HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Dünnfilmmagnetkopf, der zum Schreiben von
Information auf einen magnetischen Aufzeichnungsträger, wie eine
Festplatte, oder zum Lesen aufgezeichneter Information von diesem geeignet ist.
Beschreibung des Stands der Technik
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Der Magnetfilm und leitende Spulen des Magnetkreises eines
Dünnfilmmagnetkopfs werden im allgemeinen durch im Vakuum ausgeführte
Dünnfilm-Herstelltechniken erzeugt. Demgemäß weist ein Dünnfilmmagnetkopf einen engen
magnetischen Spalt auf, der leicht hergestellt werden kann und der bei sehr
schmalen Spuren, bei Aufzeichnung mit hoher Auflösung und bei Aufzeichnung
mit hoher Dichte arbeiten kann.
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Im allgemeinen umfasst der Magnetkreis eines derartigen Dünnfilmmagnetkopfs
eine untere magnetische Schicht, einen auf der Oberfläche der unteren
magnetischen Schicht hergestellten Isolierfilm, eine einzelne oder mehrere
übereinanderliegende leitende Spulenschichten, die auf dem Isolierfilm
ausgebildet sind, einen über der leitenden Spule oder den leitenden Spulen
ausgebildeten Isolierfilm und eine über dem Isolierfilm hergestellte obere
Magnetschicht. Auf dem Gebiet der Dünnfilmmagnetköpfe erfolgten in den
letzten Jahren Anstrengungen zum Verkleinern der Spurbreite und für eine
weitere Verbesserung der elektromagnetischen Eigenschaften, insbesondere
hinsichtlich einer Erhöhung des Ausgangssignals des Dünnfilmmagnetkopfs
beim Aufzeichnen und Wiedergeben, um mit dem jüngsten Fortschritt bei der
Verringerung der Spurbreite eines Aufzeichnungsträgers fertig zu werden.
Jedoch weist ein Dünnfilmmagnetkopf einen hohen magnetischen Widerstand auf
und wird leicht magnetisch gesättigt, da die Schnittfläche des magnetischen
Dünnfilms des Dünnfilmmagnetkopfs kleiner als die eines Volumen-Magnetkopfs
ist. Es besteht die Tendenz, dass magnetische Sättigung insbesondere im
Magnetspaltabschnitt des Dünnfilmmagnetkopfs auftritt, der eine besonders
kleine Schnittfläche aufweist. Die magnetische Sättigung des
Magnetspaltabschnitts erhöht die wirksame Spaltlänge beim Aufzeichnungsbetrieb,
verringert die Aufzeichnungsdichte und beeinträchtigt die Eigenschaften bei
elektromagnetischer Umwandlung. Die Sättigung im Magnetspaltabschnitt des
Dünnfilmmagnetkopfs kann durch Erhöhen der Dicke des Magnetfelds gelindert
werden, um die Schnittfläche des Kerns zu erhöhen, oder durch Erhöhen der
Tiefe. Jedoch ist es schwierig, den magnetischen Film mit einer Dicke
herzustellen, die dazu ausreicht, Sättigung zu verhindern, und ein Erhöhen der
Tiefe, das zwar zum Lindern von Sättigung wirksam ist, beeinträchtigt die
Überschreibeigenschaften.
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Das Dokument US-A-4,190,872 offenbart einen Dünnfilmmagnetkopf mit
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- einer unteren magnetischen Schicht und einer oberen magnetischen Schicht,
die so auf der unteren magnetischen Schicht ausgebildet ist, dass zwischen
einem Magnetspaltabschnitt der unteren magnetischen Schicht nahe einer
Gleitfläche, die in Gleitkontakt mit einem magnetischen Aufzeichnungsträger
gebracht wird, und einem Magnetspaltabschnitt der oberen magnetischen
Schicht, der sich parallel zum Magnetspaltabschnitt der unteren
magnetischen Schicht nahe der Gleitfläche erstreckt, ein kleiner Spalt ausgebildet
ist;
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- wobei die obere magnetische Schicht einen ersten schrägen Abschnitt, der
sich vom Magnetspaltabschnitt aus erstreckt und unter einem ersten
Neigungswinkel zur Oberseite der unteren magnetischen Schicht geneigt ist, und
einen zweiten schrägen Abschnitt aufweist, der sich vom ersten schrägen
Abschnitt unter einem zweiten Neigungswinkel, der größer als der erste
Neigungswinkel ist, zur Oberseite der unteren magnetischen Schicht
erstreckt;
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- und einer leitenden Spule, die zwischen der unteren magnetischen Schicht
und der oberen magnetischen Schicht ausgebildet ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Dünnfilmmagnetkopf mit
einem Magnetspaltabschnitt zu schaffen, der schwierig zu sättigen ist,
wobei der Dünnfilmmagnetkopf die Aufzeichnungsdichte wirksam erhöhen kann
und mit hohem Wiedergabewirkungsgrad arbeiten kann.
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Angesichts der vorstehenden Aufgabe schafft die Erfindung einen
Dünnfilmmagnetkopf
mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 1.
