MAGNETIC HEAD WITH MAIN AND AUXILIARY POLES FOR A PERPENDICULARLY MAGNETIZED RECORDING MEDIUM

Abstract: 1. Magnetic head (2) for a recording medium (M) which is provided with at least one magnetisable storage layer (4) which contains a magnetically anisotropic material whose axis of easy magnetisation is directed substantially perpendicular to the surface of the medium and into which information is to be written along a track (56) of predetermined width in consecutive sections of predetermined extent by vertical magnetisation of the storage layer (4), which magnetic head (2) is provided with a conductor body (14), conveying the magnetic flux, which is deposited on a substrate body (16, 17) and has two poles (7, 8) facing the recording medium which represent a main and auxiliary pole and are arranged with a predetermined spacing (a) between each other, have opposite polarities, and with which at least one coil winding (12) is associated, the conductor body (14) having the two poles (7, 8) and the coil winding (12) being provided as thin layer structures on a flat side (15) of the substrate body (16, 17), which is to be arranged with respect to the recording medium (M) so that its normal (N) is directed at least approximately parallel to the longitudinal direction (v) of the track (5), characterized in that the conductor body (14) has a connecting limb (13) extending between two pole pieces forming the poles (7, 8), and only magnetically coupled to these poles pieces, in that the pole pieces and this connecting limb (13) are of a material whose direction of easy magnetisation (19, 22, 25) is in each case at least substantially perpendicular to the guide direction of the magnetic flux in these parts (7, 8, 13) and in that the windings of the coil winding (12) cross both the pole piece forming the main pole (9) and also the connecting limb (13).

Description: Magnetkopf mit Haupt- und Hilfspol für ein senkrecht zu magnetisierendes Aufzeichnunqsiedium Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetkopf für ein Aufzeichnungsmedium, das mit mindestens einer magnetisierbaren Speicherschicht versehen ist, welche ein magnetisch anisotropes Material enthält, dessen Achse leichter Magnetisierung in wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Mediums ausgerichtet ist und in das längs einer Spur vorbestionte Breite Informationen in aufeinanderfolgenden Abschnitten vorbestinoter Ausdehnung durch senkrechte Magnetisierung der Speicherschicht einzuschreiben sind, welcher Magnetkopf mit einem den magnetischen Fluss führenden Leitkörper versehen ist, der auf einem Supstratkörper aufgebracht ist und zwei dem Aufzeichnungsmedium zugewandte Pole aufweist, die einen Haupt- und Nebenpol darstellen und mit vorbestisste,n Abstand zueinander angeordnet sind, entgegengesetzte Polaritäten haben und denen mindestens eine Spulenwicklung zugeordnet ist. Ein solcher Magnetkopf geht aus der DE-OS 29 24 013 hervor. Das Prinzip der senkrechten Magnetisierung zur Speicherung von Informationen ist allgemein bekannt (vgl. z.B. "IEEE Transactions on Nagnetics", vol. MAG-16, no. 1, Jan. 1980, Seiten 71 bis 76 oder die genannte DE-OS). Für dieses Prinzip, das vielfach auch als vertikale Magnetisierung bezeichnet wird, sind besondere Aufzeichnungsmedien in Form von starren Magnetspeicherplatten, flexiblen Einzelplatten (Floppy Discs) oder Magnetbändern erforderlich. Ein entsprechendes Aufzeichnungsne dium weist mindestens eine magnetisierbare Speicherschicht vorbestimmter