專利名稱：制造磁記錄/讀出磁頭的方法及記錄/讀出磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造磁記錄/讀出磁頭的方法。尤其可應(yīng)用于制造多軌跡磁頭以用于讀涉及各種類型設(shè)備例如為錄象機(jī)，計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備，用于宇宙飛船的數(shù)據(jù)記錄器等的各個(gè)領(lǐng)域中的所有類型的介質(zhì)，例如磁盤，磁帶及磁卡。
對(duì)彼此非?？拷拇罅看跑壽E，例如以10μm間距平行排列在一個(gè)磁帶上的軌跡的寫入和/或讀出需要具有能與此類信息的密度相適應(yīng)的單元磁頭的一種磁頭。
法國(guó)專利申請(qǐng)No.2630853中描述了適于這種應(yīng)用的一種矩陣磁頭的結(jié)構(gòu)。法國(guó)專利2648940中描述了制造這種磁頭的各種方法。
但是，存在有磁頭線圈集成的問(wèn)題及這些線圈與控制電路相連接的問(wèn)題。
本發(fā)明提出一種集成有其線圈及其控制電路的集成磁頭。該磁頭克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。所產(chǎn)生的組件具有低成本的潛力并可在矩陣結(jié)構(gòu)的磁頭中提供更高的氣隙磁密度。
根據(jù)本發(fā)明，該集成磁頭采用由控制邏輯，功率晶體管，多匝線圈及磁路組合成的組件形式。
本發(fā)明因此涉及一種制造磁記錄/讀出磁頭的方法，它包括下列步驟-在包括第一面及與該第一面相對(duì)的第二面的襯底的第一面上或該面中制做勵(lì)磁導(dǎo)線；
-在該襯底的第一面或第二面上制做至少兩個(gè)由一氣隙隔開(kāi)的磁極；-從與載有磁極的一面相對(duì)立的面上通過(guò)襯底鉆出孔腔，使孔腔及磁極的底部之間可形成磁連接，以此方式完成每個(gè)孔腔；-在孔腔中及位于孔腔之間的襯底區(qū)域中沉積一層高磁導(dǎo)率材料。
本發(fā)明也涉及一種磁記錄/讀出磁頭，它包括一個(gè)非磁性襯底，在該襯底的一個(gè)面上具有至少一個(gè)勵(lì)磁導(dǎo)體，及在此面或相對(duì)立的面上具有由一氣隙隔開(kāi)的兩個(gè)磁極及一個(gè)由高磁導(dǎo)率材料作成的U形元件，U形元件的臂基本垂直于載有磁極的面且每個(gè)臂的終端與一個(gè)磁極形成磁耦合，所述元件及所述磁極形成圍繞導(dǎo)體的磁路，其中襯底是由半導(dǎo)體材料做成的并且在其中植入了與導(dǎo)體相連接的控制電路。
從以下的說(shuō)明及對(duì)附圖的描述中，將會(huì)使本發(fā)明的種目的及特征更加清楚，其附圖為-

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型示范實(shí)施例；-圖2表示根據(jù)本發(fā)明的磁頭的詳細(xì)例子；-圖3A至3E表示制造根據(jù)本發(fā)明磁頭的一種方法；-圖4A至4E表示根據(jù)本發(fā)明的制造方法的一種變型；-圖5表示一種磁頭及制造方法，根據(jù)該方法，磁極不是直接地設(shè)在襯底板上；-圖6表示圖5中制造方法的一種變型；-圖7表示本發(fā)明在制造矩陣磁頭方面的應(yīng)用；-圖8至14表示矩陣磁頭中線圈的不同方式。
根據(jù)本發(fā)明，將控制邏輯電路、功率晶體管及線圈做在半導(dǎo)體材料(硅)的襯底上所使用的是現(xiàn)今在工業(yè)規(guī)模上試驗(yàn)并廣泛使用的技術(shù)，例如使用互補(bǔ)MOS晶體管及雙金屬化層的技術(shù)。圖1給出了在半導(dǎo)體工業(yè)中制造的晶片上獲得的這類電路的概圖。應(yīng)指出，連接點(diǎn)位于該芯片的上、下邊緣，由此使其左、右邊緣可供磁帶自由運(yùn)行。
