FR2494952A1 - Transducteur magnetoresistant de lecture d'un support d'enregistrement a haute densite d'informations - Google Patents

Abstract

TRANSDUCTEUR MAGNETORESISTANT DE LECTURE DES INFORMATIONS DES PISTES D'UN SUPPORT D'ENREGISTREMENT COMPRENANT AU MOINS UNE MAGNETORESISTANCE PERPENDICULAIRE AU SENS DE DEFILEMENT DES INFORMATIONS DE CHAQUE PISTE P. SELON L'INVENTION LE TRANSDUCTEUR COMPREND DES PREMIERS ET DES SECONDS MOYENS MAGNETIQUES PLAN DISPOSES DE PART ET D'AUTRE DE LA MAGNETORESISTANCE DE FACON A CAPTER ET DETOURNER LES LIGNES DE CHAMP MAGNETIQUE EMISES PAR L'ENVIRONNEMENT IMMEDIAT DE LA PISTE P ET PAR LES INFORMATIONS VOISINES DE L'INFORMATION EN REGARD DE LAQUELLE EST SITUEE LA MAGNETORESISTANCE. APPLICABLE A LA LECTURE DES DISQUES OU BANDES MAGNETIQUES.

Description

2494952.

TRANSDUCTEUR MAGNETORESIbTANT DE LECTURE D'UN SUPPORT

D'ENREGISTREMENT A HAUTE DENSITE D'INFORMATIONS

La présente invention concerne des transducteurs magnéto-

résistants et elle est notamment applicable à la lecture des

informations contenues sur des supports magnétiques d'enre-

gistrement tels que les disques magnétiques rigides ou souples et les bandes magnétiques, et est particulièrement bien adaptée dans le cas o la densité des informations est très élevée On sait que les disques magnétiques portent leurs informations sur des pistes d'enregistrement concentriques circulaires qui ont une largeur radiale n'excédant pas quelques centièmes de millimètres et couvrent généralement la majeure partie de leurs deux faces Les bandes magnétiques portent, en général, les informations sur des pistes parallèles à la longueur de la bande Généralement, une suite d'informations magnétiques enregistrées sur les pistes d'un disque ou d'une bande, se présente sous la forme d'une succession de petits domaines magnétiques dits "domaines élémentaires" répartis sur toute la longueur de la piste et ayant des inductions magnétiques de même module et

de sens opposé.

On appelle densité longitudinale (ou encore densité linéique)

le nombre d'informations par unité de longueur mesurée sui-

vant la circonférence d'une piste, s'il s'agit d'un disque magnétique, ou suivant la longueur de la bande s'il s'agit

d'une bande magnétique. On appelle densité radiale d'infor-

mations (dans le cas d'un disque magnétique) le nombre de pistes d'enregistrement par unité de longueur mesurée selon le diamètre du disque La tendance actuelle du développement des disques magnétiques est d'accroître aussi bien la densité linéique que la densité

radiale des informations.

Les moyens qui permettent, soit d'enregistrer les informations sur les disques ou les bandes, soit de les lire soit enfin de faire l'une ou l'autre de ces deux fonctions sont appelées "dispositifs magnétiques de transduction ". Généralement, on associe à un support d'enregistrement donné un ou plusieurs dispositifs magnétiques de transduction, le support défilant devant celui-ci ou ceux-ci Dans la pratique courante actuelle, on utilise de plus en plus fréquemment des dispositifs de transduction comprenant une ou plusieurs magnétorésistances que l'on désigne sous le nom de "transducteurs magnétorésistants", pour lire les informations sur les disques ou les bandes. Ceci a lieu notamment lorsque l'on désire lire des disques magnétiques

à très haute densité linéique et /ou radiale d'informations.

On rappelle qu'une magnétorésistance est un élément constitué de matériau magnétique dont la résistance électrique R varie en fonction du champ magnétique auquel est soumis cet

élément.

Dans la pratique courante, ces magnétorésistances sont des résistances électriques ayant la forme de couches ou films minces de très faible épaisseur (quelques centaines d'angstrdms à quelques microns d'épaisseur) dont la longueur est très supérieure à la largeur Souvent, ces magnétorésistances sont déposées sur un substrat en matière électriquement isolante On considère une telle magnétorésistance de mesure R branchées aux bornes d'un générateur de courant qui débite un courant

d'intensité I circulant dans le sens de la longueur de celles-

ci. On suppose qu'elle appartient à un transducteur magnéto-

résistant associé à un support magnétique d'enregistrement et qu'elle est située à une distance très faible voire nulle support Quand chacun des domaines magnétiques élémentaires défile devant elle, le champ magnétique de fuite Hf créé par ces domaines au voisinage de la surface du support provoque une variation LsR de sa résistance, d'o une variation L V = I xLR à-ses bornes, 'ce qui donne V/V = AR/R,LtR/R étant appelé "coefficient de magnétoré-

sistance". Habituellement ce coefficient est de l'ordre de 2%.

Le signal électrique recueilli aux bornes d'une magnétorésistance est seulement fonction de la valeur du champ magnétique Hf auquel est soumise cette magnétorésistance. De ce fait,

il a une amplitude indépendante de la vitesse du support d'en-

registrement en regard duquel est disposée la magnétorésistance.

On rappele que l'on désigne sous le nom de "perméabilité magnétique initiale d'un matériau magnétique" le rapport (B/H) entre l'induction du champ magnétique et le champ magnétique lui-même lorsque B et H sont voisins de zéro et ce sur la courbe de première aimantation. (On rappelle que la courbe

de première aimantation est la courbe qui donne la variation.

de B en fonction du champ H lorsqu'on soumet la magnétorésistance à un champ magnétique d'aimantation et ce à partir d'un état ! magnétique initial du matériau défini par B et H voisins de zéro). En d'autres termes, la perméabilité magnétique initiale du matériau est égale à la pente de la courbe de première aimantation au voisinage du point B = O et H = O.