Dicke auf, welche ein magnetisch anisotropes Material, insbesondere aus einer CoCr-Legierung, enthält, dessen Achse leichter Magnetisierung senkrecht zur Oberfläche des Mediums gerichtet ist. Mittels eines besonderen Schreibkopfes werden dann längs einer Spur die einzelnen Informationen in aufeinanderfolgenden Abschnitten, auch Zellen oder Blöcke genannt, durch Magnetisierung der Speicherschicht eingeschrieben. In der Praxis werden im allgemeinen die magnetischen Flusswechsel, d.h. die Übergänge von einer Magnetisierungsrichtung zur entgegengesetzten, als Informationen benutzt. Die Abschnitte haben dabei eine vorbestimmte, auch als Wellenlänge bezeichnete Ausdehnung in Längsrichtung der Spur. Diese Ausdehnung kann im Vergleich zu der bei dem Verfahren der longitudinalen Speicherung durch die Entmagnetisierung gegebenen Grenze wesentlich kleiner sein, so dass sich nach dem Prinzip der senkrechten Magnetisierung die Informationsdichte in dem Aufzeichnungsmedium vorteilhaft vergrössern lässt. Bei diesem Prinzip der senkrechten Magnetisierung ergeben sich jedoch Probleme bei der Entwicklung entsprechender Magnetköpfe. Bei diesen Köpfen macht nämlich vor allem die angestrebte Flussführung zu einem möglichst geschlossenen Kreis mit geringem magnetischen Widerstand Schwierigkeiten. Ein geeigneter Magnetkopf weist im allgemeinen einen sogenannten Hauptpol auf, mit dem ein hinreichend starkes senkrechtes Magnetfeld zur Ummagnetisieren der einzelnen Abschnitte in der Speicherschicht erzeugt wird. Der.. not- wendige Rückschluss kann dann z.B. durch einen sogenann ten Hilfspol auf der gegenüberliegenden Seite des Aufzeichnungsmediums erfolgen (vgl. die genannte Literaturstelle "IEEE Trans. Magn.", vol. MAG-16). Daneben ist auch der Rückschluss durch den Streufluss bekannt ("IDEE Trans. Magn.", vol. MAG-18, no. 6, Nov. 1982, Seiten 1170 bis 1172). Ferner läss sich ein Rückschluss auch mit einem besonderen Hilfspol vornehmen, der sich auf derselben Seite wie der Hauptpol befindet (vgl. "IEEE Trans. Magn.", vol. MAG-17, no. 6, Nov. 1981, Seiten 3120 bis 3122 oder vol. MAG-18, no. 6, Nov. 1982, Seiten 1158 bis 1163 oder die eingangs genannte DE-OS 29 14 013). Dementsprechend enthält der aus der DE-OS 29 24 013 bekannte Magnetkopf in Bewegungsrichtung des unter ihm hinwegbewegten Aufzeichnungsmediums gesehen auf seiner vorderen Stirnseite einen Hilfspol und auf seiner rückwärtigen Seite den eigentlichen Hauptpol. Die beiden Pole sind auf der Oberfläche eines nicht-magnetischen Substatkörpers angeordnet, wobei die Normale auf dieser Fläche parallel zur Bewegungsrichtung liegt. Der Hauptpol besteht im wesentlichen aus einem dünnen, senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Polstück, während der in Bewegungsrichtung gesehen vor dem Hauptpol liegende Hilfspol aus mehreren senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordneten dünnen Polstücken mit dazwischenliegenden Isolationsschichten zusammengesetzt ist. Dieser somit eine vergleichsweise wesentlich grössere Fläche der Spur überdeckende Hilfspol ist von dem Hauptpol über einen Luftspalt von einigen #m Breite getrennt. In diesem Luftspalt liegt eine elektrische Wicklung, mit der für die Schreibfunktion der Hauptpol erregt bzw. für die Lesefunktion die Erregung des Hauptpols registriert werden kann. Der Hilfs pol dient dabei in jedem Falle lediglich nur zur Flussrückführung. Ein eventuelles Mitschreiben des Hilfspols kann in Kauf genommen werden, da ihm der schreibende Hauptpol stets nacheilt