DE2839046A1

DE2839046A1 - Magnetisches speicherelement und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2839046A1
Application number: DE19782839046
Authority: DE
Inventors: Andre Lucan; Henri Morizot
Original assignee: Bull SA
Current assignee: Bull SA
Priority date: 1977-09-07
Filing date: 1978-09-07
Publication date: 1979-03-15
Also published as: JPH0141990B2; IT1174373B; GB2006677B; GB2006677A; JPS5454048A; US4205120A; FR2402921B1; IT7827157A0; FR2402921A1; DE2839046C2

Description

COMPAGNIE INTERNATIONALE POUR L'INFORMATIQUE

CII- HONEYWELL BULL

94,AVenue Gambetta 75020 Paris , Frankreich

Magnetisches Speicherelement und Verfahren zu
seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Speicherelement, mit dessen Hilfe ausgezeichnet abgegrenzte Magnetisierungsbereiche erhalten werden können. Außerdem
bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Speicherelements.

Es ist bekannt, zum Speichern von Informationen magnetische Speicherelemente zu benutzen, die im wesentlichen
einen Träger enthalten, der mit einer Schicht aus magnetischem Material überzogen ist; dieser Träger kann verschiedene Formen haben, beispielsweise die Form einer
Trommel, eines Bandes oder einer Platte. Das Speichern
von Informationen auf einem solchen Speicherelement

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wird mit Hilfe wenigstens eines magnetischen Aufzeichnungskopfs bewirkt, in dessen Nähe sich das magnetische Speicherelement befindet; dieser Kopf ist gewöhnlich von einem Elektromagnet gebildet. Zum Speichern einer Folge von Informationen auf dem Speicherelement wird dieser Magnet mit vei schiedenen Wiederholungen erregt, was die Wirkung hat, daß auf dem Speicherelement eine Folge von kleinen Magnetbereichen entsteht.

Zur Erzielung einer brauchbaren Magnetisierung des Speicherelements unter Verwendung eines nur relativ schwachen elektrischen Stroms zur Erregung des Magnetkopfs ist vorgeschlagen worden, dag Element "transversal" zu magnetisieren, d.h. in einer solchen Weise, daß in jedem der auf dem Speicherelement gebildeten magnetischen Bereiche die magnetische Induktion senkrecht zur Oberfläche des Elements verläuft. Ein auf diese Weise magnetisierbares Speicherelement ist in der französischen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 75 02 137 vom 23.1.1975 beschrieben. Dieses Speicherelement enthält einen Träger aus einem Materialmit hoher magnetischerPermeabilität, beispielsweise aus Eisen oder kohlenstoffarmem Stahl, wobei dieser Träger mit einer Schicht aus magnetischem Material überzogen ist. Die transversale Magnetisierung dieses Speicherelements kann mit Hilfe eines Aufzeichnungskopfs erreicht werden, der einen Magnetkern enthält, auf den eine Spule gewickelt ist ; dieser Aufzeichnungskopf ist dabei so ausgebildet, daß er einen Aufzeichnungspol und einen Pol zum Schließen des Magnetflusses aufweist, dessen gerader Querschnitt größer als der des Aufzeichnungspols ist₀

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Die zwei Pole liegen in der Nähe der Oberfläche der magnetischen Schicht.Der Magnetkern und der Träger bilden auf diese Weise einen geschlossenen Magnetkreis mit zwei Luftspalten, so daß die magnetische Induktion senkrecht zur Oberfläche der magnetischen Schicht durch die zwei Luftspalte verläuft. Da der Querschnitt des Aufzeichnungspols jedoch kleiner als der des Pols zum Schließen des Magnetflusses ist, hat die magnetische Induktion im Luftspalt des Aufzeichnungspols einen Wert, der ausreichend hoch ist, um die Magnetisierung der magnetischen Schicht hervorzurufen, während er im Luftspalt des Pols zum Schließen des Magnetflusses nicht ausreicht, diese Schicht zu magnetisieren oder die Informationen zu stören, die zuvor.gespeichert worden sind.

Mit einem solchen Speicherelement ist es daher schwierig, eine gute Begrenzung der magnetischen Bereiche zu erzielen. Diese Erscheinung, die insbesondere dadurch sichtbar gemacht werden kann, daß die von,Eisenteilchen auf den magnetisieren Bereichen des Speicherelements angenommene Orientierung beobachtet wird, erweist sich dann als besonders störend, wenn dieses Speicherelement in einer Maschine zum magnetischen Drucken benutzt werden soll, wie sie beispielsweise in der FR-PS 2 305 764 beschrieben ist. Da die latenten magnetischen Bilder, die auf der Oberfläche des Speicherelements gebildet werden und die den Bildern der zu druckenden Schriftzeichen entsprechen, im allgemeinen keine genau festgelegten Konturen haben, erscheinen die gedruckten Zeichen häufig verschwommen, so daß sie manchmal sogar schwierig zu lesen sind.

