Brevet FR2559296A1 — publié le 19850809

La présente invention a pour objet un patin de tête d'écritu- re et de lecture pour enregistrement magnétique. Ce patin de tête est utilisable en particulier dans les m&- moires à disques magnétiques rigides, notamrent pour l'informatique. Les têtes magnétiques d'écriture et de lecture doivent être placées très près de la surface magnétique support d'information. Lorsqu'il s'agit d'un support non souple comme un disque ma- gnétique rigide par exemple, le contact de la tête sur la surface du disque provoquerait des rayures et défauts de surface. Afin d'éviter ces difficultés, les têtes magnétiques sont maintenues sur un support appelé généralement patin, dont la surface en regard du disque a la forme d'un catamaran, permettant audit patin de voler littéralement au-dessus de la surface d'enregistrement du disque, porté par le film d'air entrainé par la rotation du disque. La forme du catamaran appelé souvent profil de vol doit être réalisée avec grande précision. La hauteur de vol est typiquement in- férieure au micron. Sur la figure 1, on a représenté en perspective selon l'art antérieur, un patin de tête d'écriture et de lecture 12 pour disque rigide. Ce patin comprend essentiellement: Une surface de vol 2 de type catamaran, dont la surface de sustenta- tion assure une portée du patin compensée par une charge appliquée au centre de gravité du patin localisé dans la fente supérieure 8. La face d'attaque du catamaran 2 comprend un chanfrein 6 permettant à l'entrefer d'écriture - lecture 4 d'être au point le plus bas pen- dant le vol du patin dont le plan est légèrement incliné par rapport à celui du disque durant son vol. Enfin, la tête 10, située à l'arrière du patin assure les fonctions écriture - lecture par l'intermédiaire de son bobinage. L'ensemble des procédés de fabrication d'un tel patin sont méceaniques. En effet, le profil du catamaran 2 est obtenu par rectifi- cation, ainsi que la fente 8. La surface de vol du catamaran 2 est obtenue par polissage fin. L'ensemble de ces opérations mécaniques est très délicat car précis, et nécessite une main-d'oeuvre importante, ce qui a pour effet d'obtenir des co ts de fabricaiton élevés. L'objet de la présente invention est un nouveau patin du type catamaran avec son procédé de fabrication associé, dont la mise en forme ne se fait pas par des procédés mécaniques. Un avantage de la présente invention est une réduction consi- dérable des coûts par utilisation des procédés d'usinage collectifs utlisés dans les technologies des circuits intégrés. De manière plus précise, l'invention a pour objet un nouveau patin du type catamaran avec son procédé de fabrication associé, caractérisé en ce que le corps du patin 12 est en silicium monocris- tallin d'orientation 100, semblable à celui utilisé dans les technolo- gies des circuits intégrés et qui, par attaque chimique localisée avec solution basique bien connue de l'homme de l'art, permet d'obtenir des gravures dont les flancs sont inclinés par rapport à la surface de la plaquette de silicium, en suivant les plans réticulaires 111. Après fabrication des têtes magnétiques en couches minces sur une des faces appelée arbitrairement A de la plaquette de silicium, on réalise les opérations suivantes Sur une des faces A de la plaquette de silicium: gravure des cata- marans 2, des chanfreins avant 6. Sur l'autre face B: gravure des pyramides de centrage et maintien du patin, gravure de trous de contact pour reprendre les sorties des bobinages des têtes magnétiques par la face A. Dépôt des couches minces de contact correspondant. Découpe et séparation des patins par les moyens habituels de séparation des circuits intégrés sur les plaquettes silicium. Selon un mode préférentiel de l'invention, les deux parties du catamaran 2 portent respectivement à l'arrière, c'est-à-dire à l'opposé du chanfrein 6 une tête magnétique d'écriture et de lecture réalisée sur leur plan par procédé couches minces, selon la face A. Selon un mode préféré de mise en oeuvre du procédé de fabri- cation, les patins du catamaran 2, ainsi que le chanfrein 6 sont loca- lisés par l'utilisation de résine photosensible et de procédé de photolithographie, bien connu de l'homme de l'art. 255929 6 Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, la gravure des trous pyramidaux arrières (contacts et maintien du patin), s'ef- fectue à l'aide de résine photosensible et de procédés photolithogra- phiques. Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé, les trous pyramidaux de reprise de contacts débouchent sur les sorties du bobi- nage de chaque tête et sont revêtus d'une couche mince conductrice déposée sur leurs flancs et débordant sur la face B de la plaquette de silicium. Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux du procédé, le ou les trous pyramidaux de maintien sont revêtus d'une couche mince qui permet, par soudure métallique à basse température, ou collage, la fixation du ou des pivots de maintien du patin. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustra- tif mais nullement limitatif, en référence aux figures annexées selon lesquelles: La figure 1 déjà décrite, représente en perspective un pa- tin selon l'art antérieur dont les formes et le profil sont entière- ment obtenus par procédés d'usinage mécanique. La figure 2 montre une partie de la face A de la plaquette silicium, après réalisation des têtes d'écriture - lecture et révéla- tion de la résine définissant les catamarans. La gravure en pente du silicium ayant été pratiquée. 