Brevet FR2641110A1 — publié le 19900629

PROCEDE DE REALISATION D'UNE TETE MAGNETIQUE D'ENREGISTRMENT LECTURE ET TETE MAGNETIQUE OBTENUE PAR CE PROCEDE L'invention concerne un procédé de réalisation d!une tête magnétique d'enregistrement-lecture et notamment une tête magnétique réalisée en couches minces ou plus précisément les têtes planaires en couches minces. Une tête magnétique de type planaire possédant des pôles magnétiques réalisés en couches minces comporte comme cela est représenté en figure 1 un circuit magnétique Tl en ferrite, par exemple, possédant une face T2 portant deux pôles magnétiques T3 et T4 en couches minces séparés par un entrefer 1 0 T5. Des bobinages T6 et T7 entourent le circuit magnétique Tl et permettant d'induire un flux magnétique. Cependant une telle tête magnétique présente des pertes magnétiques importantes qui réduisent l'efficacité de la tête magnétique. A titre d'exemple, sur la figure 1, ont.été représentées des lignes de fuites du 1 5 champ magnétique. Ces fuites importantes ont pour conséquence une perte du signal. L'invention apporte une solution à ce problème et permet donc de réduire les pertes magnétiques. L'invention concerne donc un procédé de réalisation d'une tête magnétique d'enregistrement-lecture caractérisée en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) réalisation dans un substrat en matériau non magnétique à partir d'une première face du substrat, d'une encoche possédant deux flancs latéraux et un fond; b réalisation dans l'encoche d'une couche d'un matériau de bonne perméabilité magnétique recouvrant les deux flancs latéraux et le fond de l'encoche; c) dépôt d'un matériau amagnétique dans l'encoche d) usinage d'une deuxième face du substrat opposée à la première face de façon à atteindre le matériau amagnétique situé dans l'encoche et à créer un entrefer entre les matériaux magnétiques situés sur les deux flancs latéraux; e) collage d'une pièce portant une couche d'un matériau magnétique contre la première face du substrat de telle façon que cette couche de matériau magnétique couple magnétiquement les couches de matériau magnétique situées sur les deux flancs latéraux de l'encoche. L'invention concerne également une tête magnétique réalisée par le procédé précédent caractérisée en ce qu'elle comporte: - un substrat en matériau non magnétique possédant 1 0 une fente ouvrant vers une face supérieure de cette pièce, cette fente étant délimitée par deux flancs latéraux et un fond; - une couche d'un matériau à perméabilité magnétique élevée recouvrant les deux flancs latéraux et le fond et affleurant la face supérieure du substrat; 1 5 - un matériau non magnétique situé entre les couches de matériau à grande perméabilité magnétique recouvrant les flancs, ce matériau non magnétique affleurant la face supérieure du substrat; - au moins un bobinage passant par la fente 11 du substrat. Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre faite à titre d'exemple en se reportant aux figures annexées qui représente: - la figure 1, une tête magnétique connue dans la technique déjà décrite précédemment; - les figures 2 à 11, différentes étapes du procédé de réalisation d'une tête magnétique selon l'invention - la figure 12, un exemple de réalisation d'une tête magnétique à couches minces selon l'invention; - la figure 13, une variante de réalisation d'une tête magnétique à couches minces selon l'invention. En se reportant aux figures 2 à 11 on va tout d'abord décrire un exemple de réalisation d'un procédé de réalisation selon l'invention. Au cours d'une première étape, représentée en figures 2 et 3, des encoches telles que 11 sont pratiquées dans un substrat en matériau non magnétique. Cette rainure a par exemple une forme triangulaire délimitée, à partir de la surface 10 du substrat, par deux flancs latéraux 12 et 13 et possède un fond 14. A titre d'exemple, dans une épaisseur de substrat de à 10mm, on prévoiera des encoches d'environ 500 micromêtres de profondeur et de 500 à 800 micromètres de largeur. Au cours d'une deuxième étape représentée en figure 4, la face 10 et les flancs 12 et 13 de l'encoche I sont revêtus d'une couche 2 d'un matériau présentant de bonnes caractéristiques magnétiques (perméabilité magnétique élevée, coefficient de coercivité faible, coefficient de saturation élevée). Cette couche 2 aura par exemple 10 à 50 micromètres d'épaisseur. Le matériau utilisé peut être un matériau tel qu'un alliage A base de fer,d'aluminium et de silicium désigné sous le nom de Sendust. Son mode de dépôt préférentiel est une pulvérisation cathodique (sputtering). La couche 2 peut également être réalisée sous une forme feuilletée, c'està-dire sous la forme d'une alternance de couches d'un matériau magnétique présentant une structure cristalline déterminée, dite colonnaire (les molécules étant agencées en colonnes) et de couches d'un matériau magnétique ou non, de structure cristallographique différente. Au cours d'une troisième étape, on dépose, dans chaque rainure 11, du matériau 3 non