Brevet FR2007590A1 — publié le 19700109

i 2007590 La présente invention concerne un transducteur magnétique de construction simple ainsi que son procédé de fabrication. Bien que la présente invention soit particulièrement décrite dans le cas d'enregistreur sur disque il va de soi que 5 ces principes sont applicables à tous systèmes d'enregistrement magnétique. Le procédé de fabrication d'une tête multiple de transducteur magnétique selon la présente invention consiste à réaliser un élément de circuit magnétique dont l'une des faces présente 10 un entrefer longitudinal puis à enlever sélectivement une ou plusieurs parties traversales espacées dans le sens de la longueurde l'élément de circuit magnétiqueé;dans la région de l'entrefer de ce dernier pour constituer une série de noyaux magnétiques interconnectés physiquement par leurs extrémités opposées aux surfaces d'en-15 trefer, ces dernières étant sensiblement isolées les unes des autres du point de vue magnétique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre et des dessins annexés sur lesquels : 20 - la figure 1 est une vue en perspective d'un bloc magnétique entrant dans la structure d'un transducteur selon 1 ' invention, - la figure 2 est une vuô en perspective de deux blocs assemblés en une tête magnétique, 25 - la figure 3 est une vue en perspective d'une tête magnétique assemblée avant son usinage final, - la figure 4 est une vue en perspective d'une tête magnétique multipiste, - la figure 5 est une vue en perspective d'une variante 30 de tête magnétique multipiste, - la figure 6 est une vue de bout agrandie de l'ensemble de la figure 3. La figure 1 représente un bloc magnétique 1 de préférence en ferrite ou autres alliages à forte perméabilité de fer, 35 de silicium et d'aluminium tels que "Alfecon" ou l'un des alliages métalliques à haute perméabilité tels que le "mumetal". Le bloc 1 69 13691 2007590 est de forme parfaitement rectangulaire à l'exception d'une saignée 2 pratiquée dans le sens de la longueur. La largeur ou épaisseur de la partie A du bloc 1 est plus faible que la largeur de la partie B d'une valeur approximativement égale à la moitié de 5 la largeur d'entrefer désirée pour les têtes magnétiques ainsi réalisée. Deux blocs 1 identiques sont juxtaposés par leurs surfaces 4 de manière que leurs surfaces 5 délimitent un entrefer longitudinal. La figure 2 montre l'ensemble obtenu après que les 10 blocs 1 aient été réunis le long d'une ligne 7 en un bloc composite 8 présentant un évidement longitudinal 6 et un entrefer 3 rempli de matière amagnétique entre les surfaces 5. La figure 2 représente également une plaque de base 11 dont la forme est approximativement la même que celle de la base 15 du bloc composite 8. La plaque 11 est en matière amagnétique ayant de préférence un coefficient de dilatation essentiellement égal à celui de la matière du bloc 8. La surface inférieure 9 du bloc 8 et la surface supérieure de la plaque 11 sont polis miroir. Comme illustré sur la figure 3 le bloc composite 8 20 est disposé sur la plaque de base 11, les surface 9 et 10 étant collée pour former un élément de circuit magnétique 12. Les détails de l'assemblage des blocs 1, du remplissage de l'entrefer et du collage sur la plaque de base 11 sont décrits ci-après dans le cas d'application particulière. 25 Comme le montre la figure 4 une série de canaux essen tiellement parallèles 15 sont pratiqués à certains intervalles de la surface supérieure 13 jusqu'à l'élément de base 11. La pièce résultante est un ensemble monobloc multitête 16 dont les noyaux 17, 18, 19 et 20 constituent une série de têtes d'enregistrement 30 dont les pièces polaires parfaitement alignées sont séparées par des entrefers. La largeur ; des canaux 15 et par conséquent la largeur de chaque tête peut être choisie dans chaque application particulière. Par exemple, dans le cas d'une unité de disques pour ordinateur ces deux épaisseurs peuvent être de l'ordre 35 de 0,13 mm. 13691 3 2007590 Dans l'ensemble magnétique décrit ci-dessus, la plaque de base amagnétique a pour rôle d'empêcher la transmission parasite