DE1564460B2 - Verfahren zum herstellen magnetischer informationsspeicher elemente - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen forderungen entsprechende gleichmäßige Schichten magnetischer Informationsspeicherelemente mit einer mit einer Dicke von weniger als 20 μπι selbst bei ferromagnetischen dünnen Schicht auf einem Träger wiederholtem Zwischenglühen nicht erzielt werden aus einem elektrisch gut leitenden Metall von dem- können, wenn die Härte des Trägers 60 Vickerseingegenüber großem Querschnitt. 5 heiten unterschreitet, während bei einer Überschrei-

Es sind bereits Verfahren der erwähnten Art be- tung von 200 Vickerseinheiten der Träger beim Drahtkannt, welche eine höhere Produktionsgeschwindig- ziehen oder Walzen einer Rißbildung unterworfen ist, keit erlauben, jedoch in Abhängigkeit von den Um- welche die Unbrauchbarkeit des Erzeugnisses bedingt, gebungsparametern sehr stark schwankende Kenn- Der Träger soll aus gut leitfähigem, dehnbarem

werte der ferromagnetisqhen dünnen Schicht liefern. io und plastisch verformbarem Material bestehen, wo-Die Herstellung des Trägers ist verhältnismäßig bei es unwesentlich ist, ob der Träger aus einer Legieschwierig, und die aufgebrachte dünne Schicht ist rung oder aus einem reinen Metall besteht. Als Mateeiner schnellen Alterung unterworfen, so daß die rial für die ferromagnetische dünne Schicht können Gebrauchsdauer der Informationsspeicherelemente Permalloy-Legierungen verwendet werden, die eine gering ist. Die dünne Schicht weist ferner nur eine 15 ausreichend Dehnbarkeit aufweisen, geringe mechanische Festigkeit auf und muß daher Die Aufbringung der ferromagnetischen dünnen

sehr sorgfältig behandelt werden. Schicht auf den Träger erfolgt durch Vakuumver-

Es sind ferner Verfahren bekannt, bei denen der dampfung, elektrolytischen Niederschlag oder ähnliche Träger aus einem Draht besteht, um den mittels Auf- Verfahren. Während des Drahtziehens oder Walzens spritzen oder Vakuumaufdampfung die ferromagne- 20 kann ein wiederholtes Zwischenglühen erfolgen, wotische dünne Schicht aufgebracht wird. Das Auf- bei das Haftvermögen der ferromagnetischen dünnen spritzen kann nur mit einer verhältnismäßig geringen Schicht auf dem Träger verbessert wird. Je mehr Ver-Vorschubgeschwindigkeit durchgeführt werden, was formungsvorgänge vorgesehen sind, desto gleichmäßiwirtschaftlich ungünstig ist. Das Vakuumaufdampfen ger wird die ferromagnetische dünne Schicht hinermöglicht eine höhere Produktionsgeschwindigkeit, 25 sichtlich ihrer Anisotropie, jedoch muß hierbei der Einwirkungswinkel normaler- . .

weise auf lediglich einige Winkelgrade beschränkt _ Ausfuhrungsbeispiel 1

werden, um Schwankungen der Anisotropieachse Über den gesamten Umfang eines runden Drahtes

durch schiefen Einfall zu vermeiden. Daher können aus Phosphorbronze mit 10 cm Länge und 10 mm mit Vakuumaufdampfung lediglich sehr kleine Flä- 30 Durchmesser wird Permalloy aus 81°/₀ Nickel, 19% chen behandelt werden, so daß die kontinuierliche Eisen (Gewichtsprozent) mit HiKe eines elektrolyti-Herstellung von Informationsträgern großer Länge sehen Niederschlagverfahrens als Überzug von 0,02 mm Schwierigkeiten bereitet. Es sind auch Verfahren be- Dicke aufgebracht. Nach lstündigem Glühen bei kannt, bei denen ein drahtförmiger Träger mit der 40O⁰C zur Stabilisierung und zur Erzielung einer ferromagnetischen dünnen Schicht ummantelt und 35 gleichmäßigen Zusammensetzung der Schicht wird danach mittels Walzen oder Drahtziehen gelängt der Draht durch Drahtziehen mit der Permalloywird. Derartige Verfahren konnten sich indessen nicht Schicht auf 1000 m Länge und 0,1 mm Durchmesser durchsetzen, weil hier Anisotropiefeldstärken in der gebracht. Die Dicke der Permalloy-Schicht beträgt Größenordnung von etwa 200 Oe entstehen, während dann über die gesamte Länge 0,25 μπι, wobei sich für die praktische Anwendung des Erzeugnisses als 40 ein Wert Hj₀ für die magnetische Anisotropiefeld-Informationsspeicherelement in der Regel lediglich stärke von etwa 5 Oe ergibt; die Anisotropie liegt in Werte in der Größenordnung von einigen Oersted der Zugrichtung, und das Rechteckigkeitsverhältnis zulässig sind. beträgt etwa B_r/B₁₀ > 98 %; wobei B_r die remanente