控制晶體管具有的電阻值遠(yuǎn)低于線圈的電阻值，以使由所述線圈的阻抗來(lái)確定電流。由此也可得出熱損耗區(qū)域?yàn)榫€圈的區(qū)域。
圖2表示線圈區(qū)域中的剖面概圖的一個(gè)例子。它表示疊放在線圈中帶有氣隙的磁路。
其中具有襯底1，在它的一個(gè)面10上支承著勵(lì)磁導(dǎo)體2或線圈導(dǎo)線。該襯底1例如是由半導(dǎo)體材料(如硅)制成的，在該襯底中植入有控制電路7，7’。因此這些電路7，7’是半導(dǎo)體電路并包含功率晶體管電路，它能對(duì)連接導(dǎo)線提供電流。然后它們以現(xiàn)有技術(shù)中公知的方式與勵(lì)磁導(dǎo)線2形成連接。電路7，7’也可包含邏輯控制電路，以接收外部來(lái)的指令及控制勵(lì)磁導(dǎo)線的電源電路。
在線圈上方放置了由氣隙30隔開(kāi)的磁極3，3’。在勵(lì)磁導(dǎo)線的上方還可設(shè)有絕緣材料層13。該層的表面是平的并稍具彎度，它使磁極3，3’易于被固定并可與勵(lì)磁導(dǎo)線2相絕緣。對(duì)磁極3，3’可根據(jù)在法國(guó)專利申請(qǐng)No.2605783中所描述的薄層制造方法來(lái)有利地制造。
孔腔12及12’穿過(guò)襯底1及層13，并在其中含有高磁導(dǎo)率的材料4，其方式為，該材料4與磁極3，3’接觸或幾乎接觸，以使得與磁極3，3’形成磁耦合。因此，該材料層4使磁極3及磁極3’彼此形成磁連接。
最后，一個(gè)最好為剛性的支承板6固定與襯底1的板11上，例如用粘接劑5進(jìn)行固定。有利的方式是，板6由一種良導(dǎo)熱體的材料制做，例如硅，以允許電路能冷卻。
根據(jù)圖2的示范實(shí)施例，勵(lì)磁導(dǎo)線2及電路7，7’位于襯底的面10上，但在另一實(shí)施例中它們可以位于面11上。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3A至3E來(lái)對(duì)根據(jù)本發(fā)明的制造磁頭的方法作出描述。
在第一步驟(圖3A)中，將控制電路7，7’及勵(lì)磁導(dǎo)線2做在襯底1的表面10上。在該使用半導(dǎo)體的實(shí)施例的情況下，控制電路7，7’被植入到襯底中，而勵(lì)磁導(dǎo)線被做在襯底的表面上。該勵(lì)磁導(dǎo)線2與控制電路7，7’形成電連接。表面10及勵(lì)磁導(dǎo)線被一個(gè)絕緣層13覆蓋。該層最好是平的或稍微彎曲(在讀磁帶的應(yīng)用情況下)。
在第二步驟中，將由氣隙隔開(kāi)的磁極3，3’做在層13上。根據(jù)薄層制造方法，將磁極3做在面10上，然后在該板上制做一層非磁材料層30。
該非磁層30具有的厚度小于磁極3的厚度。然后在該單元上制做一層設(shè)計(jì)形成磁極3的磁材料層，再后，在磁極3上方對(duì)該磁材料層及非磁性層30進(jìn)行機(jī)加工以顯露出磁極3。于是得到圖3B所示的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)圖3B的示范實(shí)施例，位于磁極3’及面10之間的非磁材料層30被保留下來(lái)，但根據(jù)另一實(shí)施例，它可被去除。
在第三步驟期間(圖3C)，在襯底1上從面11鉆出孔腔12，12’。孔腔12最好達(dá)到磁極3?？浊?2’達(dá)到層30或磁極3’?？浊?2及12’也可以是不導(dǎo)入襯底1或?qū)?3的孔腔，但能在磁極3，3’及孔腔12，12’之間分別形成有磁耦合就夠了。
