Brevet FR2676301A1 — publié le 19921113

TETE MAGNETIQUE D'ECRITURE ET DE LECTURE A LARGEUR DE POLES DISSYMETRIQUE DESCRIPTION La présente invention a pour objet une tête magnétique d'écriture et de Lecture à largeur de pôles dissymétrique. L'invention s'applique essentiellement aux têtes dites horizontales à couches minces. Une telle tête est représentée sur la figure 1 annexée. Sur cette figure, on voit, en coupe, une tête horizontale comprenant un substrat semiconducteur 10, par exemple en siLicium, dans Lequel a été gravé un caisson 12 ; dans ce caisson, une couche magnétique inférieure 14 a été formée par exemple électrolytiquement et a été prolongée par deux plots verticaux 161, 162 magnétiques ou non. Un bobinage 18 entoure ces plots ; il est noyé dans une couche isolante 20. Le circuit magnétique se complète par une couche magnétique supérieure séparée en deux pièces polaires 221, 222 par un espaceur amagnétique 24. Chaque pièce polaire définit un pôle magnétique. Un élément magnétorésistant MR, par exemple en fernickel, est disposé sous l'espaceur amagnétique 24. Cet élément est obtenu par photogravure, en prenant l'espaceur comme masque. IL est donc autoaligné par rapport à L'espaceur. La tête se déplace devant un support magnétique 30 ou L'on doit lire ou écrire des informations. Dans le mode de réalisation illustré, ce support est supposé se déplacer de La droite vers la gauche. La pièce polaire 221 peut donc être quaLifiée de pièce polaire "avant" et La pièce polaire 222 de pièce poLaire "arrière". Le fonctionnement de ce dispositif est schématiquement Le suivant. A L'écriture, Le courant circulant dans le bobinage 18 crée un champ magnétique et, par conséquent, une induction dans le circuit magnétique. Les lignes de champ qui s'épanouissent autour de l'espaceur 24 induisent une aimantation dans le support 30. A la Lecture, une information magnétique enregistrée dans le support 30 produit un champ magnétique de lecture et, par conséquent, une induction dans le circuit magnétique. Cette induction se referme, en partie, à travers l'élément magnétorésistant MR. Il en résulte une variation de résistance de l'élément. La figure 2 montre le dispositif en vue de dessus, ce qui permet d'illustrer la forme de l'enroulement 18, des deux pièces polaires 221, 222 et de la magnétorésistance MR. A propos de cette dernière, on voit qu'il s'agit d'une pièce en forme de H avec deux larges bandes latérales 32, 33 et une bande centrale 34 située juste sous l'espaceur 24. L'écartement entre les deux bandes latérales 32, 33 est de valeur lat inférieure à l'écartement La entre les bords de l'espaceur. En d'autres termes, la largeur de la magnétorésistance est plus faible que la largeur des pôles. Une telle tête est décrite dans le document FR-A-2 645 314. La différence de largeur entre la partie centrale de la magnétorésistance et les pièces polaires (respectivement la et La) permet, en principe, de lire la piste magnétique sur une largeur la, alors que cette piste a été décrite sur une largeur La, comme illustré sur la figure 3. La différence entre ces deux largeurs, de valeur D, se répartit idéalement en deux intervalles de valeur D/2 situés de part et d'autre de la piste de lecture. Si ce dispositif connu donne satisfaction à certains égards, il présente néanmoins des inconvé nients. En effet, à la lecture, le flux magnétique est censé se diviser en deux parties, L'une empruntant Les deux pièces polaires 221, 222 et L'autre la magnétorésistance MR. Le flux émis par le support magnétique 30 est, en fait, moyenné sur toute l'épaisseur du matériau constituant les pièces polaires et Le signal détecté aux bornes de la magnétorésistance MR est proportionnel au flux moyenné par Les pôles et non au flux que la magnétorésistance capterait si elle était seule. Ainsi, contrairement à ce qu'on pouvait attendre, la largeur de lecture est sensiblement la même que la largeur d'écriture. Par ailleurs, l'efficacité d'une telle tête est faible, car Le couplage entre la magnétorésistance et les pôles s'effectue mal. De plus, à L'écriture, une partie du flux magnétique est canalisée par les larges bandes latérales 32, 33, ce qui court-circuite en partie L'entrefer. Enfin, du fait de leur grande masse, les ailes 32 et 33 de l'élément magnétorésistant vont attirer de manière privilégiée le flux magnétique de Lecture et réduire d'autant l'effet de ce flux sur La mince bande centrale magnétorésistante située sous L'entrefer. La présente invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients. A cette fin, elle propose une structure où les deux pièces polaires ne sont pas identiques, L'une, (à savoir la pièce polaire arrière) étant plus étroite que l'autre, (la pièce polaire