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines dem- magnetische Kraftflußdichte und B₁₀ die magnetische gegenüber verbesserten Verfahrens, welches mit einer 45 Kraftflußdichte bei der äußeren magnetischen Feldwirtschaf tlichen Produktionsgeschwindigkeit durch- stärke von 10 Oe sind; die Koerzitivfeidstärke beträgt führbar ist, ein Halbfertigerzeugnis zur Herstellung etwa 3,5 Oe ± 0,1 Oe, während die Zugfestigkeit magnetischer Informationsspeicherelemente mit repro- etwa 80 kp/mm² erreicht.

duzierbaren Eigenschaften und verhältnismäßig langer Das Erzeugnis wurde als Bestandteil eines Speichers

Lebensdauer liefert und die Erzielung in der Praxis 50 mittels einer Magnetisierungsspule bei einer Anstiegsgeforderter geringer Werte der magnetischen Aniso- zeit von 25 nsec, einer Impulsbreite von 0,1 μβεο und tropiefeldstärke ermöglicht. Diese Aufgabe wird da- einer Amplitude von 500 mA magnetisiert, wobei ein durch gelöst, daß auf einem Metallträger mit einer Ausgangssignal von umgekehrtem Vorzeichen mit Härte von 60 bis 200 Vickerseinheiten ein ferro- einer Schaltzeit von 30 nsec und einer Spannung von magnetischer Überzug aufgebracht wird und daß 55 etwa 2 mV an einer Ableseleitung gewonnen wurde, sodann durch eine gemeinsame plastische Verformung

der Querschnitt des Verbundwerkstoffes auf weniger Austunrungsbeispiel 2

als 20% des ursprünglichen Querschnitts vermindert In ein Permalloy-Rohr mit 10 cm Länge, 10 mm

und gleichzeitig die Länge entsprechend vergrößert Innendurchmesser und 0,2 mm Dicke aus 81 % wird. 60 Nickel, 18,8% Eisen und 0,2% Mangan wird ein

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können runder Draht aus Phosphorbronze mit 10 mm Durchzusätzlich zur Erfüllung der oben erläuterten Förde- messer und 10 cm Länge eingepreßt, wonach durch rungen Dickenwerte der ferromagnetischen dünnen Drahtziehen ein mit Permalloy überzogener Draht Schicht auf drahtförmigen Trägern von etwa 0,3 μπι von 1000 m Länge mit einem Durchmesser von ohne Schwierigkeiten erzielt werden, während gemäß 65 0,1 mm hergestellt wird. Die Permalloy-Schicht um bekannten Verfahren die Schichtdicke mindestens den Draht ist etwa 3 μπι dick und weist einen 10 μπι beträgt. Eingehende Versuche ergaben, daß Wert Hj₁ von etwa 5 Oe auf; die Anisotropie liegt in mit dem beschriebenen Verfahren dünne und den An- der Zugrichtung, und das Rechteckigkeitsverhältnis

beträgt B_r/B₁₀ > 97%, die Koerzitivfeldstärke 3,3 Oe ± 0,2 Oe und die Zugfestigkeit 85 kp/mm².

Nach Einbau des Erzeugnisses in einen Speicher wurde auf einer Ableseleitung eine Ausgangsspannung von ca. 10 mV bei einer Schaltzeit von 70 nsec als Folge einer magnetischen Erregung mit einer Anstiegszeit von 50 nsec, einer Impulsbreite von 0,2
und einer Amplitude von 500 niA beobachtet.

Ausführungsbeispiel 3

Es wird ein mit einem Permalloy-Rohr umhüllter runder Draht aus Phosphorbronze gemäß Ausführungsbeispiel 2 verwendet. Der Draht wird durch Drahtziehen auf 6 mm Durchmesser verjüngt und anschließend einem lstündigen Zwischenglühen bei 650° C ausgesetzt, wonach der Durchmesser durch Drahtziehen auf 3 mm verringert wird. Nach nochmaligem lstündigem Zwischenglühen bei 650⁰C wird der Draht wiederum durch Drahtziehen auf einen Durchmesser von 0,1 mm ausgezogen. Dadurch wird ein mit Permalloy überzogener Draht von 1000 m Länge mit einem Durchmesser von 0,1 mm gewonnen.

