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Verfahren zur Herstellung von Magnetspeicherplatten Wenn auf einer
Slagnetspeicherplatte Aufzeichnungen mit größerer Dichte vorgenommen werden sollen
als es mit den jetzt gehräuchlichen Filmen möglich ist, die Metalloxidpartikel,
, wie z. B. Eisenoxidteile, in einem Harzbinder auf einem Substrat enthalten, müssen
kontinuierliche Filme verwendet werden. Diese Filme können entweder ein Oxid- oder
ein Lea#ierungsmaterial, wie Nickel-Eisen, Eisen-Kobalt und andere bekannte Magnetfilmmaterialien,
enthalten.
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Die Filme können durch Vakuumniederschlag, Elektroplattieren, Sprühen,
Carbonylzersetzung oder andere bekannte Verfahren niederanschlagen werden.
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Während jedes der oben genannten Verfahren seine Vor- und Nachteile
hat, ist der Dampfniederschlag allgemein und im besonderen das Niederschlagen in
einem Vakuum für den Niederschlag eines magnetischen Filmes attraktiv, da die Vakuumtechnologie
bisher weit fortgeschritten ist. Im allgemeinen umfaßt eine Vakuum-Niederschlagseinrichtung
ein Vakuuinsystem, wie z. B. eine Glocke mit einer Pumpeinrichtung zur Evakuierung
des Systems. Das Substrat, auf dem der Niederschlag vorzunehmen ist, wird relativ
zu einer Niederschlagsmaterialquelle in das System gesetzt. Die Quelle kann entweder
durch einen elektrischen Widerstand, durch Induktion oder Elektronenbeschuß oder
andere Einrichtungen erwärmt werden. Das Substrat kann je nach Bedarf erwärmt oder
abgekühlt werden, entsprechend den gewünschten-
Endeigenschaften
des niedergeschlagenen Films, wie z. B. Adhäsion und magnetische Eiaenschaften.
Wo bestimmte Muster gewünscht werden, kann der Film durch eine Maske niedergeschlagen
werden. Illit der Maskierung kann auch die Dicke des Filmes auf# dem Substrat gesteuert
werden. In der US-Patentschrift 3 342 632 ist in den Fign. 2 und 4 der Einfluß gezeigt,
der sich durch die Veränderung des Einfallswinkels eines niederzuschlagenden Filmes
auf die Koerzitivkraft des niedergeschlagenen Filmes ergibt. Fiv. 2 zeigt den Einfluß
für Eisen und Fig. 4 für Kobalt. Diese auf Macrnetbänder ausqerichtete Anwendung
zeigt den allgemeinen Einfluß des Einfallswinkels beim Aufdampfen auf magnetische
Eigenschaften.
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Daraus ergibt sich die Aufgabe der Erfindung, die darin besteht, mit
bekannten DamDf-Niederschlagstechniken einen magnetischen Film auf einem plattenförmigen
Substrat zu erhalten, dessen Koerzitivkraft und Dicke so gesteuert sind, daß sie
genau den rnaqnetischen Eigenschaften eines Magnetkopfes entsprechen, der über der
sich drehenden magnetischen Speicherplatte schwebt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur fIerstellung
einer Magnetspeicherplatte mittels Dampfniederschlag eines magnetischen Filmes auf
einem scheibenformlcen Substrat, bei dem das Substrat und eine Ouelle magnetischen
Materials relativ zueinander so angeordnet werden, daß bei Erhitzung der Ouelle
ein magnetischer Film auf dem Substrat niederaeschlagen wird, welches Verfahren
dadurch gekennzeichnet ist, daß die ouelle und das Substrat relativ zueinander so
angeordnet werden, daß der Einfallswinkel des sich auf dem Substrat niederschlagenden
ouellenmaterials, gemessen von der Senkrechten auf dem Substrat, größer 0 als 40
und am Innendurchmesser und Außendurchmesser des Substrates unterschiedlich ist,
wodurch die Koerzitivkraft des niedergeschlagenen Filmes am Innen- und Außendurchmesser
des Substrates unterschiedlich ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wwird in den Zeichnungen dargestellt
und anschließend näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1A in einer Schnittansicht entlang der Linie A-A der
Fig. 1B ein Aufdampfverfahren, in dem zwei Quellen gleichzeitig in einem Vakuumsystem
benutzt werden, um gleichzeitig einen magnetischen Film durch eine Abschirmeinrichtung
auf beiden Seiten eines sich drehenden Scheibensubstrates niederzuschlagen; Fig.
