DE2800215A1 - MAGNETIC HEAD WITH A CORE ARRANGED ON A SUBSTRATE WITH THE HELP OF THIN FILM TECHNOLOGY - Google Patents
MAGNETIC HEAD WITH A CORE ARRANGED ON A SUBSTRATE WITH THE HELP OF THIN FILM TECHNOLOGYInfo
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Description
PHN 3644PHN 3644
N. V. im. ipo J..'..·.:·..· ... :·, ^!i.-.i'GVün 18.8.1977NV in. ipo J .. '.. ·.: · .. · ... : ·, ^! i .-. i'GVün 18.8.1977
Magnetkopf mit einem mit Hilfe der Dünnfilmtechn»l*gie auf einem Substrat angeordneten Kern.Magnetic head with a thin film technology core arranged on a substrate.
Die Erfindung betrifft einen Magnetkopf mit einem mit Hilfe der Dünnfilmtechnologie auf einem nicht magnetischen Substrat angebrachten Kern aus metallischem ferromagnetischem Material zum Leiten des Magnetflusses und mit Mitteln zum Erzeugen eines Magnetflusses im Kern.The invention relates to a magnetic head using a thin film technology Metallic ferromagnetic core mounted on a non-magnetic substrate Material for conducting the magnetic flux and having means for generating a magnetic flux in the core.
Ein derartiger Magnetkopf ist aus der GB-PS 1 117 Ο67 bekannt. Dieser bekannte mit Hilfe der Dünnfilmtechnologie hergestellte Kopf ist durch auf einanderfolgendes Anordnen eines ersten leitenden Streifenmusters, einer ersten isolierenden Schicht, einer Schicht aus metallischem ferromagnetischem Material, einer zweiten isolierenden Schicht und eines zweitenSuch a magnetic head is known from GB-PS 1 117 Ο67. This known with help The head made of thin film technology is made by sequentially arranging a first conductive Stripe pattern, a first insulating layer, a Layer of metallic ferromagnetic material, a second insulating layer and a second
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PHN 8644 18.8.1977PHN 8644 August 18, 1977
leitenden Streifenmusters auf einem Substrat gebildet, wobei die zwei Streifenmuster derart miteinander verbunden werden, dass sie eine elektrische Wicklung bilden, mit der beim Durchfluss eines Stromes ein Magnetfluss in der Magnetschicht erzeugt werden kann. Ein Nachteil dieses bekannten Kopfes ist, dass zwei isolierende Shichte (meistens aus Glas) zwischen der metallischen ferromagnetischen Schicht der Kerne (meist eine Nickel-Eisen-Legierung) und den zusammensetzenden Teilen der Wicklung benötigt werden, um einen Kurzschluss der Wicklung zu vermeiden. Das Anbringen dieser zwei isolierenden Schichten erfordert bei der Herstellung zwei zusätzliche Verfahrens s ehri 11 e.conductive stripe pattern on a substrate formed, wherein the two stripe patterns are connected to each other so that they are a Form an electrical winding, with which a magnetic flux in the magnetic layer when a current flows through can be generated. A disadvantage of this known head is that two insulating layers (mostly made of glass) between the metallic ferromagnetic layer of the cores (usually a nickel-iron alloy) and the constituent parts of the winding are required to avoid short-circuiting the winding. The application of these two insulating layers requires two additional manufacturing processes s ehri 11 e.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetkopf der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der auf einfache Weise dadurch hergestellt werden kann, dass keine isolierenden Schichten erforderlich sind. Der erfindungsgemässe Magnetkopf ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen eines Magnetflusses ein flaches elektrisches Leitermuster enthalten und dass aus dem metallischen ferromagnetischen Material des Kernes mindestens zwei flache Windungen gebildet sind, die direkt um einen Teil des Leitermusters gewickelt sind.The invention is based on the object of providing a magnetic head of the type mentioned at the beginning create, which can be produced in a simple manner that no insulating layers are required are. The magnetic head according to the invention is characterized in that the means for generating of a magnetic flux contain a flat electrical conductor pattern and that from the metallic ferromagnetic material of the core at least two flat turns are formed which are directly wound around part of the conductor pattern.