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Mit Hilfe der Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt werden, indem ein magnetisches Speicherelement vorgeschlagen wird, das die Erzielung von ausgezeichnet abgegrenzten magnetischen Bereichen ermöglicht, wobei das Speicherelement einfach und reproduzierbar unter Verwendung eines Verfahrens realisierbar sein soll, bei dem die auf den Träger dieses Speicherelements aufgebrachten Materialien keiner chemischen Umwandlung unterliegen.

Nach der Erfindung ist ein magnetisches Speicherelement mit einer Schicht aus magnetischem Material, die auf einem Träger aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Träger und die Schicht aus magnetischem Material eine unmagnetische Schicht aus Nichteisenmaterial eingefügt ist.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig.1 ein magnetisches Speicherelement nach der Erfindung,

ELg.2 eine Ansicht zur Veranschaulichung des Prinzips der transversalen Magnetisierung efaes magnetischen Speicherelements nach der Erfindung,

Fig.3 eine Darstellung der Verteilung eines magnetischen Pulvers auf einem bekannten magnetischen Speicherelement, wenn dieses Speicherelement transversal magnetisiert worden ist und

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Fig.4 eine Darstellung der Verteilung eines magnetischen Pulvers auf einem magnetischen Speicherelement nach der Erfindung, wenn dieses Speicherelement transversal magnetisiert worden ist.

Das in Fig.1 dargestellte magnetische Speicherelement bildet einen Teil einer magnetischen Druckmaschine, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, da sie von der Erfindung nicht betroffen wird.o_a3 .in dieser Maschine verwendete Speicherelement ist nach Fig.1 von einer sich drehenden Magnettrommel 10 gebildet. Es sei jedoch bemerkt, daß dieses Speicherelement auch eine andere Form als die in Fig.1 dargestellte Form haben kann; es kann beispielsweise von einem magnetischen Speicherband gebildet sein. Unabhängig von seiner Form enthält dieses magnetische Speicherelement einen Träger aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität, beispielsweise aus Eisen oder aus kohlenstoffarmem Stahl. In dem in Fig.1 dargestellten Beispiel ist dieser Träger von einem Zylinder 11 aus kohlenstoffarmem Stahl gebildet. Dieser Träger ist mit einer Schicht 12 aus unmagneUschem Material überzogen, von der noch die Rede sein wird; diese Schicht 12 ist ihrerseits mit einer Schicht 13 aus magnetischem Material überzogen. Die in Fig.1 dargestellte Magnettrommel 10 wird von einem Elektromotor in Drehung versetzt. Die Informationsaufzeichnung auf dieser Trommel wird mit Hilfe eines Aufzeichnungsorgans 15 bewirkt, das im beschriebenen Beispiel aus einer Anordnung mit mehreren Aufzeichnungsköpfen 16 besteht, die seitlich nebeneinander parallel zur Drehachse der Trommel in einer Linie angeordnet sind; diese Aufzeichnungsköpfe sind dicht bei der

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Oberfläche der Trommel angebracht. Einer dieser Aufzeichnungsköpfe ist in Fig.2 genau dargestellt, Vie in Fig.2 zu erkennen ist, enthält dieser Kopf einen Magnetkern 17, auf den eine Spule 18 gewickelt ist; diese Spule ist an eine externe elektrische Erregungsschaltung 19 angeschlossen.Der Magnetkern 17 hat ein solches Profil, daß-er an seinen zwei Enden einen Aufzeichnungspol 20 und einen Flußschließungspol 21 bildet. Diese zwei Pole sind nach Fig.2 dicht bei der Oberfläche der Magnettrommel 10 angebracht, so daß der Magnetkern 17, der Träger 11 und die zwei Bereiche und 101, die zwischen dem Kern und dem Träger liegen und Jeweils senkrecht zu den Polen 20 und 21 verlaufen, einen geschlossenen Magnetkreis bilden. Nach Fig.2, in der derMagnetkern 17 die Magnetschicht 13 nicht berührt, besteht jeder dieser Bereiche 100 und 101,(der in der Figur durch eine gestrichelte Linie begrenzt ist) aus drei Zonen, nämlich :

- einer in der Luft liegenden Zone 22 oder 23, die eine schwache magnetische Permeabilität aufweist;

- einer Zone 32 oder 33 in der Magnetschicht 13 senkrecht zum jeweils zugehörigen Pol 20 uad 21;

- einer Zone 42 oder 43 in der unmagnetischen Schicht senkrecht zum jeweils zugehörigen Pol 20 und 21.

