DE3876849T2

DE3876849T2 - Magnetkopfzusammenbau fuer senkrechte magnetaufzeichnung.

Info

Publication number: DE3876849T2
Application number: DE8888106201T
Authority: DE
Inventors: Kuniaki Sueoka
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1988-04-19
Publication date: 1993-07-01
Anticipated expiration: 2008-04-20
Also published as: EP0290823A2; EP0290823B1; DE3876849D1; EP0290823A3; JPS63292405A; US4873599A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Magnetkopfanordnung für senkrechte Magnetaufzeichnung; bei dieser Anordnung handelt es sich um einen sogenannten Einzelmagnetpoltyp, der sich, wenn er in Verwendung ist, vollständig auf einer Seite eines magnetischen Speichermediums befindet.
Als Folge stetig anwachsender Datenmengen steigt auch der Bedarf an einer immer größeren Speicherdichte. Im Bereich der Magnetspeicherung werden zur Erfüllung dieser Anforderungen senkrechte Aufzeichnungssysteme angeboten, die gegenwärtig auf ihre Eignung untersucht werden. In senkrechten Aufzeichnungssystemen erfolgt die Aufzeichnung in das Innere des Speichermediums, und anders als aufherkömmlichen magnetischen Speichersystemen, die nur die Oberfläche des Speichermediums nutzen, kommt es bei der senkrechten Aufzeichnung selbst bei hohen Aufzeichnungsdichten nicht zu einer Zunahme an entinagnetisierenden Feldern; beschriebene Speichermuster können also nicht entmagnetisiert werden, was zu einer höheren Qualität der Aufzeichnung führt.
In Figur 7 der beiliegenden Zeichnungen ist ein herkömmlicher senkrechter magnetischer Schreib-/Lesekopf dargestellt. Eine Beschreibung dieser Anordnung ist enthalten in National Convention Record, 1983 the Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan, Teil 1, Seite 195, sowie in EP-A-0166818. Diese Magnetkopfanordnung besitzt nur auf einer Seite des Speichermediums Magnetpole und gehört zum sogenannten Einzelmagnetpoltyp. Bei dieser Art von Magnetkopfanordnung muß ein Speichermedium nicht zwischen den Magnetpolen angeordnet werden; darüberhinaus gestattet diese Anordnung einen sehr einfachen Umgang. In Figur 7 ist ein nichtmagnetisches Substrat 1 zusammen mit einem Magnethauptpol 2 angeordnet, und ein magnetisierender Kern 3 liegt auf dem Magnethauptpol 2 auf. Eine Schreib-/Lesespule 4 ist um das nichtmagnetische Substrat 1, den Magnethauptpol 2 und um den magnetisierenden Kern 3 gewickelt. Ein Magnethilfspol 5 befindet sich, ausreichend entfernt vom Magnethauptpol 2, an der Seite des magnetisierenden Kerns 3. Der Magnethilfspol 5 ermöglicht dem magnetischen Fluß einen Rückflußpfad.
Das Speichermedium 6 kann sich beispielsweise zusammensetzen aus einem senkrechten magnetisierendem Film 7, einer hochpermeablen magnetischen Schicht 8 und einem Substrat 9.
Bei der senkrechten Magnetauf Zeichnung wird das Magnetisierungslänge jedes Auf zeichnungsmusters im magnetischen Speichermedium reduziert, während sich gleichzeitig die Speicherdichte erhöht. Aus diesem Grund benötigt man eine wirksame Magnetkopf anordnung.
Darüberhinaus müssen bei der Aufzeichnung in hoher Speicherdichte aufgrund der hohen Datenübertragungsgeschwindigkeiten die Hochfrequenzeigenschaften der Magnetkopf anordnung, bei der es sich um einen elektromagnetischen Wandler handelt, verbessert werden.
Um die Effektivität der Anordnung, wie sie in Figur 7 dargestellt ist, zu verbessern, wird der Abstand all zwischen dem magnetisierenden Kern 3 und dem Fuß des Magnethilfspols 5 verringert, die Breite "b" des Magnethilfspols 5 wird vergrößert, oder der Abstand "c" zwischen dem Ende des Fußes des Magnethilfspols 5 und dem Speichermedium 6 wird verringert. In diesen Fällen verstärken sich jedoch die Pulsgeräusche, die von der dem Speichermedium 6 zugewandten Kante des Magnethilfspols 5 verursacht werden; daraus ergibt sich eine höhere Fehlerrate des Systems. Des weiteren wird zur Verbesserung der Hochfrequenzeigenschaften die Induktivität des Magnethilfspols 5 verringert. Das heißt, der Abstand "a" wird verringert, um das Volumen des Magnethilfspols 5 zu verringern. Allerdings ist es auch bei dieser Lösung schwierig, eine optimale Magnetkopfanordnung ohne Auftreten von Pulsgeräuschen zu erhalten.
