DE1564460C - Verfahren zum Herstellen magnetischer Informationsspeicherelemente - Google Patents

Description

1 2

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 Vickersein-

gcgenüber großem Querschnitt. 5 heilen unterschreitet, während bei einer überschrei-

Es sind bereits Verfahren der erwähnten Art be- tung von 200 Vickerseinheilen 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 ferromagnetischen 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 Legiescuwierig, 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- ao kann ein wiederholtes Zwischenglühen erfolgen, wotische dünne Schicht aufgebracht wird. Das Auf- bei das Haftvermögen der ferromagnetnehen 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 gleichmäßi wirtschaftlich ungünstig ist. Das Vakuumaufdampfen ger wird die ferromagnetische dünne Schicht hinermöglicht eine höhere Produktionsgeschwindigkeit, as sichtlich ihrer Anisotropie,
jedoch muß hierbei der Einwirkungswinkel normaler- _A .... , . . . ,
weise .luf lediglich einige Winkelgrad? beschränkt Ausfuhrungsbeisp.el 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% Nickel, 19% chen behandelt werden, so daß die kontinuierliche Eisen (Gewichuprozent) mit Hilfe 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 400'C 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 Anisotropiefeldslärken 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 //* für die magnetische Anisotropiefeldlnfonnationsspeicherelement 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 BrIB₁₀ > 98%; wobei B_r die remanente

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines dem- magnetische Kraftflußdichte und B_i0 die magnetische gegenüber verbesserten Verfahrens, welches mit einer 45 Kraftflußdichte bei der äußeren magnetischen Feldwirtschaf tlichen Produktionsgeschwindigkeit durch- stärke von 10 Oe sind; die Koerzitivfeldstärke beträgt führbar ist, ein Halbfertigerzeugnis zur Herstellung etwa 3,5 Oe -fc 0,1 Oe, während die Zugfestigkeit magnetischer Informationsspeicherelemente mit repro- etwa 80 kp/mni¹ erreicht.

duzierbaren Eigenschaften und verhältnismäßig langer Das Erzeugnis wurde als Bestandteil eines Speichers Lebensdauer liefert und die Erzielung in der Praxis so mittels einer Magnetisierungsspule bei einer Anstiegsgeforderter geringer Werte der magnetischen Aniso- zeit von 25 nsec, einer Impulsbreite von 0,1 μχο und tropiefeldstärke ermöglicht. Diese Aufgabe wird da- einer Amplitude von 500 mA magnetisiert, wobei ein durch gelöst, daß auf einem Metallträger mit einer Ausgangssigna! 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 SS etwa 2 mV an einer Ableseleitung gewonnen wurde,
sodann durch eine gemeinsame¹ plastische Verformung . . , , , . . der Querschnitt des Verbundwerkstoffes auf weniger Ausfuhrungsbeispiel 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 Durch*

zusätzlich 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 <s 0,1 mm hergestellt wird. Die Permalloy-Schicht um

bekannten Verfahren die Schichtdicke mindestens den Draht ist etwa 3 μπι dick und weist einen

ΙΟμηι beträgt. Eingehende Versuche ergaben, daß Wert //* von etwa .1Oe auf; die Anisotropie liegt in

mit dem beschriebenen Verfahren dünne und den An- der Zugrichtung, und das Rechteckigkeitsverhflltnis

beträgt BrIB₁₀ > 97°/₀, die Koerzitivfeldstärke 3,3 Oe ;! 0,2 Oe und die Zugfestigkeit 85 kp/mm*.

Nach Einbau des Erzeugnisses ir; einen Speicher V<urde auf einer Ableseleitung eine Ausgangsspannung yon ca. 10 mV bei einer Schallzeit von 70 nsec als folge einer magnetischen Erregung mit einer Anjliegszeit von 50 nsec, einer Impulsbreite von 0,2 ^c Mnd einer Amplitude von 500 mA beobachtet.

Ausführungsbeispiel 3

Es wird ein mit einem Permalloy-Rohr umhüllter runder Draht aus Phosphorbronze gemäß Ausfühfungsheispiel 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 65O⁰C 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-Uberzugsdrahtes beträgt 2,5 μπι, die Anisotropiefeldstärke etwa 5 Oe und die Koerzitivfeldstärke 3,0 Oe 1 0,1 Oe. Die Anisotropie liegt in der Zugrichtung, das Rechteckigkeitsverhältnis rntiägt BrIB₁₀ > 97% und die Zugfestigkeit 80 kp/mm².

Nach Einbau des Erzeugnisses in einen Speicher ergab sich an einer Ableseieitu' g 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 \usec und einer Amplitude von 500 «nA.

Ausführungsbeispiel 4

Auf eine Phosphorbronzeplatte mit siner Fläche 10 · 10 cm^a und einer Dicke von 10 mm wird Permalloy aus 82% Nickel und 18% Eisen ·^η einer Dicke von 0,02 mm in einem elektrolytischen Verfahren aufgebracht. Nach lstündiger Stabilisierung bei 400°C wird die so überzogene Platte unter wiederholter Ausglühbehandlung und Wr.lzung 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 μηι, die Anisotropiefeldstärke etwa 6 Oe, die Koerzitivfeldstärke 3,8 Oe ± 0,1 Oe, die Anisotropie liegt in der Zugrichtung, das Rechteckigkeits verhältnis beträgt BrIB₁₀ > 95% und die Zugfestig· keit 75 kp/mm».

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

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

to 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 rechleckförmiger Hystereseschleife der Co-Ni-Gruppe, der Cu-Fc-Ni-Gmppe sowie der Cu-Fe-Co-Gruppe oder Permalloy mit 75 bis 85% Nickel, als Schicht verwendet werden.
Wenn Permalloy als ferromagnetisches Material

ao 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 400°C ausgeführt, so ergibt sich eine zu hohe Anisotropiekonstante. Wenn andererseits beim 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.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen magnetischer Information^speicherelemente mu einer ferromagnetischen dünnen Schicht auf einem Träger aus einem elektrisch gut leitenden Metall von demgegenüber großem Querschnitt, dadurch gekenn-

zeichnet, 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 afs 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

SS Walzen erfolgt.