wird das Herstellungsverfahren des schwebenden
Magnetkopfs beispielsweise erläutert.
Die Fig. 5a-5i veranschaulichen den Produktionsablauf
dieser Ausführungsform.
Das Verfahren wird in Einzelschritten erläutert, wobei
z. B. die Verfahrensschritte entsprechend den Fig. 5a und
5b mit Schritt (a) bzw. Schritt (b) bezeichnet werden.
Schritt (a) ist in Fig. 5a dargestellt, wo ein Einbettungs
kanal 52 zur Bildung des Magnetkerns an der Seitenfläche 51
eines nichtmagnetischen Blocks 50, der als schwebendes
Element dienen soll, angeordnet ist. Dabei besteht der
nichtmagnetische Block 50 aus Zirkoniumdioxid. Die Kanal
tiefe d beträgt 50 µm, die Kanalbreite 1 beträgt 3 mm, und
der Winkel R beträgt 45°.
Wie bereits erläutert, definiert dieser Winkel R die Form
des Einbettungskanals, so daß der Randabschnitt des Magnet
kerns nicht parallel zum Luftspalt verläuft und dadurch der
Kontureffekt unterdrückt wird. Der bevorzugte Bereich
dieses Winkels R bei der erläuterten Ausführungsform
liegt zwischen 30° und 70°. Wenn der Winkel R kleiner als
30° ist, wird die maschinelle Bearbeitung schwierig, und
wenn er größer als 70° ist, verschlechtern sich die Eigen
schaften der auf der Schräge gebildeten Magnetschicht.
Der Abstand 1′ zwischen dem Kerneinbettungskanal 52 und der
Seitenfläche des nichtmagnetischen Blocks beträgt 0,1 mm.
Schritt (b) ist mittels der Schnittdarstellung von Fig. 5b
verdeutlicht. In diesem Schritt wird eine Magnetschicht 53
einer höheren Sättigungsflußdichte als derjenigen von
Ferrit in dem Einbettungskanal 52 durch Kathodenzerstäubung
niedergeschlagen.
Bei dieser Ausführungsform wird als Magnetwerkstoff eine
amorphe Co-Nb-Zr-Legierung verwendet, die eine Sättigungs
flußdichte von 1 T hat.
Die Magnetschicht kann auch mittels anderer Verfahren,
z. B. durch Vakuumaufdampfen, Ionenplattierung, CVD-Ver
fahren, Plattierung u. dgl., aufgebracht werden. Außer der
vorgenannten Legierung kann auch eine Fe-Al-Si-Legierung
(Sendust-Legierung), eine Ni-Fe-Legierung (Permalloy) oder
ein Fe-System als Werkstoff mit hoher Sättigungsflußdichte
eingesetzt werden. Auch aus einem Co-System bestehende
Werkstoffe können als amorphe Legierung verwendet werden,
z. B. Co-Ta-Zr, Co-W-Zr, Co-Mo-Zr u. dgl.
Die Magnetschicht kann eine Mehrlagenschicht sein, die
durch abwechselndes Aufeinanderschichten einer bzw. mehre
rer nichtmagnetischer Zwischenschichten und einer bzw.
mehrerer magnetischer Schichten gebildet ist, um dadurch
die HF-Eigenschaften zu verbessern.
In Schritt (c) werden überflüssige Teile der Magnetschicht
53 des in Schritt (b) erhaltenen Blocks entfernt. Diese
können durch Abschleifen, Polieren od. dgl. entfernt wer
den.
In Schritt (d) wird der in Schritt (c) erhaltene Block 50
im wesentlichen in der Mitte A-A der Magnetschicht 53 ge
teilt, und die Teilungsfläche wird hochglanzpoliert. Auf
diese Weise werden zwei Halbkerne 54 und 55 gebildet.
Dabei dient der Halbkern 54 als schwebendes Element, und
der andere Halbkern 55 steht dem Übertragungsspalt gegen
über; mit 56 ist eine Spaltbegrenzungsfläche bezeichnet.
In Schritt (e) werden mehrere Wicklungskanäle 57 auf wenig
stens einer der Spaltbegrenzungsflächen der beiden in
Schritt (d) erhaltenen Halbkerne gebildet. Bei dieser Aus
führungsform werden die Wicklungskanäle 57 am Halbkern 55
ausgebildet. Dann wird ein nichtmagnetisches Material wie
SiO₂, Glas (mit hohem oder niedrigem Schmelzpunkt) od. dgl.
mit erwünschter Dicke durch Kathodenzerstäubung auf die
Spaltbegrenzungsfläche 56 zur Bildung einer Übertragungs
spaltschicht niedergeschlagen.