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Der Vorteil dieser neuenThe advantage of this new
Konfiguration, bei der das magnetische Material direkt um den elektrischen Leiter gelegt wird, besteht darin, dass der Strom durch den Leiter nahezu nicht das metallische magnetische Material des um den Leiter gewickelten Kernes durchfliesst, weil der Weg durch den Kern viel grosser ist als der Weg durch den Leiter, wodurch isolierende Schichte unterbleiben können. Würde man beim bekannten Kopf, bei dem der elektrische Leiter um das magnetische Material gewickelt wird, die Isolation fortlassen, so werden die Windungen kurzgeschlossen, da der Strom dabei den kurzen Weg durch das leitende magnetische Material des Kernes nimmt statt durch die Windungen.Configuration in which the magnetic material is placed directly around the electrical conductor, consists in the fact that the current through the conductor is almost not the metallic magnetic Material of the core wound around the conductor flows through because the path through the core is a lot is larger than the path through the conductor, which means that insulating layers can be omitted. Would one with the known head, in which the electrical conductor is wrapped around the magnetic material, If the insulation is omitted, the windings are short-circuited, as the current takes the short path takes place through the conductive magnetic material of the core instead of through the windings.
Im Rahmen der Erfindung sind mehrere auf diesem Prinzip basierende Konfigurationen möglich. Wie sie auch aussehen mögen, in allen Fällen kann man mit einer bestimmten Technologie zum Anbringen der erfoderlichen Materialien auskommen. Auch dieser Umstand ist vorteilhaft für die Einfachheit der Herstellung. So ist es beispielsweise möglich, vjn einem metallisierten Substrat auszugehen und die metallischen ferromagnetischen Schichten für den Kern und das Leitermaterial darausSeveral configurations based on this principle are within the scope of the invention possible. Whatever they look like, in all cases a certain technology can be used get by for attaching the necessary materials. This fact is also beneficial for the simplicity of manufacture. For example, it is possible to use a metallized substrate go out and the metallic ferromagnetic Layers for the core and the conductor material from it
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über galvanische Techniken anzubringen. Bei der Herstellung der bekannten Kopfkonfiguration sind dagegen neben der galvanischen Technik noch Sputterschritte erforderlich, um das für die Isolation erforderliche Glas anzubringen.to be applied using galvanic techniques. In the manufacture of the known head configuration are on the other hand, in addition to galvanic technology, sputtering steps are required in order to achieve this for the Insulation required to attach glass.
Eine erste Ausführungsform desA first embodiment of the
erfindungsgemässen Magnetkopfes ist durch ein erstes Kernmuster metallischen, ferromagne,tsehen Materials, das auf einem Substrat angebracht ist, ein elektrisches Leitermuster, das auf dem ersten Kernmuster und auf dem Substrat angebracht ist und das erste Kernmuster teilweise bedeckt, und durch ein zweites Kernmuster metallischen, ferromagnetischen Materials, gekennzeichnet,:! das auf dem Leitermuster, dem ersten Kernmuster und dem Substrat angebracht ist und das erste Kernmuster teilweise unter Bildung mindestens zweier flacher Windungen bedeckt, wobei ein Teil des ersten Kernmusters, auf dem ein Teil des Leitermusters angebracht ist, und ein Wieder darauf angebrachter Teil des zweiten Kernmusters zwei von einem nicht magnetischen Spalt getrennten Polschuhe bilden.inventive magnetic head is by a first core pattern metallic, ferromagne, tsehen Material that is attached to a substrate, an electrical conductor pattern that is on the first Core pattern and is attached to the substrate and partially covers the first core pattern, and through a second core pattern of metallic, ferromagnetic material, marked:! that on the Conductor pattern, the first core pattern and the substrate is attached and the first core pattern partially covered with the formation of at least two flat turns, with a part of the first core pattern, on which a part of the conductor pattern is applied, and a re-attached part of the second Core pattern form two pole pieces separated by a non-magnetic gap.
