WO2006048581A1 - Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture a tetes magnetiques multiples azimutees - Google Patents

Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture a tetes magnetiques multiples azimutees Download PDF

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WO2006048581A1
WO2006048581A1 PCT/FR2005/050920 FR2005050920W WO2006048581A1 WO 2006048581 A1 WO2006048581 A1 WO 2006048581A1 FR 2005050920 W FR2005050920 W FR 2005050920W WO 2006048581 A1 WO2006048581 A1 WO 2006048581A1
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WO
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recording
magnetic
substrate
pairs
reading
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PCT/FR2005/050920
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English (en)
Inventor
Jean-Baptiste Albertini
Pierre Gaud
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Commissariat A L'energie Atomique
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G—PHYSICS
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    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B5/584—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for track following on tapes

Definitions

  • the subject of the present invention is a device for recording and / or reading with multiple magnetic heads with azimuth gaps as well as a method for producing such a device.
  • This device with multiple magnetic heads finds its application in the magnetic recording and / or the reading of data on any magnetic recording medium that is magnetic or magneto-optical and more particularly on magnetic tape.
  • magnetic medium has been used and this includes magnetic media and magneto-optical media.
  • magnetic tracks it includes the tracks of a magnetic medium and those of a magneto-optical medium.
  • the end applications of tape storage are typically archiving and backing up computer or more generally digital data.
  • This data may be, for example, data from databases, digitized films, audio or computer files often from computers or digital devices such as camcorders, video recorders or servers. These data are often called "multimedia" and have an industrial, professional or consumer background.
  • the helical recording in which one or more pairs of magnetic heads, mounted on a cylindrical drum rotating at high speed, write and read magnetic tracks in the form of portions of helices on a magnetic tape slowly scrolling while winding and sliding around the drum,
  • FIG. 1 gives a schematic representation of this type of recording.
  • a bar 1 of magnetic heads 3 spaced a step D is arranged along a generatrix of a fixed cylindrical support 2 (drum).
  • Each magnetic head 3 comprises two pole pieces 3.1, 3.2 separated by a gap 3.3 non-magnetic. Subsequently, when we talk about the air gap of a pair of polar parts, it is about the air gap between two polar parts of a pair.
  • the magnetic recording medium 4 to be read or recorded moves linearly close to the bar 1.
  • This type of recorder has the advantage of being relatively simple mechanically (fixed or weakly moving magnetic heads) and allows, thanks to its multiple magnetic heads, high data rates.
  • US-A-5,452,165 overcomes some of these difficulties.
  • the magnetic heads 13.1, 13.2 are arranged one after the other on the same support 12 (a bar) which is oriented along a longitudinal axis x '(referred to as the longitudinal axis of the succession of magnetic heads inclined at an angle ⁇ (called tilt angle) relative to a longitudinal axis x of tracks 15 of the magnetic recording medium 14.
  • Magnetic heads 13.1, 13.2 make it possible to simultaneously record and / or read information bits on several adjacent tracks in an inclined manner with opposite azimuth angles + ⁇ and - ⁇ from one magnetic head to the next. These azimuth angles are measured with respect to a normal to the longitudinal axis x 'of the heads 13.1 or 13.2.
  • Two successive magnetic heads 13.1, 13.2 each have a gap 13.a, 13.b which is shifted by + ⁇ or - ⁇ respectively with respect to the plane perpendicular to the general direction x 'of the magnetic heads.
  • These azimuth angles when they are different, make it possible to minimize the crosstalk between two successive tracks. This configuration makes it possible to tighten the distance between tracks so as to make them joined or almost contiguous.
  • the distance D between magnetic heads is reduced by the use of solenoid-shaped coils (not shown) as recording and / or reading means.
  • the solenoid-shaped windings reduce the inter-track distance compared to conventional planar windings.
  • the width of the track 15 which cooperates with the magnetic head 13.1 and T2 is called the width of the track 15 which cooperates with the magnetic head 13.2.
  • the magnetic heads of the same bar are made simultaneously.
  • the azimuth angle must be realized with a very high precision.
  • the azimuth angle is 20 degrees (in absolute value) plus or minus 0.15 °. It is very difficult to make these opposing azimuth angles with such precision in a batch process. It is also difficult to master from one magnetic head to another, the length of the gap, and the width of the pole pieces.
  • Patent application FR-A-2 774 797 also discloses a recording and / or reading device with multiple azimuth magnetic heads.
  • This device comprises several assembled supports on which are distributed heads magnetic.
  • This device does not provide that the supports have an angle of inclination with respect to the tracks. It therefore does not make it possible to make "massively parallel" magnetic heads, making heads for reading or writing n tracks requiring n assembled supports, which in practice limits n to 2, 3 or 4 for reasons of efficiency.
  • the constraints during the assemblies lead to a weakening of the recording and / or reading device.
  • This device also does not provide heads cooperating with overlapping tracks, as is done today in the industry, because the distance, normal to the supports, between two pairs of pole pieces belonging to two consecutive supports is greater or equal to zero. This configuration does not allow the recording and / or playback device to adapt to various recording standards.
  • the present invention relates to a device for recording and / or reading a magnetic medium with magnetic tracks, comprising a plurality of magnetic heads each comprising a pair of pole pieces separated by a nonmagnetic air gap having a given azimuth angle.
  • the pairs of pole pieces are distributed over several integral supports, the gaps of pairs of pole pieces on the same support all having the same azimuth angle.
  • At least two supports comprise pairs of pole pieces whose air gaps have different azimuth angles, each support having a given angle of inclination with respect to the magnetic tracks.
  • pairs of pole pieces on the same support all have the same width.
  • angles of inclination can be, for at least two supports, for example consecutive, equal or different.
  • consecutive supports When they are parallel, consecutive supports define a polar inter-piece distance which is the distance between face planes facing polar pieces located on the consecutive supports.
  • Magnetic shielding and / or magnetoresistive reading means may be placed in a space corresponding to the inter-piece polar distance.
  • the inter-piece distance polar [tg ( ⁇ ). (T + D) J- (Pl + P2) with ⁇ inclination angle of the supports relative to the tracks, T longitudinal pitch of the pairs of pairs of pole pieces placed on the same support, D longitudinal shift relative to the supports between two pairs of consecutive pole pieces placed on two consecutive supports, Pl width of pairs of pole pieces on a first support, P2 width of the pole pieces on a second support consecutive to the first support.
  • Two pairs of pole pieces belonging to different media, for example consecutive, can cooperate with two consecutive magnetic tracks for reading or recording.
  • Two consecutive supports can form a common support on which two sets of pairs of pole pieces are placed on either side of a electrically insulating layer of the common support.
  • an SOI (silicon on insulator) type substrate could be used as a common support.
  • the pairs of pole pieces of a support may be those of magnetic heads for reading or recording.
  • the recording and / or reading device may comprise at least one block of supports for recording and at least one block of supports for reading, these blocks being arranged one after the other in the direction magnetic tracks.
  • it may comprise at least one block of one or more media for recording and at least one block of one or more media for reading, the supports of these blocks being secured to each other.
  • a block for reading can be separated from a block for recording by a shielding screen.
  • the magnetic shielding and / or the magnetoresistive reading means may be contained in an inter-support layer placed in the space corresponding to the inter-piece distance polar, this inter ⁇ support layer separating a support of a reading block of a support of a recording block.
  • the recording and / or reading device comprises, for each magnetic head, a magnetic circuit integrating a pair of pole pieces and possibly a magnetic flux guide, this magnetic circuit cooperating with recording and / or reading means.
  • a magnetic flux guide may comprise several parts: the core of a solenoid winding, pads, a rear magnetic piece, a magnetoresistive sensor flux guide.
  • the recording and / or reading means may be inductive or magnetoresistive.
  • Signal processing circuits may cooperate with the recording and / or reading means.
  • the present invention also relates to a method for producing a recording and / or reading device on a magnetic magnetic strip medium. It comprises the following steps: on a first substrate forming several first pairs of pole pieces of first magnetic heads, these pole pieces being separated by a non-magnetic gap having the same first azimuth angle; on a second substrate forming several second pairs of pole pieces of second magnetic heads, these pole pieces being separated by a non-magnetic gap having the same second azimuth angle; assembling the first substrate to the second substrate by positioning them so that the first azimuth angle and second azimuth angle are different after assembly; embodiment of recording and / or reading means and possibly magnetic flux guides capable of cooperating each with a pair of pole pieces of the first pairs of pole pieces and / or second pairs of pole pieces; substrate treatment to give them a given angle of inclination with respect to the magnetic tracks.
  • the assembly of the first and second substrates can take place before or after the treatment.
  • the recording and / or reading means and the possible magnetic flux guides may be made on at least one third substrate which is positioned and assembled with the first substrate and / or the second substrate.
  • a step of reducing the thickness of at least substrates may be provided before assembly.
  • the first substrate can be assembled to a first third substrate after turning one of them, the second substrate is assembled to another third substrate after turning one of them, the first substrate is assembled to the second substrate.
  • a step of reducing the thickness of at least one of the substrates can be provided before assembly.
  • a step of inserting the wedges and / or a layer between polar pieces can also be provided.
  • the recording and / or reading means and the possible magnetic flux guides may be made on one and / or the other of the first and second substrates. This realization can take place before or after their assembly.
  • the treatment may consist in performing a grinding of the substrates before or after assembly or in assembling the substrates or one or more parts of the substrates in the same mechanical support conferring the inclination to the substrates.
  • the angle of inclination of the first substrate may be different from that of the second substrate.
  • the method may comprise a step of providing in the second substrate pairs of magnetic connection pads for magnetically connecting each of the recording and / or reading means or a flux guide to a pair of pole pieces of the first substrate.
  • the pair of pole pieces of the first substrate are coupled to recording and / or reading means or a flux guide of one of the third substrates
  • the pairs of polar pieces of the second substrate are coupled to recording and / or reading means or a flux guide of the other third substrate.
  • the first and second substrates can be assembled to each other after turning one of them.
  • a step of thinning at least one of the substrates may be provided before and / or after assembly.
  • Positioning is done with aligned substrates.
  • first box by anisotropic etching in the first or second substrate, it is possible to form a non-magnetic layer on the first or the second substrate, the first box of material can be filled.
  • magnetic can be achieved by isotropic etching a second box adjacent to the first box, can fill the second box of magnetic material.
  • This non-magnetic layer having a substantially uniform thickness lines the flanks of the first boxes.
  • the non-magnetic material may advantageously be formed by surface oxidation of the first or second substrate.
  • a pair of boxes in the second substrate can be made by isotropic etching, between two pairs of pole pieces of the second substrate and the pair of boxes of magnetic material can be filled.
  • Surface planarization can be carried out after any one of the magnetic material filling steps.
  • the first substrate and / or the second substrate may be formed of electrically insulating material located between two layers, one of the layers comprising the boxes being monocrystalline, the other possibly being removed later.
  • the first substrate and / or the second substrate may be formed of an electrically insulating material located between a layer of wear resistant material and a layer of monocrystalline material having the wells.
  • the assembly can be done by gluing, by molecular assembly, by anodic assembly or by fusible beads.
  • the third substrate within which the recording and / or reading means and the possible magnetic flux guides may be optionally multilayered with a layer of electrically insulating material.
  • the third substrate in which the recording and / or reading means and the possible magnetic flux guides will be present may comprise a layer of wear-resistant material possibly covered with electrically insulating material.
  • a step of producing signal processing means may be provided, they cooperate with the reading and / or recording means.
  • FIG. 1 shows a recording and / or linear reading device of the prior art
  • Figure 2 shows a recording and / or reading device as shown in US-A-5 452 165
  • Figures 3 to 7 show several variants of a recording device and / or reading according to the invention
  • Figures 8A, 8B show a side view and a view in space of a recording device and / or reading whose method of production will be described later
  • FIGS. 9A to 9D illustrate steps of realization on a first substrate of first pairs of polar pieces of a recording and / or reading device according to the invention
  • FIGS. HA to HE illustrate embodiments of a third magnetic circuit substrate (in part) and means for recording and / or reading a recording device and / or reading device according to the invention, the figure HE being a sectional side view of the figure HD;
  • Figs. 12A, 12B illustrate the steps of assembling the third substrate to the structure of Fig. 10D; FIG.
  • FIG. 13 illustrates the grouping on the same mechanical support of two groups of magnetic heads, these groups of magnetic heads having the same angle of inclination with respect to the tracks of the magnetic recording medium.
  • FIGS. 14A to 14H illustrate steps of making a variant of a recording and / or reading device according to the invention in which during assembly a reversal of 180 ° on two axes was carried out;
  • FIGS. 15A and 15B illustrate steps of making another variant of a recording and / or reading device according to the invention;
  • FIG. 16 shows a view in space of a variant of a reading device according to the invention in which the reading means are formed of magneto-resistive bars;
  • FIGS. 17A, 17B illustrate steps for producing the reading device illustrated in FIG. 16, FIG.
  • FIG. 17C illustrating another variant of a reading device according to the invention
  • Figure 18 shows two substrates carrying pairs of pole pieces about to be assembled by fusible beads which allows precise alignment of the substrates.
  • Identical, similar or equivalent parts of the different figures bear the same numerical references so as to facilitate the passage from one figure to another.
  • a magnetic head device according to the invention will now be described with reference to FIG.
  • This device is intended for recording and / or reading information on magnetic tracks carried by a magnetic medium.
  • This magnetic medium is represented as a band but other forms would be possible for example a disk.
  • the example which will be described applies to a linear magnetic or magneto- optical recording, but such a recording and / or reading device could be used in the context of a helical recording.
  • a magnetic head conventionally comprises a magnetic magnetic flux closing circuit terminating on a pair of polar parts separated by a non-magnetic gap.
  • This magnetic circuit may include, in addition to pairs of pole pieces, a magnetic flux guide.
  • the magnetic flux guide is absent and the pairs of pole pieces have a shape suitable for this magnetic flux guide function.
  • Recording and / or reading means cooperate with the magnetic circuit, it can be at least one winding which surrounds the magnetic flux guide, if any, for the inductive recording heads and / or reading or a magnetoresistance for the magnetic read heads.
  • This magnetoresistance can be inserted into the flux guide at an air gap thereof, it can advantageously take the form of a bar made of material with giant magnetoresistance GMR (abbreviation Anglo-Saxon Giant Magneto Resistance) or magnetoresistance TMR tunnel effect. In the absence of a flux guide, the magnetoresistance cooperates directly with a pair of pole pieces.
  • the device according to the invention comprises several magnetic heads 30.1 to 30.4, 31.1 to 31.4 which are each materialized by a pair of pole pieces separated by a gap el, e2 nonmagnetic.
  • the device also comprises several integral supports 1001, 1002 and the pairs of pole pieces of the magnetic heads are distributed one after the other on these supports 1001, 1002.
  • the device also comprises between two supports 1001, 1002, at the least one inter-support layer 33, 34 for separating the pairs of pairs of pole pieces by a distance d well adjusted. This distance d separates from the facing planes facing the pole pieces located on consecutive supports. She is normal to these supports.
  • first pairs of pole pieces of the magnetic heads 30.1 to 30.4 are supported by the first support 1001 and second pairs of pole pieces of the magnetic heads 31.1 at 31.4 are supported by the second support 1002. It is of course conceivable to use more than two assembled supports, after alignment, between the inter-support layers 33, 34. If there are more than two supports, it will be possible to thin one of the first two before assembling the third as we will see later.
  • the supports 1001, 1002 are substantially planar, the pairs of pole pieces 30.1 to 30.4, 31.1 to 31.4 of the magnetic heads rest on a main face of the corresponding support which is substantially flat.
  • the pairs of pole pieces of the magnetic heads are placed on two faces facing the supports. Other configurations are possible.
  • the magnetic heads are azimuthed, this means that each gap el, e2 has a given azimuth angle relative to a perpendicular to the main face of the support 1001, 1002.
  • the pairs of pole pieces 30.1 to 30.4 or 31.1 to 31.4 placed on the same support 1001, 1002 respectively have all the same azimuth angle respectively.
  • This azimuth angle is referenced ⁇ 1 for the pairs of pole pieces of the support 1001 and ⁇ 2 for the pair of pole pieces of the support 1002.
  • This azimuth angle is between + 90 ° and -90 ° limits excluded compared to a normal to the support.
  • a magnetic flux guide and / or a magnetoresistive element may rest on a main face of a support 1001 or 1002, coming from press the pair of polar pieces concerned.
  • the assemblies of supports will be cut to reveal the functional faces of the pole pieces, that is to say the faces perpendicular to the main faces of the initial supports, which come into contact with the magnetic recording medium.
  • Each magnetic head is intended to cooperate with a magnetic recording medium 35 oriented substantially parallel to the functional faces of the pole pieces and therefore substantially perpendicular to the main face of the support 1001, 1002.
  • This magnetic medium 35 comprises numerous magnetic recording tracks 36 on which the magnetic heads are intended to write or read information. These tracks 36 are created by the magnetic recording heads.
  • the tracks 36 have an angle of inclination ⁇ with respect to the main surface of the supports 1001, 1002 or with respect to the length of the magnetic heads.
  • the supports 1001, 1002 have the same angle inclination ⁇ relative to the general direction of the magnetic recording tracks 36.
  • the edges of the supports are therefore not parallel to the direction of the tracks 36.
  • the inclination angle ⁇ is non-zero and between ⁇ 90 ° .
  • P2 denote the width of all the pole pieces 31.1 to 31.4 on the second support 1002. This width P2 is counted perpendicular to the main face of the support 1002 on which the inter-support layer 34 is located.
  • Polar pieces on the same support have the same width.
  • this distance d is the distance between face planes facing pairs of polar pieces located on consecutive supports. This distance is non-zero. This distance d gives another degree of freedom to adjust the interpiste distance or even the overlap of the recorded tracks.
