Brevet FR2763418A1 — publié le 19981120

PATIN DE VOL A SURFACE REDUITE DESCRIPTION Domaine technique La présente invention a pour objet un patin de vol à surface réduite. Elle trouve une application dans l'enregistrement magnétique et, notamment, dans la réalisation de mémoires à disque. Etat de la technique antérieure Un patin de vol comprend généralement un support avec une surface présentant des reliefs (ou rails) définissant un plan de vol. L'un au moins de ces reliefs comprend une tête magnétique de lecture et/ou d'écriture. Le patin se complète par diverses connexions permettant de relier la tête à des moyens d'écriture et/ou de lecture. Un patin de vol connu est représenté sur la figure 1 annexée. Tel que représenté, ce patin comprend un support 10, une surface générale 12, deux reliefs latéraux A et A' et un relief central B situé dans le plan médian du support. A l'arrière du relief central se trouve enterrée une tête magnétique 14, dont on aperçoit l'enroulement en forme de double spirale et l'entrefer 16 affleurant à la surface du relief B. Le support présente un bord avant (ou entrant) 20 avec une marche 22 et une contre-marche 24. Le support présente également deux bords latéraux 26 et 26' et un bord arrière (ou fuyant) 28. A titre explicatif, les profondeurs des diverses surfaces d'un tel patin peuvent être approximativement les suivantes, en prenant le plan de vol des reliefs A, A', B comme référence - profondeur de la surface 12 : -5 um, - profondeur de la marche 22 : -0,5 um, - profondeur de la zone périphérique 13 : -17 um, - profondeur de la zone avant 23 : -5,5 um, - profondeur de la zone arrière 17 du rail central : -0,5 um, - profondeur de la zone arrière 19 du rail central : -5,5 pm. Le patin présente des dimensions hors tout de l'ordre du millimètre. A titre d'exemple, la largeur comptée parallèlement au bord avant peut être de 0,9 mm et la longueur comptée perpendiculairement à ce même bord peut être de 1,2 mm. Sur la figure 1, les flèches montrent le sens d'écoulement de l'air lorsque le patin vole au-dessus du disque. La marche 22, située à l'avant, crée une surpression qui a pour effet de relever le bord avant du patin et de faciliter son décollage. En vol, le patin se trouve incliné d'un certain angle par rapport au support, angle que l'on appelle "pitch" en terminologie anglo-saxonne. Pour éviter que le patin ne décolle trop du disque et que l'angle de "pitch" soit trop important, une force verticale est appliquée sur le patin, par l'intermédiaire d'un ressort lié au bras de suspension du patin. Cette force est appliquée en un point pivot référencé 32 sur la figure 1. Cette force est, en pratique, de l'ordre de quelques grammes, par exemple 3 g. D'une façon générale, les patins connus ont une forme rectangulaire. Cette forme est imposée par la méthode de réalisation de tels patins, à partir d'une barrette formée dans un substrat, cette barrette étant ensuite découpée en multiples patins. Pour les têtes planaires constituées d'empilement de diverses couches magnétiques et isolantes, la découpe se pratique sur un substrat en silicium. Dans tous les cas (têtes planaires ou non), les dimensions du patin déterminent le nombre de patins par substrat. Plus le patin est petit et plus élevé sera le nombre de patins par unité de surface du substrat. Cependant, plus le patin est petit, plus les forces de sustentation aérodynamiques sont faibles, ce qui impose de réduire la force appliquée par la suspension. Si cette force devient trop faible, lorsque la mémoire à disque est soumise à un choc important (le disque étant à l'arrêt), le patin va décoller du disque et revenir le frapper, et ce d'autant plus violemment que le décollement a été important. A l'inverse, si la force appliquée par le ressort est importante, le patin ne décollera pratiquement pas du disque sous l'effet d'un choc et ne créera aucun dommage. L'idéal serait donc de pouvoir réaliser des patins de surface réduite (pour augmenter le rendement de fabrication) mais offrant un profil autorisant une charge raisonnable (pour réduire les risques de décollement). Mais ces deux exigences sont contradictoires et l'art antérieur ne permet pas de lever la contradiction. L'invention a justement pour but de remédier à cet inconvénient. Exposé de l'invention A cette fin, l'invention propose un patin de vol qui présente la particularité d'offrir une surface réduite tout en mettant en jeu, à l'avant, une surpression autorisant une charge convenable. Ce résultat est obtenu grâce à une géométrie particulière qui consiste à réduire la longueur du patin à largeur constante (ou à élargir le patin à longueur constante). En maintenant sensiblement constante la largeur, on maintient l'effet de la marche disposée à l'avant, c'est-à-dire la surpression alors que la diminution de longueur conduit à une diminution de la surface totale. De façon précise, l'invention a donc pour objet un patin de vol constitué par un support ayant une surface principale présentant des reliefs définissant