Das Ziel dieser Erfindung besteht darin, für die senkrechte Magnetauf zeichnung eine Magnetkopfanordnung auf der Grundlage eines Einzelmagnetkopftyps zu erhalten, bei dem das Problem der Pulsgeräusche, die an der Kante des Magnethilfspols entstehen, reduziert wird, ohne an der Wirkung des Magnetpfads und an den Hochfrequenzeigenschaften Einbußen hinnehmen zu müssen. Dieses Ziel wird erreicht durch eine Magnetkopfanordnung für die senkrechte Magnetaufzeichnung, der sich zusammensetzt aus einem Magnethauptpol, einer Spule, die magnetisch an den Magnethauptpol gekoppelt ist und einem Magnethilfspol, der entlang des Magnethauptpols angeordnet ist, um so dem Magnetfluß einen Rückflußpfad zu schaffen; diese Magnetkopfanordnung zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus, daß die Permeabilität des Magnethilfspols mit zunehmendem Abstand von seiner dem Magnethauptpol benachbart gelegenen Seite progressiv bis zu seiner Mitte zunimmt und sodann bei zunehmendem Abstand von seiner Mitte bis zu seiner dem Magnetpol abgelegenen Seite progressiv abnimmt.
Schwankungen in der Permeabilität lassen sich auf Störeinwirkungen durch Ionenstrahlen oder Änderungen in der Materialbeanspruchung oder -zusammensetzung zurückführen. Wenn der Magnethilfspol aus einem Laminat dünner Filme besteht, können diese dünnen Filme unterschiedlich zusammengesetzt sein.
Wie die Erfindung durchgeführt werden kann, soll nachfolgend anhand eines Beispiels anschaulich gemacht werden; dazu dienen Verweise auf die Figuren 1 bis 6 der beiliegenden Zeichnungen:
Figur 1 stellt einen Teilquerschnitt einer Magnetkopfanordnung dar, der die Erfindung und ein magnetisches Speichermedium enthält;
Figur 2 ist ein Plan der Kombination von Figur 1;
Figur 3 stellt das Permeabilitätsprofil des Magnethilfspols in der Magnetkopfanordnung von Figur 1 dar;
Figur 4 ist ein Diagrainrn, das illustrieren soll, wie die Permalloy-Zusammensetzung geändert werden kann, um das Permeabilitätsprofil von Figur 3 zu erzielen;
Die Figuren 5A und 5B sind Diagramme, die die Profile der von einer Magnetkopfanordnung unter Einbeziehung der Erfindung erzeugten Magnetfelder beziehungsweise die Profile der von einer herkömmlichen Magnetkopfanordnung erzeugten Felder veranschaulicht;
Figuren 6A und 6B sind Diagramme, die die Spitzenverschiebung einer Magnetkopfanordnung unter Einbeziehung der Erfindung bzw. einer herkömmlichen Magnetkopfanordnung veranschaulichen.
Es wird festgestellt, daß US-A-3673353 einen Wandler mit laminiertem Kern darstellt, wobei die inneren Laminate eine höhere Permeabilität aufweisen als die äußeren. Dieser Wandler ist jedoch nicht für die senkrechte Aufzeichnung vorgesehen; der Zweck der Laminate unterscheidet sich von dem der vorliegenden Erfindung.
In einer Magnetkopfanordnung (Figuren 1 und 2) ist ein Magnethilf spol 13 auf einer Isolationsschicht 12 angeordnet; diese Isolationsschicht besteht aus Al&sub2;O&sub3; und befindet sich auf einem Substrat 11, das seinerseits aus TiC und Al&sub2;O&sub3; besteht. Der Magnethilfspol besteht aus Permalloy und wird durch sequenzielle Laminierung dünner Permalloy-Filme 13a gebildet.
Die äußeren Permalloy-Filme 13a besitzen relativ niedrigere Permeabilitäten; die Permeabilitätsverteilung der Filme wird in Abbildung 3 dargestellt (in der CGS-Einheit, absolute Zahl). Diese unterschiedliche Permeabilitätsverteilung kann zurückzuführen sein auf Schäden durch Einwirkung von Ionenstrahlen, auf Überbeanspruchungserscheinungen oder unterschiedliche Zusammensetzung des Materials. Wenn der Nickelgehalt im Permalloy unterschiedlich ist, so ändert sich dessen Permeabilität gemäß der Darstellung in Figur 4. Die Permeabilitätsverteilung von Figur 3 erhält man durch gezielte Einstellung des Nickelgehalts. Das heißt, die Zusammensetzungen der für das Bedampfen oder das Beschichten verwendeten filmbildenden Materialien werden geändert.
Ein magnetisierender Kern 14 wird an den Magnethilfspol 13 angeschlossen und ein Magnethauptpol 15 wird wiederum an den magnetisierenden Kern 14 angeschlossen. Der magnetisierende Kern 14 und der Magnethauptpol 15 bestehen aus Permalloy, und insbesondere der Magnethauptpol 15 besitzt eine hochgesättigte magnetische Flußdichte. Der Magnethilfspol 13 ist mit einer Kupferspule 17 ausgestattet, die an einer Isolationsschicht 16 aus Al&sub2;O&sub3; angebracht ist. Ein Zwischenstück 18, bestehend aus photoresistentem Material, befindet sich zwischen der Spule 17 und dem magnetisierenden Kern 14 und dem Magnethauptpol 15.
