Brevet FR2622338A1 — publié le 19890428

-. Tête magnétique d'enregistrement-lecture à couehe anti-abrasion et procé'dé de réalisation. "'. - ",À'. -'."..'.- .-: ,!.'... : -. La présente invention concerne. une tête magnétique ",,,, -,',,",".',,,."',..."'...':'.'............:...........-'......À::,.- --'.-.'.-'....',.'.:-........"....".."....-'..."'-'_.'.......À....'..-.. .......À --..DTD: :-/-d::.[-;:?':enregistrement-lecture - à --' c:uche-';anti-abrasion --.- et:.: plus--... -.;,.:'.:7..:.'-.--' r'.-,... "'--...'. '-.,.:-...:-.:;,./" -Y,.."."-.- '. :. '-..-:..DTD: :i.,. -particulièrement.une- tête magnétique' comportarnt:-sur sa. surface-. ,,;,',: i,:x.'. -,:;.:;.:-',' '.., -.,.-.':.. ',-.::;,.,'. . "_. y..,,.- *,.. -,-i.:. ".: -en- contact-- avec le.'support d'-cenregistrement miagnétiqey-.unie- '.- couche- anti-usure,. L'iiventîion' oncerne également'-un procédé de réalisation d'une telle couche anti-abrasion. -.-.:. Les.. têtes magnétiques:-:'réalisées avec un substrat ferrite telles. que.-les têtes très haute définition de:vidéo familiale (VHS) actuelles, soumises au' défilement de. bande à I0 5ms-1 -.10 5ms. ou. les têtes. digitales À actuelles (3,32 ms . ....DTD: . connues-' sous la. désignation. RDAT. (Rotary Digital Audio: Tape), subissent une- lente érosion qui les rend inutilisables au - bout de 2000 heures d'utilisation. Au tout- d'un tel temps de * fonctionnement, -la tête peut être. en effet usée sur 20 micromètres de hauteur. -. ." " Une solution au problème -cde l'usure est de. déposer une :.. couche anti abrasion sur- la tête. Malheureusement l'accrochage de matériaux comme le carbone est très difficile sur. le 'ferrite, et vu l'hétérogéneité des matériaux pouvant constituer. une tête magnétiquetels que: ferrite,,alumine, verre, la couche de carbone s'avère être difficile 'à déposer. -- "" -. ..L'invention permet de- résoudre ce problème de. dépôt d'une -couche anti-abrasion - sur '.' une tête magnétique-- et'. *::' "'notamment sur- la. surface de- la tête -en contact avec un support - 25. d'enregistrement magnétique. -. - - - L'invention concerne donc.' une tête. magnétique- -d'enregistrement-lecture comprenant deux pôles magnétiques séparés par un entrefer en matériau. non magnétique caractérisé en ce qu'elle. comporte également:. . - sur chaque pôle magnétique, une couche d'un matériau magnétique ayant un- bon coefficient de collage sur les pôles magnétiques et sur laquelle une couche à base de carbone a un bon coefficient de collage;. - sur l'ensemble. des couches, de matériau magnétique et de l'entrefer, une.couche anti-abrasion d'un matériau à base -de carbone.. . ---. ... - . - 'l --:.' L'invention concerne également un. procéd:de- réalisation --;:. : -..d'une'-" tête " magnétique d'enregistrement/lecture selon - l'une: - - quelconque des revendlcations* précédentes, caractérisé en ce. ele eo '.1 n :q: À"f?:'conqG'e-- egs..revendicatio'ns:'prcdnts,'. :qu'il comporte les différentes étapes suivantes -10. - une première étape -de. réalisation., sur la face active de l'un des pôles magnétiques. de la tête magnétique d'une. première couche d'accrochage;. - une deuxième étape de réalisation sur la première couche d'accrochage, sur l'entrefer et sur le deuxième pôle -i15. magnétique, d'une couche. d'un matériau non magnétique À. À -.. - une troisième étape- de réalisation, sur la couche de matériau