Brevet FR2622336A1 — publié le 19890428

TETE MAGNETIQUE DE LECTURE ET DtENREGISTREMENT L'invention concerne les têtes magnétiques de lecture et/ou d'enregistrement. Les têtes magnétiques de lecture et/ou d'enregistrement sont constituées d'un circuit magnétique en forme d'anneau coupé par un entrefer étroit constitué d'un matériau non magnétique, et d'un bobinage électrique entourant le circuit magnétique. On peut classer les têtes magnétiques en trois grandes familles, Les têtes massives sont réalisées par usinage et assemblage de deux demi-têtes en matériau magnétique (têtes VHS, têtes audio-analogiques), le bobinage étant réalisé en fin du procédé de réalisation. Les têtes couches minces sont réalisées par dépôts successifs de matériaux magnétiques, diélectriques et conducteurs. Ces couches subissent des opérations de masquage et de gravure qui permettent d'obtenir le circuit magnétique, l'entrefer et des spires conductrices. Il existe enfin des têtes comportant de chaque côté de l'entrefer un alliage métallique magnétique d'épaisseur variant entre 0,1 et 401l, le reste du circuit magnétique et les spires conductrices étant réalisées de- la même façon que pour les têtes massives.Il stagit des têtes vidéo 8 mm, des têtes 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 à 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 toutefois des inconveníénts importants forte modulation de la réponse en fréquence, procédé de réalisation complexe et encore coûteux bien qu'un traitement par tranches de ces têtes soit possible. Les têtes du troisième type cité combinent certains des avantages des deux premiers mais le procédé de réalisation reste coûteux et complexe et un traitement intégral par tranche n'est pas envisageable. Afin de pallier ces inconvénients, l'invention propose une structure de tête magnétique d'écriture et/ou de lecture qui combine les avantages des deux premiers types cités plus haut tout en permettant la réalisation simultanée d'un grand nombre de têtes en même temps sur tranches. Ceci peut être obtenu par la formation de deux entrefers dans le circuit magnétique d'une même tête, un entrefer microscopique et un entrefer macroscopique, la largeur du second entrefer pouvant être de 10 â 1000 fois plus grande que celle du premier entrefer. L'invention a donc pour objet une tête magnétique de lecture et/ou d'enregistrement comportant un circuit magnétique en forme d'anneau interrompu et supportant au moins un bobinage électrique, caractérisée en ce que l'espace défini par l'interruption de l'anneau comprend deux entrefers, un premier entrefer dit entrefer microscopique débouchant sur la face active de la tête et un deuxième entrefer dit entrefer macroscopique situé sous le premier entrefer et possédant une section dans le plan de l'anneau plus importante que la même section du premier entrefer. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif et grâce aux dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 est illustrative du principe de l'invention - les figures 2 et 3 sont des variantes de têtes magnétiques selon l'invention - - la figure 4 montre un détail d'une autre variante possible pour une tête magnétique selon l'invention; - la figure 5 représente une tête magnétique achevée et selon l'invention. La figure 1 est illustrative du principe de l'invention Elle représente la face active 3 d'une tête magnétique. La face active 3, qui peut avoir entre 1 et 40,u d'épaisseur, comprend un premier pôle magnétique 1 et un second pôle magnétique 2 séparés par un entrefer 4. La face active repose sur un substrat magnétique 5 contenant un plot diélectrique 6 situé sous l'entrefer 4. Le plot diélectrique 6 constitue un deuxième entrefer par rapport au circuit magnétique formé par les parties 1, 2 et 5. L'entrefer 4 est situé à peu près au centre du plot diélectrique 6 qui peut avoir une épaisseur de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de #. Le substrat magnétique 5 peut être constitué par un ferrite poly ou monocristallin de manganèse-zinc. Le plot diélectrique 6 peut être constitué de verre ou d'une résine époxy (du type de la marque déposée Araldite). Les pôles magnétiques 1 et 2 peuvent être en un alliage de fer-nickel comme le permalloy, de fer-aluminium-silicium comme le sendust ou en un alliage amorphe (cobalt-zirconium-niobium). L'entrefer 4 peut être en silice. Les matériaux cités ne sont pas limitatifs. D'autres matériaux magnétiques et diélectriques qui se prêtent à la configuration de la tête magnétique selon l'invention, peuvent être utilisés. A titre d'exemple, les largeurs des entrefers 4 et 6 peuvent être de 0, 2# pqur le premier entrefer (ou entrefer microscopique) et de 200bru pour le deuxième entrefer (ou entrefer macroscopique) . Les têtes magnétiques selon l'invention peuvent être réalisées de différentes façons. Ci-dessous sont donnes quelques exemples non limitatifs de réalisation. L'ensemble substrat magnétique et plots diélectriques (on considère la réalisation simultanée d'un grand nombre de têtes) peut être réalisé par divers procédés connus de l'homme de l'art. L'un de ces procédés comprenant la mise en place du ou des bobinages est décrit dans la demande de brevet français portant le numéro d'enregistrement 86 14975. Un second procédé consiste à réaliser, par collage ou frittage, un substrat plan constitué de bandes alternées magnétiques et non magnétiques à température ambiante. Le circuit magnétique peut ensuite être fermé par des pièces en forme de U supportant le ou les bobinages. La figure 2 représente une telle configuration pour une tête magnétique achevée. On y reconnaît les pôles magnétiques 11 et 12, l'entrefer microscopique 14, l'entrefer macroscopique 16 et le substrat magnétique 15. La pièce magnétique 17 en forme de U permet de refermer le champ magnétique tout en supportant deux bobinages électriques 18 et 19. Les