Brevet FR2554624A1 — publié le 19850510

La présente invention concerne les têtes transduc- trices magnétiques. L'enregistrement magnétique de données selon la pratique actuelle utilise ordinairement une tête transductrice magnétique pour l'écriture et la lecture des données sur un support d'enregistrement magnétique. Une tete transductrice magnétique comporte un petit barreau de transport de flux magnétique comprenant un noyau typiquement formé de ferrite ou un matériau magnétique déposé et incorporant un entrefer, et un petit enroulement par lequel passe un signal de courant électrique pendant une opération d'écriture et duquel est reçu un signal de courant pendant une opération de lecture. Les parties du noyau qui sont adjacentes à l'entrefer sont souvent désignées comme étant les p8les ou extré- mités polaires, tandis que les parties adjacentes aux extrémités polaires sont désignées comme étant les bras polaires. L'opération d'écriture demande une intensité notable de courant pour produire un flux suffisant pour inscrire une configuration magnétique de données sur un support d'enregistrement magnétique. Typiquement, le trajet de flux ou le noyau de la tête transductrice magnétique sera amené très près de la saturation magnétique pendant l'opéra- tion d'écriture. Toutefois, la saturation du noyau n'est pas souhaitable puisque la configuration de données écrites est déformée par cette saturation. Un nouveau type de technique d'enregistrement magnétique utilise l'orientation verticale des configurations de données magnétiques créées sur le support d'enregistrement magné- tique au lieu des configurations de données magnétiques horizontales plus anciennes qui sont aujourd'hui presque universelles. Le support d'enregistrement magnétique utilisé dans un type de technique d'enregistrement verticale possède une couche extérieure dans laquelle les données réelles sont enregistrées et une couche intérieure qui offre un trajet de flux permettant de fermer le circuit magnétique entre les p8les de la tête. Pour éviter la saturation du noyau, il est nécessaire que les extrémités polaires soient relativement longues (par convention, la longueur d'un entrefer est la dimension donnant l'écartement entre les extrémités polaires et, pour rester cohérent, on mesure la longueur des extrémités polaires suivant la direction dans laquelle est mesurée la longueur de l'entrefer). On sait aujourd'hui qu'une tête transductrice magnétique ayant une extrémité polaire relativement longue peut être utilisée pour écrire des données verticalement enregistrées extrêmement denses dans la mesure o les extrémités polaires ne saturent pas et le coin postérieur de l'extrémité polaire posté- rieure n'est pas défini très précisément. Toutefois, les extrémités polaires longues ne conviennent pas pour la lecture du fait de la difficulté de résoudre des données extrêmement serrées. Une expli- cation très utile de ces considérations est-présentée dans IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 23,n 5, octobre 1980, p. 2148-2149, "Design of Separetely Optimised Thin Film Read/Write Magnetic Recording Heads". La solution proposée dans cet article consiste à placer des têtes de lecture et d'écriture cSte à cste sur un substrat, chacune étant optimisée pour sa fonction parti- culière, puis à simplement décaler radialement le transducteur composite selon que l'on souhaite effectuer une lecture ou une écriture. D'autres références pertinentes sont IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 14, n 4,septembre 1971, p. 1283-1284, "Composite Read/Write Recording Head" et les brevets des Etats- Unis d'Amérique n 3 399 393, 3 881 191 et 4 277 809. Selon l'invention, il est proposé une tête trans- ductrice magnétique comprenant un trajet de flux de retour, deux bras polaires externes formant un circuit magnétique continu avec le trajet de flux et possédant les extrémités polaires qui sont écartées l'une de l'autre de manière à former un entrefer de longueur prédéterminée, et un bras polaire central formant un circuit magnétique continu avec le trajet de flux et possédant une extrémité polaire s'interposant entre les extrémités polaires des bras polaires extérieurs afin de former un entrefer entre lui-même et chaque extrémité polaire des bras polaires extérieurs, l'extrémité polaire du bras polaire central étant notablement plus courte en longueur que les extrémités polaires des bras polaires externes. De préférence, la tête transductrice magnétique comporte deux enroulements entourant chacun le trajet de flux qui comprend le bras polaire central et l'un différent des bras polaires externes, les enroulements étant connectés. La connexion entre les enroulements peut être telle qu'elle produit des orientations opposées pour les enroulements. Les extrémités polaires des bras polaires externes peuvent être d'une même longueur. L'extrémité polaire d'au moins un des bras polaires externes doit avoir une longueur comprise entre 1 et 10 pm. De