non magnétique, d'une deuxième couche d'accrochage * - une quatrième étape d'usinage de la- deuxième couche d'accrochage et de la couche de matériau non.magnétique jusqu'àa atteindre la première couche d'accrochage; v- une cinquième étape. de réalisation, sur les- deux couches d'accrochage et sur la partie de la couche. de matériau * non magnétique restant entre les deux couches d'accrochage, d'une couche d'un. matériau anti-abrasion jusqu'à atteindre la première couche d'accrochage; '..DTD: -- Les différents objets et caractéristiques de l'invention. - apparaîtront. plus clairement:' à l'aide de la description qui va À... ... ..... - suivre faite en se- reportant, aux- figures annexées qui.' représentent':. '- - -la- figure 1,..un exemple de réalisation d'une tête magnétique selon l'invention; - - la -figure 2, une variante de réalisation de la tête magnétlque de la figure 1; - la figure 3, une tête magnétique planaire selon l'invention en vue de dessus -, - -la figure 4, une vue en coupe d'une tête magnétique en couches minces.. - "': '.,- '",'couches. rnlnces.i":, ":.:-:.' '".'' J.-'.,:'. -"' ? A '-. ': '- '- ' ". - 'f:-';-:.':- ".f. -:.i. "::.;..:. ' -:'-...-,-,les.figures 5 à 7, 'différentes étapes d'un procédé de ' :.." ' réalisation selon l'Invention.:'':: -:: -. :.....,-..... À --.-,.- -.--..;,'.*t '::,..-..:-.:..'..,::.;.-..:-,.-..... ........DTD: :le4,,t.En se reportant'à la figureo1,.on.va:tout-.d'abord-décrire. ' , ' 7.:--:...- Un:{ exe seo' g. ô,, nr'vention d " ô-;:y:- :,'-':,-:.';-:':>,,)?., -';-Cette. tete magnetique 'comporte,ideux'.pâles.. m gneitques P1i ' "À..:et"P2 en. matériau ' magnetique a/.'. base de. ferrite 'Les deux -. :': - pôles magntques P, ' P2 sont.'. séparés par un entrefer El 'en, :''. 'matériau non 'magnétique "- -base. d'alumine (Al2 03).'ou de. - -..silice.(Si....... - À 2 3 - -. Une telle tête magnétique doit être recouverte d'une. ---- couche en- matériau dur;.résistant à.. l'abrasion. Une telle :réf e-......'u. ba.......b. :15 -couche: sera' de préférence'-d.'une- composition à base-;de.carbone. - Cependant,. il s'avère que-. le.' carbone s'accroche: mal' sur la. feririte. ' -, . '..,i -... ..:.:... .,;: Selon- l'invention, tei' que cela est représenté sur la' figure 1,. 'on prévoit sur- chaque. pôle magnétique P1, P2, une couche Si,: S2'd'accrochage en'matériau magnétique. -. .. . . - Le matériau constituant les couches S1,'- S2 a une - - ' composition.- telle qu'il accroche.bien sur la ferrite des pôles magnétiques S1,.; S2 et que. la couche anti-abrasion. C1 accroche également bien sur ce matériau.::' '. - ,-une *.. coc "-.25,--..:- - Sur les - couches. Si, '. S2'. est - déposée une couche À.-. '..'.L. ':-":::;-:, À.:: -..À.:.,,..,.,,..,....... ' e,-; -......,.:. '' - anti-abrasion CI telle qu'une.,couche- à base de carbone: "::'-.-- ':.- -.:. '.,: '. -$.L'invention' prévoit,,- ce'- qui,:. est ' -important,' - que --les-.:i' ---','-': :...",,:--i:.......'.-,.-.. .;,".. -.'...................'.-..--::.-".....?-:-.'.. -.. -.,-: '.v."-:.. ..............................X -- - -."'7couches'- Si,'-S2 sont en'. matériau magnétique pour eviter qu'elles:': ''.; '..DTD: ne - constituent des- entrefers:,.