des signaux d'une tête à une tête adjacente, effet qui est couramment appelé diaphonie. Cependant dans certaines applications 5 d'enregistrement dans lesquelles un certain niveau de diaphonie n'est pas un problème, ou dans le cas où la diaphonie est réduite, comme dans l'enregistrement à très haute fréquence (de plusieurs MHz), la base amagnétique peut être supprimée. Ceci est rendu possible par le fait que le flux magnétique, particulièrement 10 à haute fréquence, suit le trajet magnétique le plus court. En variante un ensemble de tête magnétique 21 peut être réalisé comme à la figure 5 sans base amagnétique. L'élément de circuit magnétique de cette forme de réalisation qui le bloc composite 8 est réalisé comme décrit ci-dessus. Dans, la forme 15 de la figure 5* les tête 23 sont définies en pratiquant des canaux essentiellement parallèles 22 qui s'étendent de la surface supérieure 13 du bloc sur une certaine profondeur de ce dernier. Les parties du bloc 8 situées sous les canaux 22 assurent la rigidité de la structure. L'ensemble monobloc multitête 21 résultant comporte 20 donc des noyaux en saillie 23 qui constitue une série de tête d'enregistrement dont les pièces polaires sont parfaitement alignées et séparées par un entrefer. Ce type de structure qui est préférable du point de vue rigidité et stabilité mécanique est également plus économique et plus simple à fabriquer. 25 Les procédés et les matières mis en oeuvre dans la fabrication des têtes magnétiques multiples illustrées sur les dessins vont maintenant être décrits. La figure 6 est une vue de bout agrandie illustrant certains détails de construction de l'ensemble 12 de la figure 3. 30 Sur la figure 6, un bloc composite 8 de matière magnétique est constitué de deux blocs 1 identiques. Chaque bloc 1 comporte dans son entrefer une pièce de matière amagnétique de remplissage 26 fixée à la surface 6 par un agent adhésif.25. La pièce- de remplissage 26 et les surfaces 4 des blocs 1 sont réunis par une couche 55 d'agent adhésif 2J. La plaque de base amagnétique 11 est ensuite fixée au bloc composite 8 par une couche d'agent adhésif 28. Comme indiqué précédemment, les blocs constituants l'ensemble 8 sont en matière magnétique à faible réluetance 13691 4 2007590 par exemple en ferrite monocristalline, telle qu'une ferrite manganèse-zinc ou une ferrite nickel- zinc, ou en ferrite poly-cristalline de même composition, ou encore en alliage à haute perméabilité tel que "Alfecon" ou "Mumetal". Lorsque les blocs.>1 5 sont en ferrite ayant la composition ci-dessus, il est préférable que le bloc composite 8 soit réalisé de la manière suivante. Deux blocs 1 sont revêtus sur leur surface d'un mince film de verre 25 lui-même recouvert d'une couche 26 d'alumine (AlgO^) qui en variante, peut également être en verre. Les 10 blocs 1 sont placés avec leurs surfaces 4 en regard et une mince couche de verre 27 est interposée entre les couche 26. Le bloc composite 8 est obtenu par fusion sous vide des blocs 1 à une température d'au moins 10°C supérieure au point de ramollissement du verre 27 et à une pression d'au moins 15 140 kg/cra , de manière que la couche de verre 27 agisse comme un fondant qui diffuse dans la ferrite et provoque un transport moléculaire d'un bloc à l'autre. Après refroidissement* les surfaces de ferrite 4 présente une réluctance sensiblement du même ordre de grandeur que celle de la matière constituant les blocs 20 1. Etant donné qu'il n'y a pas de transport moléculaire entre la couche 27 et la couche 26, il se crée un. entrefer à réluctance relativement élevée entre les surfaces 5. La plaque de base 11, qui est de préférence constituée par une céramique 25 amagnétique telle- que l'alumine, le verre, ou la stéatite, est fixée à la surface inférieure 9 du bloc composite 8 par l'agent adhésif 28. L'agent adhésif 28 peut être une colle organique ou un verre. Dans ce dernier cas, le collage s'effectue de préférence par le procédé suivant. La surface inférieure 9 du bloc 8 et la surface 30 supérieure 10 de la plaque amagnétique 11 sont rendue plane O avec un poli miroir. Puis une