Brevet FR2509503A1 — publié le 19830114

Les têtes magnétiques en lamelles minces sont obli- gatoirement des éléments à tolérances serrées, qui sont utilisés pour lire et enregistrer des informations sur divers supports magnétiques tels que les disques magnétiques tournant à grande vitesse Actuellement, les dimensions des pièces polaires de ces têtes magnétiques, qui sont les éléments utilisés face au support magnétique, ne sont pas ajustées de façon à garantir que les pôles d'une même paire aient une largeur uniforme et soient alignés avec précision. Bien que des pôles inégaux ne posent pas de grave problème quand des têtes en lamelles minces sont utilisées avec les supports magnétiques courants des systèmes d'entraînement de disques du commerce, les supports futurs à plus grande densité de sillons par unité de surface exigeront des tolérances de dimensions beaucoup plus serrées pour ces têtes Par exemple, dans un avenir assez proche, on utilisera des systèmes à disques magnétiques d'enregistrement comportant plus de 40 sillons au millimètre Ces systèmes auront très probablement une configuration physique telle que la largeur de piste d'une information lisible ne sera que de 0,02 mm ou moins Des pôles inégaux ou mal alignés seront incapables de coopérer avec les supports de ces systèmes sans créer des bruits d'interférence entre sillons à la lecture et des signaux créateurs d'erreurs à l'enregistrement. En raison des tolérances assez fines des pièces polaires, il s'est révélé extrêmement difficile de fabriquer des couples de pôles de largeur sensiblement identique ou alignés avec précision l'un par rapport à l'autre Il faut se rappeler que, dans les systèmes d'entraînement de disques du commerce, le pôle d'une tête magnétique a en moyenne une épaisseur de seulement 0,001 à 0,0036 mm, notamment 0,002 à 0,003 mm et une largeur d'environ 0,023 à 0,036 mm Jusqu'à présent, pour tenter de fabriquer des pôles de même largeur et alignés avec précision, on a recouru simplement à des approximations successives et à des tolérances de fabrication aléatoires, qui ne seront certainement plus acceptables lorsque les tolérances deviendront plus précises pour les applications prévues des systèmes magnétiques à forte densité. L'invention concerne donc un procédé de fabrication de pièces polaires ou électrodes pour têtes magnétiques, capables de fonctionner de manière satisfaisante avec les supports magnétiques futurs à forte densité. Elle concerne encore un procédé relativement simple et commode d'alignement pratiquement parfait de couples paral- lèles de pièces polaires pour têtes magnétiques, ayant prati- quement la même largeur et la même longueur. L'invention sera décrite p lus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif, dont les figures 1 à 5 représentent en coupe les étapes successives du procédé selon l'invention. La présente invention se rapporte à un procédé d'alignement des pièces polaires d'une tête magnétique en lamelles minces On applique sur un support approprié deux couches métalliques qui sont séparées par une couche isolante. Ces couches magnétiques sont destinées à devenir finalement les pièces polaires ou électrodes de la tête magnétique, tandis que la couche isolante subsistera et constituera un intercalaire dans la configuration finale Cet intercalaire est couramment appelé "zone d'entrefer" L'électrode supérieure peut être formée par diverses techniques Par exemple, on applique d'abord un enduit photosensible sur la face supérieure de la couche magnétique supérieure On expose la partie de cet enduit qui est l'image en vraie grandeur de la pièce polaire voulue et on élimine les zones non exposées de façon à obtenir un cache sélectif Puis on attaque, par exemple, par projection du réactif, la couche magnétique supérieure en utilisant un réactif approprié tel qu'une solution à 30 A (en volume) de chlorure ferrique (Fe Cl 3, 6 H 2 O) dans de l'éthylèneglycol à + 10 C, et ensuite on enlève l'enduit photorésistant. Il est aussi possible de former l'électrode supé- rieure par bombardement ionique ou galvanoplastie locale, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 853 715. Dans les deux cas, il faut relier à l'électrode, pendant sa formation, une barrette conductrice de courant. Lorsque le pôle supérieur a été formé de la manière qui vient d'être décrite, on l'enrobe dans un métal protecteur et on l'utilise comme cache pour attaquer la couche isolante. Ce métal protecteur ne peut être attaqué par les réactifs utilisés pour