DE3909313C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Dünnfilm-Magnetkopf mit den im
Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen, sowie die
Verwendung eines solchen Magnetkopfes.
Eine konventionelle Magnetplatteneinrichtung ist bereits in
der offengelegten japanischen Patentpublikation JP-A-
60-1 33 501 beschrieben, bei der äußere Spuren und innere
Spuren mit derselben Liniendichte unter Anwendung von Wärme
mittels einer Vielzahl von Kopfkernen auf einem Schlitten
beschrieben werden, wobei auf den äußeren Spuren eine ähn
lich hohe Aufzeichnungsdichte wie auf den inneren Spuren
erzielt wird. Gemäß der JP-A-57-2 10 403 werden Daten in Spu
ren auf einer Platte bei unterschiedlichen Frequenzen ein
geschrieben, um die Kapazität jeder Spur zu optimieren und
die Aufzeichnungsdichte der Platte insgesamt zu erhöhen.
Der genannte Stand der Technik bezieht sich also auf Ma
gnetplatteneinrichtungen, mit denen beabsichtigt ist, die
Aufzeichnungsdichte auf den Platten selbst zu erhöhen.
Es wurde kein Vorschlag unterbreitet, wie die Magnetplat
teneinrichtung ausgebildet sein muß, um die Speicherkapazi
tät der Magnetplatteneinrichtung insgesamt zu vergrößern.
Ein Dünnfilm-Magnetkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
ist aus "Journal of Applied Physics" 61(8), 15. April 1987,
Seiten 4157 bis 4162 bekannt. Dort ist von Aufzeichnungsdichten
von etwa 3,6 Megabit/cm² die Rede, wobei mit einer Aufzeichnungswellenlänge
von 3,3 µm gearbeitet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dünnfilm-
Magnetkopf anzugeben, mit dem sich eine noch höhere Aufzeichnungsdichte
erreichen läßt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.
Mit einem danach gebauten Dünnfilm-Magnetkopf läßt sich eine
Aufzeichnungsdichte von mindestens 6,2 Megabit/cm² bzw. eine
Spurdichte von mindestens 600 Spuren/cm bzw. eine Linienaufzeichnungsdichte
von 12 Kilobit/cm erreichen.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Verwendungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Der zum Einsatz kommende Dünnfilm-Magnetkopf weist
nur eine extrem kleine Magnet
spalttiefe zwischen einem oberen und einem unteren Magnet
kern auf. Es wird vorzugsweise ein Dünnfilm-Magnetkopf ver
wendet, bei dem sich der Spalt unmittelbar entlang der Richtung
erstreckt, die von der Fläche gegenüber der Magnetplatte
abweicht bzw. abgeht.
Die Erfindung basiert auf der Idee, daß zur Erhöhung der
Speicherkapazität der Magnetplatteneinrichtung eine Erhö
hung der Aufzeichnungsdichte auf der Magnetplatte erforder
lich ist. Zur Vergrößerung der Speicherkapazität einer Ma
gnetplatteneinrichtung kann in Betracht gezogen werden, ne
ben einer Erhöhung der Aufzeichnungsdichte der Platte auch
den Plattendurchmesser zu vergrößern. Wird jedoch der Plat
tendurchmesser vergrößert, so wird eine relativ große Ma
gnetplatteneinrichtung erhalten. Dies zieht das Problem
nach sich, daß die vergrößert ausgebildete Magnetplatten
einrichtung nicht mehr länger in einem Raum installiert
werden kann, der für die konventionelle Magnetplattenein
richtung zur Verfügung stand.
Beim Schreiben und Lesen von Daten wird darüber hinaus die
Translationslänge eines Arms, der den Dünnfilm-Magnetkopf
trägt, relativ lang, was zur Verringerung der Übertragungs
zeit der Daten führt. Eine reduzierte Übertragungszeit
führt darüber hinaus zu einer Verschlechterung der Zu
griffsgenauigkeit.
Nach alledem ist es also nicht gewünscht, den Plattendurch
messer zu vergrößern, um auf diese Weise die Speicherkapa
zität zu erhöhen.
Die Erfindung gestattet den Aufbau einer Magnetplattenein
richtung, die eine Speicherkapazität von 30 Gigabytes oder
mehr aufweist, ohne daß es erforderlich ist, größere Ma
gnetplatten zu verwenden oder die Datenübertragungsge
schwindigkeit zu verringern.
Bei der Magnetplatteneinrichtung betra
gen die Durchmesser der Platten allgemein 8 bis 11 inch (20 bis 28 cm).
Der Raum zur Unterbringung einer Magnetplatteneinrichtung
weist üblicherweise solche Abmessungen auf, daß die Länge
einer Seite der Bodenfläche zwischen 0,5 bis 1,5 m liegt
und die Höhe unterhalb von 2 m.
Genauer gesagt läßt sich die Magnetplatteneinrichtung, die
Platten mit einem Durchmesser von 20 bis 28 cm verwendet,
in einem Raum unterbringen, dessen Länge einer Seite des
Bodens zwischen 0,5 bis 1,5 m liegt und der eine Höhe von 2
m oder weniger aufweist. Die Magnetplatteneinrichtung in
nerhalb dieses Raums weist demnach eine Speicherkapazität
von 30 Gigabyte oder mehr auf.
In Übereinstimmung mit der Erfindung stellen die ebene Auf
zeichnungsdichte in der Magnetplatte (in der Ebene liegende
Aufzeichnungsdichte) und die Spalttiefe eines Dünnfilm-Ma
gnetkopfs wichtige Parameter dar.
Beträgt die ebene Aufzeichnungsdichte einer Platte 7 Mega
bit/cm² oder mehr, so läßt sich die erwähnte
Speicherkapazität von 30 Gigabyte oder mehr unter Verwen
dung des oben beschriebenen Plattendurchmessers innerhalb
des genannten Raums realisieren.
Bei Verwendung eines Dünnfilm-Magnetkopfs mit einer
zwischen dem oberen und dem unteren Ma
gnetkern vorhandenen Spalttiefe, deren Wert durch die
zuvor genannte Gleichung bestinmt oder noch kleiner ist,
lassen sich Daten einschreiben/auslesen, und zwar unter
Verwendung der Magnetplatte mit der oben beschriebenen ebe
nen bzw. in der Plattenebene liegenden Speicherdichte.
Vorzugsweise kommt keine Platte zum Einsatz, die eine line
are Speicherdichte von 20 Kb/cm oder darüber und eine Spur
dichte von 1200 Spuren/cm darüber aufweist, sofern dies mög
lich ist. Werden die lineare Aufzeichnungsdichte und/oder
die Spurdichte zu hoch gewählt, so können beim Lesen von
Daten aus der Platte mit Hilfe des Dünnfilm-Magnetkopfs Da
ten benachbarter Spuren ebenfalls mitausgelesen werden, was
zu einer Vergrößerung des Rauschens führt. Dieses Rausch
problem läßt sich dann vermeiden, wenn die lineare Auf
zeichnungsdichte auf gleich oder kleiner 20 Kilobit/cm
und die Spurdichte auf 1200 Spuren/cm
oder kleiner eingestellt werden.