couche de verre d'au moins 500 A est déposée sur chacune des surfaces 9 et 10, de préférence par bombardement à haute fréquence ou par dépôt de vapeur chimi--que. En variante, une mince feuille de verre peut être 35 placée entre les surfaces en regard 9 et 10. Lé bloc composite 8 et la plaque de base 11 sont ensuite placés dans un'vide-dé -2 * -3 s 10 a 10 Torret leuas surfaces 9 et 10 sont soumises a 69 13691 5 2007590 une pression normale de 140 à 420 kg/cm2 sous une température d'au moins 10°C supérieure au point de ramollissement du verre de liaison 28 utilisé. Ces conditions sont maintenues pendant au moins 10 minutes. Après refroidissement, le bloc composite 5 8 est fixé à la plaque amagnétique 11 par la.couche de verre 28 pour former un ensemble monobloc 12 comme illustré à la figure 3. Divers types de verres peuvent être utilisés pour la couche de liaison 28, cependant il est préférable que le point 10 de ramollissement de cette couche ne dépasse pas celui du verre des couches 25 et 27 utilisé dans la construction du bloc composite 8, ni le point de ramollissement de la plaque de base 11 lorsque cette dernière est en verre. Bien que des verres à température de ramollissement élevée, tels que le "Pyrex", con-15 viennent parfaitement pour la couche de liaison 28, il est préférable d'employer des verres à température de ramollissement plus basses tels que les verres au plomb. En variante, la plaque de base 11 peut être réalisée en un métal amagnétique léger, résistant et résistant à la cor-20 rosion, tel que l'aluminium, le titane, le magnésium, l'acier Inoxydable, le laiton, le béryllium ou le cuivre au béryllium. Lorsque la base 11 est en l'un de ces métaux, une colle organique, par exemple du type époxy, peut être utilisée comme adhésif 28 pour réunir le bloc 8 à la base 11. Cette liaison n'est 25 pas aussi solide que l'adhérence du verre mais cependant suffisante dans la plupart des applications. Dans le cas d'un collage par adhésif organique, il est préférable de rendre rugueuses les surfaces 9 et 10, par exemple par sablage, avant le collage. J>0 Diverses modifications sont envisageables dans le cas d'ensemble 12 dont les olocs élémentaires 1 sont en ferrite avec un entrefer 26 en cuivre ai béryllium, en chrome électroly-tique dur, en monoxyde de silicium (SiO) ou en mica, liés à la surface 5 par un agent adhésif organique 25, tel qu'une colle 35 époxy. L'assemblage des blocs 1 peut également se faire par un adhésif organique 27, tel qu'une colle époxy. Dans le cas où les adhésifs 25 et 27 sont des résines époxy , la matière de remplissage 26 de l'entrefer peut également être une résine époxy. 69 13691 6 2007590 Dans toutes ces variantes, où les adhésifs 25 et 27 sont des o®llssorganiques, la plaque de base 11 peut être en céramique amagnétique telle qâe le verre, l'alumine, la stéatite ou en métal amagnétique léger et résistant à la cor- 5 rosion, tel que l'aluminium, le titane, le magnésium, l'acier inoxydable, le laiton, le béryllium ou le cuivre au béryllium. Lorsque la base 11 est en métal amagnétique, l'agent adhésif 28 est de préférence une colle organique ce qui évite de risquer la destruction des collages 25 et 27 en les exposant aux hautes 10 températures nécessaires au traitement d'un adhésif 28 au verre. Comme autre modification de l'ensemble 12, les blocs 1 peuvent être réalisés en alliage à haute perméabilité tels que "Alfecon" ou "Mumetal", l'entrefer 26 étant en cuivre au béryllium, en chrome électrolytique dur, en monoxyde de silicium 15 ou en mica et les agents 25 et 27 étant des exiles organiques tels qu'un adhésif époxy. La base 11 est là encore de préférence en céramique amagnétique telle que le verre, l'alumine, la stéatite ou en un métal amagnétique, léger, solide et résistant à la corrosion tel que 1'aluminium, le titane le magnésium 20 l'acier inoxydable, le laiton le béryllium ou le cuivre au béryllium fixé au bloc composite 8 par un agent adhésif tel qu'une colle organique. Dans tous les cas décrit jusqu'ici avec référence à la figure 6 1'ensemble transducteur multiple 16 de la figure 25 4 est