Bei dieser Ausführungsform ist die Tiefe l₁ des Kanals 57
0,4 mm, die Breite l₂ des Kanalbodens beträgt 0,5 mm, sein
Winkel Φ ist 60°, und der Abstand L zwischen den Kanälen
beträgt 2 mm. Die Übertragungsspaltschicht besteht aus
SiO₂.
In Schritt (f) wird ein Übertragungsspalt 58 durch Zusam
menfügen der beiden Halbkerne 54 und 55 in solcher Weise
gebildet, daß ihre Magnetschichten miteinander ausgerichtet
sind, und die Halbkerne werden miteinander verbunden und zu
einer Einheit durch Pressen und Erwärmen unter Ausbildung
des Übertragungsspalts 58 geformt. In diesem Fall erfolgt
das Verbinden durch verschiedene bekannte Verfahren, z. B.
durch Warmpressen, bei dem auf den Übertragungsspaltbegren
zungsflächen eine Glasschicht mit niedrigem Schmelzpunkt
gebildet wird, oder durch dichtes Anbringen von Glas 59 an
einem Teil des Wicklungsfensters (dieses Verfahren wird im
vorliegenden Fall angewandt), oder durch gesondertes Aus
bilden von Verbindungskanälen und Verbinden der Halbkerne
mit Hilfe von Glas (nicht gezeigt), etc.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ergibt der Block drei
Magnetköpfe, und es kann auch ein Block gebaut werden, der
eine größere Anzahl Magnetköpfe ergibt.
In Schritt (g) wird ein schwebender Magnetkopf 60 gebil
det, indem der gefügte Block entlang der Linie B-B durch
trennt wird. Der Magnetkern 61 dieses Magnetkopfs ist so
ausgebildet, daß er in die Seitenfläche des schwebenden
Elements eingebettet ist.
In Schritt (h) wird das schwebende Element des in Schritt
(g) erhaltenen Magnetkopfs gebildet. Auf dem schwebenden
Element wird ein 0,3 mm tiefer Lüftungsschlitz 63 derart
ausgebildet, daß eine vorbestimmte Luftlagerleiste 62 ver
bleibt.
In Schritt (i) wird an der Seite des Halbkerns 55, die dem
als schwebendes Element dienenden Halbkern 54 zugewandt
ist, während der maschinellen Bearbeitung von Schritt (h)
ein Kanal 64 derart ausgebildet, daß das Wicklungsfenster
57 freigelegt und damit das Wickeln der Spule ermöglicht
wird.
Nach den vorstehend erläuterten Herstellungsschritten fol
gen weitere Schritte wie das Abschrägen der Oberkante der
Luftlagerleiste und die Ausbildung der Schrägflächen 39 und
40 von Fig. 3, und nach dem Wickeln der Spule wird der
schwebende Magnetkopf gemäß Fig. 1 erhalten. Dabei ist der
Magnetkern jedoch nur auf einer Seitenfläche des schwim
menden Elements angeordnet.
Diese Ausführungsform betrifft ein Herstellungsverfahren
des schwebenden Magnetkopfs, bei dem die Halbkerne auf
beiden Seitenflächen des schwebenden Elements angeordnet
sind. Fig. 6 zeigt perspektivisch den dabei erzeugten und
verwendeten Magnetkernblock.
Der schwebende Magnetkopf, der auf beiden Seitenflächen
des schwebenden Elements die Halbkerne aufweist und in
Fig. 1 gezeigt ist, kann erhalten werden, indem die glei
chen Schritte wie bei Ausführungsform 4 ausgeführt werden,
wobei jedoch die Magnetschicht 53 in den Kanälen beider
Seitenflächen des nichtmagnetischen Blocks 50 niederge
schlagen wird.
Fig. 7 zeigt den Magnetkernblock dieser Ausführungsform.
Dabei wird zuerst die Magnetschicht 53 in dem im nichtma
gnetischen Block 50 ausgebildeten Einbettungskanal mit
einer Dicke niedergeschlagen, die der Spurbreite Tw des
Magnetkerns entspricht, und ein nichtmagnetisches Element
65, z. B. Keramik oder Glas, wird auf den verbleibenden
Einbettungskanal aufgebracht, um den Magnetkernblock zu
bilden.
