DE2018973C3

DE2018973C3 - Process for orienting the permanent magnetization of a magnetic layer and apparatus for carrying out the process

Info

Publication number: DE2018973C3
Application number: DE2018973A
Authority: DE
Inventors: Rene Fernand Victor Grenoble Isere Girard; Jacques Le Avrille Guillerm
Original assignee: Bull SA
Current assignee: Bull SA
Priority date: 1969-04-25
Filing date: 1970-04-21
Publication date: 1979-05-23
Also published as: US3644857A; NL161605C; NL7005528A; FR2040940A5; BE749374A; DE2018973A1; NL161605B; GB1306162A; DE2018973B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Orientierung der beständigen Magnetisierung einer von einem zylindrischen Träger getragenen Magnetschicht in Unifangsrichtung, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for orienting the permanent magnetization of one of a cylindrical support carried magnetic layer in the direction of the uni, as well as a device for Implementation of the procedure.

Bekanntlich werden magnetische Dünnschicht-Speichcrelcmcntc im allgemeinen dadurch erhalten, daß auf einen elektrisch leitenden Träger elektrolytisch oiler (lurch Aufdampfen im Vakuum ein Film aus ierromagnetischen Material aufgebracht wird, der eine einachsige Anisotropie der Magnetisierung aufweist, d. h. eine Richtung, in der die beständige Magnetisierung des Films orientiert ist Wenn der Träger zylindrisch ist insbesondere ein Draht, liegt die Richtung der beständigen Magnetisierung in der Umfangsrichtung, d.h. entlang einer zur Achse des Trägers koaxialen Kreislinie.
Zur Erzielung einer solchen Umfangsrichtung derAs is known, thin-film magnetic memory cells are generally obtained by applying an electrolytic oiler (by vacuum evaporation) a film of electromagnetic material which has a uniaxial anisotropy of magnetization, i.e. a direction in which the permanent magnetization of the Film is oriented If the support is cylindrical, in particular a wire, the direction of permanent magnetization lies in the circumferential direction, ie along a circular line coaxial with the axis of the support.
To achieve such a circumferential direction of the

to stabilen Magnetisierung wurde bisher ein beispielsweise aus der US-PS 33 27 297 bekanntes Verfahren angewendet, bei welchem während des Aufbringens des Magnetfilms auf den Träger durch diesen ein elektrischer Strom geschickt wird, der an der Oberfläche desTo stable magnetization, a method known for example from US-PS 33 27 297 has been used so far, in which during the application of the magnetic film to the carrier through this an electrical Electricity is sent to the surface of the

is Träger? ein in der Umfangsrichtung verlaufendes Magnetfeld erzeugt, unter dessen Einfluß der Magnetfilm die gewünschte kreisförmige magnetische Anisotropie koaxial zur Achse des Trägers annimmt Die Anwendungsmöglichkeiten dieses Verfahrens sind beschränkt und zwar einerseits wegen der durch den Strom bewirkten Erwärmung der Unterlage und andererseits wegen des Spannungsabfalls längs der Unterlage, der einen zulässigen Höchstwert nicht überschreiten darf, wenn das Aufbringen des Magnetfilms elektrolytisch erfolgt Wird beispeielsweise eine Eisen-Nickel-Legierung elektrolytisch auf einsn Beryllium-Kupfer-Draht von Ι25μπι Durchmesser abgeschieden, ist das Orientierungsmagnetfeld auf einige zehn Oersted begrenzt was für eine gute Orientierung desis carrier? one running in the circumferential direction Magnetic field generated, under the influence of which the magnetic film assumes the desired circular magnetic anisotropy coaxial with the axis of the support Possible applications of this method are limited, on the one hand because of the Current caused heating of the base and on the other hand because of the voltage drop along the Underlay that must not exceed a maximum permissible value when applying the magnetic film Electrolytically, for example, an iron-nickel alloy is electrolytically applied to a beryllium-copper wire deposited by Ι25μπι diameter, the orientation magnetic field is limited to a few tens of oersteds what a good orientation of the

Magnetic field is insufficient The maximum possible Field strength of the orientation magnetic field is also

umso kleiner, je kleiner der Durchmesser des Drahtes ist.the smaller the diameter of the wire, the smaller it is.

