Brevet FR2658646A1 — publié le 19910823

i DESCRIPTION PROCEDE DE REALISATION D'UNE TETE MAGNETIQUE A DEUX MATERIAUX MAGNETIQUES, ET TETE OBTENUE PAR CE PROCEDE La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une tête magnétique à deux matériaux magnétiques, et une tête obtenue par ce procédé. L'invention trouve une application dans la réalisation de deux types de têtes magnétiques, soit volantes, pour enregistrement sur disque, soit à contact, pour enregistrement sur bande. Le document de brevet français FR-A-2 604 021 décrit un procédé de réalisation d'une tête magnétique à couches minces et à structure planaire La tête obtenue par ce procédé est représentée en coupe sur la figure 1 annexée Elle comprend un substrat 10 dans lequel un premier caisson a été comblé par une première couche magnétique 16 obtenue par croissance éLectrolytique sur une électrode 14, un bobinage 20 noyé dans une couche isolante 18, deux plots magnéti- ques 23, 24, une deuxième couche magnétique formant deux concentrateurs de flux 30, 31, un Flot central isolant 32, une couche isolante 34, par exemple en silice, définissant un autre caisson qui a été comblé par une autre couche magnétique formée également par croissance électrolytique, cette couche étant séparée en deux parties 46, 48 par un espaceur amagnétique 42 constituant l'entrefer de la tête. Une tête analogue peut être obtenue en sup- primant les concentrateurs de flux 30 et 31 et en faisant en sorte que la couche supérieure 46, 48 prenne appui directement sur les plots 23, 24. Dans ce qui suit, on désignera par "pièce polaire supérieure", la partie magnétique disposée de part et d'autre de l'espaceur 42, sachant que la pièce polaire inférieure est celle qui correspond à la couche magnétique 16. La pièce polaire supérieure est donc obtenue, dans cette technique antérieure, par dépôt électrolyti- que Un matériau magnétique qui se prête bien à cette technique est, par exemple, l'alliage fer-nickel de composition 80/20, qui est un matériau doux. Bien que donnant satisfaction à certains égards, cette technique présente des inconvénients. En effet, le choix d'un matériau magnétique susceptible d'être déposé électrolytiquement est relativement limité et l'alliage fer-nickel est, finalement, l'un des rares matériaux qui convienne Or, ce matériau n'offre pas toutes les qualités requises, en particu- lier, parce qu'il présente une dureté mécanique assez faible (dureté Vickers de l'ordre de 100) Cette faiblesse interdit pratiquement de réaliser, par cette technique, des têtes à contact en raison de l'usure rapide qui en résulterait De plus, les matériaux magnétiques électrolysables utilisés classiquement n'offrent pas des caractéristiques magnétiques optimales (par exemple: aimantation à saturation, perméabilité magnétique,). Il existe naturellement d'autres matériaux magnétiques présentant une dureté et/ou des caractéris- tiques magnétiques supérieures, mais ils ne se prêtent pas au dépôt électrolytique Il faut les traiter par exemple par pulvérisation cathodique Mais, dans ce cas, il est très difficile d'obtenir une couche magnétique homogène, en particulier épaisse, de part et d'autre d'un entrefer, comme c'est le cas avec la technique électrolytique. La présente invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients A cette fin, elle préconise un procédé qui combine les avantages des matériaux magnétiques doux aptes à être déposés électrolytiquement avec une bonne homogénéité, en particulier au voisinage de l'entrefer et ceux d'autres matériaux que l'on déposera par tout autre moyen, notamment par pulvérisation cathodique, et qui permettent l'obtention de meilleures propriétés mécaniques et/ou magnétiques. De façon précise, la présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une tête magnétique en couches minces, comprenant, notamment, la formation d'une pièce polaire supérieure par dépôt électrolytique, dans un caisson gravé dans une couche isolante, d'une couche d'un premier matériau magnétique de part et d'autre d'un espaceur amagnétique, ce procé- dé étant caractérisé par le fait que ce dépôt électro- lytique ne comble pas la totalité du caisson et que celui-ci est ensuite comblé par dépôt d'un second matériau magnétique aux propriétés magnétiques et/ou mécaniques supérieures à celles du premier, ce second dépôt n'étant pas électrolytique. Selon un premier mode de réalisation corres- pondant notamment à des têtes volantes destinées à l'enregistrement sur disque, pour obtenir la pièce polaire supérieure: on dépose électrolytiquement ledit premier matériau