avant) au niveau de l'entrefer. En d'autres termes, si la largeur du pôle arrière est égale à une valeur l, celle du pôle avant est égale à une valeur L, avec L supérieur à L. A L'écriture, la dissymétrie des pièces polaires permet d'écrire sur une Largeur égale à environ la largeur du pôle arrière (I) augmentée de la valeur e d'un micromètre environ en saturant le pôle avant. En revanche, à la lecture, où il n'y a plus de phénomène de saturation, la largeur lue est celle du pôle arrière Cl). Cette structure originale des pièces polaires est indépendante de la présence ou de l'absence d'une magnétorésistance, bien que, dans la pratique, on préfère Lire avec un tel moyen plutôt qu'avec l'enroulement ayant servi à L'écriture. Lorsqu'une magnétorésistance est utilisée, elle peut prendre la forme d'un barreau disposé sous l'entrefer, la longueur de ce barreau étant de façon avantageuse inférieure à la largeur (L) du pôle avant. Quant à sa largeur, elle est supérieure à celle de L'entrefer. Cette disposition permet d'accroître l'efficacité de la tête en lecture par un recouvrement partiel de la magnétorésistance par les pôles, ce qui augmente Le couplage magnétique. Mais la magnétorésistance peut être également disposée à l'arrière de la tête, dans la pièce polaire inférieure. La magnétorésistance est alors logée dans un intervalle ménagé dans le circuit magnétique et se trouve ainsi disposée en série dans Le circuit magnétique (alors qu'elle était en parallèle dans la variante précédente). Comme on le constatera par La suite, cette différence introduite dans Les dimensions des deux pièces polaires ne complique en rien la réalisation de la tête, car elle est introduite automatiquement lors des opérations de gravure. De manière plus précise, la présente invention a pour objet une tête magnétique de lecture et d'écriture en couches minces du genre de celles qui viennent d'être décrites au titre de l'art antérieur, et qui est caractérisée par le fait que la pièce polaire arrière présente une Largeur plus faible que celle de la pièce polaire avant. De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention appara;tront mieux à la lumière de la description qui va suivre. Cette description porte sur des exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif et se réfère à des dessins annexés, sur Lesquels - La figure 1, déjà décrite, montre en coupe une tête magnétique selon l'art antérieur ; - La figure 2, déjà décrite, montre cette tête en vue de dessus ; - la figure 3, déjà décrite, montre un support magnétique d'information avec une piste d'écriture et une piste de lecture plus étroite ; - la figure 4 montre la structure des pièces polaires dans une tête conforme à L'inven tion ; - la figure 5 montre une tête conforme à L'invention avec un barreau magnétorésistif sous L'entrefer ; ; - La figure 6 montre une variante dans Laquel- le le barreau magnétorésistif est placé à L'arrière de La tête ; - La figure 7 est un relevé de champ magnéti que dans L'entrefer à l'écriture et à la lecture ; - la figure 8 illustre diverses étapes d'un procédé de réalisation d'une tête conforme à L'invention. On voit, sur la figure 4, en vue de dessus, une couche magnétique horizontale supérieure 22 dans une tête conforme à L'invention. Cette couche comprend une pièce polaire arrière PPar, de Largeur I au niveau de L'entrefer (autrement dit au niveau du pôle), et une pièce polaire avant PPav de Largeur L au niveau de L'entrefer. Les deux pôles sont séparés par un espaceur amagnétique 24. Selon l'invention, L est supérieur à l. La tête représentée sur la figure 5 diffère de la précédente par La présence d'une magnétorésistance MR disposée sous l'espaceur. Cette magnétorésistance est reliée à deux conducteurs électriques 32 et 34, qui viennent prendre contact avec la bande magnétorésistante très près des pôles. La longueur I' de la zone efficace de la magnétorésistance MR est alors comprise par exemple entre La largeur (L) de La pièce polaire arrière (PPar) et La Largeur (L) de la pièce polaire avant (PPav). La largeur d de La magnétorésistance est supérieure à l'épaisseur e de L'espaceur 24. Bien entendu, La longueur de La magnétorésistance pourrait être inférieure à la Largeur du pôle arrière, en particulier dans le cas de champ parasite important induit par les bords de L'entrefer. Dans la variante illustrée sur La figure 6, la magnétorésist#nce MR' est insérée dans la couche magnétique horizontale inférieure 14. L'intervalle d'insertion peut être situé n'importe où dans La couche inférieure. La figure 7 permet de préciser L'écart entre les largeurs de pistes en écriture et en lecture avec une tête conforme à l'invention. Sur cette figure, l'axe des abscisses représente la