  • D denote the longitudinal offset with respect to the supports between two pairs of polar pieces 30.1, 31.1 consecutive placed on consecutive supports 1001, 1002.
  • This longitudinal offset is defined between the abscissae of the centers of the air gaps along the axis ox '.
  • P1, P2 respectively the width of the pole pieces of a support, measured along the axis oy '.
  • the supports 1001, 1002 have the same angle of inclination ⁇ with respect to the general direction of the tracks.
  • the angle of inclination ⁇ can be obtained for example by means of a mechanical machining of the supports.
  • the polar inter-piece distance makes it possible, in particular, to adjust the longitudinal offset D to a value making it possible both to meet a standard (positioning the tracks cooperating with a support relative to the neighboring support) and to allow easy technological fabrication in optimizing the compactness of the magnetic heads of two consecutive media.
  • the magnetic circuit and the means of reading and / or recording adapting to pairs of polar pieces impose geometric constraints.
  • Tl denote the width of the tracks 36 which cooperate with the pairs of pole pieces 30.1 to 30.4 which are on the first support 1001 and T2 the width of the tracks 36 which cooperate with the pairs of pole pieces 31.1 to 31.4 which are on the second support 1002.
  • the width of the tracks is measured perpendicular to the ox axis.
  • Tl Pl.cos ( ⁇ 1 - ⁇ ) / cos ( ⁇ 1)
  • T2 P2.cos ( ⁇ 2 + ⁇ ) / cos ( ⁇ 2)
  • T1 T2.
  • the object of the invention is to enable the manufacture of magnetic heads adapting to various standards.
  • the invention may make it possible to produce magnetic heads cooperating with non-contact tracks and / or of different widths.
  • the supports 1001, 1002 can be physically distinct and then assembled by stacking them or else they can be combined, for example as in FIG. 7.
  • the support is multilayer, it can be for example a substrate of the type SOI (semiconductor on insulator) or more generally an XOI type substrate where X represents a monocrystalline material.
  • the pole pieces are on both sides of the insulation layer.
  • the outer layers common support can be likened to two supports assembled to each other.
  • the magnetic heads dedicated to the recording are preferably magneto-resistor type MR, giant magnetoresistance GMR or magnetoresistance TMR tunnel while the magnetic write heads are preferably inductive magnetic heads.
  • the recording and / or reading device may comprise a first block B1 comprising magnetic recording heads 41 and a second block B2 comprising magnetic read heads 42, these two blocks B1, B2 being placed one after the other. the other in the axial direction of the tracks 47 of the magnetic recording medium 44 and being separated in this example by a magnetic shielding screen 43.
  • One of the blocks (for example Bl) is dedicated to the writing of information on the magnetic recording medium 44 and the other (eg B2) on reading written information.
  • Each of these blocks B1, B2 comprises several supports 45.1, 45.2, 46.1, 46.2 respectively on which are arranged a succession of pairs of pole pieces separated by a nonmagnetic gap, each gap materializing a magnetic head 41, 42 respectively in the figure.
  • RWW read while write
  • FIG. 5 Instead of the writing blocks B1 and B2 reading one another in the axial direction of the tracks 47 of the magnetic recording medium 44, they are stacked .
  • a write block B1 formed of several adjacent superposed supports 45.1, 45.2 can be combined with a reading block B2 also formed of several adjacent superposed supports 46.1, 46.2.
  • the supports 45.1, 45.2 of the writing block B1 carry pairs of polar pieces of magnetic writing heads 41 and the supports 46.1, 46.2 of the reading block B2 comprise pairs of polar pieces of magnetic read heads 42.
  • the device recording and playback is a WWRR device (W for recording and R for playback).
  • the azimuth angles of the magnetic heads 41, 42 of a block B1, B2 are identical from one block to another to cooperate. They are different from one medium to another in the same block.
  • Magnetic heads 41 or 42 belonging to the same block B1 or B2 have their pairs of pole pieces placed on adjacent supports 45.1, 45.2 or 46.1, 46.2. Note in the example of Figure 5 that in the same block, the magnetic heads whose pairs of pole pieces are carried by a first support have a first azimuth angle and the magnetic heads whose pairs of pole pieces are carried by another support have another azimuth angle different from the first azimuth angle.
  • the different supports 45.1, 45.2, 46.1, 46.2 are here all separated from each other by an inter-support layer 48 of thickness d to mechanically maintain the supports at a precise distance from each other.
  • the inter-support layer 48 for separating the blocks B1, B2 can advantageously have a magnetic shielding to reduce crosstalk and / or magneto-resistive reading means.
  • FIG. 6 shows another variant in which the supports 45.1, 45.2, 46.1, 46.2 are always superimposed but now the supports 45.1, 45.2 or 46.1, 46.2 of a block B1 or B2 are no longer neighbors.
  • the supports 45.1, 45.2 of a block B1 and the supports 46.1, 46.2 of the other block B2 are alternated.
  • the azimuth angles of the magnetic heads whose pairs of pole pieces are placed on adjacent supports 45.1, 46.1 are identical.
  • These magnetic heads belong to different Bl, B2 blocks.
  • the azimuth angles of the magnetic heads whose pairs of pole pieces are on supports belonging to the same block are different.
  • the supports 45.1, 46.1, 45.2, 46.2 are separated by an inter-support layer 48. In this example, each of these layers may advantageously comprise a magnetic shielding.
  • FIG. 6 it is considered that a WRWR stack of write, read, write and read heads was made from the top.
  • the recording and / or reading device according to the invention is not limited to operating with a magnetic recording medium on which the recording is linear as illustrated in the figures which have just been described.
  • Such a recording and / or reading device can also be applied to a magnetic medium on which the recording is helical as illustrated in FIG. 7. It is a device with quadruple magnetic heads, for example, dedicated to recording and / or reading.
  • the different elements represented in this figure bear the same references as in FIGS. previously described. It is assumed that references 45.1 and 45.2 are layers of different crystalline orientations. These two layers are separated by an electrically insulating layer 48.
  • This recording and / or reading device can be made by assembling two stacked supports as seen above, but it can also be performed on a common support 45, for example of the SOI type. or more generally a support comprising an electrically insulating layer sandwiched between two monocrystalline layers.
  • the different recording magnetic tracks referenced 47 are now inclined with respect to the general direction of the magnetic recording medium 44 (here helical type). These tracks 47 were parallel to the general direction of the magnetic recording medium 44 (linear type) in FIGS. 4 to 6.
  • the inter-support layer 33, 34, 48 may be composed of an insulator, for example silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia ( ZrO 2 ), silicon carbide (SiC), AlSiC (mixture of alumina and silicon carbide), titanium carbide (TiC), AlTiC (mixture of alumina and titanium carbide) or any other insulant having a good resistance to wear.
  • This layer can be made in one or more times, for example by a deposition process using microelectronic equipment or micro or nano technology for example sputtering type (PVD, PECVD ).
  • the thickness of an SOI / XOI substrate will be adjusted by the substrate manufacturer by any method of this type of industry.
  • brackets 1001 and 1002 of Figure 3 on either side of the inter layer ⁇ support 33, 34, it is possible to realize the inter layer ⁇ support on one, the other or both supports 1001, 1002 with, for example, mechano-chemical planarization steps and appropriate surface preparations for subsequent assembly with precise positioning.
  • the inter-support distance will then of course be the sum of the thicknesses deposited on each support 1001 and 1002.
  • Each of these thicknesses may optionally contain one or more magnetic screens and / or magnetoresistive elements (GMR or more generally XMR) embedded in the insulation 33, 34 (deposited and / or etched by appropriate micro ⁇ technology equipment).
  • GMR magnetoresistive elements
  • the magnetic heads are made collectively, pairs of pole pieces are distributed over several supports.
  • the sectional figures are made at the pairs of pole pieces.
  • the magnetic heads are made on substrates, they correspond to the supports that have been described previously.
  • FIGS. 9A-9D which describe a first embodiment of a recording and / or reading device substantially similar to that shown in Figures 8A, 8B.
  • the magnetic heads are shown from the side, we can see for each of the functional face of its pair 41, 42 of polar parts separated by the air gap el, e2. It is this face that will fly over the magnetic recording medium (not shown).
  • the recording and / or reading device comprises two supports each carrying three magnetic heads.
  • FIG. 8B The view of FIG. 8B is in three dimensions and one sees for each magnetic head its magnetic circuit with a magnetic flux guide cl, c2 which connects the two pole pieces 41.1, 41.2, 42.1, 42.2 of a head 41, 42.
  • This magnetic flux guide c1, c2 may comprise two legs Jl.l, Jl.2, J2.1, J2.2 magnetically connected on one side to a pole piece 41.1, 41.2, 42.1, 42.2 and the other to a single magnetic rear part al, a2 closing.
  • the connection between the legs j1.l, jl.2, J2.1, j2.2 and the pole pieces 41.1, 41.2, 42.1, 42.2 can be direct or be done via magnetic pads p2.1, p2.
  • the magnetic circuit could be a monolithic magnetic circuit, substantially in the form of a horseshoe or the like, each end of which would be formed by a pole piece.
  • FIG. 8B also shows recording and / or reading means taking the form of solenoid windings sl.l, si.2, s2.1, s2.2 which cooperate with the legs j1.l, jl.2. , J2.1, j2.2 flow guides cl, c2.
  • FIG. 9A It starts from a first substrate 100 with an electrically insulating layer 102 sandwiched between two outer layers 101, 103 of which at least one is made of monocrystalline material.
  • SOI substrate silicon on insulator
  • the other outer layer 101 may be made of a material resistant to wear, this material can be neither semiconductor nor monocrystalline. It may be made for example of zirconia ZrO 2 , silicon carbide and alumina AlSiC, titanium carbide and alumina AlTiC, alumina Al 2 O 3 or other. This outer layer 101 is advantageously thicker than that which is monocrystalline.
  • first flared boxes 104 to house one of the pole pieces of each first pair of pole pieces to be on this first substrate ( Figure 9A).
  • This etching may be an anisotropic wet chemical etching adapted to silicon, for example in a KOH potash bath.
  • the inclination of one of the flanks of each first box conditions the value of the azimuth angle. This inclination takes advantage of the monocrystalline nature of the substrate, the anisotropic etching taking place along a crystallographic plane of the substrate. In silicon, it is the ⁇ 111> family planes that limit the etching edges. These substrates are commercially available. This process is described, for example, in document FR-A-2 664 729.
  • the layer of electrically insulating material 102 of the substrate 100 serves as a stop layer during the etching of the first boxes 104.
  • the thickness of the monocrystalline layer 103 of the substrate 100 determines the width of the pole pieces of the pairs lying on this first substrate. We choose its thickness accordingly.
  • a layer 105 of non-magnetic material is formed on the first substrate 100, it lines with a substantially uniform thickness the sides of the first boxes 104.
  • the first boxes are made of silicon, it is possible to carry out a thermal oxidation surface of the first substrate 100 thus worked (FIG. 9A).
  • the desired thickness of the non-magnetic material could have been deposited on the flanks of the first caissons.
  • the non-magnetic layer 105 for example made of silicon oxide, which lines one of the flanks of each of the first first caissons will constitute the azimuth air gap and each of the first pair of polar parts on the substrate 100.
  • a magnetic material 106 is deposited, for example by electrolysis, in the first boxes 104.
  • the magnetic material may or may not be laminated, for example an alloy of NiFe, CoFe or CoFeX where X represents an appropriate material such as Cr, Cu or other.
  • the surface of the substrate 100 thus worked is optionally planarized so that the oxide is flush and the magnetic material has the desired thickness ( Figure 9B).
  • This magnetic material forms a first pole piece 106 of each first pair of pole pieces.
  • Isotropic is then etched second boxes 107 to accommodate the other pole piece of each first pair of pole pieces to be on the first substrate 100 (Figure 9C).
  • These second boxes 107 are contiguous to the first boxes 104 and are all on the same side of these first boxes 104. In the example, they are on the left of the first boxes 104. They could be on the right. The angle of azimuth would then be different, it would be another plane of the family ⁇ 111>.
  • the monocrystalline material of the outer layer 103 which is close to the gap is removed by etching.
  • the nonmagnetic material of the air gap el serves as a flank for these second caissons 107.
  • the depth of these second caissons is substantially the same as that of the first caissons because the insulating layer 102 serves as a stop layer.
  • These second boxes 107 are filled with magnetic material 108, for example by electrolysis, and a planarization step is completed as previously described (FIG. 9D).
  • This magnetic material 108 forms a second pole piece of each first pair of pole pieces.
  • This planarization step makes it possible to finally adjust the width of the pole pieces. It makes it possible to give pairs of pole pieces a very good alignment on their upper face (in the figure).
  • first boxes 114 which are filled with magnetic material 116 by providing a step of forming a non-magnetic layer 115, for example by a surface thermal oxidation in the case of first caissons 114 dug in silicon, before filling and planarization as described in FIGS. 9A and 9B.
  • Second boxes 117 are made by isotropic etching as described in FIG. 9C.
  • the second boxes 117 adjoin the first boxes 114 and are, in this example, all on the same side of these first boxes 114 on the left as in Figure 9C. They could be on the right, this depends in particular on the final azimuth angle of pairs of polar pieces located on the second substrate.
  • the position of the second caissons 117 depends mainly on the relative movement that one wishes to perform during the reversal of one of the substrates relative to the other at the time of assembly. The sign of the azimuth angle can thus change during the subsequent step of assembling the first substrate to the second substrate depending on the type of reversal performed.
  • pairs of third boxes 118 are made to house pairs of magnetic connection pads 120 each intended to magnetically connect a part. polar of a first pair of pole pieces located on the first substrate to the magnetic circuit finalized later.
  • These third boxes 118 are positioned so that the magnetic pads of a pair are magnetically connected to the pole pieces 108, 106 of a first pair of pole pieces when the first substrate 100 and the second substrate 110 are aligned and assembled. to one another after reversal.
  • a rotation of 180 ° in the plane of the substrate may optionally be introduced in addition to turning over so that the desired azimuth angles on the two substrates are obtained.
  • the second and third caissons 117 and 118 may be made by isotropic etching of the monocrystalline layer 113 of the second substrate 110, fourth compartments 121 rear to house the rear closure magnetic pieces 122 each of which is a part of the flow guide of a magnetic head of the recording and / or reading device.
  • These fourth boxes 121 are positioned so that the closing rear magnetic parts 122 are opposite first and second pairs of pole pieces. They can therefore advantageously be made at the same level as the second pairs of polar pieces.
  • FIG. 10B shows, in partial top view, pairs of magnetic studs 120 and rear magnetic closing pieces 122.
  • FIG. 10B it is assumed that the first and second substrates (not visible) have been assembled. and positioned appropriately.
  • These second boxes 117, third boxes 118 and fourth boxes 121 of magnetic material are filled as described in FIG. 9D and a planarization of the surface is carried out.
  • the magnetic material will form the second pole pieces 119 of the second pairs of pole pieces as well as the connection pads 120.
  • the azimuth angle of the air gaps el, e2 of the first and second pair of pole pieces has been suitably adjusted by the choice of the crystallographic orientation of the monocrystalline layers 103, 113. These azimuth angles can be opposed if wish that in final after assembly of the substrates these are opposed. It has also been desired to adjust the width of the pole pieces which is not necessarily equal from one substrate to another.
  • the first substrate 100 and the second substrate 110 will be positioned and assembled by their worked faces, after one of them has been turned over and possibly 180 ° rotation of one of the substrates around a transverse axis of said substrate. .
  • the assembly can be done by any technique known to those skilled in the art in the field of micro-technologies and in particular electromechanical microsystems (MEMS).
  • MEMS electromechanical microsystems
  • Advantageous assembly methods are bonding with glue, anodic bonding, and direct bonding as described in FR-A-2,774,797 or microbead bonding. (English bail bonding or flip chip bonding).
  • a preparation of the surfaces to be assembled possibly including a mechano-chemical planarization may be necessary depending on the type of assembly used. This planarization will be carried out in particular in the case of a molecular bonding.
  • Figure 10C illustrates the two substrates 100, 110 about to be assembled. It can be discerned that the planarized oxide 105, which contributes to the molecular bonding, remains partially on the surface. This oxide remains only between the caissons filled with magnetic material. It is advantageous, before using the assembly to deposit on the surface of at least one of the substrates 100, 110, an insulating layer 50 (for example silicon oxide) and / or a magnetic shielding layer to adjust the distance of inter ⁇ polar part.
  • the material of the insulating layer 50 may advantageously be in a material resistant to wear so as to limit the wear of the recording device and / or reading. His choice may also facilitate the assembly of substrates.
  • the shielding layer may advantageously leave openings in the shielding layer at the magnetic pads 120, the shielding layer is located on one and / or the other of the substrates.
  • the overturning of one of the substrates 100 or 110 may result in the change of sign of the azimuth angle of the pairs of polar pieces that are on this substrate. It depends on how you do it. If there is both reversal and 180 ° rotation of the substrate around a transverse axis there will be sign change.
  • the untreated layer 111 of the second substrate 110 will then be removed. This elimination may be carried out selectively, for example by etching with, for example, potassium hydroxide KOH, or by chemical-mechanical etching with a stop on the layer.
  • buried insulator 112 (FIG. 10D). If necessary, it may be necessary to thin the buried insulating layer 112 to make appear or almost appear the second pairs of pole pieces 116, 119 and the pairs of magnetic pads 120.
  • the rest of the flow guide of each of the magnetic heads that is to say in this example the magnetic legs, and the recording means and / or reading. If in Figure 10A, the rear magnetic closing parts have not been made, the flow guide will be substantially shaped horseshoe. The method employed is inspired by that described in the patent application FR-A-2,745,111.
  • the recording and / or reading means are solenoid-type windings which surround the magnetic circuit at the level of the legs or branches of the horseshoe.
  • Figures HA to HD are sections along a leg of the magnetic circuit.