25. La figure 3 montre la reprise de contact par la face B de la plaquette, au travers d'un trou borgne pyramidal débouchant sur l'arrière des plots de sortie du bobinage des têtes d'écriture et lecture, situées sur la face A et sur les patins 2 du catamaran. La figure 4 montre un trou pyramidal borgne permettant la fixation du ou des points de centrage et de maintien du patin. Sur la figure 2, on a représenté une partie de la face A de la plaquette avec les têtes magnétiques d'écriture et de lecture 10 déposées sur cette face. Une couche de résine photosensible 2a après les opérations de photolithographie protège les catamarans des diffé- rents patins (a, b, c, d). Chaque tête est située sur les patins des catamarans. La gravure chimique avec une solution basique fait apparaître les catamarans, ainsi que les chanfreins bordant la résine de protec- tion. La géométrie des catamarans est obtenue avec une grande pré- cision qui est de l'ordre de quelques microns pour une profondeur de gravure d'environ 100 un. Les chemins de découpe pour séparer les divers patins sont représentés par les traits d'axe 16 et 18. Le procédé de découpe est identique à celui des circuits in- tégrés sur une plaquette de silicium. La figure 3 représente la section d'une reprise de contact par la face B. La préparation de la face A s'effectue de la façon suivante: 10. Croissance d'un oxyde thermique 24 sur lequel sera déposée la tête. Gravure de l'oxyde pour dégager l'emplacement des surfaces de contact des sorties du bobinage, jusqu'au silicium. Dépôt des sorties du bobinage de la tête (20). 15. Dépôt de la tête sur l'oxyde 24. Dépôt d'une couche dure de protection 26. Sur la face B, après l'opération de masquage pour les ouver- tures de contact, on effectue la gravure chimique avec solution basi- que. Le trou pyramidal ainsi pratiqué débouche sur la surface 30 des extrémités du bobinage de la tête. Un conducteur (Cr Cu par exemple) est déposé sous vide, il recouvre les flancs du trou pyramidal de contact et déborde sur la face B pour permettre la reprise de contact par un fil 28. La figure 4 montre la section d'un trou pyramidal de centrage et de maintien du patin. On retrouve la section de la plaquette de si- licium 12 ainsi que la couche de protection 26, sur la face A. Le trou est réalisé selon les mêmes procédés que celui de la figure 3, mais ne débouche pas sur la face A. La fixation du pivot 32 s'effectue soit par une résine d'as- semblage, soit par soudure métallique à basse température 34 assem- blant une couche d'accrochage 36 déposée dans le trou et le pivot 32. REVEDICATIONS 1. Patin de vol du type catamaran pour tête magnétique d'en- registrement supportant au moins une tête d'écriture et/ou de lecture sur son plan de vol 2, caractérisé en ce qu' il est réalisé dans une plaquette de matière qui se grave en chanfrein chimiquement 12. 2. Patin de vol du type catamaran selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière 12 est du silicium monocristallin d'orientation 100. 3. Patin de vol du type catamaran selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, cartactérisé en ce qu'il comnporte dans sa face opposée B du plan de vol, au moins un trou pyramidal débouchant dans la face du plan de vol 2 au niveau de la ou des têtes magnétiques d'enregistre- ment et en ce que les connexions extérieures 30 de la ou des têtes ma- gnétiques d'enregistrement passent par le trou pyramidal 22. 4. Patin selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce qu'il comporte dans sa face opposée B au plan de vol, au moins un trou pyramidal dans lequel est logé un pivot de centrage 32. 5. Procédé de fabrication d'un patin selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les plans inclines 6 des catamarans et des chanfreins sont obtenus par photolithogravure chimique. 6. Procédé de fabrication d'un patin de vol selon les reven- dications 2 et 5, caractérisé en ce que la photolithogravure est réa- lisée avec une solution basique. 7. Procédé de fabrication d'un patin de vol selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'on réalise simultané- ment plusieurs patins de vol a, b, c, d, sur une plaquette 12 et que l'on sépare ensuite les différents patins. 8. Procédé de fabrication d'un patin de vol selon la revendi- cation 7, caractérisé en ce que l'on sépare les différents patins par les moyens habituels de séparation des circuits intégrés sur les pla- quettes silicium. 9. Procédé de fabrication d'un patin de vol selon la revendica- tion 4 et l'une quelconque des revendications 5 à 8 caractérisé en ce que la fixation des pivots de centrage 32 est obtenue par soudure métal- lique à basse temperature 34. 10. Procédé de fabrication d'un patin de vol selon la revendica- tion 4 et l'une quelconque des revendications 5 à 8 caractérisé en ce que la fixation des pivots de centrage est obtenue par collage au moyen d'une résine. 11. Procédé de fabrication d'un patin de vol selon l'une quel- conque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que l'on effectue les opérations suivantes sur la face du plan de vol: Croissance d'un oxyde thermique 24 et photolithogravure pour dégager le silicium pour les reprises de contacts 30. Dépôt des sorties 20 des têtes magnétiques d'enregistrement. À Dép8t des têtes d'enregistrement sur la couche d'oxyde thermique. 20. Dép8t d'une couche dure 26 de protection.