On rappelle d'autre part, qu'un matériau magnétiquement aniso-

trope situé dans un plan, ce qui signifie que son épaisseur est très inférieure à sa longueur et également à sa largeur, présente dans celuici, deux directions privilégiées de magnétisation (ou d'aimantation) généralement perpendiculaires l'une à l'autre. L'une d'elles est appelée"direction de facile aimantation" alors que l'autre est appelée "direction de difficile aimantation" La perméabilité initiale du matériau dans la direction de difficile aimantation est très supérieure à la perméabilité initiale du matériau dans la direction de facile aimantation On appelle"champ d'anisotropie " Hk la valeur du champ magnétique totale H

qui agit sur un point quelconque du matériau dans sa direc-

tion de difficile aimantation et à partir de laquelle on obtient en ce point la saturation dans cette direction Généralement, les magnétorésistances utilisées sont constituées d'un matériau magnétiquement anisotrope par exemple un alliage de

fer-nickel (18% de fer - 82%a de nickel) Leur axe de-

facile aimantation est parallèle à la direction du courant I

et à leur longueur, alors que leur axe de difficile aimanta-

tion est perpendiculaire à celle-ci. La position de l'une (des) magnétorésistance(s) d'un transducteur magnétorésistant par rapport au support d'enregistrment qui lui (leur) est associé, est telle q u'elle est soumise à la composante du champ de fuite des domaines élémentaires, qui est parallèle à axe (s) de difficile aimantation, lui-même

perpendiculaire à la surface du support. Lorsqu'une magnéto-

résistance n'est soumise à aucun champ magnétique, on dit

qu'elle est au repos. Dans ce cas, l'aimantation (c'est-à-

dire l'induction magnétique à l'intérieur de la magnétorésis-

tance) a même direction que l'axe de facile aimantation On montre que l'on peut accroître l'efficacité (on peut dire également la sensibilité) d'une magnétorésistance constituée d'un matériau magnétique anisotrope, c'est-à-dire la tension de son signal de sortie en fonction du champ magnétique

qui lui est appliqué, en soumettant celle-ci à un champ ma-

gnétique de polarisation H parallèle à son axe de Pol difficile aimantation, ainsi qu'il est écrit dans le brevet français NO 2.165.206 déposé le 22 Décembre 1971 par la Compagnie Internationale pour l'Informatique, sous le titre

Magnétorésistances perfectionnées et transducteur électro-

magnétique les incorporant La valeur du champ de polarisation HPol est choisie de telle sorte que l'aimantation dans la magnétorésistance tourne d'un angle e de préférence voisin de 450. Dans ce cas, on montre que l'efficacité de la magnétorésistance est maximum, c'est-à-dire qu'à une variation donnée a H du champ magnétique auquel elle est soumise (autre que le champ H)l)correspond une variation maximum de sa résistance et par suite de sa tension de sortie. En outre, on peut déterminer le sens du champ magnétique (ou encore le sens

du flux magnétique auquel est soumise la magnétorésis-

tance), ce qui n'est pas le cas lorsque la magnétorésis- tance n'est pas polarisée Dans la pratique courante, les transducteurs magnétorésistants

-comprennent fréquemment deux éléments magnétorésistants paral-

lèles (c'est-à-dire que leur longueur et leur largeur sont parallèles) séparés d'une distance de l'ordre du dixième de micron. La distance qui les sépare est en tout état de cause sensiblement ou très inférieure à la longueur des domaines magnétiques élémentaires contenus sur chaque piste d'enregistrement du support magnétique, de telle sorte que

ces magnétorésistances soient soumises à la même compo-

sante du champ magnétique de fuite, à savoir celui qui est produit par le domaine devant lequel elles se trouvent Les deux éléments magnétorésistants sont polarisés chacun à une valeur de l'ordre de 450 (en valeur absolue) leurs aimantations étant alors à 90 l'une de l'autre ainsi qu'il est expliqué dans le brevet français NO 2.248.566 déposé par la Compagnie Internationale pour l'Informatique

le 23 Octobre 1973 sous le titre: " Transducteur électro-

magnétique perfectionné". Le signal de sortie tv1 du premier élément magnétorésistant est envoyé sur une première entrée d'un amplificateur différentiel alors que le signal de sortie a v2 délivré par le second élément magnétorésistant est envoyé sur une seconde entrée du même amplificateur différentiel. Comme on a sensiblement v = - v2, on recueille à la sortie de l'amplificateur différentiel un signal proportionnel à 2 xtÉv1 * On montre également que l'utilisation d'un amplificateur différentiel permet d'avoir un rapport entre le signal utile, c'est-à-dire le signal proportionnel à v1 et le signal de bruit, c'est-à-dire le rapport signal /bruit S/B,En effet, on montre que si B1est le signal de bruit envoyé sur la première entrée de l'amplificateur différentiel et B2 le signal de bruit envoyé sur la seconde entrée du même amplificateur, on a B1 et B2 de même signe. Il en lésulte qu'à la sortie de l'amplificateur différentiel on recueille un signal de bruit B proportionnel à B1 - B2, c'est-à-dire un signal de bruit très faible. On rappelle que le signa] de bruit est du