  • a third substrate 130 with a base layer 131 (for example semiconductor) covered with a layer of electrically insulating material 132. It could very well use a bulk substrate (in English bulk) for the layer 131 or a wear-resistant material optionally covered with an insulator.
  • a base layer 131 for example semiconductor
  • a wear-resistant material optionally covered with an insulator.
  • first parallel grooves 134 directed substantially perpendicular to the axis of the magnetic cores, are etched. solenoids. These cores correspond to legs J1, J1, J2.1, J2.2 illustrated in Figure 8B.
  • first furrows 134 are filled by depositing, for example by electrolysis, a conductive material 135, for example copper-based (FIG. HA).
  • This conductive material 135 forms conductor portions of the first layer of conductors.
  • a planarization is then carried out, for example mechanical or preferably mechano-chemical, to remove the superfluous conductive material 135 located above the grooves 134.
  • An electrically insulating layer 136 for example silicon oxide, for example by PECVD, is deposited over the entire planarized surface with a thickness greater than that desired for the legs.
  • the insulating layer 136 is etched to reveal caissons 133 at the legs of the magnetic circuit that is to be made.
  • the bottom of these boxes 133 has a sufficient thickness to electrically isolate the conductors of the first layer of conductors of the magnetic circuit.
  • a magnetic material 137 optionally laminated as indicated above for producing the pole pieces ( Figure HB). The surface obtained is planarized as explained above.
  • An electrically insulating layer 138 is deposited on the planarized surface (for example silicon oxide by PECVD).
  • Wells 139 are etched in the insulating layers 138 and 136 until they reach the ends of the conductors 135 of the first layer of conductors.
  • These wells 139 are filled, for example by electrolysis, with conductive material 140, for example copper-based (FIG. HC). Planarize the resulting surface. This conductive material forms the lateral conductors 140 of the solenoids.
  • FIG. HD then produces a second horizontal sheet (in the figure) of solenoid conductors by depositing a layer of electrically insulating material 141 on the surface of the structure obtained, by etching second grooves 142 in this material, the ends of which the lateral conductors 140 thus produced.
  • the second grooves are not quite parallel to the first grooves 134, one of their end is shifted by one step so as to make the solenoid.
  • the second grooves 142 are filled with conductive material 143 based on copper deposited for example by electrolysis. Planarize the resulting surface.
  • the conductive material 143 forms the conductors of the second conductor ply of the solenoids.
  • the conductive material 143 is covered with a layer of electrically insulating material 144. It is intended to make contact resumptions at the ends of the conductor of the solenoids (not visible).
  • Figure HE illustrates, with a different scale and in side view with respect to FIG HD, the configuration of the third substrate 130 ready to be assembled to the structure formed by the first substrate 100 and the second substrate 110.
  • the third substrate may optionally accommodate signal processing means delivered or acquired by the magnetic heads.
  • Positioning is aligned and assembles the third substrate 130 and the structure shown in Figure 10D, after turning one of them.
  • the assembly can be done by one of the methods described above.
  • the third substrate 130 has been assembled by molecular bonding or other, with alignment so that the magnetic circuits 137 are magnetically connected each with a pair of pole pieces 106, 108, 116, 119, this connection being making either directly or indirectly via the magnetic pads 120. It remains only to eventually totally or partially eliminate the base layer 131 of the third substrate 130 ( Figure 12B), for example by complete or local selective etching of the material of this base layer 131 with a stop on the insulating layer 132. It is then possible to perform contact pickups through the insulating material of the layer 132 for the supply or detection of the signal of the means recording and / or reading (the solenoids formed by 135, 140, 143 in this particular case).
  • the non-worked layer 101 of the first substrate 100 may advantageously be made of a material resistant to wear for example AlTiC, ZrO 2 , AlSiC.
  • the structure obtained in FIG. 12B is then processed so as to give the substrates a given angle of inclination ⁇ with respect to the magnetic tracks of the magnetic recording substrate.
  • This treatment can consist of an integration of one or more blocks (bars or chips) of magnetic heads on a common mechanical support.
  • the mechanical support includes in particular bars, chips, etc.
  • One or more of these blocks 300, 301 are mounted on the same mechanical support 350. This step is known by the English name of "back-end” or "packaging”.
  • the mechanical support 350 will advantageously be made of a wear-resistant material such as, for example, AlTiC (titanium carbide and alumina) which is commonly used by manufacturers of linear magnetic heads.
  • the contour of the mechanical support 350 is then rectified, for example at its faces 351, so that the substrates 100, 110 may have a desired angle of inclination ⁇ relative to the tracks 47 of the magnetic support of FIG. recording 44.
  • FIG. 12A could be directly corrected before or after the chip blanking in order to reveal the angle of inclination ⁇ , especially if it is small, on the external faces of the substrates 100 and 110. in this case, electrical contact resumption will be advantageously by local etching.
  • a second embodiment of a recording and / or reading device according to the invention will be described. In this configuration, there are no pairs of magnetic connection pads.
  • first substrate 150 formed of a stack with an electrically insulating layer 152 buried between, for example, two outer layers for example semiconductors 151, 153, at least one of which is monocrystalline
  • the procedure is as described in FIGS. FIGS. 9A to 9D for making first pairs of pole pieces 106, 108 (FIG. 14A).
  • the substrate 150 may be of the SOI type.
  • the rear closure magnetic parts may be made as described in FIGS. 10A, 10B.
  • a second substrate 160 formed of a stack with an electrically insulating layer 162 sandwiched between two outer layers, for example semiconductors 161, 163 at least one of which is monocrystalline, the procedure is as described in FIGS. 9A to 9D to achieve second pairs of pole pieces 116, 119 (FIG. 14B)
  • the second substrate 160 may be of the SOI type
  • the magnetic pads are not produced
  • the rear closure magnetic pieces may be made as described in FIGS. 10A, 10B.
  • the first substrate 150 and the second substrate 160 are positioned and assembled by their worked faces, after turning one of them, taking care when positioning them to align by placing the first pairs of pole pieces 106, 108. and second pairs of pole pieces 116, 119 alternately longitudinally (Fig. 14C). Assembly and alignment can be done as previously described in Figure 1OC.
  • An insulating layer 50 can be made between the two substrates possibly containing a magnetic shielding screen. It is deposited on at least one of the substrates.
  • the intact outer layer 161 and the buried electrically insulating layer 162 (at least partly) of one of the substrates 160, for example the second substrate (FIG. 14C) can be eliminated.
  • the elimination of the outer layer 161 can be done for example by chemical etching (with for example potassium hydroxide KOH) or mechanochemical and that of the buried insulating layer 162 for example by ion milling or other dry etching.
  • a thin insulating layer can remain, its moderate thickness allowing magnetic continuity.
  • This electrically insulating layer is even particularly advantageous in some cases, because it allows a magnetic decoupling between the various elements and a reduction of effects due to eddy currents.
  • a third substrate 170 (formed of a base layer 171, for example a semiconducting and / or wear-resistant layer covered with an electrically insulating layer 172) is made on a first substrate 171) of the first flux guides 173 of the magnetic circuits and the first recording and / or reading means 174, for example of the solenoid type as described in FIGS. HA to HE, these first flux guides 173 and these first recording and / or reading means 174 being intended for cooperate with the first pairs of polar pieces or the second pairs of polar pieces. In the example described, these are the second pairs of pole pieces 116, 119.
  • This third substrate 170 is therefore equipped with fewer flux guides than in the previous embodiment.
  • FIG. 14E the third substrate 170 and the structure illustrated in FIG. 14C are positioned and assembled after reversing one of them, taking care to align them. This assembly can be done as described in Figure 12A.
  • the first flux guides 173 placed on the third substrate 170 are then each magnetically connected to one of the second pair of pole pieces 116, 119 on the second substrate 160.
  • the flow guides and the recording and / or reading means would be deposited directly on one of the substrates 150, 160 worked.
  • the two substrates can be assembled as in FIG. 14C after removal of the non-worked support layers with advantageous use of a superstrate.
  • the layer of non-worked material 151 and the buried insulating layer 152 (at least partly) of the first substrate 150 are then eliminated.
  • the elimination of the layer 151 may be carried out for example by chemical etching (with, for example, potassium hydroxide KOH) or mechano-chemical and that of the buried insulating layer 152, for example by ion milling or other dry etching (FIG. 14F).
  • These second magnetic circuits 183 and these second recording and / or reading means 184 are intended to cooperate with the other pairs of pole pieces, in the example with the first pairs of pole pieces 106, 108.
  • the fourth substrate 180 and the structure illustrated in FIG. 14F are positioned and assembled after reversing one of them. This positioning is done with alignment for example as described in Figure 12A.
  • the second magnetic circuits placed 183 on the fourth substrate 108 are then each magnetically connected to one of the first pairs of pole pieces 106, 108 on the first substrate 150.
  • Repetitions of electrical contacts (not shown) of the recording and / or reading means can be done using an intra-connection technology or for example by local etching (dry or wet).
  • First pairs of pole pieces 106, 108 and possibly rear magnetic pieces are made on a first substrate 150, for example as described in FIGS. 9A to 9D, 10A and 10B.
  • a second substrate 180 are made first flux guides 183 of the magnetic circuits and first recording and / or read means 184 as described for example in FIG. 14G.
  • Alignment is positioned and the first substrate 150 and the second substrate 180 are assembled after turning one of them so that each of the first flux guides 183 is magnetically connected to one of the first pairs of pole pieces 106. 108.
  • Such a first structure is illustrated in FIG. 15A.
  • a second pair of polar pieces 116, 119 and possibly rear magnetic pieces and a fourth substrate 170 of the second flux guides 173 and second recording and / or recording means are produced in the same manner on a third substrate 160. reading 174. Positioning with alignment and assembling the third substrate
  • the unworked layer 151 is eliminated,
  • Repetitions of electrical contacts (not shown) of the recording and / or reading means can be done using an intra-connection technology or for example by local etching (dry or wet). It is then possible to mount one or more chips of multiple magnetic heads on the same mechanical support as described in FIG. 13. The rectification is then also carried out as explained in the description of this FIG. 13.
  • Fig. 16 which is similar to Fig. 8B, except that each magnetic circuit cooperates with a giant magneto-resistance bml, bm2 bar instead of a solenoid.
  • first and second pairs of pole pieces 106, 108, 116, 119 located respectively on a first and a second substrate 100, 110, these two substrates 100, 110 having been assembled together.
  • pairs of magnetic connection pads 120 and possibly magnetic rear closure parts are also been made (FIG. 17A).
  • flux guides 200 of the magnetic circuits are made at least partly on a third substrate 130.
  • the reading means 201 formed for each of the magnetic circuits, a bar for example magneto-resistance, giant magnetoresistance (or optionally with tunneling magnetoresistance with a slightly different process) are produced by deposition of a suitable magnetoresistive layer on insulating material and then etching to a desired contour, with elimination of the superfluous material and finally deposition of an insulating layer.
  • Each bar 201 is possibly in the vicinity of an air gap (not visible in Figure 17B but visible in Figure 16) of a flow guide. The gap is visible in Figure 16.
  • the flux guides 200 could be omitted, the magnetoresistance bars 201 could cooperate with the pairs of pole pieces to then form the complete magnetic circuits.
  • each magnetic circuit is connected magnetically to a first pair of polar parts or to a second pair of polar pieces.
  • FIG 17C shows in section another variant of a reading device according to the invention.
  • the reading means are of the magnetoresistive type and take the form of magneto-resistance bars. They are referenced 201 and are distributed in the layer 50 and in the layer 1300. There is no longer any need for pairs of magnetic connection pads since the magnetoresistance bars 201 of the layer 50 cooperate directly with the pairs of pole pieces 106. , 108 of the first substrate 100, while the magneto-resistance bars 201 of the layer 1300 cooperate directly with the pair of pole pieces 116, 119 of the second substrate 110.
  • Signal processing means 302 for example preamplifier circuits, multiplexers, demultiplexers, cooperate with the reading means 201.
  • FIG. 18 schematically illustrates a recording and reading device according to the invention in which a first substrate 210 carrying first pairs of pole pieces 211 of magnetic heads will be assembled to a second substrate 220 carrying second pairs of pole pieces 221. magnetic heads by balls 230 fusible alloy.
  • the steps of these methods can be combined with one another.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)

Abstract

Il s'agit d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture d'un support magnétique (35) avec des pistes magnétiques (36), comportant plusieurs têtes magnétiques comprenant chacune une paire de pièces 10 polaires (30.1-30.4, 31.1-31.4) séparées par un entrefer (e1, e2) amagnétique ayant un angle d'azimut (1, 2) donné. Les paires de pièces polaires (30.1- 30.4, 31.1-31.4) sont réparties sur plusieurs supports (1001, 1002) solidaires, les entrefers des paires de pièces polaires sur un même support ayant tous le même angle d'azimut. Au moins deux supports comportent des paires de pièces polaires qui ont des angles d'azimut différents, chaque support présentant un angle d'inclinaison (θ) donné par rapport aux pistes magnétiques (36).

Description

DISPOSITIF D'ENREGISTREMENT ET/OU DE LECTtJRE A TETES MAGNETIQtJES MULTIPLES AZIMUTEES
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention a pour objet un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture à têtes magnétiques multiples à entrefers azimutés ainsi qu'un procédé de réalisation d'un tel dispositif.
Ce dispositif à têtes magnétiques multiples trouve son application dans l'enregistrement magnétique et/ou la lecture de données sur tout support magnétique d'enregistrement qu'il soit magnétique ou magnéto- optique et plus particulièrement sur bande magnétique. Par la suite, on a employé le terme support magnétique et cela englobe les supports magnétiques et les supports magnéto-optiques. De la même manière, lorsqu'on parle de pistes magnétiques cela englobe les pistes d'un support magnétique et celles d'un support magnéto-optique.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Rappelons que la bande magnétique est le support d'informations le plus adapté aujourd'hui pour le stockage compact de grandes quantités d'informations, typiquement de l'ordre du téraoctet (1 téraoctet = 1012 octets = 8 1012 bits) et au-delà. Les applications finales du stockage sur bande magnétique sont typiquement l'archivage et la sauvegarde de données informatiques ou plus généralement numériques. Ces données peuvent être par exemple celles de bases de données, de films numérisés, de l'audio ou des fichiers informatiques provenant souvent d' ordinateurs ou d'appareils numériques comme les caméscopes, magnétoscopes ou serveurs. Ces données sont souvent appelées « multimédia » et ont une origine industrielle, professionnelle ou grand public.
Parmi les différents types d'enregistrements sur support magnétique, nous pouvons citer :
- l'enregistrement linéaire dans lequel un ensemble fixe de têtes magnétiques multiples écrit et lit plusieurs pistes magnétiques en parallèle sur une bande magnétique défilant linéairement,
- l'enregistrement hélicoïdal dans lequel une ou plusieurs paires de têtes magnétiques, montées sur un tambour cylindrique tournant à grande vitesse, écrivent et lisent des pistes magnétiques en forme de portions d'hélices sur une bande magnétique défilant lentement en s' enroulant et glissant autour du tambour,
- l'enregistrement magnéto-optique dans lequel un ensemble de têtes magnétiques écrit des pistes magnétiques sur un support magnétique, la lecture étant assurée par un faisceau laser détectant directement ou indirectement, par effet Kerr ou Faraday, l'aimantation des bits préalablement écrits.
Nous allons dans la suite nous focaliser sur l'enregistrement linéaire bien que l'invention puisse s'appliquer aussi tout à fait à l'enregistrement hélicoïdal ou à l'enregistrement magnéto-optique. La figure 1 donne une représentation schématique de ce type d'enregistrement. Une barrette 1 de têtes magnétiques 3 espacées d'un pas D est disposée le long d'une génératrice d'un support 2 cylindrique fixe (tambour) . Chaque tête magnétique 3 comporte deux pièces polaires 3.1, 3.2 séparées par un entrefer 3.3 amagnétique. Par la suite, quand on va parler de l'entrefer d'une paire de pièces polaires, il s'agit de l'entrefer séparant deux pièces polaires d'une paire. Le support magnétique d'enregistrement 4 à lire ou à enregistrer se déplace linéairement à proximité de la barrette 1. Ce type d'enregistreur a l'avantage d'être relativement simple mécaniquement (têtes magnétiques fixes ou faiblement mobiles) et permet, grâce à ses têtes magnétiques multiples, des débits de données élevés .
Cependant, il n'est pas optimum en terme de densité d'enregistrement. Le fait d'avoir un pas D entre têtes magnétiques 3 relativement important dans la configuration standard à cause de l'encombrement du circuit magnétique et des moyens d'enregistrement et/ou de lecture oblige :
- d'une part à avoir un enregistrement en « serpentin », c'est-à-dire un nombre important d'allers-retours pour enregistrer l'ensemble du support magnétique 4 avec des pistes 5 dont le pas T' est plus petit que le pas D,
- d'autre part, compte tenu des problèmes de suivi de piste 5 et des écarts de températures possibles, d'avoir un espace I entre pistes 5 important, d'où une perte de place. De plus, les pistes 5 enregistrées en une seule passe étant à relativement grande distance, la lecture simultanée de ces pistes 5 relativement espacées est pénalisée par la flexibilité mécanique du support magnétique d'enregistrement 4 qui peut provoquer des erreurs de lecture liées au mauvais alignement des bits de ces pistes.
Le brevet US-A-5 452 165 permet de pallier à certaines de ces difficultés. On peut se référer à la figure 2. Les têtes magnétiques 13.1, 13.2 sont disposées l'une à la suite de l'autre sur un même support 12 (une barrette) qui est orienté selon un axe longitudinal x' (dit axe longitudinal de la succession de têtes magnétiques) incliné d'un angle θ (appelé angle d'inclinaison, en anglais tilt angle) par rapport à un axe longitudinal x des pistes 15 du support magnétique d'enregistrement 14.
