DE2028589C3

DE2028589C3 - Verfahren zur Aufbringung eines anisotropen magnetischen Hauptfilms auf ein dickes, grobkörniges, elektrisch leitfähiges Substrat

Info

Publication number: DE2028589C3
Application number: DE2028589A
Authority: DE
Inventors: Irving W. Mountain View Wolf; Roberta A. Palo Alto Woody
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1969-07-15
Filing date: 1970-06-10
Publication date: 1974-06-06
Also published as: JPS4913319B1; FR2051752A1; GB1258205A; US3634209A; DE2028589B2; FR2051752B1; DE2028589A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung eines anisotropen magnetischen Hauptfilms auf ein dickes, grobkörniges, elektrisch leitfähiges Substrat durch Aufbringen einer glättenden Nickel-Phosphor-Schicht auf das Substrat und nachfolgende Überschichtung mit dem anisotropen magnetischen Hauptfilm.

Dünne magnetische Filme werden in vielen Arten von Speichern, beispielsweise in Filmspeichern mit geschlossenem oder offenem Magnetfluß oder Magnetdrahtspeichern verwendet. Wird ein dünner magnetischer Film elektrolytisch auf dicke, grobkörnige, elektrisch leitende Substrate aufgebracht, so erfüllt er nicht die an ihn zu stellenden Anforderungen, da bei IiImdicken von 1000 A oder weniger eine sehr große Dispersion der leichten Achse der Magnetisierung auf-Kritt. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß zwischen den Kristallen des Metallsubstrats und den auf das Substrat aufgebrachten Atomen eine starke Wechselwirkung stattfindet. In diesem Zusammenhang spielt die Kristallanisotropie eine gewisse Rolle. Ferner ist es bekannt, daß eine mikroskopische Rauhigkeit von Substraten im allgemeinen die Bildung der Dispersion der leichten Achse der Magnetisierung verursacht. Da es sehr schwierig ist, eine mikroskopisch glatte Oberfläche auf einem »metallurgisch präparierten« Metall zu erzeugen, ist die Aufbringung dünner magnetischer Filme mit guten Eigenschaften auf derartigen Oberflächen nicht zufriedenstellend möglich gewesen.

Um bei bekannten Speichern dünne magnetische Filme auf ein Substrat der genannten Art aufzubringen, die den Anforderungen für schnelle, große Magnetspeicher genügen, sind Zwischenschichten aus verschiedenen Materialien vorgesehen worden. Die dabei erzielten Ergebnisse sind aber auch noch nicht zufriedenstellend, da derartige Sandwich-Strukturen eine an sich vorteilhafte Photoätzung in einem einzigen Ätzschritt nur schwer möglich machen. Das Material für die Zwischenschicht soll dabei folgende Eigenschaften besitzen: Es muß leitend sein, mit einem Ätzmittel photoätzbar sein, das zu keiner wesentlichen Unterätzung des magnetischen Films führt, und es muß ausreichend feinkörnig sein, no daß auf die durch dieses Material gebildete Zwischenschicht ein magnetischer Film mit geringer Dispersion der leichten Achse der Magnetisierung aufgebracht werden kann.

Es ist bereits aus der USA.-Patentschrift 3 393 982 bekannt, als Zwischenschicht der genannten Art eine nichtmagnetische Nickel-Phosphor-Schicht vorzusehen, welche für das als Substrat verwendete Material als mikroskopische Glättungsschicht wirkt. Bei derartigen nichtmagnetischen Nickel-Phosphor-Schichten ist aber der Phosphorgehalt so hoch (wenigstens 8"„), daß eine Ätzung mit üblichen Ätzmitteln schwierig ist.

Es ist zwar möglich, die Ätzbarkeit durch Verringerung des Phosphorgehalts (kleiner 8%) zu verbessern. Bei derartigen Konzentrationen des Phosphorgehalts werden aber bekanntlich Nickei-Phosplior- ? chten magnetisch. Damit besäße dann die glättende Zwischenschicht bei Schichtdicken von 200 bi> 1200 A. wie sie in der USA.-Patentschrift 3 393 982 angegeben werden, einen direkten magnetischen Einfluß auf den auf sie aufzubringenden magnetischen Hauptfilm.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art anzugeben, mit dem glättende Nickel-FhosphorSchich- :cn hersteüba¹" «im! die einerseits leicht ätzbar sind und deren direkter magnetischer Einfluß auf den auf sie aufgebrachten magnetischen Hauptfilm ausgeschaltet isi.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelost, daß

a) der glättende Film aus einem feinkörnigen magnetischen Material, bestehend aus 99,5 bis 92"·;', Nickel und 0,5 bis 8"„ Phosphor, in einer Dicke von 50 bis 200 A auf das Substrat aufgebracht wird und

b) der anisotrope magnetische Hauptfilm auf den glättenden Film elektrolytisch aufgebracht wird, wobei

c) der Hauptfilm in einer Dicke aufgebracht wird, die wenigstens dem Dreifachen der Dicke des glättenden Filmes entspricht.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung werden die Vorrjile der leichten Ätzbarkeit und der Ausschaltung des direkten magnetischen Einflusses'auf den magnetischen Hauptfilm also einerseits durch Wahl eines bestimmten Phosphorgehalts und andererseits einer bestimmten Dicke der Nickcl-Phosphor-Schicht erreicht. Es hat sich nämlich gezeigt, daß auch die Dicke dieser Schicht eine kritische Größe ist. Unterschreitet sie den Wert von 50 A, so geht die Glättungswirkung verloren. Oberhalb von etwa 200 A beginnt die Wirkung dieser Schicht ebenfalls wieder schlechter zu werden. Um den direkten magnetischen Einfluß der glättenden Nickel-Phosphor-Schicht auf den auf sie aufgebrachten magnetischen Hauptfilm auszuschalten, soll ihre Dicke nicht größer als ein Drittel der Dicke des magnetischen Hauptfilms sein. Da viele Speicher dünne magnetische Filme von beispielsweise 400 A besitzen, ist für die Dicke der Nickel-Phosphor-Schicht ler untere Wert von 50 A bevorzugt, da dann der direkte magnetische Einfluß auf den magnetischen Hauptfilm ausgeschaltet ist.