Es werden mehrere schei
benförmige Magnetplatten auf einer gemeinsamen Rotations
achse angeordnet, um eine Kopf-Platten-Einrichtung zu er
halten. Mehrere dieser Kopf-Platten-Einrichtungen dienen
zum Aufbau einer Magnetplatteneinrichtung. Liegt die Anzahl
der Platten in einer Kopf-Platten-Einrichtung in der Grö
ßenordnung von 10, so können etwa acht Kopf-Platten-Ein
richtungen in einem Raum untergebracht werden, dessen eine
Seite der Bodenfläche 0,5 bis 1,5 m lang ist und der eine
Höhe von etwa 2 m aufweist, wenn der Plattendurchmesser 20
bis 28 cm beträgt.
Sind acht Kopf-Platten-Einrichtungen vorhanden, so muß eine
Kopf-Platten-Einrichtung eine Speicherkapazität von 3,8
Gigabyte oder mehr aufweisen, um für die gesamte Magnet
platteneinrichtung eine Gesamtspeicherkapazität von 30
Gigabyte oder mehr zu erzielen. Werden sowohl die Vorder-
als auch die Rückseite einer Magnetplatte zum Einschreiben
von Information benutzt, so stehen bei acht Platten pro
Kopf-Platten-Einrichtung 15 Plattenebenen als Aufzeich
nungsfläche zur Verfügung, wobei die Speicherkapazität pro
Ebene bei etwa 0,25 Gigabyte oder mehr liegt. Bei den ver
wendeten Platten liegt der zum Einschreiben von Information
tatsächlich verwendete Bereich im allgemeinen vom äußeren
Umfangsrand etwa 4 cm entfernt. Um bei Verwendung einer
derartigen Platte die oben erwähnten 0,25 Gigabyte zu rea
lisieren, reicht es aus, eine Spurdichte von 590 Spuren/cm
und eine Linienaufzeichnungsdichte von 12 Kilobit/cm
zu wählen.
Wird die Erhöhung der Speicherkapazität einer Magnetplat
teneinrichtung allerdings mit einer längeren Zeit beim Ein
schreiben/Lesen von Information erkauft, so reduziert sich
der Vorteil der vergrößerten Speicherkapazität praktisch
wieder auf Null oder nahezu Null. Bei der Erhöhung der
Speicherkapazität ist es erforderlich, die Geschwindigkeit
beim Schreiben/Lesen von Information zu erhöhen, also die
Datenübertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Bei einer Ma
gnetplatteneinrichtung, die Platten mit einer ebenen Spei
cherdichte von 18 bis 32 Megabit/cm² aufweist,
wird vorzugsweise eine Datenübertragungsgeschwindigkeit von
4,5 bis 6 Megabyte/sec gewählt, wenn die Gesamtspeicherka
pazität 30 bis 40 Gigabyte beträgt. Auf diese Weise ist es
möglich, die Speicherkapazität ohne Verzögerung der Infor
mationsverarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Im vorliegenden Fall läßt sich die ebene Aufzeichnungsdich
te durch das Produkt aus Spurdichte und Linienaufzeich
nungsdichte ausdrücken, während die Datenübertragungsge
schwindigkeit durch das Produkt aus Linienaufzeichnungs
dichte und Umfangsgeschwindigkeit der Magnetplatte darge
stellt werden kann.
Um eine Spurdichte von 590 Spuren/cm oder mehr bei
Verwendung einer Platte mit einem Durchmesser von 20 bis 28 cm
realisieren zu können, wird der Abstand (Pitch) der
Spuren zu 12,7 µm oder darunter gewählt. Um gegenseitige
Interferenzen zwischen den Spuren zu vermeiden, wird dar
über hinaus ein Sicherheitsband von 3 bis 5 µm eingerich
tet. Daher wird vorzugsweise die Spurbreite auf 9 µm oder
weniger eingestellt.
Die Zugriffszeit auf die Daten (Positionierungszeit) sollte
in Übereinstimmung mit der Erhöhung der Datenübertragungs
zeit verringert werden. Entsprechend der Erfindung beträgt
die mittlere Zugriffszeit 10 msec oder weniger. Die Platten
drehzahl und die Rotationswartezeit eines Dünnfilm-
Magnetkopfs sind vorzugsweise auf 3500 min-1 oder darüber und
auf im Mittel 8,5 msec oder darunter eingestellt, und zwar
unter Berücksichtigung der Datenübertragungsgeschwindig
keit. Die Rotationswartezeit bedeutet in diesem Fall dieje
nige Zeit, über die ein zu einer vorbestimmten Spurposition
geführter Dünnfilm-Magnetkopf wartet, um Information an der
vorbestimmten Position in die Spur einzuschreiben oder über
die der Kopf stillsteht und die Drehung der Magnetplatte
abwartet, um Information aus der vorbestimmten Position
auszulesen.
Zur Bildung einer Magnetplatteneinrichtung mit großer Spei
cherkapazität ist der Aufbau der Magnet
platte extrem wichtig.
Eine Magnetplatte wird dadurch erhalten, daß auf wenigstens
einer Oberfläche eines nichtmagnetischen Substrats aus
z. B. Aluminium eine Magnetmaterialschicht aufgebracht
wird, und zwar in irgendeiner geeigneten Weise. Die Magnet
materialschicht kann auch in anderer Weise hergestellt wer
den. Im vorliegenden Fall sind die Dicke und die Koerzitiv
kraft der Magnetmaterialschicht von Bedeutung.
Genauer gesagt entspricht die Linienaufzeichnungsdichte von
12 Kilobit/cm einer Aufzeichnungswellenlänge von etwa
2,5 µm. In diesem Fall läßt sich das räumliche Auflösungs
vermögen nicht sicherstellen, ohne die Magnetisierungsum
kehrbreite der Platte auf 40% oder weniger einzustellen.
Die Magnetisierungsumkehrbreite (magnetization inversion
width) ergibt sich annähernd durch folgende Beziehung:
Hierin bedeuten a die Magnetisierungsumkehrbreite, δ
die Dicke der Magnetmaterialschicht und Hc die Koerzitiv
kraft des Magnetmaterials. Die Magnetisierungsumkehrbreite
a kann auf einen kleinen Wert reduziert werden, indem die
Dicke der Magnetmaterialschicht reduziert und/oder die Ko
erzitivkraft erhöht wird. Zur Bildung der Magnetplatte kann
ein sogenanntes beschichtetes Medium (coated medium) ver
wendet werden, welches durch Mischung eines magnetischen
Pulvers, wie z. B. γ Fe2O3 mit einem Binder auf einer
nichtmagnetischen Platte erhalten wird, und ein sogenanntes
kontinuierliches Medium (continuous medium), was nur durch
Niederschlag von Magnetmaterial auf eine nichtmagnetische
Platte z. B. durch Sputtern gebildet wird und das keinen
Binder enthält. Im Falle des beschichteten Mediums (coated
medium) läßt sich eine Magnetisierungsumkehrbreite von etwa
1,2 bis 1,5 µm bei einer Dicke der Magnetmaterialschicht
von 0,3 µm und einer Koerzitivkraft von 600 Oersted ein
stellen. Aus diesem Blickwinkel heraus ist es vorteilhaft,
die Dicke der Magnetmaterialschicht auf 0,3 µm oder kleiner
und die Koerzitivkraft auf 50 kA/m oder kleiner zu set
zen.