und somit vom Hilfspol eventuell geschriebene Informationen überschreibt, sofern die Breite des Hilfspols nicht grösser als die des Hauptpols ist und somit bereits beschriebene Nachbarspuren unbeeinflusst bleiben. Bei diesem Magnetkopf sind ausserdem der im Vergleich zum Hauptpol grössere Querschnitt des Hilfspols und eine verhältnismässig grosse Breite des Luftspaltes erforderlich, um so eine weitgehende Reduzierung der magnetischen Flussdichte am Hilfspol zu gewährleisten. Dennoch lässt sich bei dem bekannten Magnetkopf sein Luftspalt nicht so breit ausbilden, dass ein Mitlesen des Hilfspols mit seiner ablaufenden Kante völlig zu unterbinden ist. Hieraus können sich Schwierigkeiten bei der Informationserkennung ergeben. Der bei dem bekannten Magnetkopf von der elektrischen Wicklung nicht ausgefüllte, dem Aufzeichnungsmedium zugewandte Restraum des Luftspaltes muss mit einer sogenannten isolierenden Spaltschicht gefüllt sein. Diese Spaltschicht sollte aus möglichst hartem Material wie z.B. Al203 bestehen, um Einkerbungen oder Auswaschungen während der Kopfherstellung zu vermeiden.Derartige Unebenheiten können nämlich zum Absturz des über dem Auf zeichnungsmediui mit äusserst geringem Abstand geführten Magnetkopfes durch sich einlagernde Schmutzpartikel führen. Es hat sich aber gezeigt, dass für den bekannten Magnetkopf die Herstellung dieser zwischen dem Hauptund dem Hilfspol liegenden Spaltschicht ausserordentlich schwierig ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, den eingangs genannten Magnetkopf dahingehend zu verbessern, dass er verhältnismässig einfach herzustellen ist und dabei insbesondere die erwähnten Probleme hinsichtlich der Ausbildung der Spaltschicht verringert sind. Ausserdem soll ein Mitlesen des Hilfspols zumindest weitgehend zu unterbinden sein. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der die beiden Pole aufweisende Leitkörper und die Spulenwicklung als Dünnschicht-Strukturen auf einer Flachseite des Substratkörpers aufgebracht sind, wobei diese Flachseite bezüglich des Aufzeichnungsmediums so anzuordnen ist, dass ihre Normale zumindest weitgehend parallel zur Längsrichtung der Spur ausgerichtet ist. Die die beiden Pole tragende Oberfläche des Substratkörpers des erfindungsgemässen Magnetkopfes ist demnach gegenüber der entsprechenden Fläche des bekannten Magnetkopfes um go e gedreht ausgerichtet, d.h., die beiden Pole liegen bezüglich der Bewegungsrichtung des Kopfes nebeneinander. Die damit verbundenen Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, dass sich die beiden Pole und die Spulenwicklung in Dünnschichttechnik verhältnismässig einfach aufbringen lassen. Dabei können die beiden Pole verhältnismässig weit voneinander beabstandet angeordnet werden. Hiermit kann man sogar auf die Ausbildung besonderer Spaltschichten zwischen diesen Polen verzichten. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Magnetkopfes nach der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figur ein erfindungsgemä sser Magnetkopf schematisch veranschaulicht ist. Mit dem in der Figur als Schrägansicht gezeigten Magnetkopf nach der Erfindung soll sowohl eine Schreib- als auch eine Lese-Funktion gemäss dem Prinzip der senkrechten (vertikalen) Magnetisierung auszuüben sein. Der allgemein mit 2 bezeichnete Kopf befindet sich an einer Flachseite eines als Flugkörper bezeichneten Elementes Z, das in der Figur nur teilweise ausgeführt ist. Er ist relativ zu einem an sich bekannten, vertikal zu magnetisierenden