Brevet FR2622340A1 — publié le 19890428

PROCEDE DE REALISATION D'UNE TETE MAGNETIQUE D'ENREGISTREMENT/LECTURE ET TETE REALISEE SEION CE PROCEDE L'invention concerne un procédé de réalisation d'une tête magnétique d'enregistrement lecture et plus particulièrement un procédé de réalisation de l'entrefer d'une tête magnétique. Elle est applicable notamment à la réalisation de têtes magnétiques en couches minces mais est applicable aux autres types de têtes. L'invention concerne également une tête magnétique réalisée selon le procédé de l'invention. Les têtes magnétiqus. de lecture et/ou d'enregistrement sont constituées d'un circuit magnétique en i0 forme d'anneau coupé par un entrefer étroit constitué d'un matériau non magnétique. On peut classer les têtes magnétiques en trois grandes familles: - Les têtes massives sont réalisées par usinage et l 5 assemblage de deux demitêtes en matériau magnétique telles que les têtes vidéo (têtes VHS) nu les têtes audio analogiques. Le bobinage de ces tôtes est réalise en fin de procédé de réalisation. - Les têtes couches minces sont réalisées par dépôt successifs de matériaux magnétiquep. diélectriques et conducteurs. Ces couches subissent des opérations de masquage et de gravure qui permettent d'obtenir le circuit magnétique, l'entrefer et les spires conductrices. - Les têtes comportant de chaque côté de l'entrefer un alliage métallique magnétique d'épaisseur variant entre 0,1 et micromètres, le reste du circuit magnétique et les spires conductrices étant réalisés de la mnme façon que pour les têtes massives. Il s'agit des têtes vidéo 8 mm et des tktes digitales dites RDAT (Rotary Digital Audio Tape). Les têtes massives ont généralement une bonne efficacité à l'écriture mais les matériaux magnétiques utilisés généralement s'avèrent incapables d'aimanter des supports magnétiques de haute coercivité (1500 Oersteds). Leur procédé de réalisation est simple et peu coûteux. Les têtes couches minces ont elles aussi une bonne efficacité à l'écriture et s'avèrent capables d'aimanter des supports à forte coercivité. Elles présentent toutefrois des inconvénients importants: elles nécessitent do nombreuses opérations d'usinage mécanique et de polissage, deo dépôts de couche de l'ordre de 20 micromètres d'épaisseur. et des difficultés au niveau des différents scellements doe verre et dos entrefers difficiles à maîtriser. L'invention permet de r.soutdro ces difficultés et de réaliser aisément avec précision les entrefers de têtes magnétiques. L'invention concerne donr un procédé de réalisation d'une tête magnétique d'enregistrementi; loture caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - une première étape d'usintage a partir d'une première face dans un substrat, en matériau magnétique, d'une encoche dont la forme est telle que le fond do l'encoche présente un 2 5 rétrécissement; - une deuxième étape de rlépât dans le rétrécissement d'un matériau non magnétique - une troisième étape de soudure sur la première face du substrat d'une pièce en matériau magnétique, couplant magnétiquement les parties de substrat situées de part et d'autre de l'encoche; - une quatrième étape d'usinage d'une deuxième face du substrat o pposée à la premièsro face jusqu'à atteindre le rétrécissement - et déterminer un entrefer pour la tête à réaliser; une cinquième étape do réalisation d'un bobinage passant dans l'encoche et entourant une branche du circuit magnétique du substrat. L'invention concerne également une tête magnétique, caractérisée en ce qu'il comporte un entrefer présentant un rétrécissement dirigé -vers la deuxième face du substrat, ledit rétrécissement étant rempli d'un matériau non magnétique. Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre faite à titre d'exemple on se reportant aux figures annexées qui représentent: - - les figures 1 à 5, différentes étapes du procédé de réalisation selon l'invention; - la figure 6, un exemple de réalisation d'un entrefer 1 5 d'une tête magnétique délimitée par des faces parallèles; - les figures 7 et 8 un exemple de réalisation d'un entrefer délimité par des faces non parallèles; - les figures 9 à 14, un exemple de réalisation d'une tête magnétique selon l'invention avec bobinage préfabriqué. En se reportant aux figures 1 à 5 on va tout d'abord décrire le procédé général de réalisation d'une tête magnétique selon l'invention. Au cours d'une première -étape on réalise dans un substrat 1 en matériau magnétique. tel qu'un bloc de ferrite, une ou plusieurs encoches sensiblement perpendiculaires à une face principale du substrat. Sur la figure 1, on a ainsi représenté un substrat i dans lequel ont été réalisées quatre encoches telle que 2. Ces encoches sont perpendiculaires à la face 10 du substrat. Elles possèdent, au fond de l'encoche, un rétrécissement 20. Toutes ces encoches ont la même profondeur et n'atteignent pas la face 11 