Les têtes magnétiques 13.1, 13.2 permettent d'enregistrer et/ou de lire simultanément des bits d'information sur plusieurs pistes 15 adjacentes de manière inclinée avec des angles d'azimut opposés +α et -α d'une tête magnétique à la suivante. Ces angles d'azimut sont mesurés par rapport à une normale à l'axe longitudinal x' des têtes 13.1 ou 13.2. Deux têtes magnétiques successives 13.1, 13.2 possèdent chacune un entrefer 13.a, 13.b qui est décalé de +α ou -α respectivement par rapport au plan perpendiculaire à la direction générale x' des têtes magnétiques. Ces angles d'azimut, quand ils sont différents, permettent de minimiser la diaphonie entre deux pistes successives. Cette configuration permet de resserrer la distance entre pistes de manière à les rendre jointives ou quasi jointives.
La distance D entre têtes magnétiques est réduite par l'emploi de bobinages en forme de solénoïde (non représentés) comme moyens d'enregistrement et/ou de lecture. Les bobinages en forme de solénoïde permettent de réduire la distance inter-piste par rapport aux bobinages planaires traditionnels.
Bien que satisfaisante dans son approche, des inconvénients majeurs découlent de cette structure. Le fait d'avoir des angle d'azimut opposés + α et - α sur une même barrette 12 ainsi qu'un angle d'inclinaison θ donné entraîne par exemple qu'on ne peut jamais obtenir des largeurs de pistes identiques 15 d'une piste à une autre et donc que l'on a toujours des valeurs de signaux électriques différents sur ces pistes. Les bits d'information inscrits sur ces pistes possèdent un angle d'azimut final par rapport à une normale à la piste qui est fonction de l'angle d'inclinaison et des angles d'azimut des paires de pièces polaires.
En effet, on a dénommé Tl la largeur de la piste 15 qui coopère avec la tête magnétique 13.1 et T2 la largeur de la piste 15 qui coopère avec la tête magnétique 13.2.
On a Tl = Pcos (α-θ) /cos (α) et T2 = Pcos (α+θ) /cos (α) et donc Tl≠T2 dans le cas général, P représente la largeur des pièces polaires de chaque tête magnétique. On suppose que les pièces polaires de toutes les têtes magnétiques ont la même largeur.
Un autre problème est que la réalisation industrielle de telles têtes magnétiques est très difficile. Les têtes magnétiques d'une même barrette sont réalisées simultanément. L'angle d'azimut doit être réalisé avec une très grande précision. Par exemple pour le nouveau standard dit DVC pour Digital Video cassette, l'angle d'azimut est de 20 degrés (en valeur absolue) plus ou moins 0,15°. Il est très difficile de réaliser ces angles d'azimut opposés avec une telle précision dans une fabrication par lots. Il est également difficile de bien maîtriser d'une tête magnétique à une autre, la longueur de l'entrefer, et la largeur des pièces polaires.
Le problème majeur de cette structure est qu'elle donne peu de degrés de liberté sur les paramètres : angle d'azimut α et largeur des pièces polaires P. Les pistes écrites ont une largeur qui est donnée par les formules citées plus haut. Cela ne permet pas de s'adapter à des normes pour lesquelles les largeurs de pistes seraient par exemple égales ou bien pour lesquelles les angles d'azimut seraient incompatibles avec la technique de dépôt décrite dans le brevet US-A-5 452 165. En effet la pente de l'entrefer est peu facilement contrôlable.
On connaît également dans la demande de brevet FR-A-2 774 797 un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture à têtes magnétiques multiples azimutées. Ce dispositif comporte plusieurs supports assemblés sur lesquels sont réparties des têtes magnétiques. Ce dispositif ne prévoit pas que les supports aient un angle d'inclinaison par rapport aux pistes. Il ne permet donc pas de réaliser des têtes magnétiques « massivement parallèles », la réalisation de têtes pour lire ou écrire n pistes demandant n supports assemblés, ce qui limite en pratique n à 2, 3 ou 4 pour des raisons de rendement. Les contraintes lors des assemblages conduisent à une fragilisation du dispositif d'enregistrement et/ou de lecture.
Ce dispositif ne prévoit pas non plus de têtes coopérant avec des pistes se chevauchant, comme on le fait aujourd'hui dans l'industrie, car la distance, normale aux supports, entre deux paires de pièces polaires appartenant à deux supports consécutifs est supérieure ou égale à zéro. Cette configuration ne permet pas au dispositif d'enregistrement et/ou de lecture de s'adapter à des normes d'enregistrement variées .
EXPOSE DE I/ INVENTION
L'objectif principal de ce brevet est de résoudre les problèmes laissés en suspend par le brevet US-A-5 452 165 et le brevet FR-A-2 774 797.
- proposer une solution permettant de réaliser des têtes magnétiques 'massivement parallèles', adaptées à des normes d'enregistrement variées : angle d'azimut, largeur de piste, interpiste adaptables. Ce dispositif autorise notamment des pistes de même largeur, jointives, quasi-jointives ou indentées ; - donner un mode de réalisation industriel réaliste, à rendement élevé, conduisant à une plus grande précision dans les angles d'azimut, ayant un coût plus compétitif pour des têtes multiples au-delà de double.
Pour résoudre le problème de la largeur des pistes qui ne peut jamais être constante dans l'art antérieur, l'idée est ici (au contraire du brevet US-A- 5 452 165) de placer les têtes magnétiques à la suite l'une de l'autre et de répartir leurs paires de pièces polaires séparées par l'entrefer sur plusieurs supports, les entrefers des paires de pièces polaires sur un même support ayant un même angle d'azimut, les paires de pièces polaires sur un même support ayant la même épaisseur, chaque support ayant un angle d'inclinaison donné par rapport aux pistes magnétiques.
Plus précisément la présente invention concerne un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture d'un support magnétique avec des pistes, magnétiques, comportant plusieurs têtes magnétiques comprenant chacune une paire de pièces polaires séparées par un entrefer amagnétique ayant un angle d'azimut donné. Les paires de pièces polaires sont réparties sur plusieurs supports solidaires, les entrefers des paires de pièces polaires sur un même support ayant tous le même angle d'azimut.
Ainsi deux supports et un assemblage suffisent pour obtenir un nombre quasi illimité de têtes magnétiques, avec n têtes magnétiques sur chaque support, on obtient un dispositif à 2n têtes magnétiques .
Au moins deux supports comportent des paires de pièces polaires dont les entrefers ont des angles d'azimut différents, chaque support présentant un angle d' inclinaison donné par rapport aux pistes magnétiques .
Il est avantageux que les paires de pièces polaires se trouvant sur un même support aient toutes une même largeur.
Les angles d'inclinaison peuvent être, pour au moins deux supports, par exemple consécutifs, égaux ou bien différents.
Lorsqu'ils sont parallèles, des supports consécutifs définissent une distance inter-pièce polaire qui est la distance entre des plans de faces en regard de pièces polaires situées sur les supports consécutifs .
Un blindage magnétique et/ou des moyens de lecture magnétorésistifs peuvent être placés dans un espace correspondant à la distance inter-pièce polaire.
Lorsque l'angle d'inclinaison θ est le même pour deux supports consécutifs, c'est-à-dire lorsque les supports sont parallèles, la distance inter-pièce polaire est donnée par d = [tg(θ) . (T + D)J-(Pl + P2) avec θ angle d'inclinaison des supports par rapport aux pistes, T pas longitudinal des entrefers des paires de pièces polaires placées sur un même support, D décalage longitudinal par rapport aux supports entre deux paires de pièces polaires consécutives placées sur deux supports consécutifs, Pl largeur des paires de pièces polaires sur un premier support, P2 largeur des pièces polaires sur un second support consécutif au premier support .
Deux paires de pièces polaires appartenant à des supports différents, par exemple consécutifs, peuvent coopérer avec deux pistes magnétiques consécutives pour les lire ou les enregistrer.
Pour que les largeurs de pistes du support magnétique soient égales, la relation suivante est vérifiée : Pl .cos (αl-θ) /cos (αl) = P2.cos (α2+θ) /cos (α2) avec Pl largeur des paires de pièces polaires sur un premier support, αl angle d'azimut des entrefers des paires de pièces polaires sur ce premier support, P2 largeur des paires de pièces polaires sur un second support, α2 angle d'azimut des entrefers des paires de pièces polaires sur ce second support, θ angle d'inclinaison des supports par rapport aux pistes magnétiques .
Un choix avantageux pour les angles d'azimut est que αl = α2 + 2Θ. On obtient alors sur deux pistes magnétiques consécutives des inscriptions ayant des angles d'azimut opposés. C'est le cas de la plupart des normes classiques comme la norme DVC (+/- 20°) .
Un autre choix avantageux est que αl = - α2 = α en valeur absolue. On peut utiliser pour la fabrication des têtes magnétiques des supports ayant une même orientation cristallographique. Une rotation de 180° du support dans son plan permet une gravure avec un angle -α si un angle +α a d'abord été gravé. Il suffit alors de choisir la largeur P2= Pl.cos (α - θ) /cos (α + θ) pour obtenir des pistes magnétiques d'enregistrement de même largeur.
Deux supports consécutifs peuvent former un support commun sur lequel deux séries de paires de pièces polaires sont placées de part et d'autre d'une couche électriquement isolante du support commun. On pourra par exemple utiliser un substrat de type SOI (silicium sur isolant) comme support commun.
Les paires de pièces polaires d'un support peuvent être celles de têtes magnétiques de lecture ou d' enregistrement .
Le dispositif d'enregistrement et/ou de lecture peut comporter au moins un bloc de supports pour l'enregistrement et au moins un bloc de supports pour la lecture, ces blocs étant disposés à la suite l'un de l'autre dans le sens des pistes magnétiques.
En variante, il peut comporter au moins un bloc d'un ou plusieurs supports pour l'enregistrement et au moins un bloc d'un ou plusieurs supports pour la lecture, les supports de ces blocs étant solidarisés les uns aux autres.
Pour éviter des problèmes de diaphonie, un bloc pour la lecture peut être séparé d'un bloc pour l'enregistrement par un écran de blindage.
Il est envisageable que les supports d'un bloc pour la lecture soient alternés avec les supports d'un bloc pour l'enregistrement. Il est alors aisé d' aligner les entrefers servant à la lecture et à 1' enregistrement .
Le blindage magnétique et/ou les moyens de lecture magnétorésistifs peuvent être contenus dans une couche inter-support placée dans l'espace correspondant à la distance inter-pièce polaire, cette couche inter¬ support séparant un support d'un bloc de lecture d'un support d'un bloc d'enregistrement. Le dispositif d'enregistrement et/ou de lecture comporte, pour chaque tête magnétique, un circuit magnétique intégrant une paire de pièces polaires et éventuellement un guide de flux magnétique, ce circuit magnétique coopérant avec des moyens d'enregistrement et/ou de lecture. Dans ce contexte, un guide de flux magnétique peut comprendre plusieurs parties : le noyau d'un bobinage solénoïde, des plots, une pièce magnétique arrière, un guide de flux de capteur magnétorésistif.
Les moyens d'enregistrement et/ou de lecture peuvent être inductifs ou magnétorésistifs .
Des circuits de traitement du signal peuvent coopérer avec les moyens d'enregistrement et/ou de lecture.
La présente invention concerne également un procédé de réalisation d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture sur un support magnétique à pistes magnétiques. Il comporte les étapes suivantes : sur un premier substrat réalisation de plusieurs premières paires de pièces polaires de premières têtes magnétiques, ces pièces polaires étant séparées par un entrefer amagnétique ayant un même premier angle d'azimut ; sur un second substrat réalisation de plusieurs secondes paires de pièces polaires de secondes têtes magnétiques, ces pièces polaires étant séparées par un entrefer amagnétique ayant un même second angle d'azimut; assemblage du premier substrat au second substrat en les positionnant en faisant en sorte que le premier angle d'azimut et le second angle d'azimut soient différents après assemblage ; réalisation de moyens d'enregistrement et/ou de lecture et éventuellement de guides de flux magnétiques aptes à coopérer chacun avec une paire de pièces polaires des premières paires de pièces polaires et/ou des secondes paires de pièces polaires ; traitement des substrats pour leur donner un angle d' inclinaison donné par rapport aux pistes magnétiques .
L'assemblage du premier et du second substrat peut avoir lieu avant ou après le traitement.
On peut prévoir d' insérer une couche en matériau électriquement isolant entre les deux substrats .
On peut prévoir d' insérer des cales en matériau électriquement isolant entre les deux substrats .
Les moyens d'enregistrement et/ou de lecture et les éventuels guides de flux magnétique peuvent être réalisés sur au moins un troisième substrat qui est positionné et assemblé avec le premier substrat et/ou le second substrat. Une étape de réduction de l'épaisseur d'au moins des substrats peut être prévue avant assemblage.
Le premier substrat peut être assemblé à un premier troisième substrat après retournement de l'un d'entre eux, le second substrat est assemblé à un autre troisième substrat après retournement de l'un d'entre eux, le premier substrat est assemblé au second substrat. Une étape de réduction de l'épaisseur d'au moins un des substrats peut être prévue avant assemblage. Une étape d'insertion des cales et/ou d'une couche inter pièces polaires peut aussi être prévue.
En variante, les moyens d'enregistrement et/ou de lecture et les éventuels guides de flux magnétique peuvent être réalisés sur l'un et/ou l'autre du premier et du second substrat. Cette réalisation peut avoir lieu avant ou après leur assemblage.
Le traitement peut consister à réaliser une rectification des substrats avant ou après assemblage ou encore à assembler les substrats ou une ou plusieurs parties des substrats dans un même support mécanique conférant l'inclinaison aux substrats.
L'angle d'inclinaison du premier substrat peut être différent de celui du second substrat.
Le procédé peut comporter une étape consistant à réaliser dans le second substrat des paires de plots magnétiques de raccordement destinées à raccorder magnétiquement chacune des moyens d'enregistrement et/ou de lecture ou un guide de flux à une paire de pièces polaires du premier substrat.
Lorsqu'il y a deux troisièmes substrats, les paires de pièces polaires du premier substrat sont couplées à des moyens d'enregistrement et/ou de lecture ou un guide de flux de l'un des troisièmes substrats, les paires de pièces polaires du second substrat sont couplées à des moyens d'enregistrement et/ou de lecture ou un guide de flux de l'autre troisième substrat.
Les premier et second substrats peuvent être assemblés l'un à l'autre après retournement de l'un d'entre eux. Une étape d'amincissement de l'un au moins des substrats peut être prévue avant et/ou après 1' assemblage.
Le positionnement se fait avec alignement des substrats.
Pour obtenir une première ou seconde paire de pièces polaires, on peut réaliser un premier caisson par gravure anisotrope dans le premier ou le second substrat, on peut former une couche amagnétique sur le premier ou le second substrat, on peut remplir le premier caisson de matériau magnétique, on peut réaliser par gravure isotrope un second caisson qui jouxte le premier caisson, on peut remplir le second caisson de matériau magnétique.
Cette couche amagnétique, ayant une épaisseur sensiblement uniforme tapisse les flancs des premiers caissons. Le matériau amagnétique peut être formé avantageusement par oxydation superficielle du premier ou du second substrat.
Pour obtenir une paire de plots magnétiques, on peut réaliser par gravure isotrope, une paire de caissons dans le second substrat, entre deux paires de pièces polaires du second substrat et on peut remplir la paire de caissons de matériau magnétique.
On peut réaliser une planarisation de surface après l'une quelconque des étapes de remplissage de matériau magnétique.
Le premier substrat et/ou le second substrat peuvent être formés de matériau électriquement isolant situé entre deux couches, l'une des couches comportant les caissons étant monocristalline, l'autre étant éventuellement éliminée ultérieurement.
En variante, le premier substrat et/ou le second substrat peuvent être formés d'un matériau électriquement isolant situé entre une couche de matériau résistant à l'usure et une couche de matériau monocristallin comportant les caissons.
L'assemblage peut se faire par collage, par assemblage moléculaire, par assemblage anodique ou par billes fusibles.
Le troisième substrat au sein duquel se trouveront les moyens d'enregistrement et/ou de lecture et les éventuels guides de flux magnétique peut être éventuellement multicouche avec une couche en matériau électriquement isolant.
En variante, le troisième substrat au sein duquel se trouveront les moyens d'enregistrement et/ou de lecture et les éventuels guides de flux magnétique, peut comporter une couche en matériau résistant à l'usure éventuellement recouverte de matériau électriquement isolant.
Une étape de réalisation de moyens de traitement du signal (préamplificateurs, multiplexeurs, démultiplexeurs) peut être est prévue, ils coopèrent avec les moyens de lecture et/ou d'enregistrement.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
-la figure 1 (déjà décrite) montre un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture linéaire de l'art antérieur ; la figure 2 (déjà décrite) montre un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture tel que montré dans le brevet US-A-5 452 165 ; les figures 3 à 7 montrent plusieurs variantes d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'invention ; les figures 8A, 8B montrent une vue de côté et une vue dans l'espace d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture dont le procédé de réalisation va être décrit par la suite ; les figures 9A à 9D illustrent des étapes de réalisation sur un premier substrat de premières paires de pièces polaires d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'invention ; les figures 1OA, 10B illustrent des étapes de réalisation sur un second substrat de secondes paires de pièces polaires d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'invention ainsi que de paires de plots magnétiques de raccordement et de pièces magnétiques arrière ; les figures 1OC, 10D illustrent l'assemblage du premier et du second substrat ; les figures HA à HE illustrent des étapes de réalisation sur un troisième substrat de circuits magnétiques (en partie) et de moyens d'enregistrement et/ou de lecture d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'invention, la figure HE étant une vue latérale en coupe de la figure HD ; les figures 12A, 12B illustrent les étapes d'assemblage du troisième substrat à la structure de la figure 10D ; la figure 13 illustre le regroupement sur un même support mécanique de deux groupes de têtes magnétiques, ces groupes de têtes magnétiques présentant un même angle d' inclinaison par rapport aux pistes du support magnétique d'enregistrement. les figures 14A à 14H illustrent des étapes de réalisation d'une variante d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'invention dans lequel lors de l'assemblage un retournement de 180° sur deux axes a été effectué ; les figures 15A et 15B illustrent des étapes de réalisation d'une autre variante d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon 1' invention ; la figure 16 montre une vue dans l'espace d'une variante d'un dispositif de lecture selon l'invention dans lequel les moyens de lecture sont formés de barreaux magnétorésistifs ; les figures 17A, 17B illustrent des étapes de réalisation du dispositif de lecture illustré à la figure 16 , la figure 17C illustrant une autre variante d'un dispositif de lecture selon l'invention ; la figure 18 montre deux substrats portant des paires de pièces polaires sur le point d'être assemblés par des billes fusibles ce qui permet un alignement précis des substrats. Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles .
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On va maintenant décrire un dispositif à têtes magnétiques selon l'invention en se référant à la figure 3.
Ce dispositif est destiné à l'enregistrement et/ou la lecture d'informations sur des pistes magnétiques portées par un support magnétique. Ce support magnétique est représenté comme une bande mais d'autres formes seraient possibles par exemple un disque. L'exemple qui va être décrit s'applique à un enregistrement magnétique ou magnéto- optique linéaire, mais un tel dispositif d'enregistrement et/ou de lecture pourrait être utilisé dans le cadre d'un enregistrement hélicoïdal.
On rappelle qu'une tête magnétique comporte classiquement un circuit magnétique de fermeture de flux magnétique se terminant sur une paire de pièces polaires séparées par un entrefer amagnétique. Ce circuit magnétique peut inclure, en plus des paires de pièces polaires, un guide de flux magnétique. Dans certaines configurations, le guide de flux magnétique est absent et les paires de pièces polaires ont une forme appropriée pour avoir cette fonction de guide de flux magnétique.
Des moyens d'enregistrement et/ou de lecture coopèrent avec le circuit magnétique, il peut s'agir d'au moins un bobinage qui entoure le guide de flux magnétique, s'il y en a un, pour les têtes inductives d'enregistrement et/ou de lecture ou bien d'une magnétorésistance pour les têtes magnétiques de lecture. Cette magnétorésistance peut être insérée dans le guide de flux au niveau d'un entrefer de celui-ci, elle peut avantageusement prendre la forme d'un barreau en matériau à magnétorésistance géante GMR (abréviation anglo-saxonne de Giant Magnéto Résistance) ou à magnétorésistance à effet tunnel TMR. En l'absence de guide de flux, la magnétorésistance coopère directement avec une paire de pièces polaires.
Le dispositif objet de l'invention comporte plusieurs têtes magnétiques 30.1 à 30.4, 31.1 à 31.4 qui sont matérialisées chacune par une paire de pièces polaires séparées par un entrefer el, e2 amagnétique. Le dispositif comporte également plusieurs supports 1001, 1002 solidaires et les paires de pièces polaires des têtes magnétiques sont réparties à la suite l'une de l'autre sur ces supports 1001, 1002. Le dispositif comporte également entre deux supports 1001, 1002, au moins une couche inter-support 33, 34 permettant de séparer les niveaux de paires de pièces polaires par une distance d bien ajustée. Cette distance d sépare des plans de faces en regard des pièces polaires situées sur des supports consécutifs. Elle est normale à ces supports. Dans l'exemple il n'y a que deux supports 1001, 1002 et ils sont parallèles, des premières paires de pièces polaires des têtes magnétiques 30.1 à 30.4 sont supportées par le premier support 1001 et des secondes paires de pièces polaires des têtes magnétiques 31.1 à 31.4 sont supportées par le second support 1002. On peut bien sûr envisager d'utiliser plus de deux supports assemblés, après alignement, entre les couches inter-supports 33, 34. S'il y a plus de deux supports, on pourra amincir l'un des deux premiers avant d'assembler le troisième comme on le verra ultérieurement .
Les supports 1001, 1002 sont sensiblement plans, les paires de pièces polaires 30.1 à 30.4, 31.1 à 31.4 des têtes magnétiques reposent sur une face principale du support correspondant qui est sensiblement plane. Dans l'exemple, les paires de pièces polaires des têtes magnétiques sont placées sur deux faces en vis à vis des supports. D'autres configurations sont possibles.
Les têtes magnétiques sont azimutées, cela signifie que chaque entrefer el, e2 présente un angle d'azimut donné par rapport à une perpendiculaire à la face principale du support 1001, 1002. Les paires de pièces polaires 30.1 à 30.4 ou 31.1 à 31.4 placées sur un même support 1001, 1002 respectivement possèdent toutes le même angle d'azimut respectivement. Cet angle d'azimut est référencé αl pour les paires de pièces polaires du support 1001 et α2 pour les paires de pièces polaires du support 1002. Cet angle d'azimut est compris entre +90° et -90° bornes exclues par rapport à une normale au support .
Pour chaque paire de pièces polaires, un guide de flux magnétique et/ou un élément magnétorésistif (non visibles sur la figure 3 mais visibles sur la figure 16) peuvent reposer sur une face principale d'un support 1001 ou 1002, en venant s'appuyer sur la paire de pièce polaire concernée. Dans le dispositif d'enregistrement et/ou de lecture de l'invention, les assemblages de supports seront découpés pour faire apparaître les faces fonctionnelles des pièces polaires, c'est-à-dire les faces perpendiculaires aux faces principales des supports initiaux, qui viennent au contact du support magnétique d' enregistrement .
Chaque tête magnétique est destinée à coopérer avec un support magnétique d'enregistrement 35 orienté sensiblement parallèlement aux faces fonctionnelles des pièces polaires et donc sensiblement perpendiculairement à la face principale du support 1001, 1002.
Ce support magnétique 35 comprend de nombreuses pistes magnétiques d'enregistrement 36 sur lesquelles les têtes magnétiques sont destinées à écrire ou à lire des informations. Ces pistes 36 sont créées par les têtes magnétiques d'enregistrement. Dans l'exemple de la figure 3, les pistes 36 présentent un angle d' inclinaison θ par rapport à la surface principale des supports 1001, 1002 ou par rapport à la longueur des têtes magnétiques. Autrement dit les supports 1001, 1002 présentent un même angle d' inclinaison θ par rapport à la direction générale des pistes magnétiques d'enregistrement 36. Les bords des supports ne sont donc pas parallèles à la direction des pistes 36. L'angle d'inclinaison θ est non nul et compris entre ± 90°.
Il est bien sûr possible qu'au moins deux supports consécutifs aient des angles d'inclinaison différents comme sur la figure 4.
D'une manière générale appelons Pl la largeur de toutes les pièces polaires 30.1 à 30.4 se trouvant sur le premier support 1001. Cette largeur est comptée perpendiculairement à la face principale du support 1001 sur laquelle se trouve la couche inter¬ support 33.
Appelons P2 la largeur de toutes les pièces polaires 31.1 à 31.4 se trouvant sur le second support 1002. Cette largeur P2 est comptée perpendiculairement à la face principale du support 1002 sur laquelle se trouve la couche inter-support 34.
Les pièces polaires se trouvant sur un même support ont la même largeur.
Appelons d la distance inter-pièce polaire, cette distance d est la distance entre des plans de faces en regard des paires de pièces polaires situées sur des supports consécutifs. Cette distance est non nulle. Cette distance d donne un autre degré de liberté permettant d'ajuster la distance interpiste ou même le chevauchement des pistes enregistrées.
Appelons D le décalage longitudinal par rapport aux supports entre deux paires de pièces polaires 30.1, 31.1 consécutives placées sur des supports consécutifs 1001, 1002. Ce décalage longitudinal se définit entre les abscisses des centres des entrefers selon l'axe ox' . Appelons Pl, P2 respectivement la largeur des pièces polaires d'un support, mesurée selon l'axe oy' .
On suppose que les entrefers el, e2 des paires de pièces polaires 30.1 à 30.4, 31.1 à 31.4 des têtes magnétiques sont répartis régulièrement sur les supports 1001, 1002 avec un même pas longitudinal T compté selon l'axe ox' . Les supports 1001, 1002 présentent un même angle d' inclinaison θ par rapport à la direction générale des pistes. L'angle d'inclinaison θ peut être obtenu par exemple à l'aide d'un usinage mécanique des supports.
Pour obtenir une configuration avec des pistes jointives, ce qui est un cas particulier avantageux pour la compacité du stockage, on donne à l'angle d'inclinaison la valeur suivante : tg(θ) = (Pl + P2 + d) / (T + D)
La valeur de la distance d inter-pièce polaire est donnée par : d = [tg(θ) . (T + D) ]-(Pl + P2)
La distance d inter-pièce polaire permet notamment d'ajuster le décalage longitudinal D à une valeur permettant à la fois de répondre à une norme (positionnement des pistes coopérant avec un support par rapport au support voisin) et de permettre une fabrication technologique aisée en optimisant la compacité des têtes magnétiques de deux supports consécutifs. Le circuit magnétique et les moyens de lecture et/ou d'enregistrement s' adaptant aux paires de pièces polaires imposent des contraintes géométriques.
Appelons Tl la largeur des pistes 36 qui coopèrent avec les paires de pièces polaires 30.1 à 30.4 qui se trouvent sur le premier support 1001 et T2 la largeur des pistes 36 qui coopèrent avec les paires de pièces polaires 31.1 à 31.4 qui se trouvent sur le second support 1002. La largeur des pistes est mesurée perpendiculairement à l'axe ox.
Géométriquement les largeurs des pistes sont telles que :
Tl = Pl.cos(αl - θ)/cos(αl)
T2 = P2.cos (α2 + θ)/cos(α2)
Grâce à ce nouvel arrangement, on peut facilement faire en sorte que Tl = T2 par une infinité de choix sur les valeurs de la largeur Pl des pièces polaires des têtes magnétiques du premier support, sur la largeur P2 des pièces polaires du second support, sur les valeurs des angles d'azimut αl, α2.
Deux configurations sont particulièrement intéressantes. Dans la première configuration, on peut choisir d'avoir des angles d'azimut finaux sur les pistes égaux en module et opposés, ce qui signifie que αl - θ = α2 + θ soit αl = α2 + 2Θ. Si de plus, on désire que Tl = T2, il suffit de choisir :
P2 = Pl.cos (α2) /cos (α2 + 2Θ)
Dans la seconde configuration, on peut choisir que les angles d'azimut soient égaux sur les supports mais opposés αl = - α2 = α en valeur absolue. On choisit Pl et P2 liés par la relation suivante :
P2 = Pl.cos (α - θ)/cos (α + θ) . Avec ces choix, Tl = T2.
Ainsi on peut à la fois avoir des pistes 36 jointives et de même largeur. Bien entendu, il n'est pas obligatoire d' avoir dans tous les cas la caractéristique de pistes jointives ni celle de même largeur. Le but de l'invention est de permettre la fabrication de têtes magnétiques s' adaptant à des normes variées. Ainsi, l'invention peut permettre de réaliser des têtes magnétiques coopérant avec des pistes non jointives et/ou de largeurs différentes.
Les pistes 36 jointives (sans interpiste) permettent d' obtenir une densité maximum d'enregistrement. Dans ce cas les paramètres suivants sont reliés pour vérifier : tg(θ) . (T + D) = Pl + P2 + d
Mais si pour une raison quelconque, par exemple de standard à respecter, un interpiste est à introduire, il suffit de le prendre en compte dans le positionnement des têtes magnétiques et dans le dimensionnement des différents éléments qui composent le dispositif d'enregistrement et/ou de lecture.
Les supports 1001, 1002 peuvent être physiquement distincts puis être assemblés en les empilant ou bien être confondus, par exemple comme sur la figure 7. Dans ce cas, le support est multicouche, il peut s'agir par exemple d'un substrat de type SOI (semi-conducteur sur isolant) ou plus généralement d'un substrat de type XOI où X représente un matériau monocristallin. Les pièces polaires se trouvent de part et d'autre de la couche d'isolant. Les couches externes du support commun sont assimilables à deux supports assemblés l'un à l'autre.
Lorsque l'on veut réaliser un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture, il est préférable pour des raisons de performances de dissocier les têtes magnétiques dédiées à l'enregistrement de celles dédiées à la lecture. Les têtes magnétiques dédiées à la lecture sont de préférence de type à magnétorésistance MR, à magnétorésistance géante GMR ou à magnétorésistance à effet tunnel TMR alors que les têtes magnétiques d'écriture sont de préférence des têtes magnétiques inductives.
On se réfère à la figure 4.
Le dispositif d'enregistrement et ou de lecture peut comporter un premier bloc Bl comportant des têtes magnétiques d'enregistrement 41 et un second bloc B2 comportant des têtes magnétiques de lecture 42, ces deux blocs Bl, B2 étant placés à la suite l'un de l'autre dans le sens axial des pistes 47 du support magnétique d'enregistrement 44 et étant séparés dans cet exemple par un écran de blindage magnétique 43. L'un des blocs (par exemple Bl) est dédié à l'écriture d' informations sur le support magnétique d'enregistrement 44 et l'autre (par exemple B2) à la lecture d'informations écrites.
Chacun de ces blocs Bl, B2 comporte plusieurs supports 45.1, 45.2, 46.1, 46.2 respectivement sur lesquels sont disposées une succession de paires de pièces polaires séparées par un entrefer amagnétique, chaque entrefer matérialisant une tête magnétique 41, 42 respectivement sur la figure. On obtient ainsi après l'assemblage des blocs et de l'écran de blindage un dispositif d'enregistrement et de lecture dénommé RWW (en anglais read while write, soit lecture pendant l'enregistrement) . Un tel dispositif est très intéressant, car on peut ainsi vérifier l'intégrité des données enregistrées pendant 1' écriture.
On a voulu montrer sur la figure 4 que tous les supports n'avaient pas forcément le même angle d'inclinaison par rapport aux pistes magnétiques 47. L'angle d'inclinaison du support 45.1 est noté θl et l'angle d'inclinaison du support 45.2 Θ2. On a voulu également représenter que la distance d entre pièces polaires peut être fixée par des cales 49 électriquement isolantes. La distance d n'est, dans ce cas particulier, pas constante.
On se réfère à la figure 5. Au lieu que les blocs d'écriture Bl et de lecture B2 soient à la suite l'un de l'autre dans le sens axial des pistes 47 du support magnétique d'enregistrement 44, ils sont empilés. On peut combiner un bloc d'écriture Bl formé de plusieurs supports superposés voisins 45.1, 45.2 à un bloc de lecture B2 également formé de plusieurs supports 46.1, 46.2 superposés voisins. Ainsi les deux blocs Bl, B2 sont superposés. Les supports 45.1, 45.2 du bloc d'écriture Bl portent des paires de pièces polaires de têtes magnétiques d'écriture 41 et les supports 46.1, 46.2 du bloc de lecture B2 comportent des paires de pièces polaires de têtes magnétiques de lecture 42. Sur la figure 5, le dispositif d'enregistrement et de lecture est un dispositif WWRR (W pour enregistrement et R pour lecture) .
Dans ce mode de réalisation, les angles d'azimut des têtes magnétiques 41, 42 d'un bloc Bl, B2 sont identiques d'un bloc à l'autre pour coopérer. Ils sont différents d'un support à l'autre dans un même bloc.
Les têtes magnétiques 41 ou 42 appartenant à un même bloc Bl ou B2 ont leurs paires de pièces polaires placées sur des supports voisins 45.1, 45.2 ou 46.1, 46.2. On remarque sur l'exemple de la figure 5 que dans un même bloc, les têtes magnétiques dont les paires de pièces polaires sont portées par un premier support ont un premier angle d' azimut et que les têtes magnétiques dont les paires de pièces polaires sont portées par un autre support ont un autre angle d'azimut différent du premier angle d'azimut.
Les différents supports 45.1, 45.2, 46.1, 46.2 sont ici tous séparés les uns des autres par une couche inter-support 48 d'épaisseur d permettant de maintenir mécaniquement les supports à une distance précise les uns des autres.
Dans le cas de la figure 5 sur laquelle les supports 45.1, 45.2 et 46.1, 46.2 sont répartis en deux blocs Bl, B2 distincts d'enregistrement et de lecture, la couche inter-support 48 de séparation entre les blocs Bl, B2 peut avantageusement comporter un blindage magnétique permettant de réduire la diaphonie et/ou des moyens de lecture magnétorésistifs .
La figure 6 montre une autre variante dans laquelle les supports 45.1, 45.2, 46.1, 46.2 sont toujours superposés mais maintenant les supports 45.1, 45.2 ou 46.1, 46.2 d'un bloc Bl ou B2 ne sont plus voisins. Dans l'empilement, les supports 45.1, 45.2 d'un bloc Bl et les supports 46.1, 46.2 de l'autre bloc B2 sont alternés. Les angles d'azimut de têtes magnétiques dont les paires de pièces polaires sont placées sur des supports voisins 45.1, 46.1 sont identiques. Ces têtes magnétiques appartiennent à des blocs Bl, B2 différents. Les angles d'azimut de têtes magnétiques dont les paires de pièces polaires sont sur des supports appartenant à un même bloc sont différents. Les supports 45.1, 46.1, 45.2, 46.2 sont séparés par une couche inter-support 48. Dans cet exemple, chacune de ces couches peut comporter avantageusement un blindage magnétique.
Sur la figure 6, on considère qu'on a réalisé à partir du haut un empilement WRWR de têtes d'écriture, de lecture, d'écriture, de lecture.
Le dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'invention n'est pas limité à fonctionner avec un support magnétique d'enregistrement sur lequel l'enregistrement est linéaire comme illustré sur les figures qui viennent d'être décrites.
