Brevet FR2559293A1 — publié le 19850809

2559293. La présente invention a pour objet une nouvelle tête magnéti- que d'écriture et de lecture pour enregistrement magnétique. Cette t&- te magnétique est utilisable en particulier pour les rémoires magnétiques d'ordinateur. La figure 1 représente en coupe, selon l'art antérieur, une tête magnétique d'écriture et de lecture pour enregistrement magnéti- que. La tête magnétique, portant la référence générale 2, comprend essentiellement deux pièces polaires magnétiques 4 et 6 entourant un bobinage à 1 tour 8. L'ensemble de la structure est déposé sur un sup- port 14 appelé souvent patinqui vole à proximité de la couche d'enre- gistrement 10, à l'aide d'un profil de vol 16. Cette structure, selon l'art antérieur, présente cinq diffi- cultés principales: 15. La réalisation du profil de vol 16 par des procédés mécani- ques est très délicate. Une grande précision est nécessaire. La tête 2 en dépassement du profil de vol 16 est très fra- gile. L'entrefer 18 obtenu par gravure, est vide et se comble ra- pidement de particules magnétiques qui le rendent inopérant. les pièces polaires 6 et 4 sont grandes par rapport à l'en- trefer 18, ce qui limite la résolution à l'écriture et la lecture de la tête. Le bobinage à un tour nécessite un fort courant d'écriture, et produit un faible signal de lecture. 255929 3 L'objet de la présente invention est une structure nouvelle de tête d'écriture et de lecture pour enregistrement magnétique avec son procédé de fabrication. Un avantage de l'invention est une structure planaire qui ne dépasse pas du plan de vol 16. Un autre avantage de l'invention est la dimension des pièces polaires d'écriture et de lecture qui sont du même ordre de grandeur que celle de l'entrefer qui les sépare. Un avantage supplémentaire de l'invention est un bobinage multitours. Un avantage de l'invention est un entrefer de petite dimen- sion en matériau amagnétique. Un dernier avantage de l'invention est la protection de la tête par une couche diélectrique dure. De manière plus précise, l'invention a pour objet une tête d'écriture et de lecture pour enregistrement magnétique, ainsi que son procédé de fabrication, caractérisée en ce que la structure, réalisée par des procédés de gravure et de dépôt de couches minces, est planai- re, c'est-à-dire ne dépasse pas le plan de vol 16, comprend un bobina- ge multitours dont le plan est sensiblement parallèle à celui de la couche d'enregistrement 10 et dont les pièces polaires ont une dimen- sion du mâme ordre de grandeur que oelle de l'entrefer qui les sépare, on effectue les opérations suivantes: Sur le support 14, on dépose une couche magnétique. 25.Gravure d'un sillon en forme de huit. Ccmblement de ce sillon par un matériau diélectrique. Réalisation dans ce matériau diélectrique, d'un double bobinage. Dépôt d'une couche diélectrique. Gravure d'une marche à flanc vertical dans la couche diélectrique précédente. À Dépôt d'une couche amagnétique recouvrant la marche. ÀGravure anisotrope de la couche amagnétique laissant une paroi de faible épaisseur sur le flanc vertical de la couche diélectrique précédente. 35. Elimination sélective de la couche diélectrique. Dépôt d'une couche magnétique recouvrant la paroi de faible épaisseur. Dépôt d'une couche diélectrique dure de protection, recouvrant la couche magnétique. - 4o. Réduction du profil jusqu'à la surface plane de la couche de protec- tion dure. Selon un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, le support 14 est du silicium sous forme de tranches semblables à celles utilisées dans les technologies semi-conducteur silicium. La tranche ayant subi avant toute opération une oxydation de surface. - Selon un autre mode préféré de mise en oeuvre, les 2 couches magnétiques sont constituées d'un matériau à forte perméabilité et forte aimantation. Selon un mode avantageux de mise en oeuvre, le matériau dié- lectrique qui comble la tranchée est soit du SiO2, soit une résine or- ganique. Selon un mode préférentiel de mise en oeuvre de l'invention, la couche amagnétique est soit un diélectrique conre de la silice, soit un conducteur comme de l'aluminium par exemple. Selon un autre mode préférentiel de mise en oeuvre de l'in- vention, la couche dure de protection est soit de la silice, soit de l'alumine. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif, mais nullement limitatif, en référence aux figures annexées selon les- quelles: La figure 1 déjà décrite représente la section d'une téte magnétique d'écriture et de lecture pour enregistrement magnétique selon l'art antérieur. La figure 2 montre la section de la plaquette de silicium avec le dépôt de la première couche magnétique. La figure 3a montre la vue en plan du sillon en forme de huit pratiqué dans la couche magnétique et la figure 3b la coupe cor- respondante de ladite tranchée. La figure 3c montre la section des deux sillons hélicdi- daux, servant après dépôt d'une couche conductrice au fond de ces sil- lons, à la réalisation du double bobinage. La figure 3d montre la marche verticale pratiquée dans la couche diélectrique qui sera par la suite éliminée, revêtue de la cou- che amagnétique. La figure 3e montre la paroi résiduelle recouverte de la se- conde couche magnétique et de la couche de protection dure. La figure 4 montre la section de la tête d'écriture-lecture pour enregistrement magnétique selon l'invention. - La figure 5 montre une vue éclatée en plan de ladite tête. Sur la figure 2, le support 20 peut être soit une céramique, soit un autre diélectrique ou un matériau magnétique, bien que selon une forme préférée de l'invention, le support 20 soit découpé après réalisation de la tête dans une plaquette de silicium semblable à cel- le utilisée dans les technologies semi-conducteur. Dans ce cas, la plaquette est revêtue d'une couche de silice 22 que l'on fait croître par oxydation thermique. La couche 24 est constituée d'un matériau à forte perméabilité et forte aimantation, telle des ferrites ou des al- liages de FeNi ou de Co, Zr, Nb. L'épaisseur de cette couche magnéti- que est comprise entre 0,5 un et 5 um. Les figures 3a et 3b montrent le sillon 26 en forme de huit pratiqué dans la couche 24. La gravure du sillon 26 en forme de huit, dégage deux pièces polaires centrales 26a et 26b séparées par un canal cental rectiligne. Ce sillon 26 est obtenu par masquage de résine par photolithographie et gravé soit chimiquement, soit par gravure sèche. La profondeur de gravure du sillon 26 correspond à une por- tion de l'épaisseur de la couche 24. La figure 3c montre le comblement du sillon 26 par un maté- riau diélectrique comme de la silice ou de la résine. Une opération de planarisation bien connue de l'hoemme de l'art est nécessaire pour que le diélectrique ne se situe que dans la tranchée. Un double sillon hélicodidal 28 et 30 est pratiqué dans le diélectrique de comblement du sillon 26. Après dépôt d'une couche conductrice au fond de ce double sillon qui peut être du cuivre ou de l'aluminium, il constituera un bobinage dont le plan est parallèle à la couche d'enregistrement 10 et qui s'épanouit par moitié selon la section 28 et par moitié selon la section 30. La vue éclatée de la fi- gure 5 montre la vue en plan de ce bobinage. La section du conduteur dans la partie centrale du bobinage est plus faible que celle correspondant aux deux parties latérales, afin d'avoir une densité de courant plus élevée, ce qui contribue à une plus grande efficacité de la tête. Après recouvrement par un diélectrique du bobinage, une cou- che diélectrique 30 est déposée. Cette couche peut être constituée de préférence par de la résine photosensible. Son épaisseur est comprise entre 0,5 unm et quelques microns. Par procédé photolithographique, une marche, dont le flanc est décalé de l'axe du canal central séparant les pôles 26a et 26b, est pratiquée. Ce décalage précité est environ égal à la demi-épaisseur de la couche magnétique 36 qui sera déposée par la suite. La couche amagnétique 34 qui est avantageusement de la silice ou de l'aluminium, recouvre la marche de résine Figure 3d. Par gravure ionique réactive anisotrope et après dissolution de la résine, il restera une paroi verticale d'épaisseur égale ou in- férieure à l'épaisseur de la couche amagn6tique 34 et de hauteur égale ou inférieure à l'épaisseur de la couche de résine 32. Sur la figure 3e, on a représenté la paroi résiduelle 34 re- couverte par la couche magnétique 36 et la couche de protection 38. Enfin, la couche de résine 40 sert de base à la réduction du bossage formn par la paroi 34, par section des couches 38 et 36, jusqu'à affleurer la paroi 34, selon les méthodes bien connues de l'hcmme de l'art, ccmme le montre la figure 4. Le somemet de la paroi 34 est découvert, réalisant ainsi l'entrefer de la tête situé au cen- tre des deux pièces polaires. L'épaisseur de la couche 38, tout en étant fine, sera compatible