在第四步驟(圖3D)中，將具有高磁導(dǎo)率的材料4沉積在孔腔12，12’中及襯底1的位于兩孔腔之間的區(qū)域上。該材料4旨在獲得磁極3及3’的磁耦合并形成閉合磁頭的磁路的元件。
在此狀態(tài)下，根據(jù)本發(fā)明的磁頭就被制出了。
在第五步驟(圖3E)中，襯底的面11可被固定在支承板6上，該板的作用是使該磁頭單元堅(jiān)固并可以起到冷卻元件的作用。
例如，襯底1的厚度可等于約一百微米，磁極3的厚度可等于約十微米，而非磁性層30的厚度為幾微米厚。
所使用的材料例如為-襯底＝硅-磁極3，3’＝鐵硅鋁磁合金(鐵、錫及鋁的合金)-磁性材料層4＝坡莫合金。
圖4A至4E表示與上述方法不同的另一方法。
在圖4A中，在第一步驟期間，在襯底的面11上做出勵(lì)磁導(dǎo)線及電路7，7’。
在第二步驟(圖4B)中，在面10上做出磁極3，3’。
在第三步驟(圖4C)中如以上那樣做出孔腔12，12’。然后(圖4D)如上述那樣在孔腔12，12’中沉積磁性材料4。最后將支承元件6連接在該單元上。
因此所得到的結(jié)構(gòu)(圖4E)與圖3e的結(jié)構(gòu)的不同地方在于這里勵(lì)磁導(dǎo)線從控制電路7，7’是做在面11上而不是在面10上。
這種類型的完全集成技術(shù)的困難在于處理磁頭及硅電路的操作的相容性。當(dāng)對(duì)磁極退火操作期間具有使邏輯晶體管及控制晶體管被破壞的危險(xiǎn)。這就是為什么現(xiàn)在要再描述另一種制做方法。
另一方法例示在圖5中。
一種復(fù)合板9由非磁性材料90及磁性材料91間隔地做成。例如，非磁性材料90是玻璃，而磁性材料91是鐵氧體。磁極3，3’被做在磁性區(qū)域91上方的面92上，因此每個(gè)磁極被磁耦合到板9的面93上。
在以上所述的第二步驟期間，上述該面93例如利用粘接劑被固定到襯底的面10上。
然后在面11側(cè)使襯底1變薄，并在如上所述的電極沉積坡莫合金之前在襯板1中鉆出孔腔。接著使硅或?qū)狍w的支承板6被粘接上以使該單元變得堅(jiān)固。
另一變型也可得到該最終結(jié)果。尤其是，可在芯片的有源面上獲得U形坡莫合金結(jié)構(gòu)(在用化學(xué)腐蝕形成盲孔后)，然后將熱導(dǎo)體粘接在有源面上或是在其背面使芯片變薄直到坡莫合金處并使該單元粘接到玻璃-鐵氧體復(fù)合材料上。
根據(jù)圖6中所示的另一變型，使用均質(zhì)及非磁性材料如硅的晶片8來(lái)代替復(fù)合材料板9。磁極3，3’被做在該晶片上。然后使該晶片變薄。接著，如上述地將晶片8連接到載有勵(lì)磁導(dǎo)線2及控制電路的襯底板1上。將板1變薄，然后，穿過(guò)襯底1及穿過(guò)晶片8形成孔腔12及12’。
沉積在孔腔12，12’中的磁性材料可構(gòu)成連接兩磁極3及3’的磁路。
形成閉合磁路可以有各種不同的方式。在與第二襯底粘接前可在第一硅襯底中鉆出它的盲孔(直到磁極)。在粘接前可在這些盲孔中填入坡莫合金。這就形成了在上段中所述的變型。
該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)方面-兩個(gè)硅襯底1及8可具有相同的尺寸；-氣隙磁密度可以大于前一方案中的氣隙磁密度，因?yàn)闆](méi)有使用任何玻璃—鐵氧體材料。
線圈可作成雙金屬化層，并具有通過(guò)穿過(guò)襯底1及甚至穿過(guò)支承板6的交叉連接使這兩層連接的可能性。
本發(fā)明可用于制造如圖7中所示及描述在法國(guó)專利申請(qǐng)No.2630853中的一組矩陣磁頭。