des plans de vol, l'un au moins de ces reliefs comprenant une tête magnétique, ce support possédant un bord avant avec un profil apte à créer une surpression à l'avant du patin lorsque celui-ci est en vol, ce patin présentant une certaine largeur comptée parallèlement au bord avant et une certaine longueur hors tout comptée perpendiculairement au bord avant, ce patin de vol étant caractérisé par le fait que ladite longueur est inférieure à ladite largeur. La géométrie du patin de l'invention peut prendre de multiples formes : en triangle isocèle, en rectangle aplati, en combinaison triangle-rectangle aplati, en pentagone, en octogone, etc... Les reliefs assurant le vol correct du patin ne sont pas nécessairement constitués par deux reliefs latéraux et un relief central, comme illustré sur la figure 1, mais peuvent prendre n'importe quelle forme (deux reliefs latéraux sans relief central, deux reliefs latéraux interrompus par des fentes, présence d'un rail transversal supplémentaire, etc...) Mais les formes de la figure 1 restent avantageuses. La tête magnétique peut être placée en n'importe quel endroit du patin. Elle peut être de tout type connu, mais elle est de préférence du type planaire. Le profil du bord avant, apte à créer une surpression, est de préférence une marche, mais ce pourrait être également un chanfrein ou tout autre profil équivalent. Brève description des dessins - la figure 1, déjà décrite, illustre un patin de vol connu - la figure 2 est une représentation géométrique expliquant le principe de la réduction de longueur et de l'augmentation de largeur d'un patin - la figure 3 illustre un premier mode de réalisation dans lequel le patin présente une forme triangulaire - la figure 4 montre la répartition de patins triangulaires sur une plaquette lors d'un procédé de réalisation collective - la figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation dans lequel le patin présente une forme de rectangle aplati - la figure 6 illustre un troisième mode de réalisation dans lequel le patin présente une forme de pentagone, combinaison de formes rectangulaire et triangulaire - la figure 7 illustre un quatrième mode de réalisation dans lequel le patin présente une forme à 8 côtés et montre la répartition de tels patins sur une plaquette connue lors de leur réalisation collective. Exposé détaillé de modes de réalisation La figure 2 est une représentation géométrique montrant un profil rectangulaire 40 censé représenter un patin de vol de l'art antérieur (tel qu'illustré par exemple sur la figure 1) et un patin de vol 50 de forme triangulaire. On passe du premier au second en faisant basculer les côtés latéraux du rectangle autour des deux points milieu M et M'. La largeur 1 du patin rectangulaire devient la largeur 1' (la base) du triangle, alors que la longueur L du rectangle devient la hauteur du triangle. La largeur 1' de la base du triangle devient le double de la largeur 1 du rectangle. il est clair que, par cette construction, la surface du triangle 50 reste la même que celle du rectangle 60. Mais, par cette construction, on a transformé un profil rectangulaire en un profil triangulaire avec un bord avant qui a doublé de largeur. A surface égale, le bord avant a doublé. En revenant à un bord avant de longueur 1, on diviserait la surface de moitié. A partir de cette construction, on peut imaginer de nombreuses formes de patins, dont certaines sont illustrées sur les figures 3 à 7. Sur la figure 3, tout d'abord, est représenté un patin de vol triangulaire avec un support 50 ayant une base de largeur 1' et une hauteur L. Ce patin présente un bord avant 51, avec un profil en forme de marche 52, deux bords latéraux 54, 54' formant les deux côtés du triangle isocèle et un sommet 55. La base 1' est au moins aussi grande que la hauteur L. A titre d'exemple, la largeur 1' peut être voisine de 1 mm et la longueur L voisine de 0,9 mm. La surface totale est donc de 0,45 mm2. Un patin de l'art antérieur de même largeur (1 mm) et de 1,2 mm de long aurait une surface de 1,2 mm2. Le patin de l'invention vole avec une force d'appui de 3,5 g, comme par le patin antérieur puisque la force de sustentation créée par la marche est sensiblement la même, mais la surface du patin n'est plus que de 0,45 mm2 (au lieu de 1,2 mm2). Ainsi, sur une plaquette de silicium de diamètre 10,16 cm (4 pouces), il est possible de réaliser 11 000 patins selon l'invention, alors qu'on n'en réalisait que 4600 selon la technique antérieure. La figure 4 montre comment disposer de tels patins triangulaires sur une plaquette 55. Chaque triangle symbolise un patin et la figure en forme de 8 montre l'emplacement de la tête magnétique. Les patins sont donc disposés en quinconce. La découpe peut s'effectuer par des scies diamantées. Dans le cas de la figure 4, il faut pratiquer trois découpes à 60 les unes des autres le long des lignes droites indiquées. Un deuxième mode de réalisation est illustré sur la figure 5. Le patin présente une forme de rectangle aplati avec