Für ein kontinuierliches Medium ist die Situation ähnlich.
Die Magnetisierungsumkehrbreite wird klein durch Verringe
rung der Schichtdicke, so daß das räumliche Auflösungsver
mögen (spatial resolution) vergrößert wird. Bei Reduzierung
der Schichtdicke auf 0,1 µm oder kleiner läßt sich die Ma
gnetisierungsumkehrbreite auf etwa 1 µm verringern.
Vorzugsweise wird auf der Oberfläche der Magnetmaterial
schicht einer Magnetplatte ein Schmierfilm (lubricant film)
aus festem oder flüssigem Schmiermaterial gebildet, um Ver
luste und Beschädigungen aufgrund des Kontakts mit dem Ma
gnetkopf zu vermeiden. Die Dicke des Schmierfilms führt
praktisch zu einem Raum zwischen dem Magnetkopf und der Ma
gnetplatte und stellt somit einen Faktor zur Verschlechte
rung der Aufzeichnungs-/Wiedergabeeigenschaften dar, wenn
sie zu groß gewählt wird. Die Schmierfilmdicke wird daher
auf 0,05 µm oder kleiner eingestellt.
Bei einer Magnetplatteneinrichtung führt der Schwimmabstand
(floating space) des Dünnfilm-Magnetkopfs ebenfalls zu ei
ner Beeinflussung der Aufzeichnungsdichte. Um die Aufzeich
nungsdichte zu erhöhen, muß der Schwimmabstand verringert
werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der
Schwimmabstand (Schwimmhöhe) auf einen Wert von 0,25 µm
oder darunter festgesetzt.
Mittels dieser Magnetplatteneinrichtung
läßt sich ein Einschreiben und Auslesen von Information un
ter Verwendung eines Dünnfilm-Magnetkopfs vom Induktions-
Typ durchführen. In diesem Fall wird allerdings das Über
schreiben von Information unter Verwendung eines Über
schreibkopfs ausgeführt, insbesondere unter Verwendung ei
nes Überschreibkopfs bei 22 dB oder mehr, als Absolutwert
gesehen. Erfolgt das Schreiben bei einer Minimumfrequenz f1
und das Überschreiben bei einer Maximumfrequenz f2, so
sollte das Verhältnis Ef2/Ef1 des Ausgangs Ef2 bei der Fre
quenz f2 zum Restausgang Ef1 bei der Frequenz f1 vorzugs
weise 22 dB betragen oder mehr bei einem kleineren Verhält
nis, wenn der Einfluß von Ef1 auf die reproduzierte Wellen
form stark ist und sich der Fehler schnell erhöht.
Die Wiedergabeeigenschaft einer Magnetplatteneinrichtung
wird durch die Auflösung bestimmt, die durch das Verhältnis
Ef1 zu Ef2 definiert ist und die vorzugsweise 45% oder
mehr beträgt. Um diese Bedingung zu realisieren, kommt eine
Schaltung zur Wellenformverbesserung zum Einsatz, um die
reproduzierte Wellenform in eine schärfere Wellenform zu
überführen und dadurch die Auflösung substantiell zu ver
bessern bzw. zu erhöhen. Dadurch läßt sich die Phasengüte
verbessern und der Fehler weiter reduzieren.
Es kommt ein Dünnfilm-Magnetkopf
mit dem weiter unten beschriebenen Aufbau zum Einsatz. Es
handelt sich hier insbesondere um einen Dünnfilm-Magnetkopf
mit einem unteren Magnetkern, einem oberen Magnetkern auf
dem unteren Magnetkern, der mit einem Ende ein Ende des un
teren Magnetkerns kontaktiert und der mit seinem anderen
Ende dem anderen Ende des unteren Magnetkerns gegenüber
liegt, wobei zwischen diesen zuletztgenannten Enden ein Ma
gnetspalt vorhanden ist. Der obere Magnetkern bildet mit
dem unteren Magnetkern einen Magnetkreis mit einem Magnet
spalt in einem Bereich, wobei eine Leiterspule durch den
Spalt zwischen den beiden Magnetkernen hindurchtritt und
den Magnetkreis (magnetic circuit) kreuzt. Der Dünnfilm-Ma
gnetkopf weist eine Spalttiefe auf, die bei einer Aufzeich
nungswellenlänge von 1 bis 2,5 µm der folgenden Gleichung
genügt:
Hierin sind Gd die Spalttiefe in µm, PT die Poldicke in µm,
Bs die Sättigungsmagnetflußdichte des oberen Magnetkerns
und des unteren Magnetkerns in Tesla (T) und λ die Auf
zeichnungswellenlänge in µm. Die obige Gleichung ist gültig
für einen Aufzeichnungswellenlängenbereich von 3,4 µm oder
darunter und vorzugsweise für einen Aufzeichnungswellen
längenbereich von 1 bis 2,5 µm.
Es wurde herausgefunden, daß die Überschreib-Eigenschaften
signifikant durch die Magnetspalttiefe des Dünnfilm-Magnet
kopfs beeinflußt werden. Ferner wurde herausgefunden, daß
zur Verbesserung der Überschreib-Eigenschaften die Poldicke
und die Spalttiefe ein vorbestimmtes Verhältnis zueinander
aufweisen müssen, wie die zuvor erwähnte Gleichung zeigt.
Diese Gleichung wurde auf der Grundlage der Ergebnisse von
Versuchen erhalten, bei denen mehrere zehn Sorten von Dünn
film-Magnetköpfen mit unterschiedlichen Spalttiefen und
Poldicken zwecks Bestimmung der Überschreib-Eigenschaften
vermessen wurden.
Die Gleichung läßt sich annähernd wie folgt darstellen:
Gd≦ 0,13 PTBs (λ+4,3) -2,1.
Eine noch genauere Darstellung wird nachfolgend angegeben:
Gd ≦ 0,1326 PTBs (λ+4,34) -2,1.
Wird die Spurbreite zur Erhöhung der Spurdichte verringert,
so vermindert sich dazu proportional der Ausgang. Um diese
Verminderung des Ausgangs zu kompensieren, muß der Ausgang
durch Erhöhung der Windungszahl der Spule des Dünnfilm-Ma
gnetkopfs erhöht werden. Im vorliegenden Fall werden 20
Spulenwindungen oder mehr verwendet.
Der Dünnfilm-Magnetkopf wird durch Bildung einer Magnetma
terialschicht auf einem nichtmagnetischen Substrat herge
stellt und in Form eines Schlittens ausgebildet, um benutzt
zu werden. Das Substratmaterial ist vorzugsweise eine Alu
miniumkeramik, Zirkon, Siliciumcarbid, ein Oxid mit einer
Spinellstruktur, wie z. B. MgAl2O3, usw.
Das Gewicht zum Niederdrücken des Dünnfilm-Magnetkopfs in
Richtung der Platte wird zur Erzielung einer verbesserten
Gleitfähigkeit um so leichter sein, wobei das Gewicht im
vorliegenden Fall bei 10 g oder darunter liegt.
