DE1621148A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von logischen Elementen - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz Dr. Gertrud Hauser Dipl.-Ing. Gottfried Leiser Patentanwälte Tefegrqmme: Labyrinth München

Telefon: 83 15 10 Postscheckkonto: Manchen Π7078

8000 München 60,

Ernjbergerstrasso 19

22.Dezember 1967

1-621H8

ρ i960

THE PLESSEY COMPANY LIMITED

56, Vicarage Lane, Ilford, Essex/Großbritannien

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung.von logischen Elementen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von logischen Elementen oder Einrichtungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von
logischen Elementen, Vielehe aus langgestreckten Substraten oder Trägern mit einer leitenden Bahn längs derselben be-

Bu/Gr.

stehen

109816/1704

BAD

. " "■ 16 2 ^'! 4 8

stehen, auf-welchen durch galvanische Niederschlagung dünne Filmüberzüge aufgebracht sind, welche als Speicherelemente verwendet werden können.

Es ist vorgeschlagen worden, in einer magnetischen Datenspeichervorrichtung einen elektrisch leitenden Eraht zu verwenden, auf welchen ein dünner zylindrischer Pilmüberzug aus ferromagnetische!!! Material aufgebracht ist, Vorzugsweise vrird der überzug durch ein kontinuierliches Verfahren ausgebildet j bei welchem der Draht kontinuierlich durch ein Galvanisierungsbad geleitet wird, in welchem das ferromagnetische Material durch galvanische Miederschlagung aufgebracht wird. Ein dünner magnetischer Filmüberzug zur Verwendung in einer magnetischen Datenspeichervorr,ichtung soll für ein wirkungsvolles Arbeiten bestimmte Eigenschaften besitzen. Eine dieser Eigenschaften besteht darin, daß der überzug einachsige Anisotropie aufweisen soll, d.h. er soll eine bevorzugte Magnetisierungsrichtung besitzen, welche gewöhnlich als "Vorzugsachse" der Hag-netisierung bezeichnet wird. Diese Richtung kann so angeordnet werden, daß sie in einer Umfangsrichtung des zylindrischen Überzugs liegt, vrelche rechti/rinklig zur Achse des Drahtes verläuft, oder sie kann so angeordnet werden, daß sie in Richtung der Drahtachse liegt, oder sie kann Komponenten in diesen beiden Richtungen aufweisen. Daher hat der dünne .magnetische Filmüberzug in Richtung der Vorsugsachse eine Hystereseschleife, welche rechteckig ist und zwei stabile

remanente

109816/1704 Bm original

remanente Magnetisierungszustände aufweist, Vielehe zur Darstellung der Stellen "1^I! und ¹¹O" eines Binärkodes verwendet werden. Andererseits ist die Hystereseschleife in Richtung rechtwinklig zur Vorzugsachse derart, daß ein daraufgegebenes Hagnetfeld bewirkt, daß die Magnetisierung des dünnen magnetischen Filmüberzugs diesem daraufgegebenen Feld im wesentlichen in einem Drehprozeß folgt.

Bei einem Arbeitsverfahren mit einer magnetischen Datenspeichervorriehtung, welche dünne magnetische Filmüberzüge auf leitenden Drähten enthält,, wird ein Zweileiter-Wählsystem verwendet, in welchem der das Substrat für den dünnen Film bildende Draht als ein erster Wählleiter verwendet wird und der zweite Wählleiter als zu dem ersten Leiter senkrecht angeordnete Wicklung ausgebildet.ist, und. beispielsweise die Form eines verhältnismäßig breiten Streifens besitzen kann. Wenn die Vorzugsachse des dünnen Filmüberzugs in Umfangsrichtung desselben rechtwinklig zur Achse des Drahtsubstrats verläuft, dann wird das Drahtsubstrat oder der erste Leiter als Stellen-Wählleiter und der zweite Leiter als Wort-Wählleiter verwendet. Ein Impuls in Wort-Uähllelter erzeugt ein Magnetfeld in Axialrichtung des Drahtsubstrats j welches eine Drehung der Magnetisierung des Elements auf dem dünnen Filmüberzug, welches diesem ersten und zweiten Leiter zugeordnet ist, auf diese Richtung hin hervorruft. Dadurch wird ein Ausgangsimpuls von dem

Stellen-

1 0 9 8 1 6 / 1 7 0 i* _BÄD

Ί62114-8

Stellen-Wählleiter aufgenommen dessen Polarität vom ursprünglichen Zustand der remanenten Magnetisierung des dünnen Filmelements abhängt» d.h. ob in diesem die Stelle "1" oder "0" gespeichert war. Die Speicherung der Stelle "1" oder "0" wird durch Aufgeben eines Impulses auf den Stellen-Wählleiter erreicht_s wobei die Polarität dieses Impulses bestimmt, welcher remanente Magnetisierungszustand gewählt wird.

