Brevet FR2480979A1 — publié le 19811023

Cette invention est relative à un procédé perfectionné de fabrication de styles ou pointes de lecture capacitifs et elle vise plus particulièrement les perfectionnements apportés à l'ap- plication sélective d'une couche électriquement conductrice sur une surface prédéterminée du style. On a dernièrement mis au point des systèmes d'enregistrement capacitifs qui sont capables de stocker des volumes importants d'informations de signaux électroniques, sur des disques enregis- trés, ces informations pouvant être restituées par "lecture" du disque enregistré sur un dispositif capacitif. Un système d'enre- gistrement et de lecture capacitif, utilisant des disques enre- gistrés est décrit dans le brevet américain n0 5 842 194. Le style qui est utilisé pour la lecture du disque capaci- tif enregistré du type décrit ci-dessus, doit être électriquement conducteur. Des styles capacitifs comportent, de façon typique, des tiges de support constituées d'un matériau d'usure relative- ment dur, tel que du saphir, ou de préférence du diamant, qui sont par nature dielectrique. La conductivité électrique requise pour le style de lecture peut être obtenue en formant une élec- trode sur une surface du style, comme décrit dans le brevet amé- ricain mentionné ci-dessus. L'électrode est formée sur le côté postérieur (dos) du style. La tige de support est conformée en pointe à une extrémité. Des défauts dans le style apportent un certain nombre de problèmes en ce qui concerne les performances de lecture d'un disque enregistré. Toute l'information de signal capacitif prove- nant de la lecture du disque enregistré est recueillie par le style. Tout défaut dans la performance du style et plus particu- lièrement dans les caractéristiques de captation électrique du style entraîne une aberration du signal électrique désiré dans toute la lecture du disque enregistré capacitivement. Il s'est avéré que la fabrication d'un style de lecture ca- pacitif, présentant un niveau élevé constant de Performance cons- tituait un problème majeur. La zone de fabrication du style qui présente le plus de difficulté est celle qui intéresse la forma- tion de l'électrode sur le dos du style. Afin d'obtenir une per- formance de haut niveau à partir d'un style on a trouvé qu'il était nécessaire de former l'électrode dans une épaisseur rela- tivement uniforme du style. 2 2 CI 9248079 Un procédé qui a été suggéré poor:asser ur._ eercae -ur le style consiste l iibérer des Fauches de 2ty es t.x en les soumettant à une pulvérisation cathodl ue avec ni metai -el que du titane. Un tel orocessus est decrit dans le brevet améri- cain nO 5 525 595. Ce procédé n'est pas satisfaisant étant donné que le revêtement du métal sur les ébauches de style n'est pas uniforme. Les ébauches de styles, lorsqu'elles sont libérées, afin de tomber pendant la pulvérisation cathodique, ont tendance à se regrouper ce qui se traduit par une application aleatoire, non uniforme du métal pulvérisé sur les surfaces des ébauches de styles. Certaines de ces surfaces peuvent recevoir des quantités excessivement épaisses de revêtements métalliques alors que d'autres surfaces peuvent rester pratiquement exemptes de revê- tement. Un dépôt effectué par ce procédé présente l'inconvénient que le contact physique de l'ébauche de style métallisé lors de la mise en oeuvre du procédé endommage les revêtements métalli- ques et peut même provoquer une adhérence des styles les uns sur les autres. Un autre problème résultant de ce procédé est que toutes les surfaces de l'ébauche de style sont recouvertes, ce qui rend difficile une sélection de l'orientation optimale pour effectuer un micro-usinage des pointes nécessaires aux styles. Un autre problème inhérent à ce procédé est que le rendement en ébauches de styles recouvertes de façon acceptable est inhéren- tement faible, ceci étant dû à la fois à la non uniformité rela- tive du revêtement des styles et à une casse relativement impor- tante de styles pendant la chute. Il serait donc particulièrement avantageux de pouvoir dis- poser d'un procédé permettant d'appliquer des revêtements élec- triquement conducteurs plus