Eine Konfiguration nach obigerA configuration according to the above
Beschreibung lässt sich sehr einfach herstellen. Da aus dem Kernmaterial jedoch sowohl die Windungen alsDescription is very easy to produce. However, since both the windings and the
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auch, die Polschuhe gebildet werden müssen, liegt die Polschuhkonfiguration nahezu fest, was unter
bestimmten Bedingungen als ein Nachteil empfunden werden kann.
Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässeii Magnetkopfes ist dadurch gekennzeichnet,
dass aus dem Material des Kernes ein geschlossener Weg zum Leiten des Magnetflusses
gebildet ist, und eine flache Windung, die um den Kern verlegt ist, ihn mit einem zweiten Kern koppelt,
der eine erste und eine zweite magnetische Schicht enthält, von welchen Schichten die Enden an einer
Stelle magnetisch miteinander verbunden sind und an einer anderen Stelle durch einen Teil der flachen
Windung voneinander getrennte Polschuhe bilden.also, the pole pieces must be formed, the pole piece configuration is almost fixed, which can be perceived as a disadvantage under certain conditions.
A second embodiment of the inventive magnetic head is characterized in that a closed path for conducting the magnetic flux is formed from the material of the core, and a flat turn, which is laid around the core, couples it to a second core, which has a first and a contains the second magnetic layer, of which layers the ends are magnetically connected to one another at one point and form pole pieces separated from one another by a part of the flat turn at another point.
Diese Konfigurationbietet denThis configuration offers the
Vorteil, dass sie aus zwei magnetischen Kernen aufgebaut ist. Der erste wird in einer Anzahl von Windungen um einen Leiter verlegt und der zweite bildet einen gesonderten magnetischen Flussweg mit gesonderten Polschuhen, deren Konfiguration frei gewählt werdsn kann.The advantage of being made up of two magnetic cores. The first is in a number of Windings are laid around one conductor and the second forms a separate magnetic flux path separate pole pieces, the configuration of which can be freely selected.
Die Erfindung wird beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert, beschränkt ist jedoch nicht auf dieses Beispiel. Es zeigern:The invention is explained in more detail, for example, with reference to the drawing however, is not based on this example. It show:
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0Qnn01r PHN 8644 0Qnn01 r PHN 8644
2oUuz ι ο 18.8.19772oUuz ι ο 8/18/1977
Fig. 1 eine SeitenansichtFig. 1 is a side view
eines Ausführungsbeispiels eines noch nicht ganz fertiggestellten Magnetkopfes nach der Erfindung,an embodiment of a not yet completely finished magnetic head according to the Invention,
Fig. 2 ein erstes Kemmuster a, ein zweites Kemmuster c und ein Leitermuster b, die bei dej:* Zusammensetzung des Kopfes nach Fig. 1 benutzt werden,2 shows a first core pattern a, a second core pattern c and a conductor pattern b, which at dej: * Composition of the head according to FIG. 1 to be used,
Fig. 3 eine Draufsicht eines Zweispurenmagnetkopfes, in dem das Prinzip der Erfindung angewandt ist,Fig. 3 is a plan view of a two-track magnetic head in which the principle of Invention is applied,
Fig. 4 eine Seitenansicht eines Teiles des Kopfes nach Fig. 3»FIG. 4 is a side view of part of the head according to FIG.