Damit der, dünne Filmüberzug die gewünschte Eigenschaft einer einachsigen Anisotropie besitzt, müssen verschiedene Faktoren bei der Herstellung dieses Überzugs sorgfältig gesteuert xverden. Einer dieser Faktoren besteht darin, daß die Zusammensetzung des Überzugs genau geregelt werden soll. Gewöhnlich werden bestimmte geeignete magnetische Legierungen für den dünnen Filmüberzug verwendet und die Zusammensetzung der gewählten Legierung soll sorgfältig ausgewählt und.im wesentlichen über den ganzen überzug konstant gehalten werden. Beispielsweise ist eine geeignete ferromagnetische Legierung eine Nickel-Eisenlegierung mit einer Zusammensetzung von etwa 80$ Nickel und 20$ Eisen und diese Zusammensetzung soll höchstens innerhalb 1$ aufrechterhalten werden.

Ein zweiter Faktor, welcher die oben erwähnte Eigenschaft

des

10 9 8 16/1704

des dünnen Filmüberzugs beeinflußt, ist das Vorhandensein eines magnetischen Feldes während des Aufbringen^ des Überzugs. Das Magnetfeld wird in der geforderten Richtung der Vorzugsachse des Überzugs angewendet.

Ein dritter Faktor, welcher sorgfältig gesteuert werden soll, ist- die Dicke des Überzugs, da diese die Schwellenfelder der Hystereseschleife des Überzugs beeinflußt, deren Größe bei der Anwendung in einem Speicher wichtig ist. Darüber hinaus beeinflußt die Dicke des Überzugs auch die Größe des erhaltenen Ausgangssignals, wenn sich die Magnetisierung in Abhängigkeit von einem Impuls im Wortwählleiter dreht.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung eines logischen Elements zu schaffen,welches ein langgestrecktes Substrat mit einer leitenden Bahn längs desselben aufweist, wobei eine geregelte Aufbringung eines dünnen Filmüberzugs auf das Substrat durch kontinuierliche galvanische Niederschlagung angewendet und die Eigenschaften des dünnen Filmüberzugs geregelt werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung eines logischen Elements, dadurch gekennzeichnet, daß ein langgestrecktes Substrat mit einer

leitenden

10 9816/1704

leitenden Bahn längs desselben durch .ein Galvanisierungsbad geleitet wird, welches eine elektrolytisehe Lösung und eine Elektrode enthält, daß die leitende Bahn als andere Elektrode beim galvanischen Aufbringen eines dünnen Filmüberzugs auf das Substrat verwendet wird, die Spannung an der in dem Bad befindlichen Länge der leitenden Bahn gemessen wird und die Lage der einen Elektrode und/oder die Abmessungen des Bades verändert werden, bis die Spannung einen Wert annimmt, welcher eine gleichförmige Galvanisierungsstromdichte längs des Substrats in dem Bad anzeigt.

Um eine gleichförmige Zusammensetzung und Dicke eines dünnen Filmüberzugs zu erhalten, welcher auf ein langgestrecktes Substrat durch eine kontinuierliche Niederschlagung aufgebracht wird, soll die Galvanisierungsstromdichte längs des Substrats gleichförmig und zeitlich konstant gehalten v/erden. Faktoren, welche die Galvanisierungsstromdichte beeinflussen, sind die relativen Lagen von Kathode und Anode und auch das Volumen und die Form des Galvanisierungsbades. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird daher die Einstellung dieser Faktoren durchgeführt, bis eine im wesentlichen gleichförmige Galvanisierungsstromdichte erzielt ist.