The object of the invention is to provide a

Verfahrens, das die Orientierung der beständigen Magnetisierung einer von einem zylindrischen Träger getragenen Magnetschicht mit ausreichend großer Feldstärke ermöglicht ohne daß eine unerwünschte Erwärmung des Trägers oder ein unzulässiger Spannungsabfall entlang dem Träger entstehtMethod that the orientation of the permanent magnetization one of a cylindrical support carried magnetic layer with a sufficiently large field strength allows without an undesirable The carrier heats up or an impermissible voltage drop occurs along the carrier

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Magnetschicht einem Magnetfeld ausgesetzt wird, welches senkrecht zur Achse des Trägers ausgerichtet ist und sich um diese Achse dreht, und daß die Magnetschicht in Richtung der Achse ihres Trägers kontinuierlich durch das rotierende Magnetfeld hindurch bewegt wird.According to the invention, this object is achieved in that the magnetic layer is exposed to a magnetic field is exposed, which is aligned perpendicular to the axis of the carrier and rotates around this axis, and that the magnetic layer is continuously driven in the direction of the axis of its support by the rotating magnetic field is moved through.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt die Orientierung der beständigen Magnetisierung durch einIn the method according to the invention, the permanent magnetization is oriented by a

so äußeres Magnetfeld, so daß kein Magnetisierungsstrom durch den Träger geschickt wird, der eine Erwärmung oder einen Spannungsabfall verursachen würde. Die erforderliche Orientierung in der Umfangsrichtung wird dadurch erhalten, daß sich das Magnetfeld während desso external magnetic field, so that no magnetizing current is sent through the carrier, causing heating or cause a voltage drop. The required orientation in the circumferential direction will be obtained in that the magnetic field during the

Vi Vorschubs des Trägers um dessen Achse dreht. Dem rotierenden Magnetfeld kann unabhängig vom Durchmesser des Trägers die für die Erzielung einer guten Orientierung erforderliche Feldstärke erteilt werden.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Vi feed of the carrier rotates around its axis. The rotating magnetic field can be given the field strength required to achieve good orientation, regardless of the diameter of the carrier.
A device for carrying out the method

ad ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anordnung flacher Spulen umfaßt, deren Ebenen parallel zur Achse des Trägers angeordnet sind und die durch mehrphasige Ströme durchflossen sind.ad is characterized according to the invention in that it comprises an arrangement of flat coils, the planes of which are arranged parallel to the axis of the support and the are traversed by multiphase currents.

If the device for the orientation of the

h> gen Magnetisierung der Magnetschicht während ihrer Aufbringung auf dem Träger bei seinem kontinuierlichen Durchwandern durch einen Elektrolysebehiilter dient, ist sie t»emäß einer weiteren Ausgestaltung derh> gen magnetization of the magnetic layer during its Application to the carrier as it continuously travels through an electrolysis tank serves, according to a further embodiment of the

Erfindung so ausgebildet, daß sie eine Spulenanordnung aufweist, die außen am Elektrolysebehälter angeordnet ist und ihn umgibtInvention designed so that it has a coil assembly has, which is arranged on the outside of the electrolysis tank and surrounds it

Eine weitere Ausbildung der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung π Spulen umfaßt, deren Ebenen sich in der Achse des Trägers schneiden, daß die Ebenen jeweils zwei benachbarter Spulen den Winkel π/π einschließen und daß diese Spulen von Strömen mit η Phasen durchflossen sind.A further embodiment of the device according to the invention consists in that the device comprises π coils, the planes of which intersect in the axis of the support, that the planes each two adjacent coils enclose the angle π / π and that these coils of currents with η phases are flowed through.

In diesem Fall besteht eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin, daß die Vorrichtung zwei Spulen umfaßt, deren Ebenen rechtwinklig zueinander sind und die von zweiphasigen Strömen durchflossen sind.In this case, a further embodiment of the device according to the invention is that the device comprises two coils, the planes of which are perpendicular to each other and those of two-phase currents are flowed through.

