DE3931374C2 - Dünnfilm-Magnetkopf zum Schreiben und/oder Lesen von Informationen auf eine bzw. von einer Magnetplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dünnfilm-Magnetkopf mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Ein derartiger Dünnfilm ist aus der US-Patentschrift 4 219 855 bekannt.

Einer der wichtigsten Faktoren, die die Aufzeichnungsdichte einer Magnetplatte bestimmen, ist die Ausgestaltung des oberen und des unteren Magnetpolstücks des Magnetkopfes an den der Magnetplatte zugewandten Enden.

Die genannte US-Patentschrift befaßt sich in diesem Zusammenhang mit dem aus Ungenauigkeiten bei der Fertigung resultierenden Problem des teilweisen Umgreifens ("wrap-around"), bei dem das obere Polstück gegenüber dem unteren verschoben ist und dieses teilweise umgreift, was zu Störungen des Magnetfeldes an den Spurrändern führt. Zur Vermeidung dieses Problems schlägt die Druckschrift vor, das obere Magnetpolstück um etwa 10% schmäler zu machen als das untere.

Der genannten Druckschrift ist zu entnehmen, daß die effektive Spurbreite auf der Magnetplatte von der Breite des oberen, schmaleren Magnetpolstücks bestimmt wird, von den Abmessungen des breiteren, unteren Magnetpolstücks dagegen relativ unabhängig ist. Ferner ist ersichtlich, daß sich dieser Stand der Technik mit Polstück-Breiten bis hinunter zu 25 µm befaßt, was einer Magnetspurdichte von etwa 1000 TPI (tracks per inch) bzw. 40 Spuren/mm entspricht.

Aus der japanischen Offenlegungsschrift 62-212910 ist ferner ein Dünnfilm-Magnetkopf bekannt, bei dem das untere Magnetpolstück an seinen seitlichen Kanten auf den Magnetspalt zu abgeschrägt ist und daher längs dem Magnetspalt eine geringere Breite hat als das obere Magnetpolstück.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetkopf anzugeben, der bei hohen Spurdichten ab etwa 1800 TPI bzw. 70 Spuren/mm einen verbesserten Rauschabstand aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Zeichnung stellt bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Magnetplattengerätes entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2A und 2B die Gestaltung der Kontur eines Ausführungsbeispiels der Magnetpolstücke, wie sie im Dünnfilmmagnetkopf verwendet werden, von der der Magnetplatte zugewandten Seite aus gesehen,

Fig. 3 die Gestaltung der Kontur der Magnetpolstücke entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4A, 4B und 4C die Intensität des Magnetfeldes auf der durch die Verlängerung des Spaltes gegebenen Achse,

Fig. 5 die Beziehung der Signalintensität und der Untergrundintensität zu der Breitendifferenz von oberem und unterem Magnetpolstück,

Fig. 6 die Abhängigkeit des Signal-zu-Untergrund-Verhältnisses von der Breitendifferenz des oberen und unteren Magnetpolstückes,

Fig. 7 die Beziehung zwischen dem Reziprokwert der Spurdichte und dem Grenzwert für die Breitendifferenz von oberem und unterem Magnetpolstück des Dünnfilmmagnetkopfes,

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Gestaltung der Kontur der Magnetpolstücke entsprechend der Erfindung,

Fig. 9 eine Frontansicht, die eine gebräuchliche Gestaltung der Kontur der Magnetpolstücke eines Dünnfilmmagnetkopfes zeigt,

Fig. 10 eine ausschnittweise Darstellung der Lage der Spur auf der Magnetplatte und des Dünnfilmmagnetkopfes zueinander,

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung der Konstruktion eines Dünnfilmmagnetkopfes.

Fig. 9 zeigt als Beispiel in vergrößerter Form an der dem Aufzeichnungsmedium zugewandten freien Fläche Konturen von Magnetpolstücken eines Dünnfilmmagnetkopfes, wie er in einem Magnetplattengerät verwendet wird, und einen magnetischen Spalt zwischen den Magnetpolstücken.

Ein oberes Magnetpolstück 21 besitzt entlang eines magnetischen Spaltes 22 eine Kante mit der Länge C_WU (µm). Ein unteres Magnetpolstück 23 besitzt entlang des Magnetspaltes 22 eine Kante mit der Länge C_WD (µm). Die Begriff "oben" und "unten" sind so verwendet, wie man sie sieht, wenn der Magnetkopf mit seiner Grundplatte nach unten gehalten wird.

Unter der Bedingung, daß die Spurdichte (Tr) der Magnetplatte 1800 TPI oder mehr beträgt, genügt die Differenz (ΔC_W ) zwischen C_WU und C_WD der folgenden Beziehung:

0 < ΔC_W ≦ 5000/Tr (µm) .

Außerdem muß der größere der beiden Werte C_WU und C_WD kleiner sein als der Spurabstand der Magnetplatte und größer als die Spurbreite.