Vorzugsweise besitzt eine Endfläche des Schlittens des
Dünnfilm-Magnetkopfs einen Aufsatz bzw. eine Krone (crown) ,
insbesondere diejenige Fläche, die zur Magnetplatte gerich
tet ist. Auf diese Weise ist es möglich, auf den Aufsatz
wirkende Luftturbulenzen auszunutzen, so daß der Dünnfilm-
Magnetkopf schwimmen kann.
Die Schlittenform des Dünnfilm-Magnetkopfs kann entweder
eine Positivdruck-Schlittenform bzw. Gleitform sein, bei
der die Schwimmkraft an der der Spitze des Kopfkerns näher
liegenden Seite geschwächt ist, oder eine Negativdruck-
Schlittenform bzw. Gleitform, bei der die umgekehrten Ver
hältnisse vorliegen.
Als Magnetmaterialfilm für den Dünnfilm-Magnetkopf kommt
vorzugsweise ein Magnetmaterial mit hoher Sättigungsmagnet
flußdichte zum Einsatz, und zwar für den oberen Magnetkern
oder für den oberen und den unteren Magnetkern. Insbesonde
re wird ein Material verwendet, das eine Sättigungsmagnet
flußdichte von 1 Tesla oder darüber aufweist. Als Material
hierfür kommen z. B. Eisen-Nickel-Legierungen wie z. B.
Permalloy, Kobalt-Eisen-Nickel-Legierungen, usw. in Frage.
Der obere Magnetkern oder der untere Magnetkern können je
weils eine laminare bzw. Schichtstruktur aufweisen. In die
sem Fall kann der Laminarfilm durch Schichtung magnetischer
Filme mit verschiedener Zusammensetzung erhalten werden.
Vorzugsweise wird ein geschichteter Film durch abwechseln
des Aufeinanderlegen von magnetischen Filmen und nichtma
gnetischen Filmen gebildet. In diesem Fall wird als nicht
magnetischer Film ein Isolationsfilm verwendet, z. B. aus
Aluminium oder Siliciumoxid. Im Falle einer Schichtung aus
nichtmagnetischen Filmen und magnetischen Filmen kann die
Zusammensetzung der magnetischen Filme dieselbe sein. Al
lerdings kann die Zusammensetzung auch geändert werden. Die
Gesamtzahl der Schichten im geschichteten Film beträgt zwei
oder mehr. Insbesondere können wenigstens zwei Schichten
aus einem magnetischen Film und eine aus einem nichtmagne
tischen Film verwendet werden. Durch abwechselndes Aufein
anderschichten magnetischer Filme und nichtmagnetischer
Filme wird ein Laminatfilm bzw. Schichtfilm erhalten, der
so geformt wird, daß er einer einzelnen Magnetdomäne äh
nelt. Die magnetische Permeabilität bei hohen Frequenzen
läßt sich dabei durch Verminderung der Wirbelströme erhö
hen. Bei Verwendung eines Magnetmaterials mit hoher Sätti
gungsmagnetflußdichte wird ferner neben einer hohen Magnet
flußdichte auch ein starkes Magnetfeld erhalten, wodurch
die Überschreib-Eigenschaften verbessert werden. Als Ver
fahren zur Herstellung der Laminat- bzw. Schichtstruktur
können Sputterverfahren, Plattierungsverfahren usw. zum
Einsatz kommen.
In der Magnetplatteneinrichtung nach der Erfindung können
zwei Arten von Dünnfilm-Magnetköpfen verwendet werden, näm
lich ein Lesekopf und ein Schreibkopf. Das Einschreiben von
Information erfolgt mittels eines Dünnfilm-Magnetkopfs vom
Induktionstyp mit einer großen Poldicke, während das Lesen
der Information mit einem Kopf erfolgt, der eine kleine
Poldicke aufweist. Auf diese Weise lassen sich daher die
Überschreib-Eigenschaften und die Auflösung beim Lesen er
höhen. Durch Verwendung eines MR-Elements für den Lesekopf
ist es möglich, das Signalrauschverhältnis S/N des neu ein
geschriebenen Signals S zum Restsignal N nach dem Über
schreiben zu vergrößern.
Bei Verwendung eines Ferritkopfs wird ein Dünnfilm mit ho
her Sättigungsmagnetflußdichte aus z. B. Permalloy an der
Spitze des Kopfs montiert, um die Lese-/Schreib-Eigenschaf
ten zu verbessern.
Der Dünnfilm-Magnetkopf kann während einer Betriebspause
der Magnetplatteneinrichtung mit der Magnetplatte in Kon
takt kommen und während der Drehung der Magnetplatte auf
dieser schwimmen (floaten). Alternativ dazu kann der Dünn
film-Magnetkopf auch schon vor Beginn der Operation auf der
Magnetplatte schwimmen, wobei der Schwimmanteil (amount of
floating bzw. Schwimmhöhe) dann eingestellt wird, nachdem
die Drehung der Magnetplatte eine vorbestimmte Rotationsra
te erreicht hat. Insbesondere das zuletztgenannte Verfahren
eignet sich sehr zur Vermeidung von Beschädigungen der Ma
gnetplattenoberfläche oder zur Vermeidung von Beschädigun
gen des Kopfs.
Beim Auslesen von Information mittels eines Dünnfilm-Ma
gnetkopfs tritt das sogenannte "Wiggle-Problem" auf. Dabei
ändert sich der reproduzierte Ausgang irregulär und trägt
zur Bildung des Lesefehlers bei. Um dieses "Wiggle-Problem"
zu überwinden, wird die Intensität des externen Magnetfelds
auf 240 A/m oder weniger eingestellt.
Da bei Erhöhung der Aufzeichnungsdichte die Spurbreite des
Dünnfilm-Magnetkopfs schmaler wird, ist es erwünscht, keine
Ausrichtung in der Servoebene vorzunehmen, sondern ein ein
gebettetes Servosystem zu verwenden, bei dem Servoinforma
tion ebenfalls in der Datenebene vorhanden ist.
Es wird eine Magnetplatteneinrich
tung erhalten, die eine Speicherkapazität von 30 Gigabyte
oder mehr aufweist, und insbesondere eine Magnetplattenein
richtung mit einer Speicherkapazität von 30 bis 40 Giga
byte.
Die in der Magnetplatteneinrichtung verwendeten Magnetplat
ten weisen jeweils eine ebene Aufzeichnungsdichte von 45
bis 12 Megabit/cm² auf, während der Dünnfilm-
Magnetkopf praktisch keine Magnetspalttiefe besitzt. Durch
Verminderung der Magnetspalttiefe des Dünnfilm-Magnetkopfs
lassen sich Leckagen des Magnetflusses vermindern, wodurch
ein höheres Schreibmagnetfeld erhalten wird. Auf diese Wei
se ist es möglich, Information in eine Platte mit hoher Ko
erzitivkraft einzuschreiben.
Der Dünnfilm-Magnetkopf weist
eine Magnetspalttiefe auf, die sich durch die nachfolgende
Gleichung ausdrücken läßt:
Gd ≦ 0,13 PTBs (λ+4,3)-2,1.