Un tel dispositif d'enregistrement et/ou de lecture peut également s'appliquer à un support magnétique sur lequel l'enregistrement est hélicoïdal comme illustré sur la figure 7. Il s'agit d'un dispositif à têtes magnétiques quadruples par exemple, dédié à l'enregistrement et/ou à la lecture. Les différents éléments représentés sur cette figure portent les mêmes références que sur les figures 5 et 6 décrites précédemment. On suppose que les références 45.1 et 45.2 sont des couches d'orientations cristallines différentes. Ces deux couches sont séparées par une couche électriquement isolante 48. Ce dispositif d'enregistrement et/ou de lecture peut être réalisé par assemblage de deux supports empilés comme vu précédemment mais il peut aussi être réalisé sur un support commun 45 par exemple de type SOI ou plus généralement un support comportant une couche électriquement isolante en sandwich entre deux couches monocristallines .
Les différentes pistes magnétiques d'enregistrement référencées 47 sont maintenant inclinées par rapport à la direction générale du support magnétique d'enregistrement 44 (ici de type hélicoïdal) . Ces pistes 47 étaient parallèles à la direction générale du support magnétique d'enregistrement 44 (de type linéaire) sur les figures 4 à 6.
La couche inter-support 33, 34, 48 pourra être composée d'un isolant, par exemple d'oxyde de silicium (SiO2) , nitrure de silicium (Si3N4) , alumine (Al2O3) , zircone (ZrO2) , carbure de silicium (SiC) , AlSiC (mélange d' alumine et de carbure de silicium) , carbure de titane (TiC), AlTiC (mélange d'alumine et de carbure de titane) ou de tout autre isolant présentant une bonne résistance à l'usure. On pourra réaliser cette couche en une ou plusieurs fois, par exemple par un procédé de dépôt utilisant des équipements de microélectronique ou de micro ou nano technologie par exemple de type pulvérisation cathodique (PVD, PECVD...) . Dans le cas d'utilisation de la couche isolante d'un substrat SOI/XOI en tant que couche inter-support son épaisseur sera ajustée par le fabricant de substrats par toute méthode de ce type d'industrie. Pour pouvoir assembler convenablement les supports 1001 et 1002 de la figure 3, de part et d'autre de la couche inter¬ support 33, 34, on pourra réaliser la couche inter¬ support sur l'un, l'autre ou les deux supports 1001, 1002 avec par exemple, des étapes de planarisation mécano-chimique et des préparations de surfaces appropriées pour réaliser ensuite l'assemblage avec positionnement précis. La distance d inter-support sera alors bien sûr la somme des épaisseurs déposées sur chaque support 1001 et 1002. Chacune de ces épaisseurs pourra éventuellement contenir un ou plusieurs écrans magnétiques et/ou des éléments magnétorésistifs (GMR ou plus généralement XMR) enfouis dans l'isolant 33, 34 (déposés et/ou gravés par les équipements de micro¬ technologie adéquats) .
On va maintenant expliquer des exemples de procédé de réalisation d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture conforme à l'invention. Les têtes magnétiques sont réalisées collectivement, des paires de pièces polaires sont réparties sur plusieurs supports. Les figures en coupe sont réalisées au niveau des paires de pièces polaires. Les têtes magnétiques sont réalisées sur des substrats, ils correspondent aux supports qui ont été décrits précédemment.
On se reporte aux figures 9A à 9D qui décrivent un premier mode de réalisation d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture sensiblement similaire à celui représenté sur les figures 8A, 8B. Sur la figure 8A les têtes magnétiques sont représentées de côté, on ne voit pour chacune que la face fonctionnelle de sa paire 41, 42 de pièces polaires séparées par l'entrefer el, e2. C'est cette face qui va survoler le support magnétique d'enregistrement (non représenté) .
Dans les exemples, le dispositif d'enregistrement et/ou de lecture comporte deux supports chacun portant trois têtes magnétiques. Dans un dispositif réel il y aura beaucoup plus de têtes magnétiques de l'ordre de plusieurs centaines par exemple, réparties en barrettes les unes derrière les autres, dans une disposition matricielle bidimensionnelle sur des plaquettes (en anglais wafer) rondes ou carrées par exemple.
La vue de la figure 8B est en trois dimensions et l'on voit pour chaque tête magnétique son circuit magnétique avec un guide de flux magnétique cl, c2 qui relie les deux pièces polaires 41.1, 41.2, 42.1, 42.2 d'une tête 41, 42. Ce guide de flux magnétique cl, c2 peut comporter deux jambes jl.l, jl.2, J2.1, j2.2 reliées magnétiquement d'un côté à une pièce polaire 41.1, 41.2, 42.1, 42.2 et de l'autre à une unique pièce magnétique arrière al, a2 de fermeture. La liaison entre les jambes jl.l, jl.2, J2.1, j2.2 et les pièces polaires 41.1, 41.2, 42.1, 42.2 peut être directe ou se faire par l'intermédiaire de plots magnétiques p2.1, p2.2 de raccordement, cela dépend du support sur lequel se trouvent les pièces polaires de la tête magnétique. En variante le circuit magnétique pourrait être un circuit magnétique monolithique, sensiblement en forme de fer à cheval ou similaire dont chacune des extrémités serait formée par une pièce polaire.
Sur la figure 8B sont aussi visibles des moyens d'enregistrement et/ou de lecture prenant la forme de bobinages solénoïdes sl.l, si.2, s2.1, s2.2 qui coopèrent avec les jambes jl.l, jl.2, J2.1, j2.2 des guides de flux cl, c2.
On se réfère à la figure 9A. On part d'un premier substrat 100 avec une couche électriquement isolante 102 prise en sandwich entre deux couches externes 101, 103 dont une 103 au moins est en matériau monocristallin.
Il peut s'agir d'un substrat de type semi¬ conducteur sur isolant, par exemple un substrat de type SOI (silicium sur isolant) . On rappelle qu'un tel substrat se compose d'une couche électriquement isolante 102 prise en sandwich entre deux couches semi- conductrices 101, 103. Généralement l'une des couches semi-conductrices est plus épaisse que l'autre. Un tel substrat semi-conducteur sur isolant n'est toutefois pas obligatoire.
Avantageusement l'autre couche externe 101, pourra être réalisée dans un matériau résistant à l'usure, ce matériau pouvant être ni semi-conducteur, ni monocristallin. Elle peut être réalisée par exemple en zircone ZrO2, en carbure de silicium et alumine AlSiC, en carbure de titane et alumine AlTiC, en alumine Al2O3 ou autre. Cette couche externe 101 est avantageusement plus épaisse que celle qui est monocristalline.
Le fait que l'une au moins des couches externes soit monocristalline va être utilisé pour réaliser des gravures conditionnant l'angle d'azimut des entrefers. On choisit donc son orientation cristallographique en fonction de l'angle d'azimut désiré.
On grave dans la couche externe monocristalline 103, par exemple en silicium, des premiers caissons 104 évasés devant loger une des pièces polaires de chaque première paire de pièces polaires devant se trouver sur ce premier substrat (figure 9A) . Cette gravure pourra être une gravure chimique humide anisotrope adaptée au silicium, par exemple dans un bain de potasse KOH. L'inclinaison d'un des flancs de chaque premier caisson conditionne la valeur de l'angle d'azimut. Cette inclinaison tire profit du caractère monocristallin du substrat, la gravure anisotrope se faisant selon un plan cristallographique du substrat. Dans du silicium, ce sont les plans de la famille <111> qui limitent les bords de gravure. Ces substrats sont disponibles dans le commerce. Ce procédé est décrit par exemple dans le document FR-A-2 664 729.
La couche de matériau électriquement isolant 102 du substrat 100 sert de couche d'arrêt lors de la gravure des premiers caissons 104. L'épaisseur de la couche monocristalline 103 du substrat 100 conditionne la largeur des pièces polaires des paires se trouvant sur ce premier substrat. On choisit son épaisseur en conséquence.
On forme une couche 105 de matériau amagnétique sur le premier substrat 100, elle tapisse avec une épaisseur sensiblement uniforme les flancs des premiers caissons 104. Dans le cas où les premiers caissons sont réalisés dans du silicium, on peut pour cela procéder à une oxydation thermique superficielle du premier substrat 100 ainsi travaillé (figure 9A) . On aurait pu en variante déposer l'épaisseur voulue du matériau amagnétique sur les flancs des premiers caissons .
La couche 105 amagnétique, par exemple en oxyde de silicium, qui tapisse un des flancs évasés de chacun des premiers caissons va constituer l'entrefer azimuté el de chacune des premières paires de pièces polaires se trouvant sur ce substrat 100.
On dépose, par exemple par électrolyse, un matériau magnétique 106 dans les premiers caissons 104. Le matériau magnétique peut être feuilleté ou non, par exemple un alliage de NiFe, CoFe ou de CoFeX où X représente un matériau approprié tel que du Cr, du Cu ou autre.
La surface du substrat 100 ainsi travaillé est éventuellement planarisée de manière à ce que l'oxyde affleure et que le matériau magnétique présente l'épaisseur voulue (figure 9B) . Ce matériau magnétique forme une première pièce polaire 106 de chaque première paire de pièces polaires.
On grave ensuite de manière isotrope des seconds caissons 107 devant loger l'autre pièce polaire de chaque première paire de pièces polaires devant se trouver sur le premier substrat 100 (figure 9C) . Ces seconds caissons 107 sont contigus aux premiers caissons 104 et se trouvent tous d'un même côté de ces premiers caissons 104. Dans l'exemple, ils sont à gauche des premiers caissons 104. Ils pourraient être à droite. L'angle d'azimut serait alors différent, il s'agirait d'un autre plan de la famille <111>. Le matériau monocristallin de la couche externe 103 qui avoisine l'entrefer est ôté par la gravure. Le matériau amagnétique de l'entrefer el sert de flanc à ces seconds caissons 107. La profondeur de ces seconds caissons est sensiblement la même que celle des premiers caissons du fait que la couche isolante 102 sert de couche d' arrêt .
On remplit ces seconds caissons 107 du matériau magnétique 108, par exemple par électrolyse, et on termine par une étape de planarisation comme décrit précédemment (figure 9D) . Ce matériau magnétique 108 forme une seconde pièce polaire de chaque première paire de pièces polaires. Cette étape de planarisation permet d'ajuster en final la largeur des pièces polaires. Elle permet de donner aux paires de pièces polaires un très bon alignement sur leur face supérieure (sur la figure) .
On se réfère à la figure 10A. On part d'un second substrat 110 comportant une couche d'isolant 112 enterrée entre deux couches 111, 113 externes dont l'une 113 au moins est monocristalline (par exemple un substrat SOI) . Les explications sur le choix du premier substrat et l'épaisseur de sa couche monocristalline s'appliquent pour le second substrat.
On va réaliser des secondes paires de pièces polaires devant se trouver sur ce second substrat 110. On réalise dans la couche monocristalline
113 par gravure anisotrope des premiers caissons 114 que l'on remplit de matériau magnétique 116 en prévoyant une étape de formation d'une couche amagnétique 115, par exemple par une oxydation thermique superficielle dans le cas de premiers caissons 114 creusés dans du silicium, avant le remplissage et la planarisation comme décrit aux figures 9A et 9B. La portion de matériau amagnétique 115 sur l'un des flancs évasés des premiers caissons
114 va former l'entrefer e2 des secondes paires de pièces polaires.
On réalise des seconds caissons 117 par gravure isotrope comme décrit à la figure 9C. Les seconds caissons 117 jouxtent les premiers caissons 114 et se situent, dans cet exemple, tous d'un même côté de ces premiers caissons 114, à gauche comme sur la figure 9C. Ils pourraient être à droite, cela dépend notamment de l'angle d'azimut final des paires de pièces polaires situées sur le second substrat. La position des seconds caissons 117 dépend surtout du mouvement relatif que l'on souhaite effectuer lors du retournement de l'un des substrats par rapport à l'autre au moment de leur assemblage. Le signe de l'angle d'azimut peut ainsi changer lors de l'étape ultérieure d'assemblage du premier substrat au second substrat suivant le type de retournement réalisé. On réalise, par exemple en même temps que les seconds caissons 117, entre les groupes de premiers et seconds caissons 114, 117, des paires de troisièmes caissons 118 destinés à loger des paires de plots de raccordement magnétique 120 destinés chacun à raccorder magnétiquement une pièce polaire d'une première paire de pièces polaires situées sur le premier substrat au circuit magnétique finalisé ultérieurement. Ces troisièmes caissons 118 sont positionnés de manière à ce que les plots magnétiques d'une paire soient raccordés magnétiquement aux pièces polaires 108, 106 d'une première paire de pièces polaires lorsque le premier substrat 100 et le second substrat 110 sont alignés et assemblés l'un à l'autre après retournement. Une rotation de 180° dans le plan du substrat peut éventuellement être introduite en plus du retournement pour que les angles d'azimut souhaités sur les deux substrats soient obtenus.
On peut réaliser à ce stade ou en même temps que les seconds et troisièmes caissons 117 et 118 toujours par gravure isotrope de la couche 113 monocristalline du second substrat 110, des quatrièmes caissons 121 arrière destinés à loger les pièces magnétiques arrière de fermeture 122 dont chacune est une partie du guide de flux d'une tête magnétique du dispositif d'enregistrement et/ou de lecture. Ces quatrièmes caissons 121 sont positionnés de manière à ce que les pièces magnétiques arrière de fermeture 122 soient en regard des premières et des secondes paires de pièces polaires. Elles peuvent donc avantageusement être faites au même niveau que les secondes paires de pièces polaires.
On pourra se référer à la figure 10B qui montre en vue de dessus partielle des paires de plots magnétiques 120 et des pièces magnétiques arrière de fermeture 122. Sur la figure 10B, on suppose que les premier et second substrats (non visibles) ont été assemblés et positionnés de manière appropriée.
La réalisation de ces quatrièmes caissons 121 prend toute son importance lorsque le circuit magnétique comporte un guide de flux avec deux jambes magnétiques et une pièce magnétique arrière de fermeture. Cette étape est superflue lorsque le circuit magnétique est monolithique.
On remplit ces seconds caissons 117, troisièmes caissons 118 et quatrièmes caissons 121 de matériau magnétique comme décrit à la figure 9D et on réalise une planarisation de surface. Le matériau magnétique va former les secondes pièces polaires 119 des secondes paires de pièces polaires ainsi que les plots de raccordement 120.
On a ajusté de manière voulue l'angle d'azimut des entrefers el, e2 des premières et secondes paires de pièces polaires grâce au choix de l'orientation cristallographique des couches monocristallines 103, 113. Ces angles d'azimut peuvent être opposés si on souhaite qu'en final après assemblage des substrats ces derniers soient opposés. On a également ajusté de manière voulue la largeur des pièces polaires qui n'est pas forcément égale d'un substrat à l'autre. On va ensuite positionner et assembler le premier substrat 100 et le second substrat 110 par leurs faces travaillées, après retournement de l'un d'entre eux et éventuellement rotation de 180° de l'un des substrats autour d'un axe transversal dudit substrat. Lors du positionnement on prend garde à aligner chaque plot magnétique 120 avec une pièce polaire 108, 109 du premier substrat. Cet alignement peut se faire par visée infrarouge par exemple ou sous rayons X.
L'assemblage peut se faire par toute technique connue de l'homme de l'art dans le domaine des micro-technologies et en particulier des microsystèmes électromécaniques (MEMS) .
Des modes d'assemblage avantageux sont le collage avec de la colle, le soudage anodique (en anglais anodic bonding) , le collage moléculaire (en anglais direct bonding) comme décrit dans le document FR-A- 2 774 797 ou le collage par microbilles (en anglais bail bonding ou flip chip bonding) . Une préparation des surfaces à assembler incluant éventuellement une planarisation mécano-chimique pourra être nécessaire en fonction du type d'assemblage retenu. Cette planarisation sera effectuée notamment dans le cas d'un collage moléculaire.
La figure 10C illustre les deux substrats 100, 110 sur le point d'être assemblés. On peut distinguer que subsiste partiellement en surface de l'oxyde 105, 115 planarisé qui contribue au collage moléculaire. Cet oxyde ne subsiste qu'entre les caissons remplis de matériau magnétique. II est avantageux, avant de recourir à l'assemblage de déposer en surface d'au moins un des substrats 100, 110, une couche isolante 50 (par exemple de l'oxyde de silicium) et/ou une couche de blindage magnétique de manière à ajuster la distance d inter¬ pièce polaire. Le matériau de la couche isolante 50 pourra avantageusement être dans un matériau résistant à l'usure de manière à limiter l'usure du dispositif d'enregistrement et/ou de lecture. Son choix pourra aussi faciliter l'assemblage des substrats.
On pourra avantageusement laisser des ouvertures dans la couche de blindage au niveau des plots magnétiques 120, que la couche de blindage soit située sur l'un et/ou l'autre des substrats.
Le retournement de l'un des substrats 100 ou 110 peut entraîner le changement de signe de l'angle d'azimut des paires de pièces polaires qui se trouvent sur ce substrat. Cela dépend de la manière dont l'on procède. S'il y a à la fois retournement et rotation de 180° du substrat autour d'un axe transversal il y aura changement de signe.
On va ensuite éliminer la couche 111 non travaillée du second substrat 110. Cette élimination peut se faire de manière sélective par exemple par attaque chimique avec, par exemple de l'hydroxyde de potassium KOH, ou par attaque mécano-chimique avec arrêt sur la couche isolante enterrée 112 (figure 10D) . On peut si nécessaire, être amené à amincir la couche isolante enterrée 112 pour faire apparaître ou quasi apparaître les secondes paires de pièces polaires 116, 119 et les paires de plots magnétiques 120. On va maintenant réaliser le reste du guide de flux de chacune des têtes magnétiques, c'est à dire dans cet exemple les jambes magnétiques, ainsi que les moyens d'enregistrement et/ou de lecture. Si à la figure 1OA, les pièces magnétiques arrière de fermeture n'ont pas été réalisées, le guide de flux sera sensiblement en forme de fer à cheval. La méthode employée s'inspire de celle décrite dans la demande de brevet FR-A-2 745 111.