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Der erfindungsgemäße Dünnfilmmagnetkopf kann ferner dadurch gekennzeichnet
sein, dass die Dicke der oberen magnetischen Schicht nicht größer als 3 µm
ist.
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Ferner kann der erfindungsgemäße Dünnfilmmagnetkopf dadurch gekennzeichnet
sein, dass die Spurbreite nicht größer als 10 µm ist.
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Da die obere magnetische Schicht einen Magnetspaltabschnitt, der sich
parallel zur unteren magnetischen Schicht erstreckt, einen ersten schrägen
Abschnitt, der sich ausgehend vom Magnetspaltabschnitt erstreckt, und einen
zweiten schrägen Abschnitt aufweist, der sich ausgehend vom ersten schrägen
Abschnitt erstreckt, und da der erste schräge Abschnitt eine
vergleichsweise mäßige Schräge mit einer Neigung nicht kleiner als 2º und nicht größer
als 25º ist, leckt magnetischer Fluss über den schrägen Abschnitt und die
untere magnetische Schicht aus, um magnetische Sättigung des
Magnetspaltabschnitts zu unterdrücken.
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Der zweite schräge Abschnitt, der sich ausgehend vom ersten schrägen
Abschnitt mit relativ steil geneigter Schräge mit nicht weniger als 30º und
mehr als 80º zur unteren magnetischen Schicht erstreckt, verhindert eine
Beeinträchtigung der Überschreibeigenschaften des Dünnfilmmagnetkopfs.
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Die obere magnetische Schicht mit einer Dicke nicht über 3 µm verhindert
eine Beeinträchtigung der Aufzeichnungsdichteeigenschaften selbst dann,
wenn die Spaltlänge und die Spurbreite verringert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den
beigefügten Zeichnungen deutlicher, in denen:
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Fig. 1 eine Schnittansicht eines Dünnfilm-Magnetkopfs ist, der keinen Teil
der Erfindung bildet, jedoch für das Verständnis derselben von Nutzen ist;
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Fig. 2 ein Kurvenbild ist, das die Abhängigkeit der Halbwertsbreite von der
Spaltlänge zeigt;
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Fig.3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines wesentlichen Teils der
magnetischen Schichten;
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Fig. 4 ist ein Kurvenbild, das die Abhängigkeit der Halbwertsbreite von der
Länge des vorderen Teils einer oberen magnetischen Schicht zeigt;
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Fig. 5 ist ein Kurvenbild, das die Abhängigkeit der Halbwertsbreite von der
Spurbreite zeigt;
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Fig. 6 ist eine vergrößerte Schnittansicht des vorderen Teils einer oberen
magnetischen Schicht bei einer Modifizierung;
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Fig. 7 ist eine vergrößerte Schnittansicht der magnetischen Schichten eines
herkömmlichen Dünnfilmmagnetkopfs, wie beim Berechnen der
Aufzeichnungsdichte auf Grundlage der Querschnittsform verwendet;
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Fig. 8 ist ein Kurvenbild, das die Verteilung der Magnetfeldintensität des
Dünnfilmmagnetkopfs von Fig. 1 zeigt;
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Fig. 9 ist ein Kurvenbild, das die Verteilung der Magnetfeldintensität
eines herkömmlichen Dünnfilmmagnetkopfs zeigt;
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Fig. 10 ist ein Kurvenbild, das die Änderung von Werten D50 abhängig von
der Koerzitivfeldstärke zeigt;
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Fig. 11 ist eine vergrößerte Schnittansicht zum Unterstützen der
Erläuterung eines Schritts zum Herstellen einer Hilfsschicht für eine untere
magnetische Schicht und von Spulen bei einem Herstellprozess für den
Dünnfilmmagnetkopf von Fig. 1;
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Fig. 12 ist eine vergrößerte Schnittansicht zum Unterstützen der
Erläuterung eines Schritts zum Herstellen einer Isolierschicht beim
Herstellprozess für den Dünnfilmmagnetkopf von Fig. 1;
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Fig. 13 ist eine vergrößerte Schnittansicht zum Unterstützen der
Erläuterung eines Schritts zum Herstellen einer ersten leitenden Spule beim
Herstellprozess für den Dünnfilmmagnetkopf von Fig. 1;
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Fig. 14 ist eine vergrößerte Schnittansicht zum Unterstützen der
Erläuterung
von Schritten zum Erläutern einer zweiten leitenden Spule, einer
zweiten Isolierschicht und einer dritten Isolierschicht beim Herstellprozess
für den Dünnfilmmagnetkopf von Fig. 1; und
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Fig. 15 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines
erfindungsgemäßen Dünnfilmmagnetkopfs.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Gemäß Fig. 1 weist ein Beispiel eines Dünnfilmmagnetkopfs eine untere
magnetische Schicht 2 auf der Oberfläche eines Substrats 1 sowie eine auf der
unteren magnetischen Schicht 2 hergestellte obere magnetische Schicht 3
auf. Die jeweiligen vorderen Abschnitte, nämlich Abschnitte nahe der
Gleitfläche, die in Gleitkontakt mit einem Aufzeichnungsträger zu bringen ist,
der unteren magnetischen Schicht 2 und der oberen magnetischen Schicht 3
sind so ausgebildet, dass sie sich parallel einander gegenüberliegend unter
Einhaltung eines kleinen Spalts erstrecken, um einen vorderen Spalt FG,
d.h. einen magnetischen Spalt auszubilden.