- supplémentaires- Elles -. doivent..., '-':.. avoir la propriété ' de-:' 'coller,- efficacement ' sur les poles ' magnétiques et- une couche anti-abrasion. à.base -.de carbone.:.: - ..., ,, ,..DTD: devra également coller efficacement sur ces, couches S1, S2. -;- Selon- l'invention; les: couches S1, S2 seront à base d'un -- matériau. du- type connu., dans- la technique sous lrappellation Sendust. Le sendust est un. matériau magnétique de formule générale:..........:.-., ... -, - . -.... '..DTD: -:;,..,.-..,-...........................,.... Fe Si -Ai ,.:., . À..., x y,, z ". -, -, -'..,.,-.xy dans laquelle, par- exemple:..- '. . -.'.''5":,'....'- xest compris entre.?70 et 85' (soit 80 par exemple)..'- .-g.>. y. est. compris entre,5 et 15-(soit;10 par -."' >.''z?' -s ' z' st compris entre-' 5 e-15( (soit-10 par ekemple).: ' ''- - :r.:--'.: ",-:'9- On:-,a ':- constaté:' et- verfe expeirm entalement- que ' le- - sendust accroche - très- bien Sur- le'. ferrite - ainsi: que le -'. carbone sur le sendust. Aux compositions indiquées- ci-dessus. -, "il possède les -propriétés-'. magnétiques 'de- la ferrite." Mals toute composition intermédiaire-. est possible. Notamment, il est Ào... ..... .... possible de rajouter un quatrième élément tel que du carbone, ce qui donne une formule générale: '. --15.-..,. '.-..PFe Si'.Al Ct - dans laquelle x y + z+ t = 100. et dans lesquelles les compositions.. en fer; silicium - et aluminium étant sensiblement les mêmes que précédemment on a t -. . '..... .- ........................................................... .....DTD: compris entre 0 et 15.:. . '- ''.Les -couches -S1, S2. pourront également être en un autre matériau 'magnétique ayant les propriétés de collage. décrites précédemment. Par exemple, ce matériau pourra' être du Permalloy (NiFe). l e -- Les pôles magnétiques- P1, P2. en ferrite. étant - " -..-..,- recouverts de. couches d'accrochage S1 et S2,- une.. couche -..-:'"'antiabrasion.C1 recouvrant les couches S1 et S2' protégera la - '' -tête-, magnétique contre -l'usure d'un support magnétique.. -"'....d'enregistrement tel. qu'une bande. magnétique B1 défilant devant. la tête et frottant 'sur la couche anti-abrasion. C1. ':' ' -. -"-30 '. Sur la -figure'. 1, ' il. est. à. noter que les couches 4 - n ote À...e -io. che d'accrochage- S1, S2 sont séparées à l'endroit de l'entrefer-El' par un espace constituant un entrefer E2. La- couche -.:, anti-abrasion.'C1 remplit donc cet entrefer...... '' ' Pour 'éviter, ' comme cela est représenté' en figure 1, que la surface de la couche antiabrasion C1 présente un creux au niveau de l'entrefer E2 on prévoit - de polir la couche ":anti-abrasion - C1.., On prévoit également,: slon la variant e d e Et.: -'.. ...., -,..-.,.:'.-.:-.. -.. -..: réalisation de.la figure 2,. que l'entrefer E2 comporte -un:. ".-- '.... - -, -...'...'--..'..,.. '..' À - -_' -', "i-" '.--: "'-. -.'.. .-"'- '..DTD: - matériau 'non magnétique tel que de-l alumine AL2 O3 ou. 2 3 d;'.. ia. s e-: (SI' O) ouun' matériaua- "ase,-de l'une -de ces copoiti-,-;tons La uifaci.edeS- H lat couche.. anti. an.:. estbao.: {5&+2z-alors-.une. srface reguliee -;;-; . -:À,:.:-"'-"2"-,,,.:L-: _a. figure; 3 -represente une vuededessu 'une, tete -' magnetque planaire.,....... -,, -,.,..,,.,-,. - ".- 10... -Deux pôles'magnetiques Pi, P2 situes sur un.'substrat 'se,: - -font face et. sont.. séparés par un entrefer El',-- "....'::... ' -,.....Comme -,..précédemment -les-. pôles--magntiqes sont m.