2 die Beziehung zwischen relativen Werten der Koerzitivkraft und der Aufzeichnungsdichte
an der Scheibe ID und OD in Relation zur Schwebehöhe des Magnetkopf es und Fign.
3A und 3B Anordnungen von Öffnungen zur Steuerung der Dicke des niedergeschlagenen
Filmes.
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Höhere Aufzeichnungsdichten für magnetische Aufzeichnungszwecke, wie
z. B. Plattenspeichermedien, erfordern dünnere magnetische Medien in Verbindung
mit einer hohen Koerzitivkraft der magnetischen Filme. Die Auf zeichnungsdichte
ist direkt proportional zur Dicke des Mediums und Koerzitivkraft des magnetischen
Filmes bei Verwenduna von induktiven Aufzeichnungsköpfen. In einem typischen Plattensystem
dreht sich die Platte um ihre eigene Achse mit einer Geschwindigkeit zwischen 2
400 und 3 600 U/min. Ein Magnetkopf schwebt relativ zur Plattenoberfläche in einer
Höhe, die im allgemeinen zwischen 1,25 und 2,5 Mikrometer schwankt, manchmal diese
Werte auch übersteigt. Die Schwebehöhe ändert sich jedoch dadurch auch, daß der
innere Durch#'esser einer sich mit konstanter Drehzahl drehenden Platte sich mit
einer niedrigeren relativen Geschwindigkeit bewegt als der äußere Durchmesser derselben
Platte, verglichen mit einem feststehenden schwebenden Magnetkopf. Somit neigt der
Kopf
dazu, am Aüßendurchmesser der Platte höher zu schweben als
am Innendurchmesser. Da eine Datenspeicherspur am äußeren Durchmesser außerdem einen
größeren Umfang als am inneren Durchmesser hat, läuft unter dem schwebenden Kopf
in einem gegebenen Zeitraum eine größere Menge magnetischen Aufzeichnungsmediums
hindurch#. Signalschwankungen in einem mit konstanter Signalstärke beschrifteten
magnetischen Aufzeichnungsmedium werden somit durch den Kopf über demselben Zeitintervall
abgefühlt, ob er am Innendurchmesser oder am Außendurchmesser der Platte liest.
Während Signalschwankungen elektronisch korrigiert werden, will man auch möglichst
viel von dieser Korrektur in das Medium selbst verlegen und so die Ausgaben für
elektronische Schaltungen möglichst klein halten.
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Verschiedene magnetische Materialien weisen bekanntlich Koerzitivkräfte
auf, die sich besonders für die induktive Aufzeichnung eignen. Für die induktive
Aufzeichnung sind Koerzitivkräfte von mehr als 400 Oe erwünscht. Magnetische Filme,
die diese Koerzitivkräfte aufweisen, können durch Vakuumverdampfung hergestellt
werden, um magnetische Filme wirtschaftlich auf einem scheiben- oder plattenförmigen
Substrat niederzuschlagen, während gleichzeitig die Koerzitivkraft von dem inneren
zum äußeren Durchmesser des Filmes hin gesteuert wird.
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Fig. 1A zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1B.
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Fig. 1B zeigt die Ouelle 10 des magnetischen Materials, wie z. B.
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einer Eisen-Kobaltlegierung, so angeordnet, daß sie durch einen Elektronenstrahl
11 von einer nicht dargestellten Ouelle beschossen werden kann. Eine Abschirmung
12 ist zwischen der Quelle 10 und dem sich drehenden Substrat 13 angeordnet. Eine
öffnung 14 in der Abschirmung ist mit der Quelle 10 so ausgerichtet, daß Dampf von
der erhitzten Quelle sich auf dem Bereich 15 des Substrates 13, während dieses sich
kontinuierlich dreht und so Bereiche der Quelle aussetzt, niederschlägt. In Fig.