magnétique. Ce matériau peut être du verre dont le point de fusion est situé vers 500 à 600 C. La structure obtenue peut avoir la configuration représentée en figure 5 si le verre a été déposé uniquement dans chaque rainure. Elle peut également avoir la configuration représentée en figure 6 si l'ensemble a fait l'objet d'un dépôt de verre. Au cours d'une quatrième étape, un usinage suivi d'un polissage est réalisé du côté de la face 10 de façon à enlever le matériau de la couche 2 (Sendust) et le matériau (3) verre situé sur la face 10 et non compris dans l'encoche 11. On obtient ainsi la structure représentée en figure 7. Au cours d'une cinquième étape représentée en figure 8, une pièce 4 portant une couche 40 d'un matériau magnétique est collée à la face 10 du substrat. Le collage peut se faire à l'aide de points de colle 41, 42 en verre fondu par exemple. Si la couche 40 ne recouvre pas toute la surface de la pièce 4, ce qui est le cas de la figure 8, il faut, au moins, qu'à chaque encoche 11 ayant fait l'objet d'un traitement précédent, corresponde une couche de matériau magnétique 40. Selon un exemple de réalisation préféré de l'invention, la couche 40 est en Sendust et a environ 10 à 50 micromètres d'épaisseur, mais selon une variante de réalisation, la pièce 4 peut 'être elle-même en matériau magnétique (ferrite) et ne comporte pas alors de couche 40. Au cours d'une sixième étape représentée en figure 9, la face 10' du substrat 1 opposée à la face 10 est usinée et polie jusqu'à atteindre le matériau 3 non magnétique. Le matériau 2, situé sur les flancs latéraux 12 et 13 de l'encoche, est séparé en deux parties 2, 2' par un entrefer 15. A titre d'exemple, la- largeur de l'entrefer 15 a une largeur d'environ quelques micromètres. On a ainsi réalisé le circuit magnétique de la tête magnétique la face 16 comportant deux pôles magnétique séparés par un entrefer 15. Pour compléter la tête magnétique on loge entre le matériau 3 et la pièce 4 des conducteurs de bobinage 6 et 7. La structure représentée en figure 11 est une variante de celle de la figure 10, selon laquelle, la pièce 4 est en matériau magnétique et ne comporte pas alors de couche 40 en matériau magnétique. La figure 12 représente une tête magnétique réalisée selon l'invention. On retrouve sur cette figure, le substrat 1 dans lequel on a réalisé une encoche 11 couverte intérieurement d'une couche 2 en matériau magnétique. Cette encoche est partiellement remplie d'un matériau non magnétique 3, en verre par exemple, qui affleure la face 16 de la tête magnétique. Le circuit magnétique est complété par une pièce 4 portant une couche 40 d'un matériau magnétique. Des bobinages 6 et 7 ont été bobinés autour des couches 2 et 2' en passant par l'encoche 11. L'entrefer 15 réalisé par le matériau 3 a pour largeur quelques micromètres, voire quelques dizaines de micromètres. Sur la face 16 sont réalisés deux pôles magnétiques 8 et 9 en couches minces situés chacun au dessus du matériau 2, 2' d'une paroi de l'encoche 11. Les deux pôles 8 et 9 sont séparés par un entrefer 17. Cet entrefer 17 réalisé entre les deux pôles en couches minces 8 et 9 peut avoir une largeur calibrée selon les techniques de réalisation connues telles que décrites dans la demande de brevet français n0 86 14974. La figure 13 représente, en vue éclatée, une variante de réalisation de la tête magnétique selon l'invention. Selon cette variante, les bobinages 6 et 7 sont réalisés, par microlitographie par exemple, sur la face de la pièce 4 qui doit être collée à la face 10 du substrat 1. Sur cette pièce 4, les zones 44 et 45 dessinées en traits mixtes représentent les zones o doivent s'appliquer les couches 2 et 2' des flancs latéraux de l'encoche 11. Les circuits des bobines 6 et 7 sont réalisés sous forme plane autour des zones 44 et 45 et présentent des connexions permettant d'être reliées par des moyens non représentés à des circuits extérieurs. Ces bobinages 6 et 7 peuvent être isolés par une couche isolante de la couche en matériau magnétique. L'invention permet ainsi de réaliser une tête magnétique dont la longueur du circuit magnétique peut être réduite ce qui réduit les fuites. Le matériau du circuit magnétique (couche 2 et couche ) a des caractéristiques de perméabilité et de champ coercitif qui peuvent être bien meilleurs à haute fréquence qutavec un matériau en ferrite. C'est ainsi qu'avec du Sendust on peut obtenir des perméabilités magnétiques de 1000 à 20 MHz, 800 à MHz et 500 à 100 MHz, voire des caractéristiques magnétiques encore meilleures en prévoyant un circuit magnétique en Sendust feuilleté, tandis qu'avec un matériau en ferrite au delà de 50 MHz, on obtient des caractéristiques de perméabilité qui sont difficilement exploitables. De plus le substrat 1 peut être en matériau dur qui, constituant le corps de la tête, résiste mieux à l'abrasion d'une bande qu'un corps en ferrite. La surface 16 de la tête peut être recouverte d'une couche d'accrochage (TiC) et d'un matériau anti-usure tel qu'un matériau à la base de