-n. recouverts de. couches d'accrochage S1, S2." Ces couches sont séparées par un entrefer E2 et l'ensemble est. recouvert d'une. ::. C1'couche anti-abrasion.: -:....:.-':. -:. --', - -. -: "7-:. ,:, Cependant une, telle tête planaire, doit.présenter une -'' ':largeur- L (1 à 3. micromètres) de. l'entrefer réduite par rapport *.,au substrat. Les ":pôles magnétiques- présentent- donc des -rétrécissements. - aux - abords de l'entrefer tel que cela est.... * 20 représenté en figure. 3. Les couches d'accrochage Si, S2 ne -:doivent -recouvrir uniquement que -les-- pôles ' magnétiques et ne - - - doivent pas déborder sur le substrat portant les pôles pour éviter que ces couches d'accrochage S 1,. 'S2 qui sont en rmatériau .magnétique n'agrandissent la largeur I,.de 'l'entrefer E1 ou ne -.-- court-circuitent l'entrefer. El,.. - -. -,";-. L. Ies zones. non recouvertes par les" pôles -magnétiques P1;-.--..DTD: -P2.de part. et d'autre des rétrécissements'' sont, donc;'occupées, .. -. 'par:-.un matériau VI,:.- - V2- non magnétique tel, qu'un matériau. a "':' "' "'':'" ' 0 d' (A Ce '.".':' --:.:,base de silices' (Si. 2) u- - d'alumine.- (Ai2 03). Ce: "matériau affleure la. partie supérieure des, couches d'accrochage Si' S2.de façon à former unesurface unie.-.-....,- , . '; L'ensemble des couches d'accrochage. S1, S2 et matériau.- non--. magnétiqcue - (VI1,--. V2) est recouvert de -la couche.:- -. anti-abrasion Ci (non 'représenté en. figure 3) -comme cela est. représenté en figure 2. On obtiejnt une surface 'de tête G magnétique planaire parfaitement unie et présentant une bonne résistance à 'toute usure,dû.. -au.,frottement contre. le support.. d'enregistrement.... . -: '. '. -,'.À'... Les têtes magnétiques des. figures 1 et 2 peuvent être du.. type. comprenant des couches.--métalliques de chaque.côté de.--. l. -:''entrefer -, du-- type..MIG -'(Metal,- in -:;.Gap):.- L'i nvention--:_=' :::-.;, s'applique- de. la même- façon:. à e::. telles-: tetes magnetiques.:"-.: ' L.-........ ":- nvention: -estegalement applicçable une'-:tête L'I ventiory: a:--..i'---une:-! '- magnétique en couches. minces tel que cela- est reprsenté par là figure 4; La tête magnétique de la figure 4- comporte deux couches en matériau magnétique" Pl' -P2 constituant les pôles. magnétiques. Ces couches. Pl, P2. sont solidaires de. matériaux. supports Ai, A2 tels que de l'alumine et sont séparées par un entrefer El. La partie active de la tête. magnétique supporte deux '-,couches d'accrochage. S1,.'S2. en.sendust. par.. exemple,.- séparées par un entrefer E2.- L'ensemble des -couches SI, S2 'et - de l'entrefer E2 est recouvert d'une couche anti-abrasion Cl,. En se reportant aux figures 5 à -7, on va 'décrire un-' procédé de réalisation des. couches d'accrochage S1, S2 et de la couche. anti-abrasion CI selon l'invention., -.. , Le procédé 'de l'invention. est appliqué, dans la description qui va suivre, à l'une. quelconque des têtes -magnétiques décrites précédemment. .........DTD: "*À - À Au cours d'une première étape, sur la surface.: active: d'une tête magnétique comportant deux pôles magnétiques PI et-. - P2 séparés. par-- un entrefer El, et pius particulièrement,sur la. -- -. face, active du pôle P1 est réalisée une couche:: d'accrochage S1.i dont -la composition est du type décrit précédemmnent '" -- - Au cours d'une deuxième étape,. la couche S1 et le pôle *.