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Das Substrat 1 besteht aus einem unmagnetischen Material wie
Calciumtitanat, einem Keramikmaterial oder Aluminiumoxid. Das Substrat 1 kann ein
solches sein, das aus einem ferromagnetischen Material besteht, wie einem
Mn-Zn-Ferrit oder einem Ni-Zn-Ferrit. Wenn das Substrat 1 aus einem
ferromagnetischen Material besteht, muss ein unmagnetischer Film, wie ein
Aluminiumoxidfilm, auf der Oberfläche des Substrats 1 hergestellt werden, um die
untere magnetische Schicht 2 gegen das Substrat 1 zu isolieren.
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Die untere magnetische Schicht 2 und die obere magnetische Schicht 3 bilden
einen Magnetkreis. Die untere magnetische Schicht 2 wird so hergestellt,
dass sie sich im wesentlichen rechtwinklig zur Spurbreite erstreckt, d.h.
in der Tiefenrichtung des vorderen Spalts FG, und leicht über eine Position
hinaus, die einem hinteren Spalt BG entspricht.
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Die untere magnetische Schicht 2 wird aus einem ferromagnetischen Material
mit hoher Sättigungsmagnetflussdichte und hervorragenden weichmagnetischen
Eigenschaften hergestellt. Die untere magnetische Schicht 2 kann aus
irgendeinem bekannten kristallinen oder amorphen ferromagnetischen Material
hergestellt werden. Mögliche Materialien zum Herstellen der unteren
magnetischen Schicht 2 sind z.B. ferromagnetische Metalle wie
Fe-Al-Si-Legierungen,
Fe-Al-Legierungen, Fe-Si-Co-Legierungen, Fe-Ni-Legierungen, Fe-Al-Ge-
Legierungen, Fe-Ga-Ge-Legierungen, Fe-Si-Ge-Legierungen und Fe-Co-Si-Al-
Legierungen oder Fe-Ga-Si-Legierungen, Legierungen auf Fe-Basis,
Legierungen auf Ga-Basis, Legierungen auf Co-Basis einschließlich Legierungen auf
Fe-Basis, mit teilweiser Ersetzung durch Co, und Legierungen auf Si-Basis,
die mindestens eines der Elemente Ti, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo, Ta, W, Ru, Os,
Rh, Ir, Re, Ni, Pb, Pt, Hf und V enthalten, um die Korrosionsbeständigkeit
und die Abriebfestigkeit der vorstehenden ferromagnetischen Materialien zu
verbessern.
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Mögliche amorphe ferromagnetische Legierungen, d.h. sogenannte amorphe
Legierungen, sind Legierungen, die mindestens eines der Materialien Fe, Ni
und Co und mindestens eines der Materialien P, C, B und Si enthalten,
Metall-Metalloid-Legierungen, die mindestens eines der Materialien Fe, Ni und
Co und mindestens eines der Materialien P, C, B und Si als Hauptkomponenten
sowie Al, Ge, Be, Sn, In, Mo, W, Ti, Mn, Cr, Zr, Hf oder Nb enthalten, und
amorphe Metall-Metall-Legierungen, die als Hauptkomponenten ein
Übergangselement oder ein Seltenerdelement enthalten, wie Co, Hf oder Zr.
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Die untere magnetische Schicht 2 kann durch einen Plattierprozess oder
einen im Vakuum ausgeführten Dünnfilm-Herstellprozess, wie einen
Aufdampfprozess, einen Sputterprozess oder einen Ionenplattierprozess hergestellt
werden. Die untere magnetische Schicht 2 wurde bei diesem Beispiel durch
einen Plattierprozess hergestellt. Die untere magnetische Schicht 2 ist
dicker als die obere magnetische Schicht 3. Angesichts einer Erhöhung des
Ausleckens des Magnetflusses im vorderen Abschnitt beträgt die erwünschte
Dicke der unteren magnetischen Schicht 2 z.B. nicht weniger als 3 µm und
nicht mehr als 10 µm. Eine untere magnetische Schicht mit einer Dicke in
einem solchen Bereich erhöht das Auslecken des Magnetflusses über die
untere magnetische Schicht 2 und den ersten schrägen Abschnitt 3b der oberen
magnetischen Schicht 3, um magnetische Sättigung im vorderen Abschnitt zu
verhindern.
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Auf dem Substrat 1 ist als Träger für spiralförmig, leitende Spulen 5a und
5b, wie zwischen der unteren magnetischen Schicht 2 und der oberen
magnetischen Schicht 3 ausgebildet, eine Spulenträgerschicht 6 hergestellt. Die
Spulenträgerschicht 6 ist zusammenhängend mit der Rückseite der unteren
magnetischen Schicht 2 so hergestellt, dass sie sich in der Tiefenrichtung
des vorderen Spalts FG erstreckt.