Gemäß einem weiteren Kerkmal der Erfindung wird ein Verfahren

1098 16/1704 T"—~ — ,

ORIGINAL

1621 U8

fahren zur Herstellung eines logischen Elements geschaffen, welches ein langgestrecktes Substrat mit einer leitenden Bahn längs desselben und einen auf dem Substrat aufgebrachten₉ dünnen Filmüberzug aus ferromagnetischem Material mit einachsiger Anisotropie aufweist₃ wobei dieser dünne Filmüberzug durch kontinuierliche galvanische Niederschlagung aufgebracht wird, die leitende Bahn als eine Elektrode bei dieser Niederschlagung verwendet wird und ein Wechselstromrichtfeld zum Induzieren der bevorzugten Magnetisierungsrichtung im überzug verwendet wird, und wobei die Frequenz dieses Wechselstromrichtfeldes genügend hoch ist, daß es im wesentlichen keinen Einfluß auf die Galvanisierungsstromdichte bei der galvanischen Niederschlagung hat

Zweckmäßigerweise kann das Richtfeld zum Induzieren der bevorzugten Magnetisierungsrichtung durch einen Strom hervorgerufen werden, welcher längs der leitenden Bahn des Substrats geleitet wird, wenn diese bevorzugte. Richtung oder Vorzugsachse in einer Richtung rechtwinklig zur Achse des Substrats liegen soll. Wenn ein Gleichstrom zu diesem Zweck verwendet wird, ruft er einen Spannungsgradienten längs der leitenden Bahn hervor, welcher die GaIvanisierungsstromdichte beeinflußt. Daher

109816/1704

wird BAD

1621U8

wird ein Wechselstrom verwendet, welcher ein Wechselstromrichtfeld hervorruft, und die Frequenz dieses Wechselstromes wird genügend hoch gewählt, daß derselbe im wesentlichen keinen- Einfluß auf die Galvanisierungsstromdichte hat. ·

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht in einer Vorrichtung zur Herstellung eines logisch'en Elements, welche aus einem langgestreckten Substrat mit einer leitenden Bahn längs demselben und einem dünnen, auf das Substrat aufgebrachten überzug besteht, gekennzeichnet durch ein Galvanisierungsbad zur Aufnahme einer elektrolytischen Lösung und einer Elektrode, welche so angeordnet ist, daß das langgestreckte Substrat kontinuierlich durch das Bad geleitet werden kann, während die leitende Bahn als andere Elektrode beim galvanischen Aufbringen des dünnen Filmüberzugs auf das Substrat dient, eine poröse Hülse innerhalb des Bades, welche das Substrat umgibt, wobei ein Ende dieser Hülse mit dem übrigen Innenraum des Bades kommuniziert, sowie durch einen Wärmetauscher, welcher an seinem Einlaß mit dem übrigen Innenraum des Bades und an seinem Auslaß mit dem anderen Ende der porösen Hülse in Verbindung steht.

Die Galvanisierungsstromdichte wird auch durch thermische Konvektion und andere Bewegungsquellen beeinflußt, welche

Veränderungen

; 109816/1704

Veränderungen in der Konzentration der elektrolytischen Lösung in der Umgebung des Substrats hervorrufen können. Um thermisches Gleichgewicht in dieser Lösung aufrechtzu-t erhalten, d.h. diese Lösung durchwegs auf einer konstanten Temperatur zu halten, ist es nötig, eine gewisse Bewegung der Lösung zu erzeugen, und diese Bewegung soll gleichförmig durchgeführt werden, um eine konstante Konzentration der Lösung in der Umgebung des Substrats aufrechtzuerhalten. Wenn das die elektrolytische Lösung enthaltende Galvanisierungsbad mit einem Wärmetauscher in Verbindung steht, und die Lösung durch den Wärmetauscher gepumpt wird, um eine konstante Temperatur der Lösung aufrechtzuerhalten, so hat sich herausgestellt, daß es schwierig ist, gleichförmige Strömungsbedingungen innerhalb des Bades zu erzielen, und zwar deswegen, weil die Abmessungen des Bades im Hinblick auf andere Faktoren gewählt werden müssen und gewöhnlich Querschnittsabmessungen umfassen, welche annähernd gleich der Längenabmessung und infolgedessen sehr viel größer sind als die Querschnittsabmessungen des Substrats. Die Anordnung einer porösen Hülse oder eines porösen Rohres innerhalb des Bades, welches das Substrat umgibt und mit der Auslaßseite des Wärmetauschers in Verbindung steht, ermöglicht, daß die elektrolytische Lösung aus dem Wärmetauscher einer im wesentlichen gleichförmigen Strömungsverteilung längs des Substrats folgt. Da jedoch