Unter der Annahme, daß C_WU der kleinere Wert ist, werden Spurabstand und Spurbreite der Magnetplatte in Fig. 10 dargestellt.

Die Spurbreite ist mit dem Bezugszeichen 50 versehen und steht für die Breite, über die Information auf der Magnetplatte aufgezeichnet wird und die durch die kleinere der beiden Längen C_WU und C_WD bestimmt wird. In Fig. 10 bezeichnet 56 eine Mittellinie eines Streifens zwischen zwei nebeneinanderliegenden Spuren, der Sicherheitsstreifen genannt wird. Die beiden mit 55 bezeichneten Teile in Fig. 10 sind jeweils die Hälften des Sicherheitsstreifens. Der Spurabstand der Magnetplatte ist mit 51 bezeichnet und steht für eine Breite, die sich aus der Spurbreite 50 und der Breite des Sicherheitsstreifens zusammensetzt, der als Schutzzone vorgesehen ist, um das Überlappen von Information auf benachbarten Spuren zu verhindern.

Das obere Magnetpolstück ist in Fig. 10 mit 52, das untere mit 53 und der Magnetspalt mit 54 bezeichnet.

Unter der oben genannten Bedingung für die Abmessungen erweist sich das Signal-zu-Untergrund-Verhältnis als hoch, und die Nebenspureigenschaften sind verbessert.

Die Konturen der Magnetpolstücke müssen mit hoher Genauigkeit in Übereinstimmung mit der Spurdichte festgelegt werden, um das Signal-zu-Untergrund-Verhältnis zu erhöhen und die Nebenspureigenschaften auch für den Fall, daß die Spurdichte erhöht wird, zu verbessern.

Der optimale Bereich von ΔC_W, der die oben genannte Beziehung erfüllt, kann auch dann gültig sein, wenn die Magnetplatte eine Spurdichte hat, die nicht größer ist als 1800 TPI.

Wenn die Spurdichte niedrig ist, wird das Signal-zu-Untergrund- Verhältnis des Magnetplattengerätes stark von anderen Faktoren als ΔC_W bestimmt, und es gab in der Vergangenheit keine Notwendigkeit, Werte für ΔC_W fest vorzuschreiben.

Für eine Spurdichte von 1800 TPI oder mehr hat es sich jedoch erwiesen, daß der Wert von ΔC_W sehr stark das Signal- zu-Untergrund-Verhältnis des Magnetplattenspeichers beeinflußt.

Der Spurabstand einer Magnetplatte in einem Magnetplattengerät mit hoher Aufzeichnungsdichte und einer Spurdichte von 1800 TPI oder mehr beträgt ungefähr 14 µm.

In Übereinstimmung damit müssen die Konturen der Magnetpolstücke des Dünnfilmmagnetkopfes an der der Magnetplatte zugewandten freien Fläche klein sein, um der Informationsaufzeichnung angepaßt zu sein. Andernfalls würde zwischen benachbarten Spuren ein Übersprechen auftreten, das Signal-zu-Untergrund- Verhältnis verringern und eine genaue Wiedergabe der Information verhindern.

Insbesondere muß wegen des Sicherheitsstreifens die Spurbreite, die dem kleineren Wert von C_WU und C_WD entspricht und einen wichtigen Faktor für die Informationsaufzeichnung darstellt, unbedingt kleiner sein als der Spurabstand der Magnetplatte.

Der Herstellungsprozeß jedoch legt der Reduzierung der Größe der Magnetpolstücke Beschränkungen auf, und zu kleine Magnetpolstücke gefährden das Lesen der Information.

In Betracht der Wichtigkeit der Abmessungen der Kontur des Magnetkerns unter diesen Umständen und der Positioniergenauigkeit des Magnetplattengerätes soll der Wert C_WU sich von C_WD unterscheiden und das Randzonenmagnetfeld, das aufgrund dieser Differenz entsteht, vorteilhaft ausgenützt werden.

Die Werte C_WU und C_WD müssen exakt festgelegt sein, um ein genau kontrolliertes Randzonenmagnetfeld zu erzeugen. Das aufgrund ihrer Differenz entstehende Randzonenmagnetfeld wird verwendet, um Informationen auf ein großes Gebiet zu schreiben und dadurch die Nebenspureigenschaften zu verbessern.

Die hier erreichte Wirkung beruht auf magnetischen Randzonenfeldern auf den an die beiden lateralen Enden der beiden Magnetpolstücke angrenzenden Gebieten. Daher genügt die Differenz (ΔC_W′) zwischen jeder der lateralen Kanten einer Seite von oberem (C_WU ) und unterem (C_WD ) Magnetpolstück entlang des magnetischen Spaltes der folgenden Relation:

0 < ΔC_W′ ≦ 2500/Tr (µm) .

Wie im Fall der vorher beschriebenen Beziehung für die Abmessungen erweist es sich, daß diese Beziehung das Signal- zu-Untergrund-Verhältnis erhöht und die Nebenspureigenschaften verbessert.