在這樣一組磁頭中，磁頭被布置成行及列。一個(gè)磁頭如T1具有兩個(gè)由氣隙30隔開(kāi)的磁極3，3’，每個(gè)磁極位于和一個(gè)磁材料層或板1相連接的磁性基臺(tái)PL1上。勵(lì)磁導(dǎo)體或行線圈L1使得能在磁頭行的磁路中感應(yīng)磁通。另一組勵(lì)磁導(dǎo)體或列線圈C1使得能在磁頭列的磁路中感應(yīng)磁通。位于一個(gè)行線圈及一個(gè)列線圈交叉處的磁頭被勵(lì)磁。
根據(jù)本發(fā)明，這些線圈導(dǎo)體不是被放置在槽中。它們被放置在襯底1的表面上。但是這些磁頭的工作是同樣的。它們的繞線方式確定了基臺(tái)PL1。
圖8至14表示可能由本發(fā)明的方法作出的各種線圈方式。
圖8表示一種矩陣磁頭，其中每個(gè)磁頭具有其兩磁極。每行磁頭具有一個(gè)行線圈，例如D1。它是逐個(gè)繞在一行的磁極D1上的。每列磁頭具有一個(gè)列線圈S1，它共同地繞在一個(gè)列的所有磁極D1至D5上。這種布置可以減少磁頭之間的所有交叉干擾，這是因?yàn)樵谙噜彽拇蓬^之間沒(méi)有公共的極。象這樣的磁頭繞線方式也可減少電感。
圖9表示一種矩陣磁頭，其中有一個(gè)磁極對(duì)兩個(gè)磁頭是公共的。一個(gè)行線圈D1繞在一行的磁極上。對(duì)于各列，有兩個(gè)線圈例如S3及S4交替地繞在一列的磁極上。
圖10表示一種繞線方式，其中是列線圈對(duì)每列磁極有一公用線圈，并在其中具有兩個(gè)行線圈交替地繞在一行的磁極上。
圖11表示一種類似于圖9的繞線方式，但是磁頭以鋸齒形式布置并對(duì)角地連接磁極。
圖12表示一種類似于圖11的繞線方式，但其中基臺(tái)及磁極是方形的，它們相對(duì)于行及列的方向以45°布置。
圖13表示一種繞線方式，其中以45°布置的基臺(tái)及磁極(同圖12)，具有逐個(gè)繞過(guò)它們的行線圈及列線圈。
圖14表示一種繞線方式，其中每行具有兩個(gè)線圈，例如D3，D4，它們交替地繞在一行的磁極上，以及每列具有兩個(gè)線圈，例如S1及S2，它們交替地繞在一列的磁極上。
權(quán)利要求
1.一種制造磁記錄/讀出磁頭的方法，包括下列步驟-在具有第一面及與該第一面對(duì)立的第二面的襯底的第一面上或該面中制做勵(lì)磁導(dǎo)線；-在該襯底的第一面或第二面上制做至少兩個(gè)由一氣隙隔開(kāi)的磁極；-從與載有磁極的一面相對(duì)立的面上通過(guò)襯底鉆出孔腔，使孔腔及磁極的底部之間可形成磁連接，以此方式完成各孔腔；-在孔腔中及位于孔腔之間的襯底區(qū)域中沉積一層高磁導(dǎo)率材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括一用于使與載有磁極的面相對(duì)立的襯底面粘接到一個(gè)支承板上的附加步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中磁極的制做是這樣完成的-在襯底的一個(gè)面上制做第一磁極；-在第一磁極及在載有第一磁極的襯底面上制做一非磁性材料層，其厚度小于第一磁極的厚度，并制做第二磁極；-對(duì)第二磁極層及位于第一磁極上的非磁性材料進(jìn)行機(jī)加工。