In dieser Magnetkopf anordnung befindet sich die Endstirnfläche des Magnethilfspols 13 in einer Ebene mit der Endstirnfläche des Magnethauptpols 15. Auf diese Weise läßt sich die Endstirnfläche des Magnethilfspols 13 sehr nahe an das Auf zeichnungsmedium 6 heranführen. Die Folge ist ein sehr effektiver magnetischer Rückf luß vom Magnethauptpol 15; darüberhinaus kann die Länge des magnetischen Pfads reduziert werden. Außerdem ist die Endstirnfläche des Magnethilfspols 13 flach. Daraus ergibt sich eine einfache Maskenausrichtung zur Bildung dünner Filme 13a.
Bei der Herstellung einer solchen Magnetkopfanordnung wird zunächst das Substrat 11 mit der Isolationsschicht 12 beschichtet. Die Filme 13a, die den Magnethilfspol 13 bilden, werden sequenziell auf die Isolationsschicht 12 laminiert. Der Magnethilfspol 13 ist mit der Isolationsschicht 16 beschichtet, und Spule 17 wird unter Anwendung eines speziellen Dünnf ilmauftragungsverfahrens an der Isolationsschicht 16 angebracht. Anschließend wird ein photoresistentes Material aufgetragen; die nicht benötigten Teile des photoresistenten Materials werden unter Anwendung eines Photolithographieverfahrens entfernt; dadurch wird das Zwischenstück 18 gebildet.
Daraufhin wird im Magnethilfspol 13 unter Verwendung eines Trockenätzverfahrens ein Loch genau an der Stelle eingeätzt, an der die Verbindung zwischen dem Magnethilfspol 13 und dem magnetisierenden Kern 14 vorgesehen ist. Dann wird ein Permalloy-Film als Magnethauptpol 15 gebildet, der anschließend sein Muster erhält. Schließlich wird der magnetisierende Kern 14 gebildet. Zum Schluß wird eine Schutzschicht aufgetragen, die allerdings in den Zeichnungen nicht ersichtlich ist.
Figur 5A zeigt das von der Magnetkopfanordnung erzeugte Profil des magnetischen Feldes; die Magnetkopf anordnung setzt sich dabei wie oben beschrieben zusammen. Die steile Spitze P1 in die negative Richtung entspricht dem Magnethauptpol 15. Die schwache Spitze P2 in die positive Richtung entspricht dem Magnethilfspol 13. Die Spitze P2 weist feine Unregelmäßigkeiten auf, die auf die Berührungsstellen zwischen den dünnen Permalloy-Filmen 13a zurückzuführen sind.
Figur 5B zeigt das Profil des magnetischen Feldes, das bei Verwendung einer Magnetkopfanordnung mit Magnethilfspol 13 mit einheitlicher Permeabilität erzielt wird. Die Spitze P3 entspricht dem magnetischen Pol 15 wie in Figur 5A dargestellt. Die Spitze P4 entspricht dem Magnethilfspol 13. In diesem Beispiel werden die von der Kante des Magnethilfspols 13 erzeugten steilen Spitzen P5 und P6 auf die Spitze P4 überlappt. Der Grund, warum die Spitzen P5 und P6 in der Figur 5A nicht vorhanden sind, ist, daß die Permeabilität im Magnethilfskopf 13 schrittweise räumlich verändert wird.
Wird eine Magnetkopfanordnung mit den in Figur 5B dargestellten Eigenschaften verwendet, so tauchen in den Lesesignalen Pulsgeräusche auf, die durch die Spitzen P5 und P6 erzeugt werden. Dieses Geräusch ändert die Position des Informationsbitpulses, das heißt, das Geräusch verursacht eine Spitzenverschiebung, die eine Erhöhung der Fehlerrate zur Folge hat.
Figur 6B zeigt die Spitzenverschiebung, die dann auftritt, wenn ein alles-1-Muster unter Verwendung einer Magnetkopfanordnung mit den in Figur 5B dargestellten Eigenschaften aufgezeichnet wird. Wie man deutlich in der Figur 6B sehen kann, vergrößert sich die Spitzenverschiebung stark, wenn die Anzahl der geschriebenen Muster pro die Dicke des Magnethauptpols (0,5 m) auf ungefähr 0,3 (15 KBPI) ansteigt. Hingegen hat die Magnetkopfanordnung unter Einbeziehung dieser Erfindung eine nur geringe Spitzenverschiebung, bis sich die Anzahl der Muster, wie man in Figur 6A sehen kann, auf ungefähr 0,8 (40 KBPI) erhöht; hierbei treten selbst bei Aufzeichnungen in hoher Dichte nur geringfügige Fehler auf.
Wie bereits erwähnt wurde, können die von den Kanten der Magnethilfspole hervorgerufenen Probleme der Pulsgeräusche durch räumliche Änderung der Permeabilität des Magnethilfspols behoben werden. Folglich ist es nicht erforderlich, das Ende des Magnethilfspols vom Aufzeichnungsmedium zurückzuziehen; auch ist es nicht notwendig, die Länge des magnetischen Pfads zu vergrößern; daher stehen viele Anordnungsmöglichkeiten zur Auswahl. Wird das Ende des Magnethilfspols nahe am Auf zeichnungsmedium positioniert, so wird eine effektive Magnetkopfanordnung erzielt, und wenn die Länge des Magnetpfads reduziert wird, können die Hochfrequenzeigenschaften verbessert werden.