In Betrachtung des Herstellungsprozesses kann die untere Grenze von ΔC_W in der Praxis vorzugsweise 0,2 µm und die untere Grenze von ΔC_W′ vorzugsweise 0,1 µm betragen.

Es wurde auch nachgewiesen, daß das obere Magnetpolstück vorzugsweise im wesentlichen symmetrisch bezüglich der zentralen, in Schreib- und Leserichtung verlaufenden Symmetrieachse des unteren Magnetpolstückes angeordnet werden soll, um gleichförmige magnetische Felder zu erzeugen, die in die Gebiete an den lateralen Enden der beiden Magnetpolstücke hinein verlaufen.

Andererseits muß sowohl die Spurdichte als auch die lineare Aufzeichnungsdichte erhöht werden, um die gesamte Aufzeichnungsdichte eines Magnetplattengerätes zu verbessern.

Weil sich das Signal-zu-Untergrund-Verhältnis mit steigender linearer Aufzeichnungsdichte verringert, ist ein genaues Steuern der Werte von ΔC_W oder ΔC_W′ von großer Bedeutung.

Es erweist sich, daß die lineare Aufzeichnungsdichte vorzugsweise 12 oder mehr Kilo-Bits pro Zentimeter betragen sollte.

Weiterhin erweist es sich, daß die Flächenaufzeichnungsdichte vorzugsweise 8,4 oder mehr Mega-Bits pro Quadratzentimeter betragen sollte.

Wie oben beschrieben, kann das erhöhte Signal-zu-Untergrund- Verhältnis und die verbesserte Nebenspureigenschaft für eine hohe Aufzeichnungsdichte des Magnetplattengerätes sorgen, indem die Längendifferenz zwischen den Seiten entlang des magnetischen Spaltes von oberem und unterem Magnetpolstück exakt gesteuert und in einem optimalen Bereich gehalten wird.

Andererseits verändert sich das magnetische Randzonenfeld in Abhängigkeit der Breite der Seiten der magnetischen Polstücke und in Abhängigkeit der Winkel an den Querseiten.

Für den Winkel (Θ_S ) zwischen der Endkante der Magnetpolstücke und der Seite, die dem magnetischen Spalt zugewandt ist, soll vorzugsweise ein Wert im Bereich

45° ≦ Θ_S ≦ 150°

eingehalten werden, um ein wirksames magnetisches Randzonenfeld zu bilden. Dies gilt für dasjenige des oberen oder unteren Magnetpolstückes, dessen Seite (C_WU oder C_WD ) entlang des Magnetspaltes kürzer ist.

Für Θ_S<45° wird der Magnetkern und seine Kante magnetisch gesättigt, und als eine Folge davon kann beim Schreiben ein wirksames Magnetfeld nicht erzeugt werden, und das Signal-zu-Untergrund-Verhältnis beim Lesen wird vermindert.

Für Θ_S<150° wird die Spurbreite erheblich erhöht, und ein wirksames Magnetfeld kann ebenfalls nicht erzeugt werden.

Außerdem wurde gezeigt, daß für den Winkel (Θ_L) zwischen der Endkante des Magnetpolstückes und seiner Seite entlang des magnetischen Spaltes vorzugsweise ein Wert im Bereich

91° ≦ Θ_L ≦ 150°

eingehalten werden soll, um ein wirksames magnetisches Randzonenfeld zu erhalten. Dies gilt für dasjenige des oberen oder unteren Magnetpolstückes, das die längere Kante (C_WU oder C_WD ) entlang des magnetischen Spaltes besitzt.

Es wurde ebenfalls gezeigt, daß die Wirkung erhöht werden kann, wenn die günstigsten Bereiche die Winkel Θ_S und Θ_L gleichzeitig eingehalten werden.

Auf diese Weise kann ein wirksames magnetisches Randzonenfeld erzeugt werden, um die Nebenspureigenschaft und das Übersprechverhalten beim Lesen zu verbessern.

Obwohl bei der in Fig. 9 gezeigten Anordnung der Magnetkerne ein Beispiel gewählt wurde, bei dem C_WU kürzer ist als C_WD, wird die Wirkung in keinem Fall beeinträchtigt, wenn C_WU länger ist als C_WD.

Im praktischen Herstellungsprozeß eines Magnetkopfes mit einer größeren Länge C_WU als C_WD jedoch müssen nicht-magnetische isolierende Elemente mit derselben Dicke wie das untere Magnetpolstück angrenzend an seine beiden seitlichen Enden angeordnet werden, um parallele, ebene Oberflächen zu erhalten und den Zustand mit außen umgreifendem Magnetfeld zu vermeiden.

Um die nicht-magnetischen isolierenden Elemente zu bilden, ist ein komplizierter Herstellungsschritt erforderlich. Daher ist C_WU vorzugsweise kürzer als C_WD.