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Auf der gesamten Fläche der unteren magnetischen Schicht 2 ist mit Ausnahme
der dem vorderen Spalt FG und dem hinteren Spalt BG entsprechenden Flächen
eine erste Isolierschicht 4a zum Isolieren der ersten leitenden Spule 5a
von der unteren magnetischen Schicht 2 hergestellt. Die erste
Isolierschicht 4a dient zum Formen des vorderen Abschnitts der oberen magnetischen
Schicht 3, wie auch zum Isolieren der ersten leitenden Spule 5a gegen die
untere magnetische Schicht 2. Die erste Isolierschicht 4a bedeckt die
Spulenträgerschicht 6, wie auch die untere Magnetschicht 2.
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Die erste leitende Spule 5a wird zwischen der unteren magnetischen Schicht
2 und der Spulenträgerschicht 6 auf der ersten Isolierschicht 4a
hergestellt. Durch die erste leitende Spule 5a wird ein Strom in vorbestimmter
Richtung zur unteren magnetischen Schicht 2 und zur oberen magnetischen
Schicht 3 geliefert. Die erste leitende Spule 5a wird aus einem leitenden
Metall, wie Cu oder Al, durch Plattieren hergestellt, und es kann eine
schraubenförmige oder eine zickzackförmige Spule sein.
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Auf der ersten Isolierschicht 4a wird eine zweite Isolierschicht 4b so
hergestellt, dass die erste leitende Spule 5a in sie eingebettet ist, um
die zweite leitende Spule 5b gegen die erste leitende Spule 5a zu
isolieren. Die Oberseite der zweiten Isolierschicht 4b ist eben. Die
spiralförmige zweite leitende Spule 5b ist so auf der zweiten Isolierschicht 4b
ausgebildet, dass die erste leitende Spule 5a und die zweite leitende Spule 5b
in Schichten aufgestapelt sind. Die vorderen Abschnitte der zweiten
Isolierschicht 4b und einer dritten Isolierschicht 4c, wie auch derjenige der
ersten Isolierschicht 4a, formen den Frontabschnitt der oberen magnetischen
Schicht 3.
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Auf der Isolierschicht 4 mit der ersten Isolierschicht 4a, der zweiten
Isolierschicht 4b und der dritten Isolierschicht 4c sowie Bereichen, die
dem vorderen Spalt FG und dem hinteren Spalt BG entsprechen, wird ein
Spaltfilm 7 aus einem unmagnetischen Material, wie SiO&sub2; oder Ta&sub2;O&sub5;,
hergestellt, und die obere magnetische Schicht 3, die in Zusammenwirkung mit der
unteren magnetischen Schicht 2 einen Magnetkreis bildet, wird über dem
Spaltfilm 7 hergestellt.
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Die obere magnetische Schicht 3 erstreckt sich von einer den zentralen
Abschnitten der spiralförmigen leitenden Spulen 5a und 5b entsprechenden
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Position zu einer der Gleitfläche 8, die einem magnetischen
Aufzeichnungsträger gegenüberstehend anzuordnen ist, entsprechenden Position. Der
hintere Spalt BG ist durch einen Abschnitt des Spaltfilms 7 zwischen einem
Abschnitt der unteren magnetischen Schicht 2 und einem Abschnitt der oberen
magnetischen Schicht 3 in den zentralen Abschnitten der spiralförmigen
leitenden Spulen 5a und 5b gebildet. Der vordere Spalt FG ist durch einen
Abschnitt des Spaltfilms 7 zwischen den jeweiligen Frontabschnitten der
unteren magnetischen Schicht 2 und der oberen magnetischen Schicht 3 nahe
der Gleitfläche 8 gebildet. Demgemäß sind die leitenden Spulen 5a und 5b
zwischen die untere magnetische Schicht 2 und die obere magnetische Schicht
3 eingebettet, und die untere magnetische Schicht 2 und die obere
magnetische Schicht 3 sind magnetisch mit dem vorderen Spalt FG und dem hinteren
Spalt BG, die dazwischen liegen, gekoppelt, um einen Magnetkreis zu bilden.
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Hinsichtlich des Wiedergabewirkungsgrads ist die Spaltlänge g des vorderen
Spalts FG ein Wert im Bereich von 0 < g ≤ 0,6 µm. Dieser Bereich der
Spaltlänge g wird unter Bezugnahme auf die Abhängigkeit der Halbwertsbreite PW50
von der Spaltlänge g, wie in Fig. 2 dargestellt, bestimmt. Magnetische
Sättigung im vorderen Abschnitt kann selbst dann unterdrückt werden, wenn
die Spaltlänge g einen sehr kleinen Wert im Bereich von 0,1 bis 05 µm
aufweist, und das Ausgangssignal ist für Aufzeichnen mit hoher Dichte
geeignet
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Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, weist die obere magnetische Schicht 3
einen vorderen Abschnitt auf, der aus einem sich parallel zur unteren
magnetischen Schicht 2 bestehenden Magnetspaltabschnitt 3a, einem sich
ausgehend vom Magnetspaltabschnitt 3a erstreckenden ersten schrägen Abschnitt 3b
und einem sich vom ersten schrägen Abschnitt 3b aus erstreckenden zweiten
schrägen Abschnitt 3c besteht. Der Magnetspaltabschnitt 3a ist parallel zur
unteren magnetischen Schicht 2 mit einer Länge ausgebildet, die der Tiefe
Dp ab der Gleitfläche 8 entspricht, um zwischen der unteren magnetischen
Schicht 2 und der oberen magnetischen Schicht 3 mit dazwischenliegendem
Spaltfilm 7 den vorderen Spalt FG auszubilden.