Bei diesem Verfahren kann die Spurbreite Tw durch die Dicke
der Magnetschicht 53 eingestellt werden, und hochgenaue
Bearbeitungsschritte zur Ausbildung der Spurbreite können
entfallen. Das nichtmagnetische Element 65 dient auch als
Verstärkung für die Magnetschicht 53.
Die übrigen Herstellungsschritte entsprechen denjenigen der
Ausführungsform 4.
Fig. 9 ist eine teilweise vergrößerte Darstellung des
Magnetkerns, der aus dem Magnetkernblock von Fig. 7 herge
stellt ist.
Diese Ausführungsform ist in Fig. 8 dargestellt. Dabei wer
den in dem auf dem nichtmagnetischen Block 50 gebildeten
Kanal ein nichtmagnetisches Element 65′, eine Magnetschicht
53 und ein nichtmagnetisches Element 65 in dieser Reihen
folge ausgebildet. Die Dicke der Magnetschicht 53 ist
gleich der Spurbreite Tw, und diese Schicht ist sandwich
artig zwischen den nichtmagnetischen Elementen 65 und 65′
eingeschlossen. Wenn letztere, wie im vorliegenden Fall,
aus einem metallischen Werkstoff bestehen, kann ein magne
tischer Abschirmungseffekt erhalten werden, und Streufluß
an vom Übertragungsspalt verschiedenen Teilen kann verhin
dert werden. Daher hat dieser Magnetkopf einen höheren
Wirkungsgrad.
Als die nichtmagnetischen Elemente 65 und 65′ können Metal
le wie Cu, Ag, Al, Cr, Ti u. dgl. verwendet werden. Es ist
ratsam, das nichtmagnetische Element 65 durch ein Oxid
material, z. B. Keramik, zu verstärken.
Die übrigen Herstellungsvorgänge entsprechen denjenigen der
Ausführungsform 4.
Fig. 10 zeigt teilweise vergrößert den Magnetkern, der aus
dem Magnetkernblock von Fig. 8 hergestellt ist.
Diese Ausführungsform betrifft einen schwebenden Schmal
spur-Magnetkopf. Fig. 11 zeigt vergrößert den Magnetkern
als Hauptteil des schwebenden Magnetkopfs.
Nach Fig. 11 wird in jedem Halbkern 54, 55 ein nahe dem
Übertragungsspalt 58 konvex werdender Kanal ausgebildet,
und eine als Magnetkern dienende Magnetschicht 53 wird in
dem Kanal durch Kathodenzerstäubung und anschließendes
Läppen oder Schleifen gebildet. Auf diese Weise wird eine
Konstruktion erhalten, die nahe dem Übertragungsspalt 58
schmaler ist (sog. Konus-Flach-Profil). Selbst wenn bei
dieser Ausführungsform die Spurbreite Tw kleiner als 10 µm
ist, wird der magnetische Widerstand des Magnetkerns nicht
hoch, und es wird ein schwebender Magnetkopf mit hohem
Wirkungsgrad und schmaler Spur erhalten. 65 bezeichnet eine
nichtmagnetische Schicht. Auch bei Ausführung der Abschrä
gungsschritte für die Luftlagerleiste des Magnetkerns
ändert sich die Spurbreite Tw nicht, und die Schutzwirkung
für die Magnetschicht 53 wird erhalten.
Die nichtmagnetische Schicht 65 wird durch Kathodenzer
stäubung oder Vakuumaufdampfen einer Keramik wie
Al₂O₃ · SiO₂, Al₂O₃ · MgO od. dgl. gebildet. Auch ist es vor
teilhaft, zur Verstärkung Glas anzubringen.
Im übrigen gleicht der Aufbau demjenigen der Ausführungs
form 4.
Diese Ausführungsform betrifft einen weiteren schwebenden
Schmalspurmagnetkopf. Fig. 12 zeigt vergrößert den Magnet
kern als Hauptteil des schwebenden Magnetkopfs. Der Grund
aufbau dieser Ausführungsform entspricht im wesentlichen
Fig. 11. Der Magnetkopf nach Fig. 12 verwendet zwei Werk
stoffarten für die Magnetschicht. Dabei ist die Magnet
schicht 53′ an dem der Spurbreite Tw entsprechenden Ab
schnitt aus einem Magnetwerkstoff, der eine höhere Sätti
gungsflußdichte als die andere Magnetschicht 53 hat.