un bord avant 61, un bord arrière 66, deux bords latéraux 64, 64' perpendiculaires aux bords avant et arrière, les bords avant et arrière étant au moins aussi larges que les bords latéraux 64, 64'. La figure 6 illustre encore un autre mode de réalisation dans lequel le support présente une forme de pentagone avec - un bord avant 71, - des premiers bords latéraux 74, 74' perpendiculaires au bord avant 71, - des seconds bords latéraux 76 et 76' inclinés par rapport aux premiers bords latéraux 74, 74'. La figure 7 montre encore un autre mode de réalisation dans lequel le support 80 présente une forme d'octogone avec - un bord avant 81, - des premiers bords latéraux 82, 82' inclinés par rapport au bord avant 81, - des deuxièmes bords latéraux 84, 84' parallèles au bord avant 81, - des troisièmes bords latéraux 86, 86' parallèles aux premiers bords latéraux 82, 82', - un bord arrière 88 parallèle au bord avant 81. Si les patins des figures 3, 5 et 6 autorisent un sciage mécanique classique, parce que le pavage de la plaquette ne fait apparaître que des bords droits (cf la figure 4), il n'en va plus de même avec le patin de la figure 7 qui conduit à des lignes brisées. Le sciage n'est donc plus possible. On peut alors avoir recours à une gravure ionique, similaire à celle que l'on utilise en microélectronique. On peut s'y prendre alors comme suit. On réalise sur un substrat, (qui peut être par exemple en silicium), des têtes magnétiques planaires, ainsi que des patins de vol. On pratique ensuite une photolithographie définissant la forme des patins sur l'une des faces du substrat. On colle ce substrat, par l'autre face, sur une feuille plastique adhésive telle que celle qu'on utilise généralement pour maintenir les plaquettes de silicium lors de la découpe par scie diamantée. On introduit le substrat ainsi préparé sur sa feuille de plastique adhésive, dans un réacteur de gravure par plasma, puis on le grave sur toute son épaisseur, selon des procédés connus de l'homme de l'art. Une fois cette gravure terminée, on délaque la résine résiduelle à l'aide d'un solvant sélectif, qui dissoud la résine photosensible mise sur la première face, sans pour autant attaquer la feuille de plastique adhésive, laquelle maintient chaque patin découpé. Il ne reste plus qu'à assembler selon les méthodes classiques les patins sur leur suspension. REVENDICATIONS 1. Patin de vol constitué par un support (10) avec une surface principale (12) présentant des reliefs (A, A', B) définissant des plans de vol, l'un au moins de ces reliefs (B) comprenant une tête magnétique (14), ce support possédant un bord avant (20, 51, 61, 71) avec un profil apte à créer une surpression à l'avant du patin lorsque celui-ci est en vol, ce patin présentant une certaine largeur (1) comptée parallèlement au bord avant (20, 51, 61, 71) et une certaine longueur hors tout (L) comptée perpendiculairement au bord avant, ce patin de vol étant caractérisé par le fait que ladite longueur (L) est inférieure à ladite largeur (1'). 2. Patin de vol selon la revendication 1, dans lequel le support (50) présente une forme de triangle isocèle, avec un bord avant (51) constituant une base du triangle et deux bords latéraux (54, 54') formant deux côtés égaux du triangle, ce triangle ayant une base (51) au moins aussi grande que la hauteur (L). 3. Patin de vol selon la revendication 1, dans lequel le support (60) présente une forme de rectangle aplati avec un bord avant (61), un bord arrière (66), deux bords latéraux (64, 64') perpendiculaires aux bords avant et arrière (61, 66), les bords avant et arrière (61, 66) étant au moins aussi larges que les bords latéraux (64, 64'). 4. Patin de vol selon la revendication 1, dans lequel le support (70) présente une forme de pentagone avec - un bord avant (71), - des premiers bords latéraux (74, 74') perpendiculaires au bord avant (71), - des seconds bords latéraux (76, 76') inclinés par rapport aux premiers bords latéraux (74, 74')- 5. Patin de vol selon la revendication 1, dans lequel le support (80) présente une forme d'octogone avec - un bord avant (81), - des premiers bords latéraux (82, 82') inclinés par rapport au bord avant (81), - des deuxièmes bords latéraux (84, 84') parallèles au bord avant (81), - des troisièmes bords latéraux (86, 86') parallèles aux premiers bords latéraux (82, 82'), - un bord arrière (88) parallèle au bord avant (81). 6. Patin de vol selon la revendication 5, dans lequel les bords du support sont définis par gravure ionique. 7. Patin de vol selon la revendication 1, dans lequel les reliefs comprennent deux reliefs latéraux (A, A') symétriques l'un par rapport à l'autre par rapport à un plan médian du patin et un relief central (B) situé dans le plan médian, la tête magnétique (14, 16) étant située à l'arrière du relief central (B). 8. Patin de vol selon la revendication 1, dans lequel le profil du bord avant est une marche (22, 52, 62, 72). 9. Patin de vol selon la revendication 1, dans lequel la tête magnétique (14) est une tête planaire.