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Der erste schräge Abschnitt 3b ist so ausgebildet, dass die untere
magnetische Schicht 2 unter einem Neigungswinkel Θ&sub1; in einem Bereich geneigt ist,
der wie folgt definiert ist: 2º ≤ Θ&sub1; ≤ 25º, und so, dass die Länge L&sub1;
seiner senkrechten Projektion auf die Oberfläche der unteren magnetischen
Schicht 2 in einem wie folgt definierten Bereich liegt: 3
≤ L&sub1; ≤ 10 µm, um
mit zunehmendem Abstand von der Verbindungsstelle zwischen dem
Magnetspaltabschnitt 3a und dem ersten schrägen Abschnitt 3b von der unteren
magnetischen Schicht 2 wegzulaufen. Wenn die Neigung Θ&sub1; kleiner als 2º ist, ist
die Steigung des ersten schrägen Abschnitts 3b extrem klein und die Tiefe
Dp nimmt nur virtuell zu, was die Überschreibeigenschaften des
Dünnfilmmagnetkopfs beeinträchtigt. Wenn dagegen die Neigung Θ&sub1; größer als 25º ist,
ist der Abstand zwischen dem ersten schrägen Abschnitt 3b und der unteren
magnetischen Schicht 2 übermäßig groß, weswegen der Magnetspaltabschnitt 3a
während des Wiedergabebetriebs gesättigt wird. Wenn die Länge L&sub1; größer als
10 µm ist, ist der Abstand zwischen dem ersten schrägen Abschnitt 3b und
der unteren magnetischen Schicht 2 übermäßig groß, weswegen der Leckfluss
übermäßig ansteigt, was das Ausgangssignal des Dünnfilmmagnetkopfs
verringert.
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Der zweite schräge Abschnitt 3c erstreckt sich von der Hinterkante des
ersten schrägen Abschnitts 3b in solcher Weise, dass er mit einer Neigung
Θ&sub2; im durch 30º ≤ Θ&sub2; ≤ 80º definierten Bereich gegen die Oberfläche der
unteren magnetischen Schicht 2 geneigt ist, und so, dass die Länge L&sub2; seine
rechtwinklige Projektion auf die Oberseite der unteren magnetischen Schicht
in einem durch 3 ≤ L&sub2; ≤ 30 µm definierten Bereich liegt. Der zweite schräge
Abschnitt 3c läuft mit zunehmendem Abstand von der Verbindungsstelle
zwischen dem ersten schrägen Abschnitt 3b und dem zweiten schrägen Abschnitt
3c von der unteren magnetischen Schicht 2 weg. Wenn die Neigung Θ&sub2; kleiner
als 30º ist, ist die Steigung des zweiten schrägen Abschnitts 3c übermäßig
klein, was das Herstellen der leitenden Spulen 5a und 5b erschwert und die
Überschreibeigenschaften beeinträchtigt. Die Wiedergabeausgangsleistung
steigt an, wenn die leitenden Spulen 5a und 5b an einer Position nahe am
Spaltabschnitt ausgebildet sind, und demgemäß wird der zweite schräge
Abschnitt 3c mit der Länge L&sub2; im vorstehend angegebenen Bereich hergestellt.
Wenn die Länge L&sub2; kleiner als 3 µm oder größer als 30 µm ist, nimmt die
Wiedergabeausgangsleistung ab und es ist schwierig die leitenden Spulen 5a
und 5b herzustellen. Beim Dünnfilmmagnetkopf dieses Beispiels beträgt die
Länge L&sub2; 10 µm, was ein optimaler Wert ist, der sowohl die Bedingung für
ausreichende Wiedergabeausgangsleistung als auch die Bedingung zum
Herstellen der leitenden Spulen 5a und 5b erfüllt.