réalisé en découpant une série de tête magnétique 17 à 20 en saillie de la base 11. Les têtes 17 à 20 sont usinées en découpant le bloc composite 8 jusqu'à la base 11 à certains intervalles, par exemple au moyen d'une scie diamentée. En variante, les parties du bloc à éliminer peuvent 50 être usinées à l'aide d'un laser à haute énergie vaporisant la matière à l'endroit voulu. Les procédés d'usinage électrique, tels que l'étlncelage ou le travail au faisceau électronique peuvent également être utilisés pour éliminer les zones volues du bloc en vue de réaliser l'ensemble final multitête 16 de la 35 figure 4 ou 21 de la figure 5. Dans le cas d'un usinage électrique, il est cependant préférable que la matière magnétique du bloc 1 soit un alliage conducteur à haute perméabilité tel que "Alfecon" ou "Mmaétal", ou encore une ferrite conductrice mono- 69 13691 7 2007590 ou polycristalline. Il n'est pas nécessaire que les éléments 25, 26 et 2è soient également conducteurs'de l'électricité. Lorsque les blocs 1 sont en ferrite conductrice, la matière de remplissage 26 peut 5 être de l'alumine ou du verre et les adhésifs 25 et 26 du verre. Une colle organique, par exemple un adhésif époxy, peut également servir de matière de remplissage 26 et de couche d'adhésion 25 et 27. Dans la forme de la figure 4, si le bloc composite 8 est réalisé en matière magnétique conductrice de l'électricité, la 10 plaque de base doit de préférence être en métal amagnétique léger, solide et résistant à la corrosion tel que l'aluminium, le titane, le magnésium, l'cier inoxydable le laiton le béryllium ou le cuivre au béryllium, la couche d'adhérence 28 étant de préférence une colle organique telle qu'une résine époxy con-15 ductrice. Lorsque les blocs 1 en "Alfecon" ou en "Mumetal" sent usinés électriquement pour former l'ensemble final, la matière de remplissage 26 peut être du cuivre ai béryllium, du monoxyde de silicium ou du mica, les agents adhésifs 25 et 27 étant des colles 20 organiques. Là encore, la base 11, si elle existe, doit être en un métal amagnétique léger, solide et résistant à la corrosion, tel que l'aluminium, le titane, le mégnésium, l'acier inoxydable, le laiton, le béryllium, ou le cuivre au béryllium et être fixé au bloc composite 8 par une couche d'adhérence 28 25 telle qiune résine époxy conductrice. Après fabrication des ensembleslô ou 21, l'enroulement de transfert de signaux constitué par une ou plusieurs spires électriques peut être bobiné par l'ouverture 6 autour du noyau de chacune des têtes de l'ensemble. Pour améliorer la résistance 30 structureEedes espaces ouverts séparant les têtes en dessous du plan de la surface d'enregistrement 13, l'ensemble peut être enrobés dans un composé organique. La structure selon la présente insention réalisée avec les matières mentionnées ci-dessus convient aux applications 35 d'enregistrement avec ou sans contact de la tête, sauf dans le cas d'un entrefer 26 rempli de mica ou de résine époxy, qui convient mieux à l'enregistrement sans contact. Il va de soi que l'invention est susceptible de nombreuses modifications ou applications sans sortir de son cadre. 69 13691 2007590 8 R_E_V_>E_N_D_I 1°- Procédé de fabrication d'un transducteur magnétique à tête multiple consistant à réaliser un élément de cir-5 cuit magnétique dont l'une des surfaces comporte un entrefer longitudinal, puis à éliminer sélectivement une ou plusieurs parties transversales comprenant ladite surface d'entrefer, à certains intervalles pour former une série de noyaux magnétiques interconnectés physiquement par leur extrémité opposée 10 à la surface d1entrefer, les entrefers desdits noyaux étant sensiblement isolés magnétiquement les uns des autres. 2°- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément est un bloc composite de matière magnétique dont lesdites parties transversales ne sont éliminées que sur 15 une portion de l'épaisseur dudlt bloc de manière que la portion restante assure la rigidité de l'ensemble et maintienne les noyaux. 