notamment à l'agitation thermique dans les magnétoré-

sistances, et également à tous les champs magnétiques autres

que le champ magnétique de fuite produit par le domaine en re-

gard duquel se trouvent les deux magnétorésistances. -

Ainsi qu'il est expliqué dans la demande de brevet française NO 80.07454 déposée le 02 Avril 1980 par la Compagnie Internationale pour l'Informatique CII-Honeywell Bull, sous le titre: "Transducteur magnétique de lecture et/ou d'enregistrement d'informations contenues sur un support magnétique), il existe de part et d'autre d'une piste donnée P d'un disque magnétique (un raisonnement identique peut être fait également pour les bandes magnétiques)"d'axe de symétrie circulaire " Ax, une zone de largeur sensiblement P égale à qui contient des informations magnétiques ayant la mémoire de l'état antérieur du support, c'est-à-dire de l'état que celui -ci avait, par exemple, avant que la piste P ne soit écrite par un transducteur d'écriture d'informations associé au disque magnétique. La grandeur Sest la limite maximum de la précision du système de positionnement du transducteur d'écriture en regard du disque magnétique, en de ça de laquelle il est impossible d'aller Par définition, on appelle" environnement immédiat de la piste P", lrensemble constitué par les informations de la zone de largeur 5 et par les informations des pistes voisines de la piste P situées de part et d'autre de celle-ci et nommées P' et P" On considère un transducteur magnétorésistant composé de deux éléments magnétorésistants disposés, par exemple, en regard d'un disque magnétique Les deux magnétorésistances sont soumises alors, non seulement, à la composante normale au disque magnétique du champ magnétique de fuite du domaine magnétique en regard duquel elles se trouvent mais également, d'une part à la résultante H envi des champs magnétiques de fuite produits par "l'environnement immédiat de la piste Pl, - d'autre part, à la résultante Hi des champs magnétiques de fuite produits par les domaines magnétiques situés sur la piste P de part et d'autre du domaine en regard duquel

les deux magnétorésistances se trouvent.

Ces deux résultantes Henvi et Hiv sont à lorigine d'un signal de bruit ayant même fréquence que le signal résultant

de la lecture des champs magnétiques de fuite des informa-

tions des différents domaines d'une piste donnée.

On montre que,lorsque la densité radiale des informations cro5t, le signal de bruit dû à la résultante Henvi croît également De même, lorsque la densité linéique des informations

croît, on montre que le signal de bruit dû à la résul-

tante Hiv croît. Il devient alors plus difficile de dis-

cerner tout signal utile correspondant à une information donnée d'une piste du support par rapport aux signaux de bruit Dans la pratique courante, pour annuler les effets de la

résultante Hiv sur le signal de sortie des magnétorésis-

tances on dispose de part et d'autre de celles-ci, des moyens magnétiques de blindage constitués d'un ensemble de lames minces en matériau magnétique -, de préférence anisotrope, couplées entre elles et séparées par des couches non magnétiques. Le plan de chacune des lames est perpendiculaire au support d'enregistrement et à la direction de défilement des pistes. La hauteur de ces

^: 8

moyens de blindage ( la dimension de ceux-ci mesurée perpendiculairement au support d'enregistrement) est très

supérieure à celle des éléments magnétorésistants du trans-

ducteur. Dans le cas o le matériau magnétique des moyens de blindage est anisotrope, l'axe de difficile aimantation de ces moyens.est orienté perpendiculairement au support magnétique de sorte que l'ensemble des lignes de champ magnétique produites par les domaines entourant, sur la même piste, le domaine magnétique en regard duquel.se trouvent 'es magnétorésistances ne soit pas capté par les deux éléments magnétorésistants Lorsque la densité linéique des informations atteint une valeur

de l'ordre de 5 000 inversions de flux magnétique par centi-

mètre, (ce qui correspond à 5 000 changements de sens de l'induction magnétique), ce qui signifie que la longueur de chaque domaine magnétique élémentaire est de l'ordre de 2 à 2,5 microns, les phénomènes suivants se produisent:

- la résultante Hiv devient importante (de l'ordre de la com-

posante Hf duchamp magnétique de fuite); - la distance entre les moyens magnétiques de blindage et les éléments magnétorésistants devient si faible (de l'ordre du

micron) que le couplage magnétique entre les éléments magnéto-

résistants et les moyens de blindage devient important Il résulte des deux phénomènes mentionnés ci-dessus, qu'il se produit une induction mutuelle importante entre les magnétiques de blindage et les éléments magnétorésistants qui modifient sensiblement l'aimantation dans ceux-ci (intensité de l'aimantation, angle de polarisation) et ce, d'autant plus que la densité linéique des informations est importante De cette induction mutuelle importante,résulte un signal parasite qui peut détruire l'information que l'on cherche à lire,c'est-à-dire qui peut annuler totalement les effets de la composante Hf du champ magnétique de fuite sur les deux magnétorésistances La présente invention permet de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus d'une part, et d'autre part d-tannuler les effets de la résultante H produites par l'environnement envi

immédiat de la piste P sur le signal délivré par les magné-

toérsistances, en disposant de part et d'autre de celles-ci des moyens magnétiques plansparallèles au support (de hauteur inférieure à elle des magnétorésistances), destinés à canaliser

ou à détourner la quasi totalité des lignes des champs magné-

tiques composant les résultantes Hiv et Henvi' le couplage

magnétique entre ces moyens magnétiques plan et les magnétorésis-

tances est extrêmement faible. Le transducteur magnétoré-

sistant selon l'invention permet donc de lire sur une piste donnée P, les informations, domaine par domaine élémentaire, sans que le champ magnétique de fuite d'un domaine donné ne soit perturbé par la résultante des champs magnétiques de fuite des domaines voisins situés sur la même piste et par la résulante des champs magnétiques de fuite produits par l'environnement immédiat de la piste P