préférence, l'extrémité polaire du bras polaire central a une longueur comprise entre 0,05 et 1 pm. De préférence, le rapport des longueurs de la plus courte des extrémités polaires des bras polaires externes à l'extré- mité polaire du bras polaire central est d'au moins 5 environ. Pendant l'écriture, la quantité relativement impor- tante de flux produite par le fort courant d'écriture dans les enroulements peut provoquer rapidement la saturation du bras polaire central et celui-ci devient sensiblement transparent vis-à-vis du flux magnétique. Ainsi, l'écriture ne se produit qu'au niveau du coin postérieur de l'extrémité polaire du bras polaire externe postérieur. La lecture se produit entre l'extrémité polaire du bras polaire central et les extrémités polaires des bras polaires externes,ce qui autorise une résolution très élevée de la configura- tion magnétique de données inscrite dans la surface d'un support d'enregistrement magnétique. La connexion commune des enroulements étant utilisée comme terre, on peut simultanément connecter les extrémités libres des enroulements à la même borne d'une source de courant bipolaire afin de produire un flux magnétique dans le noyau pendant l'opération d'écriture. Par conséquent, l'invention vise à proposer une tête transductrice magnétique comportant un noyau qui ne sature pas pendant l'opération d'écriture, présentant une résolution relative- ment élevée pendant l'opération d'écriture, utilisant un signal d'écriture bipolaire et possédant des bras polaires différents pour la lecture et l'écriture, qui tous forment une partie du même trajet de flux. La description suivante, conçue à titre d'illustra- tion de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue simplifiée en coupe et à échelle agrandie d'une tête transductrice magnétique selon l'inven- tion; - les figures 2a et 2b sont respectivement une vue latérale en coupe d'un premier mode de réalisation d'une tête trans- ductrice magnétique selon l'invention et une vue en projection d'une face de transduction de la tête; et - les figures 3a et 3b sont respectivement une vue latérale en coupe d'un autre mode de réalisation d'une tête trans- ductrice magnétique selon l'invention et une vue en projection d'une face de transduction de la tête. On se reporte d'abord à la figure 1. Une tête trans- ductrice magnétique selon l'invention possède un noyau 10 comprenant un trajet de flux de retour 19 à chaque extrémité duquel se trouve un bras polaire externe 11, 14. Les bras polaires 11, 14 forment un circuit magnétique continu avec le trajet de flux 19. A leurs extrémités, les bras polaires 11 et 14 possèdent respectivement les extrémités polaires 15 et 17. Les extrémités polaires 15 et 17 sont mutuellement séparées l'une-de l'autre de façon à former un entrefer d'une longueur L. Solidairement avec le trajet de flux 19, il existe un bras polaire central 9 possédant une extrémité polaire 16 qui est placée entre les extrémités polaires 15 et 17 et dont la surface est sensiblement coplanaire à celle des extrémités polaires 15 et 17. La longueur de l'extrémité polaire 16 (les longueurs des extrémités polaires sont mesurées dans la même direction que la longueur de l'entrefer) est sensiblement plus courte que celles des extrémités polaires 15 et 17. Ceci constitue un aspect important et crucial de l'invention. Il est commode que les extrémités polaires 15 et 17 aient une même longueur. Deux enroulements 12 et 13 entourant le trajet de flux 19 sont respectivement représentés comme comprenant des segments de spires 12b, 13a, 13c, dirigés, comme cela est indiqué par le symbole "x", de façon à entrer dans le plan de la figure 1, et des segments de spire 12a, 13b, 12c dirigés, ainsi que cela est indiqué par le symbole "'", de façon à sortir du plan de la figure 1. Les segments 12a, 12b, 12c constituent ensemble l'enroulement 12, et les segments 13a, 13b, 13c constituent l'enroulement 13. Un conducteur 18 connecte les enroulements 12 et 13 avec des orienta- tions opposées, si bien qu'ils fournissent un signal bipolaire pendant une opération d'écriture. Ainsi, les segments de spire 12c, 13c forment respectivement les extrémités libres des enroulements 12 et 13 destinées à être connectées à l'extérieur. Pour utiliser la tête transductrice magnétique de la figure 1 dans une opération d'écriture, il est préférable d'uti- liser les enroulements 12 et 13 sous forme d'un unique enroulement à prise centrale. On connecte le conducteur 18 à une borne d'une source de courant et la connexion de l'autre borne de la source de courant est électroniquement commutée entre les extrémités libres des segments de spires 12e et 13c. Ceci produit un renver- sement de flux dans le trajet comprenant le bras polaire externe 11, le trajet de flux 19, le bras polaire externe 14 et l'entrefer existant entre les extrémités polaires 15 et 17. Puisque l'aire en section droite la plus petite des bras polaires externes 11 et 14 est beaucoup plus grande que celle