Brevet FR2687497A1 — publié le 19930820

DESCRIPTION Donaine technique La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une tête magnétique d'écriture et de lecture à couches minces. Elle trouve une application dans l'enregistrement magnétique. Etat de La technique antérieure La figure 1 montre une tête magnétique connue formée de deux pièces polaires P1 et P2 définissant un entrefer E. Un bobinage conducteur B entoure ces pièces poLaires. La couche d'enregistrement (non représentée) passe devant L'entrefer E. Une telle tête est décrite, par exempLe, dans L'abrégé de brevet japonais vol. 5, nO 150, (P-81) (822) du 22 septembre 1981. Ces têtes présentent au moins trois inconvénients - tout d'abord, à la lecture, on obtient un signal tel que représenté sur la figure 2 : à l'aplomb des angles extérieurs des pièces poLaires, apparaissent des inver sions de polarité du signal (phénomène dit d' "undershoot") ; cet effet entraine de sérieux problèmes dans le traitement du signal de lecture, - ensuite, l'alignement correct des pièces polaires L'une par rapport à L'autre est difficile à réaliser, - enfin, une telle tête pose des problèmes de réalisation du patin de vol. Ce dernier inconvénient peut être mieux ap préhendé à L'aide des figures 3a, 3b et 3c. Sur la figure 3a, on voit une plaquette 10 sur laquelle sont réalisées collectivement des têtes magnétiques 20 telles que celles de la figure 1. La plaquette 10 est ensuite découpée en barrettes 22, comme illustré sur la figure 3b. Par diverses opérations d'usinage mécanique, notamment un meulage, on réalise des patins de vol tels que représentés sur la figure 3c sous la référence 24. Cet usinage doit être extrémement précis pour que le profil obtenu (avec deux "skis" latéraux séparés par un décrochement central) soit exactement positionné par rapport à la tête 20. Cette contrainte d'usinage est difficile à tenir. Exposé de L'invention La présente invention a justement pour but d'éviter ces inconvénients. A cette fin, L'invention préconise un procédé qui conduit à des pièces polaires larges, ce qui évite le phénomène d'"undershoot" et supprime les problèmes d'alignement. Par ailleurs, le patin de vol peut être obtenu par gravure d'une couche en matériau dur, et non par usinage mécanique, ce qui permet de centrer correctement et aisément le profil par rapport à la tête. De façon précise, la présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une tête magnétique d'écriture et de lecture, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations suivantes - sur un substrat, on dépose une première pièce polaire, un bobinage et une seconde pièce polaire, ces pièces polaires ayant une orientation générale parallèle au sub strat et ayant des extrémités arrière réu nies et des extrémités avant séparées par un intervalle plus large que L'entrefer désiré pour la tête, - sur Le plan des extrémités avant des pièces poLaires, (plan qui est perpendiculaire à l'orientation générale des pièces polai res), on forme un espaceur amagnétique ayant la largeur de L'entrefer désiré, cet espaceur étant disposé dans un plan médian par rapport auxdites extrémités avant des pièces poLaires, - toujours dans le plan des extrémités avant, et de part et d'autre de l'espaceur, on forme deux pièces polaires avant respec tivement en contact avec la première et avec la seconde pièces poLaires. Pour former le patin de vol, on utilise une couche dure superficielle dans laquelle les pièces polaires avant sont enterrées et l'on grave cette couche dure pour lui donner le profil souhaité. Le procédé de l'invention est mis en oeuvre avantageusement de façon collective. Brève description des dessins - la figure 1, déjà décrite, montre, en coupe, une tête magnétique selon l'art antérieur, - la figure 2, déjà décrite, montre un signal de lecture selon l'art antérieur ; - les figures 3a, 3b, 3c, déjà décrites, illustrent un procédé de réalisation selon l'art antérieur ; - les figures 4a à 4e illustrent différents sous-ensembles ou éléments, dans un procédé collectif de réalisation selon l'invention - la figure 5 illustre différentes étapes du procédé de L'invention ; -la figure 6 montre un patin de vol définitif avec sa tête. Exposé détailLé d'un mode de réaLisation On voit, sur la figure 4a, une plaquette 40 (par exemple en céramique chargée en carbure de titane (Al203-TiC)) avec une épaisseur e (par exemple de 3 mm) cette épaisseur correspondant à la longueur désirée pour le patin de vol à réaliser. Sur cette plaquette 40, on dépose des têtes 20 selon des rangées et des colonnes. Une rangée peut avoir une largeur I (par exemple 1 mm) et une colonne une largeur L (par exemple 2 mm). La plaquette 40 peut être carrée (comme illustrée) ou rectangulaire ou circulaire. Chaque tête 20 a la structure représentée sur la figure 4b, avec deux pièces polaires P1 et P2 et un bobinage B. Ces pièces polaires ont des extrémités arrière qui se rejoignent et des extrémités avant Pîav, P2av séparées par un intervalle I. Cette structure