Aufzeichnungsmedium M in geringer Flughöhe von beispielsweise 0,2 ,um über dessen Speicherschicht 4 längs einer Spur 5 zu führen. Zum Beispiel wird das Aufzeichnungsmedium unter dem Magnetkopf hinweggeführt. Die relative Bewegungsrichtung des Magnetkopfes 2 bezüglich des Aufzeichnungsmediums M ist durch eine mit v bezeichnete gepfeilte Linie angedeutet. Der Magnetkopf 2 weist zwei einen Hauptpol 7 und einen Hilfspol 8 bildende Polstücke auf, die in Bewegungsrichtung v gesehen nebeneinander angeordnet und an ihren dem Aufzeichnungsmedium zugewandten Enden 9 bzw. 10 zumindest weitgehend senkrecht zur Oberfläche des Aufzeichnungsmediums M ausgerichtet sind. Zwischen diesen Polstückenden ist ein Luftspalt 11 ausgebildet, der im Bereich der Polenden 9 und 10 eine vorbestimmte Ausdehnung a hat. Durch diesen Spalt erstrecken sich die in der Figur nur angedeuten Windungen einer den Hauptpol 7 umschliessenden Spulenwicklung 12. Auf der dem Aufzeichnungsmedium M abgewandten Seite des Kopfes 2 sind die beiden Polstücke 7 und 8 über einen Verbindungsschenkel 13 miteinander verbunden. Somit bilden bei dem Magnetkopf 2 die beiden Pole 7 und 8 sowie der Verb in dungsschenkel 13 einen den magnetischen Fluss führenden Leitkörper 14. Gemäss der Erfindung ist die den Magnetkopf 2 tragende Flachseite 15 des Flugkörpers 2 so ausgerichtet und wird so geführt, dass die auf ihr stehende Normale N parallel zur Bewegungsrichtung v bzw. zur Längsrichtung der Spur in einer parallelen Ebene zur Oberfläche des Aufzeichnungsmediums M liegt. Der Magnetkopf 2 lässt sich dann in Dünnschicht- bzw. Dünnfilm-Technik verhältnismässig einfach aufbauen. Hierzu wird im allgemeinen ein Flugkörper 3 mit einem Substrat 16 verwendet, das z.B. aus TiC und Al203 besteht. Falls erforderlich, kann der Substratkörper 16 noch mit einer hinreichend, beispielsweise 15 iim dicken Isolationsschicht 17 aus z.B. Al203 versehen werden. Zum Aufbau der Polstücke 7 und 8 mit einer Dicke zwischen etwa 0,2 und 2 um bzw. 1 und 20 ,um werden dünne Magnetschichten aus speziellen NiFe-Legierungen wie Permalloy (Ni/Fe-81/19) oder aus FeB durch Sputtern, Aufdampfen oder galvanische Abscheidung aufgebracht. Diese Magnetschichten werden jeweils durch eine dünne, z.B. 0,2 pm starke nicht-magnetische Zwischenlage z.B. aus SiO2 oder Al203 voneinander getrennt. Die Magnetisierung der Magnetschichten liegt dabei in der Schichtebene. Durch den Herstellungsprozess bedingt weisen die Magnetschichten eine uniaxiale Anisotropie auf, d.h., dass jede Magnetschicht zwei um 9QO gedrehte Anisotropieachsen hat, die als leichte bzw. schwere Richtung bezeichnet werden. Die Magnetisierung liegt bevorzugt parallel oder antiparallel zur leichten Richtung. Die leichte Richtung der Magnetschichten kann z.B. beim Aufbringen der jeweiligen Schicht durch ein angelegtes Magnetfeld induziert werden. Die zunächst aufgewachsenen, unterschiedlichen Schichten für den Hauptpol 7, die in der Figur mit 18 bezeichnet sind, werden durch an sich bekannte Techniken wie Fotolithografie, Plasma-, Ionenstrahl- oder nasschemisches Ätzen so strukturiert, dass sich der als Hauptpol dienende erste Pol 7 des Magnetkopfes 2 ergibt. Das Ende 9 dieses Poles kann dann eine Ausdehnung von z.B. etwa 0,3 pm in Bewegungsrichtung v und von 10 sum quer dazu aufweisen. Die durch eine gepfeilte Linie 19 angedeutete leichte Richtung der Magnetisierung der Magnetschichten 18 liegt hierbei zumindest im Bereich des Pol endes 9 im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Aufzeichnungsmediums