In einer anderen Ausführungsform könnten die Pole 20 und 21 auch in Kontakt mit der Oberfläche der Magnettrommel 10 angebracht sein, so daß die Bereiche 100 und 101 jeweils nur zwei Zonen aufweisen würden; die

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Zonen 22 und 23 wären dabei weggelassen. Wie in Fig.2 zu erkennen ist, ist die Breite d des Aufzeichnungspols 20 sehr klein im Vergleich zur Breite D des Flußschließungspols 21. Wenn unter diesen Bedingungen die elektrische Erregungsschaltung 19 einen Strom mit der Stärke I durch die Wicklung 18 schickt, dann erzeugt dieser Strom im Magnetkern 17 ein Magnetfeld, dessen mittlere Kraftlinie durch die unterbrochene Linie 24 dargestellt ist. Im Bereich 100 des Aufzeichnungskopfs 20 verläuft dieses' Magnetfeld senkrecht zur Oberfläche der Magnetschicht 13, so daß die Magnetisierung dieser Schicht transversal erfolgt. In der Zone 32 ist die vom Aufzeichnungskopf 16 hervorgerufene magnetische Induktion größer als die Sattigungsinduktion der Magnetschicht 13, so daß in dieser Zone das Auftreten eines Elementarmagnets hervorgerufen wird,der auch dann fortbesteht, wenn anschließend kein Strom mehr durch die Spule 18 fließt. Auf Grund der Tatsache, daß die Breite des Flußschliessungspols 21 größer als die Breite des Aufzeichnungspols 20 ist, und daß als Folge davon der gerade Querschnitt des magnetischen Kreises in der Zone 33 größer als in der Zone 32 ist, ist im Gegensatz dazu der Wert der magnetischen Induktion in der Zone 33 viel kleiner als die Sattigungsinduktion der Magnetschicht 13, so daß der Flußschließungspol 21 - weder eine Informationsaufzeichnung in der Schicht 13 noch eine Änderung bereits in dieser Schicht aufgezeichneter Informationen hervorrufen kann.

Wenn nach einer in der eben beschriebenen Weise durchgeführten Magnetisierung der Magnetschicht 13 auf diese Schicht mittels einer bekannten Vorrichtung

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beispielsweise der in der FR-PS 2 209 322 beschriebenen Vorrichtung, ein aus magnetischen Teilchen bestehendes Pulver aufgebracht wird, dann wird dieses Pulver von den magnetisierten Abschnitten der Schicht 13 angezogen und bildet auf der Oberfläche der Schicht ein Bild, das den Magnetisierungszustand dieser Schicht 13 wiedergibt. In Fig.4 ist als Beispiel dargestellt, wie dieses Pulver P verteilt ist, wenn es auf ein Speicherelement aufgebracht ist, das mit" einer Schicht 12 aus unmagnetischem Material überzogen ist, die ihrerseits wieder auf einem Träger 11 aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität angebracht ist; die Magnetschicht 13 ist dabei zuvor transversal mit Hilfe des in Fig.2 dargestellten Magnetkopfs so magnetisiert worden, daß auf dieser Schicht 13 eine Reihe von Elementarmagneten A1, A2 und A3 erzeugt wurden, deren Magnetisierungsachsen mit M1, M2 und M3 angegeben sind« Pig.4 zeigt, wie dieses Pulver verteilt ist, wenn es auf ein Speicherelement aufgebracht ist, das exakt in der gleichen Weise wie das Speicherelement von Fig.3 magnetisiert worden ist, das jedoch im Unterschied zum Speicherelement von Fig.4 keine unmagnetische Schicht enthält. Aus diesen zwei Figuren ist zu erkennen, daß im Fall von Fig.3 die Bereiche, in denen das Pulver P lokalisiert bleibt, nicht sauber begrenzt sind, während im. Fall von Fig.4 diese Grenzen ohne weiteres erkennbar sind. Daraus ergibt sich, daß bei der Verwendung des hier beschriebenen Speicherelements in einer Maschine zum magnetischen Drucken die gedruckten Schriftzeichen besonders sauber erscheinen.

