Brevet FR2756964A1 — publié le 19980612

ENSEMBLE SUPPORT D'ENREGISTREMENT-TETE MAGNETIQUE OPTIMISE DESCRIPTION Domaine technique La présente invention a pour objet un ensemble support d'enregistrement-tête magnétique optimisé. Elle trouve une application dans l'enregistrement magnétique d'informations, par exemple sur disque. Etat de la technique antérieure Les figures 1 et 2 annexées montrent schématiquement, dans leur partie basse, les pièces polaires de deux types de têtes connues, respectivement les têtes anciennes à pièces polaires perpendiculaires au support d'enregistrement, et les têtes récentes planaires à couches minces, à pièces polaires parallèles au support. Le champ magnétique produit par ces têtes peut être mesuré par microscope à force atomique. L'intensité de ce champ est représenté sur la partie haute des figures. De façon plus précise, sur la figure 1, (en bas), sont représentées deux pièces polaires 10, 12, et, (en haut), la surface 14 représentant l'amplitude de la composante horizontale Hx du champ magnétique en fonction de la distance x au centre de l'entrefer et le long de la dimension transversale. De manière similaire, on voit, sur la figure 2, deux pièces polaires 20, 22 (en bas) et la surface 24 représentant ces mêmes variations (en haut). On voit que le gradient horizontal est plus important pour les têtes planaires à couches minces B 12646 RS (figure 2) que pour les têtes anciennes (figure 1) Cette différence vient de la forme des lignes de champ dans les deux types de têtes. Dans une tête classique, comme représenté sur la figure 1, les lignes de champ sont sensiblement perpendiculaires au support d'enregistrement, alors que, dans une tête planaire à couches minces, ces lignes, représentées sur la figure 2, sont sensiblement parallèles au support. Sur ces figures sont représentées également des charges magnétiques positives et négatives, qui sont naturellement fictives, mais qui permettent de mieux illustrer les phénomènes. En ce qui concerne le support o sont enregistrées les informations, il est formé en général d'un disque recouvert d'une couche magnétique. Dans cette couche, l'information est enregistrée sous forme d'une transition magnétique qui sépare deux régions o l'aimantation présente des orientations de direction opposée. La longueur de la transition magnétique enregistrée dans la couche dépend du produit de l'épaisseur de la couche magnétique par l'aimantation de la couche. En général, on cherche à diminuer ce produit, pour augmenter la densité linéique d'information enregistrée. Cette tendance a malheureusement des limites, car elle conduit, en même temps, à une diminution de l'énergie magnétique stockée dans la couche, donc à une réduction du signal de lecture. Pour préciser la relation existant entre le champ magnétique produit par la tête et la forme de la transition magnétique enregistrée dans la couche magnétique, on peut se référer aux figures annexées 3 et 4. Ces figures utilisent une construction B 12646 RS géométrique, plus parlante qu'un calcul théorique, pour relier le champ produit par la tête à l'aimantation enregistrée dans la couche. Sur la figure 3, la courbe A, en haut à gauche, représente la variation de la composante horizontale Hx du champ produit par la tête en fonction de l'abscisse x. L'axe des abscisses correspond à l'axe horizontal de la piste enregistrée. Cette variation présente une forme en cloche, dont seule une moitié est représentée (l'autre moitié, en tirets, est symétrique). La courbe B, en haut à droite, représente une branche du cycle d'hystérésis de la couche magnétique du disque. On sait qu'un tel cycle relie l'aimantation M dans la couche au champ magnétique appliqué. Généralement, on porte le champ en abscisses et l'aimantation en ordonnées, mais, pour des raisons évidentes de correspondance avec la courbe A de la partie gauche, on a porté ici le champ Hx en ordonnées et l'aimantation M en abscisses. De cette manière, la valeur du champ d'un point de la courbe B peut être immédiatement mis en correspondance avec le champ correspondant d'un point relatif à la courbe A. La courbe C, en bas à gauche, montre la variation de l'aimantation M dans la couche, en fonction de l'abscisse x prise le long de l'axe longitudinal de la couche. Cet axe des abscisses est donc parallèle à celui qui correspond à la courbe A. On peut construire la courbe C point par point. Pour cela, il faut, pour chaque abscisse x d'un point de la courbe A, trouver la valeur de l'aimantation sur la figure B puis reporter cette valeur dans le graphique en bas à gauche en gardant la même abscisse x. On peut prendre, comme exemple de cette B 12646 RS construction, un point M sur la courbe A, dont l'abscisse est x1 et l'ordonnée H1. A ce point M correspond un point N sur la courbe B, de même ordonnée. Il lui correspond une aimantation MI. Pour la même abscisse x1 et pour cette valeur M1 de l'aimantation, on trouve