peut être obtenue par tous moyens connus (dépôt de couches, gravure, polissage, etc.). La différence avec l'art antérieur est que l'intervalle I entre les extrémités avant est très supérieur à L'entrefer E que devra présenter la tête définitive. Par exemple, cet intervalle sera de 5 à 10 Vm alors que L'entrefer définitif ("gap") sera de l'ordre de 0,5 rm. La figure 4c montre une barrette 42 qui a été découpée dans la plaquette 40 le long de chaque rangée. Cette barrette est représentée en vue de dessus, comme pour la figure 4a, c'est-à-dire qu'on voit la pièce polaire supérieure P2. Cette barrette est alors tournée de 90 comme illustré sur la figure 4d, pour faire apparaître la face 44 de longueur e correspondant à l'épaisseur de la plaquette de départ. Cette face 44 contient les extrémités avant Plav et P2av des pièces polaires P1 et P2. La figure 4d laisse apparaitre une couche 21 destinée à encapsuler et protéger les têtes réalisées. Cette couche peut être en alumine par exemple et être déposée par pulvérisation. Ces barrettes ainsi tournées sont ensuite juxtaposées et collées (par exemple au moyen de cire) pour constituer une nouvelle plaquette 46 (fig. 4c), ou, plus exactement, plusieurs plaquettes, chaque nouvelle plaquette 46 ayant comme épaisseur la largeur I de chaque barrette initiale. Ainsi, partant de la plaquette carrée illustrée sur la figure 4a, avec une épaisseur de 3 mm et une largeur de rangée de 1 mm, on reconstitue trois nouvelles plaquettes carrées telles que 46, d'épaisseur 1 mm et de mêmes dimensions latérales. Chaque plaquette 46 comprend alors une face avant (ou supérieure) 48 sur laquelle affleurent toutes extrémités avant des pièces polaires des différentes têtes. Cette face supérieure peut être polie pour obtenir une surface très plane. La figure 5 montre ensuite diverses opérations effectuées sur ces nouvelles plaquettes ainsi reconstituées. Sur la partie a, tout d'abord, on voit une coupe de la plaquette reconstituée. Les pièces polaires P1 et P2 sont orientées perpendiculairement à la face avant 48. Chaque pièce polaire peut avoir une épaisseur de 3 pm et l'intervalle I séparant les extrémités avant Plav et P2av peut être de 10 pm. Après polissage de la face supérieure 48 les pièces polaires affleurent par leurs extrémités avant Plav et P2av. Sur la face 48, on dépose une couche de résine, par exemple de 3 um d'épaisseur, et on grave cette résine pour obtenir une marche référencée 50 sur la partie b. Cette marche tombe au droit du plan médian Pm des pièces polaires P1, P2. On dépose ensuite une couche mince 52 en un matériau amagnétique, par exemple en silice SiO2 (partie c). Ce dépôt peut s'effectuer par CVD ("Chemical Vapor Deposition"). On grave cette couche, par exemple par RIE ("Reactive Ion Etching") pour ne laisser subsister le matériau amagnétique que sur le bord vertical de la marche. On enlève ensuite la résine 50 pour obtenir un espaceur 52 (partie d). Ces opérations de réalisation d'un espaceur sont décrites plus en détail dans la demande de brevet français 86 13010 du Demandeur. On peut déposer ensuite sur l'ensemble une couche conductrice magnétique 54, par exemple en fer-nickel (partie e). Le dépôt peut s'effectuer par exemple par pulvérisation cathodique. On dépose ensuite sur L'ensemble une couche de résine, par exemple de 3 um d'épaisseur et on réa lise dans cette couche des caissons 56 par photolithogravure. Chaque caisson 56 est divisé en deux par l'espaceur 52 (partie f). On peut faire croître ensuite par électrolyse, en prenant la couche conductrice 54 comme électrode, un matériau magnétique, par exemple du fer-nickel, dans chaque caisson 56. Puis on enlève la résine. On obtient alors des pièces telles que référencées 58 sur la partie 9. Ces pièces ont l'épaisseur du caisson, soit dans l'exemple pris, 3 pm. On pourrait obtenir les pièces 58 par dépôt sous vide, la couche conductrice magnétique devenant alors inutile. La couche déposée sous vide remplit le caisson et déborde sur la couche de résine. Elle est ensuite polie pour obtenir une pièce plane où affleure L'espaceur. On pourrait naturellement déposer un autre matériau que le fer-nickel, comme le Sendust par exemplie. On dépose ensuite sur toute la surface de la plaquette une couche de matériau dur, comme de la silice, et on polit la surface jusqu a dégager L'espaceur 52 (partie h). De chaque côté de cet espaceur 52 subsistent alors deux pièces polaires avant PPav1, PPav2 en contact avec les pièces polaires PI, P2 à travers la couche 54, laquelle est magnétique. L'ensemble est enterré dans la couche dure 60 qui subsiste. L'ensemble T obtenu est représenté en coupe sur la partie h de la figure 5 et en vue de dessus sur la partie 1. Cet ensemble T constitue une tête magnétique avec son entrefer E défini par L'espaceur 52, cet espaceur séparant les deux pièces polaires avant PPav1 et PPav2. Ces pièces sont situées dans le plan général de la plaquette. Le flux magnétique se referme par les deux pièces polaires PI, P2 qui