Um eine Magnetplatteneinrichtung mit einer Speicherkapazi
tät von 30 bis 40 Gigabyte zu erhalten, erfolgt das Ein
schreiben und Auslesen von Information in die bzw. aus der
Magnetplatte mittels eines Dünnfilm-Magnetkopfs, der die
zuvor erwähnte Gleichung bzw. Ungleichung erfüllt und bei
einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von 4,5 bis 6 Mega
byte/sec.
Diese Maßnahmen wurden aufgrund von Versuchen getroffen,
bei denen festgestellt wurde, daß die Linienaufzeichnungs
dichte und die Spurdichte einer Magnetplatte, die Magnet
spalttiefe des Dünnfilm-Magnetkopfs und die Drehzahl
der Magnetplatte und nicht die Vergrößerung des Platten
durchmessers zur Erhöhung der Speicherkapazität der Magnet
platteneinrichtung wichtige Parameter sind.
Derartige Untersuchungen zur Erhöhung der Speicherkapazität
einer Magnetplatteneinrichtung auf einen Wert von 30 bis 40
Gigabyte lassen sich dem Stand der Technik nicht entneh
men.
Im Zusammenhang mit der Erhöhung der Aufzeichnungsdichte
der Magnetplatte ist die Poldicke des Dünnfilm-Magnetkopfs
bedeutend, der zum Einschreiben und Auslesen von Informa
tion in die bzw. aus der Magnetplatte verwendet wird. Ins
besondere ist es erwünscht, die Poldicke des Dünnfilm-Ma
gnetkopfs zu vermindern, um Information bei einer kleineren
Wellenlänge einschreiben zu können. Ist die Poldicke groß,
so läßt sich die Linienaufzeichnungsdichte in der Spur
nicht erhöhen. Darüber hinaus ist es gewünscht, die Spur
breite des Magnetkopfs zu verkleinern.
Es läßt sich eine Magnetplattenein
richtung mit einer derart großen Speicherkapazität von 30
bis 40 Gigabyte realisieren. Die Erfindung gibt darüber
hinaus den zu diesem Zweck erforderlichen Aufbau der Ma
gnetplatten und der Dünnfilm-Magnetköpfe an.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer Magnetplattenein
richtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfin
dung,
Fig. 2 eine vergrößerte Perspektivansicht der Nachbar
schaft eines Magnetkopfs der Magnetplatteneinrich
tung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Perspektivansicht der Magnetplatteneinrich
tung, die in einem vorbestimmten Raum unterge
bracht ist,
Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der
Beziehung zwischen der Überschreib-Charakteristik
und der Spalttiefe,
Fig. 5A und 5B jeweils den Verlauf des Magnetflusses im
Spitzenbereich des Magnetkopfs,
Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der
Beziehung zwischen der Poldicke und der Über
schreib-Charakteristik einerseits und zwischen der
Poldicke und der Auflösungscharakteristik anderer
seits,
Fig. 7A und 7B Darstellungen zur Erläuterung der Abhängig
keit der Spitzenform des Magnetkopfs in Abhängig
keit der Aufzeichnungswellenlänge,
Fig. 8 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der
Beziehung zwischen der Koerzitivkraft des Mediums
und der Aufzeichnungswellenlänge,
Fig. 9 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der
Beziehung zwischen der Filmdicke des Mediums und
der Aufzeichnungswellenlänge,
Fig. 10 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der
Beziehung zwischen dem Schwimmanteil (amount of
floating) und der Aufzeichnungswellenlänge,
Fig. 11 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der
Beziehung zwischen der Spalttiefe und der Auf
zeichnungswellenlänge,
Fig. 12 einen Querschnitt durch einen Spitzenbereich eines
Dünnfilm-Magnetkopfs, und
Fig. 13 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der
Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge
und der Spalttiefe des Dünnfilm-Magnetkopfs einer
seits sowie zwischen der Aufzeichnungswellenlänge
und dem Produkt aus Sättigungsmagnetflußdichte des
Kerns und Pollänge andererseits.
Die Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Magnetplat
teneinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfin
dung, während in Fig. 2 in vergrößerter Perspektivansicht
die Nachbarschaft eines Dünnfilm-Magnetkopfs 5 der in Fig.
1 gezeigten Magnetplatteneinrichtung dargestellt ist.
Die die Magnetplatteneinrichtung bildenden Elemente tragen
die Bezugszeichen 1 bis 8 und sind in Fig. 1 dargestellt,
wobei die Magnetplatteneinrichtung zusätzlich eine Schwing
spulenmotor-Steuerschaltung (voice coil motor control cir
cuit bzw. Stimmspulenmotor-Steuerschaltung) aufweist. Eine
Basis trägt das Bezugszeichen 1, während eine Spindel mit
dem Bezugszeichen 2 versehen ist. Mehrere kreisförmig aus
gebildete Magnetplatten 4 sind entsprechend der Fig. 1 auf
der Spindel 2 übereinanderliegend angeordnet. Gemäß Fig. 2
enthält jeweils eine Magnetplatte 4 eine nichtmagnetische
Platte 4a aus Aluminium, usw., die auf einer oder beiden
Oberflächen bzw. Seiten mit einer oder mehreren Magnetmate
rialschichten 4b bedeckt ist. Innerhalb der Magnetmaterial
schicht 4b befindet sich eine Mehrzahl von Spurrillen
(track grooves). Die ebene Aufzeichnungsdichte der Platte 4
liegt bei 7 bis 12 Megabit/cm². Die Spurdichte
ist vorzugsweise zu 1500 Spuren pro Inch oder größer ge
wählt. Die Linienaufzeichnungsdichte wird dagegen vorzugs
weise auf 12 Kilobit/cm oder mehr eingestellt. Inner
halb dieser Bereiche von Linienaufzeichnungsdichte und
Spurdichte liegt also die ebene Aufzeichnungsdichte, gebil
det durch das Produkt dieser beiden Größen, die also vor
zugsweise 7 bis 12 Megabit/cm² beträgt, wie
bereits beschrieben.
Auf diese Weise läßt sich die Aufzeichnungsdichte erheblich
erhöhen, ohne den Plattendurchmesser signifikant vergrößern
zu müssen.
Auch eine erhöhte Aufzeichnungsdichte und vergrößerte In
formationsspeicherkapazität sind dann nicht von Vorteil,
wenn dabei die Datenübertragungsgeschwindigkeit um einen
entsprechenden Betrag verringert wird. Liegt die Datenüber
tragungsgeschwindigkeit bei 4,5 bis 6 Megabyte/sec, so
läßt sich das Laden und Wiederauffinden von Daten schnell
durchführen. Diese Datenübertragungsgeschwindigkeit wird
bestimmt durch das Produkt aus Umfangsgeschwindigkeit der
Platte und Linienaufzeichnungsdichte. Da die Linienauf
zeichnungsdichte 12 Kilobit/cm beträgt, läßt sich ei
ne Datenübertragungsgeschwindigkeit von 4,5 bis 6 Mega
byte/sec realisieren, wenn die Plattenrotationsrate zu
3500 min-1 oder darüber gewählt wird, und zwar für den Fall
einer Platte mit einem Durchmesser von 20 bis 28 cm. Die
Plattenrotationsrate von 3500 min-1 stellt eine gewöhnliche
Rotationsrate für eine herkömmliche Magnetplatteneinrich
tung dar und läßt sich leicht erreichen.