Z. B. besteht die Magnetschicht 53 aus einer amorphen Ma
gnetschicht mit einer Sättigungsflußdichte von 0,8-1,0 T,
wogegen die Magnetschicht 53′ eine polykristalline Magnet
schicht mit einer Sättigungsflußdichte von mindestens 1,5 T
ist. Bei dieser Konstruktion kann eine magnetische Sätti
gung nahe dem Übertragungsspalt auch bei einem hochkoerzi
tiven magnetischen Aufzeichnungsträger für Aufzeichnungen
mit hoher Informationsdichte vermieden werden. Ferner kann
ein schwebender Magnetkopf mit höherem Wirkungsgrad erhal
ten werden, weil die Magnetschicht 53 gleichzeitig als
Hilfsmagnetkreis dient.
Der so aufgebaute Magnetkopf kann zu einem Hochleistungs-
Magnetkopf gemacht werden, indem als Schicht 53 eine
Magnetschicht dient, die leicht auszubilden ist und stabile
magnetische Eigenschaften hat, und als Schicht 53′ eine
Magnetschicht dient, die nahe dem Übertragungsspalt eine
hohe Sättigungsflußdichte aufweist und mit hoher Genauig
keit ausgebildet ist.
Im übrigen gleicht die Konstruktion derjenigen der Ausfüh
rungsform 8.
Folgende Vorteile und Auswirkungen werden mit dem schwe
benden Magnetkopf gemäß den vorstehend erläuterten Ausfüh
rungsformen erzielt.
(1) Der Magnetkopf eignet sich für Magnetaufzeichnungen mit
hoher Aufzeichnungsdichte, weil der Magnetkreis durch einen
Magnetwerkstoff gebildet ist, der im Magnetkern hohe Sätti
gungsflußdichte aufweist.
(2) Die mechanische Festigkeit des Magnetkopfs ist hoch,
weil der Magnetkern in den Kanal an der Seitenfläche des
schwebenden Elements eingebettet ist.
(3) Da der Magnetkern in den Kanal des schwebenden Ele
ments eingebettet ist, wird nur ein Verbindungsvorgang mit
tels Glas od. dgl. erforderlich, so daß das Herstellungs
verfahren einfach und für Massenfertigung geeignet ist.
(4) Da der Magnetkern mittels Dünnschichtverfahren gebildet
wird, kann mit hohem Genauigkeitsgrad eine Mehrlagenschicht
gebildet werden, wodurch die HF-Charakteristiken verbessert
werden und eine schmale Spurbreite vorgesehen werden kann.
Ferner kann mit der Erfindung in effizienter Weise ein
Schmalspurmagnetkopf mit einer Spurbreite von weniger als
10 µm hergestellt werden.
Aufgrund der verschiedenen genannten Vorteile kann der
schwebende Magnetkopf, der aus wenigstens zwei Werkstoff
arten zur Bildung des schwebenden Elements und des Magnet
kerns besteht, wirtschaftlich und mit hoher Produktivitäts
rate erzeugt werden.
Es ist zu beachten, daß hinsichtlich der Herstellung des schwebenden
Magnetkopfs nach der Erfindung für die anderen, nicht beschrie
benen Arbeitsvorgänge bekannte Techniken anwendbar sind.
Claims (7)
1. Schwebender Magnetkopf, bei dem ein Magnetkern auf wenig
stens einer Luftkissenschiene eines auf einem Luftstrom über
einer Magnetplatte schwebenden Elements vorgesehen ist, und
bei dem der Magnetkern (33, 33′; 61) in einem Einbettungs
kanal eingebettet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der auf der äußeren Seitenfläche wenigstens einer der Luftkis senschienen (32; 62) angeordnete Einbettungskanal offen ist, und
daß der Magnetkern (33, 33′; 61) eine dünne Schicht ist, die in dem Einbettungskanal niedergeschlagen ist.
daß der auf der äußeren Seitenfläche wenigstens einer der Luftkis senschienen (32; 62) angeordnete Einbettungskanal offen ist, und
daß der Magnetkern (33, 33′; 61) eine dünne Schicht ist, die in dem Einbettungskanal niedergeschlagen ist.
