DE69019282T2 - Herstellungsverfahren eines Magnetaufzeichnungskopfes und nach diesem Verfahren erhaltener Kopf. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetaufzeichnungskopfes und einen mit diesem Verfahren hergestellten Kopf zum Gegenstand. Sie findet eine Anwendung bei der magnetische Aufzeichnung auf Trägern mit sehr geringer Breite, in der Größenordung von 1 um oder weniger.
• Der Magnetkopf der Erfindung ist von horizontaler Dünnschichten-Bauart. Ein solcher Kopf wird beispielsweise beschrieben in EP-A-0 152 326. Insbesondere perfektioniert die Erfindung ein Herstellungsverfahren von Köpfen, wie man sie z.B. aus dem Dokument FR-A-2 604 021 kennt (oder seine Entsprechungen EP-0 262 028 und US-A-4 837 924).
• Die Figur 1 erinnert an die bei diesem Verfahren erhaltene Struktur. Man sieht ein Substrat 10, generell aus Silicium, in dem ein unterer Polschuh 16 vergraben ist, gebildet durch elektrolytische Abscheidung bzw. galvanischen Niederschlag auf einer Elektrode 14; eine leitende Doppelwicklung 20; zwei magnetische Pfeiler 23, 24;, jeder umgeben van einem Teil der Wicklung; einen oberen Polschuh, gebildet durch zwei Flußkonzentratoren 30, 31, getrennt durch eine nichtmagnetische zentrale Insel 32; und schließlich zwei Polschuhe 46, 48, getrennt durch einen nichtmagnetischen Spacer 42, der einen Spalt definiert.
• Die Breite des Spalt beträgt ungefähr 20 um und die Dicke der Polschuhe 46, 48 ist in der Größenordnung von einigen Mikrometern (wobei die Figur 1 im wesentlichen maßstäblich ist was den Oberteil betrifft).
• Obgleich in gewisser Hinsicht zufriedenstellend, weist ein solcher Kopf einige Nachteile auf.
• Zunächst, wenn die Breite der zu lesenden Spur abnimmt und Werte gleich oder kleiner 1 um erreicht, neigt die Magnetisierung der Magnetschicht im Ruhezustand unter dem sehr ausgeprägten Formanisotropieeffekt des oberen Polschuhs dazu, sich parallel zu der Haupt- bzw. Längsabmessung des Polschuhs auszurichten. Daher nimmt die Permeabilität des Polschuhs ab.
• Außerdem kann die Magnetschicht zu Bereichen zerbrechen, was beim Lesen ein großes Wandrauschen bzw. -geräusch (bruit de paroi) verursacht.
• Diese Effekte, die sich auswirken, der erste durch eine Reduzierung der Signalamplitude und der zweite durch eine Reduzierung des Geräuschabstands, sind sehr nachteilig bei den kleinen Spurbreiten, wo das Lesesignal schon an sich schwach ist.
• Ein weitere Zunahme des Geräusches kommt von dem Teil der Wicklung, die aus jeder Seite der oberen Polschuhe vorsteht. Obgleich sie weiter von der Spur entfernt sind als der obere Polschuh und eine schwächere Auflösung als der Spalt bieten, erfassen die Seitenteile der Wicklung nichtsdestoweniger einen Störfluß, der von den Spuren stammt, die der gelesenen Spur benachbart sind. Daraus resultiert ein Geräusch, das bei kleinen Spurbreiten nicht mehr gänzlich vernachlässigbar ist.
• Die vorliegende Erfindung bezweckt genau eine Beseitung dieser Nachteile.
• Dazu ändert sie das Herstellungsverfahren der vorhergehenden Technik in ihren letzten Schritten, um einen oberen Polschuh von - in Richtung Höhe - gestreckter Form zu erhalten, d.h. in der Praxis sehr viel höher als breit. Die Magnetisierung kann dann viel leichter in die vertikale Ebene drehen, was das Geräusch reduziert, selbst bei sehr kleinen Spurbreiten (in der Größenordnung eines Mikrometers oder weniger). Die entmagnetisierenden Felder, die sich der Drehung der Magnetisierung in die Hauptebene des Polschuhs widersetzen könnten, bleiben nämlich in diesem Fall sehr schwach.
• Außerdem wird die magnetische Permeabilität verbessert, selbst wenn die Breite der Spur klein ist.
• Zudem, aufgrund der Zunahme des Querschnitts des Polschuhs, entfernt die relative Zunahme der Höhe des Polschuhs die Flugebene von der Wicklungsebene, was die mit den benachbarten Spuren verbundenen Störgeräusche reduziert.
• Schließlich wird der Nachteil der Magnetköpfe für Bandlaufwerke beseitigt, wo die Polschuhe einer großen Abnützung ausgesetzt sind, die mehrere Mikrometer erreichen kann und dazu führen kann, die unteren Schichten des Kopfes freizulegen. Wenn auch diese Abnützung durch die Erfindung nicht beseitigt wird, so bleibt sie für den Betrieb des Kopfes ohne Folgen, da die Dicke der Polschuhe bei weitem größer ist als diese Abnützung.
• Erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist also ein Herstellungsverfahren eine Magnetaufzeichnungskopfes wie definiert im Anspruch 1.
• Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls einen Magnetkopf wie definiert in Anspruch 4 zum Gegenstand.
• TW ist vorzugsweise enthalten zwischen 1 und 10 um.
• Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser verständlich durch die Lektüre der nachfolgenden Beschreibung. Diese Beschreibung betrifft erläuternde und keinesfalls einschränkende Ausführungsbeispiele und bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen:
• - die Figur 1, schon beschrieben, zeigt einen Magnetkopfnach der vorhergehenden Technik;
• - die Figur 2 zeigt diverse Schritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
• - die Figur 3 zeigt den Verlauf der Magnetisierung in den oberen Polschuhen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt eine bestimmte Anzahl vorbereitender Operationen, die bekannt und beschrieben sind in dem schon zitierten Dokument FR-A-2 604 021 (EP-0 262 028, US-A-4 837 924) (Ätzungen, Abscheidung einer leitenden Schicht zur Bildung einer Elektrode, elektrolytisches Aufwachsen, etc...). Diese bekannten vorbereitenden Operationen enden mit einer Komponente, die dargestellt ist im Teil (a) der Figur 2 (wobei dieser Teil genau dem Teil (i) der Figur 5 des zitierten Dokuments entspricht). Man sieht bei dieser Komponente ein Substrat 10, eine Elektrodenschicht 14, einen unteren Polschuh 16, zwei Pfeiler 23, 24, eine Isolierschicht 18, in der eine Wicklung 20 vergraben ist, eine isolierende zentrale Insel 32 und zwei Konzentratoren 30, 31 in einer Isolierschicht 26.
• Die erste kennzeichnende Operation des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im Abscheiden einer nichtmagnetischen Isolierschicht 34 (Teil b). Diese Schicht ist dick, z.B. 4 bis 8 um. Sie kann aus Siliciumdioxid sein oder aus jedem anderen besonders abnützungsfesten Material.
• In diese nichtmagnetische Schicht 34 ätzt man einen engen Graben 36, der sich von einem Pfeiler zum anderen erstreckt. Dieser Graben hat eine Breite gleich der Breite der zu lesenden Spur. In der Praxis ist sie in der Größenordnung von wenigstens einem Mikrometer. Seine Höhe ist ausführungsbedingt gleich der Höhe H der nichtmagnetischen Schicht 34 und ist folglich sehr viel größer als die Breite TW (z.B. achtmal die Breite) (Figur 2c).
• Man bildet in der Mitte dieses Grabens und über seine gesamte Höhe einen nichtmagnetischen Spacer 42. Die Einrichtung zur Herstellung eines solchen Spacers ist schon in dem zitierten Dokument beschrieben (Fig. 5, k, 1).
• Man läßt anschließend elektrolytisch bzw. galvanisch im Innern des Grabens 36 und beiderseits des Spacers 42 zwei Polschuhe 46, 48 aufwachsen. Dazu nimmt man die Pfeiler 23, 24 als Elektroden, oder man scheidet vorher auf dem Boden des Grabens eine leitende Schicht ab (Figur 2e).
• Die so erzeugten oberen Polschuhe weisen die Form eines rechteckigen Parallelflachs auf, mit einer Breite in der Größenordnung eines Mikrometers und einer sehr viel größeren Höhe in der Größenordnung von mehreren Mikrometern.
• Das die beiden oberen Polschuhe bildende Material kann das gleiche sein wie das, das zur Bildung der übrigen Schaltung gedient hat, z.B. Eisen-Nickel.
• Wenn man die Polschuhe 46, 48 aufwachsen läßt, wendet man auf das Ganze ein äußeres Magnetfeld Hext an, senkrecht zum Spacer 42 ausgerichtet, um die Achse der leichten Magnetisierung in der Hauptebene der Polschuhe auszurichten, wie durch die in Figur 2e eingetragenen Pfeile angezeigt.
• Die Figur 3 zeigt, wie diese Magnetisierung M in die "vertikale" Ebene drehen kann (wobei diese Ebene parallel ist zu der Höhe des Polschuhs) unter dem Einfluß eines Felds H, das von der gelesenen Spur stammt. Diese Drehung erfolgt ohne Wandgeräusch (bruit de paroi).
• Die soeben beschriebene Erfindung ist besonders geeignet zum Schreiben und Lesen von Aufzeichnungsträgern mit hoher Informationsdichte.