die

10981671704 - - - - <

BAD -ORIGINAL

die Hülse porös ist, bietet sie einen geringen elektrischen Widerstand und hat im wesentlichen keinen Einfluß auf die Gleichförmigkeit der Stromdichte trotz der Tatsache j daß die eine Elektrode außerhalb des porösen Behälters angeordnet ist. Vorzugsweise wird die elektrolytische Lösung aus dem Wärmetauscher in den porösen Behälter über Verwirbelungseinrichtungen, wie eine Reihe von schraubenförmig orientierten Düsen, gegeben, welche eine Strömung der Lösung längs des Behälters und infolgedessen längs des Substrats mit einer schraubenförmigen Bewegung bewirken.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 ein Fließschema, in welchem die Folge der Arbeitsschritte bei einem Verfahren zur Herstellung eines logischen Elements dargestellt ist, die ein langgestrecktes Substrat mit einem leitenden Weg längs desselben und einen dünnen Filmüberzug auf dem Substrat aufweist,

Figur 2 teilweise geschnitten und teilweise sehematisch dargestellt eine Vorrichtung zur Ausführung eines Arbeitsschrittes in dem sehematisch in Figur 1 dargestellten Verfahren,

Figur 109816/1704

BAD ORIGINAL

Figur 3 eine graphische Darstellung der Spannungsverteilung längs der Kathode in der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung unter verschiedenen Umständen und

Figur 4 ebenfalls im Schnitt eine weitere Ausführungsforra der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung.

Die Erfindung wird beispielsweise in ihrer Anwendung auf die Herstellung von logischen Elementen beschrieben, bei Vielehen das langgestreckte Substrat ein leitender Draht ist und der dünne Filmüberzug aus ferromagnetischem Material besteht.

Bei der Herstellung eines logischen Elements, welches aus einem leitenden Draht mit einem dünnen ferromagnetischen Filmüberzug besteht, kann ein kontinuierliches Verfahren angewendet werden, welches die schematisch in Figur 1 dargestellten Arbeitsschritte umfaßt. Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel kann der Draht ein Beryllium-Kupfer-Draht sein, welcher in Figur 1 mit 1 bezeichnet ist. Statt dessen können jedoch auch andere Drahtarten verwendet werden. Der Draht 1 wird von einer Quelle, wie einer Spule 2, kontinuierlich durch eine Reihe von Arbeitsstufen geführt, in deren jeder eine bestimmte Behandlungsart des Drahtes durchgeführt wird. In der erst.en Stufe 3 wird der Draht .

, · durch

109816/1704

BAD ORIGINAL

1621U8

durch Erhitzung auf eine geeignete Temperatur in einer geeigneten Atmosphäre geglüht und in der zweiten Stufe 4 wird dem Draht 1 in einer geeigneten Lösung eine anodische Reinigung erteilt. In der dritten Stufe 5 wird der Draht gewaschen, vorzugsweise unter Verwendung von entionisiertem Wasser, und wird sodann in eine geeignete Säuberungseinrichtung in der Stufe 6 eingetaucht. In der Stufe 7 wird der Draht 1 sodann durch ein Galvanisierbad geleitet, welches eine geeignete Lösung zur Galvanisierung des Drahtes enthält, um jegliche Risse oder Ritzen an demselben auszufüllen. Beispielsweise kann der Draht 1 bei diesem Verfahren mit Kupfer plattiert werden. Der Draht 1 wird sodann einem zweiten Waschverfahren in der Stufe 8 unterzogen und sodann durch ein Galvanisierbad in der Stufe 9 geleitet, in welchem der genannte dünne ferromagnetische Filmüberzug auf den Draht 1 aufgebracht, wird. Beispielsweise kann die in dem Galvanisierbad verwendete elektrolytisehe Lösung'eine geeignete Lösung von Nickel und Eisensulfaten sein und der auf den Draht 1 aufgebrachte Filmüberzug kann eine Nickel-Eisenlegierung mit einer Zusammensetzung von etwa 80$ Nickel und 20$ Eisen sein. Es können jedoch auch andere geeignete Zusammensetzungen des dünnenfFilmüberzugs angewendet werden. Nach dem Galvanisierprozeß in der Stufe 9 wird der überzogene Draht 1 in der Stufe 10-gewaschen und in der Stufe endgültig geprüft. Beim Prüfverfahren kann der überzogene