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Diese Vorteile können jedoch nur dann erhalten werden, wenn die Schicht aus unmagnetischem Material, die zwischen die Magnetschicht und den Träger aus Material mit hoher magnetischer Permeabilität eingefügt ist, eine ausreichende Dicke aufweist. Es hat sich gezeigt, daß die Dicke der Schicht aus unmagnetischem Material mindestens 20yum betragen muß,damit die Magnetisierungsbereiche der Magnetschicht gut begrenzt sind. Im beschriebenen Beispiel ist das zur Bildung dieser unmagnetischen Schicht gewählte Material Kupfer, doch kann dieee Schicht natürlich auch aus anderen unmagnetischen Materialien wie Aluminium, Silber, Gold, Zink oder auch aus einem geeigneten synthetischen Material gebildet sein, beispielsweise aus dem Material, das sich aus der Polymerisation des Isolierlacks ergibt, der in der FR-PS 2 098 620 beschrieben ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß diese unmagnetische Schicht nicht aus einem Eisenmaterial wie Eisenoxid hergestellt werden kann, da ein solches Material nicht mit einer magnetischen Schicht bedeckt werden könnte , ohne daß es verändert würde und eine Streuung in das Innere dieser Magnetschicht und damit eine Änderung ihrer Eigenschaften erfolgen würde. Damit die Magnetschicht 13 richtig magnetisiert werden kann und damit die auf Wirbelströme zurückzuführenden unerwünschten Wirkungen vermieden werden, darf die Dicke der unmagnetischen Schicht 12 einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreiten, der im Fall der aus Kupfer bestehenden Schicht 12 mit einem Wert von 40 gefunden wurde,,

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Die Magnetschicht 13, die anschließend auf dieser unmagnetischen Schicht 12 angebracht wird, muß ein hohes Koerzitivfeld und eine Dicke von wenigstens 10 um haben. Im beschriebenen Beispiel besteht diese Magnetschicht aus einer Legierung aus Kobalt, Nickel und Phosphor, wobei die Anteile dieser verschiedenen Legierungsbestandteile so gewählt sind, daß der Wert des Koerzitivfeldes dieser Schicht über 15 920 A/m (200 Oersted) liegt und sogar 71 640 A/m (900 Oersted) erreichen kann.

Es wird nun ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Speicherelements beschrieben, bei dem nach einer transversalen Magnetisierung ausgezeichnet abgegrenzte Magnetbereiche erhalten werden können. Dieses Verfahren wird in seiner Anwendung bei der Herstellung einer Magnettrommel beschrieben, wie sie in Fig.1 dargestellt ist.

Zur Herstellung einer solchen Magnettrommel wird von einem Zylinder aus Eisen oder aus kohlenstoffarmem Stahl ausgegangen, der zunächst einer vorbereitenden Behandlung unterzogen wird, die folgende Behandlungsstufen umfaßt:

- eine chemische Entfettung mit Hilfe von kochendem Trichloäthylen für eine Dauer von etwa 5 Minuten;

- eine elektrolytische Entfettung mit Hilfe einer Lösung, die Natriumcyanid, Natriumhyroxid oder Natriumcarbonat enthält, wobei diese Entfettung für die Dauer von etwa 1 Minute mit einer Stromdichte in

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der Größenordnung von 15 A/dm durchgeführt wird;

eine Spülung mit fließendem Wasser;

eine Aktivierung mit Hilfe einer 5O?6-igen Salzsäurelösung für die Dauer einer Minute;

eine Spülung mit fließendem Wasser.

Efer dieser Vorbereitungsbehandlung unterzogene Zylinder ist dann für den Empfang einer Kupferauflage bereit, die in folgender Weise erhalten wird:

zunächst wird auf dem Zylinder eine alkalische Verkupferung mit dem Zylinder als Katode unter Anwendung einer Elektrolytlösung angebracht, die Kupfercyanid, Natriumcyanid, Natriumcarbonat, Natriumhydroxid, Seignettesalz (Doppelsalz der Weinsäure von Natrium und Kalium) enthält, wobei diese Behandlung für die Dauer von etwa 2 Minuten bei einer Temperatur von 35⁰C mit einerStromdichte von 3»5 A/dm durchgeführt wird; unter diesen Bedingungen ergibt sich eine Kupferschicht mit einer Dicke von etwa 2 yum ;

Anschließend wird der mit dieser Schicht überzogene Zylinder in fließendem Wasser gespült und dann während etwa 10 Sekunden einer Neutralisierung mit Hilfe einer 10bigen Salzsäurelösung unterzogen;

nach einem erneuten Spülvorgang wird der mit einer dünnen Kupferschicht überzogene Zylinder erneut verkupfert, wobei ein saures Elektrolytbad verwendet