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中電子控制電路被制做在第一襯底面上或該面中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中襯底是由半導(dǎo)體材料制做的，并且其中的電子電路被植入在襯底內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中具有高磁導(dǎo)率的材料是由坡莫合金制做的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中磁極被隔開(kāi)地做在一個(gè)支承板上，然后將該支承板的與載有磁極的面對(duì)立的面固定到襯底的第一面或第二面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中支承板是由非磁性材料制做的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中支承板是由垂直于其基面的磁性元件及非磁性元件的復(fù)合材料制做的，該磁性元件使每個(gè)極的磁性耦合到與載有這些極的面對(duì)立的面上。
10.一種磁記錄/讀出磁頭，包括一個(gè)非磁性襯底，在該襯底的一個(gè)面上具有至少一個(gè)勵(lì)磁導(dǎo)體，及在此面或相對(duì)立的面上具有由一氣隙隔開(kāi)的兩個(gè)磁極及一個(gè)由高磁導(dǎo)率材料作成的U形元件，U形元件的臂基本垂直于載有磁極的面，每個(gè)臂的終端與一個(gè)磁極形成磁耦合，所述元件及所述磁極形成圍繞導(dǎo)體的磁路，其中襯底是由半導(dǎo)體材料做成的，并且在其中植入了與導(dǎo)體相連接的控制電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁頭，包括在磁極與襯底之間的由非磁性材料制做的元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁頭，包括在磁極及襯底之間的由磁性材料元件及非磁性材料元件做成的復(fù)合部件，它使每個(gè)磁極與U形元件一個(gè)臂的一端形成磁耦合。
13.應(yīng)用根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述磁頭以行與列被布置的一種矩陣磁頭，其中對(duì)于每行，設(shè)有一個(gè)行線圈，它公共地繞在一行磁頭的每個(gè)磁極上；對(duì)于每列，設(shè)有一個(gè)列線圈，它分別地繞在一列磁頭的每個(gè)磁極上。
14.應(yīng)用根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述磁頭的以行與列被布置的一種矩陣磁頭，其中對(duì)于每行，設(shè)有一個(gè)行線圈，它公共地繞在一行磁頭的每個(gè)磁極上；對(duì)于每列，至少設(shè)有兩個(gè)單獨(dú)的線圈分別繞在交替的磁頭的磁極上。
全文摘要
制造磁記錄/讀出磁頭的方法包括下列步驟在具有第一面及與該第一面對(duì)立的第二面的襯底的第一面上或該面中制做勵(lì)磁線圈；在該襯底的第一面或第二面上制做至少兩個(gè)由一氣隙隔開(kāi)的磁極；從與載有磁極的一面相對(duì)立的面上通過(guò)襯底鉆出孔腔，使孔腔及磁極的底部之間可形成磁連接—在孔腔中及位于孔腔之間的襯底區(qū)域中沉積一層高磁導(dǎo)率材料。用于磁帶錄象機(jī)，計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備及專業(yè)記錄機(jī)器的磁記錄/讀出磁頭的制做。
文檔編號(hào)G11B5/17GK1151063SQ9511755
公開(kāi)日1997年6月4日 申請(qǐng)日期1995年11月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月29日
發(fā)明者弗朗索瓦·莫里斯, 讓-馬爾克·古特里埃, 弗朗索瓦-夏維?！てち_ 申請(qǐng)人:湯姆森多媒體公司