Draht 1

109816/1704

1621 H8

Draht 1 einer Zug- und/oder Torsionswirkung unterzogen werden, um die Wirksamkeit des Niederschlags des dünnen ferromagnetischen Filmüberzugs zu prüfen.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Galvanisierverfahren der Stufe 9 und es wird nunmehr anhand der Figur 2 dieses Verfahren erläutert, welche im Schnitt ein Galvanisierbad 12 zur Verwendung im erfindungsgemäßen Galvanisierverfahren darstellt. Das Galvanisierbad 12 enthält eine elektrolytische Lösung 13, beispielsweise aus Nickel Und Eisensulfaten, wie oben beschrieben, sowie eine Elektrode, welche bei dieser Ausfuhrungsform als Anode lH in einem galvanischen Abscheidungsverfahren verwendet wird. Der Draht 1 wird kontinuierlich durch das Galvanisierbad 12 in dessen Axialrichtung durchgeleitet, welche bei dieser Ausführungsform senkrecht zur Anode liegt. Der Draht 1 wird als Kathode in dem Verfahren zur galvanischen Abscheidung eines dünnen ferromagnetischen Filmüberzugs auf dem Draht 1 verwendet.

Um eine im wesentlichen gleichförmige Zusammensetzung des auf den Draht 1 aufgebrachten Überzugs zu erzielen, ist es erwünscht, daß die Galvanisierungsstromdiehte .über die Länge des Drahtes 1 im Bad 12 so gleichförmig wie möglich und zeitlich konstant gehalten werden soll.

Die

109816/1704.

BAD ORIGINAL

Die Galvanisieruhgsstromdiehte hängt hauptsächlich von den relativen Spannungen der Anode lU.und der Kathode oder des Drahtes 1 ab. Die Galvanisierungsstromdichte kann sich jedoch von Punkt zu Punkt längs der Kathode, auf·welcher der überzug aufgebracht werden soll, ändern und ein Faktor, welcher eine solche Veränderung hervorruft, ist ein merklicher elektrischer Widerstand dieser Kathode, welcher eine Änderung der Spannung längs der Kathode hervorruft. Wenn der Querschnitt der Kathode entlang ihrer Längserstreckung gleichförmig ist, dann kann die Spannung an jedem Punkt ihrer Länge für eine gegebene Verteilung der Galvanisierungsstromdichte berechnet werden. Beispielsweise wird im Fall eines gleichförmigen zylindrischen Drahtes 1 mit einer Länge L innerhalb des Galvanisierbades 12 und einem Widerstand k je Längeneinheit die Spannung V in einem Abstand χ längs des Drahtes 1 vom Ende desselben, das sich auf der Spannung Null befindet, durch die folgende Gleichung gegeben:

^VX ⁼ ki_T(L -fj;),

wobei im der gesamte Galvanisierungsstrom ist und eine gleichförmige Galvanisierungsstromdichte längs des Drahtes 1 angenommen wird. Figur 3 zeigt die Beziehung zwischen der Kathodenspannung V und dem Abstand χ längs der Kathode von der Nullspannung und für verschiedene Verteilungen der Galvanisierungsstromdichte. Die Kurve 15 gibt diese Beziehung für eine gleichförmige

109816/1704

bad "

förmige Stromdichteverteilung längs des Drahtes 1 wieder, wie sie durch die obige Gleichung dargestellt wird. Die Kurven 16, 17 und 18 geben diese Beziehung jedoch für verschiedene Stromdichteverteilungen wieder, welche jeweils durch die Gleichungen

χ X-. TTx

CT₁ = <5~ Cl- j-J a ö^ = |- Cr und <y = GT sin -——

gegeben werden, wobei CTdie Galvanisierungsstroradichte und χ der Abstand längs des Drahtes 1 von dem auf Nullspannung

• -

befindlichen Ende desselben bedeutet. Daher ist Cf die Stromdichte an diesem Ende und (T, die Stromdichte im Abstand 1 davon.

Aus der Gleichung für die Spannung V an der Stelle χ·längs des Drahtes I₉ welche oben angegeben ist, ist ersichtlich, daß bei gleichförmiger Galvanisierungsstromdichte längs des Drahtes 1 die. Spannung über die Gesamtlänge L dieses Drahtes im Galvanisierungsbad 12, d.h. die Spannung V^, gegeben wird durch die Gleichung:

■ τ 2 ki^L

V_L = ki_T(L- Ij-) oder V_L = -^- .