In einem Dünnfilmmagnetkopf bilden eine leitfähige Spule und der Isolationsfilm eine Stufe mit einer Höhe von 10 bis 20 µm, und das obere Magnetpolstück ist üblicherweise an seinem der Stufe benachbarten unteren Teil so strukturiert und bearbeitet, daß sich die Seitenlänge (C_WU ) entlang des magnetischen Spaltes ergibt.

Der Wert von C_WU kann mittels dieser Methode der Profilbildung so gesteuert werden, daß er mit dem Wert C_WD der Seitenlänge entlang des magnetischen Spaltes des unteren Magnetpolstückes gut zusammenwirkt. Im praktischen Herstellungsprozeß ist es jedoch schwierig, den Magnetkern an seinem unteren, dem gestuften Abschnitt benachbarten Teil mit hoher Genauigkeit zu fertigen.

Unter diesen Umständen wurde als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Magnetpolstück mit einer Kontur wie in Fig. 3 gezeigt erfunden, bei der der Magnetkern eine maßgenaue Spurbreite erzeugt und so eine hohe Spurdichte erreicht werden kann.

In diesem Ausführungsbeispiel besitzt ein oberes Magnetpolstück 31 einen mittleren Abschnitt (in Fig. 3 mit a bezeichnet) mit einer Seitenlänge C_WU, die um ΔC_W kürzer ist als die Seitenlänge C_WD eines unteren Magnetpolstückes 33 entlang eines magnetischen Spaltes 32, und seitliche Abschnitte (in Fig. 3 mit b bezeichnet), die sich in eine von dem unteren Magnetpolstück abgewandte Richtung erstrecken.

Im folgenden wird beschrieben, wie der Dünnfilmmagnetkopf mit der in Fig. 3 gezeigten Gestalt hergestellt wird.

Zunächst wird das untere Magnetpolstück gefertigt und dann eine nicht-magnetische isolierende Lage, die beide Seiten und beide seitlichen Kanten bedeckt, so abgeschieden, daß oben auf dem unteren Magnetpolstück eine Aussparung bleibt.

Anschließend wird die Aussparung mit einem Magnetspalt- Film bedeckt und auf diesem der obere magnetische Film abgeschieden.

Bei einem Dünnfilmmagnetkopf mit der in Fig. 3 gezeigten Kontur wird die Spurbreite des Magnetpolstückes von dem Wert C_WU bestimmt. In dieser Anordnung kann die Höhe der Stufe minimiert und die Länge C_WU mit hoher Genauigkeit kontrolliert werden.

Wie im Fall des Dünnfilmmagnetkopfes mit der in Fig. 9 gezeigten Anordnung ist auch hier gezeigt worden, daß für ein Magnetplattengerät mit einer Spurdichte von 1800 TPI oder mehr der Wert ΔC_W der Bedingung

0 < ΔC_W ≦ 5000/Tr (µm)

genügen sollte.

Ebenfalls wurde gezeigt, daß die Differenz ΔC_W′ zwischen dem mittleren Abschnitt a des oberen Magnetpolstückes 31 und jeder der beiden seitlichen Enden des unteren Magnetpolstückes 33 vorzugsweise der Bedingung

0 < ΔC_W′ ≦ 2500/Tr (µm)

genügen sollte.

In der Praxis, unter Betrachtung des Herstellungsprozesses, soll die untere Grenze von ΔC_W vorzugsweise 0,2 µm und die von ΔC_W′ vorzugsweise 0,1 µm betragen.

Weiterhin wurde unter Betrachtung des Wunsches, daß das obere Magnetpolstück 31 und das untere Magnetpolstück 33 symmetrisch zur in Schreib/Lese-Richtung liegenden Achse angeordnet sein sollten und daß die lineare Aufzeichnungsdichte 12 oder mehr Kilo-Bits pro Zentimeter und die Flächenaufzeichnungsdichte 8,4 oder mehr Mega-Bits pro Quadratzentimeter betragen sollte, gezeigt, daß der Winkel an der Endkante des oberen Magnetpolstückes (in Fig. 3 mit Θ_S bezeichnet) und der Winkel an der Endkante der unteren Magnetpolspitze ( in Fig. 3 mit Θ_L bezeichnet) vorzugsweise jeweils folgender Bedingung genügen sollte:

45° ≦ Θ_S ≦ 150°

91° ≦ Θ_L ≦ 150°

Um eine hohe Aufzeichnungsdichte zu erreichen, muß der magnetische Teil, also das Aufzeichnungsmedium auf der Magnetplatte eine hohe Koerzitivkraft und eine geringe Dicke besitzen.

Im Hinblick auf die Wirkung der Erfindung soll die magnetische Schicht eine Koerzitivkraft von 48 000 A/m oder mehr und eine Dicke von 0,35 µm oder weniger besitzen.