avec les contraintes d'usure de la tête. Cette couche est réalisée en silice ou en alumine par exemple. Ia cou- che magnétique 36 peut avantageusement être de mûme nature que la cou- che 24. La figure 4 schématise par les flèches, les lignes de flux à l'écriture. Il faut remarquer que les deux parties latérales du bobi- nage sont magnétiquement blindées et ne produisent donc aucun champ de fuite vers la couche d'enregistrement 10. Enfin, la figure 5 montre une vue de la tête observée sur son plan de vol. Seules les extrémités des deux pièces polaires d'écriture et lecture apparaissent en l'affleurant sur le plan de vol. REVEDICATIONS 1. Tête magnétique d'écriture et de lecture pour enregistre- ment longitudinal, comportant un circuit magnétique 24-36, entourant un bobinage 28-30, caractérisée en ce que le circuit magnétique est constitué d'au moins deux couches magnétiques superposées 24 et 36 pa- rallèles à la couche d'enregistrement 10, en ce que, dans la première couche magnétique 24, est aménagé un sillon en forme de huit dégageant deux pièces polaires centrales 26a et 26b, séparées par un canal cen- tral rectiligne, en ce que le bobinage est constitué de deux enroule- ments 28 et 30 entourant chacune des pièces polaires précitées, en ce io que le canal central est prolongé, en direction de la couche d'enre- gistrement, par une paroi 34 en matériau amagnétique perpendiculaire à la couche d'enregistrement et s'étendant sur une longueur inférieure ou égale au sillon central et en ce que la seconde couche magnétique 36 couplée magnétiquement aux deux pièces polaires 26a et 26b, épou- sant la forme de la paroi 34, après réalisation du plan de vol 16 de la tête, font apparaître par leur section dans le plan de vol 16, deux pièces polaires d'écriture et de lecture 36 séparées par la paroi ama- gnétique 34. 2. Tête magnétique selon la revendication 1 caractérisée en ce que la couche magnétique 36 est une couche mince magnétique déposée sous vide. 3. Tête magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle caonporte une couche de protection 38 en matériau diélectrique dur, constituant le contour de vol 16, et recouvrant la tête magnétique, les deux pièces polaires d'écriture et de lecture 36 séparées par la paroi 34 affleurent le contour de vol 16. 4. Tête magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la section des conducteurs constituant chacun des deux enroulements 28 et 30 est plus faible dans le canal central que dans les parties latérales extérieures. 5. Tête magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les deux parties latérales du bobinage sont magnétiquement blindées. 255929 9 6. Procédé de fabrication d'une tête magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comnporte les opérations suivantes: Gravure d'un sillon 26 en forme de huit dans un matériau magnétique 24 qui peut être une couche mince en laissant intactes deux parties centrales allongées parallèles entre elles et séparées par un canal central rectiligne. Ccmblement dudit sillon 26 par une couche diélectrique et réalisa- tion d'un double bobinage 28 et 30 dans ladite couche diélectrique. 10. Dépôt d'une couche diélectrique 32 recouvrant au moins le canal central. Gravure partielle de cette dernière couche de manière à dégager une paroi rectiligne parallèle au canal central et découvrant un peu plus de la moitié du canal central. 15. Dépôt sur ladite paroi d'une couche amagnétique 34. Elimination de la couche diélectrique 32 laissant une paroi 34 per- pendiculaire à la couche magnétique. Dépôt d'une couche magnétique 36 recouvrant la paroi 34 et couplée magnétiquement à la couche magnétique 24. 20. Dépôt d'une couche diélectrique dure 38 recouvrant la couche magné- tique 36. Dressage du plan de vol 16 faisant apparaître la double section de la couche 36 jusqu'à dégager la paroi 34. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que la paroi 34 est obtenue par dépôt d'une couche amagnétique 34 sur le pro- fil gravé de la couche diélectrique 32, suivi d'une gravure de la cou- che 34 sauf sur la paroi précitée. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le décalage entre la paroi gravée sur la couche 32 et l'axe longitidinal du canal central est égal à environ la moitié de leépais- seur de la couche amagnétique 36. 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le plan de vol 16 est obtenu par gravure ionique des couches , 38 et 36 sur le contour de la paroi 34.