Gemäß einer Ausführungsform eines Merkmals der Erfindung wird die Spannung Vj. gemessen und verschiedene Stellungen der Anode Ik sowie verschiedene Formen und Volumina·des Galvanisierbades 11 angewendet^ bis die Spannung Vj. am

' Draht 1

1098 16/ 170 4

BAD

Draht 1 gleich der Hälfte des Produktes ki_TL ist. Zu diesem Zweck wird ein Voltmeter 19 parallel zur Länge L des Drahtes 1 geschaltet, so daß es die Spannung V_L anzeigt.

ki_TL
Die Größe von- V₁. = ■ ■ ist tatsächlich nicht einmalig

L· c.

für einen Zustand einer gleichförmigen Galvanisierungsstromdichteverteilung. Wenn die Stromdichteverteilung um den Mittelpunkt des Drahtes 1 im Bad 12 symmetrisch ist, dann wird der gleiche Wert der Spannung V^ erhalten. Dies geht aus Figur 3 hervor, aus welcher man entnehmen kann, daß die Kurve 18 die Kurve 15 bei der Abszisse L schneidet. Wie aus Figur 3 ersichtlich, tritt die maximale Differenz zwischen den zwei Kurven 15 und 18 etwa an der Stelle L längs des Drahtes auf. Daher kann die Spannung

2 .-an dieser Stelle gemessen werden, um zwischen den beiden Fällen zu unterscheiden. In der Praxis ist es jedoch möglich, zwischen diesen beiden Fällen aufgrund von Überlegungen bezüglich der Lage der Anode 14 zu unterscheiden.

Es hat sich bei einer bestimmten praktischen Ausführungsform herausgestellt, daß die Anode 14 in einer Ebene senkrecht zur Achse des Drahtes 1 in einem Abstand zwischen 0,8L und L vom Nullspannungsende des Drahtes liegen soll. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß geeignete Abmessungen 109816/1704

^BAD OR1_GINAL

messungen des Galvanisierungsbades 12 in der Anodenebene etwa gleich der Länge L sind. Die Lage der Anode 14 in der Anodenebene, die Größe der Anode lH und ihre Orientierung innerhalb dieser Ebene werden im Hinblick auf den Galvanisierungsstrom» die Leitfähigkeit der elektrolytischen Lösung und andere Paktoren bestimmt und, können in gewünschter Weise eingestellt werden. Der. Querschnitt des Galvanisierungsbades 12 in der Anodenebene muß nicht kreissymmetrisch sein und darüber hinaus muß der Querschnitt des Bades 12 entlang der Länge L keine konstante Fläche besitzen.

Während der Durchführung des Verfahrens zur galvanischen Aufbringung des dünnen Filmüberzugs auf den Draht 1 wird die bestimmte Anordnung, welche so erhalten wird, daß sie den erforderlichen Wert von Vr ergibt,- für den Jeweils verwendeten Draht 1 aufrechterhalten. Wenn ein weiterer Draht mit anderem Durchmesser und/oder Widerstand in der Vorrichtung verwendet wird, wird die Messung der Spannung V_L wiederum durchgeführt und es werden geeignete weitere Einstellungen der Lage der Anode 14 und/oder der,Abmessungen des Galvanisierungsbades 12 bewirkt, bis der erforderliche Wert der Spannung Vr erzielt ist.

Während der dünne Filmüberzug auf den Draht 1 aufgebracht wird, so daß eine bevorzugte Magnetisierungsrichtung oder Vorzugsachse

109816/1704

BAD

• . - iß -. . . 1621H8

zugsachse. dieses Überzugs hervorgerufen wird, findet die Niederschlagung in Anwesenheit eines Magnetfeldes in dieser bevorzugten Richtung, d.h. parallel zu der geforderten Vorzugsachse, statt. Bei einer besonderen Ausführungsform ist es erforderlich, daß die Vorzugsachse in einer Umfangsrichtung des Überzugs rechtwinklig zur Achse des Drahtes 1 liegt, und um dies zu erreichen, kann ein Strom durch den Draht 1 während des Galvanisierungsverfahrens geleitet werden, so daß ein Magnetfeld in dieser Richtung hervorgerufen wird. Wenn jedoch ein Gleichstrom zu diesem Zweck verwendet wird, ruft dieser einen Spannungsgradienten längs des Drahtes 1 hervor und stört infolgedessen den Zustand eines im wesentlichen gleichförmigen GaIvanisierungsstromes, welcher durch das vorher beschriebene Verfahren erzeugt worden ist. Die Größe des Spannungsgradienten längs des Drahtes 1 hängt natürlich ab von der Länge L des Drahtes im Bad 12. Indem man diese Länge L sehr kurz macht, kann der Spannungsgradient klein gemacht werden, aber dies bringt eine nachteilige Beschränkung der Bauweise des Galvanisierungsbades 12 mit sich. Statt Verwendung eines Gleichstrom-Richtfeldes wird daher ein Wechselstrom-Richtfeld verwendet, indem bei dieser Ausführungsform ein Wechselstrom durch den Draht 1 geleitet wird. Die Frequenz des Wechselstrom-Richtfeldes wird .genügend hoch gewählt, so daß es im wesentlichen keine Wirkung auf die Galvanisierungsstromdichte hat. Dies kann