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Die Dicke der oberen magnetischen Schicht 3 mit einem vorderen Abschnitt
mit einem einer Segmentlinie ähnelnden Bereich hat 3 µm oder weniger, um
eine Beeinträchtigung der Aufzeichnungsdichteeigenschaften zu vermeiden,
wenn die Spaltlänge und die Spurbreite klein sind. Ängesichts des
Wirkungsgrads beim Wiedergeben muss die Dicke der oberen magnetischen Schicht 3 den
Wert 1 µm oder mehr haben. Beim Herstellen der oberen magnetischen Schicht
3 mit einer derart kleinen Dicke ist es bevorzugt, nur den vorderen
Abschnitt der oberen magnetischen Schicht 3 mit einer Dicke von 3 um oder
weniger herzustellen und den hinteren Abschnitt derselben mit einer Dicke
in der Größenordnung von 5 µm herzustellen. Gemäß Fig. 4 liegt ein
bevorzugter Wert für die Länge L&sub3; eines Teils des vorderen Abschnitts der oberen
magnetischen Schicht 3, die mit einer Dicke von 3 µm oder weniger
herzustellen ist, angesichts des Werts PW50 im Bereich von 3 µm bis ungefähr 10
µm. Selbstverständlich sind die Aufzeichnungsdichteeigenschaften des
Dünnfilmmagnetkopfs mit einer oberen magnetischen Schicht 3 mit einer
gleichmäßigen Dicke von 3 µm in einem Bereich zwischen dem vorderen Spalt FG und
dem hinteren Spalt BG besser als die eines Dünnfilmmagnetkopfs mit einer
oberen magnetischen Schicht 3 mit gleichmäßiger Dicke von 5 µm im Bereich
zwischen dem vorderen Spalt FG und dem hinteren Spalt BG. Werte in Fig. 4
sind eine Tiefe Dp = 2 µm, eine Spaltlänge g = 0,3 µm, eine Schwebehöhe FH
0,17 µm und ein Strom Iw = 30 mA.
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Wünschenswerterweise beträgt die Spurbreite des zwischen der unteren
magnetischen Schicht 2 und der oberen magnetischen Schicht 3 ausgebildeten
vorderen Spalts FG 10 µm oder weniger. Allgemein gesagt, wird der vordere
Abschnitt eines Magnetkopfs gesättigt und das Ausgangssignal ist
verringert, wenn die Spurbreite 10 µm oder weniger beträgt. Jedoch ist, wie es
aus Fig. 5 erkennbar ist, die die Abhängigkeit der Halbwertsbreite PW50 von
der Spurbreite Tw zeigt, das Ausgangssignal des erfindungsgemäßen
Dünnfilmmagnetkopfs selbst dann nicht verringert, wenn die Spurbreite Tw 3 µm
beträgt. D.h., dass der vordere Abschnitt des die Erfindung verkörpernden
Dünnfilmmagnetkopfs selbst dann nicht gesättigt ist, wenn die Spurbreite
verringert ist. Werte in Fig. 5 sind für die Tiefe Dp = 1 µm, für die
Spaltlänge g = 0,3 µm, für die Schwebehöhe FH = 0,17 µm und für den Strom
Iw = 30 mA.
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Da der so hergestellte Dünnfilmmagnetkopf eine obere magnetische Schicht
mit einem ersten schrägen Abschnitt 3b aufweist, der sich mit
vergleichsweise mäßiger Schräge ausgehend vom Magnetspaltabschnitt 3a aus erstreckt,
ist die Länge der rechtwinkligen Projektion des ersten schrägen Abschnitts
3b auf die untere magnetische Schicht 2 vergleichsweise kurz und das
Auslecken des Magnetflusses im Abschnitt zwischen dem ersten schrägen Abschnitt
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3b und dem entsprechenden Abschnitt der unteren magnetischen Schicht 2
verhindert magnetische Sättigung des Magnetspaltabschnitts 3a. Demgemäß
sind die Aufzeichnungsdichteeigenschaften nicht beeinträchtigt und
Aufzeichnungs- und Wiedergabevorgänge können selbst dann zufriedenstellend
erzielt werden, wenn die Spaltlänge und die Spurbreite verringert werden.
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Obwohl die Verbindung zwischen dem ersten schrägen Abschnitt 3b und dem
zweiten schrägen Abschnitt 3c in Fig. 1 in Form scharfer Kanten dargestellt
ist, um das Verständnis der Form des vorderen Abschnitts der oberen
magnetischen Schicht 3 zu erleichtern, kann die Verbindung zwischen dem ersten
schrägen Abschnitt 3b und dem zweiten schrägen Abschnitt 3c abgerundet
sein, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, oder der erste schräge Abschnitt 3b
und der zweite schräge Abschnitt 3c können leicht gekrümmt sein, ohne vom
Schutzumfang der technischen Idee der Erfindung abzuweichen.
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Die Wirkung des Herstellens des vorderen Abschnitts der oberen magnetischen
Schicht 3 mit der vorstehend angegebenen Form zum Verhindern magnetischer
Sättigung des Magnetspaltabschnitts 3a wird aufgrund der folgenden
Tatsachen beeinträchtigt.
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Es wurde die Aufzeichnungsdichte auf Grundlage der Form des in Fig. 3
dargestellten Dünnfilmmagnetkopfs berechnet, und diejenige eines herkömmlichen
Dünnfilmmagnetkopfs mit einer oberen magnetischen Schicht 9 und einer
unteren magnetischen Schicht 10, die in einem Gebiet mit vergleichsweise großer
Länge einander gegenüberstehen, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Zur
Berechnung verwendete Parameter sind in den Tabellen 1 und 2 dargestellt.
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Die Aufzeichnungsdichteeigenschaften wurden unter Verwendung dieser
Parameter mittels eines Finite-Elemente-Verfahrens berechnet.