Fig. 1 zeigt ein nichtmagnetisches Substrat 1, beispielsweise eine Silizium— scheibe, auf der mit Hilfe der Dünnfilmtechnik ein Lejtermuster und Muster aus magnetischem Material angebracht sind, die zusammen einen Mehrwindungenmagnetkopf 9 nach der Erfindung bilden. Ausser dem Substrat 1 enthält der Kopf 9 einen Kern aus metallischem, ferromagnetischem Material, der aus den Teilen 3 und 8 zusammengesetzt ist, die drei flache Windungen bilden, die um einen flachen elektrischen Leiter 4 gewickelt sind. Die Enden 5 und 6 der Teile 3 und 8 bilden Polschuhe und der sich dazwischen befindende Teil des Leiters 4 bildet1 shows a non-magnetic substrate 1, for example a silicon wafer, on which a glue pattern and a pattern of magnetic material are applied using thin-film technology, which together form a multi-turn magnetic head 9 according to the invention. In addition to the substrate 1, the head 9 contains a core made of metallic, ferromagnetic material, which is composed of the parts 3 and 8, which form three flat turns which are wound around a flat electrical conductor 4. The ends 5 and 6 of the parts 3 and 8 form pole shoes and the part of the conductor 4 located between them forms
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-χ- PHN 8644-χ- PHN 8644
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einen Ubertragungsspalt 7· Bei der Herstellung wird die Scheibe 1 oxydiert und in einem Sputterverfahren mit einer sogenannten "platinga transmission gap 7 · During manufacture, the disc 1 is oxidized and in one Sputtering process with a so-called "plating
base" 2 versehet^ die eine Dicke von 1000 A hat und aus einem leitenden Material besteht, aus dem mit Hilfe galvanischer Techniken ein gewünschtes Muster aufgetragen werden kann. Auf dieser "plating base" 2 wird bei der Herstellung eine Photolackschicht (nicht dargestellt) angebracht. An der Stelle, an der das Muster a (siehe Fig. Z) angebracht werden muss, wird durch Belichten und Entwickeln die Photolackschicht entfernt. In dem so entstandenen Lackschichtmuster wird in einem galvanischen Bad eine Schicht 3 enxs Nickel-Eisen (NioftFe?f.) mit einer Dicke von etwa k /um nach dem Muster a aufgetragen die die erste Schicht eines Magnetkernes bildet. Das Photolackmuster wird entfernt und es wird eine neue Photolackschicht angebracht, von der an der Stelle, an der das Muster b( siehe Fig. 2) entstehen muss, durch Belichten und Entwickeln der Lack entfernt wird. In dem so entstandenen Lackmuster wird in einem galvanischen Bad eine Schbht h aus Kupfer mit einer Dicke von etwa h ,um nach dem Muster b aufgetragen. Diese Dicke ist für eine gute Wirkung des hier beschriebenen Magnetkopfes notwendig. Ebenfalls bestimmtbase "2 versehet ^ which has a thickness of 1000 Å and consists of a conductive material, from which a desired pattern can be applied with the help of galvanic techniques. A photoresist layer (not shown) is applied to this" plating base "2 during manufacture At the point at which the pattern a (see Fig. Z) has to be applied, the photoresist layer is removed by exposure and development. A layer of 3 enxs nickel-iron (Nio ft Fe ? f .) applied with a thickness of about k / µm according to the pattern a, which forms the first layer of a magnetic core. The photoresist pattern is removed and a new photoresist layer is applied, from which at the point where the pattern b (see Fig. 2) must be created is removed by exposing and developing the resist. in the thus formed resist pattern is a Schbht h of copper having a thickness of about h in a galvanic bath in order to d applied em pattern b. This thickness is necessary for the magnetic head described here to work properly. Also determined