opposée à la face. Au cours d'une deuxième étape, on remplit les rétrécissements, tels que 20, d'un matériau non magnétique. Par exemple, on coule un matériau à hase de verre. On obtient ainsi une structure telle que celle de la figure 2. Au cours d'une troisième étape représentée en figure 3, on fixe, sur la face 10 du substrat, une plaque 3 d'un matériau magnétique. Cette plaque referme les encoches réalisées précédemment et permettra de refermer le circuit magnétique de la tête. Au cours d'une quatrième étape, on usine la face 11 du substrat parallèlement aux fonds des encoches. On atteint les rétrécissements (20) et on usine jusqu'à obtenir des entrefers tels que 25, constitués du matériau non magnétique, de largeur e désirée. On obtient ainsi une structure telle que représentée en figure 4. La précision do largeur de l'entrefer est réglée par l'épaisseur d'usinage de la face 11. Ensuite, on découpe la structure ainsi réalisée en circuits magnétiques individuels. La d&oupe se fait selon des plans tels que P situés entre les encoches et parallèles à l'axe des encoches. La structure de la figure X étant placée dans un triède XYZ, avec les faces 10 et 1l 1 parallèles au plans XZ, les plans tels que P sont parallèles, au plan ZY. Ensuite, on découpe également. selon des. plans non représentés, parallèles au plan YX. Au cours d'une étape ultérioure, chaque circuit magnétique est équipé d'un bobinag 7 tel que cela est représenté en figure 5. Ce bobinage est bobiné par l'encoche 2 autour d'une branche du circuit magnétique 2. Enfin dans le cas d'une tête magnétique en couches minces la face active 11 de tête comportant l'entrefer 25 est revêtue d'une couche d'un matériau fortement magnétique tel que celui connu sous le nom de Sendu.st (Fex Siy AI). Cette opération peut également être faite avant les découpes en circuits magnétiques individuels. Ce revêtement de matériau fortement magnétique recouvre la face 11 excepté l'entrefer 25 de chaque circuit magnétique. Selon l'invention, la réalisation de chaque encoche 2 peut se faire de différentes façons. Selon une première méthode, l'eneoehe 2 est réalisé à l'aide d'un disque abrasif ou meule dont le profil possède la forme de l'encoche 2 et de son rétrécissement 20 à obtenir. Le disque abrasif est donc épaulé aux dimensions de l'encoche à obtenir. Selon une deuxième méthode, I'encoche 2 est réalisée par les passages successifs de deux disques abrasifs. Un premier disque 'de largeur suffisante réalise ainsi l'encoche 2 nécessaire au passage du bobinage, puis un deuxième disque abrasif de faible largeur et de profil approprié réalise le rétrécissement 20 dans le fond de l'encoche 2. En ce qui concerne le matériau non magnétique de l'encoche (verre, par exemple), il est important que la dureté de ce matériau coulé soit la plus proche possible de cette ferrite utilisé pour le substrat 2, ceci pour faciliter le polissage de la tête. Le coefficient de dilatation du matériau coulé doit également s'approcher. de eelui du substrat A pour faciliter le dépôt de "sendust". En ce qui concerne la plaque de matériau magnétique 20. 3, elle peut être réalisée danw un matériau tel qu'un monocristal de ferrite ou un ferrite polycristallin. Son collage sur le substrat 1 peut se faire à l'aide de verre fondu ou pulvérisé, ou à l'aide d'une résine époxy par exemple. L'épaisseur de la plaque 3 est plus ou moins importante selon la hauteur de la tête à obtenir. L'usinage de la face 11 du subhstrat pour obtenir la face 12 active la tête magnétique et son entrefer 25 se fait par un meulage complété d'une finition par polissage de la face 12 obtenue. La largeur de la partie non magnétique (entrefer 25) est fonction de cet usinage et donc de l'épaisseur de matière enlevée. La largeur e de l'entrefer 25 peutit varier entre 50 et micromètres, par exemple, selon les besoins techniques. La forme du rétrécissement 20 peut être arrondie comme cela est représenté dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 5. Le rétrécissement 20 est alors déterminé par une surface courbe dont ia convexité est dirigée vers la face 11 du substrat. Après usinage de la face 11, on obtient alors un entrefer délimité par deux arêtes bien délimitées. Ceci permet un transport de flux plus efficace à travers le gap. Des angles vifs à l'intérieur du circuit magnétique entraînent une forte concentration du flux. Comme cela est - représenté en figure 6, le rétrécissement 20 de l'entrefer peut etre défini par deux faces parallèles 22 et 23. Le rétrécissement 20 petit être également délimité par deux faces 22 et 23 faisant un angle dont la pointe est dirigée vers la face 11 du substrat I. Après remplissage du rétrécisspment par un matériau non magnétique et après usinage de la face 11. l'entrefer 25 de la tête magnétique est formé par le matériau situé entre les deux faces 22 et 23. Le procédé réalisation