Brevet FR2648940A1 — publié le 19901228

PROCEDE DE REALISATION DE TETE MAGNETIQUE MULTIPISTE ET TETE MAGNETIQUE MULTIPISTE La présente Invention se rapporte à un procédé de réalisation de tête magnétique multipiste et à une tête magnétique multlpiste. Pour réaliser des têtes magnétiques multipistes, on fait généralement appel à une technologie mixte: technologie massive pour le circuit magnétique et les bobinages, et technologie des couches minces pour les pôles. Le circuit magnétique en ferrite, comporte une plaque de base de laquelle font saillie des plots séparés par des rainures et disposés en réseau régulier. Les pôles en matériau magnétique, sont formés sur ces plots en les reliant en diagonale par-dessus l'espace inter-plots, un entrefer étroit (généralement inférieur à I micron) étant ménagé au milieu de ces pôles. On obtient ainsi un réseau dense de micro-têtes magnétiques. On connaît plusieurs procédés de fabrication de telles têtes magnétiques. Le circuit magnétique en ferrite peut être réalisé par rainurage mécanique d'un substrat, remplissage des rainures avec un matériau non magnétique tel que du verre, et polissage de la face supérieure du substrat ainsi rempli. On peut alors déposer sur cette face polie le réseau de pôles. Ce dépôt peut être réalisé selon la technique des couches minces, avec des étapes de polissage (voir par exemple Demande de Brevet français 86 14974). Les fils de commande du réseau de têtes magnétiques peuvent être noyés dans le verre de remplissage des rainures pratiquées dans le substrat. Un tel procédé présente des inconvénients: le fil conducteur noyé dans le verre doit avoir un coefficient de dilatation proche de celui du verre et du ferrite, ce qui exclut l'utilisation du cuivre; les hautes températures (supérieures à 600 C) nécessaires à la fusion du verre, interdisent l'utilisation de fils isolés, ce qui rend difficile la réalisation de têtes matricielles bobinées; le rainurage mécanique, réalisé avec une meule classique, produit des rainures à section rectangulaire, alors que la recherche de la meilleure efficacité des têtes magnétiques conduirait à rétrécir ces rainures au niveau des pôles; et la présence des fils sortant du substrat présente une grande gêne lors de la formation des pôles par la technique des couches minces. On connaît d'après les Demandes de Brevets français 87 14 820 et 87 14824 des procédés de réalisation de têtes magnétiques selon lesquels on pratique dans le substrat de ferrite des rainures en forme de "V", et on les remplit partiellement de verre, ce qui élimine une partie des inconvénients précités grâce au rétrécissement des rainures au voisinage des pôles et à la subsistance d'un espace libre dans les rainures permettant de réaliser le bobinage en dernier lieu. Cependant, la mise en oeuvre de ces procédés est délicate, du fait que le premier polissage doit être pratiqué avec une très grande précision, car la largeur des rainures, qui est un paramètre critique des têtes magnétiques, en dépend fortement. En outre, il est difficile, sinon impossible de contrôler le remplissage partiel des rainures, en particulier dans le cas des têtes multipistes. La présente invention a pour objet un procédé de réalisation de têtes magnétiques multipistes permettant d'obtenir, au niveau des pôles, des rainures étroites, afin d'avoir en particulier une bonne efficacité des têtes à lt'écriture, et de bobiner les conducteurs en fin de processus, afin de pouvoir utiliser du fil émaillé. La présente invention a également pour objet une tête magnétique multipiste présentant, dans son circuit magnétique, au niveau des pôles, un Intervalle entre branches du circuit magnétique le plus faible possible sans nuire à l'efficacité des têtes et permettant le passage facile. des fils de bobinage. Le procédé conforme à l'invention, appliqué à la réalisation de têtes magnétiques multipistes de type à circuit magnétique en matériau à faible réluctance magnétique, et pôles en matériau magnétique, consiste à pratiquer un premier et un second réseaux de rainures mises en correspondance sur les faces différentes d'un matériau à faible perméabilité magnétique, à remplir les rainures du premier réseau d'un matériau non magnétique, à former des pôles en matériau à forte perméabilité sur le premier réseau de rainures remplies, et àA passer les fils de bobinage dans l'autre réseau de rainures. La tête magnétique multipiste conforme à l'invention comporte successivement: une couche de pôles, une couche de àX plots en matériau à forte perméabilité magnétique séparés par du matériau non magnétique, une couche de plots en matériau à forte perméabilité magnétique entre lesquels est disposée la partie intérieure de fils de bobinage, une couche massive de matériau à forte perméabilité