Selon l'invention, le transducteur magnétorésistant de lectu-

re des informations d'un support contenues à l'intérieur d'une pluralité de pistes, comprenant: - au moins une magnétorésistances(MRI1, MRI2), perpendiculaire au sens de défilement des informations de toute piste P est caractérisé en ce qu'il comprend des premiers et des seconds moyens magnétiques plans(MCHenil - MCH,i2MCHiviy MCHI 2) parallèles au support disposés respectivement de part et d'autre de la magnétorésistance, de telle sorte que lorsque la magnétorésistance est disposée en regard d'une information donnée de la piste P, les premiers moyens se trouvent en regard de l'environnement magnétique immédiat de la piste P et les seconds en regard des informations de la piste P situés de part et d'autre de l'information disposée en regard de la magnétorésistance

D'autres caractéristiques et avantages de la présente inven-

tion apparaîtront dans la description suivante donnée à

titre d'exemple non limitaitf et en se référant aux figures annexées. Sur ces dessins: - la figure 1 rappelle le principe de constitution et de fonctionnement d'un transducteur magnétorésistant selon l'art antérieur comprenant deux éléments magnétorésistants en matériaumagnétique anisotrope; - la figure la, étant une vue de trois-quart en perspective montrant les deux éléments magnétorésistants disposés en regard d'une piste d'un support d'enregistrement magnétique tel qu'un disque magnétique; -la figure lb, étant une vue de dessus montrant les deux éléments magnétorésistants disposés en regard de deux domaines magnétiques adjacents de la piste d'enregistrement du disque magnétique assoqié au transducteur magnétorésistant; - la figure ld, montrant un exemple d'auto-polarisation dE magnétorésistances,la première étant polarisée par le champ magnétique créée par le passage du courant dans la

seconde et reciproquement.

- la figure 2, permet de mieux comprendre le principe de la polarisation de chacune des deux magnétorésistances et celui du fonctionnement du transducteur magnétorésistant selon l'art antérieur; - la figure 3, qui est une vue en coupe située dans un plan normal au support d'enregistrement et au sens de défilement des axes des informations montre l'une des deux magnétorésistances selon l'art antérieur disposée en regard d'une piste P du disque, et permet de comprendre comment cette magnétorésistance est soumise à la résultante des champs magnétiques de fuite créée par l'environnement magnétique immédiat de la piste P; - la figure 4, qui est une vue en coupe montrant une portion d'une piste P située dans un plan perpendiculaire au support d'enregistrement et parallèle au sens de défilement des informations, permet de comprendre comment les deux magnétorésistances sont soumises à la résultante des champs magnétiques de fuite créés par les domaines magnétiques élémentaires situés sur la piste P et voisins du domaine magnétique élémentaire en regard duquel se trouvent situées les deux magnétorésistances,

249495,2

1*1 - la figure 5, est une vue de trois-quart en perspective montrant un transducteur magnétorésistant selon l'art antérieur muni de moyens magnétiques de blindage disposés de part et d'autre des deux magnétorésistances selon une direction parallèle au sens de défilement des informations

- la figure 6, est une vue de dessus d'un exemple de réali-

sation d'un transducteur magnétorésistant selon l'invention, le transducteur étant montré en regard d'une piste P, - la figure 7, est une vue en coupe du même transducteur selon l'invention situé dans un plan perpendiculaire au support d'enregistrement et parallèle au sens de défilement des informations; - la figure 8,- est une vue de trois-quart en perspective montrant le transducteur magnétorésistant selon l'invention disposé en regard d'une piste P d'un disque magnétique - la figure 9, montre le transducteur magnétorésistant de la figure 8, de trois-quart en' perspective disposé sur son substrat en matière isolante Afin de mieux comprendre les principes de constitution et de fonctionnement du transducteur magnétorésistant selon l'invention, il est utile de faire quelques rappels illustrés par les figures la à ld, 2, 3, 4, 5 sur les transducteurs magnétorésistants selon l'art antérieur

On se réfère d'abord aux figures la à ld.

On considère un transducteur magnétorésistant TMRA selon l'art antérieur, comprenant deux magnétorésistances MR et MR 2' A la figure la, les deux magnétorérsistances MR1 et MR2 sont montrées disposées en regard de la piste P d'un support d'enregistrement magnétique SM tel qu'un disque magnétique La longueur L des deux magnétorésistances (celles-ci sont supposées avoir toutes deux les mêmes dimensions) est de l'ordre de grandeur de la largeur L de la piste P, leur p hauteur h mesurée perpendiculairement au support SM étant par exemple de l'ordre de 5 à 10 microns - La longueur L

est très supérieure à lépaisseur 1. A leurs deux extrémi-

tés les magnétorésistances MR et MR comprennent des

I1 2

conducteurs de raccordemement (non représentés pour simpli-

fier les figures la et lb) permettant de les relier à des circuits électroniques des informations du support SM.

Les axes Axfl et Axf2 de facile aimantation des magnétorésis-

tances MR1 et MR2 sont parallèles entre eux et à la longueur des magnétorésistances De même, les axes de difficile aimantation Axdl et Axd2 sont parallèles entre eux et perpendiculaires à la grande

dimension des magnétorésistances, ainsi qu'au support SM.

Les magnétorésistances MR1 et MR2 sont alimentées par un courant I ( l'intensité de ce courant est la même dans les deux

magnétorésistances) qui circule par exemple dans le sens indi-

- qué aux figures la à lc, c'est-à-dire parallèlement aux axes de facile aimantation Axfl et Axf2. Ce courant I est fourni par un générateur de courant non représenté pour

simplifier ces figures.