Mit dem Ziel, ein ausreichend hohes, wirksames Magnetfeld mit dem Magnetkopf zu erzeugen, können die Magnetpolstücke jeweils vorzugsweise aus einem einlagigen Film mit einer Sättigungsmagnetflußdichte von einem Tesla oder mehr oder aus einem mehrlagigen Film derselben Sättigungsmagnetflußdichte, mit einem oder mehreren dazwischen gelagerten nicht-magnetischen Filmen gefertigt sein, und die Zahl der Windungen der Leiterspule kann 18 oder mehr betragen.

Um die Effizienz des Schreibens und Lesens auf der Magnetplatte zu erhöhen und so eine hohe Aufzeichnungsdichte zu erreichen, muß die Flughöhe des Magnetkopfes minimiert werden. Sie kann entsprechend der Erfindung vorzugsweise 0,25 µm oder weniger betragen.

Bei dem oben beschriebenen Dünnfilmmagnetkopf ist die Differenz der Breiten von oberem und unterem Magnetpolstück optimiert, um die beste Kombination von Randzonenmagnetfeld beim Schreiben und Untergrund-reduzierter Zone beim Lesen zu erzielen. So wird sichergestellt, daß das Signal-zu-Untergrund-Verhältnis des Magnetplattengerätes erhöht und das Nebenspurverhalten verbessert werden kann.

Entsprechend kann die Wirkung verbessert werden, wenn der Dünnfilmmagnetkopf induktiv arbeitet und Schreib- und Lesekopf identisch sind.

Jedoch auch wenn der Dünnfilmmagnetkopf beispielsweise als gemischter Typ verwirklicht wird, der beim Schreiben induktiv und beim Lesen als Magneto-Widerstandskopf wirkt (MR- Typ), können die obigen Maßnahmen zumindest auf den schreibenden Teil des Dünnfilmmagnetkopfes angewandt werden.

Was die Struktur betrifft, um die Lage der Enden der Magnetpolstücke maßgenau festzulegen, so sollte dies vorzugsweise durch Trocken- oder Naßätzen eines durch Sputtern geformten magnetischen Bauelements geschehen, wie in M. Hanazono et al., "Design and Fabrication of Thin-Film Heads Based on a Dry Process", J. Appl. Phys., Vol. 61, Nr. 8, S. 4157-4162 (1987), offenbart, oder durch selektives Metallisieren unter Verwendung einer Photoresist-Maske. Wie in R. E. Jones Jr., "IBM 3370 Film Head Design and Fabrication", IBM Disk Storage Technology, Februar 1980, S. 6-9, offenbart.

Zusätzlich sollte in einem Dünnfilmmagnetkopf zur Verwendung in einem Magnetplattengerät dieses Typs der Wert ΔC_W der Beziehung

0 < ΔC_W ≦ 5000/Tr

genügen, wobei Tr die Spurdichte der Magnetplatte bezeichnet.

Ein Aufnahmesystem unter Verwendung des Magnetplattengerätes kann an ein Primärgerät, wie zum Beispiel einen Computer, angeschlossen werden, um ein System mit großer Speicherkapazität bereitzustellen.

Wie bisher dargestellt, sind es die Bedingungen, die an die Gestaltung der Kontur der Magnetpolstücke eines Dünnfilmmagnetkopfes an der dem Speichermedium zugewandten freien Fläche gestellt werden müssen, zur Anwendung in einem Magnetplattengerät mit hoher Speicherdichte und einer Magnetplatte mit einer Spurdichte von 1800 oder mehr TPI.

Speziell wird die Differenz zwischen der Länge C_WU des oberen Magnetpolstückes und C_WD des unteren Magnetpolstückes entlang des magnetischen Spaltes optimiert in Übereinstimmung mit der Spurdichte der Magnetplatte des Magnetplattengerätes, um das Signal-zu-Untergrund-Verhältnis zu vergrößern und die Nebenspureigenschaften zu verbessern, auch wenn die Aufzeichnungsdichte hoch ist.

Unter Verwendung des Dünnfilmmagnetkopfes mit einem unteren und einem oberen Magnetpolstück, deren Konturen auf der dem Aufzeichnungsmedium zugewandten Seite wie in Fig. 4A gezeigt gestaltet sind, hat man die Intensität des von den Magnetpolstücken erzeugten Magnetfeldes untersucht. Die Ergebnisse der Messung des in longitudinale Richtung des Aufzeichnungsmediums verlaufenden Magnetfeldes an einem Punkt auf der Verlängerungslinie des Magnetspaltes in Z-Richtung (Fig. 4A) in der Höhe, in der der Kopf über dem Aufzeichnungs-Medium schwebt (Fig. 4B), zeigen, daß die Intensität abnimmt, wenn der Abstand in Z-Richtung zunimmt. Die Ergebnisse zeigen außerdem, daß der Abstand in Z-Richtung, bei dem ein bestimmter Wert Ha der Magnetfeldintensität angenommen wird, zunimmt, wenn die Differenz ΔC_W zwischen C_WU und C_WD zunimmt, wie am Beispiel der Längen W₀, W₁ und W₂ gezeigt. Der Wert konvergiert jedoch zu W₂₀₀ hin, wie in Fig. 4C gezeigt. Der Wert von ΔC_W ist in Fig. 4C durch den Index 0, 1, 2 und 200 angegeben. Die grafische Darstellung zeigt, daß das Streu-Magnetfeld in seiner Intensität begrenzt ist, auch wenn die Differenz ΔC_W zunimmt.