uniformes sur des ébauches de styles, et permettant d'obtenir un taux élevé de styles acceptables. Par ailleurs il serait particulièrement utile de disposer d'un procé- dé permettant de réaliser des revêtements uniformes et sélectifs sur des surfaces prédéterminées des styles afin de faciliter l'usinage ultérieur des yles pour obtenir des performances op- timales de lecture à partir des styles terminés. L'invention apporte en conséquence un procédé perfectionné de fabrication de styles de lecture capacitifs selon lequel des ébauches allongées de style sont préparées en premier lieu à partir d'un matériau dielectrique cristallin dur tel que du diamant. Les ébauches de style sont munies d'au moins une paire de surfaces polies opposées le long de la longueur des ébauches. Les ébauches de style sont ensuite placées dans un gabarit munie de rainures qui correspondent à la demi-section diagonale des ébauches. Ces ébauches placées dans les rainures ont une de -leurs surfaces polies opposées qui est exposée, l'autre surface opposée étant masquée. Les ébauches de style en place dans les rainures sont ensuite munies d'un revêtement par pulvérisation cathodique, sur la surface polie exposée. Les ébauches de style sont ensuite soumises à un micro-usinage de telle façon que la surface polie revêtue devienne l'électrode sur le côté postérieur (dos) des styles terminés, la surface polie non recouverte devenant le côté de face des styles. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessinannexé qui en illustre un exemple de mise en oeuvre dé- pourvu de tout caractère limitatif. Sur le dessin: - la figure 1 est une vue en perspective isométrique d'une pastille d'un matériau dielectrique; - la figure 2 est une vue en perspective isométrique de la pastille représentée figure 1, avec ses surfaces opposées polies; - la figure 3 est une vue en perspective isométrique de la pas- tille polie de la figure 2, découpée en ébauches de styles allongées - la figure 4 est une vue en perspective isométrique d'une ébauche de style individuelle; - la figure 5 est une vue en bout de l'ébauche de style repré- sentée sur la figure 4; - la figure 6 est une vue en perspective isométrique d'un ga- barit recevant et maintenant les styles pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - la figure 7 représente une ébauche de style, positionnée dans l'une des rainures du gabarit de la figure 6; - la figure 8 illustre l'étape de dépÈt d'un revêtement, par pulvérisation cathodique, sur une ébauche de style positionnée sur le gabarit représenté sur la figure 6; - la figure 9 est une vue en bout d'une ébauche de style munie de son revêtement selon l'invention; - la figure 10 est une vue en perspective isométrique d'un style terminé typique avec sa pointe de lecture; et - la figure Il est une vue selon les flèches 11-11 de la fi- gure 10, représentant l'électrode formée sur le dos du style de la figure 10. Dans la description qui suit on fait référence à la fabrica- tion de styles capacitifs comportant une électrode métallique for- mée sur un support de diamant. Il convient cependant de noter que la partie de support du style peut également être constituée d'autres matériaux dielectriques tels que du saphir et similaire et que le revêtement peut être constitué d'un matériau conducteur autre que les métaux mentionnés ci-après. L'étape initiale de la formation des styles consiste en la préparation d'une pastille 10 d'un matériau dielectrique dur, tel que du diamant. Lorsque l'on utilise du diamant, la plaquette 10 est obtenue, de façon typique, en sciant un diamant naturel de façon à obtenir une plaquette ou pastille présentant une épaisseur uniforme 11..Cette pastille 10, lorsqu'elle est- initialement découpée présente des surfaces sciées 12 relativement rugueuses. Ces surfaces 12 ne conviennent pas en tant que surfaces de subs- trat pour l'application du revêtement d'électrode étant donné que ce revêtement vient se conformer, de façon inhérente, àla surface sciée et qu'il serait donc dans ce cas, d'épaisseur non uniforme. Les deux surfaces 12 de la pastille 10 sont polies de façon à obtenir un degré élevé de polissage afin d'obtenir une