Brevet FR2774500A1 — publié le 19990806

TETE MAGNETIQUE DE LECTURE A ELEMENT MAGNETORESISTANT ET A ELEMENT CONDUCTEUR DE COMPENSATION DESCRIPTION Domaine technique La présente invention a pour objet une tête magnétique de lecture à élément magnétorésistant et à élément conducteur de compensation. Elle trouve une application dans la lecture d'informations enregistrées magnétiquement sur un support (disque, bande, etc...). Etat de la technique antérieure On connaît des têtes magnétiques de lecture utilisant, comme moyen de lecture, un élément magnétorésistant. Dans la demande de brevet français n"97 12425 du 6 octobre 1997, il est décrit et revendiqué une tête magnétique de lecture qui est illustrée sur les figures 1A, 1B et 2. On voit, sur les figures 1A et 1B, des vues schématiques d'une telle tête respectivement en coupe (1A) et en vue de dessus (1B). Telle que représentée, la tête comprend d'abord une couche magnétique 106 formant blindage, cette couche présentant une ouverture 107. Elle comprend ensuite une couche magnétique 102 perpendiculaire au blindage 106 et constituant une sonde de champ (ou un capteur de champ) : il s'agit d'une couche mince, d'une épaisseur de quelques dizaines de nanomètres (quelques centaines d'Angströms) et d'une hauteur de quelques centaines de nanomètres (quelques milliers d'Angströms) ; sa longueur, comptée selon une direction longitudinale qui est perpendiculaire au plan de la figure 1A et qui est dans le plan de la figure 1B, est égale à la largeur de la piste à lire. La couche 102 se prolonge par un pied 103, également magnétique. La longueur du pied 103 est au moins égale à celle de la couche 102 ; sa hauteur est de quelques centaines de nanomètres. Couche 102 et pied 103 peuvent être en alliage FeNi. Le pied 103 est avantageusement relié à la masse. De chaque côté du pied se trouvent au moins un, et de préférence deux rubans magnétorésistants 104a et 104b, du type à vanne de spin. Ce ou ces ruban(s) forme(nt) l'élément magnétorésistant sensible au champ de lecture. La largeur de l'ouverture 107 peut être de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres. La couche mince magnétique 106 est, par exemple, en alliage FeNi, avec une épaisseur comprise entre 10 nm et 100 nm environ. Ce blindage 106 définit le plan de vol 100 de la tête. La couche sonde 102 affleure sur le plan de vol 100 au centre de l'ouverture 107 et est perpendiculaire au plan de vol. La figure 1B montre, en outre, deux connexions électriques 110a et 110b reliées aux deux rubans 104a, 104b, à leurs extrémités avant, ainsi qu'un pont conducteur 112 reliant les extrémités arrière des rubans. La figure 2 montre un autre mode de réalisation où la tete se complète par deux piliers magnétiques 130, 132 disposés de part et d'autre de l'élément magnétorésistant et par un blindage supplémentaire 134 formé par une couche magnétique inférieure, en contact avec les deux piliers 130 et 132. Un ruban magnétorésistant du type à vanne de spin comprend, en général, deux couches ferromagnétiques séparées par une couche non magnétique et conductrice traversée par un courant, dit courant de lecture. Ce courant de lecture a une direction perpendiculaire au plan des figures 1A et 2. Lorsqu'il circule, ce courant engendre un champ magnétique transversal qui se referme par le pied 103, la sonde 102, le blindage 106, le pilier 130 (ou 132) et, en partie, par le ruban magnétorésistant lui-même. Cette interaction est gênante comme le montrent les figures 3A, 3B et 3C. Ces figures montrent les variations de résistance relative AR/R d'un ruban en fonction du champ H appliqué. Les cycles rectangulaires illustrés correspondent à un fonctionnement numérique de la tête, qui est décrit et revendiqué dans la demande de brevet français n" 97 16245 déposée le 22 décembre 1997 par le présent Demandeur. Sur la figure 3A tout d'abord, est illustré un cycle correspondant à un courant de lecture extrêmement faible (inférieur au milliampère). Le cycle est centré et ne présente pas d'anomalie. Les points A et B sont les points du cycle situés sur l'axe du champ et se situent en environ + 2 Oe (1 Oe=79 A/m). Si le champ magnétique à mesurer est de l'ordre de quelques Oersteds (par exemple 2 Oe pour la plage marquée M), le cycle d'hystérésis sera parcouru normalement. Sur la figure 3B, le courant de lecture est supposé être de l'ordre de quelques milliampères et le champ magnétique parasite qui en résulte fait sentir ses effets : le cycle d'hystérésis est décalé par rapport à l'origine. Si l'on veut mesurer un champ magnétique de l'ordre de quelques Oersteds, on n'obtiendra aucun signal de lecture puisqu'on se déplacera sur la branche horizontale supérieure du cycle. Sur la figure 3C est représenté le cas où l'élément magnétorésistant comprend deux rubans magnétorésistants identiques, comme illustré sur la