Eine andere weitere Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung m von einem Strom der gleichen Phase durchflossene Spulenpaare mit jeweils zwei Spulen aufweist, deren Spulenebenen zueinander parallel lieget! und die regelmäßig um den Träger herum angeordnet sind und daß die Spulenpaare von Strömen mit m Phasen durchflossen sind.Another further embodiment of the device according to the invention is that the device has m pairs of coils through which a current of the same phase flows, each having two coils, the coil planes of which are parallel to one another! and which are arranged regularly around the carrier and that the coil pairs are traversed by currents with m phases.

Auch in diesem Fall besteht eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin, daß die Vorrichtung zwei Spulenpaare aufweist, die von zweiphasigen Strömen durchflossen sind.In this case, too, there is a further embodiment of the device according to the invention that the Device has two pairs of coils through which two-phase currents flow.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß jede Spule eine rechteckige Form aufweist und daß jeweils zwei Seiten der Spulen parallel zur Achse des Trägers verlaufen.Another advantageous embodiment of the device according to the invention is that each coil has a rectangular shape and that two sides of the coils are parallel to the axis of the support get lost.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,F i g. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment the device for performing the method according to the invention,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung undF i g. 2 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of the device for implementation of the method according to the invention and

F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips des Verfahrens nach der ErfindungF i g. 3 shows a diagram to explain the principle of the method according to the invention

Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung weist einen Elektrolysebehälter 1 auf, der beispielsweise einen Elektrolyt auf der Basis von Eisen und Nickel enthält und dazu bestimmt ist, auf einen zylindrischen Träger, der im vorliegenden Fall ein Kupferdraht 2 ist, eine Magnetschicht aufzubringen. Der Kupferdrah* 2 bewegt sich kontinuierlich durch den Behälter 1 von einer Seite zur anderen und wird während seines Durchgangs durch den Behälter mit einer Magnetschicht 3 bedecktThe in F i g. 1 shown device has an electrolysis tank 1, for example, a Contains electrolyte based on iron and nickel and is intended to be placed on a cylindrical support, which in the present case is a copper wire 2 to apply a magnetic layer. The copper wire * 2 moves continuously through the container 1 from side to side and becomes during its passage through covered the container with a magnetic layer 3

Um die Magnetisierung der Magnetschicht 3 in Umfangsrichtung zu orientieren, ist der Behälter 1 von zwei Spulen 4 und 5 umgeben, deren Form rechteckig ist und deren Ebenen rechtwinklig zueinander stehen und sich in der Achse des Drahtes 2 schneiden. Die Spulen 4 und 5 werden über ihre Klemmen 6, 7 bzw. 8, 9 von zweiphasigen Strömen durchflossen.In order to orient the magnetization of the magnetic layer 3 in the circumferential direction, the container 1 is from FIG surround two coils 4 and 5, the shape of which is rectangular and the planes of which are perpendicular to each other and intersect in the axis of the wire 2. The coils 4 and 5 are via their terminals 6, 7 and 8, 9 of two-phase currents flowed through.

Die Vorrichtung nach Fig.2 weist gleicherweise einen Elektrolysebehälter 1 auf, durch den ein Draht 2 hindurchbewegt wird. Rings um den Behälter sind vier Spulen 10,11,12,1Ϊ von rechteckiger Form angeordnet, deren Ebenen parallel zum Draht 2 liegen. Die Ebenen der Spulen 10 und 12 liegen zueinander parallel, und diese Spulen bilden ein Spulenpaar. In gleicher Weise liegen die Ebenen der Spulen 11 und Il zueinander parallel, und diese Spulen bilden gleichfalls einThe device according to Figure 2 has the same an electrolysis tank 1 through which a wire 2 is moved. There are four around the container Coils 10,11,12,1Ϊ arranged in a rectangular shape, whose planes are parallel to wire 2. The planes of the coils 10 and 12 are parallel to one another, and these coils form a coil pair. In the same way, the planes of the coils 11 and II lie to one another parallel, and these coils also form a

Spulenpaar. Die Ebenen der Spulen 10 und 12 liegen rechtwinklig zu den Ebenen der Spulen 11 und 13.Coil pair. The planes of the coils 10 and 12 are perpendicular to the planes of the coils 11 and 13.