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n Λ ^ PHN 8644 n Λ ^ PHN 8644
die Dicke der Kupferschicht 4 an der Stelle, an der die Enden des Magnetkernes Polschuhe 5 und 6 bilden, die Länge des Nutzspaltes 7 des Magnetkopfes. Wenn eine Spaltlänge L gewünscht wird, die geringer ist als die Dicke der Kupferschicht 4, kann sie beispielsweise in zwei Schritten gezüchtet werden, wobei der erste Schritt die Spaltelänge und der zweite Schritt die Dicke des Teiles der Leiterschicht bestimmt, die nicht zwi— sehen den Polschuhen 5 und 6 liegt. Das verwendete Photolackmuster wird darauf entfernt und eine neue Photolackschicht angebracht, von der an der Stelle, an der das Muster c(siehe Fig. 2) entstehen muss, durch Belichten und Entwickeln der Lack entfernt wird. In dem so entstandenen Lackmuster wird in einem galvanischen Bad eine Schicht 8 aus Nickeleisen (Niof)Fepo) mit einer Dicke von 4 Mikrometer nach dem Muster c aufgetragen. Die Schichten 3 und 8 bilden dabei einen Magnetkern, der dreimal um den Leiter 4 gewickelt ist und zwei Enden aufweist, die Polschuhe 5 und 6 bilden, die durch das nicht magnetische Material der Schicht 4 voneinander getrennt werden. Schliesslich muss das zuletzt verwendete Photolackmuster sowie die überflüssige "plating base" 2 entfernt werden, was beispielsweisethe thickness of the copper layer 4 at the point where the ends of the magnetic core form pole pieces 5 and 6, the length of the useful gap 7 of the magnetic head. If a gap length L is desired which is less than the thickness of the copper layer 4, it can for example be grown in two steps, the first step determining the gap length and the second step determining the thickness of the part of the conductor layer which is not in between Pole pieces 5 and 6 lies. The photoresist pattern used is removed from it and a new photoresist layer is applied, from which the lacquer is removed by exposure and development at the point at which the pattern c (see FIG. 2) must arise. A layer 8 of nickel iron (Niof) Fe po ) with a thickness of 4 micrometers is applied in a galvanic bath in the lacquer pattern thus created according to pattern c. The layers 3 and 8 form a magnetic core that is wound three times around the conductor 4 and has two ends that form pole shoes 5 and 6, which are separated from one another by the non-magnetic material of the layer 4. Finally, the last used photoresist pattern and the superfluous "plating base" 2 must be removed, which is for example
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$ PHN $ PHN
in einem Sputterätzverfahren erfolgen kann. Fig. 1 zeigt den Magnetkopf nach der Erfindung vor dem Durchführen dieses Schrittes. Der Sputterätzschritt tastet einigermassen die aufgewachsenen Kupfer- und Nickel-Eisen-Schichtencan be done in a sputter etching process. Fig. 1 shows the magnetic head according to the invention before performing this step. The sputter-etching step gropes to some extent grown copper and nickel-iron layers
an, aber im Zusammenhang mit der geringen Dicke der "plating base" 2 ist nur kurze Zät für den Sputterätzschritt erforderlich, wodurch der erwähnte Angriff in der Praxis vernachlässigbar klein ist. Nach ISedaff kann der gebildete Drei-on, but in connection with the small thickness of the "plating base" 2 is only brief for the Sputter-etching step required, whereby the aforementioned attack is negligible in practice is small. According to ISedaff, the formed three-
windungenmagnetkopf 9 noch mit einer Schutzschicht aus Quarz (nicht dargestellt) abgedeckt werden.Windings magnetic head 9 can still be covered with a protective layer of quartz (not shown).