Claims

1. Magnetkopfanordnung für senkrechte Magnetaufzeichnung, mit einem Magnethauptpol (15), mit einer magnetisch mit dem Magnethauptpol gekoppeltes Spule (17) und mit einem Hilfspol (13), welcher zur Bildung eines Rückflußpfades für den Magnetfluß längs des Magnethauptpoles angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Permeabilität des Magnethilfspoles mit der Entfernung von seiner dem Magnethauptpol benachbartgelegenen Seite (13 b) progressiv bis zu seiner Mitte zunimmt und sodann mit der Entfernung von seiner Mitte bis zu seiner von dem Magnethauptpol abgelegenen Seite (13c) progressiv abnimmt.

2. Magnetkopfanordnung nach Anspurch 1, bei welcher der Magnethilfspol eine Mehrzahl von Bereichen aufweist, wobei jeder einzelne Bereich eine gleichmäßige Permeabilität besitzt, welche durch die Zusammensetzung des magnetischen Materials aus dem der Bereich gebildet ist, bestimmt ist.

3. Magnetkopfanordnung nach Anspruch 2, bei welchem der Magnethilfspol aus einem Laminat dünner magnetischer Filme besteht, wobei jeder der genannten Bereiche aus einem entsprechenden der dünnen Filme besteht.

4. Magnetkopfanordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei welchem die Endstirnfläche des Magnethilfspoles in einer Ebene mit der Endstirnfläche des Magnethauptpoles liegt.