se rejoignent à leur extrémité arrière. Ces pièces P1, P2 ont, elles, une direction générale perpendiculaire au plan de la plaquette. La plaquette ainsi traitée comprend donc une pluralité de telles têtes T, comme illustré sur la partie ~L de la figure 5. Il reste alors à réaliser des patins de vol. La figure 6 montre un tel patin 62 obtenu par gravure de la couche dure 60 qui recouvre la face supérieure de la plaquette. Sur la figure 6, on a supposé que cette couche dure 60 n'était pas complétement gravée. Mais, dans certains cas, on pourra atteindre le substrat en céramique et creuser celui-ci, notamment pour le décrochement central 64. On comprend, à l'aide de la figure 6, que tous les inconvénients de l'art antérieur sont bien évités : les pièces polaires avant sont larges, ce qui évite le phénomène d'"undershoot" ; l'alignement des pièces P1 et P2 est sans incidence sur la qualité de la tête, et celui des pièces avant s'effectue par masquage donc sans difficulté ; enfin, la gravure du patin de vol s'obtient encore par gravure et non plus par micro-usinage, ce qui ne pose plus de problème d'alignement. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une tête magnétique d'écriture et de lecture, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations suivantes - sur un substrat (40), on dépose une première pièce polaire (P1), un bobinage (B) et une seconde pièce polaire (P2), ces pièces polaires (P1, P2) ayant une orientation générale parallèle au substrat (40) et ayant des extrémités arrière réunies et des extrémités avant (P1av, P2av) sépa rées par un intervalle (I) plus large que l'entrefer (E) désiré pour la tête, - sur le plan (48) des extrémités avant (P1av, P2av) des pièces polaires (PI, P2), (plan qui est perpendiculaire à l'orientation générale des pièces polaires (P1, P2)), on forme un espaceur amagnétique (52) ayant la largeur de l'entrefer (E) désiré, cet espaceur étant disposé dans un plan médian (Pm) par rapport auxdites extrémités avant (P1av, P2av) des pièces polaires (P1, P2), - toujours dans Le plan (48) des extrémités avant (P1av, P2av), et de part et d'autre de l'espaceur (52), on forme deux pièces polaires avant (PPav1, PPav2) respectivement en contact avec la première (P1) et avec la seconde (P2) pièces polaires, - on dépose une couche dure (60) sur les pièces polaires avant (PPav1, PPav2) et l'espaceur (52) et on polit cette couche dure (60) pour faire affleurer l'espa ceur (52) et les pièces polaires avant, - on forme un patin de vol en gravant la couche dure (60) autour de la tête. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour former les deux pièces polaires avant (PPav1, PPav2) - on dépose sur le plan (48) des extrémités avant (P1av, P2av) des pièces polaires (P1, P2), une couche isolante, - on grave dans cette couche un caisson (56) de part et d'autre de l'espaceur (52), - on remplit le caisson (56) de matériau magnétique pour obtenir les deux pièces polaires avant (PPav1, PPav2). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, pour remplir le caisson (56) de matériau magnétique, on procède par croissance électrolytique sur une couche conductrice magnétique (54) servant d'électrode et déposée après formation de l'espaceur (52). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il est collectif et comprend les opérations suivantes : - sur une plaquette (40), on forme des rangées de sous-ensembles constitués chacun par ladite première pièce polaire (Pî), ledit bobinage (B), ladite seconde pièce polaire (P2), les pièces polaires (PI, P2) étant disposées dans le plan de la plaquette et présentant des extrémités avant (P1av, P2av) un intervalle (I) supérieur à l'entre fer désiré, - on dépose une couche de protection (21) sur l'ensemble, - on découpe la plaquette (40) en barrettes (42) comprenant chacune une de ces rangées, chaque barrette ayant une face (44) qui contient les extrémités avant (Plav. P2av) des pièces polaires (P1, P2), - on tourne de 90 ces barrettes et on les colle côte à côte pour constituer une- nou velle plaquette (46), la face supérieure (48) de cette nouvelle plaquette étant constituée par la face (44) contenant les extrémités avant (P1av, P2av) des pièces polaires (P1, P2), - sur la face supérieure (48) de cette nouvel le plaquette, on forme une pluralité d'espa ceurs amagnétiques (52) entre les extrémités avant (P1av, P2av) des première et seconde pièces polaires (P1, P2), - on dépose sur l'ensemble une couche isolante et on forme, dans cette couche isolante, une pluralité de caissons (56) autour des espaceurs (52), - on remplit ces caissons (56) de matériau magnétique, - on enlève la couche isolante ayant servi à former les caissons et on dépose sur l'ensemble une couche isolante dure (60) que l'on polit jusqu'à dégager l'espaceur (52) et deux pièces polaires avant (PPav1 PPav2), - on grave la couche isolante dure (60) pour former des patins de vol autour d'une ou de plusieurs tête(s) (T), - on sépare les différents patins de vol (62) avec leur(s) tête(s).