figure 2. Le cycle est alors dédoublé et décalé. Dans ce cas encore, aucun signal de lecture ne sera disponible pour les champs faibles. La présente invention a justement pour but de remédier à cet inconvénient. Exposé de l'invention Selon l'invention, on dispose au voisinage de l'élément magnétorésistant un élément conducteur parcouru par un courant électrique de sens opposé à celui du courant de lecture circulant dans l'élément magnétorésistant. De cette manière, on crée un champ magnétique de compensation qui va réduire, voire annuler, le champ magnétique lié au courant de lecture circulant dans l'élément magnétorésistant. De façon précise, la présente invention a donc pour objet une tête magnétique de lecture à élément magnétorésistant du type de celle qui a été décrite plus haut en référence aux figures 1A, 13 et 2 et qui est caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre au moins un élément conducteur de compensation placé à proximité de l'élément magnétorésistant, cet élément conducteur étant parcouru par un courant de sens opposé au courant de lecture circulant dans l'élément magnétorésistant. L'élément conducteur de compensation est placé soit au-dessus, soit au-dessous de l'élément magnétorésistant. On peut dire qu'il est adjacent à cet élément. L'élément conducteur de compensation peut prendre la forme d'un ruban conducteur dont les dimensions sont similaires à celles du ruban magnétorésistant. Un ruban conducteur de compensation peut être formé dans la séquence de gravure utilisée pour réaliser l'empilement de couches du ruban magnétorésistant. Il sera alors auto-aligné avec le ruban magnétorésistant. L'ensemble pourra être placé entre le pied 103 et l'un des piliers magnétiques 130, 132 de sorte que le conducteur de compensation se trouvera aligné automatiquement dans la structure de la tête. Si l'élément magnétorésistant comprend deux rubans mis en série et disposés de manière symétrique par rapport au pied de la tête, l'élément conducteur de compensation comprendra lui aussi deux rubans conducteurs de compensation, mis en série. De préférence, le courant circulant dans l'élérnent conducteur de compensation est égal en intensité au courant de lecture circulant dans l'élément magnétorésistant. Cette disposition peut être obtenue en reliant en série le conducteur de compensation et l'élément magnétorésistant. Brève description des dessins - les figures 1A et 1B, déjà décrites, montrent une tête magnétique à blindage, sonde et pied magnétiques - la figure 2, déjà décrite, montre un mode de réalisation de cette tête avec deux piliers magnétiques et un blindage supplémentaire - les figures 3A, 3B, 3C, déjà décrites, illustrent trois cycles d'hystérésis correspondant à trois conditions de fonctionnement différentes - la figure 4 illustre, en coupe, un mode particulier de réalisation d'une tête magnétique conforme à l'invention ; - la figure 5 montre un mode de réalisation et de connexion des conducteurs de compensation et des rubans magnétorésistants. Exposé détaillé de modes de réalisation On voit, sur la figure 4, des moyens déjà représentés sur la figure 2, à savoir un plan de vol 100, une couche sonde 102 prolongée par un pied 103, un blindage 106 et son ouverture 107, deux piliers magnétiques 130, 132 et un blindage supplémentaire 134. Deux rubans magnétorésistants 104a, 104b sont disposés entre les piliers 130, 132 et le pied 103. Ces rubans forment l'élément magnétorésistant de la tête. Selon la variante illustrée, la tête comprend en outre un élément conducteur de compensation qui, dans la variante illustrée, comprend deux rubans conducteurs de compensation 105a, 105b électriquement isolés des rubans magnétorésistants 104a et 104b et parcourus par un courant de compensation de sens opposé au courant de lecture circulant dans les deux rubans magnétorésistants. Ces deux courants sont perpendiculaires au plan de la figure 4 et leur sens est représenté symboliquement par un point cerclé ou une croix cerclée (pour le point cerclé le sens est dirigé vers l'avant du plan de la figure et pour la croix cerclée vers l'arrière). La figure 5 montre une disposition particulière dans laquelle les deux rubans conducteurs de compensation 105a, 105b sont reliés par un pont conducteur 113 qui chevauche le pont conducteur 112 connectant les deux rubans 104a, 104b. De manière plus précise, une première extrémité (arrière) du ruban 105a est reliée à une première extrémité (arrière) du ruban 105b par le pont conducteur 113. Par ailleurs, une seconde extrémité (avant) lllb du second ruban magnétorésistant 104b est électriquement reliée à une seconde extrémité (avant) 113b du second conducteur de compensation 105b. Une seconde extrémité (avant) llla du premier ruban magnétorésistant 104a est reliée à une première connexion électrique 121a et une seconde extrémité (avant) 113a