magnétique au fond du caisson sur une partie de la hauteur du caisson, on dépose sur l'ensemble ledit second matériau magnétique, on polit la surface de l'ensemble jusqu'à dégagement de l'espaceur amagnétique. Selon un second mode de réalisation, corres- pondant notamment à des têtes à contact destinées à l'enregistrement sur bande, pour obtenir la pièce polaire supérieure dans le caisson: on dépose électrolytiquement ledit premier matériau magnétique contre l'espaceur amagnétique, on dépose sur l'ensemble ledit second matériau magnétique, on polit la surface de l'ensemble jusqu'à dégagement de l'espaceur amagnétique. De preference, dans ces deux modes de réali- sation, le second matériau magnétique est déposé par pulvérisation cathodique. La présente invention a également pour objet une tête magnétique obtenue par le procédé qui vient d'être défini Cette tête comprend une pièce polaire supérieure disposée dans un caisson gravé dans une couche isolante de part et d'autre d'un espaceur amagnétique, cette pièce polaire comprenant une première partie en un premier matériau magnétique déposé par électrolyse dans le caisson mais ne remplissant pas entièrement celui-ci et une seconde partie en un second matériau magnétique ayant de meilleures caractéristiques magnétiques et/ou mécaniques que le premier, cette seconde partie comblant ce qui reste du caisson. Dans un premier mode de réalisation correspondant notamment aux têtes volantes destinées à l'enregistrement sur disque, le premier matériau magnétique occupe le fond du caisson et le second matériau magnétique le dessus du caisson. Dans un second mode de réalisation correspon- dant notamment aux têtes à contact destinées à l'enre- gistrement sur bande, le premier matériau magnétique est disposé contre et de part et d'autre de l'espaceur et le second matériau magnétique occupe le reste du caisson. De preference, le premier matériau magnétique occupe une largeur de l'ordre de 1 à quelques micromè- tres de part et d'autre de l'espaceur amagnétique. De préférence encore, le premier matériau magnétique est en fer-nickel. De préférence encore, le second matériau est pris dans le groupe constitué par les alliages: nickel-molybdène-fer, fer-aluminium, fersilicium-alumi- nium, cobalt-fer-silicium-bore, cobalt-zirconium-nio- bium, cobalt-zirconium. De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lumiè- re de la description qui va suivre Cette description porte sur des exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif et elle se réfère à des dessins annexes sur lesquels: la figure 1, déjà décrite, montre en coupe une tête magnétique selon l'art antérieur, la figure 2 illustre diverses étapes du procédé de l'invention dans un premier mode de réalisation, la figure 3 illustre diverses étapes du procédé de l'invention dans un second mode de réalisation. Sur la figure 2, partie a, on voit une étape intermédiaire du procédé de fabrication tel que divul- gué par le document FR-A-2 604 021 déjà cité, et plus particulièrement l'étape illustrée par la figure 5, partie l de ce document A ce stade, la tête comprend, à sa partie supérieure, un caisson 36 gravé dans la couche isolante 34, avec un espaceur amagnétique 42; une couche métallique 43 a été déposée au fond du caisson, pour servir d'électrode lors de l'étape de dépôt électrolytique qui doit suivre. Sur la partie b de la figure 2, on voit que la croissance du premier matériau magnétique par électrolyse est interrompue avant que la couche magné- tique 52, 54 n'ait comblé le caisson Pour un caisson de 5 micromètres de profondeur par exemple, on formera une couche magnétique 52, 54 de 4 micromètres d'épais- seur environ, laissant ainsi un vide de 1 micromètre. On dépose ensuite sur l'ensemble (partie c) une couche 56 du second matériau magnétique et cela par tout moyen autre qu'électrolytique, et notam- ment par pulvérisation cathodique. Enfin, on polit mécaniquement la face supé- rieure de la tête jusqu'à dégager le sommet de l'espa- ceur amagnétique 42 (partie d), ce qui laisse subsister la couche 62, 64 dans la partie supérieure du caisson. L'épaisseur de cette couche peut être de l'ordre du micromètre. Les propriétés magnétiques d'une telle tête sont celles de la couche 62, 64 du second matériau et ces propriétés seront meilleures que celles de la couche 52, 54 déposée électrolytiquement, sans que la qualité des dépôts n'en soit diminuée. La figure 3 illustre le second mode de réali- sation de l'invention correspondant au cas des têtes à contact. La structure de départ (partie a) correspond sensiblement