Brevet FR2559294A1 — publié le 19850809

2559294' La présente invention a pour objet une nouvelle tête magnéti- que d'écriture et de lecture pour l'enregistrement magnétique perpendiculaire. Cette tête magnétique est utilisable en particulier pour les mnémoires magnétiques d'ordinateur. La figue 1 représente en coupe, selon l'art antérieur, une tête magnétique d écriture/lecture pour enregistrement perpendiculai- re. La tête magnétique, portant la référence générale 2, comprend une pièce polaire magnétique épaisse 4, une pièce polaire magnétique fine 6 et un bobinage 8. Ladite tête 2 est à proximité de la couche d'enregistrement à anisotropie perpendiculaire 10, couplée à une sous- couche de fermeture de flux 12. La tête 2 est déposée par des moyens adaptés sur un support 14 qui constitue le patin de vol de la tête, la maintenant à proxi- mité de la couche d'enregistrement 10. Après dépôt, la tête 2 et le support 14 doivent subir une découpe comme montré sur la figure 2, par des moyens mécaniques appropriés, pour obtenir un contour 16 assurant le vol du patin 14 par rapport à la couche 10. La réalisation du contour 16 est généralement délicate. En effet, il faut sectionner une partie des couches constituant la tête 2, avec une grande précision, ce qui est difficile, car ces couches sont très fragiles, tout en réa- lisant le contour 16 dont le profil doit être tout autant précis. Pour la lecture, le flux magnétique issu de la couche d'enre- gistrement 10, en se référant à la figure 1, doit circuler à travers les pièoes polaires 4 et 6 jusqu'au travers de leur jonction 18, afin que le bobinage 8 coupant ce flux produise le signal de lecture. Pour avoir un bon rendement, le chemin précédemment décrit parcouru par le flux doit être le plus court possible. L'objet de la présente invention est une nouvelle tête d'écriture et de lecture pour enregistrement perpendiculaire, de structure plus simple et de plus grande efficacité, ainsi que son pro- cédé de fabrication qui lui est associé. 2559294' Un avantage de l'invention est une structure de tête de forme planaire, c'est-à-dire dont le plan du bobinage est sensiblement pa- rallèle au plan de la couche 10, ce qui évite tout usinage mécanique. Un autre avantage de l'invention est une structure de tête entièrement protégée mécaniquaement dont seul le pâle principal affleu- re le plan de vol. Un avantage de l'invention est son pocédé de réalisation qui utilise les technologies de dépôt et gravure de couches minces, sans opération de polissage, et d'assemblage. Un autre avantage de l'invention est une structure de grande efficacité magnétique, qui penet un rapprochaement important du circuit magnétique et du bobinage de la couche d'enregistrement. De manière plus précise, l'invention a pour objet une tête d'écriture et de lecture pour enregistrement perpendiculaire et son procédé de fabrication, caractérisée en ce que sa structure est hori- zontale par opposition à celle de la figure 1, de forme planaire, le plan du bobinage 8 étant parallèle à la couche d'enregistrement 10, on effectue les opérations suivantes: Dépôt d'une couche magnétique. 20. Gravure d'une tanchée de forme sensiblement elliptique ou ovale dans la couche magnétique. Comblement de la tranchée par un matériau diélectrique. Gravure d'un sillon hélicoidal dans le matériau diélectrique. Dépôt d'une couche conductrice dans le sillon hélicoidal, réalisant ainsi un bobinage hélicoldal plat. Dépôt d'une couche diélectrique dure. Gravure d'une tranchée dans la couche diélectrique dure, dont un des flancs rectiligne se situe au centre du bobinage hélicoldal et l'au- tre flanc à l'extérieur du bobinage. 30. Dépôt d'une couche magnétique mince. Gravure de la couche magnétique mince, sauf au centre du bobinage héliodidal et sur le flanc correspondant. Remplissage de la tranchée par un matériau diélectrique dur. Selon un mode préféré de mise en oeuvre, le support 14 est du silicium sous forme de tranches, semblables à celles utilisées dans les technologies semi-conducteurs silicium, la tranche ayant subi avant toute cpération une oxydation de surface. Selon un mode avantageux de mise en oeuvre, la couche magné- tique est constituée d'un matériau à forte perméabilité et à forte aimantation. Selon un autre mode préféré de mise en oeuvre, le matériau diélectrique qui ccmble la tranchée est soit du SiO2 soit une résine organique. Selon un mode préférentiel de mise en oeuvre de l'invention, la couche diélectrique dure est de la silice, de l'alumine ou un verre fondant à basse température. Selon un mode avantageux de mise en oeuvre de l'invention, la couche magnétique recouvrant la tranchée est un alliage de fer et de nickel ou de cobalt avec ou non additif de terre rare pour le rendre