On rappelle que dans cet exemple, les moyens d'enregistrement et/ou de lecture sont des bobinages de type solénoïde qui entourent le circuit magnétique au niveau des jambes ou des branches du fer à cheval. On se réfère aux figures HA à HE. Les figures HA à HD sont des coupes le long d'une jambe du circuit magnétique.
On dispose d'un troisième substrat 130 avec une couche de base 131 (par exemple semi-conductrice) recouverte d'une couche en matériau électriquement isolant 132. On pourrait très bien utiliser un substrat massif (en anglais bulk) pour la couche 131 ou un matériau résistant à l'usure recouvert éventuellement d'un isolant. On va commencer par former pour chaque solénoïde une première nappe de conducteurs qui va s'étendre entre une pièce polaire et une pièce magnétique arrière de fermeture ou le long d'une branche du circuit magnétique en fer à cheval.
On grave dans la couche isolante 132, aux endroits où doivent se trouver des solénoïdes, des premiers sillons 134 parallèles, dirigés sensiblement perpendiculairement à l'axe des noyaux magnétiques des solénoïdes. Ces noyaux correspondent aux jambes jl.l, jl.2, J2.1, j2.2 illustrées sur la figure 8B.
On comble ces premiers sillons 134 par dépôt, par exemple par électrolyse, d'un matériau conducteur 135 par exemple à base de cuivre (figure HA) . Ce matériau conducteur 135 forme des portions de conducteur de la première nappe de conducteurs .
On réalise ensuite une planarisation, par exemple mécanique ou préférablement mécano-chimique pour éliminer le matériau conducteur 135 superflu se trouvant au-dessus des sillons 134.
On dépose une couche électriquement isolante 136, par exemple de l'oxyde de silicium par exemple par PECVD, sur toute la surface planarisée avec une épaisseur supérieure à celle désirée pour les jambes. On grave la couche isolante 136 pour faire apparaître des caissons 133 au niveau des jambes du circuit magnétique que l'on désire réaliser. Le fond de ces caissons 133 a une épaisseur suffisante pour isoler électriquement les conducteurs de la première nappe de conducteurs du circuit magnétique. On dépose dans ces caissons 133 un matériau magnétique 137 éventuellement feuilleté comme indiqué précédemment pour la réalisation des pièces polaires (figure HB) . On planarise la surface obtenue comme expliqué plus haut.
On va maintenant réaliser des conducteurs latéraux des solénoïdes. On dépose une couche électriquement isolante 138 sur la surface planarisée (par exemple de l'oxyde de silicium par PECVD) . On grave des puits 139 dans les couches isolantes 138 et 136 jusqu'à atteindre les extrémités des conducteurs 135 de la première nappe de conducteurs. On remplit ces puits 139, par exemple par électrolyse, de matériau conducteur 140, par exemple à base de cuivre (figure HC) . On planarise la surface obtenue. Ce matériau conducteur forme les conducteurs latéraux 140 des solénoïdes .
On réalise ensuite à la figure HD une seconde nappe horizontale (sur la figure) de conducteurs des solénoïdes en déposant une couche de matériau électriquement isolant 141 en surface de la structure obtenue, en gravant des seconds sillons 142 dans ce matériau dont les extrémités mettent à nu les conducteurs latéraux 140 ainsi réalisés. Les seconds sillons ne sont pas tout à fait parallèles aux premiers sillons 134, l'une de leur extrémité est décalée d'un pas de manière à réaliser le solénoïde. On comble les seconds sillons 142 avec du matériau conducteur 143 à base de cuivre déposé par exemple par électrolyse. On planarise la surface obtenue. Le matériau conducteur 143 forme les conducteurs de la seconde nappe de conducteurs des solénoïdes. On recouvre le matériau conducteur 143 d'une couche de matériau électriquement isolant 144. On prévoit de faire des reprises de contact au niveau des extrémités du conducteur des solénoïdes (non visibles) .
Sur les figures HC et HD, on a voulu montrer en représentant les caissons 133 en pointillés que les puits 139 ne se trouvent pas dans le même plan de coupe qu'eux. Ils sont juste « en avant » des caissons 133, ils ne traversent pas le matériau magnétique 137 qui remplit les caissons mais le matériau de la couche isolante 136. Quant aux sillons 134, ils ne sont pas tout à fait perpendiculaires avec l'axe des caissons 133.
La figure HE illustre, avec une échelle différente et en vue de côté par rapport à la figure HD, la configuration du troisième substrat 130 prêt à être assemblé à la structure formée par le premier substrat 100 et le second substrat 110.
Le troisième substrat peut éventuellement accueillir des moyens de traitement de signaux délivrés ou acquis par les têtes magnétiques.
On positionne avec alignement et on assemble le troisième substrat 130 et la structure illustrée à la figure 10D, après retournement de l'un d'entre eux. L'assemblage peut se faire par l'une des méthodes décrites plus haut.
Sur la figure 12A, le troisième substrat 130 a été assemblé par collage moléculaire ou autre, avec alignement de manière à ce que les circuits magnétiques 137 soient raccordés magnétiquement chacun avec un paire de pièces polaires 106, 108, 116, 119, ce raccordement se faisant soit directement, soit indirectement via les plots magnétiques 120. Il ne reste plus qu'à éventuellement éliminer totalement ou partiellement la couche de base 131 du troisième substrat 130 (figure 12B) , par exemple par gravure sélective complète ou locale du matériau de cette couche de base 131 avec arrêt sur la couche isolante 132. On peut ensuite réaliser des reprises de contact à travers le matériau isolant de la couche 132 pour l'alimentation ou la détection du signal des moyens d'enregistrement et/ou de lecture (les solénoïdes formés par 135, 140, 143 dans ce cas particulier) .
Il est intéressant de conserver la couche non travaillée 101 du premier substrat 100, dans ce cas elle pourra avantageusement être réalisée en un matériau résistant à l'usure par exemple en AlTiC, ZrO2, AlSiC.
Au lieu de réaliser le reste du guide de flux de chacune des têtes magnétiques ainsi que les moyens d'enregistrement et/ou de lecture sur un substrat spécifique, on aurait pu les réaliser sur l'assemblage décrit à la figure 10D en suivant les étapes décrites aux figures HA à HE ou sur au moins l'un des premier et second substrats 100, 110. Une structure obtenue de cette façon serait similaire à celle de la figure 12B. Il est alors superflu de montrer les différentes étapes conduisant à une telle structure, il suffit de se reporter à la description des figures HA à HE à la différence près que la couche électriquement isolante 132 serait déposée sur la couche électriquement isolante 112 de l'empilement décrit en figure 10D.
On procède ensuite à un traitement de la structure obtenue à la figure 12B de manière à donner aux substrats un angle d'inclinaison donné θ par rapport aux pistes magnétiques du substrat magnétique d' enregistrement .
Ce traitement peut consister en une intégration d'un ou plusieurs blocs (barrettes ou puces) de têtes magnétiques sur un support mécanique commun. Ainsi le support mécanique englobe notamment des barrettes, des puces, etc. On peut se référer à la figure 13. Au préalable, on effectue un test des têtes magnétiques et on découpe la structure de la figure 12B en blocs (barrettes ou puces) 300, 301. En effet, comme on l'a vu précédemment, on a réalisé collectivement plusieurs centaines de têtes magnétiques. On monte un ou plusieurs de ces blocs 300, 301 sur un même support mécanique 350. Cette étape est connue sous la dénomination anglaise de « back-end » ou de « packaging ». Le support mécanique 350 sera avantageusement réalisé dans un matériau résistant à l'usure tel que, par exemple, en AlTiC (carbure de titane et alumine) qui est couramment utilisé par les fabricants de têtes magnétiques linéaires.
On procède ensuite à une rectification du contour du support mécanique 350, par exemple au niveau de ses faces 351 de manière à ce que les substrats 100, 110 puissent présenter un angle d'inclinaison θ voulu par rapport aux pistes 47 du support magnétique d'enregistrement 44.
On pourrait bien sûr se passer du support mécanique. On pourrait directement réaliser une rectification de la structure de la figure 12A avant ou après la découpe en puces afin de faire apparaître l'angle d'inclinaison θ, notamment s'il est faible, sur les faces externes des substrats 100 et 110. Dans ce cas, des reprises de contact électrique se feront avantageusement par gravure locale.
Un deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'invention va être décrit. Dans cette configuration, on ne prévoit pas de paires de plots magnétiques de raccordement .
Sur un premier substrat 150 (formé d'un empilement avec une couche électriquement isolante 152 enterrée entre, par exemple, deux couches externes par exemple semi-conductrices 151, 153, dont l'une au moins est monocristalline) , on procède comme décrit aux figures 9A à 9D pour réaliser des premières paires de pièces polaires 106, 108 (figure 14A) . Le substrat 150 peut être de type SOI. On peut éventuellement réaliser les pièces magnétiques arrière de fermeture comme décrit aux figures 1OA, 10B.
Sur un second substrat 160 (formé d'un empilement avec une couche électriquement isolante 162 prise en sandwich entre deux couches externes par exemple semi-conductrices 161, 163 dont une au moins est monocristalline, on procède comme décrit aux figures 9A à 9D pour réaliser des secondes paires de pièces polaires 116, 119 (figure 14B) . Le second substrat 160 peut être de type SOI. On ne réalise pas les plots magnétiques. On peut éventuellement réaliser les pièces magnétiques arrière de fermeture comme décrit aux figures 1OA, 10B.
On positionne et on assemble par leurs faces travaillées le premier substrat 150 et le second substrat 160, après retournement de l'un d'entre eux, en prenant soin lors du positionnement de les aligner en plaçant les premières paires de pièces polaires 106, 108 et les secondes paires de pièces polaires 116, 119 de manière alternée longitudinalement (figure 14C) . L'assemblage et l'alignement peuvent se faire comme décrit précédemment à la figure 1OC. On pourra réaliser une couche isolante 50 entre les deux substrats contenant éventuellement un écran de blindage magnétique. Elle est déposée sur l'un au moins des substrats .
On peut éliminer la couche externe intacte 161 et la couche électriquement isolante enterrée 162 (au moins en partie) de l'un des substrats 160 par exemple le second substrat (figure 14C) . L'élimination de la couche externe 161 peut se faire par exemple par gravure chimique (avec par exemple de l'hydroxyde de potassium KOH) ou mécano-chimique et celle de la couche isolante enterrée 162 par exemple par usinage ionique ou autre gravure sèche.
En effet une couche fine isolante peut subsister, son épaisseur modérée autorisant la continuité magnétique. Cette couche électriquement isolante est même particulièrement avantageuse dans certains cas, car elle permet un découplage magnétique entre les différents éléments et une réduction des effets dus aux courants de Foucault.
On se réfère à la figure 14D. On réalise sur un troisième substrat 170 (formé d'une couche de base 171 par exemple semi-conductrice et/ou résistante à l'usure recouverte d'une couche électriquement isolante 172) des premiers guides de flux 173 des circuits magnétiques et des premiers moyens d'enregistrement et/ou de lecture 174, par exemple de type solénoïde comme décrit aux figures HA à HE, ces premiers guides de flux 173 et ces premiers moyens d'enregistrement et/ou de lecture 174 étant destinés à coopérer avec les premières paires de pièces polaires ou bien les secondes paires de pièces polaires. Dans l'exemple décrit il s'agit des secondes paires de pièces polaires 116, 119. Ce troisième substrat 170 est donc doté de moins de guides de flux que dans le mode de réalisation précédent.
A la figure 14E, on positionne et on assemble le troisième substrat 170 et la structure illustrée sur la figure 14C après retournement de l'un d'entre eux en prenant soin de les aligner. Cet assemblage peut se faire comme décrit à la figure 12A.
Les premiers guides de flux 173 placés sur le troisième substrat 170 sont alors reliés magnétiquement chacun à une des secondes paires de pièces polaires 116, 119 se trouvant sur le second substrat 160.
Il est bien sûr possible de se passer du troisième substrat, comme on l'a expliqué lors de la description du mode de réalisation précédent. Les guides de flux et les moyens d'enregistrement et/ou de lecture seraient déposés directement sur l'un des substrats 150, 160 travaillés. Les deux substrats peuvent être assemblés comme à la figure 14C après retrait des couches supports non travaillées avec usage avantageux d'un superstrat.
On élimine ensuite la couche de matériau non travaillée 151 ainsi que la couche isolante enterrée 152 (au moins en partie) du premier substrat 150. L'élimination de la couche 151 peut se faire par exemple par gravure chimique (avec par exemple de l'hydroxyde de potassium KOH) ou mécano-chimique et celle de la couche isolante enterrée 152 par exemple par usinage ionique ou autre gravure sèche (figure 14F) .
A la figure 14G, on réalise sur un quatrième substrat 180 formé d'une couche de base 181 (par exemple semi-conductrice et/ou résistante à l'usure), recouverte d'une couche électriquement isolante 182, de la même manière que sur le troisième substrat, des seconds guides de flux 183 et des seconds moyens d'enregistrement et/ou de lecture 184 par exemple de type solénoïde comme décrit aux figures HA à HE. Ces seconds circuits magnétiques 183 et ces seconds moyens d'enregistrement et/ou de lecture 184 sont destinés à coopérer avec les autres paires de pièces polaires, dans l'exemple avec les premières paires de pièces polaires 106, 108.
A la figure 14H, on positionne et on assemble le quatrième substrat 180 et la structure illustrée à la figure 14F après retournement de l'un d'entre eux. Ce positionnement se fait avec alignement par exemple comme décrit à la figure 12A. Les seconds circuits magnétiques placés 183 sur le quatrième substrat 108 sont alors reliés magnétiquement chacun à une des premières paires de pièces polaires 106, 108 se trouvant sur le premier substrat 150.
On peut éventuellement réduire l'épaisseur de l'assemblage, par exemple avant l'intégration sur un support mécanique 350 ou pour une utilisation sans support complémentaire, en amincissant ou en gravant l'une et/ou l'autre des couches de base 171, 181 par un procédé chimique, mécano-chimique ou mécanique par exemple par abrasion (soit grinding en anglais) .
Des reprises de contacts électriques (non représentées) des moyens d'enregistrement et/ou de lecture peuvent se faire en utilisant une technologie d' intra-connexion ou par exemple par gravure locale (sèche ou humide) .
On peut procéder ensuite au montage d'une ou plusieurs puces de têtes magnétiques multiples sur un support mécanique comme décrit à la figure 13. On procède alors également à la rectification du support mécanique comme expliquée lors de la description de cette figure 13.
On va maintenant décrire un troisième mode de réalisation d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'invention.
On réalise des premières paires de pièces polaires 106, 108 et éventuellement des pièces magnétique arrière sur un premier substrat 150 par exemple comme décrit aux figures 9A à 9D, 1OA et 10B. On réalise sur un second substrat 180 des premiers guides de flux 183 des circuits magnétiques et des premiers moyens d'enregistrement et/ou de lecture 184 comme décrit par exemple à la figure 14G.
On positionne avec alignement et on assemble le premier substrat 150 et le second substrat 180 après retournement de l'un d'entre eux de manière à ce que chacun des premiers guides de flux 183 soit raccordé magnétiquement avec une des premières paires de pièces polaires 106, 108. Une telle première structure est illustrée sur la figure 15A. On réalise de la même manière sur un troisième substrat 160, des secondes paires de pièces polaires 116, 119 et éventuellement des pièces magnétique arrière et sur un quatrième substrat 170 des seconds guides de flux 173 et des seconds moyens d'enregistrement et/ou de lecture 174. On positionne avec alignement et on assemble le troisième substrat
160 et le quatrième substrat 170, après retournement de l'un d'entre eux de manière à obtenir une seconde structure similaire à celle illustrée à la figure 15A.
On élimine la couche non travaillée 151,
161 et la couche de matériau diélectrique 152, 162 (au moins partiellement) du premier substrat 150 et du troisième substrat 160.
On positionne avec alignement et on assemble les deux structures par leurs faces qui viennent d'être travaillées après retournement de l'une d'entre elle en prenant soin de placer les premières paires de pièces polaires et les secondes paires de pièces polaires en quinconce (figure 15B) . L'assemblage et l'alignement peuvent se faire comme décrit précédemment à la figure 1OC. On peut éventuellement éliminer l'une des couches non travaillées 170, 180 et/ou partiellement la deuxième par gravure chimique par exemple.
Des reprises de contacts électriques (non représentées) des moyens d'enregistrement et ou de lecture peuvent se faire en utilisant une technologie d' intra-connexion ou par exemple par gravure locale (sèche ou humide) . On peut procéder ensuite au montage d'une ou plusieurs puces de têtes magnétiques multiples sur un même support mécanique comme décrit à la figure 13. On procède alors également à la rectification comme expliquée lors de la description de cette figure 13.
On va maintenant décrire un procédé de réalisation d'un dispositif de lecture selon l'invention dans lequel les moyens de lecture sont magnétorésistifs . On se réfère à la figure 16 qui est similaire à la figure 8B, à l'exception du fait que chaque circuit magnétique coopère avec un barreau bml, bm2 à magnétorésistance géante au lieu d'un solénoïde.
On part d'une structure telle qu'illustrés à la figure 10D avec des premières et des secondes paires de pièces polaires 106, 108, 116, 119 se trouvant respectivement sur un premier et un second substrat 100, 110, ces deux substrats 100, 110 ayant été assemblés l'un à l'autre. Sur l'un des substrats 110 on a également réalisé des paires plots de raccordement magnétiques 120 et éventuellement des pièces magnétiques arrière de fermeture (non visibles) (figure 17A) .