M. Nach Fertigstellung dieses ersten Poles 7 wird eine in der Figur nicht ausgeführte Isolationsschicht, z.B. aus SiO2 oder Al203, aufgebracht, bevor die Windungen der zum Ein- und Auslesen der Daten in der Magnetspeicherschicht 4 des Aufzeichnungsmediums erforderlichen Spulenwicklung 12 in Dünnschichttechnik hergestellt und anschliessend strukturiert werden. Die Windungen dieser Wicklung bestehen z.B aus Cu, Au oder Al. Da unebene Magnetschichten eine Verschlechterung ihrer magnetischen Eigenschaften bewirken können, lässt sich gegebenenfalls die Spulenwicklung 12 in bekannter Weise noch mittels eines Kunststoff-Lackes, vorzugsweise auf der Basis von Polyimid, einebnen. Anschliessend wird der im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Aufzeichnungsmediums M liegende Verbindungsschenkel 13 ausgebildet, indem seine lamellierten Magnetschichten 20 auf die bereits mit den Hauptpol 7 und der Spulenwicklung 12 versehene Isolationsschicht 17 des Substratkörpers 16 aufgebracht werden. Die durch eine gepfeilte Linie 22 angedeutete leichte Richtung der Magnetisierung dieser Schichten soll dabei zumindest annähernd senkrecht zur Oberfläche des Aufzeichnungs mediums orientiet sein. Daran anschliessend erfolgt das Aufbringen und Strukturieren des gegenüber den Hauptpol wesentlich dickeren, als Hilfspol dienenden zweiten Polstückes 8 in der vorbestimmten Entfernung a von beispielsweise 10 bis 100 llm von dem Hauptpol 7. Die dem Aufzeichnungsmedium zugewandte Fläche seines Endes 10 ist somit wesentlich grösser, vorzugsweise mindestens 10 mal grösser als die entsprechende Fläche des Hauptpoles 7. Zum Beispiel ist dieser Hilfspol in Bewegungsrichtung v gesehen etwa 10 #m lang und quer dazu etwa 50 pr breit. Seine in entsprechender Anzahl vorzusehenden Schichten aus der speziellen NiFe -Legierung weisen dabei eine leichte Richtung ihrer Magnetisierung auf, die durch eine gepfeilte Linie 25 angedeutet ist und parallel zur Oberfläche des Aufzeichnungsmediums wie beim Hauptpol 7 liegt. Zuletzt wird zum Schutz des so hergestellten Dünnschicht-Magnetkopfes 2 noch eine verhältnismässig dicke Protektionsschicht z.B. aus Al203 aufgebracht. Mit dieser Schicht lässt sich zum einen vorteilhaft die Welligkeit der Oberfläche des Magnetkopfes 2 glätten. Zum anderen können aber auch mit einer solchen Schicht aus diesen verhältnismässig harten Material Auswaschungen insbesondere im Bereich des Spaltes 11 verhindert werden, die zum Absturz des über den Aufzeichnungsme- dium M in äusserst geringer Höhe hinwegfliegenden Magnetkopfes 2 durch sich einlagernde Schmutzpartikel führen können. Ferner ist diese Protektionsschicht erforderlich, um während der Vereinzelung auftretende mechanische Belastungen der Dünnfilm-Strukturen abzufangen. Mit der vorbestimmten Ausrichtung der Oberfläche der auf dem Substratkörper 16 aufgebrachten Isolationsschicht 17 bezüglich der Bewegungsrichtung v können bei dem Magnetkopf nach der Erfindung ohne weiteres der Abstand a zwischen dem Hauptpol 7 und dem Hilfspol 8 sowie der Querschnitt dieses Hilfspoles ausreichend gross gewählt werden, so dass ein Mitlesen der ab laufenden Kante des Hilfspoles praktisch nicht auftritt. Der Magnetkopf 2 schreibt somit vorteilhaft im wesentlichen nur mit seinem Hauptpol quasi als sogenannter Einzel-Pol-Kopf die Informationen in das Aufzeichnungsmedium (vgl. z.B. IEEE Trans. Magn.", vol. MAG-16, no. 5, Sept. 1980, Seiten 967 bis 972). Ausserdem treten auch die sonst bei sehr kleinem Abstand zwischen den beiden Polen auftretenden Probleme einer Ausfüllung des Zwischenraumes mit einem verhältnismässig harten Material kaum auf. 12 Patentansprüche 1 Figur