Die Werte W₀, W₁ und W₂₀₀ für den Abstand in Z- Richtung entsprechen Längen für das Streuen des von den Magnetpolstücken erzeugten Magnetfeldes.

Auf diese Weise kann die Beziehung zwischen dem Wert von ΔC_W und der Breite des Randzonenmagnetfeldes bestimmt werden um zu ermöglichen, daß auch die Beziehung zwischen der Signalintensität und ΔC_W bestimmt werden kann, wenn ein Dünnfilmmagnetkopf mit einer bestimmten Spurbreite verwendet wird. Die Ergebnisse sind durch Kurve S in Fig. 5 dargestellt.

Andererseits erhöht sich mit steigendem Wert von ΔC_W die Intensität des Untergrundsignals, insbesondere des durch Übersprechen von benachbarten Spuren erzeugten Untergrundes und des Nebenspuruntergrundes beim Lesen, wie in Kurve N der Fig. 5 gezeigt.

Entsprechend ist die Beziehung zwischen dem Signal-zu-Untergrund- Verhältnis (Rauschabstand) als typischem Merkmal der Leistung eines Magnetplattengerätes und des Wertes ΔC_W in Fig. 6 dargestellt. Es wurde gezeigt, daß das Signal-zu-Untergrund-Verhältnis in einem Bereich 0<ΔC_W<ΔC_Wlim größer ist als bei ΔC_W=0.

Fig. 6 zeigt auch, daß das Signal-zu-Untergrund-Verhältnis abnimmt und der Wert ΔC_Wlim auf ΔC_Wlim′ abnimmt, wenn die Spurdichte der Magnetplatte weiter erhöht wird.

Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Spurdichte (Tr) der Magnetplatte und ΔC_Wlim. Sie beweist, daß der Wert von ΔC_Wlim im wesentlichen proportional zum Kehrwert der Spurdichte (1/Tr) ist, mit einer Proportionalitätskonstante von ungefähr 5000.

Es wurde auch gezeigt, daß der Wert ΔC_Wlim, gemessen in Abhängigkeit der Differenz ΔC_W′ zwischen der Seite C_WU und der Seite C_WD, an jeder der lateralen Enden der Magnetpolstücke ebenfalls im wesentlichen proportional zu dem Reziprokwert der Spurdichte (1/Tr) ist und die Proportionalitätskonstante ungefähr 2500 beträgt.

Entsprechenderweise kann in einem Magnetplattengerät hoher Aufzeichnungsdichte unter Verwendung einer Magnetplatte mit einer Spurdichte von 1800 TPI oder mehr das Signal-zu-Untergrund- Verhältnis größer sein als bei ΔC_W=0 oder ΔC_W′=0, wenn die Werte im Bereich

0 < ΔC_W ≦ 5000/Tr

0 < ΔC_W′ ≦ 2500/Tr

gewählt werden.

Im folgenden werden praktische Ausführungsbeispiele beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt, besitzt ein Magnetplattengerät in seiner Struktur die mit den Bezugszeichen 1 bis 8 versehenen Komponenten und eine Schwingspulensteuerung.

Mit 1 ist eine Grundplatte und mit 2 eine Spindel benannt.

Eine Vielzahl von kreisförmigen Magnetscheiben 4 wird von der einzelnen Spindel, so wie in Fig. 1 gezeigt, getragen.

Im dargestellten Beispiel trägt die Spindel fünf Magnetplatten. Die Zahl der Magnetplatten ist jedoch in keiner Weise auf fünf begrenzt.

Alternativ kann eine Vielzahl von Spindeln vorgesehen sein, die jede wiederum eine Vielzahl von Magnetplatten in der Art wie in Fig. 1 gezeigt trägt.

Mit 3 ist ein Motor benannt, der die Spindel 2 antreibt, um die Magnetplatten zu drehen.

5 bezeichnet Magnetköpfe zur Dateninformation und 5a einen Magnetkopf zur Positionierung.

Mit 6 ist ein Wagen, mit 7 eine Schwingspule und mit 8 ein Magnet bezeichnet.

Die Schwingspule 7 und der Magnet 8 bilden den Schwingspulenantrieb.

Die Positionierung des Kopfes wird mittels des Wagens 6 der Spule 7 und des Magnets 8 ausgeführt.

Die Schwingspule 7 ist mit den Magnetköpfen 5 und 5a über eine Schwingspulensteuerung verbunden.

In Fig. 1 umfaßt das Primärgerät zum Beispiel ein Computersystem.

Der Dünnfilmmagnetkopf 5 in Fig. 1 besitzt Magnetpolstücke mit einer Kontur an der der Magnetplatte 4 zugewandten freien Fläche, wie sie vergrößert in den Fig. 2A und 2B dargestellt ist.