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Als erstes wurde die Verteilung der magnetischen Stärke von im
erfindungsgemäßen Dünnfilmmagnetkopf und im herkömmlichen Dünnfilmmagnetkopf
erzeugten Magnetfeldern berechnet. Die Berechnungsergebnisse für den
erfindungsgemäßen Dünnfilmmagnetkopf sind in Fig. 8 dargestellt, und diejenigen für
den herkömmlichen Dünnfilmmagnetkopf sind in Fig. 9 dargestellt. Wie es aus
den Fig. 8 und 9 ersichtlich ist, weitet sich das beim herkömmlichen
Dünnfilmmagnetkopf erzeugte Magnetfeld mit dem Aufzeichnungsstrom aus,
wohingegen das durch den Dünnfilmmagnetkopf dieses Beispiels erzeugte Magnetfeld
kaum mit dem Aufzeichnungsstrom ausweitet.
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Es wurden ein Dünnfilmmagnetkopf mit dem in Fig. 3 dargestellten Aufbau und
ein herkömmlicher Dünnfilmmagnetkopf hergestellt und es wurden die Werte
D50 gemessen. Messergebnisse sind in Fig. 10 dargestellt, wobei eine Kurve
c die Beziehung zwischen D50 und der Koerzitivfeldstärke für den
erfindungsgemäßen Dünnfilmmagnetkopf zeigt und eine Kurve d die Beziehung
zwischen D50 und der Koerzitivfeldstärke für den herkömmlichen
Dünnfilmmagnetkopf zeigt. Wie es aus Fig. 10 ersichtlich ist, weist der
Dünnfilmmagnetkopf gemäß dem vorliegenden Beispiel einen beträchtlich großen Wert D50 von
ungefähr 50 kFCI auf, im Vergleich mit einem Wert D50 von ungefähr 30 kFCI
beim herkömmlichen Dünnfilmmagnetkopf. Demgemäß ist zu erwarten, dass der
Dünnfilmmagnetkopf des vorliegenden Beispiels eine Erhöhung der
Aufzeichnungsdichte und Hochfrequenzaufzeichnung ermöglicht.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ein
Herstellprozess für einen Dünnfilmmagnetkopf, wie er in Fig. 1 dargestellt
ist, beschrieben.
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Gemäß Fig. 11 wird ein magnetischer Dünnfilm auf einer der Hauptflächen
eines Substrats 1 aus Keramikmaterial oder dergleichen mittels eines im
Vakuum ausgeführten Dünnfilm-Herstellverfahrens, wie Verdampfen oder
Sputtern, hergestellt, und der magnetische Dünnfilm wird gemustert, um eine
untere magnetische Schicht 2 auszubilden.
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Zusammenhängend mit dem hinteren Ende der unteren magnetischen Schicht 2
wird eine Spulenträgerschicht 6 hergestellt. Diese Spulenträgerschicht 6
ist geringfügig dicker als die untere magnetische Schicht 2.
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Dann wird auf der unteren magnetischen Schicht 2 und der
Spulenträgerschicht 6 eine erste Isolierschicht 4a mit einer Form hergestellt, die die
Form des vorderen Abschnitts einer oberen magnetischen Schicht 3 dominiert.
Die erste Isolierschicht 4a wird unter Verwendung eines Resistfilms so
hergestellt, dass sie die untere magnetische Schicht 2 und die
Spulenträgerschicht 6 ganz, mit Ausnahme eines Bereichs, in dem ein hinterer Spalt
BG auszubilden ist, bedeckt. Die Dicke der ersten Isolierschicht 4a und die
Verarbeitungstemperatur werden so eingestellt, dass der vordere Abschnitt
der oberen magnetischen Schicht 3 mit einer Form hergestellt werden kann,
die den vorstehenden Bedingungen genügt.
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Anschließend wird, wie es in Fig. 12 dargestellt ist, der vordere Abschnitt
der ersten Isolierschicht 4a geformt. Der vordere Abschnitt der ersten
Isolierschicht 4a wird teilweise so entfernt, dass dieser vordere Abschnitt
eine schräge Fläche aufweist, die sich ausgehend von einer Position nach
oben erstreckt, die der Tiefe Dp des vorderen Spalts FG entspricht, und
zwar mit einer Neigung Θ&sub1; im durch 2º ≤ Θ&sub1; ≤ 25º definierten Bereich zur
Oberfläche der unteren magnetischen Schicht 2. Die Länge L&sub1; eines Teils der
unteren magnetischen Schicht 2, der der schrägen Fläche der ersten
Isolierschicht 4a entspricht, liegt im durch 3 µm ≤ L&sub1; ≤ 10 µm definierten
Bereich, der auch für die Länge eines Teils der oberen magnetischen Schicht 3
gilt, der der unteren magnetischen Schicht 2 zugewandt ist.
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Dann werden auf der ersten Isolierschicht 4a leitende Spulen hergestellt.
Wie es in Fig. 13 dargestellt ist, wird die schräge Fläche des vorderen
Abschnitts der ersten Isolierschicht 4a mit einem Resistfilm 10 bedeckt, um
die Form der schrägen Fläche der ersten Isolierschicht 4a unverändert zu
halten.