Claims: Patentansprüche 1. Magnetkopf für ein Aufzeichnungsmedium, das mit mindestens einer magnetisierbaren Speicherschicht versehen ist, welche ein magnetisch anisotropes Material enthält, dessen Achse leichter Magnetisierung in wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Mediums ausgerichtet ist und in das längs einer Spur vorbestimm- ter Breite Informationen in aufeinanderfolgenden Abschnitten vorbestimmter Ausdehnung durch senkrechte Magnetisierung der Speicherschicht einzuschreiben sind, welcher Magnetkopf mit einem den magnetischen Fluss führenden Leitkörper versehen ist, der auf einen Substratkörper aufgebracht ist und zwei dem Aufzeich nungsmedium zugewandte Pole aufweist, die einen Hauptund einen Nebenpol darstellen und mit vorbestimmtem Abstand zueinander angeordnet sind, entgegengesetzte Polaritäten aufweisen und denen mindestens eine Spulenwicklung zugeordnet ist, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , dass der die beiden Pole (7, 8) aufweisende Leitkörper (14) und die Spulenwicklung (12', als Dünnschicht-Strukturen auf einer Flachseite (15) des Substratkörpers (16, 17) aufgebracht sind, wobei diese Flachseite (15) bezüglich des Aufzeichnungsme diums (M) so anzuordnen ist, dass ihre Normale (N) zumindest annähernd parallel zur Längsrichtung (v) der Spur (5) ausgerichtet ist. 2. Magnetkopf nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die dem Aufzeich nungsmedium (M) zugewandte Fläche des Endes (10) des Hilfspoles (8) mindestens 10-nal grösser als die entsprechende Fläche des Hauptpolendes (9) ist. 3. Magnetkopf nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest teilweise sein Leitkörper (14) aus weichmagnetischem Material besteht. 4. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h gekennzeichnet, dass sein Leitkörper (14) aus einem Material besteht, dessen leichte Magnetisierung (19, 22, 25) zumindest weitgehend senkrecht zur Führungsrichtung des Magnetflusses gerichtet ist. 5. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Leitkörper ( 14) aus einzelnen Schichten (18, 20, 24) besteht, die durch nicht-magnetische Zwischenlagen voneinander getrennt sind. 6. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Substratkörper (16) aus TiC und Al203 besteht. 7. Magnetkopf nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Substratkörper (16) mit einer Isolationsschicht (17) versehen ist. 8. Magnetkopf nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Isolationsschicht (17) aus Al203 besteht. 9. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sich die Spulenwicklung (12) zumindest teilweise durch den zwischen den Polen (7, 8) ausgebildeten Zwischenraum (11) erstreckt. 10. Magnetkopf nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Spulenwicklung (12) mittels eines isolierenden Materials, vorzugsweise mittels eines Lackes, eingeebnet ist. 11. Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der auf dem Substratkörper (16, 17) aufgebrachte Leitkörper (14) und die Spulenwicklung (12) mit einer gemeinsamen Schutzschicht abgedeckt sind. 12. Magnetkopf nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schutzschicht aus Al203 besteht.

Inventors: BARTSCH, WOLFGANG, DIEPERS, HEINRICH, DR., SCHEWE, HERBERT, DR.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1984
Main classification: G11B5
IPC codes: G11B5