Durch den obenbeschriebenen Aufbau liegt die Polschuhkonfiguration in hohem Masse bereits von vornherein fest. Wenn man sich die freie Wahl der Polschuhkonfiguration vorbehalten will, ist der in Fig. 3 schematisch dargestellte Aufbau besser geeignet. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht eines Zweispurenkopfes 10, der aus zwei spiegelsymmetrischen einfachen Köpfen 11 und 12By the above-described The structure of the pole shoe configuration is largely fixed from the outset. If you wants to reserve the free choice of the pole shoe configuration is the one shown schematically in FIG. 3 Structure better suited. Fig. 3 shows a plan view of a two-track head 10, which consists of two mirror symmetrical simple heads 11 and 12
besteht. Da der Aufbau der Köpfe 11 und 12 im Prinzip gleich ist, wird hi ei* nur der Aufbau des Kopfes 11 beschrieben. Der Kopf 11 besteht aus einem ersten Magnetkern 13» der einmal um einen elktri-consists. Since the structure of the heads 11 and 12 is basically the same, only the structure of the Head 11 described. The head 11 consists of a first magnetic core 13 »which is once around an electric
■ '-'j sehen Leiter \h geraäss Fig. k in einer Seitenan- ■ '-'j see ladder \ h as shown in Fig. K in a side view
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π ^ λ γ- ΡΗΝ 8644 π ^ λ γ- ΡΗΝ 8644
sieht gewickelt ist. Die Enden des Kernes 13
bilden Polschuhe 15 und 16, die durch das nicht
magnetische Material des Leiters 14 voneinander
getrennt werden. Über den Leiter 14 ist der
Magnetkern 13 mit einem zweiten Magnetkern 17
gekoppelt, der vielrnälfum einen Leiter 18 gemäss
obiger Beschreibung gewickelt ist. Auf diese
Weist ist faktisch ein Einwindungskopf mit einem
Transformator verwirklicht. Die PolSchuhkonfiguration kann in diesem Fall frei geweihlt werden. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, dass die Windungen des Magnetkernes 17 im wesentlichen hinter den Polschuhen
liegen und nicht daneben, dass der Aufbau des Kopfes 11 sich dazu eignet, mit einem zweiten
Kopf mit gleichem Aufbau (in diesem Fall dem Kopf 12) zu einem Zweispurenkopf kombiniert zu werden.looks wrapped. The ends of the core 13
form pole pieces 15 and 16, which by the not
magnetic material of the conductor 14 from each other
be separated. About the conductor 14 is the
Magnetic core 13 with a second magnetic core 17
coupled, the multiple a conductor 18 according to
above description is wrapped. To this
Weist is in fact a coiled head with a
Transformer realized. In this case, the pole shoe configuration can be freely chosen. Another advantage is that the turns of the magnetic core 17 are essentially behind the pole pieces and not next to them, so that the structure of the head 11 is suitable for a two-track head with a second head of the same structure (in this case the head 12) to be combined.
Die Eigenschaften des in Fig. 1The properties of the in Fig. 1
dargestellten Dreiwindungenkopfes sind in der
Praxis gemessen, und zwar in einem Plattenspeicher, dessen Geschwindigkeit 4θ m/Sek. betrug und wobei
die Höhe, in der der Kopf über der Scheibe schwebte, 0,5 Mikrometer war. Bei einer Spurbreite W von 50
Mikrometer, einer Spaltlänge L von 2 Mikrometer
und einer relativen Permeabilität des Materials des Magnetkernes von 2500 betrug die Ausgangsspannungthree-turn head shown are in the
Measured in practice, in a disk storage whose speed 4θ m / sec. and where the height at which the head floated above the disk was 0.5 micrometers. With a track width W of 50 micrometers, a gap length L of 2 micrometers
and a relative permeability of the material of the magnetic core of 2500 was the output voltage
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0,1 mV. Dies entspricht 65$ der Ausgangsspannung, die ein herkömmlicher Dünnfilmkopf mit 30.1 mV. This corresponds to 65 $ of the output voltage, a conventional thin film head with 3
Windungen (Leiter um den Kern gewickelt; Isolation zwischen Kern und Wicklung) unter den gleichen Umständen theoretisch liefern kann.Turns (conductor wrapped around the core; insulation between core and winding) under the can theoretically deliver in the same circumstances.
Hinsichtlich dex- Bemessung desWith regard to dex measurement of the
in Fig. 1 dargestellten Kopfes sei noch bemerkt, dass die Breiten W1 und W_ der angebrachten Muster je 50 ,um betrugen und der Abstand d zwischen den Windungen 10 /tun betrug.In the head shown in Fig. 1, it should also be noted that the widths W 1 and W_ of the applied patterns were each 50 μm and the distance d between the turns was 10/10.
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Families Citing this family (1)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 15, Nr. 7, Dezember 1972, S. 2185, 2186 * |
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