Brevet FR2514926A1 — publié le 19830422

La présente invention concerne de façon générale les transducteurs inductifs à couches minces, souvent appelés "têtes magnétiques" à couches minces Ces dispositifs sont utiles pour l'enregistrement et la lecture des transitions magnétiques sur un support mobile d'enregis- trement magnétique. Une tête magnétique à couche mince a de façon générale une construction dans laquelle une couche d'un matériau magnétique est déposée sur un substrat d'un matériau magnétique et une couche conductrice est placée entre eux Ce substrat et la couche de matériau magnéti- que constituent un circuit magnétique, l'extrémité arriè- re de la couche étant magnétiquement connectée au substrat alors que l'extrémité avant est magnétiquement séparée du substrat afin qu'un entrefer d'enregistrement soit formé Uncourant électrique circule dans le conducteur afin qu'il assure un enregistrement. La tête magnétique de lecture et/ou enregistre- ment doit comprendre les parties essentielles suivantes: un circuit magnétique présentant une discontinuité magné- tique ou "entrefer", les terminaisons du circuit magnétique de part et d'autre de l'entrefer étant appelées "pièces polaires" magnétiques, et un ou plusieurs enroulements électriques qui entourent le circuit et sont destinés à permettre l'enregistrement et/ou la lecture Il est essentiel que l'entrefer et les pièces polaires soient réalisés avec des tolérances serrées afin que les densités élevées de tassement des données sur les couches magnétiques puissent être utilisées avantageusement En outre, il est très avantageux que les pièces polaires se déplaçant très prés de la surface magnétique d'enregistrement, aient des parois latérales perpendiculaires et rectilignes. Dans les parties d'un ensemble comprenant une tête magnétique qui sont éloignées de la région de l'entrefer, il n'est pas avantageux que la structure ait des parois latérales rectilignes et perpendiculaires. Par exemple, les enroulements électriques précités entourent -2514926 le corps de la tête et leur intégrité physique serait très affectée s'ils devaient entourer des parois rectilignes et perpendiculaires. L'article de Kelly et Koel "Electrochemical aspects of the beveling of sputtered Permalloy films" J Electrochem Soc, Electrochem Science and Tech, vol 25, N 06, p 860-865 (juin 1978) décrit la produc- tion de têtes magnétiques à couches minces ayant des gradins chanfreinés formés de films pulvérisés de "Permalloy" L'article indique qu'une couche double comprenant du 'Permalloy' recouvert de titane peut être attaquée chimiquement par un mélange H 2 SO 4/H 202/HF avec formation d'une surface chanfreinée dont l'angle peut varier entre 60 et 40 , selon la concentration de HF dans le mélange Bien que la possibilité de la formation de bords chanfreinés ou inclinés dans une couche de "Permalloy" dans une tête à couche mince soit utile comme indiqué dans l'article précité, on sait qu'un procédé bien plus important au point de vue indus triel serait la fabrication de bords à inclinaison variable ainsi que de bords rectilignes lors de la fabri- cation d'une tête à couche mince Par exemple, il est important que la région des extrémités des poles de la tête ait des proportions reproductibles avec une grande précision et comporte des bords rectilignes car c'est la région des extrémités des pôles qui se déplace prés dusupport d'enregistrement magnétique et si la partie des extrémités des pôles n'a pas des bords recti- lignes réglés avec précision, des erreurs de lecture et d'écriture peuvent apparaitre. L'invention concerne un procédé de formation de bords rectilignes aussi bien que d'inclinaison varia- ble sur une tête magnétique à couche mince de "Permalloy". L'invention concerne aussi un procédé de fabri- cation de bords rectilignes et de bords d'inclinaison variable sur un corps de "Permalloy" d'une tête à couche mince, au cours d'une seule série d'opérations de trai- tement chimique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe transversale il- lustrant la formation d'une paroi latérale d'inclinaison variable selon la technique antérieure; les figures 2 a et 2 b représentent respecti- vement une vue enplan illustrant l'application d'une réserve photographique et de titane et une perspective de l'effet d'un tel dessin sur une surface de "Permalloy"- après attaque chimique; les figures 3 a et 3 b représentent respecti- vement une vue en plan de dessins de revêtement de réser- ve photographique et de titane sur une surface de "Permalloy", et une perspective de l'effet obtenu à l'aide de ces dessins après attaque chimique de la couche de "Permalloy" au cours de la formation d'une paroi latérale d'inclinaison variable, ainsi que d'une extré- mité de pièce polaire à bord rectiligne; la figure 4 est une perspective d'une tête à couche mince, représentant la région de la gorge et de l'extrémité de la pièce polaire, réalisée selon l'in- vention; et la figure 5 est un graphique représentant la variation de l'inclinaison du chanfrein d'un film de "Permalloy", portée en ordonnée, en fonction de la concentration en volume de HF dans un mélange d'at- taque contenant 200 g de Fe Cl 3 dans 908 cm 3 d'éthylène- glycol, à 53-58 C. L'invention concerne un procédé de fabrication