magnétique, et la partie extérieure desdlts fils de bobinage. La présente Invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation, pris comme exemples non limltatlfs et illustrés par le dessin annexé sur lequel - les figures 1 à 8 sont des vues simplifiées en coupe de substrats illustrant un premier mode de réalisation conforme à l'invention, - les figures 9 à 11 sont des vues de dessus de substrats à différentes étapes dudit premier mode. de réalisation, montrant les formes et dispositions des réseaux de rainures, - les figures 12 à 16 sont des vues simpllfiées en coupe de substrats illustrant un second mode de réalisation conforme à l'invention, et - les figures 17 à 20 sont des vues simplifiées en coupe de substrats illustrant un troisième mode de réalisation conforme à l'invention. On va décrire cl-dessous les étapes essentielles de fabrication, selon trois modes de réalisation de l'invention, d'une tête magnétique multipiste, en particuller d'une tête multipiste d'enregistrement à adressage matriciel. Une telle tête magnétique peut comporter par exemple un réseau dense de 256 micro-têtes pour lire une bande magnétique de largeur habituelle. Les caractéristiques communes à ces trois modes de réalisation sont la fabrication de deux réseaux distincts de rainures pratiqués dans des faces différentes du circuit magnétique et mis en correspondance, et le remplissage total par un matériau non magnétique de l'un des réseaux de rainures, les fils de bobinage étant disposés dans l'autre réseau de rainures. Selon le premier mode de réalisation, on réalise les opérations suivantes - on part d'un pavé de substrat 1 en ferrite de forme carrée ou légèrement trapézoïdale, de relativement grande épaisseur (d'environ 2 mm par exemple). Bien entendu, ce substrat individuel peut faire partie d'une plaque de grandes dimensions Incluant plusieurs substrats qui sont usinés simultanément puis séparés par sciage de la grande plaque. Dans une face du pavé 1, on pratique un réseau 2 de rainures délimitant les plots des têtes magnétiques formées ultérieurement (figure 1). Ce réseau 2 est par exemple tel que représenté en traits continus sur la figure 10. Le réseau 2 de la figure 10 comprend une première série de rainures 3 parallèles entre elles, et une deuxième série de rainures 4, également parallèles entre elles, mals moins larges que les rainures 3. Les rainures 3 font par rapport aux rainures 4 un angle A, qui est, dans un exemple de réalisation préféré, d'environ 45 à 90 . On détermine ainsi sur le substrat 1 un réseau de plots parallèles en forme de parallélogrammes allongés 5. Dans un exemple de réalisation, la largeur des rainures 3 est d'environ 100 um et la distance entre deux rainures 3 consécutives est d'environ 50 tm; et la largeur des rainures 4 est d'environ 50 pm et la distance entre deux rainures 4 consécutives est d'environ 100 [un. La profondeur des rainures 3 et 4 est par exemple d'environ 200 pm pour un substrat 1 d'une épaisseur d'environ 2 min. Il est toutefois bien entendu que le réseau 2 peut avoir d'autres formes géométriques adaptées aux formes des pôles que l'on veut obtenir. - On remplit ensuite le réseau de rainures 2 d'un matériau non magnétique 6 tel que le verre (figure 2). Pour avoir la certitude que les rainures sont toutes remplies, on fait légèrement déborder le matériau 6. - On aplanit ensuite la face supérieure du substrat 1 en enlevant l'excès de matériau 6 et en mettant ainsi à nu les plots 5 (figure 3). - Par ailleurs, on pratique dans un autre pavé de substrat 7, réalisé dans le même matériau que le pavé 1 (du ferrite dans le cas présent), un réseau 8 de rainures (figure 4). Le pavé 7 a, de préférence, les mêmes dimensions et forme que le pavé 1. Le pavé 7, peut également être découpé dans une grande plaque comportant plusieurs pavés identiques usinés en même temps. Le réseau 8 de rainures comporte une première série de rainures 9 parallèles entre elles, et une seconde série de rainures 10, également parallèles entre elles. De préférence, les rainures 10 sont sensiblement orthogonales aux rainures 9 et ont les mêmes dimensions qu'elles. De préférence également, la largeur des rainures 9 et 10 est sensiblement égale à la distance entre deux rainures consécutives de la même série, ce qui détermine sur le pavé 7 des plots 11 de forme carrée. Selon un mode de réalisation, la largeur des rainures 9 et 10 est d'environ 75 {lm, et leur profondeur d'environ 75 pin pour un pavé d'une épaisseur d'environ 2 min. Les réseaux 2 et 8 sont mis en correspondance, c'est-à-dire qu'ils sont réalisés de telle façon que lorsqu'on superpose les pavés 1 et 7 en faisant coïncider leurs côtés respectifs, les centres des plots 5 coïncident avec les centres des plots 11. (voir la figure 10 sur laquelle