De manière sensiblement similaire à ce qui a été décrit précédemment en relation avec les figures 11, on réalise sur un troisième substrat 130, au moins en partie, des guides de flux 200 des circuits magnétiques. On peut prévoir pour ces guides de flux, au niveau d'une jambe J2.2, jl.2 un entrefer eg. Les moyens de lecture 201, formés pour chacun des circuits magnétiques, d'un barreau par exemple à magnétorésistance, à magnétorésistance géante (ou éventuellement à magnétorésistance à effet tunnel avec un procédé légèrement différent) sont réalisés par dépôt d'une couche magnétorésistante appropriée sur du matériau isolant puis gravure à un contour voulu, avec élimination du matériau superflu et enfin dépôt d'une couche isolante. Chaque barreau 201 se trouve éventuellement au voisinage d'un entrefer (non visible sur la figure 17B mais visible sur la figure 16) d'un guide de flux. L'entrefer est visible sur la figure 16.
En variante, les guides de flux 200 pourraient être supprimés, les barreaux à magnétorésistance 201 pourraient coopérer avec les paires de pièces polaires pour former alors les circuits magnétiques complets.
On positionne avec alignement et on assemble le troisième substrat 130 et la structure de la figure 17A, après retournement de l'un d'entre eux, de manière à ce que chaque circuit magnétique soit raccordé magnétiquement à une première paire de pièces polaires ou à une seconde paire de pièces polaires.
On élimine au moins partiellement, par exemple par gravure chimique ou mécano-chimique, la couche 131 non travaillée du troisième substrat 130 de manière à pouvoir faire des reprises de contact pour l'alimentation en énergie des barreaux 201 à magnétorésistance géante.
On pourrait aussi réaliser, comme pour les moyens d'enregistrement et/ou de lecture inductifs, les moyens de lecture ci-dessus décrits directement sur la couche 103 du premier substrat 100 et/ou la couche 113 du second substrat 110, ceux-ci seraient alors enfouis dans la couche 50 de la figure 17A, sans passer par un troisième substrat.
On peut procéder ensuite au montage d'une ou plusieurs puces de têtes magnétiques multiples (une ou plusieurs parties des substrats assemblés) sur un même support mécanique comme décrit à la figure 13. On procède alors également à la rectification comme expliquée lors de la description de cette figure 13.
Il est bien sûr possible de réaliser un dispositif de lecture à magnétorésistance selon l'une des variantes décrites précédemment pour un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture inductif.
La figure 17C montre en coupe une autre variante d'un dispositif de lecture selon l'invention. Les moyens de lecture sont de type magnétorésistif et prennent la forme de barreaux à magnétorésistance. Ils sont référencés 201 et sont répartis dans la couche 50 et dans la couche 1300. Il n'y a plus besoin de paires de plots de raccordement magnétique puisque les barreaux à magnétorésistance 201 de la couche 50 coopèrent directement avec les paires de pièces polaires 106, 108 du premier substrat 100, alors que les barreaux à magnétorésistance 201 de la couche 1300 coopèrent directement avec les paires de pièces polaires 116, 119 du second substrat 110. Des moyens de traitement du signal 302, par exemple des circuits préamplificateurs, multiplexeurs, démultiplexeurs, coopèrent avec les moyens de lecture 201. Ils sont réalisés sur un substrat 400 qui surmonte l'empilement ou dans une couche réalisée sur la couche 1300 de cet empilement. Ils pourraient être montés en surface de l'empilement sur la couche 1300. Ils sont positionnés et alignés avec les moyens de lecture 201. Ils sont reliés électriquement aux moyens de lecture 201 par des via de connexion 303 qui traversent le second substrat 110. Une structure comparable serait obtenue avec des moyens de traitement du signal coopérant avec des moyens d'enregistrement ou des moyens d'enregistrement et de lecture. Pour ne pas multiplier les figures inutilement, ces configurations ne sont pas représentées, elles n'apporteraient rien.
Toutes les explications qui précèdent ont été basées sur des assemblages par collage avec de la colle, par collage moléculaire ou collage anodique mais il est possible d'employer d'autres méthodes d'assemblage des substrats entre eux. L'une d'entre elle est l'assemblage par billes fusibles conductrices (en anglais flip chip bonding ou bail bonding) . La figure 18 illustre schématiquement un dispositif d'enregistrement et de lecture selon l'invention dans lequel un premier substrat 210 portant des premières paires de pièces polaires 211 de têtes magnétiques va être assemblé à un second substrat 220 portant des secondes paires de pièces polaires 221 de têtes magnétiques par des billes 230 en alliage fusible.
Cette solution permet à la fois d' avoir un alignement très précis (submicronique) en X-Y et de pouvoir assurer des connexions électriques entre les différents substrats. La demande de brevet FR-A-2 807 546 décrit cette méthode d'assemblage pour notamment des têtes d'impression c'est pourquoi on ne donne pas plus de détails ici. Bien que plusieurs modes de réalisation de la présente invention aient été représentés et décrits de façon détaillée, on comprendra que différents changements et modifications puissent être apportés sans sortir du cadre de l'invention.
Par exemple les étapes de ces procédés peuvent combinées entre elles. On pourrait envisager de combiner dans un même dispositif selon l'invention en ce qui concerne le circuit magnétique et les moyens d'enregistrement et/ou de lecture deux ou trois des configurations décrites à savoir un barreau de magnétorésistance coopérant avec une paire de pièces polaires, un barreau de magnétorésistance coopérant avec un guide de flux, un guide de flux entouré d'un bobinage. On pourrait cumuler sur un même substrat des têtes de lecture et des têtes d'enregistrement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture d'un support magnétique (35) avec des pistes magnétiques (36), comportant plusieurs têtes magnétiques comprenant chacune une paire de pièces polaires (30.1-30.4, 31.1-31.4) séparées par un entrefer (el, e2) amagnétique ayant un angle d'azimut donné (αl, α2), caractérisé en ce que les paires de pièces polaires (30.1-30.4, 31.1-31.4) sont réparties sur plusieurs supports (1001, 1002) solidaires, les entrefers des paires de pièces polaires sur un même support ayant tous le même angle d'azimut, et en ce qu'au moins deux supports comportent des paires de pièces polaires dont les entrefers ont des angles d'azimut différents, chaque support présentant un angle d'inclinaison (θ) donné par rapport aux pistes magnétiques (36) .
2. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paires de pièces polaires sur un même support (1001, 1002) ont toutes la même largeur (Pl, P2) .
3. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins deux supports (45.1, 45.2) présentent des angles d'inclinaison (θl, Θ2) différents .
4. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des supports consécutifs (1001, 1002) définissent une distance (d) inter-pièce polaire, cette distance (d) étant la distance entre des plans de faces en regard de pièces polaires (30.1, 31.1) situées sur les supports (1001, 1002) consécutifs.
5. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un blindage magnétique (50) et/ou des moyens de lecture magnétorésistifs sont placés dans un espace correspondant à la distance inter-pièce polaire.
6. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que lorsque deux supports consécutifs sont parallèles, la distance inter-pièce polaire (d) s'exprime par d = [tg(θ) . (T + D)J-(Pl + P2) avec θ angle d'inclinaison des supports (1001, 1002) par rapport aux pistes (36) , T pas longitudinal des entrefers des paires de pièces polaires (30.1, 30.2) placées sur un même support (1001) , D décalage longitudinal par rapport aux supports entre deux paires de pièces polaires (30.1, 31.1) consécutives placées sur deux supports consécutifs (1001, 1002), Pl largeur des paires de pièces polaires (30.1-30.4) sur un premier support (1001) , P2 largeur des pièces polaires
(31.1-31.4) sur un second support (1002) consécutif au premier support (1001) .
7. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que deux paires de pièces polaires (30.3, 31.3) appartenant à des supports différents (1001, 1002) coopèrent avec deux pistes magnétiques (36) consécutives pour les lire ou les enregistrer.
8. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la relation suivante est vérifiée Pl.cos(αl - θ)/cos(αl) = P2.cos(α2 + θ)/cos(α2) avec Pl largeur des paires de pièces polaires sur un premier support, αl angle d'azimut des entrefers des paires de pièces polaires sur ce premier support, P2 largeur des paires de pièces polaires sur un second support, α2 angle d'azimut des entrefers des paires de pièces polaires sur ce second support, θ angle d'inclinaison des supports par rapport aux pistes magnétiques.
9. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon la revendication 8, caractérisé en ce que αl = α2 + 2Θ.
10. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon la revendication 8, caractérisé en ce que lorsque αl = - α2.
11. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que deux supports consécutifs forment un support commun (45) , deux séries de paires de pièces polaires (41, 42) étant placées de part et d'autre d'une couche électriquement isolante (48) du support commun (45) .
12. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que deux supports consécutifs forment un support commun (45) , deux séries de paires de pièces polaires (41, 42) étant placées de part et d'autre d'une couche (48) apte à définir de façon précise la distance (d) inter-pièce polaire.
13. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les paires de pièces polaires d'un support appartiennent à des têtes magnétiques de lecture ou d'enregistrement.
14. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en en ce qu'il comporte au moins un bloc (Bl) de supports pour l'enregistrement et au moins un bloc (B2) de supports pour la lecture, ces blocs étant disposés à la suite l'un de l'autre dans le sens des pistes magnétiques.
15. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un bloc (Bl) d'un ou plusieurs supports pour l'enregistrement et au moins un bloc (B2) d'un ou plusieurs supports pour la lecture, les supports de ces blocs étant solidarisés les uns aux autres.
16. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce qu'un bloc (Bl) pour la lecture est séparé d'un bloc (B2) pour l'enregistrement par un écran de blindage (43) .
17. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon la revendication 15, caractérisé en ce que les supports (45.1, 45.2) d'un bloc (Bl) pour la lecture sont alternés avec les supports (46.1, 46.2) d'un bloc (B2) pour l'enregistrement.
18. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 15 ou 17 reliée à la revendication 5, caractérisé en ce que le blindage magnétique et/ou les moyens de lecture magnétorésistifs sont contenus dans une couche inter-support (48) placée dans l'espace correspondant à la distance inter-pièce polaire, cette couche inter-support séparant un support
(45.1) d'un bloc (Bl) de lecture d'un support (46.1) d'un bloc d' enregistrement (B2) .
19. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'il comporte, pour chaque tête magnétique, un circuit magnétique intégrant une paire de pièces polaires (41.1, 41.2) et éventuellement un guide de flux magnétique (cl) , ce circuit magnétique coopérant avec des moyens d'enregistrement et/ou de lecture (sl.l, si .2, bml, bm2) .
20. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens d'enregistrement et/ou de lecture et l'éventuel guide de flux magnétique (Cl) pour chaque tête magnétique sont sur un support additionnel (130) assemblé au support des paires de pièces polaires de la tête magnétique.
21. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 19 ou 20, caractérisé en ce que les moyens d'enregistrement et/ou de lecture sont inductifs ou magnétorésistifs .
22. Dispositif d'enregistrement et/ou de lecture selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé en ce que des moyens de traitement du signal (302) coopèrent avec les moyens d'enregistrement et/ou de lecture.
23. Procédé de réalisation d'un dispositif d'enregistrement et/ou de lecture sur un support magnétique à pistes magnétiques, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : sur un premier substrat (100) réalisation de plusieurs premières paires de pièces polaires (106,
108) de premières têtes magnétiques, ces pièces polaires étant séparées par un entrefer amagnétique
(el) ayant un même premier angle d'azimut (αl) ; sur un second substrat (110) réalisation de plusieurs secondes paires de pièces polaires (116, 119) de secondes têtes magnétiques, ces pièces polaires étant séparées par un entrefer amagnétique (e2) ayant un même second angle d'azimut (α2); assemblage du premier substrat (100) au second substrat (110) en les positionnant en faisant en sorte que le premier angle d'azimut (αl) et le second angle d'azimut (α2) soient différents après assemblage ; réalisation de moyens d'enregistrement et/ou de lecture (135, 140, 143) et éventuellement de guides de flux magnétiques (137) aptes à coopérer chacun avec une paire de pièces polaires des premières paires de pièces polaires et/ou une paire de pièces des secondes paires de pièces polaires, traitement des substrats (100, 110) pour leur donner un angle d'inclinaison (θ) donné par rapport aux pistes magnétiques.
24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que l'assemblage du premier et du second substrat (100, 110) peut avoir lieu avant ou après le traitement.
25. Procédé selon l'une des revendications 23 ou 24, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'insertion d'une couche (50) en matériau électriquement isolant entre les deux substrats (100, 110) .
26. Procédé selon l'une des revendications 23 ou 24, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'insertion de cales (49) en matériau électriquement isolant entre les deux substrats (1001, 1002) .
27. Procédé selon l'une des revendications 23 à 26, caractérisé en ce que les moyens d'enregistrement et/ou de lecture (135, 140, 143) et les éventuels guides de flux magnétique (137) sont réalisés sur au moins un troisième substrat (130) qui est positionné et assemblé avec le premier substrat
(100) et/ou le second substrat (110) .
28. Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce que le premier substrat (150) est assemblé à un premier troisième substrat (170) après retournement de l'un d'entre eux, le second substrat (160) est assemblé à un autre troisième substrat (180) après retournement de l'un d'entre eux, le premier substrat est assemblé au second substrat.
29. Procédé selon l'une des revendications 23 à 26, caractérisé en ce que les moyens d'enregistrement et/ou de lecture (135, 140, 143) et les éventuels guides de flux magnétique (137) sont réalisés sur l'un et/ou l'autre du premier et du second substrat (100, 110) .
30. Procédé selon l'une des revendications 23 à 29, caractérisé en ce que le traitement consiste à réaliser une rectification des substrats avant ou après assemblage.
31. Procédé selon l'une des revendications 23 à 29, caractérisé en ce que le traitement consiste à assembler les substrats ou une ou plusieurs parties des substrats dans un même support mécanique (350) .
32. Procédé selon l'une des revendications 23 à 31, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison du premier substrat (100) est différent de celui du second substrat (110) .
33. Procédé selon l'une des revendications 23 à 32, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à réaliser dans le second substrat (110) des paires de plots magnétiques (120) de raccordement destinées à raccorder magnétiquement chacune des moyens d'enregistrement et/ou de lecture ou un guide de flux à une paire de pièces polaires (106, 108) du premier substrat (100) .
34. Procédé selon l'une des revendications 27 à 33, caractérisé en ce que lorsqu'il y a deux troisièmes substrats (170, 180), les paires de pièces polaires du premier substrat sont couplées à des moyens d'enregistrement et/ou de lecture ou à un guide de flux de l'un des troisièmes substrats, les paires de pièces polaires du second substrat sont couplées à des moyens d'enregistrement et/ou de lecture ou à un guide de flux de l'autre troisième substrat.
35. Procédé selon l'une des revendications 23 à 34, caractérisé en ce que les premier et second substrats (100, 110) sont assemblés l'un à l'autre après retournement de l'un d'entre eux.
36. Procédé selon l'une des revendications 23 à 35, caractérisé en ce qu'une étape d'amincissement de l'un au moins des substrats (100, 110, 130) est prévue avant ou après l'assemblage.
37. Procédé selon l'une des revendications 23 à 36, le positionnement se fait avec alignement des substrats .
38. Procédé selon l'une des revendications 23 à 37, caractérisé en ce que pour obtenir une première ou seconde paire de pièce polaires (106, 108, 116, 119), on réalise un premier caisson (104, 114) par gravure anisotrope dans le premier ou le second substrat (100, 110), on forme une couche de matériau amagnétique (105) sur le premier ou le second substrat (100, 110), on remplit le premier caisson (104, 114) de matériau magnétique, on réalise par gravure isotrope un second caisson (107, 117) qui jouxte le premier caisson (104, 114), on remplit le second caisson (107, 117) de matériau magnétique.
39. Procédé selon les revendications 33 et 38, caractérisé en ce que pour obtenir une paire de plots magnétiques (120), on réalise par gravure isotrope, une paire de caissons (118) dans le second substrat (110), entre deux paires de pièces polaires (116, 119) du second substrat (110) et on remplit la paire de caissons de matériau magnétique.
40. Procédé selon l'une des revendications 38 ou 39, on réalise une planarisation de surface après l'une quelconque des étapes de remplissage de matériau magnétique.
41. Procédé selon l'une des revendications 23 à 40, caractérisé en ce que le premier substrat (100) et/ou le second substrat (110) sont formés de matériau électriquement isolant (102, 112) situé entre deux couches (101, 103, 111, 113), l'une des couches (103, 113) comportant les caissons (104, 107, 114, 117) étant monocristalline, l'autre couche (101, 111) étant éventuellement éliminée ultérieurement .
42. Procédé selon l'une des revendications 23 à 40, caractérisé en ce le premier substrat (100) et/ou le second substrat (110) sont formés d'un matériau électriquement isolant situé entre une couche de matériau résistant à l'usure et une couche de matériau monocristallin comportant les caissons.
43. Procédé selon l'une des revendications 23 à 42, caractérisé en ce que l'assemblage se fait par collage, par assemblage moléculaire, par assemblage anodique ou par billes fusibles.
44. Procédé selon l'une des revendications 27 à 43, caractérisé en ce que le troisième substrat (130) au sein duquel se trouvent les moyens d'enregistrement et/ou de lecture (135, 140, 143) et les éventuels guides de flux magnétique (137), est éventuellement multicouche avec une couche de matériau électriquement isolant (132) .
45. Procédé selon l'une des revendications 27 à 43, caractérisé en ce que le troisième substrat (130) au sein duquel se trouvent les moyens d'enregistrement et/ou de lecture (135, 140, 143) et les éventuels guides de flux magnétique (137) est éventuellement multicouche une couche en matériau résistant à l'usure (131) recouverte de matériau électriquement isolant (132),
46. Procédé selon l'une des revendications 27 à 45, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser des moyens de traitement du signal qui coopèrent avec les moyens d'enregistrement et/ou de lecture.
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