du bras polaire central 9, presque tout le flux passe dans les bras polaires 11 et 14 et l'écriture s'effectue de manière classique au niveau du bord posté- rieur extérieur du noyau 10. L'aire relativement grande des bras polaires externes 11 et 14 empêche la saturation magnétique du noyau par le passage du courant dans les enroulements 12 et 13 Pendant l'opération de lecture, un signal de courant est produit dans les enroulements par le déplacement d'un support d'enregistre- ment magnétique déjà enregistré devant les extrémités polaires 15, 16 et 17. En raison de la longueur très courte de l'extrémité - polaire 16, pendant une opération de lecture, la résolution est sensiblement améliorée par l'utilisation de l'extrémité polaire 16 du bras polaire central 9. La position centrale du bras polaire 9 et le fait que le flux sort du bras polaire 9 et se divise entre les bras polaires extérieurs 11 et 14, et inversement, conduit à la production du signal dans les enroulements 12 et 13 pendant les opérations de lecture. Puisque le signal de flux passant dans le bras polaire central 9 se divise presque également dans le trajet de flux 9, l'orientation opposée des enroulements 12 et 13 a pour effet que le signal qui passe dans l'extrémité des segments 12c et 13c pendant l'opération de lecture est approximativement la somme des signaux passant respectivement dans les enroulements 12 et 13. On se reporte ensuite aux figures 2a et 2b. Un premier mode de réalisation d'une tête transductrice magnétique selon l'invention est représenté comme étant formé d'un substrat de ferrite magnétique 20qui forme un bras polaire (correspondant au bras polaire 11 de la figure 1) possédant une extrémité polaire 27. Un bras polaire central 22 forme un circuit magnétique continu avec le substrat 20 dans le voisinage d'un trajet de flux de retour 40. De la meme façon, un bras polaire externe 24 possédant une extré- mité polaire 31 forme un circuit magnétique continu avec le bras polaire central 22, lequel possède une extrémité polaire 29, et, également, avec le substrat 20 et comporte le trajet de flux 40. Les bras polaires 22 et 24 et le substrat 20 peuvent présenter toute forme convenable. Comme le montre la vue en projection de la face de transduction de la figure 2b, un entrefer 28 est formé entre le substrat 20 et le bras polaire central 22 par une couche iso- lante 21. La couche isolante 21 sert également à isoler les uns des autres et vis-à-vis du bras polaire central 22 les segments de spires 25a, 25b, 25c d'un premier enroulement 25. L'enroulement 25 est disposé entre le substrat 20 et le bras polaire central 22 et il entoure le trajet de flux qui comporte le bras polaire central 22, le trajet de flux 40 et le substrat 20, tout en étant sensiblement dans le plan du trajet de flux 40. La couche isolante 21 est repré- sentée sur la figure 2a comme étant discontinue et, en fait, elle peut être ainsi, mais il est plus souhaitable qu'elle soit continue via des aires non représentées sur la figure 2b. De la même façon, une couche isolante 23 forme le deuxième entrefer 30 entre les bras polaires 22 et 24 et sert également à isoler des segments de spires 26a, 26b et 26c d'un deuxième enroulement 26 les uns vis-à-vis des autres et vis-à-vis des bras polaires 22 et 24. La couche isolante 23 est également représentée comme étant dis- continue, et elle peut l'être, mais il convient mieux qu'elle soit continue à la fois avec elle-même via des aires non repré- sentées sur la figure 2b et avec la couche isolante 21. On forme typiquement chacune des couches isolantes 21 et 23 en au moins deux opérations distinctes de dépôt ou de revêtement. L'enroulement 26 entoure le trajet de flux qui comporte le bras polaire central 22, le trajet de flux 40 et le bras polaire externe 24. Un conducteur 32 relie électriquement l'extrémité interne de chacun des segments de spires 25b, 26b de façon à produire des orientations opposées entre les enroulements 25 et 26. On doit également comprendre qu'un accès électrique au conducteur 32 est naturellement nécessaire, et celui-ci peut facilement être réalisé pendant la fabrication. Des connexions électriques sont donc établies avec le conducteur 32 et avec les prisesterminales des enroulements 25 et 26 qui sont formées par les extrémités respectives des segments de spires 25c et 26c. Comme le montre la vue en projection inférieure de la figure 2b, les dimensions indiquées pour la face de trans- duction sont L1, L2, L3, L4 et L5o Les dimensions L2 et L4 sont les longueurs des entrefers 30 et 28 et peuvent présenter toute valeur convenable. Les dimensions cruciales pour la mise en oeuvre de l'invention sont les valeurs relatives des dimensions L1 L3 et L5. La longueur L3 de l'extrémité polaire 29 du bras polaire central 22 doit être sensiblement plus petite que la dimension L5 qui est l'épaisseur du substrat 20 (la "longueur" de l'extrémité polaire 27) constituant l'un des bras polaires externes, et que la dimension