Entsprechend der Fig. 1 sind fünf Magnetplatten auf einer
Spindel 2 angeordnet, wobei jedoch die Anzahl der Magnet
platten nicht auf fünf beschränkt ist. In der Magnetplat
teneinrichtung nach der Erfindung können mehrere Einheiten
vorhanden sein, wobei jede Einheit eine Mehrzahl von Plat
ten auf einer Spindel trägt.
Gemäß Fig. 1 dient ein Motor 3 zum Antreiben der Spindel 2
und damit zur Drehung der Platten 4. Ein für Daten ver
wendeter Magnetkopf trägt das Bezugszeichen 5. Dagegen ist
mit dem Bezugszeichen 5a ein Positionierungsmagnetkopf be
zeichnet. Ferner sind ein Träger 6, eine Schwingspule 7
(Stimmspule) und ein Magnet 8 vorhanden. Ein Schwingspulen
motor ist mit der Schwingspule 7 und dem Magneten 8 verbun
den. Die Positionierung des Kopfs wird durch die Elemente
6, 7 und 8 erreicht. Die Schwingspule 7 und die Magnetköpfe
5 und 5a sind über eine Schwingspulenmotor-Steuerschaltung
miteinander verbunden. In Fig. 1 kann die Befehlseinrich
tung z. B. ein Computersystem sein.
Die Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Perspektivansicht des Ma
gnetkopfs und der Magnetplatte. Ferner sind dargestellt ein
Schlitten 11, eine Aufzeichnungswellenlänge 9 und die Rich
tung 10 der Plattenrotation. Das Bezugszeichen t gibt die
Schwimmhöhe des Magnetkopfs 5 über der Magnetplatte an, al
so den sogenannten amount of floating, während Tp die Spur
teilung (track pitch) ist, also der Mittelabstand zwischen
den Spuren. Die Schwimmhöhe kann auch als Schwimmanteil be
zeichnet werden.
Die Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung die Anord
nung mehrerer Magnetplatteneinrichtungen nach der Erfindung
innerhalb eines vorbestimmten Raums.
Innerhalb eines Containers 100 befinden sich Kopf-Platten-
Einrichtungen (HDA) 101, Gehäuse 102 mit jeweils einer
Treiberschaltung und einer Leistungsversorgungsquelle sowie
ein Interface 103 (Schnittstellenschaltung) zur Verbindung
mit einem Computer. Insgesamt sind acht HDA 101 vorhanden,
die in zwei Etagen angeordnet sind, wobei sich in jeder
Etage vier DHA 101 befinden. Der Container 100 weist eine
Bodenfläche mit einer Seite von 0,5 bis 1,5 m und eine Höhe
von etwa 2 m auf.
Die Magnetplatteneinrichtung wird so verwendet, daß neue
Information in ein Aufzeichnungsmedium hineingeschrieben
wird, in dem sich bereits geschriebene Information befin
det. Diese Art des Betriebs wird als "Überschreiben" be
zeichnet. Die zuvor hineingeschriebene Information wird be
züglich der neu eingeschriebenen Information als Rauschen
detektiert. Zum Einschreiben neuer Information in das Me
dium ist es daher erforderlich, ein Magnetfeld zur Magne
tisierung des Mediums vom oberen Ende des Magnetkopfs aus
zu erzeugen. Insbesondere bei einer Magnetplatte mit großer
Speicherkapazität sind diese Überschreib-Eigenschaften von
Bedeutung.
Die Intensität des vom oberen Ende des Dünnfilm-Magnetkopfs
ausgehenden Magnetfelds wird größer mit geringer werdender
Magnetspalttiefe. Daher wurde die Beziehung zwischen den
Rauscheigenschaften der Magnetplatteneinrichtung im Über
schreib-Zustand und der Magnetspalttiefe überprüft und der
Einfluß der Magnetspalttiefe zur Vermeidung eines fehler
haften Betriebs der Platteneinrichtung erforscht.
Die Fig. 12 zeigt einen schematischen Aufbau des oberen
Endbereichs des Magnetkerns des Dünnfilm-Magnetkopfs, der
bei der Magnetplatteneinrichtung nach der Erfindung zum
Einsatz kommt. Diejenige Länge, über die ein unterer Ma
gnetkern 31 und ein oberer Magnetkern 32 parallel zueinan
der liegen, stellt die Magnetspalttiefe 38 dar. Das Bezugs
zeichen 34 markiert die Dicke des unteren Magnetkerns an
der der Platte gegenüberliegenden Oberfläche, während das
Bezugszeichen 35 die Dicke des oberen Magnetkerns an der
entsprechenden und der Platte gegenüberliegenden Oberfläche
angibt. Die Magnetspaltlänge ist mit dem Bezugszeichen 33
versehen. Das Bezugszeichen 36 gibt die Poldicke an, wäh
rend mit dem Bezugszeichen 37 Leiterspulen versehen sind.
Bei einer Magnetplatteneinrichtung mit großer Speicherkapa
zität stellt das Überschreib-System eine bedeutende Ein
richtung dar, mit deren Hilfe neue Information direkt über
bereits eingeschriebene Information geschrieben werden
kann. Als Überschreib-Charakteristik ist es erforderlich,
einen Absolutwert von 22 dB oder mehr vorzusehen.
Es wurde die Beziehung zwischen der Magnetspalttiefe und
der Überschreib-Charakteristik studiert, und zwar für einen
Fall mit einer Aufzeichnungswellenlänge von 3,4 µm, einem
Schwimmanteil von 0,27 µm (Schwimmhöhe), einem beschichte
ten Medium mit einer Dicke des Mediums von 0,5 µm (Inhalt
an Magnetmaterial 65% oder mehr) und mit einer Koerzitiv
kraft des Mediums von 35 kA/m. Die erhaltenen Ergebnis
se sind in Fig. 4 dargestellt. Es läßt sich erkennen, daß
die Überschreib-Charakteristik einen hohen Wert aufweist,
wenn die Spalttiefe klein ist. Bei Verwendung eines Dünn
film-Magnetkopfs ist es daher wichtig, die Magnetspalttiefe
mit hoher Genauigkeit einzustellen.
Dies liegt daran, daß der vom Magnetkern-Spitzenbereich
ausgehende und zum Aufzeichnungsmedium gelangende Magnet
fluß um so stärker wird, je kürzer die Magnetspalttiefe
ist, wie die Fig. 5A und 5B zeigen.
Die Speicherkapazität der Magnetplatteneinrichtung erhöht
sich mit immer besser werdender Ausführung des elektroni
schen Computers. Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Ei
genschaften der Magnetplatteneinrichtung besteht in der
Verkürzung der Aufzeichnungswellenlänge.