erreicht 109816/1704

ORIGINAL

.- 19 -

162TU8

erreicht werden, da die GaIvanisierungsstromdichte Potentialveränderungen mit einer einzigen Zeitkonstante folgt. Um die Frequenz zu bestimmen,, bei welcher dieser Zustand erreicht ist, kann ein Weehselrichtstrom veränderlicher Frequenz durch den Draht 1 geleitet werden, bevor der Galvanisierungsstrom eingeschaltet wird, und die normalen Widerstandspotentialänderungen des Drahtes' 1 können korrigiert werden. Der Galvanisierungsstrom wird sodann eingeschaltet und wenn die Frequenz des Wechselrichtstroms ausreichend niedrig ist, um Spannungsänderungen am Draht 1 im Bad 12 bei dieser Wechselfrequenz hervorzurufen, dann wird die Frequenz erhöht, bis solche Spannungsänderungen verschwinden. Die Spannungsänderungen können beobachtet werden, indem das in Figur 2 gezeigte Voltmeter 19 verwendet wird.

Außer den gegenseitigen Lagen von Anode und Kathode sowie den Abmessungen des Galvanisierungsbades 12 können auch andere Faktoren die Galvanisierungsstromdichte_verteilung im Bad 11 längs des Drahtes 1 beeinflussen. Beispielsweise können thermische Konvektion und andere Bewegungsquellen zu Veränderungen der Konzentration der elektrolytisehen Lösung 13 in der Umgebung des Drahtes 1 Anlaß geben. Daher ,wird vorzugsweise die Lösung 13 in gleichförmiger Weise, gerührt, um im wesentlichen thermisches Gleichgewicht in

109816/1704

BAD ORIGINAL

1-621 U8

der Lösung aufrechtzuerhalten, d.h. diese Lösung 13 auf einer im wesentlichen konstanten Temperatur mindestens in der ganzen Umgebung des Drahtes 1 zu halten. Zu diesem Zweck kann die elektrolytische Lösung 13 aus dem Bad 1 durch einen Wärmetauscher und zurück zum Bad 1 mit geregelter Temperatur gepumpt werden. Aber auch wenn dies durchgeführt wird, ist es schwierig, gleichförmige Strömungsbedingungeri innerhalb eines Bades mit Dimensionen zu erhalten, welche aus anderen Gründen geeignet sind, beispielsweise in einem Bad, dessen Querschnittsabmessungen annähernd gleich der Länge des Bades sind,' nämlich der Länge L. Im wesentlichen gleichförmige Strömungsbedingungen längs des Drahtes 1 können jedoch durch Verwendung der in Figur 4 gezeigten Anordnung erreicht werden. Bei dieser Anordnung wird eine poröse Hülse 20, xvelche bei dieser Ausführungsform aus einem zylindrischen Rohr -besteht und beispielsweise aus porösem Kunststoff hergestellt sein kann, innerhalb des Bades 12 derart angeordnet, daß sie den Draht 1 genügend eng umgibt, um eine im wesentlichen gleichförmige Strömungsverteilung innerhalb der porösen Hüläe 20 rings um den Draht zu erzeugen. Am Ende kommuniziert die poröse Hülse 20 mit dem übrigen Innenraum des Bades 12 und am anderen Ende kommuniziert die'poröse Hülse mit der Auslaßseite eines Wärmetauschers 21, dessen Einlaßseite mit dem übrigen Innenraum des Bades 12 verbunden ist. Die Anode Ik ist außerhalb

aer

1098 16/1704 ^eW_n,_G/Af/U

" ²¹ " 1621 U8

der porösen Hülse 20 angeordnet, wie in Figur 4 dargestellt, aber da die Hülse 20 porös ist, bietet sie einen geringen elektrischen Widerstand und hat im wesentlichen keine Einwirkung auf die Gleichförmigkeit der Stromdichte, auch wenn die Anode 14 außerhalb der Hülse angeordnet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Auslaß des Wärmetauschers 21 mit dem Einlaß der porösen Hülse 20 über eine Reihe von schraubenförmig angeordneten Düsen verbunden, Vielehe eine Strömung der aus dem Wärmetauscher 21 kommenden Lösung längs der Hülse 20 und infolgedessen rings um den Draht 1 in einer schraubenförmigen Bewegung bewirken, Vielehe im wesentlichen gleichförmig entlang der Längserstreckung des Drahtes 1 ist. Die Lagen dieser Düsen sind in Figur 4 durch die gestrichelte Linie 22 angedeutet.