Claims (4)

1. Herstellungsverfahren eines Magnetaufzeichnungskopfes, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Bildung eines unteren Polschuhs (16) auf einem Substrat (10),

- Bildung einer doppelten, leitenden Wicklung (20) auf diesem unteren Polschuh (10),

- Bildung eines magnetischen Pfeilers (23, 24) an jedem Ende des unteren Polschuhs (16), wobei jeder Pfeiler von einer der Wicklungen umgeben wird,

- Bildung von zwei oberen Polschuhen, die sich auf den beiden Pfeilern (23, 24) abstützen und einen Spalt aufweisen, gebildet durch einen nichtmagnetischen Spacer (42),

wobei dieses Verfahren

dadurchgekennzeichnet wird, daß man zu

Bildung der oberen Polschuhe folgende Schritte ausführt:

- man scheidet auf dem durch den unteren Polschuh (16), der Doppelwicklung (20) und den beiden Pfeilern (23, 24) gebildeten Aufbau eine Schicht (34) aus nichtmagnetischem Material ab, deren Höhe H größer ist als die gewünschte Breite TW des Spalts und in der Größenordnung von einigen Mikrometern,

- in diese nichtmagnetische Schicht (34) ätzt man einen schmalen Graben (36), der sich von einem Pfeiler (23) zum anderen (24) erstreckt, wobei dieser Graben eine Breite in der Größenordnung eines Mikrometers hat, gleich der besagten, für den Spalt gewünschten Breite TW, und eine Höhe gleich der Höhe H der nichtmagnetischen Schicht und sehr viel größer als die Breite TW,

- man bildet in der Mitte dieses Grabens und über seine gesamte Höhe einen nichtmagnetischen Spacer (42),

- man läßt elektrolytisch im Innern des Grabens (36) und beiderseits des Spacers (42) zwei Polschuhe (46, 48) aufwachsen, bis sie auf gleicher Höhe mit der nichtmagnetischen Schicht (34) sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Schritts des elektrolytischen Aufwachsens der beiden Polschuhe (46, 48) auf diese beiden Teile ein Magnetfeld (Hext) anwendet, senkrecht zum Spacer (42).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (34) aus nichtmagnetischem Material eine Dicke zwischen 4 und 8 um aufweist.

4. Magnetaufzeichnungskopf, erzeugt durch das Verfahren des Anspruchs 1, umfassend:

- auf einem Substat (10) einen unteren Polschuh (16),

- auf diesem unteren Polschuh (16) eine leitende Doppelwicklung

- an jedem Ende des unteren Polschuhs (16) einen magnetischen Pfeiler (23, 24), wobei jeder Pfeiler umgeben ist von einer der Wicklungen,

- zwei obere Polschuhe mit der Form eines rechteckigen Parallelflachs (46, 48), die sich auf den beiden Pfeilern (23, 24) abstützen und einen Spalt aufweisen, der gebildet wird durch einen nichtmagnetischen Spacer (42),

wobei dieser Kopf dadurch gekennzeichnet ist, daß die Polschuhe einen in eine nichtmagnetische Schicht (34) geätzten Graben besetzen, dieser Graben eine Breite TW in der Größenordnung eines Mikrometers und eine Höhe H aufweist, sehr viel größer als die Breite TW und in der Größenordnung von mehreren Mikrometern, und die beiden Polschuhe (46, 48) getrennt sind durch einen nichtmagnetischen Spacer (42), der einen Spalt definiert.