Les magnétorésistances MR1 et MR sont soumises à la même composante Hf du champ magnétique de fuite des domaines magnétiques élémentaires du support(quelques uns de ces

domaines,à savoir A i- 2' Ai-l, Ai Ai+l Ai+2 sont représen-

tés à la figure la), composante qui est normale au support d'enregistrement SM et par conséquent parallèle aux axes de

difficile aimantation AXdl et Axd2 des deux magnétorésistances.

La lecture d'une information par les deux magnétorésistances MR1 et MR2 se fait lorsque celles-ci sont disposées en regard de deux domaines magnétiques élémentaires A_ et Ai de la manière indiquée à la figure lb. Les deux magnétorésistances sont alors placées de part et d'autre de la frontière FRi entre les deux domaines magnétiques Aitl et A.

La figure 2 qui montre la courbe de variation L R de la ré-

sistance R des deux magnétorésistances MR1 et MR2 en fonction du champ magnétique total H- qui est appliqué en chaque point des deux magnétorésistances (on suppose que chaque point des magnétorésistances est soumis au même champ total H), permet de mieux comprendre le fonctionnement du transducteur magnétorésistant selon l'art antérieur TMRA. Il est clair que les deux magnétorésistances sont supposées avoir les mêmes caractéristiques (même dimension, même matériau) de manière à avoir strictement les mêmes courbes de variation AR en fonction du champ total H. Plus

rigoureusement, à la figure 2, la partie de la courbe correspon-

dante aux valeurs positives du champ total H correspond à la courbe de variation de la magnétorésistance MR1, alors

que la partie de la courbe représentée à la figure 2 corres-

pond à la courbe de variation de la magnétorésistance MR2.

On voit que, pqur une valeur du champ total H appliquée à chaque point de la magnétorésistance, égale au champ d'anisotropie Hk du matériau constutuant la magnétorésistance

celui-ci étant saturé dans sa direction de difficile aimanta-

tion, la résistance R ne varie plus. On donne à chacune des deux magnétorésistances MR1 et MR2, une sensibilité maximum en déolaçant l'axe des ordonnées de la figure 2 de l'origine 0 à l'origine 01 pour la magnétorésistance MR1 et de l'origine 0 à l'origine 02 pour la magnétorésistance MR2, en soumettant chacune de ces magnétorésistances respectivement à un champ de polarisation Hpol pour la magnétorésistance MR1 et à un champ de polarisation H po12 pour la magnétorésistance MR2, avec Hpoll =- Hpol2 Ces champs de polarisation sont parallèles aux axes de

difficile aimantation Axdl et Axd2 des deux magnétorésis-

tances et par suite parallèles à la composante Hf du champ magnétique de fuite des informations du support SM normale au support SM. Ils sont normaux au plan du support SM et au sens de défilement des informations On montre alors que dans le cas o lesdeux magnétorésistances sont soumises aux deux champs magnétiques de polarisation Hpol et H po12 la variation R de leurs résistances est relativement importante et peut même être maximum pour une valeur déterminée de ces champs à laquelle correspond une rotation des aimantations AM1 et AM9 à l'intérieur dé chacune de ces deux magnétoérsistances, respectivement égale à un anglee 1 voisin de + 45" pour la magnétorésistance MR1 et à 92 voisin de -45 pour].a magnétorésistance MR2 (voir également lc). En d'autres termes, le rapport AR / tH est maximum pour un A H donné, ce rapport étant fonction de l'angle de polarisation Il en résulte donc à une modification relativement faible a H du champ magnétique appliqué aux magnétorésistances correspond une variation relativement importante t R de leurs résistances et par suite de LV = I x t R ( à valeur de I constante) On définit ainsi, pour les deux magnétorésistances deux points de fonctionnement respectivement PF1 et PF2 dont les abscisses 00 et 00 sont respectivement égales à H let H Si la2magnétorésistance MR est soumise poll po21 à la composante Hf du champ magnétique de fuite des informations du support, sa variation de résistance est AR fi et la tension recueillie à ses bornes est alors tv1 = I x OR fl' On montrerait de-même que la variation de résistance de la magnétorésistance MR2, dans les mêmes conditions, est égale à ARf2 de signe opposé à 8Rfi et que la tension recueilli à ses bornes est v2 =I x Rf2 = - Lv1, soit Avll1 = Avt'I Il est clair que dans la pratique courante, si l'on a I1 courant circulant dans la magnétorésistance MR1 légèrement différent de I2, courant circulant dans la magnétorésistance MR2 On supposera toutefois que l'on

a toujours:\l = V2.

On montre qu'autour de chacun des points de fonctionnement PF1 et PF2, lavariation de résistance est pratiquement une fonction linéaire de ce champ, c'est-à-dire que le

rapport 8 R/ H est sensiblement constant.

On voit que l'angle que font les aimantations AM. et AM iL est égale à(e1 - 2) = 9O Dans la pratique courante, les deux tensions LvI et t v2 sont envoyées respectivement sur les deux entrées d'un amplificateur différentiel, à la sortie duquel on recueille un signal proportionnel à(A vl +À v2l)peu différent de 2 xt v1I et 2 xIv- 2 Habituellement, ainsi qu'on peut le voir à la figure ld, les deux magnétorésistances MR1 et MR2 sont polarisées de la façon suivante: la magnétorésistance MR1 est polarisée par le champ H2 produit par le passage du courant I 2 dans la magnétorésistance MR2, alors que la magnétorésistance MR1 est polarisée par le champ H1 produit par le passage du courant I1 dans la magnétorésistance MR1. (On rappelle que l'on a très souvent I1 sensiblement égal à I2 sensiblement égal

à une même valeur I).On voit d'ailleurs que H est sensible-

ment égal à - H2.