pastille 13 présentant des surfaces opposées lisses 14. La pastille polie 13 est ensuite découpée, par sciage, en parallélépipèdes 15. Les parallélépipèdes individuels 15 sont ensuite coupés selon des longueurs prédéterminées pour obtenir des ébauches de style 16. Comme on peut le voir sur le dessin, chaque ébauche individuelle de style 16 possède des surfaces opposées 17 - 18 qui sont polies, et deux surfaces opposées 19 - 20 non polies (figure 4 et 5). Une ligne imaginaire 21 tracée en diagonale sur l'extrémité de l'ébauche 16 montre que les demi-sections diago- nales 22 et 23 ont des formes sensiblement identiques. Comme on peut le voir sur la figure 5, l'ébauche de style 16 (Figure 5) présente une section droite de forme carrée. On notera, cependant, que conformément à l'invention, cette section J droite peut présenter toute autre forme, par exemple rectangu- laire avec différentes largeurs et hauteurs, ou hexagonale, ou en forme de parallélogramme. La caractéristique importante du procédé selon cette invention est que les demi- sections dia- gonales sont essentiellement symétriques et qu'il existe une paire de surfaces opposées polies. Les ébauches de style 16 sont nettoyées pour les préparer au traitement de pulvérisation cathodique, en utilisant des sol- vants classiques bien connus et en mettant en oeuvre toute tech- nique de nettoyage appropriée. Les ébauches de style 16 sont ensuite disposées sur un gaba- rit 24 (figure 6) qui comporte des rainures 25 qui masquent l'une des moitiés de section diagonale 22, 23, de chaque ébauche de style 16. Ces ébauches 16 peuvent être placées dans des rainures 25, soit individuellement en déposant les ébauches une par une dans une rainure ou bien elles peuvent être déposées dans ces rainures, en faisant graduellement vibrer un groupe de styles sur la surface du gabarit 24 jusqu'à ce que chaque ébauche 16 tombe dans une rainure 25. Lorsque les ébauches 16 sont placées dans une rainure de gabarit 24. (figure 7), l'une des surfaces polies 17 de chaque style est exposée et la surface polie opposée 18 est masquée par le gabarit 24. Le gabarit 24 avec les ébauches de style dans les rainures 25 est placé dans un dispositif appro- prié de pulvérisation cathodique et un matériau électriquement conducteur, typiquement un métal, est pulvérisé sur la surface polie exposée 17 et sur la surface exposée non polie 19 des ébau- ches 16. Parmi les métaux qui peuvent 9tre pulvérisés sur les ébauches 16, on peut citer notamment le titane, le tantale, le chrome le tungstène, l'hafnium, le zirconium, le niobium et similaire, le titane étant le métal préféré. En outre, il est également pos- sible de disposer sur les ébauches 16, par pulvérisation catho- dique, d'autres matériaux conducteurs que des composés'métalli- ques. Le matériau électriquement conducteur est appliqué sur les ébauches de style 16 sous la forme d'un revêtement d'épaisseur uniforme, en maintenant simplement uniformes les conditions de pulvérisation cathodique, sur la longueur exposée (-dégagée) des ébauches de style. Il s'agit là d'une procédure relativement simple bien connue dans la technique de la pulvérisation catho- dique et qui peut être facilement miseen oeuvre, en i >- Ae plus facilement que les procédés de dépôts tels que dessus (chute libre et pulvérisation cathodique-. L'une des extrémités de l'ébauche du style pourvue de son revêtement est usinée (micro-usinage) en un certain no- re &'t- pes séparées de façon à réaliser une pointe de lecture 32 à l'ex- trémité de chaque style. Lors du processus de micro-usinage, il est important que la surface polie revêtue 27 (figure a) de L'é- bauche de style soit orientée lors de l'usinage de façon à être positionnée correctement pour qu'elle devienne l'électrode sur le côté postérieur (dos) du style terminé. La surface polie nori revêtue 18 qui était masquée lors de l'application du revêtement électriquement conducteur peut être avantageusement utilisée pour orienter l'ébauche de style en diamant pour des opérations ulté- rieures d'usinage. En utilisant un équipement optique approprie, la surface polie non revêtue 20, peut être différenciée de la surface polie revêtue 