graver l'électrode inférieure ou la couche isolante On utilise cette couche isolante et la couche magné- tique supérieure enrobée dans le métal protecteur comme cache de la couche métallique inférieure qui formera le pôle infé- rieur Les couches métalliques sont avantageusement composées de "Permalloy" (alliage Ni-Fe), la couche isolante étant composée de Si O ou de AI O 2 2 3 ' Comme le montre la figure 1, une base 4 sert de support de la structure à trois couches représentée On applique sur ce support 4 la couche métallique inférieure 3, la couche isolante intermédiaire 2 et la couche métallique supérieure 1 Ainsi que le montre la figure 2, on applique un enduit photorésistant 5 sur la face supérieure de la couche métallique supérieure 1 et on laisse subsister la conformation et les dimensions voulues pour déterminer la forme de l'élec- trode supérieure Si cette électrode supérieure est en un alliage nickelfer, il est possible de l'attaquer par une solution de Fe C 13 dans de l'étylène-glycol Ce réactif n'attaque pas l'enduit photorésistant 5, et la couche isolante 2 constitue une barrière arrêtant l'attaque de gravure ou d'érosion, et protégeant l'intégrité de la couche métallique inférieure 3. Ensuite, on enlève l'enduit photorésistant 5 et l'on enrobe l'électrode supérieure 1 dans un métal protecteur Ce métal protecteur doit être une substance qui enrobe complète- ment l'électrode supérieure 1 et l'isole des solutions réac- tives utilisées ultérieurement pour attaquer la couche métallique inférieure 3 Etant donné que ces couches métalli- ques 1 et 3 sont composées de la même matière, il faut que l'électrode supérieure 1 soit complètement enrobée pour être ainsi isolée des solutions réactives utilisées ensuite pour une attaque de gravure. Il a été constaté que, parmi les métaux protecteurs possibles, l'argent, l'or et le rhodium sont les candidats les plus probables Ils forment tous un écran protecteur convenable pendant les opérations ultérieures d'attaque De ces trois métaux protecteurs déjà préférés, c'est le rhodium que l'on préfère surtout On a constaté que l'argent est le métal protecteur le moins bon à cause de sa réactivité chimique et de sa tendance à s'oxyder et à se corroder à la longue s'il est con- servé dans la structure L'or, qui est un métal noble, ne s'oxyde pas, mais il est relativement tendre et il s'use donc au cours du contact entre les pièces polaires et le support magnétique, s'il est laissé dans la structure Par contre, le rhodium est assez dur et résistant à l'oxydation pour être le métal protec- teur le plus avantageux Cependant, si le métal protecteur est enlevé après fabrication des pôles, le rhodium ne présente aucun avantage particulier par rapport aux autres métaux cités. Bien que le métal protecteur puisse être appliqué par tout procéd é usuel connu, on a constaté qu'il peut être déposé de la manière la plus avantageuse par électrolyse Plus précisément, on connecte une barrette conductrice à l'électrode supérieure 1 et on provoque sur celle-ci, par galvanoplastie, le dépôt du métal protecteur approprié à partir de sa solution pour électrolyse. Des solutions galvanoplastiques normales du commerce, qui peuvent être fournies par des Sociétés telles que LEA-RONAL, Inc et SEL-REX conviennent pour déposer par galvanoplastie la couche protectrice 6. Comme l'indique la figure 4, lorsque l'électrode supérieure 1 a été façonnée et enrobée dans la couche 6 de métal protecteur, on attaque la couche isolante 2 Cette couche isolante 2 est avantageusement composée de Si O 2 ' et elle est attaquée-par une solution tamponnée d'acide fluorhydrique à 4 parties de NH 4 F pour une partie de HF. Si l'on utilise comme substance isolante de l'alumine A 1203 déposée sous vide il e st possible de la retirer ( 1) par bombardement ionique, auquel cas il faut donner à la couche 6 de métal protecteur une épaisseur suffisante pour compenser la perte de matière subie pendant le bombardement ou ( 2) en l'attaquant chimiquement dans un mélange de par exemple,10 parties d'acide nitrique, 15 parties d'acide fluo- rhydrique et 300 parties d'eau L'alumine déposée sous vide peut aussi être attaquée par un mélange de 1 ou 2 parties d'acide phosphorique dans une partie d'eau déminéralisée ou désionisée, mélange porté à 60-800 C On remarquera que les flancs de la couche isolante sont inclinés et forment une certaine dépouille dans le cas de l'attaque chimique,bien que la largeur totale de cette couche soit sensiblement égale à celle de l'électrode