Die Spulen 10 und 12 werden über die Klemmen 14 und 15 gespeist, während die Spulen 11 und 13 gemeinsam über die Klemmen 16 und 17 gespeist werden. Die Klemmen ihrerseits werden gespeist durch zweiphasige Ströme.The coils 10 and 12 are fed via the terminals 14 and 15, while the coils 11 and 13 fed together via terminals 16 and 17. The terminals in turn are fed by two-phase currents.

Die Spulen 4 und 5 von Fi g. 1 bzw. dit Spulen 10 bis 13 von F i g. 2 erzeugen ein Magnetfeld H, das senkrecht zur Achse des Drahtes 2 gerichtet ist und sich um diese Achse drehtThe coils 4 and 5 of FIG. 1 and the coils 10 to 13 of FIG. 2 generate a magnetic field H which is directed perpendicular to the axis of the wire 2 and rotates about this axis

Zu einem gegebenen Zeitpunkt (siehe F i g. 3) weist das Feld H eine Richtung D auf und folglich orientiert sich die Magnetisierung der Magnetschicht 3 während des Niederschiagens in der Sättigungsrichtung d, außer an den Stellen, wo die Projektion des Magnetfeldes H auf die Tangentialebene an dem Draht 2 klein ist und wo ein Nordpol Λ/und ein Südpol S auftreten.At a given point in time (see FIG. 3) the field H has a direction D and consequently the magnetization of the magnetic layer 3 is oriented in the saturation direction d during the deposition, except at the points where the projection of the magnetic field H onto the Tangential plane on the wire 2 is small and where a north pole Λ / and a south pole S occur.

Da sich das Magnetfeld H um den Draht 2 herum dreht, verändert sich der Ort der Magnetpole N und S dauernd. Deshalb ist die Magnetschicht 3 an jedem Punkt ihres Umfangs richtig orientiertSince the magnetic field H rotates around the wire 2, the location of the magnetic poles N and S changes continuously. Therefore, the magnetic layer 3 is properly oriented at every point on its circumference

Untersuchungen haben folgendes gezeigt: Vorausgesetzt, daß das Magnetfeld H eine ausreichende Stärke aufweist (mindestens gleich 795 Ampere durch Meter) und daß die Frequenz der das Feld erzeugenden Ströme in der Größenordnung von 50 Hz ist ist die Winkelstreuung des Materials der Schicht 3 kleiner 0,2° bei einer Niederschlagsdauer von einigen 10 Sekunden.Investigations have shown the following: Provided that the magnetic field H has a sufficient strength (at least equal to 795 amperes per meter) and that the frequency of the currents generating the field is of the order of magnitude of 50 Hz, the angular spread of the material of layer 3 is less than 0, 2 ° with a precipitation duration of a few 10 seconds.

Das beschriebene Verfahren vermeidet einen ohmschen Spannungsabfall entlang dem Draht 2, wie er durch einen Orientierungsstrom erzeugt würde. Unter diesen Bedingungen weist der Draht 2 im Elektrolysebehälter 1, wo der magnetische Niederschlag bewirkt wird, an jedem Punkt das gleiche elektrische Potential auf, was unerläßlich ist um auf dem Draht 2 eine homogene Verteilung des Stroms längs des Behälters zu erhalten.The method described avoids an ohmic voltage drop along the wire 2, as he does would be generated by an orientation current. Under these conditions, the wire 2 is in the electrolysis tank 1, where the magnetic precipitation is effected, has the same electrical potential at every point, this is essential to obtain, on the wire 2, a homogeneous distribution of the current along the container.

