Brevet FR2559292A1 — publié le 19850809

La présente invention a pour objet une nouvelle structure de bobinage pour tête magnétique d'enregistrement. Elle trouve notamment son application dans le domaine de l'enregistrement magnétique, mémoi- res à disques, dérouleurs de bandes, vidéoscope, par exemple. Une tête magnétique d'enregistrement, connue de l'homme de l'art, comprend essentiellement, un circuit magnétique ouvert, présen- tant un entrefer et un bobinage qui, à l'écriture, permet par le pas- sage d'un courant, de générer un champ de fuite au niveau de l'entrefer, qui enregistrera dans la couche d'enregistrement, les in- formations nécessaires et, à la lecture, sera induit par une variation de flux magnétique provenant de la couche d'enregistrement et faisant apparaltre à ses bornes, une différence de potentiel constituant le signal de lecture. Généralement, le circuit magnétique est massif, découpé, assemblé, et le bobinage réalisé avec du fil conducteur enroulé. Un inconvénient important de cette structure est sa réalisa- tion à partir d'éléments massifs pour le circuit, et du bobinage, as- semblés sous la forme définitive. En effet, le volume relativement important du circuit magnétique, limite les performances en fréquence de la tête, à cause de l'inductance du bobinage. Un procédé connu, consiste à réaliser entièrement la tête à partir de procédés permettant de réaliser des couches minces, magnéti- ques, conductrices et isolantes, en s'appuyant sur les technologies connues de l'homme de l'art, et proches de celles employées pour la réalisation des circuits intégrés. Ces technologies s'appuient essen- tiellement sur les dépôts de couches minces, des procédés de photoli- thographie, et des procédés de gravure soit chimiques, soit par plasma. Il apparait donc qu'une limite à la miniaturisation de ces structures, se situe au niveau des dimensions des lignes constituant le bobinage, ainsi qu'à la dimension de l'espacement entre deux lignes. Pour obtenir des dimensions de lignes de l'ordre du micron, la gravure plasma ou gravure ionique réactive, deux méthodes bien connues de l'hoamme de l'art, sont indispensables, la gravure chimique ne permettant pas des dimensions aussi petites. Le cuivre, de par sa très faible résistivité et son faible coût, est généralement utilisé. Cependant un inconvénient majeur à cette solution est que par gravure ionique réactive ou par plasma, le cuivre est très difficile à graver. La présente invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients, en remplaçant cette alternance de lignes conductrices séparées par des intervalles non conductrices, par des lignes conduc- trices sur deux niveaux, réalisées au cours d'une seule gravure d'un matériau isolant, ce qui, vu en plan, revient à avoir les lignes conductrices adjacentes, sans zones de séparation d'une part et en évitant les difficultés de gravure fine du cuivre par exemple, par les procédés de gravure cités précédenment, d'autre part. De façon plus précise, l'invention a pour objet une structure de bobinage en couches minces, sous forme de double spirale, situées dans deux plans différents. La particularité.de ces spirales est qu'elles sont ccmplémentaires, ce qui, vu de dessus, forme une nappe de conducteurs adjacents, sans surface perdue entre les conducteurs. Cette structure, pour une dimension de lignes donnée, permet donc une plus grande miniaturisation. Selon une autre caractéristique secondaire, la définition des lignes conductrices, à l'exclusion des zones d'interconnexion, n'est pas obtenue par gravure de ces dites lignes. Selon un mode de réalisation préféré, les lignes conductrices sont en cuivre. Selon une autre caractéristique secondaire, la même structu- re peut être répétée plusieurs fois et empilée sur la précédente, avec une couche isolante intercalaire, isolant électriquement les structu- res superposées. Une interconnexion séparée assure la liaison élec- trique entre les structures. D'autres caractéristiques et avantages de 1'invention ressor- tiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illus- tratif mais non limitatif, en référence des dessins annexés, dans lesquels: 5. Les figures 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7 montrent les principales étapes de réalisation de l'invention. La figure 8 représente le plan du bobinage objet de l'invention. La figure 9 montre la coupe complète d'une tête magnétique d'enre- gistrement utilisant le bobinage objet de l'invention, vu en coupe selon a de la figure 8. La figure 1 représente la coupe du support du bobinage. Ce dit support (2) est constitué d'un matériau isolant électriquement, commie du verre, de la silice ou une couche organique par exemple. Ce support est recouvert d'une couche mince (4) d'épaisseur inférieure au micron, d'un matériau également isolant électriquement et qui peut être par exemple une couche organique, de la silice ou du nitrure de silicium. Cette couche (4) doit pouvoir se graver sélectivement, par rapport au support (2), selon les méthodes de photolithogravure connues de l'hommnne de l'art. La figure 2 illustre le résultat de la gravure de la couche (4). La figure 3 illustre la gravure du support (2), en utilisant la couche (4) comme masque de gravure. La figure 4 montre une surgravure du support (2), qui, ne touchant pas la couche (4), fait que celle-ci déborde en surplomb sur chaque paroi verticale pratiquée dans le support (2). Les sillons ainsi réalisés dans le support (2), ont la forme d'une spirale, comme illustré en plan sur la figure 8 et dont les figures 1 à 7 représentent une coupe partielle. La figure 5 montre le dépôt d'une couche électriquement conductrice, (6) qui peut préférentiellement être du cuivre, ou tout autre mntal bon conducteur d'électricité. Ce dépôt est fait préféren- tiellement sous vide. On voit que la couche de cuivre se