supérieure 1. Mais il est important que la dépouille ne s'étende pas au-delà de la couche protectrice d'enrobage afin d'éviter que le pôle supérieur ne soit attaqué au cours de l'attaque ultérieure de gravure ou érosion du pôle inférieur. L'étape finale du procédé selon l'invention consiste à façonner maintenant l'électrode inférieure 3. Comme le représente la figure 5, l'électrode supé- rieure 1, enrobée dans le métal protecteur 6, et la couche isolante 2 sont toutes deux utilisées comme cache pour confi- gurer l'électrode inférieure 3 Si l'on utilise,comme pour l'électrode supérieure; du "Permalloy" pour former la couche métallique,il est possible d'utiliser comme réactif une solu- tion de Fe C 13 dans de l'éthylène-glycol Il est important que ni l'électrode supérieure 1 ni le métal protecteur 6 ne soient mis en contact électrique avec l'électrode inférieure 3 en un autre point quelconque du circuit, afin d'éviter la formation d'un couple galvanique électrochimique, qui provoquerait une dépouille importante de cette électrode inférieure 3 au cours de son attaque Si l'on ne laisse pas ce couple se former, la dépouille de l'électrode inférieure est minimale Par exemple, avec une couche d'alliage Ni-Fe épaisse de 0,003 mm, la dépouille ne sera pas supérieure à 0,0015 à 0,002 mm De cette façon, les pièces polaires d'une tête magnétique en lamelles minces sont configurées de manière à se trouver en pratique absolument alignées. Comme mentionné plus haut, on peut laisser subsister sur le pôle supérieur 1 la couche métallique protectrice 6, pour la simple raison qu'elle ne gênera pratiquement pas le fonctionnement de la tête magnétique et qu'il peut être parfois difficile de la retirer Mais il faut enlever la barrette conductrice pour les étapes suivantes de traitement. Il va de soi qu'il est possible, sans s'écarter du domaine de l'invention, d'apporter diverses modifications au procédé de fabrication de pièces polaires alignées représenté et décrit. REVENDICATIONS 1 Procédé d'alignement précis des pièces polaires d'une tête magnétique en lamelles minces, caractérisé par les étapes suivantes: a On applique sur un support ( 4) deux couches métal- liques ( 3,1) séparées par une couche isolante ( 2), qui sont destinées à devenir les pièces polaires de la tête magnétique b On applique,sur la surface de la couche métal- lique supérieure ( 1) un enduit photorésistant ( 5) ayant la conformation et les dimensions voulues pour déterminer la forme du pôle supé- rieur; c On attaque chimiquement cette couche supérieure ( 1) jusqu'à la couche isolante ( 2) dans les zones qui ne sont pas protégées par cet enduit photorésistant, ce qui forme le pôle supérieur d On enlève l'enduit photorésistant et l'on enrobe ce pôle supérieur dans une couche ( 6) d'un métal protecteur e On attaque la couche isolante ( 2) en utilisant le pôle supérieur comme cache; et f On attaque chimiquement la couche métallique inférieure ( 3) en utilisant comme cache le pôle supérieur et la couche isolante, de façon à former le pôle inférieur. 2 Procédé selon la revendication l,caractérisé en ce que les couches métalliques ( 1,3) sont composées d'un alliage de nickel et de fer. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche isolante ( 2) est composée, soit de Si O 2, soit d'Al O 2 3 Y 4 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on attaque les couches métalliques ( 1,3) en y projetant une solution de Fe C 13 dans de l'éthylène-glycol. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal protecteur est choisi parmi l'argent, l'or et le rhodium. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on dépose la couche ( 6) de métal protecteur sur l'électrode supérieure par galvanoplastie, au moyen d'une barrette conductrice du courant. 7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal protecteur est du rhodium. 8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on enlève le métal protecteur après avoir façonné le pôle inférieur. 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur des pôles est comprise entre environ 0,001 et 0,0036 mm. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on attaque une couche isolante de Si O 2 au moyen d'une solution tamponnée d'acide fluorhydrique. 11 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on attaque une couche isolante d'alumine par un mélange d'acide nitrique, d'acide fluorhydrique et d'eau. 12 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on retire la couche isolante ( 2) par bombardement ionique.