3°- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément est un bloc composite en matière magnétique 20 fixé sur une base amagnétique avant l'opération d'élimination des parties transversales. 4°- Procédé selon les revendications 1, 2 ou 3 caractérisé èn ce que lesdites parties transversales sont enlevées par usinage électrique ou laser. 25 5°- Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la fixation du bloc composite sur la plaque de base consiste à polir jusqu'à un fini optique une surface du bloc autre que la surface contenant l'entrefer, à polir jusqu'à un fini optique une surface de la plaque de base, à placer l'une sur l'au-30 tre les surfaces polies avec interposition d'un agent adhésif, à placer l'ensemble sous vide à haute température et à exercer simultanément sur le bloc et la plaque de base une pression sollicitant les surfaces polies l'une contre l'autre. 6°- Procédé selon la revendication 5 caractérisé 35 en ce que l'agent adhésif est du verre interposé par dépôt de matière chimique ou bombardement à haute fréquence sous forme o d'une couche d'au moins 500 A sur lesdites surfaces polies , le bloc comporte et la plaque de base étant disposés dans un 69 13691 9 2007590 —P vide d'au moins 10" Torr à une température d'au moins 10°C supérieure au point de ramollissement du verre, la pression exercée étant d'au moins 140 kg par cm2 pendant une période dépassant 10 minutes. 5 7°- Ensemble transducteur magnétique à tête multi ple caractérisé en ce qu'il comprend une série d'élément de circuit magnétique en forme de C assemblés par paire et présentant une réluctance relativement faible, chacune des paires constituant un noyau formé de deux pièces polaires opposées 10 et séparées par un entrefer magnétique, un film de matière amagnétique de l'épaisseur voulue étant inséré dans la largeur de l'entrefer et collé aux éléments de circuit entre les pièces polaires pour former un entrefer à réluctance relativement élevée, un élément réunissant les autres surfaces en contact 15 desdits éléments pour constituer un bloc composite dont l'interface présente une réluctance sensiblement égale à celle de la matière le constituant, au moins un canal étant pratiqué dans ledit bloc composite pour séparer au moins partiellement deux desdits noyaux adjacents et une pièce maintenant rigidement 20 les paires réunfes d'éléments de circuit à l'espacement voulu les unes par rapport aux autres. 8°- f Transducteur selon la revendication 7 caractérisé en ce que les éléments de circuit sont en ferrite et sont réunis par une liaison formée par interdiffusion des molé-25 cules de ferrite sur les autres surfaces de contact des éléments de circuit. 9°- Transducteur selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'un film d'alumine adhère sur chaque pièce polaire par l'intermédiaire d'une couche d'adhérence en verre, et en ce 30 que les éléments de circuit y compris la couche d'alumine, sont réunis par une couche d'adhérence en verre. 10°- Transducteur magnétique selon la revendication 7 caractérisé en ce que le bloc composite est en un alliage de fer, de silicium, et d'aluminium, un film de cuivre au beryl-35 lium étant disposé dans l'entrefer et les éléments de circuit étant réunis par un adhésif organique. 69 13691 10 2007590 11°- Transducteur magnétique selon les revendications 7# 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que les éléments de circuit sont fixés à une base amagnétique par un adhésif constitué par une couche de verre ou de colle organique, et en ce que la base ama-5 gnétique est en une matière ayant un coefficient de dilatation thermique sensiblement égal à celui des éléments de cireuit. 12°- Transducteur magnétique selon la revendication 11 caractérisé en ce que la base est en une matière céramique amagnétique. 10 13°- Transducteur magnétique selon la revendication 12 caractérisé eh ce que les éléments de circuit sont en ferrite. 14°- Transducteur magnétique selon'la revendication 7 caractérisé eh ce que les éléments de circuit sont en "Alfecon", une couche de cuivre au béryllium étant disposée dans l'entrefer, 15 lesdits éléments de oircuit étant réunis l'un à l'autre à la base par un adhésif organique.