On considère à la figure 3, la magnétorésistance MR1 dispo-

sée en regard de la piste P, la magnétorésistance étant supposée parfaitement centrée au-dessus de-la piste P ce qui signifie que l'axe de symétrie de la magnétorésistance et l'axe de symétrie circulaire de la piste P, qui sont normaux au support SM sont confondus. (Cela est également valable pour la magnétorésistance MR2) Lorsque la densité radiale des inforaTtions devient très

imporatante, la magnétorésistance MR1 ( un raison-

nement identique peut être fait pour la magnétorésistance MR2) est soumise à la résultante Henvi des champs magnétiques de fuite produits par les deux pistes voisines P' et P" de la piste P et par les deux résidus RES1 et RES2 d'informations

qui sont témoins de l'état antérieur du support., c'est-à-

dire de l'état que ce support avait avant l'enregistrment des

pistes P, P', P" etc........

Pour des valeurs de densité radiale élevées cette résultante H produit aux bornes de la magnétorésistance, un envi signal de bruit non négligeable par rapport au signal produit par la composante Hf du.champ de fuite des deux informations

en regard de la frontière FRi de laquelle se trouve la ma-

gnétorésistance MR1. On considère à la figure 4, les deux magnétorésistances MR1 et MR2 disposées en regard de la frontière FRi des'deux domaines magnétiques Ai1 et Ai de la piste P. On voit que ces deux magnétorésistances sont soumises à la résultante H. iv des champs magnétiques de fuite produits par les domaines magnétiques de deux domaines Ait1 et Ai( les domaines Ait3 Ai 2' Ail A+2), c'est-à-dire les champs magnétiques i -2 11 i+2 de fuite produits respectivement par les couples de domaines magnétiques voisins d'induction magnétique opposée, par exemple, les coucples Ai_ - Ai_2, Ai2 - A, A i- Ail'

A A+2 etc......

i+1- i+2 La résultante Hiv devient non négligeable par rapport à la composante Hf du champ magnétique de fuite produit par les deux domaines Ai- Ai_1, lorsque la densité linéique des informations dela piste P devient extrêmement grande Dans la pratique courante, afin d!"éliminer les effets de la résulante Hi. sur la magnétorésistance, c'est-à-dire en fait pour réduire le signal parasite-de bruit recueilli à la sortie des deux magnétorésistances dé à la variation de résistance qu'engendre cette résultante Hiv, on dispose de part et d'autre des deux magnétorésistances MR1 et MR2 des moyens magnétiques de blindage MB1 et MB2 ainsi qu'il est indiqué à la figure 5. Ces moyens magnétiques de blindage sont de préférence en matériau magnétique anisotrope. Ils ont un axe de facile aimantation, respectivement-AF1 et AF2 et un axe de difficile aimantation respectivement AD1 et AD2. Ces axes de facile et de difficile aimantation sont respectivement

parallèles aux axes de facile et de difficile aimantation.

des deux magnétorésistances Ces moyens de blindage-permettent de canaliser, de détourner

voire de capter les lignes de champ magnétique de fuite pro-

duit par les couples de domaines magnétiques voisins d'induction opposée de la piste P qui se trouvent de part et d'autre des deux domaines Ati1 et Ai de telle sorte que pratiquement aucune de ces lignes de champ ne pénètre dans

les deux magnétorésistances MR1 et MR2.

Toutefois, lorsque la densité linéique des informations devient extrêmement importante, la distance entre les

moyens magnétiques de blindage MB1 et MB2 et les magnéto-

résistances MR1 et MR2 devient très faible De ce fait,

le couplage magnétique entre les moyens MB et la magnétoré-

sistance MR 1, le couplage magnétique entre les moyens MB2 et la magnétorésistance MR2, le couplage magnétique entre les moyens MB et les moyens MB2, deviennent extrêmement importants Par ailleurs, la résulante Hiv, captée par les moyens magnétiques de blindage MB1 et MB 2 devient beaucoupl plus élevée, ce qui accroît encore le couplage entre MB1 et MR1 entre MB2 et MR2, entre MB1 et MB2. Ainsi qu'il a été mentionné plus haut, des phénomènes d'inductance mutuelle se développent alors entre les moyens magnétiques de blindage MB1, MB2 et les magnétorésistances MR1 et MR2. Ils modifient l'état magnétique de la magnétorésistance (intensité de l'aimantation, valeur de l'angle de polarisation). Il en résulte que la détection de la composante Hf du champ magnétique de fuite des deux domaines A i1 et Ai est considérablement perturbée,

ce qui peut aller jusqu'à la destruction complète de l'informa-

tion utile, c'est-à- dire des deux tensions Av1 et bv2

résultant de la variation de résistancedes deux magnétorésis-

tances soumises à cette composante Hf.

Il en résulte que l'utilisation des moyens de blindage tels que MB et MB2, dont la hauteur mesurée perpendiculairement au support SM est très supérieure à celles des magnétorésistances

n'est plus possible.

Le principe de l'invention illustré par les figures 6, 7a et 7b et 8, consiste à disposer de part et d'autre des magnétorésistances,d'une part dans un sens parallèle au sens de défilement des informations et d'autre part dans un sens perpendiculaire au sens de défilement des informations (c'est-à-dire de part et d'autre des magnétorésistances

considérées dans le sens de leur longueur) des moyens magné-

tiques plan pour capter et détourner le champ magnétique émis d'une part par les couples de domaines magnétiques voisins de ceux de la piste P en regard de la frontière desquels se situent les deux magnétorésistances, et d'autre part par l'environnement immédiat de la piste P. On considère désormais, les figures 6, 7a et 7b et 8 qui représentent un mode de réalisation préféré TMRI1 d'un

transducteur magnétorésistant selon l'invention.