de bords d'inclinaison variable et rectilignes sur un corps de "Permalloy" (qui est un alliage de nickel et de fer) sur une tête à couche mince Ce procédé comprend la formation initiale d'une couche de titane sur le corps de "Permalloy" recouvrant au moins les régions du corps qui doivent avoir l'inclinaison variable. Ensuite, une couche de réserve photographique est formée sur la couche de titane et le corps de "Permalloy". La réserve photographique est retirée dans les zones dans lesquelles la couche de titane et le corps de "Permalloy" ne doivent pas être conservés dans la tête à couche mince après l'attaque chimique Cette tête est alors attaquée chimiquement par un mélange qui con- tient de l'acide fluorhydrique (HF) et du chlorure fer- rique (Fe C 13) afin que des bords d'inclinaison variable soient formés dans les zones du corps de "Permalloy" qui sont recouvertes de titane et de réserve photogra- phique et des bords rectilignes dans les zones du corps qui ne sont couvertes que par la réserve photographique. L'article précité "Electrochemical aspects of the beveling of sputtered Permalloy films" décrit un profil théorique d'affouillement qui constitue la base de la formation d'un bord d'inclinaison variable. Plus précisément, cet article indique qu'une base 4 supporte une couche 3 de "Permalloy" qui a été revêtue d'une couche 2 de titane et d'une couche 1 de réserve photographique L'utilisation d'un mélange d'attaque chimique contenant HF provoque un affouillement au- dessous de la réserve photographique 1 simplement par- ce que la couche 2 de titane est attaquée plus rapide- ment que le "Permalloy" La pente 5 dépend de la concen- tration de l'acide fluorhydrique dans le mélange d'attaque, suivant la formule vitesse d'attaque du "Permalloy sina = vitesse d'attaque du titane Selon ces enseignements, une tête à couche mince se forme avec une paroi d'inclinaison variable d'une manière uniformément reproductible autour de tout l'élément de la tête Cependant, comme indiqué précédem- ment, une telle configuration n'est pas idéale pour la fabrication d'une tête magnétique à couche mince car la pièce polaire doit avoir des bords rectilignes. La figure 2 a est une vue en plan d'une couche 10 de 2514926 "Permalloy", divisée en quatre quadrants, alors que la figure 2 représente la même couche en perspective après l'attaque chimique La réserve photographique 7 est re- présentée d'une manière telle qu'elle recouvre complète- tement les quadrants a et b, alors que la couche 8 de titane est représentée sous une forme qui recouvre complètement les quadrants b et d. La configuration représentée sur la figure 2 a peut être formée par application sur un substrat d'une couche de "Permalloy" qui est un alliage Ni-Fe et par re- vêtement du "Permalloy" par application d'une couche de titane par pulvérisation cathodique ou par toute autre technique bien connue Le titane doit avoir de préférence une épaisseur comprise entre environ 0,08 et 0,1 gm, et il peut être placé uniformément sur la couche 10 de "Permalloy" puis retiré ultérieurement par application d'une réserve photographique sur le titane et par dur- cissement et enlèvement de la réserve avec la configura- tion d'une image afin que le titane qui est retiré ul- térieurement dans les zones non protégées soit exposé sé- lectivement, par mise en oeuvre d'une technique bien con- nue Comme l'indique la figure 2 a, le titane est retiré sélectivement dans les quadrants a et c. Lorsque le dessin de titane a été formé comme indiqué précédemment, l'ensemble de la surface de "Permalloy" et de titane peut être recouvert à nouveau sélectivement d'une réserve photographique 7 et, comme indiqué sur la figure 2 a, cette réserve ne reste que dans les quadrants a et b La configuration résultante est at- taquée par un mélange d'attaque chimique contenant HF et Fe Cl 3 dans de l'éthylèneglycol Le chlorure ferrique est destiné à attaquer le "Permalloy" alors que l'acide fluor- hydrique n'attaque que le titane Dans les zones couvertes par le titane, HF et Fe C 13 sont utilisés tous deux pour la formation d'une paroi d'inclinaison variable à la limite de la réserve photographique Dans les zones qui ne sont pas couvertes par le titane, seul le chlorure ferrique est utilisé pour l'attaque du 'Permalloy" avec formation d'une paroi latérale rectiligne à la limite de la réserve photographique. Le résultat de l'attaque chimique est représenté sur la figure 2 b La surface inclinée 10 est représentée sous forme de la zone comprise dans le quadrant b de la figure 2 a, avec une surface 12 de limite qui est placée le long de la ligne de démarcation entre les quadrants a et b Une surface rectiligne 11 de paroi latérale se forme du fait de la présence de Fe C 13 dans le mélange d'attaque, sur le "Permalloy" non protégé dans le quadrant c. La figure 4 représente un corps terminé de "Per- malloy" ayant une paroi latérale rectiligne 25 qui peut former une extrémité de pôle d'une tête magnétique à cou- ches minces ayant une région d'étranglement 26 et des parois latérales inclinées 27 Ainsi, les enroulements de la tête à couches minces peuvent être limités à la zone proche des parois inclinées 27 si bien que leur ap- plication et leur retenue sont facilitées pendant le trai- tement