carbone. Enfin, le matériau magnétique constituant le circuit de fermeture des lignes de champ peut être recuit à une température compatible avec le substrat mais totalement déconnecté des contingences dues au verre ou au bobinage. Par exemple, le substrat 1 peut être en A12 03 et le matériau magnétique en Sendust recuit à 650 ou 700 C. La tête magnétique de l'invention se prête à une fabrication collective. En effet, sur une même rainure 11, plusieurs têtes magnétiques peuvent être réalisées et on découpe ensuite les têtes perpendiculairement à la rainure. De plus, dans le même substrat 1, plusieurs rainures peuvent être réalisées. Dans ce cas, à l'issue du procédé précédemment décrit on découpe le substrat entre les rainures, parallèlement à celles-ci. On peut donc réaliser également une surface de têtes magnétiques et réaliser ensuite les deux types de découpes. 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 2 6 4 1 1 10 l'ilnvention. 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'enreglstrement-lecture caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: a) réalisation dans un substrat (1) en matériau non magnétique A partir d'une première face (10) du substrat, d'une encoche (11) possédant deux flancs latéraux (12, 13) et un fond (14); b) réalisation dans l'encoche d'une couche (2) d'un matériau de bonne perméabilité magnétique recouvrant les deux flancs latéraux (12, 13) et le fond (14) de l'encoche (11); c) dépôt d'un matériau amagnétique (3) dans l'encoche (11); d) usinage d'une deuxième face (10') du substrat opposée à la première face (10) de façon à atteindre le matériau amagnétique (3) situé dans l'encoche (11) et à créer un entrefer (15) entre les matériaux magnétiques (2, 2') situés sur les deux flancs latéraux (12, 13); e) collage d'une pièce (4) portant une couche (40) d'un matériau magnétique contre la première face (10) du substrat (1) de telle façon que cette couche (40) de matériau magnétique couple magnétiquement les couches (2) de matériau magnétique situées sur les deux flancs latéraux (12, 13) de l'encoche (11). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte également après usinage de la deuxième face (10') du substrat (1) de deux pôles (8, 9) en matériau magnétique en couches minces séparés par un entrefer (17) situé au dessus de l'entrefer (15) séparant les matériaux magnétiques (2, 2') situés sur les deux flancs latéraux (12, 13). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau amagnétique (3) ne remplit pas toute l'encoche (11) et qu'après collage de ladite pièce (4) portant une couche (40) de matériau magnétique, on réalise par l'espace (16) laissé 2 6 4 1110 libre entre le matériau amagnétique et ladite pièce 4, au moins un bobinage. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant le collage de la pièce (4) portant une couche (40) d'un matériau magnétique, on réalise sur cette pièce (4) au moins bobinage plan Isolé du matériau magnétique et entourant une zone de contact des couches (2, 2') de matériau magnétique avec ladite pièce (4). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche (2) en matériau de bonne perméabilité magnétique réalisée dans l'encoche (11) est réalisée sous forme d'une alternance de couches d'un matériau à croissance colonnaire et de couches d'un matériau de structure cristalline différente. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de collage d'une pièce (4) contre la première face (10) du substrat (1) peut être faite avant l'étape d'usinage de la deuxième face (10') du substrat. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche (2) de matériau de bonne perméabilité magnétique recouvre également la face (10) et que la réalisation de cette couche est suivie d'un usinage permettant d'enlever le matériau de bonne perméabilité magnétique non situé dans l'encoche 11. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'après la réalisation de la couche (2) de matériau de bonne perméabilité magnétique on réalise une couche d'un matériau non magnétique remplissant l'encoche (11), ces deux couches étant ensuite usinées. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs encoches (1, 1', 1") sont réalisées; dans un même substrat les différentes étapes du procédé sont appliquées à ces différentes encoches. 10. Tête magnétique réalisée par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte 26 41110 - un substrat (1) en matériau non magnétique possédant une fente (11) ouvrant vers une face supérieure (16) de cette pièce, cette fente étant délimitée par deux flancs latéraux (12, 13) et un fond; - des couches (2, 2') d'un matériau à perméabilité magnétique élevée, recouvrant les deux flancs latéraux (12, 13) et affleurant la face supérieure (16) du substrat (1); - un matériau non magnétique (3) situé entre les couches (2) de matériau à grande perméabilité magnétique recouvrant les flancs (12, 13), ce matériau non magnétique (3) affleurant la face supérieure (16) du substrat (1); - au moins un bobinage (6, 7) passant par la fente 11 du substrat (1).