amorphe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustra- tif mais nullenent limitatif, en référence aux figures annexées selon lesquelles: Les figures 1 et 2, déjà décrites, représentent respecti- vement la section d'une tSte d'enregistrement perpendi- culaire et la découpe des couches minces constituant la tête afin de réaliser le plan de vol du patin, selon l'art antérieur. Les figures 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, montrent les prin- cipales étapes de réalisation conforméent l'nvention. La figure 4a montre une vue en plan de la gravure de la tranchée en forme sensiblement elliptique ou ovale. À La figure 4b montre une vue en plan éclatée de la tête ob- jet de l'invention. La figure 5 montre un schéma des lignes de champ à l'écri- ture et à la lecture respectivement. Sur la figure 3a, le support diélectrique 14 est soit une cé- ramique, soit tout autre matériau isolant. Dans le mode préféré de l'invention, le support 14 est une plaquette de silicium revêtue d'une couche de silice 20 réalisée par oxydation thermique. Déposée sous vide, ou par tout autre moyen adéquat, la cou- che magnétique 22 doit présenter une forte aimantation et une forte perméabilité. Différents types de ferrites tels que MnZn, NiZn, ou d'alliages tels que FeNi, au de matériau magnétique amorphe tel que CoZr, sont utilisés. L'épaisseur de la couche magnétique 22 est de l'ordre de 0,5 microns à quelques microns. Selon le type de matériau choisi, la couche 22 est gravée soit chimiquement, soit par gravure ionique réactive selon la figure 3b qui montre la section de la tranchée sensiblement elliptique ou ovale 24 ainsi obtenue et la figure 4a qui montre une vue en plan. Cette tranchée formant un sillon fermé laisse intacte une partie cen- trale rectiligne 30. Un masque de résine défini par photolithographie est utilisé à cet effet. La profondeur de gravure peut atteindre par exemple la moitié de l'épaisseur de la couche 22. La tranchée 24 est ensuite comblée par un matériau diélectrique 26 qui peut être de la silice, une résine organique ou un composé à base de Si(OH)4 par exem- ple. Le résultat est représenté sur la figure 3c. La figure 3d montre la gravure du diélectrique 26 par gravure ionique réactive avec un masque de résine et la technique de photoli- thographie. La gravure dont la figure 3d montre une section a la forme d'un sillon rectangulaire de forme hélicoïdale, comme montré sur la vue éclatée 46. Par dépôt d'un conducteur au fond du sillon rectangulaire de forme hélicoldale, qui peut être du cuivre par exemple, un bobinage hélicoïdal 28 est ainsi réalisé autour du centre 30. Les entrées et les sorties du bobinage ne sont pas représen- tées ici car elles ne présentent aucune difficulté de réalisation. Une couche diélectrique dure 32 montrée en section sur la fi- gure 3e est déposée. Cette couche d'épaisseur environ égale au micron ou à quelques microns est constituée d'alumine, de silice ou de tout autre matériau diélectrique dur susceptible d'assurer un bon interface mécanique avec la surface du disque magnétique d'enregistrement non représenté sur la figure. Cette couche 32 sert de plus à l'isolement du bobinage 28. La couche diélectrique dure 32 constituant le profil de vol 16 est gravée pour réaliser une tranchée 24 comportant une paroi rec- tiligne 34a parallèle à l'axe de la partie centrale 30 et découvrant un peu plus de la moitié de ladite partie centrale 30. Une couche magnétique 36 mince, d'épaisseur inférieure au mi- cron est ensuite déposée. Cette couche présentant une forte aimanta- tion et une forte perméabilité, peut être choisie dans les âmes matériaux que ceux de la couche 22. Cette couche mince magnétique 36 est ensuite gravée sauf sur le flanc 34a, o elle assure une continuité magnétique avec le centre , conme le montre la figure 3f, par une fine lamelle magnétique 38, faisant saillie de la face inférieure de la couche magnétique 22 et de longueur sensiblement égale à celle de la partie centrale 30. Enfin, la tranchée rectiligne 34 est comblée par un matériau diélectrique dur qui peut être identique ou non à la couche 32. La fi- gure 3g montre le résultat obtenu. La figure 4b montre une vue éclatée en plan montrant essen- tiellement la tranchée 24, le bobinage hélicdidal 28, l'axe magnétique de la tranchée 24, la tranchée rectiligne 34 avec ses flancs 34a et 34b et enfin la couche magnétique mince 38 déposée sur le flanc 34a. 25599294' La figure 5 montre la section d'une tête magnétique d'écriture-lecture pour 1' enregistrement perpendiculaire, selon 1' in- vention, face à un disque magnétique d'enregistrement, constitué es- sentiellement d'une couche magnétique 10 à anisotropie perpendiculaire et une sous-couche 12 de fermeture de flux, à haute perméabilité. A l'écriture, lorsque le bobinage 28 est