Dies ermöglicht die Verwendung von Elektrolyten, bei denen die Zusammensetzung des Niederschlags abhängig ist von der Stromdichte, ohne daß hierbei infolge einer Inhomogenität der Stromdichte längs des sich bewegenden Drahtes während des Niederschlags eine Inhomogenität der Zusammensetzung im Innern der endgültigen Magnetschicht auftreten würde.This allows the use of electrolytes in which the composition of the precipitate depends on the current density, without this being due to an inhomogeneity of the current density along the moving wire during the precipitation an inhomogeneity of the composition inside the final magnetic layer would occur.

Der Draht 2 wird jedoch während der Orientierung der Magnetschicht 3 von dem Elektrolysegleichstrom durchflossen und ist deshalb einer Kraft unterworfen, welche senkrecht zum Draht wirkt und aus der Einwirkung des magnetischen Wechselfeldes H auf den Gleichstrom resultiert Folglich wird der Draht, wenn er einer mechanischen Spannung unterworfen ist, unter der Wirkung dieser Kraft vibrieren, was das Aufbringen der Magnetschicht stört.However, the wire 2 is traversed by the electrolysis direct current during the orientation of the magnetic layer 3 and is therefore subjected to a force which acts perpendicular to the wire and results from the action of the alternating magnetic field H on the direct current is to vibrate under the action of this force, which interferes with the application of the magnetic layer.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist es möglich, die Spannweite des Drahtes im Innern des Behälters 1 zu reduzieren oder eine Vorrichtung zu verwenden, die es ermöglicht, den Draht unter einer sehr geringen mechanischen Spannung durch die Behälter zu ziehen.In order to remedy this disadvantage, it is possible to increase the span of the wire inside the container 1 reduce or use a device that allows the wire to be cut under a very low to pull mechanical tension through the container.

Das Verfahren zur Orientierung der Richtung der beständigen Magnetisierung einer Magnetschicht wurde zwar am Beispiel einer mittels Elektrolyse aufgebrachten Magnetschicht beschrieben, doch ist es offensichtlich, daß das Verfahren auch bei Magnetschiciiten durchgeführt werden kann, welche auf andere Weise aufgebracht werden oder welche bereits auf einer Unterlage aufgebracht sind.The method of orienting the direction of permanent magnetization of a magnetic layer has been established Although described using the example of a magnetic layer applied by means of electrolysis, it is Obviously, the procedure can also be carried out on magnetic slides which are directed to others Wise applied or which are already applied to a base.

For this purpose I have drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for orienting the permanent magnetization of a magnetic layer carried by a cylindrical carrier in the circumferential direction, characterized in that the magnetic layer (3 ) is exposed to a magnetic field (H) which is oriented perpendicular to the axis of the carrier (2) and revolves around this Axis rotates, and that the magnetic layer (3) in the direction of the axis of its carrier (2) is continuously moved through the rotating magnetic field (H) .

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that it an arrangement of flat coils (4, S), the planes of which are arranged parallel to the axis of the carrier (2) and which are traversed by multiphase currents.

3. Apparatus according to claim 2 for orienting the permanent magnetization of the magnetic layer during their application to the carrier as it travels continuously through a Electrolysis tank, characterized in that it has a coil arrangement which is on the outside of the Electrolysis tank (1) is arranged and surrounds it

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the device comprises η coils (4, 5) whose planes intersect in the axis of the carrier, that the planes each two adjacent coils enclose the angle π / η and that these Coils (4, 5) are traversed by currents with η phases.

5. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the device has m pairs of coils (10, 12; 11, 13) through which a current of the same phase flows, each having two coils, the coil planes of which are parallel to one another and which are regularly around the carrier (2) are arranged around and that the coil pairs are traversed by currents with m phases.

6. The device according to claim 4, characterized in that the device has two coils (4, 5), the planes of which are at right angles to one another and through which two-phase currents flow are.

7. The device according to claim 5, characterized in that the device has two pairs of coils (10, 12; 11, 13) that of two-phase currents are flowed through.

8. Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that each coil (10, 11, 12, 13) has a rectangular shape and that each two sides of the coils run parallel to the axis of the carrier (2).