Ce transducteur TMRI1, qui est représenté en regard d'une piste P du support SM, comprend: - les deux magnétorésistances MRI1 et MRI2 parallèles l'une à l'autre; - des premiers moyens magnétiques plansMCH vl et MCHenv2 disposés de part et d'autre des magnétorésistances de telle sorte qu'ils soient disposés en regard de l'environnement magnétique immédiat de la piste P du support SM lorsque les deux magnétorésistances sont disposées en regard de la piste P,

- des seconds moyens magnétiques plan MCHivlet MCHiv2 dis-

posés de part et d'autre des magnétorésistances MRI1 et MRI2 de telle sorte qu'ils soient disposés en regard des domaines magnétiques voisins des domaines Ai1 et Ai de la piste P lorsque les deux magnétorésistances MR11 et MRI2 sont disposées en regard de la frontière FR. des deux domaines i

A. et A..

i-1 i Les deux magnétorésistances MRI1 et MRI2 sont d'un type strictement identique aux magnétorésistances MR et MR2 du transducteur TMRA selon l'art antérieur. Ellecs sont en matériau magnétique anisotrope et leurs longueurs sont égales ou supérieures à la largeur L' de la piste P p du support SM. Leurs axes de facile et difficile aimantation sont d isposés de manière identique à ce qui est indiqué, aux figures la, lb, lc et 3 Les premiers moyens magnétiques plan MCH 1 et MCH 2 sont identiques. Ils sont réalisés de préférence en un matériau magnétique anisotrope. Ils peuvent être constitués d'une pluralité de lames magnétiques minces parallèles entre elles

séparées les unes des autres par des lames minces amagnétiques.

L'ensemble des lames magnétiques et amagnétiques est parallèle au support d'enregistrement.Celles-ci ne sont pas représentées poui simplifier les figures 6, 7a, 7b, 8, 9 Leur largeur >1 mesurée suivant une direction parallèle à la longueur des magnétorésistances,est sensiblement de l'ordre de grandeur de la largeur Lp des pistes P',P" et P. La longueur X 2 de ces premiers moyens magnétiques plans mesurée suivant une dire6tion parallèle au sens de défilement des informations est au minimum supérieure à quatre fois la longueur d'un domaine magnétique élémentaire. L'épaisseur e1 de ces premiers moyens magnétiques est très faible et en tout état de cause sensiblement-inférieure à la hauteur h des magnétorésistances mesurée normalement au support SM. Cette épaisseur e est très inférieure aux deux autres dimensions

et de ces mêmes premiers moyens magnétiques plans.

Les seconds magnétiques plan MCHivl et MCHiv2 ont une largeur

>3 qui mesurée dans le sens de la longueur des magnéto-

résistances, est légèrement inférieure- ou égale à la largeur LP des pistes du support magnétique SM. La longueur > 4 (voir figure 7a) dé ces mêmes moyens mesurée selon une direction parallèle au sens de défilement des informations est de l'ordre ou sensiblement supérieure à la longueur de chaque domaine élémentaire de la piste P. L'épaisseur e2 de ces mêmes seconds moyens magnétiques plan est très inférieure

à la hauteur h des magnétorésistances et également très infé-

rieure aux dimensions 3 et > 4* De préférence, l'épaisseur e2 des seconds moyens magnétiques plansest égale à l'épaisseur e1 -20 des premiers magnétiques plan. Ces seconds moyens magnétiques plan peuvent être formés d'un ensemble de la mes magnétiques minces parallèles au support d'enregistrement SM séparées les unes des autres par des lames amagnétiques minces, cet ensemble de lames minces magnétiques et amagnétiques n'est pas représenté aux figures 6, 7a, 7b, 8, 9 pour simplifier celles-ci. Si L est la longueux des magnétorésistances MRI1 et MRI2, on a généralement \ 1 + 3 très supérieur à L.Plus généralement, les dimensions > 1', 2' > 3' 4, ei et e2 sont choisies en fonction des applications que l'on recherche pour le transducteur magnétorésistant TMRI1. Elles varient notamment en fonction des densités radiale et linéique des supports d'enregistrement magnétique que l'on cherche à lire De préférence, les premiers et les seconds moyens magnétiques plan MCHenvl- MCHenv2 d'une part et MCHivl- MCHiv2 d'autre

part sont réalisés dans le même matériau magnétique anisotro-

pe Ainsi qu'on-peut le voir à la figure 7a, les lignes de champ magnétique (et par conséquent le champ magnétique lui-même) émises par les couples de domaines magnétiques voisins d'induction

magnétique opposée, domaines voisins des deux domaines magné-

tiques Ai_1, et Ai en regard de la frontière FR. de laquelle i se trouvent situées les deux magnétorésistances MRI1 et MRI2, sont captées dans leur plus grande partie par les premiers moyens magnétiques plan MCHivl et MCHiv2. Ainsi, les deux magnétorésistances MRI1 et MRI2 sont, pratiquement soumises, selon leurs axes de difficile aimantation Axdil et Axdi2 à la composante Hf du champ de fuite produit par le couple de domaines magnétiques Ai et A i-1, et à cette composante seule. En effet, du fait de la présence des seconds moyens magnétiques plan MCHiv-et MCHiv2, l'intensité hiv du champ magnétique qui provient des domaines magnétiques voisins des domaines Ai_1 et Ai à laquelle les deux magnétorésistances sont soumises est très faible vis-à-vis de Hf et peut être

considéréecomme négligeable.