à celle de la figure 2, partie a, si ce n'est que la couche conductrice 66 destinée à former l'électrode nécessaire au dépôt électrolytique qui va suivre, n'occupe pas tout le fond du caisson 36, mais seulement une partie étroite située au pied de l'espaceur amagnétique 42 La largeur de cette électro- de peut être, par exemple de 2 micromètres On fait croître ensuite électrolytiquement, de chaque côté de l'espaceur et contre celui-ci, le premier matériau magnétique pour former deux pièces magnétiques 72, 74 (partie b) Ces pièces ont sensiblement la hauteur de l'espaceur mais n'occupent qu'une faible partie du caisson. On dépose ensuite sur l'ensemble, par tout moyen non électrolytique, et par exemple par pulvérisa- tion cathodique, le second matériau magnétique 76 (partie c). Enfin, on polit mécaniquement (partie d) la partie supérieure de la tête pour réaliser par exemple un arrondi 80, jusqu'à ce que soit dégagé le sommet de l'espaceur 42 Il subsiste alors deux parties 82, 84 du second matériau magnétique Ces parties, avec une dureté Vickers de l'ordre de plu- sieurs centaines, vont protéger les parties 72, 74 en matériau plus tendre (dureté Vickers de l'ordre de 100) et limiteront ainsi l'usure de la tête dans la région de l'entrefer. REVENDICATIONS 1 Procédé de réalisation d'une tête magnéti- que en couches minces, comprenant, notamment, la forma- tion d'une pièce polaire supérieure par dépôt électro- lytique, dans un caisson ( 36) gravé dans une couche isolante ( 34), d'une couche d'un premier matériau magnétique de part et d'autre d'un espaceur amagnétique ( 42), ce procédé étant caractérisé par le fait que ce dépôt électrolytique ne comble pas la totalité du caisson et que celui- ci est ensuite comblé par dépôt d'un second matériau magnétique aux propriétés magnétiques et/ou mécaniques supérieures à celles du premier, ce second dépôt n'étant pas électrolytique. 2 Procédé selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que pour réaliser la pièce polaire supérieure: on dépose électrolytiquement ledit premier matériau magnétique ( 52, 54) au fond du caisson sur une partie de la hauteur du caisson, on dépose sur l'ensemble ledit second matériau magnétique ( 56), on polit La surface de l'ensemble jusqu'à dégagement de l'espaceur amagnétique ( 42). 3 Procédé selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que pour obtenir la pièce polaire supérieure dans le caisson ( 36): on dépose électrolytiquement ( 72, 74) ledit premier matériau magnétique contre l'espaceur amagnétique ( 42), on dépose sur l'ensemble ledit second matériau magnétique ( 76), on polit la surface de l'ensemble jusqu'à dégagement de l'espaceur amagnétique ( 42). 4 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé par le fait que le second matériau magnétique est déposé par pulvérisation catho- dique. Tête magnétique obtenue selon le procédé de la revendication 1, comprenant notamment une pièce polaire supérieure disposée dans un caisson ( 36) gravé dans une couche isolante ( 34) de part et d'autre d'un espaceur amagnétique ( 42), caractérisée par le fait que la pièce polaire supérieure comprend une première partie ( 52, 54-72, 74) en un premier matériau magnéti- que déposé par électrolyse dans le caisson mais ne remplissant pas entièrement celui-ci et une seconde partie ( 62,64-78, 80) en un second matériau magnétique ayant de meilleures caractéristiques magnétiques et/ou mécaniques que le premier, ce second matériau comblant ce qui reste du caisson. 6 Tête magnétique selon la revendication , caractérisée par le fait que le premier matériau magnétique occupe le fond du caisson ( 52, 54) et le second matériau magnétique le dessus du caisson ( 62, 64). 7 Tête magnétique selon la revendication , caractérisée par le fait que le premier matériau magnétique est disposé contre et de part et d'autre de l'espaceur ( 72, 74) et le second matériau magnétique occupe le reste du caisson. 8 Tête magnétique selon la revendication 7, caractérisée par le fait que le premier matériau magnétique occupe une largeur de l'ordre de 1 à quel- ques micromètres de part et d'autre de l'espaceur amagnétique ( 42). 9 Tête magnétique selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que le premier matériau magnétique est en fer-nickel. Tête magnétique selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée par le fait que Le second matériau magnétique est pris dans le groupe constitue par les alliages: nickel-molybdè- ne-fer, fer-aluminium, fer-silicium-aluminium, co- ba Lt-fer-silicium-bore, cobalt-zirconium-niobium, cobalt-zirconium.