un point P dans le repère M,x en bas à gauche et ce point est l'un des points de la courbe C recherchée. Connaissant la courbe A propre à une tête et la courbe B propre à une couche, on en déduit la transition C dans la couche. Les courbes de la figure 3 correspondent à une tête classique, comme celle de la figure 1. La figure 4 montre les mêmes courbes, mais pour une tête horizontale à couches minces. On voit que la transition magnétique obtenue (courbe C) est plus étroite dans le second cas que dans le premier. Le signal de lecture obtenu à partir de telles transitions (courbes C des figures 3 et 4) est en forme de cloche, comme l'illustre la figure 5 (signal S) Pour évaluer la largeur de la transition, on se réfère souvent à la largeur à mi-hauteur du signal de lecture, largeur notée classiquement Pw50. Bien que la transition magnétique enregistrée soit plus étroite avec une tête planaire à couches minces qu'avec une tête classique, cela ne suffit pas à augmenter la densité linéique d'enregistrement, car celle-ci dépend, en fait, essentiellement du rapport signal sur bruit. Or, le bruit est quasiment constant pour une chaîne complète de lecture, et c'est donc sur le signal de lecture qu'il faut jouer. Avec les têtes classiques telles que celle de la figure 1, cette augmentation n'est guère possible. En effet, dans la B 12646 RS couche qui est le siège d'une transition magnétique, un rééquilibrage s'effectue après l'opération d'écriture, entre le champ coercitif et le champ démagnétisant. Ce dernier est, en première approximation, proportionnel au produit de l'épaisseur "t" de la couche magnétique (la lettre "t" correspondant à l'initiale du mot anglais "thickness") par la valeur de l'aimantation rémanente, soft Mr. Pour les têtes classiques, qui fournissent un gradient de champ relativement faible, l'augmentation de la densité d'enregistrement s'effectue toujours par une diminution du produit (Mr)t, afin de diminuer les champs démagnétisants. Cette tendance rend la solution du problème toujours plus difficile, car le signal de lecture diminue corrélativement. On se heurte donc là, à un problème qui semble insoluble. Exposé de l'invention La présente invention a justement pour but de résoudre ce problème. A cette fin, l'invention propose non plus de diminuer le produit (Mr)t, mais, paradoxalement, de l'augmenter. Ceci n'est possible, en revanche, que si l'on utilise une tête planaire à couches minces (figure 2), pour laquelle le gradient de champ horizontal est fort. En outre, selon une autre caractéristique de l'invention, le champ coercitif Hc de la couche magnétique est également augmenté par rapport aux valeurs usuelles, ce qui, combiné à l'augmentation du produit (Mr)t, maintient le rapport (Mr)t/Hc sensiblement constant (ou, éventuellement, le réduit quelque peu). L'augmentation de l'aimantation rémanente Mr et du champ coercitif Hc élargit le cycle d'hystérésis du matériau constituant la couche B 12646 RS magnétique d'enregistrement, ce qui augmente l'aire délimitée par ce cycle. Cette augmentation de l'aire conduit à une augmentation de l'énergie stockée dans la couche, donc à un accroissement de l'amplitude du signal de lecture, alors qu'un équilibre est conservé entre le champ démagnétisant et le champ coercitif. On diminue un peu, voire pas du tout, la largeur Pw 50, mais on a obtenu un signal de lecture plus important, ce qui permet d'avoir un meilleur rapport signal sur bruit. On pourra donc augmenter la densité d'enregistrement, soit en diminuant la longueur de la transition, soit en diminuant sa largeur, (autrement dit en diminuant la largeur de piste). De façon précise, la présente invention a donc pour objet un ensemble support d'enregistrement-tête magnétique, dans lequel le support comprend une couche magnétique présentant une certaine aimantation rémanente Mr, une certaine épaisseur t, donc un certain produit (Mr)t, un certain champ coercitif Hc, et un certain rapport (Mr)t/Hc, cet ensemble étant caractérisé par le fait que la tête magnétique est une tête magnétique planaire à couches minces et que la couche magnétique du support présente un produit (Mr)t élevé pour un rapport (Mr)t/Hc donné, ceci permettant d'obtenir des densités d'enregistrement plus élevées exploitables. De préférence, le champ coercitif Hc est choisi supérieur à environ 2200 Oe. De préférence encore, le produit (Mr)t est choisi supérieur à environ 1, 8 en unités CGS. Dans ce système, Mr est mesurée en memu/cm3, t en centimètres, Hc en Oersted. Le produit Mr(t) s'exprime donc en memu/cm2. B 12646 RS De préférence encore le rapport Mr(t)/Hc est choisi voisin d'environ 0,7 ou 0,8.10-3 memu/cm2/Oe. Le produit du champ coercitif Hc par la quantité (Mr)t devient supérieur à environ 4000 Oe.memu/cm2. Brève description des dessins - la figure 1, déjà décrite, illustre une tête classique ancienne à pièces polaires perpendiculaires au support d'enregistrement; - la figure 