De même on peut constater à la figure 7b, que les premiers moyens magnétiques plan MCHenvl et MCHenv2 captent et détournent la plus grande partie des lignes de champ magnéti- que émises par l'environnement magnétique immédiat de la piste

P. L'intensité henvi du champ magnétique provenant de l'environ-

nement magnétique immédiat de la piste P auquel sont soumises les deux magnétorésistances est très faible vis-à-vis de la composante Hf et peut être considérée comme négligeable On voit que le transducteur magnétorésistant selon l'invention représenté aux figures 6, 7a, 7b et 8 permet de réduire considérablement le signal de bruit B dû au champ magnétique de fuite émis par l'environnement magnétique immédiat de la piste P et d'autre part par les domaines magnétiques voisins des domaines magnétiques en regard de la frontière desquels se trouvent les magnétorésistances à un instant donné. Ce transducteur selon l'invention a donc un rapport S/B (signal / bruit) considérablement amélioré par rapport au transducteur magnétorésistant selon l'art antérieur et ce, bien que les densités linéiques et radiales d'enregistrement soient très élevées Le transducteur TMRI représenté aux figures 6b,7a, 7b et 8 est de préférence disposé sur un ensemble de deux substrats en matière amagnétique, isolante électiquement (tel que du verre) SUBS1 et SUBS2. Ces deux susbtrats sont reliés l'un à l'autre par un procédé de fabrication connu tel que la soudure verre décrite dans le brevet français N 2 315 139 déposé le 19 Juin-1975 par la Compagnie Internationale pour l'Informatique sous le titre: "Nouvelles structures de têtes

magnétiques intégrées".

Les premiers et les seconds moyens magnétiques plan MCH envl-

MCHenv2 et MCHiv - MCHiv2 sont disposés dans un creux pratiqué à l'intérieur des substrats, de façon à ce que les surface _ Set T des substrats SUBS1 et SUBS2 d'une part

et du transducteur selon l'invention TMRI d' autre part, soi-

cnt située dans un même plan (voir figure 9).

Il est clair de même que le transducteur TMRI pourrait être déposé sur la surface t S des deux substrats SUBS1 et SUBS2 au lieu d'être déposée à l'intérieur d'un creux pratiqué dans ces substrats Ainsi qu'il résulte clairement de l'examen des figures 8 et 9, on peut dire que les premiers et seconds noyens magnétiques plan forment un cadre CD de structure homogène(E-n effet, les premiers et les seconds moyens magnétiques plan ont des structures strictement identiques, à savoir même matériau magnétique et même disposition d'une pluralité de lames minces magnétiques entre lesquelles sont disposées des lames minces amagnétiques, ces lames étant parallèles au support SM) dans la partie centrale duquel est pratiquée une fenêtre F. Les dimensions de cette fenêtre F sont telles que sa longueur a mesurée parallèlement au sens de défilement des informations est sensiblement de l'ordre de lagrandeur de deux fois la longueur des domaines magnétiques élémentaires de la piste P et que sa largeur b mesurée parallèlement à la longueur des magnétorésistances est sensiblement égale ou légèrement supérieure à la largeur de piste L. Il est clair que p les deux magnétorésistances MRI1 et MRI2 sont disposées à l'intérieur de cette fenêtre qui constitue donc unet"fenêtre de lecture " du transducteur magnétorésistant TMRI. Elle permet de lire avec une grande précision, les informations de la piste P information par information a3

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Transducteur magnétorésistant de lecture des informations d'un support contenues à l'intérieur d'une pluralité de pistes, comprenant: - au moins une magnétorésistance(MRI 1,MRI2)perpendiculaire au sens de défilement des informations de chaque piste P,caractérisé en ce qu'il comprend des premiers et des seconds moyens magnétiques plan (MCH Mc niMCHjî MCH V) parrallèles envil envi2' ivl iv2 au support et disposés respectivement de part et d'autre de la magnétorésistance de telle sorte que, lorsque celleci est disposée en regard d'une information donnée de la piste P, les premiers moyens se trouvent en regard de l'environnement magnétique immédiat de la piste P et les seconds en regard des informations de la piste P situées de part et d'autre de l'information donnée en regard de laquelle est située la magnétorésistance

2. Transducteur magnétorésistant selon la revendication 1 caractérisé en ce que les premiers et les seconds moyens magnétiques plansforment un cadre CAD dans la partie centrale

de laquelle est pratiquée une fenêtre de lecture (F), à -

l'intérieur de laquelle sont disposées les magnétorésistances.

3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la longueur a de la frontière F mesurée selon une direction parallèle au sens de défilement des informations est de l'ordre de grandeur de la longueur de deux domaines magnétiques élémentaires de la piste P, la largeur b de la fenêtre mesurée selon une direction parallèle à la longueur de la magnétorésistance est de l'ordre de grandeur de la largeur L p de la piste P.

4. Transducteur selon l'une quelconque des revendications

1,2, 3 caractérisé en ce que les premiers et les seconds moyens magnétiques plan sont réalisés dans le même matériau magnétique anisotrope

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1,

2, 3, 4 caractérisé en ce que 1 'épaisseur des premiers et des seconds moyens magnétiques plan mesurés selon une direction normale au support d'enregistrement est très inférieure à la longueur et à la largeur de ces premiers et seconds moyens mesurés respectivement selon une direction parallèle au sens de défilement des informations et une direc- tion perpendiculaire à ce sens de défilement

6. Transducteur magnétorésistant selon l'une quelconque des

revendications 1,2,3,4,5 caractérisé en ce que l'épaisseur des

premiers et des seconds moyens magnétiques plan est très infé-

rieur à la hauteur h des magnétorésistances mesurée selon

une direction normale au support d'enregistrement.