%0 magnétique P2 sont recouverts d'une- couche E3. d'un matériau non -magnétique. On- obtient. ainsi. une - structure représentée en figure 5. -. Au cours ' d'une troisième étape, la 'couche -E3 - est recouverte d'une couche S2 en matériau Identique à celui de la couche S2 comme cela est représenté-enfigure 6. Au cours d'une quatrième étape, les 'couches E3 et S2 --,:'..../sont usinées- jusqu'à atteindre la,couche S1. Il ne reste alors *:""'' plus de matériau de la couche E3 sur. le pole magnétique. Si. "'Par c.. ' ontre 'entre les. couches Sli et "S2 une partie de la couche E3." :....". 'subsiste:-réalisant un.. entrefer" E2. entr'e les.ouches Si -et 2:'' ':'. - -.:......À.......... Au.cours-.d!une cinquième:.étape,: ensemble est, recouvert... .'.-.;-.:'.=.'v - -".;.---,. , '....:--..i.- --:.'v::'-'-.'.- '''?;.'.,::; .::-.','.''":.....; v'.S* i.U ' a,,' ",'. L'., ';\,,., '", 'C-'? d-une[.. coucheke anti-abraslon- Ci'"-'On.obtient- alors "ne: strueture'. --ei querepresentéè e en figure 7: ' -.../. tr;;-' --y 'ad' ' ?. 'ss.; - - -2-- >-'4 -'; ' -' - '-.1" :..-.., y::,.:;;: -' Selon'' une variante:. de'-.:ralisation du procédé'-.- de,: ' *,.:" ' l'invention," si on. veut éviter que ne subsiste sur --le 'pole : '-. magnétique P2 du matériau de la couche.:E3, on prévoit après la deuxième étape de réalisation. de la couche E3; une phase de gravure de la couche E3 ne laissant subsister que le matériau nécessaire à la réalisation de l'entrefer E2 de façon a obtenir u.'.'ne forme:de réalisation. confrme par-exemple aux figures. 2 et *.. réalisation c'eepel'pisur e.l -- """ "-[:.................................................-:---,. "'. A titre d'exemple l'épaisseur-' de la couche d'accrochage à. "...... base de Sendust peut être de 100 Angstroems- et celle de la .couche antiabrasion. à base de carbone. également de. 100 -, 20 angstroems., -. . .... *'-......Il est bien évident que la. description qui précède n'a- ".. été faite qu'à titre d'exemple ' non. limitatif. D'autres variantes peuvent être. envisagées sans sortir. du cadre- de l'invention.. Les exemples numériques 'n'ont été fournis que. pour illustrer la description. -" 25 illustrer la'Jdescription. '':" ':: '-" -:":-. -: ' - ':.- REVENDICATIONS: ' - ,.. -. X.... .. ;- ?... . 1. Tête magnétique 'd'enregistremnent-lecture comprenant. - q -deux pôles magnétiques (Pl, P2)' séparés par un entrefer (El)- ' magnétiques' pa-'.unelle.ncoprete'(l-'.- :.2.:. ';..... :..--.::-.:.-,n.matertau non cmagnetique-:caractérisé en -ce:..qu elle. comporte:.-. -.'.:..,;',-.''.gBlement: ':......'. - ii:,..' i.:,!,'.'', -....-,'..'.:, '.........'.. ',:' -;.-.''- '.,- :' --:.,,":..; -':.. '.:.- ". À ?.".-' - ':'..:'-; '.:?'.,.,: '.':.:'".". :-.;..,-":'. "-:-..-,. >.....,.," -.:. ':-. -.: . 5,:: -.q,'sur chaque pôle magnétique (Pi;'. P2)," une couche.(S1, yS2). ' ' .- d'un. matériau magnétique: ayant un bon coefficient. de collage sur: les pôles magnétiques (P1, P2) et sur laquelle une couche à base de. carbone -a un bon' coefficient de collage - sur l'ensemble des couches (Si1,. S2) de matériau magnétique 1 et, de l'entrefer (El),' une couche anti-abrasion (C1) d'un matériau. à base de carbone. ;...,:.. . .. . -'2..,; -2.Tête magnétique d'enregistrement-lecture selon la' revendication 1, caractérisé en ce que les pôles magnétiques. --sont- en ferrite.. - 3. Tête magnétique d'enregistrement-lecture selon la '. revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche de matériau :magnétique est à base de. Fe Si Al. . Àx y z -4. "Tête magnétique d'enregistrement-lecture selon. la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche de matériau magnétique est à base de Permalloy (Ni Fe) i e 5.' Tête magnétique d'enregistrement-lecture selon la: "revendication 2 caractérisé en ce que le matériau magnétique .'