2, déjà décrite, illustre une tète magnétique récente horizontale à couches minces; - la figure 3, déjà décrite, montre la correspondance géométrique entre le champ produit par une tête classique et la transition magnétique dans la couche d'enregistrement; - la figure 4, déjà décrite, montre la même correspondance entre le champ produit par une tête horizontale à couches minces et la transition magnétique dans la couche d'enregistrement; - la figure 5, déjà décrite, montre la forme générale d'un signal de lecture S; - la figure 6 montre le cycle d'hystérésis d'une couche magnétique utilisée conformément à l'invention. Description d'un mode particulier de réalisation Les tableaux qui suivent illustrent un mode particulier de réalisation de l'invention. Ces tableaux donnent diverses caractéristiques de la couche magnétique utilisée sur le disque d'enregistrement, B 12646 RS sachant que cette couche est combinée à une tête horizontale à couches minces. Une telle tête est bien connue de l'homme du métier et est décrite, par exemple, dans le document FR-A-2 645 314 (ou son correspondant américain US-A-A5,208,716). Dans ce tableau, la nomenclature utilisée est la suivante: HfID = signal haute fréquence en millivolt, mesuré sur le diamètre intérieur LfID = signal basse fréquence en millivolt, mesuré sur le diamètre intérieur HfOD = signal haute fréquence en millivolt, mesuré sur le diamètre extérieur LfOD = signal basse fréquence en millivot, mesuré sur le diamètre extérieur Pw50ID = largeur du pic isolé à mi-hauteur en nanosecondes sur le diamètre intérieur Pw500D = largeur du pic isolé à mi- hauteur en nanosecondes sur le diamètre extérieur ResID = rapport d'amplitude d'un signal haute fréquence par rapport à un signal basse fréquence mesuré sur le diamètre intérieur. La résolution se mesure en %. ResOD = rapport d'amplitude d'un signal haute fréquence par rapport à un signal basse fréquence mesuré sur le diamètre extérieur. La résolution se mesure en %. Ow = mesure en dB de la surécriture de la tête (en anglais "overwrite") OwID = surécriture pour le diamètre intérieur en dB OwOD = surécriture pour le diamètre extérieur en dB B 12646 RS NLTS = symétrie de la transition non linéaire (en anglais "Non Linearity Transition Symetry") mesuré en pourcents. Dans les quatre tableaux qui suivent, la première ligne, marquée par l'abréviation Dc, correspond à un disque classique. La seconde ligne, marquée par l'abréviation Do, correspond à un disque optimisé selon la présente invention. La troisième ligne indique l'augmentation, en pourcentage, obtenue lorsqu'on passe d'un disque classique à un disque optimisé selon l'invention. HF ID (mv) LF ID (mV) HF OD (mV) LF OD (mV) Dc 0,186 0,306 0,246 0,452 Do 0, 272 0,353 0,351 0,546 % +46 +15 +42 +20 Pw50 ID RES ID Pw50 OD RES OD (ns) (%) (ns) (%) Dc 21,85 60,76 12,55 54,48 Do 18, 34 77,04 11,58 64,21 % -17 +26 -8 +17 NLTS ID (%) NLTS OD (%) Dc 13,7 17,7 Do 6,8 12,9 % - -50 -27 B 12646 RS OW ID (dB) OW OD (dB) Dc 24,19 25,46 Do 26,74 25,80 % +10 Ces tableaux montrent qu'en haute fréquence, on peut augmenter l'amplitude de lecture de 46%, que la largeur Pw50 est diminuée d'environ 10%, que la surécriture ("overwrite") est un peu améliorée et qu'enfin la symétrie du signal est environ deux fois meilleure que pour un disque non optimisé. Enfin, la figure 6 montre le cycle d'hystérésis CHo correspondant au disque optimisé selon l'invention et le cycle CHc correspondant à un disque classique. L'augmentation de l'aire limitée par le cycle est manifeste. On peut dire, de plus, que si l'on augmente le champ coercitif Hc, le signal à haute fréquence sera plus augmenté que le signal à basse fréquence. Si l'on augmente le produit (Mr)t, on augmentera plus le signal à basse fréquence que le signal à haute fréquence. B 12646 RS REVENDICATIONS 1. Ensemble support d'enregistrement-tête magnétique, dans lequel le support comprend une couche magnétique présentant une certaine aimantation rémanente Mr, une certaine épaisseur t, donc un certain produit (Mr)t, un certain champ coercitif Hc, et un certain rapport (Mr)t/Hc, cet ensemble étant caractérisé par le fait que la tête magnétique est une tête magnétique planaire à couches minces et que la couche magnétique du support présente un produit (Mr)t élevé pour un rapport (Mr)t/Hc donné. 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le champ coercitif Hc est choisi supérieur à environ 2200 Oe. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le produit (Mr)t est choisi supérieur à environ 1,8 (memu/cm2). 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le rapport (Mr)t/Hc est choisi voisin de 0,7 ou 0,8.10-3 memu/cm2/Oe. 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le produit (Hc) (Mr)t est supérieur à environ 4000 Ce x memu/cm2. 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'augmentation de Hc entraîne une augmentation prépondérante du signal haute fréquence. B 12646 RS