Die vorliegende Erfindung ist zwar insbesondere anhand bestimmter Ausführungsformen beschrieben worden. Es können Jedoch verschiedene Abänderungen an Verfahren und Vorrichtung innerhalb des Rahmens der Erfindung vorgenommen werden. Beispielsweise kann der zylindrische Draht 1 durch eine andere Form eines langgestreckten Trägers oder Substrats, wie ein hohles zylindrisches

Substrat

BAD ORlGINAL 109816/1704

1621 H8

Substrat oder ein streifenförmiges- Substrat, ersetzt werden. Darüber hinaus können andere als die in bezug auf Figur 1 beschriebenen Arbeitsschritte zur Behandlung des langgestreckten Substrats und andere Zusammensetzungen des langgestreckten Substrats und des dünnen Filmüberzugs angewendet werden, vorausgesetzt, daß diese für die Verwendung in einem logischen Element geeignet sind.

109816/1704

Claims (8)

1621U8 Patentansprüche .

1. Verfahren zur Herstellung eines logischen Elements, dadurch gekennzeichnet, daß ein langgestrecktes Substrat mit einer leitenden Bahn längs desselben durch ein Galvanisierungsbad geleitet wird ,,welches eine elektrolytische Lösung^ und eine Elektrode enthält, daß die leitende Bahn als andere Elektrode beim galvanischen Aufbringen eines dünnen Filmüberzugs auf das Substrat verwendet wird, die Spannung an der in dem Bad befindlichen Länge der leitenden Bahn gemessen wird und die Lage der einen Elektrode und/oder die Abmessungen des Bades verändert werden, bis die Spannung einen Wert annimmtj welcher eine gleichförmige Galvanisierungsstromdiehte" längs des Substrats in dem Bad anzeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechselstrom in dem Galvanisierungsbad zur Erzeugung einer bevorzugten Hagnetisierungsrichtung in dem aufgebrachten überzug verwendet wird,

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrom vom Galvanisierungsstrom Überlagert

wird

1 0 9 8 1 6 / 1 7 0 k *

BAD ORIGINAL

wird, wenn die bevorzugte Magnetisierungsrichtung rechtwinklig zur Achse des Substrats liegen soll.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Wechselstromes genügend hoch gewählt wird, daß sie im wesentlichen keinen Einfluß auf die Galvanisierungsstromdichte hat.

5. Vorrichtung zur Herstellung eines logischen Elements, welche aus einem langgestreckten Substrat mit einer leitenden Bahn längs demselben und einem dünnen, auf das Substrat aufgebrachten überzug besteht, gekennzeichnet durch ein Galvanisierungsbad zur Aufnahme einer elektrolytischen Lösung und einer Elektrode, v/elche so angeordnet ist, daß das langgestreckte Substrat kontinuierlich durch das Bad geleitet werden kann, während die leitende Bahn als andere Elektrode beim galvanischen Aufbringen des dünnen Filmüberzugs auf das Substrat dient, eine poröse Hülse innerhalb des Bades, welche das Substrat umgibt, wobei ein Ende dieser Hülse mit dem übrigen Innenraum des Bades kommuniziert, sowie durch einen Wärmetauscher, welcher an seinem Einlaß mit dem übrigen Innenraum des Bades und an seinem Auslaß mit dem anderen Ende der porösen Hülse in Verbindung steht. ,

1098T6/1704

-25- · . 1621H8

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Rohr an einem Ende, an dem es mit dem Auslaß des Wärmetauschers kommuniziert, Wirbeleinrichtungen zur Erzeugung einer-Strömung in der Lösung mit einer schraubenförmigen Bewegung längs des Rohres aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbeleinrichtungen aus schraubenförmig angeordneten Düsen bestehen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolytische Lösung eine Lösung aus Nickel und Eisensulfaten ist.

BAD ORIGINAL 1Q9816/170A

Leerseite