Largeur de piste comptée en micromètres (l'origine est à 3 micromètres). L'axe des ordonnées porte l'intensité du champ magnétique mesuré dans l'entrefer, d'une part en écriture (courbe A), d'autre part en lecture (courbe B). On voit que la largeur n'est pas La même et qu'il existe intrinsèquement un écart E, de l'ordre de 0,5 pm dans l'exemple illustré, entre les largeurs à L'écriture et à La lecture. La figure 8 montre diverses étapes d'un procédé de réalisation de la tête qui vient d'être décrite. La plupart des opérations réalisées sont connues dans ce genre de technique et ont été décrites dans des demandes de brevets antérieures déposées par le présent Demandeur et notamment la demande FR-A-2 604 021 (et ses correspondants EP-A-O 262 028, US-A-4,837,924) ou encore dans EP-A-O 152 326. L'étape représentée sur la partie (a) de La figure 8 correspond à l'étape (j) de la figure 5 de FR-A-2 604 021. On y voit un substrat 10, une couche magnétique inférieure 14, deux plots verticaux 161, 162 magnétiques ou non, prolongés par des concentrateurs 171, 172 et un ilôt isolant 19. Sur cet ensemble, une couche isolante 34 a été déposée puis gravée sous forme de caisson 36. La partie (b) montre, en vue de dessus, la forme du caisson 36. Sa largeur au centre est égale à L. Le procédé se poursuit (partie c) par le dépôt d'une couche d'isolant 35 tel qu'une résine Laissant dégagée La moitié droite du caisson. Une nouvelle gravure (par exemple du même type que celle ayant permis la gravure du caisson précédemment) est alors effectuée pour agrandir la moitié droite du caisson et amener la partie centrale à une largeur L (au lieu de I). La partie (d) montre Le recul du bord droit référencé 37 et La partie (e) montre, en vue de dessus, les deux parties du caisson, la partie gauche, d'origine, et La partie droite, agrandie. On forme alors, dans ce double caisson, un espaceur amagnétique 42 (partie f) par l'intermédiaire de la couche 35. Le moyen d'obtenir un tel espaceur a été décrit dans le document FR-A-2 604 021 (figure 5, parties k et L) ainsi que dans le document FR-A2 583 887 (figure 2d). Une fois l'espace obtenu, on élimine la couche 35. On dépose ensuite éventuellement une couche conductrice 43 au fond du caisson (dans le cas où on réalise un dépôt magnétique par électrolyse), de part et d'autre de l'espaceur 42. Par croissance électolyti- que sur cette couche, on forme deux pièces polaires, respectivement avant (PPav) et arrière (PPar). La partie (g) montre ces deux pièces en coupe et la partie (h) en vue de dessus. On voit que la différence de largeur des pôles n'est en rien une source de compLication, puisque seule La surgravure illustrée aux figures c, d et e, est à prévoir en plus du procédé ordinaire. La tête magnétique de L'invention, de par sa structure présente les avantages suivants - Le centre du pôle arrière est aligné avec Le centre du pôle avant ; - La distance (L-l) étant définie par gravure (donc avec une bonne précision) on obtient une bonne repro ductibilité pour# E et donc pour la Largeur de piste écrite et la largeur de piste Lue ; - La longueur de la magnétorésistance n'intervient pas dans la définition de la largeur de la piste lue. REVENDICATIONS 1. Tête magnétique de lecture et d'écriture en couches minces comprenant, sur un substrat (10) : - un circuit magnétique avec notamment une couche magnétique horizontale inférieure (14), une couche magnétique horizontale supérieure (22), ladite couche magnétique supérieure étant divisée en deux pièces polaires, l'une dite pièce polaire avant (PPav) par rapport au sens de déplacement relatif de la tête par rapport à un support magnétique d'enregistrement (30), l'autre dite pièce polaire arrière (PPar), la pièce polaire avant (PPav) et La pièce polaire arrière (PPar) étant séparées par un entrefer (24) ; - un double bobinage électriquement conducteur (18) entourant les deux plots verticaux (161, 162) ; cette tête étant caractérisée par le fait que La pièce polaire arrière (PPar) présente une largeur (I) plus faible que la pièce polaire avant (PPav). 2. Tête selon La revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre une magnétorésistance (MR) disposée sous l'entrefer (24). 3 Tête selon La revendication 2, caractérisée par Le fait que la magnétorésistance a une zone efficace présentant une longueur comprise entre la largeur (L) de la pièce polaire arrière (PPar) et celle (L) de la pièce polaire avant (PPav) et une largeur supérieure à l'épaisseur de l'entrefer, chaque pièce polaire (PPav, PPar) recouvrant ainsi partiellement La magnétorésistance (MR). 4. Tête selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre une magnétorésistance (MR') placée dans la couche magnétique inférieure (14).