Die Dicke der Permalloy-Schicht des auf diese Weise gewonnenen Permalloy-Überzugsdrahtes beträgt 2,5 μπι, die Anisotropiefeldstärke etwa 5 Oe und die Koerzitivfeldstärke 3,0 Oe ± 0,1 Oe. Die Anisotropie liegt in der Zugrichtung, das Rechteckigkeitsverhältnis beträgt B_r/B₁₀ > 97 % und die Zugfestigkeit 80 kp/mm².

Nach Einbau des Erzeugnisses in einen Speicher ergab sich an einer Ableseleitung eine Ausgangsspannung mit einer Schaltzeit von 70 nsec und einer Spannung von etwa 10 mV, bei magnetischer Erregung mit einer Anstiegszeit von 50 nsec, einer Impulsbreite von 0,2 μβεο und einer Amplitude von 500 mA.

Ausführungsbeispiel 4

Auf eine Phosphorbronzeplatte mit einer Fläche 10 · 10 cm² und einer Dicke von 10 mm wird Permalloy aus 82°/o Nickel und 18% Eisen in einer Dicke von 0,02 mm in einem elektrolytischen Verfahren aufgebracht. Nach 1 stündiger Stabilisierung bei 400⁰C wird die so überzogene Platte unter wiederholter Ausglühbehandlung und Walzung auf eine Dicke von 0,1 mm ausgewalzt, so daß eine mit Permalloy überzogene Platte von 11 cm · 8,5 m gewonnen wurde. Die Dicke der Permalloy-Schicht auf der Platte beträgt 0,25 μπι, die Anisotropiefeldstärke etwa 6 Oe, die Koerzitivfeldstärke 3,8 Oe ± 0,1 Oe, die Anisotropie liegt in der Zugrichtung, das Rechteckigkeitsverhältnis beträgt B_rjB₁₀ > 95 % und die Zugfestigkeit 75 kp/mm².

Bei Verwendung der Platte, bei welcher durch Fotoätzen erzeugte 1,5 mm² große, mit einem Abstand von 1,5 mm in Matrixform angeordnete Felder vorgesehen waren, als Speicherplatte eines Speichers ergab sich eine Ausgangsspannung von etwa 5 mV mit einer Schaltzeit von etwa 30 nsec an einer Ableseleitung als Folge einer magnetischen Erregung mit einer Anstiegszeit von 25 nsec, einer Impulsbreite von 0,1 μβεο und einer Amplitude von 500 mA.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde lediglich Phosphorbronze, die der Cu-Sn-Zn-P-Gruppe angehört, als Träger und Permalloy mit 81 bis 82 %

ίο Nickel als Material für die dünne Schicht erwähnt. Es können jedoch auch andere Stoffe, beispielsweise Legierungen der Ag-Cu-Gruppe, der Ag-Ni-Cu-Gruppe, der Be-Cu-Gruppe, der Cd-Cu-Gruppe, der Cu-Sn-Zn-Gruppe sowie der Ni-Cu-Gruppe als Träger und Legierungen mit rechteckförmiger Hystereseschleife der Co-Ni-Gruppe, der Cu-Fe-Ni-Gruppe sowie der Cu-Fe-Co-Gruppe oder Permalloy mit 75 bis 85 % Nickel, als Schicht verwendet werden.
Wenn Permalloy als ferromagnetisches Material für die Schicht verwendet wird, so sollte es nach dem Walzen bzw. Drahtziehen bei 400 bis 1050° C ausgeglüht werden, was bei der Verwendung von anderen Stoffen nicht zwingend erforderlich ist.
Wird das Ausglühen bei Temperaturen unter 400⁰C ausgeführt, so ergibt sich eine zu hohe Anisotropiekonstante. Wenn andererseits bsim Ausglühen eine Temperatur von 1050⁰C überschritten wird, so besteht die Gefahr, daß der Träger schmilzt und eine unerwünschte Diffusion zwischen der dünnen Schicht und dem Träger eintritt, wodurch die magnetischen Eigenschaften der Schicht stark verschlechtert werden.

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen magnetischer Informationsspeicherelemente mit einer ferromagnetischen dünnen Schicht auf einem Träger aus einem elektrisch gut leitenden Metall von demgegenüber großem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Metallträger mit einer Härte von 60 bis 200 Vickerseinheiten ein ferromagnetischer Überzug aufgebracht wird und daß sodann durch eine gemeinsame plastische Verformung der Querschnitt des Verbundwerkstoffes auf weniger als 20% des ursprünglichen Querschnitts vermindert und gleichzeitig die Länge entsprechend vergrößert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger ein Metalldraht verwendet wird und daß die plastische Verformung durch Drahtziehen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger eine Metallplatte verwendet wird und daß die plastische Verformung durch Walzen erfolgt.