.. est à- base de Fe Si A1. C comporte les - *a. --x y z t -' proportions suivantes ':... -. x = 70 à 85 pour cent de fer. ' ' - y = 5 'à.15 pour-:.cent.de silicium *. - -.z = 5 à 15 pour cent"d'aluminium. .. : - t = 0 à- 15 pour. cent de carbone la somme x+ y+ z + t étant égal à 100,. -30 -:- 6. Tête magnétique. d'enregistrement-lecture 'de forme planaire selon la revendication 1 comprenant deux pôles magnétiques (P1, P2) en couches minces déposés sur un substrat 7r 9. (1) et séparés. par un entrefer (E1), caractérisé en ce que la couche: anti-abrasion.(C1) recouvre également. la. ou les zones, de substrat (1) non recouvertes par les pôles magnétiques P1, -.:.P2 et par l'entrefer (E).......... '..... -7..i.-,Tête magnétique:-d'enregistrement-lecture- selon la ' :. ". revendication 1,' caractérisée-een ce -que les couches! (SI,- S2):. de;-- materiau magnétique recouvrant -chaque p.l magn1i (P1 .:soint séparées entre elle'.par un matériau non magnetique' (E2).--.-- ,:.- '..8. Tête magnétique d enregistrement lecture selon la.' revendication 6, caractérise en ce que ledit matériau non . 'magnétique: (E2) est un matérlau. à base de silice.."' . À,..-. - . :. -,9. Tête magnétique- d'enreglstrement/lecture selon la ', revendication 6, caractérisée en ce que ledit. matériau non magnétique (E2) est un matériau à base d'alumine. "'.-10... Procédé- de réalisation d'une. tête magnétique-',... d'enregistrement/lecture:selon l'une quelconque des '. revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte. les -. -différentes étapes suivantes: une première étape de réalisation sur la. face active de-. l'un des pôles magnétiques -(P1) de' la- tête magnétique d'une première couche d'accrochage' (S1); ' - une deuxième étape de réalisation, sur la première. couche d'accrochage (S1); sur l'entrefer (El) et sur le deuxième pô-. ple magnétique (P2), d'une couche d'un -matériau non -'magnétique (E3). -.' .. -'. une troisième. étape de réalisation, sur la- couche 'de -.', -. - - -.........,. . -x- . 'matériau - non magnétique (E3),. d'une ' deuxième couche'.-'-':-..CLMF: d'accrochage (S2); '. '; -.:.. '. ': - une quatrième- étap.e -d'usinage de la deuxième. couche. d'accrochage (S2) et de la..couche de matériau non- magnétique (E3) jusqu'à atteindre la première couche d'accrochage (S1); - une cinquième étape de réalisation, ' sur les deux:' - couches d'accrochage (SI, S2) et sur la partie (E2) de la couche '' de matériau non magnétique restant entre les deux couches ' d'accrochage (S1, S2), d'une couche (C1) d'un matériau anti-abrasion.: --.. 11. Procédé selon la revendlcation 10, 'caractérisé en ce .. ..".. -.....CLMF: qu'il comporte entre la deuxième et la troisième étape une phase' -:5- de gravure de-- la "couche. de matérlau.-non magnétique E3 de façon.. - 1'-:'' â ne conserver:.de:' 'ette' couche que.la'dlte'-partie: (E2).:' devant.:.'!,'; :',-..'rester entre les. deux couches d'accrochage, (S1,S2) -.......:..CLMF: '. -. ,... r.:,'::.X-...; t-o/.-, -*: 1.:.,- -'- - -S..