les plots 11 sont tracés en traits Interrompus). Ensuite on assemble par collage un pavé 1 et un pavé 7 de façon que leurs faces rainurées soient en vi-à-vis et que leurs côtés respectifs soient coplanalres (figure 5). Ceci est rendu possible grâce au fait qu'une partie non négligeable de la surface des plots 5 coïncide avec la partie également non négligeable de la surface des plots 11 (voir figure 10). L'étape suivante consiste à supprimer par rectification et polissage l'embase 12 des plots 5, en ne laissant subsister que ces plots 5 et le matériau 6 les séparant (figure 6). On forme ensuite (figure 7) un réseau de pôles 13 sur la surface polie des plots 5 et du matériau 6. Dans l'exemple représenté en figure 11, les pôles 13 ont approximativement la forme de parallélogrammres allongés coïncidant sensiblement avec les plots 5. A la différence des plots 5 qui sont, dans chaque ligne de plots, séparés par les rainures 4 relativement larges, les pâles 13 adjacents d'une même ligne de pôles se rejoignent par un étranglement 14 coupé en son milieu par un entrefer 15 très étroit (ordre de grandeur: 1 micron ou moins). Cet entrefer peut être parallèle à la direction des rainures 4 ou former avec cette direction un angle allant jusqu'à 45 . Les pôles 13 sont avantageusement formés selon une technologie planaire, telle que décrite par exemple dans la Demande de Brevet français 88 05592. Ces pôles sont en matériau magnétique à faible réluctance conmme par exemple le Sendust ou le Permalloy. Leur largeur, en-dehors de la zone de l'étranglement 14, est sensiblement égale à celle des plots 11. La dernière étape consiste à passer dans le réseau de rainures 8 les fils de lignes L et de colonnes C de la tête matricielle ainsi réalisée. Ces fils peuvent être en cuivre émaillé grâce au fait que cette étape de bobinage est la dernière étape de fabrication de la tête. Selon le second mode de réalisation, illustré par les figures 12 à 16, on amincit le pavé à rainures remplies de verre avant de le coller à l'autre pavé, et on bobine les fils sur cet autre pavé également avant collage. Dans le détail, les différentes étapes de ce second mode de réalisation sont les suivantes - rainurage du premier pavé 16 (même réseau de rainures que le réseau 2), remplissage des rainures 17 avec du verre 18, aplanissement de l'excès de verre, polissage (figure 12). - dépôt des pôles 19 de la même façon que pour les pôles 13 (figure 13). - suppression de l'embase 20 du pavé 16 par rectification et éventuellement polissage pour laisser apparaître le verre 18 (figure 14). - rainurage du deuxième pavé 21 (même réseau de rainures que le réseau 8) et bobinage des fils de lignes L et de colonnes C (figure 15). - collage des deux pavés, la face rainurée du pavé 21 étant appliquée contre la face du pavé 16 ne comportant pas les pôles 19 (figure 16). Selon le troisième mode de réalisation, illustré par les figures 17 à 20, les deux réseaux de rainures sont pratiqués dans le même pavé, d'un côté et de l'autre de ce pavé et sont donc mis en correspondance sans avoir à faire de collage de pavés. Le second pavé n'a pas besoin d'être rainuré et sert de couvercle à la face du premier pavé dans laquelle sont pratiquées les rainures pour les fils. Toutefois, selon une variante (non représentée) on pratique des rainures moins profondes dans la face 22A, et on pratique des rainures symétriques de celles du deuxlime réseau dans le couvercle. Dans le détail, les différentes étapes de ce troisième mode de réalisation sont les suivantes - ralnurage d'une première face du premier pavé 22 (même réseau de rainures que le réseau 2), remplissage des rainures 23 avec du verre 24, aplanissement de l'excès de verre, polissage (figure 17). - dépôt des pôles de la même façon que pour les pôles 13 (figure 18). - rainurage de la seconde face 22A du premier pavé 22 avec un réseau de rainures 26 identique au réseau 8 (figure 19). Le fond des rainures 26 doit au mons rejoindre le fond des rainures 23 (comme représenté sur la figure 19). - collage sur la face 22A d'un couvercle 27, en ferrite, de mêmes forme et surface que le pavé 22 d'origine, et d'une épaisseur d'environ 1 mm. - bobinage des fils de lignes L et de colonnes C. Selon une variante du procédé de l'invention, les fils de lignes et de colonnes peuvent être déposes, par exemple par électrolyse. Ainsi, grâce au procédé de l'invention, on manipule toujours des pièces massives non fragilisées par un double rainurage ou un amincissement excessif (dans le troisième mode de réalisation, à l'étape de la figure 19, les premières rainures 23 sont remplies de verre, sur une épaisseur suffisante pour la rigidité de l'ensemble), et les fils sont bobinés à la fin du processus, ce qui facilite la réalisation des étapes antérieures. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation de tête magnétique multipiste, du type à circuit magnétique en matériau à faible réluctance magnétique et pâles en matériau magnétique, caractérisé par le fait qu'il consiste à pratiquer un premier (2,17,23) et un second (8,21A,23) réseaux de rainures mises en correspondance sur des faces différentes d'un matériau à forte perméabilité magnétique (1,7,16,21,22), à remplir les rainures du premier réseau d'un matériau non magnétique (6,18,24), à former des pôles (13,19, 25) en matériau à forte perméabilité 1G magnétique sur le premier réseau de rainures remplies, et à passer les fils de bobinage (L,C) dans l'autre réseau de rainures. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier réseau de rainures comprend deux séries de rainures (3,4), les rainures étant parallèles entre elles dans chacune des séries, les rainures de l'une des séries (3) étant plus larges que les rainures de l'autre série. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les rainures de l'une des séries font un angle (A) d'environ 45 à 90 par rapport aux rainures de l'autre série. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le second réseau de rainures comprend deux séries de rainures (9,10), les rainures étant parallèles entre elles dans chacune des sérles, chacune des séries de rainures ayant la même largeur,. les rainures de l'une des séries étant sensiblement orthogonales aux rainures de l'autre série. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les deux réseaux de rainures sont pratiqués sur des pavés différents de même surface en matériau à forte perméabilité magnétique (1,7 ou 16,21). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 A 4, caractérisé par le fait que les deux réseaux de rainures sont pratiqués sur un même pavé en matériau à forte perméabilité magnétique (22). 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pôles sont formés sur la face aplanie et polie du premier réseau. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le premier pavé (1) dans lequel est pratiqué le premier réseau de rainures (2) est rempli de matériau non magnétique puis aplani, le second réseau de rainures (8) est pratiqué dans le second pavé (7), les deux pavés sont assemblés par collage, leurs faces rainurées étant en vis-A-vis (figure ), puis l'embase (12) du premier pavé est supprimée par rectification et polissage (figure 6), et les pôles (13) sont formés sur la face polle du premier pavé (figure 7). 9. Procédé selon la revendication 5, caractérlsé par le fait que le premier pavé (16) dans lequel est pratiqué le premier réseau de rainures (17) est rempli de matériau non magnétique (18) puis aplani, que l'on forme sur la face ainsi aplanie des pôles magnétiques (19), que l'on usine l'autre face du pavé (20) jusqu'à faire apparaître le matériau non magnétique, que l'on pratique le second réseau de rainures (21A) dans le second pavé, les fils de bobinage étant disposés dans les rainures de ce second pave, et que l'on assemble par collage les deux pavés. 10. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le deuxième réseau de rainures (26) est pratiqué après remplissage du premier réseau de rainures (23) avec un matériau non magnétique. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le second réseau de rainures est refermé par un couvercle (27) en matériau A faible perméabilité magnétique. 12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le matériau à forte l perméabilité magnétique est du ferrite. 13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le matériau non magnétique est du verre. 14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le matériau à forte perméabilité est du Sendust ou du Permalloy. 15. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pâles sont formés selon une technologie planaire. 16. Procédé selon l'une des revendications 2 à 15, caractérisé par le fait que dans le premier réseau de rainures, les rainures de l'une des séries ont une largeur d'environ 100 pim et les rainures de l'autre série ont une largeur d'environ 50 i15 pim. 17. Procédé selon l'une des revendications 4 à 16, caractérisé par le fait que dans le second réseau de rainures, les rainures ont une largeur d'environ 75 pm. 18. Tête magnétique multlplste caractérisée par le fait qu'elle comporte successivement: une couche de pâles (13,19,25), une couche de plots en matériau à forte perméabilité magnétique (5,16,22) séparés par du matériau non magnétique (6,18,24), une couche de plots en matériau à forte perméabilité magnétique (11,21,22) entre lesquels est disposée la partie Intérieure de fils de bobinage, une couche massive de matériau à faible perméabilité magnétique (7,21, 27), et la partie extérieure desdlts fils de bobinage.