bobinages peuvent être fixés par une colle ou par une soudure verre. Un autre procédé conduit à obtenir une tête magnétique telle que celle représentée à la figure 3. Ce procédé consiste à usiner des saignées 23 dans un substrat magnétique 25. Ces saignées peuvent avoir une profondeur allant de 50 à 500 CI et une largeur allant de 10 à 200 Il. Des capillaires 27 en verre ou en tout autre diélectrique à point de fusion élevé sont placéS dans les saignées 23. Le substrat magnétique 25 et les capillaires 27 sont rendus solidaires par collage avec un verre ayant un point de fusion moins élevé que celui des capillaires 27 et qui deviendra un plot diélectrique 26. La face du substrat 25 à partir de laquelle on a réalisé les saignées 23 est ensuite rectifiée et polie plane afin de recevoir les pôles magnétiques 21 et 22 et entrefer microscopique 24. La mise en place des bobinages 28 et 29 est réalisée après individualisation des têtes en utlisant les trous dans les capillaires de verre. Une autre solution consiste à utiliser un substrat composé d'une alternance de blocs de ferrite magnétique et de ferrite amagnétique par analogie avec le procédé décrit dans l'article "Magnetic Heads with Monolithie Gaps" de J. Chabrolle et A. Morell paru dans IEEE Transactions ou Magnetics, vol. mag-17, n0 6, novembre 1981. Ce procédé est utilisé pour la réalisation de têtes magnétiques ayant des largeurs d'entrefer comprises entre 15 et 100Cl. La figure 4 montre la structure de l'un des pavés que l'on peut obtenir : ferrite magnétique 35 et ferrite amagnétique 36 qui constituera l'entrefer macroscopique, l'ensemble étant destiné à supporter la structure planaire composé des pôles magnétiques 31 et 32 et de l'entrefer microscopique 34. La structure planaire formée des pôles magnétiques et de l'entrefer microscopique peut être réalisée de différentes façons, pF r exemple selon celles mentionnées dans la demande de brevet français portant le numéro d'enregistrement 86 14974. La structure entrefer microscopique sur entrefer macroscopique étant réalisée, la mise en place du ou des bobinages si nécessaire et les opérations de finition de la tête sont fonction de l'application visée et du cahier des charges à respecter. A titre d'exemple, la figure 5 présente une tête magnétique conçue selon l'invention. Cette tête peut être utilisée notamment dans des applications de type magnétoscope (vidéo, son numérique, enregistrement de données, etc.). Cette tête magnétique se présente selon la structure de la figure 2. On y reconnaît les deux pôles magnétiques 41 et 42 séparés par l'entrefer microscopique 44 situé au-dessus de l'entrefer macroscopique 46, le substrat magnétique 45 et la pièce 47 en forme de U pour refermer le champ magnétique. La pièce 47 supporte les deux bobinages électriques 48 et 49. La structure planaire constituée par les pôles magnétiques 41 et 42 et par l'entrefer microscopique 44 est gravée puis mise en forme de façon à réduire sa section au niveau de l'entrefer 44. Pour ne pas abîmer le support d'enregistrement qui défilera devant l'entrefer les zones gravées des pôles sont comblées par un matériau diélectrique 40 qui peut être de l'alumine Al, 03. L'invention procure les avantages suivants. Il est possible de réaliser des entrefers très minces (de l'ordre de O, 1#). La structure présente en regard du média des pôles infinis ce qui conduit à une réponse en fréquence plate et exempte de toute modulation. L'efficacité est du même ordre de grandeur que pour une tête massive soit environ 50 à 60%. Le rapport signal sur bruit dans la mesure où la résistance du bobinage est identique à celle du tête massive et donc, à nombre de tours égal, est inférieure à celle d'une tête réalisée en couches minces. D'autre part, la section de l'entrefer est 2contre 800 #t2 faible (typiquement 80 Ft2contre 800 t2 pour une tête massive) ce qui va dans le sens d'une augmentation du rapport signal sur bruit. La réalisation d'un grand nombre de têtes peut être opérée simultanément par l'utilisation de techniques microélectroniques (masquage, usinage ionique, etc.). Le procédé de réalisation étant beaucoup plus simple que pour une tête en couches minces, le coût et le rendeme~lt de fabrication sont nettement améliorés. REVENDICATIONS 1. Tête magnétique de lecture et/ou d'enregistrement comportant un circuit magnétique en forme d'anneau interrompu et supportant au moins un bobinage électrique; caractérisée en ce que l'espace défini par l'interruption de l'anneau comprend deux entrefers, un premier entrefer dit entrefer microscopique (4) débouchant sur la face active- de la tête et un deuxième entrefer dit entrefer macroscopique (6) situé sous le premier entrefer et possèdant une section dans le plan de l'anneau plus importante que la même section du premier entrefer. 2. Tête magnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit magnétique comprend deux pôles magnétiques (11, 12) séparés par l'entrefer microscopique (14), les deux pôles reposant sur un substrat magnétique (15) constitué de deux parties séparée s par le deuxième entrefer (16), une pièce magnétique (17) en forme de U permettant de refermer le champ magnétique et supportant au moins un bobinage électrique (18, 19). 3. Tête magnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit magnétique comprend deux pôles magnétiques (21, 22) séparés par l'entrefer microscopique (14), les deux pôles reposant sur un substrat magnétique (25) en forme de U disposé de façon à refermer le champ magnétique, l'espace compris entre les deux branches du U contenant l'entrefer macroscopique (26) et permettant la mise en place du ou des bobinages électriques (28, 29). 4. Tête magnétique selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'entrefer macroscopique (26) est disposé autour d'un capillaire (27) permettant la mise en place du ou des bobinages électriques (28, 29).