27 ce qui permet de réaliser une orienta- tion relativement simple de l'ébauche de style en diamant pour l'usinage. Lors de l'usinage initial de l'ébauche de style, une paire de facettes 29 et 30 sont découpées dans la pointe de l'ébauche du style. Cet usinage préalable de l'ébauche élimine aussi la portion de matériau conducteur située à proximité de la pointe du style qui a été auparavant pourvue d'un revêtement sur la sur- face rugueuse non polie 19 du style. De cette manière, le maté- riau conducteur sur la surface rugueuse plaquée 31 est effecti- vement isolé de la surface du disque capacitif lors de la lec- ture et il n'affecte pas indésirablement le recueil des informa- tions électroniques par le style. L'opération finale de micro-usinage du style créée un pro- fil d'extrémité très étroit 32 sur la pointe du style. C'est ce profil qui vient en prise dans les sillons du disque capacitif. Comme on le voit sur la figure 11, le revêtement de métal conducteur sur le dos du style terminé s'étend vers le bas jusqu'à la pointe du profil d'extrémité rétréci 32. Par ailleurs le re- vêtement sur la surface rugueuse 31, se termine en un point 33, situé loin au-dessus du profil rétréci 32 et il ne sert pas à recueillir le signal de l'enregistrement. Le procédé selon l'invention qui vient d'être décrit, apporte des perfectionnements importants tant en ce qui concerne le rendement que la qualité des styles obtenus par rapport à ceux réalisés par le procédé antérieur décrit ci-dessus. Le revêtement électriquement conducteur sur le dos des styles, réalisés selon cette invention, est sensiblement plus uniforme et l'épaisseur du revêtement peut être plus facilement contr8lé. En outre, l'ébau- che de style en diamant pourvue de son revêtement, peut, par con- séquent être plus facilement orientée lors des opérations d'usi- nage ultérieures de façon que la surface revêtue et polie soit la surface d'électrode du style. Le rendement en styles satisfai- sants est bien amélioré de même que l'uniformité des performances des styles selon l'invention, par rapport aux styles produits par les procédés antérieurs. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 8 2480979 REVENDI CATI ONS 1.- Procédé de fabrication d'un style de lecture capacitif d'un disque contenant de l'information, caractérisé en ce qu'il consiste - à partir d'une ébauche de style (16) en un matériau dielec- trique, ayant la forme d'un élément allongé possédant des demi- sections diagonales (22, 23) symétriques et une paire de surfaces opposées polies (17, 18), l'une de ces surfaces étant sur chaque demi- section diagonale; - à masquer l'une des demi-sections le long de sa longueur - à appliquer-une couche d'un matériau électriquement conduc- teur sur l'autre demi-section de telle manière que la face polie (17) de la moitié démasquée soit recouverte dudit matériau élec- triquement conducteur et que la face polie (18) sur la moitié masquée ne soit pas recouverte; - à usiner une pointe (28) de configuration déterminée, sur l'une des extrémités terminales de l'ébauche de style, ledit ma- tériau électriquement conducteur sur la surface postérieure du style s'étendant jusqu'à la pointe; et - à enlever tout matériau conducteur déposé sur d'autres sur- faces de l'ébauche selon une quantité suffisante pour isoler ef- fectivement le matériau conducteur sur les autres surfaces, à partir de la pointe (28) du style. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau dielectrique est du diamant. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau conducteur est un métal. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau conducteur est du titane. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ébauche présente la forme d'un parallélépipède. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit parallélépipède possède une section droite carrée. 7.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ébauche (16) est masquée en la positionnant dans une rainure (25) d'un organe de support (24) dans lequel ladite rainure pré- sente une forme s'adaptant à celle de la demi-coupe diagonale de l'ébauche. 8.- Procédé pour la fabrication d'un style capacitif de