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Allgemein ist der magnetische Hauptfilm ein fein- Die Nickel-Phosphor-Schicht kann beispielsweise

körniger Film mit Dicken von 400 bis 4000 A, wobei nach einem Verfahren aufgebracht werden, wie es bei

unter »feinkörnig« Korngrößen verstanden werden, Sulfat- und Suifamatbädern bekannt ist. In der fol-

die höchstens gleich der Domänenwanddicke sind. genden Tabelle 1 wird die Zusammensetzung eines

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge- 5 Nickel-Sulfat-Chloridbades angegeben, mit dessen

stellten magnetischen Hauptfilme besitzen eine ausge- Hilfe die Nickel-Phosphor-Schicht aufgebracht wer-

prägte Anisotropie sowie eine geringe Dispersion der den kann,

!sichten Achse der Magnetisierung, so daß sie die an Tabelle 1 sie zu stellenden Anforderungen für schnelle Speicher

erfüllen. Gleichzeitig ist dabei eine Verbesserung der io NiSO., · 2 H₂O 200 g/

Ätzmöglichkeitengegeben. ^NaC1 ¹⁰S'

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren NaBO₃ 15 g/l

im einzelnen erläutert. NaH₂ -PO₂-H₂O 3 g/

Ausgangspunkt ist ein dickes, grobkörniges, elek- Saccharin 8 g/

trisch leitendes Substrat, das seinerseits auf einen 15 Natriumlaurylsulfat 1 g/l

nichtleitenden Träger, beispielsweise aus Glas oder _Das Beschichten erfolgt bei Stromdichten von

Polyester aufgebracht sein kann. Das Substrat wird -,_{5 bis} -,qq _mAy_cm2 ·

zunächst poliert und dann in ein Bad eingebracht, das " _Die "_Tabe)|_{e 2} zeigt ein Sulfamathad, das in der die Komponenten für die Nickel-Phosphor-Schicht gleichen Weise wie das Bad der Tabelle I verwendet enthält. Nach dem Aufbringen dieser glättend wirken- 20 _wer(j_en kann den Schicht wird auf dieser der magnetische Hauptfilm gemäß üblicher Verfahren auf elektrolytischem Tabelle 2

Wege aufgebracht. Das erfindungsgemäße Verfahren Nr¹ (zugesetzt als Sulfamat) 50 g/l

eignet sich auch zur Herstellung von Sandwich-Struk- NaCI 15 g^;'

türen, bei denen glättende magnetische Schichten, 25 NaBO. 15 g/l

magnetische Hauptfilme und leitende Schichten ab- Saccharin 5 g/l

wechselnd aufeinander folgen. Derartige Sandwich- Natriumlaurylsulfat 1 g/l

Strukturen sind im erfindungsgemäßen Sinne insbe- NaH ■ PO, · H,0 3 g/l

sondere leicht ätzbar, so daß eine Vielzahl von Speicher- 222

strukturen auf cii.em einzigen Substrat herstellbar sind. 30 Wie vorstehend erwähnt, muß die Schicht wenig-

Hinsichtlich des Ätzens ergibt sich dabei der be- stens 0,5% Phosphor enthalten, wobei der Phosphorsondere Vorteil, daß keine sel.r starken Ätzmittel gehalt bis zu 8% betragen kann. Es wurde gefunden, verwendet werden müssen un.i d ß nach dem Ätzen daß die gewünschte glättende Wirkung nicht erzielt höchstens eine geringe Menge an Nickelphosphid zu- wird, falls die Schicht weniger als 0,5'% Phosphor entrückbleibt. 35 hält, so daß der magnetische Hauptfilm nicht die gc-

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine wünschten Eigenschaften aufweist. Liegt andererseits

feinkörnige magnetische Nickel-Phosphor-Schicht mit der Phosphorgehalt oberhalb 8%, dann kann vom

einem Anteil von 0,5 bis 8% Phosphor vorgesehen. magnetischen Standpunkt aus ersehen ein hochquali-

Das Bad zum Aufbringen der Nickel-Phosphor-Schicht tativer Film hergestellt werden, der jedoch schwer wird aus einer Lösung gebildet, die Nickelionen und 40 ätzbar ist. Daher darf die Schicht nicht mehr als 8%

Phosphor-Verbindungen, beispielsweise Hypophosphit- Phosphor enthalten, damit man zu den gewünschten

ionen enthält. Ergebnissen kommt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbringung eines anisotropen magnetischen Hauptfilms auf ein dickes, grobkörniges, elektrisch leitfähiges Substrat durch Aufbringen einer glättenden Nickel-Phosphor-Schicht auf das Substrat und nachfolgende Überschichtung mit dem anisotropen magnetischen Hauptfilm, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der glättende Film aus einem feinkörnigen magnetischen Material, bestehend aus 99,5 bis 92% Nickel und 0,5 bis 8% Phosphor, in einer Dicke von 50 bis 200 A auf das Substrat aufgebracht wird und

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die glättende Nickel-Phosphor-Schicht elektrolytisch aus einer Badlösung aufgebracht wird, die Sulfate oder Sulfamate enthält.