Der Dünnfilmmagnetkopf ist wie in Fig. 11 gezeigt konstruiert.

In Fig. 11 kennzeichnet das Bezugszeichen 100 die Grundplatte und 200 einen Unterlage-Film zur Bildung einer ebenen Oberfläche.

Gestapelt auf dem Unterlage-Film 200 sind ein unteres Magnetpolstück 300 aus magnetischem Material, ein isolierender Film 600, um einen magnetischen Spalt G festzulegen, und ein oberes Magnetpolstück 400, das ebenfalls aus magnetischem Material besteht, in dieser Reihenfolge.

Spulen-Leiter 500 sind in den Isolierfilm 600 eingebettet und werden elektrisch angeregt, um ein Magnetfeld zu induzieren.

Das Bezugszeichen 700 bezeichnet einen Schutz-Film, der auf dem oberen Magnetpolstück 400 abgeschieden wird.

Der schraffierte Abschnitt in Fig. 11 ist, wie in Fig. 2A oder in Fig. 2B gezeigt, besonders gestaltet.

Ein Dünnfilmmagnetkopf, der in dem Magnetplattengerät mit einer Spurdichte von 2500 TPI angewendet wird, weist Magnetkerne mit einer Gestaltung der Kontur an der dem Aufzeichnungsmedium zugewandten freien Fläche auf, wie in Fig. 2A oder 2B gezeigt.

Insbesondere bei einem Dünnfilmmagnetkopf, dessen Magnetpolstücke mittels Magnetron-Sputtern eines magnetischen Materials und mittels Formen durch einen Ionenstrahl-Ätzprozeß hergestellt wurden, besitzen die Magnetpolstücke eine Gestaltung der Kontur an der der Magnetplatte zugewandten freien Fläche wie in Fig. 2A gezeigt.

Bei den Magnetpolstücken in Fig. 2A besitzt ein oberes Magnetpolstück 11 die Breite C_WU von 6,9 µm und ein unteres Magnetpolstück 13 eine Breite von 8,7 µm (C_WD ), jeweils entlang eines Magnetpolspaltes 12.

Das obere und das untere Magnetpolstück 11 und 13 sind so angeordnet, daß ihre Konturen, von der der Magnetplatte zugewandten Seite aus gesehen, symmetrisch bezüglich einer gemeinsamen, in Schreib/Lese-Richtung liegenden Achse sind.

Die Eigenschaften des oben beschriebenen Dünnfilmmagnetkopfes beim Schreiben und Lesen mit dem Magnetplattengerät wurden untersucht, und die Ergebnisse zeigten, daß das Signal- zu-Untergrund-Verhältnis, verglichen mit einem Magnetkopf mit C_WU=6,9 µm und C_WD=9,1 µm, um 4,3% größer war.

Bei einem Dünnfilmmagnetkopf andererseits mit einem Magnetkern, bei dem ein unteres Magnetpolstück 16 mittels Magnetron- Sputtern eines magnetischen Materials und Strukturieren durch einen Ionenstrahl-Ätzprozeß und ein oberes Magnetpolstück 14 mittels Strukturieren durch einen selektiven Metallisierungsprozeß unter Verwendung einer Photoresistmaske hergestellt wurde, haben die Magnetpolstücke eine Kontur, wie sie in Fig. 2B gezeigt ist.

Bei der in Fig. 2B gezeigten Magnetpolspitze hat das obere Magnetpolstück 14 eine Breite (C_WU ) von 7,0 µm und das untere Magnetpolstück 16 eine Breite (C_WD ) von 8,6 µm, jeweils entlang eines magnetischen Spaltes 15.

Die Differenz zwischen einem lateralen Ende des oberen Magnetpolstückes 14 und dem entsprechenden Ende des unteren Magnetpolstückes 16 beträgt 0,9 µm, wogegen die Differenz zwischen dem anderen lateralen Ende des oberen Magnetpolstückes und dem entsprechenden Ende des unteren Magnetpolstückes 0,7 µm beträgt.

Die Eigenschaften des oben beschriebenen Dünnfilmmagnetkopfes beim Schreiben und Lesen mit dem Magnetplattengerät wurden untersucht, und die Ergebnisse zeigten, daß das Signal- zu-Untergrund-Verhältnis um 8,6%, verglichen mit einem Magnetkopf mit C_WU=7,0 µm und C_WD=9,5 µm, erhöht wurde.

Der Dünnfilmmagnetkopf zur Verwendung in einem Magnetplattengerät mit einer Spurdichte von 3000 TPI hat eine Magnetpolanordnung mit einer Gestaltung der Kontur an der dem Aufzeichnungsmedium zugewandten Fläche wie in Fig. 8 gezeigt.