prévoyant un rétrécissement 20 tel que représenté en figures 7 et 8 permettra de maîtriser l'épaisseur tout comme la largeur de l'entrefer 25. La largeur de l'entrefer 25 pourra être réglé à une valeur comprise entre 50 et 150 micrométres. Une valeur qui semble donner satisfaction est une largeur rle 80 micromètres. En ce qui concerne le bobinage des têtes magnétiques ainsi décrites, le substrat ne préjugo pas du type de bobinage. Dans ce qui précède on. prévu un bobinage bobiné autour d'une partie du circuit magnétique et passant. par l'encoche 2. Selon un autre mode de réalisation. on prévoit des bobinages préalablement moulés qui sont insérés dans une série de petits plots prévus à la base du substrat (sur la face 10) de la face active par usinage, passage d'un disque diamanté en X - Y avant le collage. Les figures 9 et 10 représenternt un tel exemple de réalisation. Avantbobinage et collage de la plaque 3, le substrat 1 subi un usinage selon les axes OX et OY de la figure 10 de façon à réaliser des plots tels que 26 et 27. Ensuite des bobinages préfabriqués tels que celui représenté en figures 11 et 12 sont montés sur ces plots. T,a plaque 3 est ensuite collée sur la face 10 du substrat. On obtient ainsi une structure telle que représenté par les figures 9 et 10. La face 11 est alors usinée de façon à faire apparaître les entrefers 25, et chaque tête magnétique est découpée. Par exemple, on obtient une tête magnétique comportant les plots 26 et 27 en déroupant selon les axes VV', WW' et FF', GG'. La tête obtenue est du type représenté en figures 13 et 14. A titre d'exemple, l'usinage des plots est tel que leurs dimensions sont les suivantes - a =200 micromètres - d c 800 micromètres - c =400 micromètre s La découpe de chaque tête permet d'obtenir une tête telle que sur les figures 13 et 14 elle ait pour - longueur L = 2300 micromètres largeur M= 300 à 350 mieromètres - hauteur h =G00 à 700 micromètres Un bobinage tel que représenté en figures 11 et 12 doit avoir des dimensions permettant son emboîtement sur un plot. Il sera par exemple réalisé avec du fil de 30 micromètres de diamètre, sa hauteur sera d'environ 400. micromètres et ses dimensions intérieures, supérieures à celles d'un plots c'est à dire supérieures à 800x200 micromètres. Selon une autre variante de réalisation non représentée il est également possible d'usiné les plots (26, 27) sur la plaque 3 au lieu du substrat, puis de monter les bobinages préfabriqués sur ces plonts et ensuite d'assembler la plaque 3 munis des bobinages avec le substrat 1 après que celui-ci ait été usiné pour former les encoches 2 et 20. Selon le procédé de l'invention, un matériau non magnétique (ex. verre) est donc coulé dans des saignées de faible largeur usinées dans un substrat magnétique (ferrite polycristallin ou monocristallin). Après remplissage de ce matériau, une seule opération d'usinage est nécessaire pour faire apparaître cette zone de matériau non magnétique à la largeur désirée (exemple 50 micromètres à 150 micromètres). Ce mode de réalisation permet, au niveau de l'entrefer, d'obtenir un meilleur guidage du flux magnétique. Il permet, de plus, de travailler ave des substrats de grande dimension. En résumé, les trois avantages principaux de l'invention sont - une conception industrielle simple, très peu d'opérations d'usinage, - un traitement collectif des têtes magnétiques. L'invention permet ainsi de réaliser une tête magnétique comportant un entrefer 25 délimité dans un substrat 1 par deux faces 23,24 formant un angle dont la pointe est dirigée vers la face active 12 d'enregistrement de la tête tel que cela est représenté en figure 8 La tête de l'invention peut également avoir son entrefer 25 délimité par une surface courbe dont la convexité est dirigée vers la face active 12 d'enregistrement de la tête telle qu'elle est représentée par la figure 5. Il est bien évident que la description qui précède n'a été faite qu'à titre d'exemple non limitatif et que d'autres variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. Les exemples numériques et la nature des matériaux indiqués n'ont été fournis que pour illustrer la description. REVENDICATIONS 1 - Procédé de réalisation d'une tête magnétique d'enregistrement/lecture caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - une première étape d'usinage à partir d'une première face (10) dans un substrat (1), en matériau magnétique, d'une encoche (2) dont la forme est telle que le fond de l'encoche présente un rétrécissement (20); - une deuxième étape de dépôt dans le rétrécissement (20) d'un matériau non magnétique; - une troisième étape de.oouduro sur la première face (10) du substrat (1) d'une pièce (3) en matériau magnétique, couplant magnétiquement les parties de substrat (21. 