Für den Fall einer Aufzeichnungswellenlänge von 3,4 µm wur
den daher zunächst die Zusammenhänge zwischen der Poldicke
(Summe aus unterer Magnetkerndicke, oberer Magnetkerndicke
und Magnetspaltlänge), der Überschreib-Charakteristik und
der Auflösung untersucht, die sich durch das Verhältnis der
Signalintensitäten (f2/f1) bei zwei verschiedenen Frequen
zen f1 und f2 ergibt, die bei einer Magnetplatteneinrich
tung verwendet werden, bei der Permalloy mit einer Sätti
gungsflußdichte von 1 Tesla zur Bildung der Magnetkerne zum
Einsatz kommt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 6
dargestellt. Entsprechend der Fig. 6 nimmt die Überschreib-
Charakteristik mit zunehmender Poldicke einen höheren Wert
an. Im Gegensatz dazu nimmt die Auflösung mit zunehmender
Poldicke ab. Wie oben beschrieben, sollte die Überschreib-
Charakteristik einen Absolutwert von 22 dB oder mehr auf
weisen. Daher muß im vorliegenden Fall die Poldicke 3,1 µm
oder größer sein. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wurde
die Optimierung der Auflösung diskutiert. Für den Magnet
kopf der Magnetplatteneinrichtung wurde eine Pollänge von
3,7 µm verwendet, die den Anforderungen hinsichtlich der
Schreib- und Leseeigenschaften genügt, wobei der Wert der
Aufzeichnungswellenlänge auf 3,4 µm festgesetzt wurde.
Es wurden zusätzliche Untersuchungen durchgeführt, um die
Aufzeichnungswellenlänge noch weiter zu verkürzen und die
Aufzeichnungsdichte zu verbessern. Die Ergebnisse sind in
den Fig. 7A und 7B gezeigt. Dabei wurde herausgefunden, daß
die Poldicke noch weiter verkleinert werden sollte und die
Magnetspalttiefe klein sein muß. Als weiteres Ergebnis wur
de herausgefunden, daß sich die Überschreib-Charakteristik
verschlechtert, wenn sich die Poldicke verringert, wie die
Fig. 6 zeigt, und daß dann, wenn diese Verschlechterung
durch Veränderung der Magnetspalttiefe kompensiert werden
soll, die Magnetspalttiefe einen Wert im Bereich von 0,1 µm
im Falle einer Aufzeichnungswellenlänge von 2,5 µm annehmen
sollte. Es ist schwierig, die Magnetspalttiefe auf eine
Größe von 0,1 µm einzustellen. Als Ergebnis weiterer Versu
che wurde herausgefunden, die Poldicke so dick wie möglich
zu wählen, um gute Überschreib-Eigenschaften sicherzustel
len und eine Toleranz bezüglich der Dimensionsgenauigkeit
der Magnetspalttiefe zuzulassen. Wird die Poldicke groß ge
wählt, so sinkt im Falle der Fig. 6 die Auflösung. Sie läßt
sich jedoch durch eine geeignete Signalverarbeitung weiter
behandeln, z. B. durch eine Bearbeitung der Wellenform. Die
Ergebnisse für den Fall einer Aufzeichnungswellenlänge von
3,4 µm wurden zusammengestellt. Dabei wurde herausgefunden,
daß die Spalttiefe groß gemacht werden kann, und zwar bei
Wahl der Poldicke mit dem konventionell verwendeten Wert
von 3,7 µm.
Die Situation bei der Magnetaufzeichnung wird insgesamt
durch die Eigenschaft des Magnetkopfs und die des Mediums
bestimmt. Es wurde daher ein Dünnfilm-Magnetkopf mit einer
Poldicke von 3,7 µm verwendet, wobei die Beziehung zwischen
der Aufzeichnungswellenlänge, der Koerzitivkraft des Me
diums, der Dicke des Mediums und dem Spalt (Schwimmanteil)
zwischen dem Medium und dem Magnetkopf untersucht wurde, um
eine weitere Verbesserung der Aufzeichnungsdichte zu errei
chen.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Fig. 8 bis 10 ge
zeigt. Die Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen der Auf
zeichnungswellenlänge λ und der Koerzitivkraft des Mediums,
die mit Hc bezeichnet ist. Dagegen zeigt die Fig. 9 die Be
ziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und der Dicke
des Mediums, während die Fig. 10 die Beziehung zwischen der
Aufzeichnungswellenlänge und dem Abstand zwischen dem Ma
gnetkopf und dem Medium (Schwimmanteil bzw. amount of float
of the head) angibt. Anhand dieser Figuren läßt sich erken
nen, daß bei gewünschter Erhöhung der Dichte die Dicke des
Mediums klein sein sollte und daß mit einer verbesserten
Koerzitivkraft des Mediums gearbeitet werden sollte.
Auf diese Weise wurden die Abhängigkeiten für den Schwimm
anteil hg, die Filmdicke tmag des Mediums und die Koerzi
tivkraft Hc des Mediums von der Aufzeichnungswellenlänge
erhalten. Dabei wurden bei einer Aufzeichnungswellenlänge
von 3,4 µm der Schwimmanteil auf 0,27 µm (Schwimmhöhe), die
Filmdicke des Mediums auf 0,5 µm und die Koerzitivkraft auf
35 kA/m eingestellt, und zwar in Übereinstimmung mit
einer tatsächlichen Ausführungsform.
Im folgenden sei angenonmen, daß ein Referenzschwimmanteil
den Wert hgO aufweist. Dann läßt sich der Schwimmanteil hg
durch nachfolgende Gleichung (1) ausdrücken:
Ferner läßt sich die Filmdicke tmag durch nachfolgende
Gleichung (2) ausdrücken:
Die Koerzitivkraft Hc des Mediums ergibt sich zu
Der Ausdruck λ repräsentiert hier die Aufzeichnungswellen
länge, während λ₀ die oben erwähnte Referenz-Aufzeichnungs
wellenlänge ist. Die Spalttiefe Gd zur Erzeugung einer Ma
gnetfeldintensität, die zur Erzielung einer Überschreib-
Charakteristik von 22 dB (Absolutwert) durch den Dünnfilm-
Magnetkopf erforderlich ist, ergibt sich zu
Durch Einsetzen der Gleichungen (1), (2) und (3) in Glei
chung (4) läßt sich Gd errechnen, und zwar unter Berück
sichtigung der Tatsache, daß die Spalttiefe Gd bei den Re
ferenzwerten der oben erwähnten Größen hg0, tmag, Hc0 und
λ₀ den Wert von 1,5 µm aufweist. Es wird somit folgender
Ausdruck für Gd erhalten:
Anhand dieser Beziehung wird der Zusammenhang zwischen der
Aufzeichnungswellenlänge, bei der ein Überschreiben mit 22
dB (Absolutwert) erfolgen kann, und der Spalttiefe erhal
ten. Das Ergebnis ist in Fig. 11 gezeigt. Unterhalb der
dargestellten Linie läßt sich eine Hochleistungsaufzeich
nung mit einer Überschreib-Charakteristik von 22 dB oder
mehr (als Absolutwert gesehen) ausführen.
Als nächstes wurde der Ausdruck PT in der oben erwähnten
Gleichung (1) auf den Wert 3,7 µm festgesetzt. Es wurden
Untersuchungen angestellt, um die Magnetspaltlänge weiter
zu reduzieren, was der Verbesserung der Aufzeichnungsdichte
dient. Dabei wurde herausgefunden, daß bei reduzierter Ma
gnetspaltlänge die Verteilung des Magnetfelds sprunghafter
wird, was zu einer Verbesserung der Auflösung führt. Jedoch
wird die interessierende Magnetspalttiefe schmaler als die
in Fig. 11 gezeigte, so daß es effektiv ist, die Spaltlänge
auf 0,4 µm zu halten, wie bereits zuvor herausgefunden, um
die Überschreib-Charakteristik nicht auf weniger als 22 dB
(in Absolutwerten gesehen) absinken zu lassen und die
Spalttiefe groß zu halten.