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Auf der ersten Isolierschicht 4a wird durch Sputtern ein nicht
dargestellter Trägerfilm hergestellt, auf dem Trägerfilm wird durch Plattieren ein
leitender Film aus Cu, Al oder dergleichen hergestellt, dieser leitende
Film wird zum Herstellen einer spiralförmigen, ersten leitenden Spule 5a
gemustert, der Trägerfilm wird entfernt und dann wird das Werkstück
gewaschen.
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Dann wird, wie es in Fig. 14 dargestellt ist, eine zweite Isolierschicht 4b
so auf der ersten Isolierschicht 4a hergestellt, dass die erste leitende
Spule 5a in ihr eingebettet ist. Auf ähnliche Weise wird auf der zweiten
Isolierschicht 4b eine spiralförmige, zweite leitende Spule 5b hergestellt,
und dann wird auf der zweiten leitenden Spule 5b eine dritte Isolierschicht
4c so hergestellt, dass die zweite leitende Spule 5b in ihr eingebettet
ist.
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Die jeweiligen vorderen Abschnitte der zweiten Isolierschicht 4b und der
dritten Isolierschicht 4c werden auf die folgende Weise geformt.
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Wie es in Fig. 14 dargestellt ist, werden die jeweiligen vorderen
Abschnitte der zweiten Isolierschicht 4b und der dritten Isolierschicht 4c so
geformt, dass sie mit einer Schräge fluchten, die ausgehend von der Oberkante
der schrägen Endfläche der ersten Isolierschicht 4a unter einer Neigung Θ&sub2;
im durch 30º ≤ Θ&sub2; ≤ 80º definierten Bereich ansteigt. Die Länge L&sub2; der
rechtwinkligen Projektion der schrägen Fläche, einschließlich derjenigen
der zweiten Isolierschicht 4b und der dritten Isolierschicht 4c auf die
Oberfläche der unteren magnetischen Schicht 2 liegt im durch 3 µm ≤ L&sub2; ≤ 30
µm definierten Bereich.
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Dann wird ein Spaltfilm 7 aus SiO&sub2; oder dergleichen auf den schrägen
Flächen der ersten Isolierschicht 4a und der zweiten Isolierschicht 4b, der
dritten Isolierschicht 4c und den Bereichen hergestellt, die dem vorderen
Spalt FG und hinteren Spalt BG entsprechen.
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Dann wird ein Dünnfilm aus einer Fe-Al-Si-Legierung oder dergleichen auf
dem Spaltfilm 7 in einem Bereich hergestellt, der sich von einem dem
vorderen Spalt FG entsprechenden Abschnitt zu einem dem hinteren Spalt BG
entsprechenden Abschnitt erstreckt, und dann wird der Dünnfilm geätzt, um die
obere magnetische Schicht 3 herzustellen, die einen sich parallel zur
unteren magnetischen Schicht 2 erstreckenden Magnetspaltabschnitt 3a, einen
sich ausgehend vom Hinterende des Magnetspaltabschnitts 3a erstreckenden
ersten schrägen Abschnitt 3b, der entlang der schrägen Fläche der ersten
Isolierschicht 4a allmählich nach hinten ansteigt, und einen zweiten
schrägen Abschnitt 3c aufweist, der sich ausgehend vom hinteren Ende des ersten
schrägen Abschnitts 3b erstreckt und entlang den schrägen Flächen der
zweiten Isolierschicht 4b und der dritten Isolierschicht 4c steil nach hinten
ansteigt.
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Schließlich wird eine Gleitfläche 8 durch Polieren endbearbeitet, um die
Tiefe des vorderen Spalts FG zu bestimmen und um einen Dünnfilmmagnetkopf
fertigzustellen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Film aus einem
Material mit hoher Sättigungsmagnetflussdichte Bs zwischen der oberen
magnetischen Schicht 3 und dem Spaltfilm 7 hergestellt werden, um die Sättigung
des Magnetspaltabschnitts 3a wirkungsvoller zu verhindern. D.h., dass, wie
es in Fig. 15 dargestellt ist, ein magnetischer Film 12 aus einem Material
mit hoher Sättigungsmagnetflussdichte Bs, wie einer Fe-Al-Si-Legierung oder
einer Fe-Ru-Ga-Si-Legierung zwischen der oberen magnetischen Schicht 3 und
dem Spaltfilm 7 mit einer Dicke hergestellt wird, die dazu ausreicht, die
Sättigung der oberen magnetischen Schicht 3 zu verhindern. Wenn ein Teil
der oberen magnetischen Schicht 3 nahe dem vorderen Spalt FG beinahe
gesättigt ist, leckt der Magnetfluss in den magnetischen Film 12 mit hoher
Sättigungsmagnetflussdichte Bs ein, so dass eine Sättigung der oberen
magnetischen Schicht 3 verhindert ist.
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Die magnetische Schicht 12 wird als Trägerschicht für die obere magnetische
Schicht 3 über dem Spaltfilm 7 durch Plattieren oder eine geeignete
Maßnahme hergestellt, und überflüssige Teile der magnetischen Schicht 12 werden
durch Ätzen entfernt. Obwohl die magnetische Schicht 12 zusätzliche Zeit
zur Filmherstellung und zum Ätzen benötigt, muss der Prozess weder
modifiziert noch verkompliziert werden.