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wird, das Kupfersulfat, Schwefelsäure und Phenol enthält; diese Behandlung wird etwa für die Dauer von 1 1/2 Stunden bei der Umgebungstemperatur und bei einer Stromdichte in der Größenordnung von 5A/dm durchgeführt; unter diesen Bedingungen ergibt sich eine Kupferschicht mit einer Dicke von etwa 8o um;

nach einem Spülvorgang wird die Kupferschicht mechanisch geschliffen, so daß ihre Dicke einen Wert zwischen 20 und 40 um aus den oben angegebenen Gründen erhält. Im beschriebenen Beispiel ist diese Dicke mit einem Wert von 30 um gewählt. Der auf diese Weise mit Kupfer beschichtete Zylinder wird erneut einer Vorbereitungsbehandlung unterzogen, die der oben beschriebenen Behandlung gleicht, wobei Jedoch im Unterschied dazu die Aktivierung mit einer 10bigen Salzsäurelösung anstelle einer 50%igen Salzsäurelösung durchgeführt wird. Dann erfolgt eine erneute alkalische Verkupferung entsprechend der oben beschriebenen Verkupferung, woran sich ein Spülvorgang anschließt. Nach diesem Spülvorgang wird der auf diese Weise vorbereitete Zylinder vorgewärmt und in einen Elektrolysebehalter eingelegt, der ein Bad enthält, mit dessen Hilfe auf dem Zylinder eine Magnetschicht mit einer Dicke von wenigstens 10 um erzeugt werden kann, die ein Koerzitivfeld von wenigstens 15 920 A/m (200 Oersted) aufweist. Im beschriebenen Beispiel besteht dieses Bad aus einer wässrigen Lösung, die Nickel- und Kobaltsalze,

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Natriumhypophosphit, Ammoniumchlorid und Borsäure enthält; das Aufbringen einer Magnetschicht aus einer Kobali-Nickel-Phosphor-Legierung erfolgt bei der Temperatur von 40°C im Verlauf von 25 Minuten mit einer Stromdichte in der Größenordnung von 3,5 A/dm . Auf diese Weise ergibt sich eine Schicht aus einer Nickel-Kobalt-Legierung, deren Dicke etwa 16 um beträgt und die ein Koerzitivfeld in der Größenordnung von 47 760 A/m (600 Oersted) aufweist.

Die auf diese Weise auf der unmagnetischen Schicht aufgebrachte Magnetschicht wird dann poliert. Danach kann diese Magnetschicht mit einer geeigneten Schutzschicht überzogen werden, damit sie einerseits gegen die oxidierende Wirkung der Luft und andrerseits gegen die Korrosionswirkung der Feuchtigkeit und verschiedener Säuren geschützt wird, die sich in der Atmosphäre befinden. Diese Schutzschicht kann beispielsweise aus einer Schicht aus einer Nickel-Zinn-Legierung bestehen, wie sie in der FR-PS 2 051 927 beschrieben ist„

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Claims

Patentanwälte 2 8 3904

Dipl.-Irig. Dipl.-Chern. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

Unser Zeichen: C 3197 4.September 1978

COMPAGNIE INTERNATIONALE POUR L'INFORMATIQUE CII- HONEYWELL BULL

94, Avenue Gambetta 75020, Paris, Frankreich

Patentansprüche

(1, Magnetisches Speicherelement mit einer Schicht aus magnetischem Material, die auf einem Träger aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Träger und die Schicht aus magnetischem Material eine unmagnetische Schicht aue Nichteisenmaterial eingefügt ist.
2. Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht aus unmagnetischem Nichteisenmaterial zwischen 20 und 4o um beträgt.
3. Speicherelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das unmagnetische Nichteisenmaterial Kupfer ist,
4. Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus unmagnetischem Nichteisenmaterial, die den Träger bedeckt, eine Kupfersdi.icht ist, deren Dicke einen zwischen 20 und 40 um liegenden Wert hat.

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5. Speicherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus magnetischem Material, die auf der Schicht aus unmagnetischem Nichteisenmaterial angebracht ist, ein Koerzitivfeld von wenigstens 15 920 A/m (200 Oersted ) und eine Dicke von wenigstens 10 um aufweist.
6. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Speicherelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Träger aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität eine Schicht aus unmacgnetischem Nichteisenmaterial angebracht wird und daß auf dieser Schicht eine Schicht aus magnetischem Material angebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus unmagnetischem Nichteisenmaterial dadurch gebildet wird, daß auf dem als Katode benutzten Träger nacheinander eine aus einer alkalischen Elektrolytlösung erhaltene erste Kupferschicht und dann eine aus einer sauren Elektrolytlösung erhaltene zweite Kupferschicht aufgebracht werden.
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