L1 qui est la longueur de l'extrémité polaire 31 de l'autre bras polaire externe 24. Comme expliqué en relation avec la figure 1, ceci permet d'éviter la saturation du noyau pendant une opération d'écriture tout en autorisant une résolution supé- rieure pendant une opération de lecture, comme cela peut être réalisé à l'aide d'une extrémité polaire courte. Les figures 3a et 3b montrent un autre mode de réalisation d'une tête transductrice magnétique selon l'invention qui est très semblable à celui présenté sur les figures 2a et 2b. Toutefois, un substrat 34 est fait d'un matériau magnétique, ce qui nécessite la formation initiale d'une couche magnétique 35 sur le substrat 34, la couche magnétique 35 consti- tuant un premier bras polaire externe qui possède une extrémité polaire 37 dont la dimension est donnée par L5. On réalise de manière avantageuse une lecture plus équilibrée des signaux lorsque L1 = L5, comme indiqué. Pour tout le reste, la structure présentée est identique à celle des figures 2a et 2b et les commentaires faits au sujet des figures 2a et 2b s'appliquent ici de la même manière. -Le fonctionnement des têtes transductrices magné- tiques des figures 2a et 3a est identique à celui décrit pour la tête transductrice magnétique de la figure 1. Pendant l'opération d'écriture, le courant d'écriture relativement grand sature le bras polaire central 22 et permet que l'écriture se produise au niveau du bord postérieur du bras polaire externe 24. Pendant l'opération de lecture, l'extrémité polaire 29 beaucoup plus courte augmente la résolution de lecture des données. Dans une tête typique du type présenté sur les figures 2a et 2b, et plus spécialement sur les figures 3a et 3b, construite selon les techniques indiquées, L1 vaut 6 pm, L3 vaut 0,3 pm, et L5 vaut 6 pm. Il est actuellement préféré que la gamme des lon- gueurs des extrémités polaires 27,31 ou 37,31 soit de 1 à 10 pm, et que la gamme des longueurs de l'extrémité polaire 29 soit de 0,05 à 1 pm. Le rapport L1/L3 doit dans tous les cas être au moins sensiblement égal à 5 pour procurer les améliorations voulues en quoi consistent l'élimination de la saturation des extrémités polaires pendant l'opération d'écriture et l'amélioration de la résolution pendant l'opération de lecture. Les valeurs réelles de L2 et L4 ne sont pas importantes, mais elles sont typiquement beaucoup plus petites que L3, ce qui permet une haute résolution pour l'opéra- tion de lecture. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'ima- giner, à partir des dispositifs dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. 2554624- REVENDICATIONS 1. Tête transductrice magnétique caractérisée en ce qu'elle comprend: un trajet de flux de retour (19; 40); deux bras polaires externes (11, 14; 20, 24; 35, 24) formant un circuit magnétique continu avec le trajet de flux (19; 40) et possédant des extrémités polaires (15, 17; 27, 31; 37, 31) mutuellement séparées de façon à former un entrefer de longueur prédéterminée (L); et un bras polaire central (9; 22) formant un circuit magné- tique continu avec le trajet de flux et possédant une extrémité polaire (16; 29) disposée entre les extrémités polaires (15, 17; 27, 31; 37, 31) des bras polaires externes (11, 14; 20, 24; 35, 24) de façon à former un entrefer (28, 30) entre elle-même et chaque extrémité polaire (15, 17; 27, 31; 37, 31) des bras polaires externes (11, 14; 20, 24; 35, 24), ladite extrémité polaire (16; 29) du bras polaire central (9; 22) ayant une longueur sensiblement plus courte que les extrémités polaires (15, 17; 27, 31; 37, 31) des bras polaires externes (11, 14; 20, 24; 35, 24). 2. Tête selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte deux enroulements (12, 13; 25, 26) entourant chacun le trajet de flux constitué du bras polaire central (9; 22) et de l'un différent des bras polaires externes (11, 14; 20, 24; , 24), les enroulements étant connectés (18; 32). 3. Tête selon la revendication 2, caractérisée en ce que la connexion (18; 32) entre les enroulements (12, 13; 25, 26) produit des orientations opposées dans les enroulements. 4. Tête selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les extrémités polaires (15, 17; 27, 31; 37, 31) des bras polaires externes (11, 14; 20, 24; 35, 24) ont des longueurs égales. 5. Tête selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'extrémité polaire (15, 17; 27, 31; 37, 31) d'au moins l'un des bras polaires externes (11, 14; 20, 24; 35, 24) possède une longueur comprise entre 1 et 10 pm. 6. Tête selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'extrémité polaire (16; 29) du bras polaire central (9; 22) possède une longueur comprise entre 0,05 et 1 pm. 7. Tête selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le rapport des longueurs de la plus courte des extrémités polaires (15, 17; 27, 31; 37, 31) des bras polaires externes (11, 14; 20, 24; 35, 24) à l'extrémité polaire (16; 29) du bras polaire central (9; 22) est d'au moins 5 environ.