mais aussi pendant l'utilisation de la tête. La configuration représentée sur la figure 4 peut être préparée par mise en oeuvre des principes dé- crits en référence aux figures 2 a et 2 b, comme indiqué sur les figures 3 a et 3 b Plus précisément, la figure 3 a est une vue en plan d'un corps de "Permalloy" recou- vert sélectivement de réserve photographique et de titane. Le quadrant e n'est recouvert que de la réserve photogra- phique 13 alors que le quadrant h n'est recouvert que par le titane 15 Le quadrant f est revêtu à la fois de titane et de réserve photographique, alors que la quadrant g représente la région 14 d'alliage "Permalloy" nu, qui n'a pas reçu du tout de revêtement. La figure 3 a diffère de la figure 3 b en ce qu'elle indique un décalage angulaire à l'intersection de la zone revêtue de titane et de réserve et de la zone revêtue de réserve seule La comparaison des figures 3 a-et 3 b montre que la paroi latérale rectiligne 17 se forme comme prévu, de même que la paroi latérale inclinée 18 Cepen- dant, les parois 17 et 18 ne sont pas reliées perpendicu- lairement comme indiqué par l'élément 12 sur la figure 2 b mais elles sont reliées par une surface 16 qui est inclinée entre les deux surfaces avec une inclinaison correspondant à l'angle O indiqué sur la figure 3 a, la zone nue 14 de la figure 3 a correspondant alors à la zone retirée 14 a de la figure 3 b La configuration représentée sur la figure 4 peut être obtenue par mise en oeuvre de cette technique. On considère maintenant un exemple de mise en oeuvre de l'invention On prépare, sur un support conve- nable de A 1203 formé par pulvérisation, un film de "Permal- loy" formé par pulvérisation sur une épaisseur de 2,5 im. Une fois réalisée la couche de '"Permalloy", une couche uniforme de titane est appliquée sur elle par pulvérisation sur une épaisseur totale de O,lim On applique ensuite une réserve photographique à sa surface, la réserve étant durcie suivant la configuration d'une image et étant en- suite retirée sélectivement dans les zones non durcies. Le titane est alors retiré sélectivement dans la région non protégée par la réserve photographique, avec un mé- lange contenant 10 % en volume de HF, et la réserve photo- graphique est alors totalement retirée si bien qu'il reste- un corps de "Permalloy" partiellement recouvert d'une sur- face de titane. On applique une autre réserve photographique sur l'organe formé de "Permalloy" et de titane, on la fait durcir suivant une image, et on la retire sélectivement si bien qu'il se forme dans certaines régions un corps de "Permalloy", de titane et de réserve et, dans d'autres régions, un corps de "Permalloy" et de réserve. On effectue alors une attaque chimique par pulvé- risation des éléments ainsi préparés avec des solutions contenant environ 200 g de Fe C 13 dans 908 cm 3 environ d'éthylèneglycol et contenant HF à des concentrations différentes à une température comprise entre environ 53 et 58 'C Dans la région contenant le "Permalloy" et la réserve, le chlorure ferrique provoque l'entraînement du "Permalloy" dans les zones non protégées par la réserve si bien qu'il se forme des bords rectilignes aux limites. Dans les régions comprenant le "Permalloy", le titane et la réserve, le chlorure ferrique provoque l'enlèvement du "Permalloy" dans les zones non protégées par la réserve, mais l'acide fluorhydrique forme des bords chanfreinés aux limites L'importance du chanfreinage dépendant de la concentration de l'acide chlorhydrique présent dans le mélange d'attaque et varie comme indiqué par la figure La courbe 50 montre que l'angle du chanfrein diminue lorsque la concentration de HF augmente. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication de bords rectilignes et de bords d'inclinaison variable sur un corps d'alliage de nickel et de fer d'une tête magnétique à couche mince, caractérisé en ce qu'il comprend: A la formation d'une couche de titane sur le corps d'alliage de nickel et de fer, cette couche recouvrant au moins les zones du corps qui doivent avoir l'inclinaison variable, B La formation d'une couche d'une réserve photo- graphique sur la couche de titane et le corps d'alliage de nickel et de fer, C L'enlèvement de la réserve dans les zones de la couche de titane et du corps d'alliage de nickel et de fer qui ne doivent pas être conservées dans la tête après attaque chimique, et D L'attaque chimique de la tête à couche mince à l'aide d'une matière contenant HF et Fe Cl afin que des bords d'inclinaison variable soient formés dans les zones du corps d'alliage de nickel et de fer qui sont recouvertes de titane et de réserve, et que des bords rectilignes soient formés à la limite des zones du corps d'alliage de nickel et de fer qui ne sont couvertes que de réserve. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réserve est retirée après l'attaque chimique. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière d'attaque chimique contenant Fe Cl 3 contient aussi de l'éthylèneglycol - 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bords rectilignes forment la région d'extré- mité des pôles de la tête à couches minces. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de titane est formée sur une épaisseur de l'ordre de 0,8 à 0,1 9 m environ.