1A ist die Abschirmung 14 so angeordnet, daß das magnetische Material auf beiden
Seiten der Platte 13 gleichzeitio niedergeschlagen wird. Die Abschirmöffnungen 14
sowie der Bereich der Platte 15, auf welchem der Dampfniederschlag erfolgt,
sind
ebenfalls dargestellt. Die Quellen 10 sind ähnlich wiedergegeben. Die Vorrichtung
zum Drehen des Substrats ist nicht gezeigt, da ihre Auswahl freibleibt.
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In der Praxis wird das Substrat in das Vakuumsystem zwischen die Abschirmung(en)
gesetzt, um den Niederschlag auf einer oder beiden Seiten des Substrates gleichzeitig
vornehmen zu können. Das System wird dann evakuiert und das Substrat nach Wunsch
durch bekannte Wärmequellen, wie Strahlungsenergie oder elektrische Widerstandsheizung,
auf eine gewünschte Temperatur erhitzt. Mit dem sich bei der gewünschten Temperatur
drehenden Substrat und dem auf etwa 10 6 Torr evakuierten System wird die Quelle
10 z. B. durch einen Elektronenstrahl erwärmt und der Dampf durch die Abschirmöffnung
14 auf den freiliegenden Bereichen 15 des Substrates niedergeschlagen. Der das Substrat
treffende Dampf trifft jedoch nach Darstellung in Fig. 1A und 1B nicht am Innendurchmesser
in demselben Winkel auf, wie am Außendurchmesser des Substrates. Der am Außendurchmesser
des Substrats auftreffende Dampf hat einen Einfalls- oder Auftreffwinkel, der, gemessen
von der Senkrechten zum Substrat, kleiner ist als der Auftreffwinkel des niederzuschlagenden
Films, der das Substrat an dem inneren Durchmesser trifft. Gemäß Darstellung in
Fig. 2 resultiert dieser Effekt in einer virtuell linearen Veränderung der Koerzitivkraft
des Filmes, so daß diese am Außendurchmesser kleiner ist als am Innendurchmesser,
wenn die Winkel mit etwa 580 für den Außendurchmesser und 640 für den Innendurchmesser
sewählt werden und wenn insbesondere für den niedergeschlagenen Film eine Eisen-Kobaltlegierung
von etwa gleichen Gewichtsanteilen des Eisens und des Kobalts verwendet wird. Die
Aufzeichnungsdictte ist ebenfalls in Fig. 2 auf der relativen Wertskala des Außendurchmessers
zum Innendurchmesser und in ähnlicher Weise auch die Schwebehöhe eines magnetischen
Aufzeichnungskopfes auf der relativen Wertskala dargestellt.
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Das Substrat selbst kann aus bekannten Materialien, wie Aluminiumlegierungen,
Kupferlegierungen, wie Bronze oder Glas oder Keramikmaterialien, bestehen. Das Substrat
kann am Anfang einen unteren
Überzug aus reinem Metall, einer Legierung
oder einem Oxid haben, um es z. B. ganz plan zu machen und die magnetischen Eigenschaften
auf bekannte Weise zu beeinflussen. Das Substrat kann am Anfang durch ein bekanntes
Verfahren gereinigt werden, bevor es in das Vakuumsystem gesetzt wird oder es kann
auch im Vak.uumsysterl wie z. B. durch Gasspülung gereinigt werden.
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Die Behälter können auf eine der zahlreichen bekannten Weisen, wie
durch Elektronenstrahl, Induktion oder Widerstandser##7c#rmuna,. erwärmt werden.
Eine oder beide Seiten des Substrates können gleichzeitig mit Dämpfen beaufschlagt
werden.
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Für die Haftung und die magnetischen Eigenschaften ist ein Temperaturbereich
am Substrat zwischen 120 und 180 OC, vorzuasweise 150 0C erwünscht. In Verbindung
mit dem oben erwähnten Eisen-Kobaltfilm und einem Auftreffwinkel zwischen 58 und
64 ist die Temperatur von 0 150 c besonders nützlich. Das führt zu einer Veränderung
der Koerzitivkraft im magnetischen Film zwischen 500 Oe am Fußendurchmesser und
720 Oe am Innendurchmesser. Die größte Sättiaunnsmaqnetisierung für Eisen-Kobalt
liegt bei einer Zusammensetzung von 50-50, d. h., 0 4w M = 23 000 G. Diese spezielle
Legierung' kann bei etwa 1 600 C durch Elektronenstrahlbeschuß aufgedampft werden.