parcouru par un cou- rant, il génère un flux qui est canalisé par la couche 22 et se concentre dans la partie 30 et surtout dans la couche mince 38. Cette dernière, bien couplée avec la sous-couche 12 produit un champ d'écri- - ture intense 40 qui enregistrera les bits d'information dans la couche 10. Le flux de fermeture 42 est notablement réduit par rapport au flux principal 40 pour les deux raisons suivantes: La distance séparant le pôle de fermeture 22f de la couche 12 est plus grande que celle séparant l'extrémité de la couche 38 de la mâme couche 12. La surface de fermeture de flux est très grande par rapport à la section de la couche 38. Par réciprocité, à la lecture, le flux produit par la couche 10 suit 2D0 le mei^e chemin que celui décrit à l'écriture. La jonction 18 entre les deux pôles 38 et 22f est très près de la couche d'enregistrement, conférant à la tête une très grande efficacité magnétique. 2559294' REVEDICATIONS 1. Tête magnétique d'écriture et de lecture pour enregistre- ment perpendiculaire de type coaxial, comportant un circuit magnétique 38, 30, 18 entourant un bobinage 28, caractérisée en ce que le circuit magnétique est constitué d'une couche de matériau magnétique 22 dis- posé parallèlement à la couche d'enregistrement 10 et dans laquelle est aménagée, dans sa face inférieure dirigée vers la couche d'enre- gistrement, un sillon large 24 fermé, entourant une partie centrale 30 formant le pôle principal, le bord extérieur dudit sillon 22f consti- tuant le pâle de fermeture et la partie centrale 30 comportant un pro- longement étroit 38 en matériau magnétique dirigé vers la couche d'enregistrement et faisant saillie de la face inférieure de ladite couche en matériau magnétique 22 et en ce que le bobinage est disposé dans ledit sillon 24 autour de ladite partie centrale 30 formant le pôle principal. 2. Tête magnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bobinage est de forme générale plate et constitué d'au moins un roulement hélicoidal. 3. Tête magnétique selon la revendication 1 ou 2, caractéri- sée en ce que la couche magnétique 22 est constituée par au moins une couche magnétique mince obtenue par dépôt sur un substrat 20. 4. Tête magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la couche magnétique 22 a une épaisseur de 0,5 um à quelques microns. 5. Tête magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une couche de protec- tion 32 en matériau diélectrique constituant le contour de vol de la tête, comblant le sillon précité et recouvrant sa face inférieure, le prolongement 30 de la partie centrale précitée affleurant ledit contour de vol 16. 6. Tête magnétique selon l'une quelconque des revendicatins précédentes, caractérisée en ce que le sillon 24 a une forme géné- rale sensiblement elliptique ou ovale. 2559294' 7. Procédé pour la fabrication d'une tête magnétique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il corporte les étapes suivantes: Dépôt d'une couche 22 en matériau magnétique sur un substrat 20. 5.Gravure d'un sillon 24 large fermé en laissant intacte une partie centrale 30 allongée rectiligne. Comblement dudit sillon avec une couche diélectrique 26 et réalisa- tion d'un bobinage 28 dans ladite couche diélectrique 26. Dépôt d'une couche de matériau diélectrique dur 32 isolant électri- quement le bobinage 28 et recouvrant au moins la partie centrale 30 précitée. Gravure dans cette dernière couche 32 d'une tranchée 34 comportant une paroi rectiligne 34a parallèle à l'axe de la partie centrale 30 précitée et découvrant un peu plus de la moitié de ladite partie centrale 30. Dépôt sur ladite paroi 34a d'une couche mince magnétique 38. Ccmblement de la tranchée 34 par un matériau diélectrique dur de préférence semblable à celui de la couche 32. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dépôt de la couche magnétique mince 38 est réalisé par dépôt d'une couche magnétique dans la tranchée 34 puis gravure de cette couche sauf sur.la paroi 34a précitée. 9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le décalage entre la paroi précitée 34a de la tranchée et l'axe longitudinal de la partie centrale 30 est approximativement égal à la moitié de la couche magnétique mince 38 déposée sur la paroi pré- citée 34a. 10.Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'on dépose finalement une couche en matériau diélectrique dur affleurant le bord extérieur de la couche magnétique mince 38 précitée. ll.procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la réalisation du bobinage 28 est obtenue par les étapes suivantes: 35. Gravure ionique réactive avec masque de résine de la couche diélec- trique 26 comblant le sillon 24 de manière à obtenir un sillon héli- coidal. Dépôt localisé d'un matériau conducteur dans ledit sillon hélicoi- dal.