Zur Verbesserung der Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigen
schaften des Magnetkopfs wurde die Verwendbarkeit magneti
scher Materialien mit hoher Sättigungsflußdichte geprüft,
die in der Zwischenzeit entwickelt worden sind. Dabei hat
sich ergeben, daß die Verwendung eines Magnetmaterials mit
hoher Sättigungsflußdichte den Ausdruck PT in der oben ge
nannten Gleichung (1) wirksam erhöht, so daß die Sätti
gungsflußdichte im Vergleich zu Permalloy, das eine Sätti
gungsflußdichte von 1 Tesla aufweist, den Wert
annimmt. Wie anhand der Gleichung (5) zu erkennen ist, läßt
sich in diesem Fall die Spalttiefe Gd ausdehnen.
Die Fig. 13 zeigt die Ergebnisse einer detaillierteren Ana
lyse der Eigenschaften nach Fig. 11 unter Berücksichtigung
der Magnetspalttiefe, des Produkts aus Pollänge (PT) und
Sättigungsflußdichte (Bs) des Kopfkerns sowie unter Berück
sichtigung der Aufzeichnungswellenlänge.
Im Ergebnis wurde herausgefunden, daß sich die oben erwähn
te Gleichung (5) näherungsweise auch wie folgt ausdrücken
läßt:
Gd ≦ 0,13 PTBs (λ + 4,3) -2,1 (6)
Die Verwendung unterhalb der jeweiligen Linien ist möglich.
Claims (21)
1. Dünnfilm-Magnetkopf mit einem unteren Magnetkern, einem
oberen Magnetkern, dessen eines Ende ein Ende des unteren
Magnetkerns kontaktiert und dessen anderes Ende dem anderen
Ende des unteren Magnetkerns unter Bildung eines Spalts
gegenüberliegt, und einer den Bereich zwischen den beiden
Magnetkernen durchsetzenden Leiterspule, gekennzeichnet durch
eine Spalttiefe Gd in µm, die bei einer Aufzeichnungswellenlänge
kleiner als 2,5 µm der folgenden Gleichung genügt:
näherungsweise der Gleichung:Gd ≦ 0,13 PTBs (λ+4,3)-2,1wobei pT die Poldicke in µm, BS die Sättigungsmagnetflußdichte
des oberen und des unteren Magnetkerns in T und λ die
Aufzeichnungswellenlänge in µm sind.
2. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der obere Magnetkern und/oder der untere Magnetkern
eine Sättigungsflußdichte aufweisen, die nicht kleiner
als 1 Tesla ist.
3. Dünnfilm-Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß er eine Leiterspule mit einer Spulenwindungszahl
aufweist, die nicht kleiner als 20 ist.
4. Dünnfilm-Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens einer der unteren und
oberen Magnetkerne aus einem Laminat gebildet ist, in welchem
ein Magnetmaterialfilm und ein nichtmagnetischer Film abwechselnd
übereinanderliegend angeordnet sind, wobei die Gesamtschichtzahl
2 oder mehr beträgt.
5. Verwendung des Dünnfilm-Magnetkopfs nach einem der
vorhergehenden Ansprüche in einer Magnetplatteneinrichtung zum
Einschreiben und Auslesen von Informationen, gekennzeichnet
durch eine Mehrzahl von Kopfplatteneinrichtungen (101) mit
jeweils einer Mehrzahl von auf einer Rotationsachse (2)
angeordneten Magnetplatten (4), die jeweils eine ebene
Aufzeichnungsdichte von mehr als 7 Megabit pro Quadratzentimeter
aufweisen und durch eine Magnetplatten-Dreheinrichtung
(3) zum Drehen der Magnetplatte (4).
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die ebene Aufzeichnungsdichte bei 7 bis 12 Megabit pro
Quadratzentimeter, die Spurdichte bei 600 bis 1200 Spuren pro
Zentimeter und die Aufzeichnungswellenlänge im Bereich von 1
bis 2,5 µm liegen.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
gekennzeichnet durch eine Linienaufzeichnungsdichte von 12 bis
20 Kilobit pro Zentimeter.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Magnetplatten jeweils einen
Durchmesser von 20 bis 28 Zentimeter aufweisen.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Magnetplatte (4) eine
Magnetmaterialschicht (4b) aufweist, die eine Koerzitivkraft
besitzt, die nicht kleiner als 48 kA/m ist.
10. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kopf-Platten-Einrichtungen
(101) so gewählt ist, daß eine Gesamtspeicherkapazität von
nicht weniger als 30 Gigabytes erhalten wird.
11. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Datenübertragungsgeschwindigkeit
mindestens 4,5 Megabit pro Sekunde beträgt und daß eine Seite
einer Grundfläche 0,5 bis 1,5 Meter und die Höhe nicht größer
als 2 Meter ist.
12. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß neun Magnetplatten (4) auf einer
Rotationsachse (2) angeordnet sind, beide Oberflächen jeweils
einer Magnetplatte (4) als Aufzeichnungsebenen ausgebildet
sind und die Speicherkapazität einer Kopf-Platten-Einrichtung
(101) wenigstens bei 3,8 Gigabits liegt.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß neun Schichten von Magnetplatten (4) in
jeweils einer Kopf-Platten-Einrichtung (101) vorhanden sind,
und daß von sechzehn Oberflächen der neun Magnetplatten (4)
mit Ausnahme der obersten und untersten der Oberflächen
wenigstens fünfzehn Oberflächen als Aufzeichnungsoberflächen
ausgebildet sind.
14. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß sie insgesamt acht Kopf-Platten-Einrich
tungen (101) enthält.
15. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Magnetmaterialschicht (4b) einer
Magnetplatte eine Schicht aus einer Mischung eines Magnet
materialpulvers und eines Binders enthält, und daß die Dicke
der Magnetmaterialschicht 0,15 bis 0,30 µm beträgt.
16. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Magnetmaterialschicht (4b) einer
Magnetplatte aus einem gesputterten Film besteht, der durch
Aufsputtern von Magnetmaterial auf die Oberfläche einer
nichtmagnetischen Platte (4a) gebildet worden ist, und daß die
Dicke der Magnetmaterialschicht nicht größer als 0,1 µm ist.
17. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Magnetmaterial
schicht (4b) einer Magnetplatte ein Schmierfilm (lubricant
film) vorhanden ist, wobei der Film durch ein flüssiges oder
festes Schmiermittel gebildet ist und eine Dicke aufweist, die
nicht größer als 0,05 µ ist.
18. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spurbreite auf der Oberfläche der
Magnetmaterialschicht (4b) einer Magnetplatte nicht größer als
9 µm ist.
19. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß sie einen Nurschreibkopf und einen
Nurlesekopf enthält.
20. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß der Nurlesekopf ein MR-Kopf ist.
21. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß der Nurschreibkopf ein Magnetkopf vom
Induktionstyp ist.
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