dépose sur les parties horizontales figure 5 du support (2) et de la couche (4), sans recouvrir les flancs verticaux, délimitant ainsi deux spirales adjacentes, sans court-circuit entre elles. Ces deux spirales adjacen- tes se situent sur deux plans différents: le plan supérieur de la couche (4), et le fond de la gravure du support (2) constituant le se- cond plan. La figure 6 montre une réservation de résine photosensible (8) qui permettra par gravure d'éliminer les parties du dépôt de la couche (6) sur le plan de la couche (4) qui seraient superflues. La figure 7 illustre le résultat final, en montrant une cou- pe partielle (a) de la figure 8. La figure 8 illustre le bobinage vu en plan. La partie gravée dans le support (2), est représentée par la spirale partant de (1), pour se terminer en (3). La spirale obtenue sur le plan supérieur de la couche (4) , débute en (7) et se termine en (5). Pour constituer une double spirale, avec continuité de l'enroulement dans le même sens, il ne suffit plus que de raccorder selon des méthodes connues le point (3) au point (7). L'entrée du bobinage sera alors le point (1) et sa sortie le point (5), qu'il sera possible de raccorder pour plus de fa- cilité au point (9). La figure 8 montre que chaque conducteur des spi- rales est adjacent, sans perte de place selon le plan de la figure 8, tout en garantissant un excellent isolement entre chaque conducteur. De plus, selon l'exemple de la figure 7, avec quatre gravures, on réa- lise sept conducteurs après dépôt de la couche (6) isolés électriquement. Les gravures précises ont été réalisées sur des maté- riaux isolants que l'on a choisis pour se graver facilement, alors que le mntal de la couche (6) pouvant être difficilement gravé par des nm- thodes offrant une grande finesse, n'est gravé que pour détourer des plots de contact (7), (9), ou (5), sans grande précision. Or, sur la figure 8, on voit que, en projection orthogonale à leurs plans, les deux spirales (1, 3) et (5, 7) sont sensiblement contigies. 259292 ' La figure 9 est la coupe: a de la figure 8 et montre une tê- te magnétique utilisant le bobinage objet de l'invention. Le support (2) est déposé sur un matériau magnétique (10) massif ou en couche mince. Ce matériau constitue la première pièce polaire de la tête. Une seconde pièce polaire (12) également constituée de matériau magnétique en couche mince ou massif, est isolée électriquement des conducteurs du bobinage, par une couche isolante électriquement (16). A l'avant de la tête un entrefer (14) sépare (12) de (10), alors qu'à l'arrière les deux pièces polaires se rejoignent, afin de refermer le circuit magnétique autour du bobinage. Afin d'obtenir un bon rendement magnétique de la tête, il est important que la distance séparant l'en- trefer, à la surface de fermeture arrière des deux pièces polaires, soit la plus courte possible. La double spirale cocplêmentaire permet- tant la réalisation de conducteurs adjacents, permet, pour une dimen- sion donnée de conducteurs, de réduire au minimum cette distance. Une réalisation préférée de l'invention consiste à empiler plusieurs fois des spirales isolées entre elles, en utilisant les memes gravures de la couche (4) et du support (2). Cette réalisation permet donc de fai- re plusieurs spirales, sans être obligé de refaire une gravure préci- se. Seules des gravures non précises sont nécessaires pour reprendre les contacts. 2559292' REVENDICATIONS 1. Bobinage de faibles dimensions, notamment pour tête magné- tique d'enregistrement, consitué d'au moins deux spirales (1, 3; 7, ) adjacentes réalisées sous forme de couches conductrices déposées sur un support isolant (2), caractérisé en ce que chaque spirale est disposée dans un plan différent de oelui des autres spirales, les dif- férentes spirales étant, en projection orthogonale à leurs plans, soit sensiblement contig es, soit confondues. 2. Bobinage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux spirales (1, 3; 5, 7) qui sont sensiblement contigies en projection orthogonale. 3. Bobinage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comnporte deux séries de spirales superposées, les spirales de chaque série étant, en projection orthogonale, confondues et contigfes aux spirales de l'autre série et étant séparées par une couche isolante. 4. Bobinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les entrées (1, 7) et les sorties (3, 5) de cha- que spirale sont interconnectées afin de réaliser un bobinage continu et de mnme sens d'enroulement. 5. Procédé de réalisation d'un bobinage selon l'une des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on effectue une gravure en forme de spirale sur un support isolant (2) et que l'on dépose ensuite une couche électriquement conductrice (6) sur la surface non gravée 4 et sur le fond des gravures. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support isolant (2) est recouvert d'une couche mince isolante (4) pou- vant être gravée sélectivemient par rapport au support (2), en ce que l'opération de gravure conporte une première gravure sélective de la- dite couche mince (4) et une gravure sélective du support (2), la cou- che mince (4) constituant un masque. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on effectue une surgravure du support (2). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les extrémités de conducteurs constituant les spirales (1, 3; 7, 5) et les plots de contact sont gravés pour déli- miter leur contour. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, destiné à la réalisation d'un bobinage selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que, après les opérations de gravure, on réalise des dépôts successifs alternés de couches conductrices et de couches iso- lantes. lO.Tête magnétique d'enregistrement crmportant un bobinage se- lon l'une quelconque des revendications 1 à 4.