22) situées de part et d'autre de l'encoche (2): - une quatrième étape d'usinage d'une deuxième face (11) du substrat (1) opposée à la première face (10) jusqu'à atteindre le rétrécissement (20) et déterminer un entrefer pour la tête à réaliser; - une cinquième étape do réalisation d'un bobinage passant dans l'encoche (2) et entourant une branche du circuit magnétique du substrat. 2 - Procédé de réalisation d'une tête magnétique d'enregistrement/lecture selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cinquième étape est réalisée avant la troisième étape. 3 - Procédé de réalisation d'une tête magnétique d'enregistrement/lecture selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première étape d'usinage est réalisée par meulage à l'aide d'une meule dont le profil présente un rétrécissement de façon à obtenir une Forme d'encoche (2) déterminée. 4 - Procédé de réalisation d'une tête magnétique d'enregistrement/lecture selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première étape d'usinage est réalisée sous forme - d'une première phase d'usinage d'une première_ encoche (2) de section de dimensions nécessaires au logement d'un bobinage - d'une deuxième phase d'usinage, dans le fond de l'encoche (2) obtenue, d'une deuxième encoche (20) de largeur plus réduite et présentant un rétrécissement. - Procédé de réalisation d'une tête magnétique d'enregistrement/lecture selon la revendication 4, caractérisée en ce que les deux phases d'usinage sont réalisées par meulage à l'aide de deux melulos do profils correspondant chacune à la forme d'une des deux encoches (2.20) à réaliser. 6 - Procédé de réalisation d'une tête magnétique d'enregistrement /lecture selon la revendication 1. caractérisée en ce que le rétrécissement (20) présente deux faces (22,23) 1 5 formant un angle dont la pointe ost dirigée vers la deuxième face (11) du substrat (1). 7 - Procédé de réalisation d'une tête magnétique d'enregistrement/lecture caractérisée en ce que le rétrécissement (20) est délimité par deux faces planes (22,23) perpendiculaires à la deuxième face (11) du substrat (1). 8 - Procédé de réalisation d'une tête magnétique d'enregistrement/lecture caractérisée on ce que le rétrécissement (20) est délimité par une surface courbe (24) dont la convexité est dirigée vers]l deuxième face (11) du substrat (1). 9 - Procédé de réali.sation d'une tête magnétique d'enregistrement/leeture, caractériséz en ce que le matériau non magnétique déposé dans le rétrécissement (20) est du matériau à base de silice. 10 - Procédé de réalisation d'une tête magnétique d'enregistrement/lecture, selon la revendication 1, caractérisé en ce que: - la première étape d'usinage prévoit la réalisation de plusieurs encoches (2) de mêmo profondeur à partir de la première face (10) du substrat (1) la deuxième étape prévonit de déposer du matériau non magnétique dans les rétrécissements (20) des différentes encoches (2) réalisées - la troisième étape de soudure permet de recouvrir sur la face (10) toutes les encoches (2) à l'aide d'une même pièce (3) de matériau magnétique; - la quatrième étape d'usinage permet d'atteindre les rétrécissements des différentes encoches réalisées - une étape supplémentaire de découpe, placée entre la quatrième et la cinquième étape, permet de découper le substrat (1) et la pièce (3), entre les différentes encoches parallèlement à l'axe des encoches, rie façon à obtenir autant de têtes magnétiques qu'il y a d'encoches (2). 11 - Procédé de réalisation d'une tète magnétique d'enregistrement/lecture, selon la revendication 2, caractérisée en ce que la cinquième étape de réalisation d'un bobinage est obtenue par collage d'un bobinage préfabriqué contre la première face (10) du substrat, la troisième étape permettant de juxtaposer la pièce 3 sur ledit bobinage. 12 - Procédé de réalisation d'une tète magnétique d'enregistrement/lecture selon la revondication 2. caractérisé en ce qu'il comporte, entre la deuxième et la troisième étapes, une étape supplémentaire d'usinage de plots (26,. 27) et de mise en place sur ces plots de bobinages (7) préfabriquées, la cinquième étape étant alors supprimée. 13. Procédé de réalisation d'une tête magnétique d'enregistrement/lecture selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'usinage des plots se fait sur la pièce (3) en matériau magnétique. 14. Tête magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'il comporte un entrefer présentant un rétrécissement (20) dirigé vers la deuxième face (11) du substrat (1), ledit rétrécissement (20) étant rempli d'un matériau non magnétiquo. - Tête magnétique selon la revendication 14 caractérisée en ce que le rétrécissoment est délimité par deux faces (22,23) formant un angle dont la pointe est dirigée vers la. deuxième face (11) du substrat (1). 16 - Tête magnétique selon la revendication 14, caractérisée en ce que le rétrécissement est délimité par une surface courbe (24) dont la convexité est dirigée vers la deuxième face (11) du substrat ()I.