2. Schwebender Magnetkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das schwebende Element (31) auf seinem äußeren Teil zwei Luftkissenschienen (32; 62) aufweist, wobei die Tiefe des Einbettungskanals im wesentlichen der Dicke des Magnetkerns (33, 33′; 61) entspricht,
daß wenigstens einer von zwei Halbkernen (37 a, 38 a, 37 b, 38 b), die durch Teilen des Magnetkerns (33, 33′; 61) gemein sam mit dem schwebenden Element (31) entlang einer Tei lungsfläche, die zur Oberfläche der Luftkissenschiene (32) und der Laufrichtung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers senkrecht verläuft, erhalten sind, ein Wicklungsfenster (35, 35′; 57) aufweist, und
daß die beiden Halbkerne (37 a, 38 a, 37 b, 38 b) einander an einem nichtmagnetischen Übertragungsspaltelement gegenüber stehen.
daß das schwebende Element (31) auf seinem äußeren Teil zwei Luftkissenschienen (32; 62) aufweist, wobei die Tiefe des Einbettungskanals im wesentlichen der Dicke des Magnetkerns (33, 33′; 61) entspricht,
daß wenigstens einer von zwei Halbkernen (37 a, 38 a, 37 b, 38 b), die durch Teilen des Magnetkerns (33, 33′; 61) gemein sam mit dem schwebenden Element (31) entlang einer Tei lungsfläche, die zur Oberfläche der Luftkissenschiene (32) und der Laufrichtung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers senkrecht verläuft, erhalten sind, ein Wicklungsfenster (35, 35′; 57) aufweist, und
daß die beiden Halbkerne (37 a, 38 a, 37 b, 38 b) einander an einem nichtmagnetischen Übertragungsspaltelement gegenüber stehen.
3. Schwebender Magnetkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Randabschnitt des Magnetkerns (33, 33′; 61) zu einem
Übertragungsspalt (34; 58) nichtparallel verläuft.
4. Schwebender Magnetkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der exponierte Teil des Übertragungsspalts (34; 58) auf
der Seite einer einem magnetischen Aufzeichnungsträger zuge
wandten Fläche des Magnetkerns (33, 33′; 61) nur innerhalb
der Oberfläche der Luftkissenschiene (32; 62) liegt.
5. Schwebender Magnetkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf wenigstens einer der Seitenflächen des in den Ein
bettungskanal eingebetteten Magnetkerns (33, 33′; 61) ein
nichtmagnetisches Material (z. B. 43; 65; 65′) vorhanden ist.
6. Schwebender Magnetkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abschnitt des Magnetkerns nahe dem Übertragungsspalt
(34; 58) ein der Spurbreite (Tw) entsprechendes Konus-Flach-
Profil hat.
7. Verfahren zur Herstellung eines schwebenden Magnekopfs nach dem Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
folgende Verfahrensschritte:
- (a) Ausbilden eines Kerneinbettungskanals zum Einbetten eines Magnetkerns an einem als schwebendes Element die nenden viereckigen nichtmagnetischen Block, wobei dieser Teil als die Seitenfläche des schwebenden Magnetkopfs dienen soll;
- (b) Niederschlagen eines Magnetwerkstoffs, der als Magnet kern dienen soll, in dem in Schritt (a) gebildeten Einbettungskanal mittels Dünnschichtverfahren;
- (c) Entfernen überflüssiger Teile der in Schritt (b) erzeug ten magnetischen Dünnschicht;
- (d) Teilen des in Schritt (c) erhaltenen Blocks an einem Abschnitt, der im wesentlichen der Mitte der magneti schen Dünnschicht entspricht, in Richtung der Schicht dicke unter Bildung von zwei Halbkernböcken;
- (e) Ausbilden eines Kanals für eine Spulenwicklung an wenig stens einer der Magnetspaltbegrenzungsflächen der beiden in Schritt (d) erhaltenen Halbkernblöcke und Ausbilden einer nichtmagnetischen Schicht zur Bildung des Übertra gungsspalts;
- (f) Zusammenfügen der Magnetspaltbegrenzungsflächen der bei den Halbkerne in solcher Weise, daß deren als Magnetkern dienende Magnetschichten in gegenseitigen Flächenkontakt gebracht werden, und Verbinden und Integrieren beider Halbkerne miteinander durch Pressen und Erwärmen;
- (g) Durchschneiden des Magnetkernblocks, der in Schritt (f) erhalten wurde und mehrere Magnetkerne umfaßt, in ein zelne Magnetkernblöcke;
- (h) Ausbilden eines Lüftungsschlitzes bzw. von Lüftungs schlitzen auf der dem magnetischen Aufzeichnungsträger gegenüberstehenden Oberfläche des Magnetkernblocks in solcher Weise, daß eine vorbestimmte Luftkissenschiene verbleibt; und
- (i) Ausbilden eines Kanals in einem der Halbkerne, der dem als schwebendes Element dienenden anderen Halbkern am Übertragungsspalt gegenübersteht, während der maschinel len Bearbeitung von Schritt (h), zur Freilegung des Wicklungsfensters.
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