Eine Niederschlagsrate von o,75 2 pro Sek. ergibt eine Filmdicke von etwa 350 2
in 8 Min. Filme zwischen 0,025 und 0,125 Mikrometer sind jedoch im allgemeinen erwünscht
und Niederschlagsraten über 3 2 pro Sek. können ebenfalls erzielt werden. Ein letzter
Schutzfilm aus einem Hartmetall, Oxid, Nitrid usw. kann auf dem magnetischen Film
bei Bedarf auf bekannte Weise niedergeschlaaen werden.
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Stellt man das Plattensubstrat in dieser speziellen Konfiguration
her, so hat die mit einer konstanten Drehzahl laufende Platte eine Aufzeichnunasdichte,
die vom Außen- zum Innendurchmesser der Platte hin zunimmt. Das bedeutet daß ein
Bereich mit niedrigerer Aufzeichnungsdichte in einem Bereich mit niedrigerer Koerzitivkraft
lIegt und ein Bereich mit hoher Aufzeichnungsdichte in einem solchen mit einer höheren
Koerzitivkraft. Damit ist die gewünschte Beziehung
geschaffen. In
ähnlicher Weise ändert sich auch die Schwebehöhe des Magnetkopfes insofern, als
der Kopf am Innendurchmesser dichter über der Oberfläche schwebt als am Außendurchmesser.
Demzufolge kompensiert das magnetische Medium in diesem Augenblick autanatiscji
diese Differenzen und die Sättigung der Bereiche mit hoher Koerzitivkraft am Innendurchmesser
ist kein Problem mehr.
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Um die Ausgangsspannung des Kopfes weiterhin auf einen gewünschten
Wert zu bringen, kann die Dicke des auf der Oberfläche niedergeschlagenen Filmes
gesteuert werden, indem man die Abschirmung entsprechend formt oder eine Blendeneinrichtung
verwendet, wie sie in den Fign. 3A und 3B gezeigt ist, wobei in Fig. 3A eine größere
Filmdicke am Außendurchmesser der Platte und in Fig. 3B am Innendurchmesser niedergeschlagen
werden kann.
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Die Erfindung gestattet also den Vakuumnniederschlag eines magnetischen
Filmes auf dem Plattensubstrat auf einer oder beiden Seiten der Platte gleichzeitig
mit vom Innendurchmesser zum Au#endurchmesser sich gesteuert ändernder Koerzitivkraft.
Im Ausführungsbeispiel ist die Koerzitivkraft am Innendurchmesser größer als am
Außendurchrinesser. Für Sonderzwecke kann jedoch eine größere Koerzitivkraft am
Außendurchmesser erwünscht sein. Zu diesem Zweck kann man mit einem Abstufungssystem
arbeiten, welches die hier gezeigten Prinzipien verwendet und in dem der Einfallswinkel
am Anfang größer 0 als 40 und am Innendurchmesser anders als am Außendurchmesser
ist.
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So kann ein magnetischer Film niedergeschlagen werden, mit dem genau
das Gegenteil erreicht wird wie im Ausführungsbeispiel, d. h., es wird eine Koerzitivkraft
erreicht, die am Außendurchmesser größer ist als am Innendurchmesser. Aus der US-Patentschrift
3 342 632 ist zu ersehen, daß wesentliche Koerzitiveffekte bei einem Einfalls- oder
Auftreffwinkel von mehr als 400 aufzutreten beginnen und in Verbindung mit den Plattenaufzeichnungsverfahren
genutzt werden können.
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Solche Platten werden in Datenspeichersystemen benutzt, wo der Magnetisierungszustand
eines gegebenen Plattenbereiches, im allgemeinen
als Bit bezeichnet,
durch eine Zugriffs einrichtung abgefühlt wird. Diese Einrichtungen sind im allgemeinen
Magnetkönfe, die entweder schweben oder die Magnetplatte berühren und radial über
die Plattenfläche bewegt werden können oder fixiert sind. Solche Zugriffseinrichtungen
können auch Lichtvorrichtungen zum Lesen mittels Kerr- oder Faraday-Effekt enthalten
und sind manchmal mit Curiepunkt-Schreibverfahren kombiniert.