du premier conducteur de compensation 105a est reliée à une seconde connexion électrique 123a. Un courant I unique peut ainsi entrer par l'une des connexions électriques 121a ou 123a, puis circuler dans un premier sens dans les deux conducteurs de compensation 105a et 105b, puis dans les deux magnétorésistances 104b et 104a mais dans un sens opposé, et ressortir par l'autre connexion électrique 123a ou 123b. Cette disposition peut être obtenue lors du procédé de réalisation des rubans magnétorésistants par une opération supplémentaire de dépôt d'une couche conductrice (par exemple de cuivre ou d'or) on forme les deux conducteurs de compensation 105a, 105b, et le pont 113 qui les relie ; en ouvrant une ouverture dans l'isolant à l'extrémité du ruban 104b, la couche conductrice déposée viendra prendre contact avec le ruban 104b déjà formé. De cette manière, chaque conducteur de compensation sera auto-aligné avec le ruban magnétorésistant qu'il jouxte. REVENDICATIONS 1. Tête magnétique de lecture à élément magnétorésistant comprenant - sur une face destinée à être placée en regard d'un support d'enregistrement magnétique à lire, une couche mince magnétique de blindage (106), avec une ouverture (107), cette couche de blindage constituant un plan de vol (100) pour la tête, - une couche magnétique sonde (102) disposée perpendiculairement au plan de vol (100) et affleurant sur le plan de vol dans l'ouverture (107) de la couche de blindage (106), cette couche sonde (102) ayant une direction longitudinale, - un pied magnétique (103), prolongeant la couche sonde (102), - un élément magnétorésistant comprenant au moins un ruban magnétorésistant (104a, 104b) disposé parallèlement audit plan de vol (100) à proximité du pied (103), ce(s) ruban(s) magnétorésistant(s) (104a, 104b) étant du type à vanne de spin et comprenant au moins deux couches magnétiques séparées par une couche non magnétique et conductrice, cet élément magnétorésistant étant parcouru par un courant de lecture, cette tête étant caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre un élément conducteur de compensation (105a, 105b) placé à proximité de l'élément magnétorésistant (104a, 104b), ce conducteur (105a, 105b) étant parcouru par un courant de sens opposé au courant de lecture circulant dans l'élément magnétorésistant (104a, 104b). 2. Tête magnétique selon la revendication 1, comprenant en outre deux piliers magnétiques (130, 132) reliés à la couche de blindage (106), l'élément magnétorésistant comprenant un premier et un second rubans magnétorésistants (104a, 104b) disposés entre chacun des piliers (130, 132) et le pied (103), l'élément conducteur de compensation comprenant alors un premier et un second rubans conducteurs (105a, 105b) disposés de manière adjacente respectivement au premier et au second rubans magnétorésistants (104a, 104b). 3. Tête magnétique selon la revendication 2, dans laquelle les deux couches non magnétiques des deux rubans magnétorésistants (104a, 104b) sont mises en série et les deux rubans conducteurs de compensation (105a, 105b) sont également mis en série. 4. Tête magnétique selon la revendication 3, dans laquelle deux premières extrémités des rubans magnétorésistants (104a, 104b) sont reliées électriquement par un premier pont conducteur (112), et les deux premières extrémités des rubans conducteurs de compensation (105a, 105b) sont reliées électriquement par un second pont conducteur (113). 5. Tête magnétique selon la revendication 1, dans lequel le courant de compensation circulant dans le conducteur de compensation est égal en intensité au courant de lecture circulant dans l'élément magnétorésistant. 6. Tête magnétique selon les revendications 3 à 5, dans laquelle une seconde extrémité (elle) du second ruban magnétorésistant (104b) est électriquement reliée à une seconde extrémité (113b) du second ruban conducteur de compensation (l05b), une seconde extrémité (villa) du premier ruban magnétorésistant (104a) est reliée à une première connexion électrique (121a) et une seconde extrémité (113a) du premier ruban conducteur de compensation (105a) est reliée à une seconde connexion électrique (123a), un courant (I) unique pouvant entrer ainsi par l'une desdites connexions électriques (121a, 123a), puis circuler dans un premier sens dans les deux rubans conducteurs de compensation (105a, 105b), puis dans les rubans magnétorésistants (104b, 104a) mais dans un sens opposé, et ressortir par l'autre connexion électrique (123a, 121a). 7. Tête magnétique selon la revendication 1, dans laquelle chaque ruban conducteur de compensation (105a, 105b) a des dimensions similaires à celles de chaque ruban magnétorésistant. 8. Tête magnétique selon la revendication 7, dans laquelle chaque ruban conducteur de compensation (105a, 105b) est auto-aligné avec le ruban magnétorésistant (104a, 104b) adjacent.