Insbesondere bei einem Dünnfilmmagnetkopf, der eine Magnetpolanordnung verwendet, die mittels Magnetron-Sputtern eines magnetischen Materials und Strukturieren durch einen Ionenstrahl-Ätzprozeß hergestellt wurde, besitzt die Magnetkernanordnung eine Kontur, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist.

Zur Bildung dieser Magnetpol-Struktur wird zunächst ein unteres Magnetpolstück 83 hergestellt, dann ein nicht-magnetisches isolierendes Material 84 auf beiden Seiten und auf den seitlichen Endbereichen der Oberfläche des unteren Magnetpolstückes so abgeschieden, daß eine Aussparung 85 oben auf dem unteren Magnetpolstück 83 bleibt, und anschließend ein Magnetspalt- Film 82 abgeschieden, um das nicht-magnetische isolierende Material und die Aussparung zu bedecken.

Dieser Herstellungsprozeß ist geeignet, um den Wert von C_WU sehr exakt zu kontrollieren.

Das obere Magnetpolstück 81 hat eine Breite (C_WU ) von 6,0 µm und das untere Magnetpolstück 83 die Breite (C_WD ) 7,2 µm, jeweils entlang des magnetischen Spaltes.

Die Eigenschaften des obigen Dünnfilmmagnetkopfes beim Schreiben und Lesen mit dem Magnetplattengerät wurden untersucht, und die Ergebnisse zeigten, daß das Signal-zu-Untergrund- Verhältnis um 8,6% gegenüber einem Magnetkopf mit C_WU=6,0 µm und C_WD=8,0 µm erhöht war.

Claims (10)

1. Dünnfilm-Magnetkopf (5) zum Schreiben und/oder Lesen von Informationen auf eine bzw. von einer Magnetplatte (4) einer Spurdichte Tr, angegeben in TPI ("tracks per inch", entsprechend Spuren pro 25,4 mm), mit einem oberen Magnetpolstück (400; 52; 21) und einem unteren Magnetpolstück (300; 53; 23), das mit dem oberen Magnetpolstück einen Magnetspalt (G; 54; 22) bildet und eine längs dem Luftspalt gemessene Breite C_WD aufweist, die von der Breite C_WU des oberen Magnetpolstücks verschieden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die kleinere der Breiten C_WU, C_WD der beiden Magnetpolstücke (300, 400; 52, 53; 21, 23) geringer ist als 14 µm,
daß die Differenz ΔC_W, angegeben in µm, zwischen den Breiten C_WU und C_WD die Relation 0 < ΔC_W ≦ 5000/Tr,vorzugsweise0,2 ≦ ΔC_W ≦ 5000/Tr,erfüllt, und
daß bei dem breiteren Magnetpolstück (300; 53; 23) der Winkel Θ_L zwischen der längs dem Magnetspalt (G; 54; 22) verlaufenden Kante und der Seitenkante zwischen 91° und 150° liegt.

2. Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in µm angegebene Differenz ΔC_W′ zwischen den jeweils entsprechenden Enden der beide Magnetpolstücke (300, 400; 52, 53; 21, 23) die Relation 0 < ΔC_W′ ≦ 2500/Tr,vorzugsweise0,1 ≦ ΔC_W′ ≦ 2500/Tr,erfüllt.

3. Magnetkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem schmäleren Magnetpolstück (400; 52; 21) der Winkel Θ_s zwischen der längs dem Magnetspalt (G; 54; 22) verlaufenden Kante und der Seitenkante zwischen 45° und 150° liegt.

4. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Magnetpolstück (31) an seiner der Magnetplatte (4) zugewandten Stirnfläche einen im wesentlichen parallel zur Stirnfläche des unteren Magnetpolstückes (33) verlaufenden mittleren Bereich sowie von dem unteren Magnetpolstück weiter entfernte seitliche Endbereiche aufweist.

5. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen beider Magnetpolstücke (400, 300; 52, 53; 21, 23) bezüglich der in Schreib/Lese-Richtung verlaufenden Mittellinie im wesentlichen symmetrisch sind.

6. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Magnetpolstück (400; 52; 21) schmaler ist als das untere (300; 53; 23).

7. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Magnetpolstücke (400, 300; 52, 53; 21, 23) aus einem magnetischen Material mit einer Sättigungs-Magnetflußdichte von 1 T bestehen und eine Einzellagen- Filmstruktur aufweisen.

8. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Magnetpolstücke (400, 300; 52, 53; 21, 23) aus einem magnetischen Material mit einer Sättigungs-Magnetflußdichte von mindestens 1 T bestehen und eine Mehrlagen- Filmstruktur mit einer oder mehreren Zwischenlagen aus nicht- magnetischen Filmen aufweisen.

9. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Leiterspule (500) mit mindestens 18 Windungen enthält.

10. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seitenflächen und den seitlichen Bereichen der Stirnfläche des unteren Magnetpolstücks (83) eine nicht-magnetische isolierende Lage (84) angeordnet ist, die an der Oberseite der Stirnfläche eine den Magnetspalt definierende Aussparung (85) aufweist.