JP2595691B2 - フェライト膜の形成方法 - Google Patents

フェライト膜の形成方法

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、磁気ヘッ
ド、磁気光学素子、マイクロ波素子、磁歪素子、磁気音
響素子などに広く応用されているスピネル型フェライト
膜の作製におけるフェライト膜の形成方法に関するもの
である。
従来の技術 フェライトめっきとは、例えば、特開昭59−111929号
公報に示されるように、固体表面に、金属イオンとして
少なくとも第1鉄イオンを含む水溶液を接触させて、固
体表面にFeOH+またはこれと他の水酸化金属イオンを吸
着させ、次いで、吸着したFeOH+を酸化させることによ
りFeOH2+を得、これが水溶液中の水酸化金属イオンとの
間でフェライト結晶化反応を起こし、これによって固体
表面にフェライト膜を形成することをいう。
従来、この技術をもとにめっき膜の均質化、反応速度
の向上等を図ったもの(特開昭60−140713号公報)、固
体表面に界面活性を付与して種々の固体にフェライト膜
を形成しようとするもの(特開昭61−30674号公報)、
あるいはフェライト膜の形成速度の向上に関するもの
(特開昭61−179877号公報ないし特開昭61−222924号公
報)がある。
フェライトめっきは、膜を形成しようとする固体が前
述した水溶液に対して耐性があれば、何でもよい。さら
に、水溶液を介した反応であるため、温度が比較的低温
(水溶液の沸点以下)でスピネル型フェライト膜を作製
できるという特徴がある。そのため、他のフェライト膜
作製技術に比べて、固体の限定範囲が小さい。
ただし、固体の表面全域にわたって、FeOH+の吸着に
対して十分な界面活性を有する必要がある。
発明が解決しようとする課題 しかし、前述したように、これまでに種々の改善が提
案されているが、まだまだ十分な生産性が得られるまで
のフェライト膜の作製方法が得られていない。
例えば、前述した特開昭59−111929号公報では、ポリ
イミドフィルムへのめっきに対しては、クロム酸混液で
表面処理を行い、ステンレス板に対してはマグネタイト
形成後、所定のフェライト膜を作製する。石英ガラスに
対しては、パラジウム処理に行ってから所定のめっきす
る。
一方、特開昭61−30674号公報では、ポリイミドフィ
ルム、銅板、ステンレス板、ガラス、アルミナ等へのめ
っきに対しては、プラズマ処理後、めっきを行う。
このように、フェライト膜を作製するにあたり基体の
表面はなんらかの前処理を必要とする。
さらに、アルミナ基板へ前処理なしに、直接フェライ
ト膜を形成する方法もあるが、めっき膜形成が窒素等の
非酸化性雰囲気であり、しかも酸化剤を用いる方法であ
る。
課題を解決するための手段 以上の課題を解決するために本発明は、金属イオンと
して少なくとも第1鉄イオンを含んだ溶液と緩衝剤ある
いは錯化剤を入れた水溶液とを基体表面に供給する直前
に混合し、その混合溶液を酸化性雰囲気中で基体の表面
に供給しフェライト膜を形成することにしたものであ
る。
作用 前述した酸化性雰囲気および基体を用いることによっ
て、これまではフェライト膜を形成しようとする基体表
面に種々の前処理(プラズマ処理、パラジウム処理等)
が必要であったが、前処理なしに、しかもめっき液中に
酸化剤を溶解せずに基体表面に直接フェライト膜を形成
することができる。
実施例 以下、本発明の実施例について説明する。
本発明のフェライト膜の形成方法の基本的な部分は、
公知の方法と大部分同じである。
しかし、本発明では、水溶液中に金属イオンとして少
なくとも第1鉄イオンを含んだ溶液を酸化性雰囲気で基
体に供給し、しかもフェライトめっきする固体、つまり
基体あるいは基体表面が前述したような条件を満足した
ものだけに、これまでに認められていない前処理なしに
直接フェライト膜を形成できるという現象を見出すこと
ができた。その原因については明確ではない。
ある程度以上の表面粗さを有していることによって、
FeOH+の吸着や酸化反応あるいはフェライト結晶化反応
に対して、特に吸着等に対してプラスに働らき、水溶液
中で生成した微粒子が基体表面、つまりフェライト結晶
化反応をしている表面にとらえられたり、あるいは集ま
り、さらには膜成長を促進・加担すると考えられる。ま
た、ある程度以上の表面粗さを有していることによっ
て、実質的な基体の表面積が増加して吸着等の反応に携
わる面積の増加も影響を与えていると考えられる。結果
として、材質には無関係に前処理なしにフェライト膜を
形成することができる。
本発明のフェライト膜の形成方法のいくつかの例を図
を用いて説明する。
例えば、一例の装置の概略図を第1図に示す。3はフ
ェライト膜を形成しようとする基体である。基体3の表
面あらさは中心線平均粗さ(Ra)で0.01μm以上であ
る。4は基体3を取り付けて、回転することができる回
転台である。めっきに必要な液はいくつかに分割して準
備する方がよい。得られるフェライト膜の特性のバラツ
キの低減、膜の特性等のコントロール、あるいはめっき
反応前の余分な溶液中の反応を極力おさえるためであ
る。この図では2分割して準備し、基体3に供給する前
に混合部1でめっき液1に混合する方式を示した。めっ
き液を混合部1で混合し、混合しためっき液をノズル2
を介して、基体3に供給する。適当なノズル形状・構造
を選択することによって、液を滴下あるいは噴霧状等で
基体3に供給することができる。5および6は、各めっ
き液を貯蔵するタンクである。また、場合によっては、
図に示すように基体3および回転台4等のフェライトめ
っき反応を行う部分をケースによって仕切り、反応時の
雰囲気の一定化あるいは液の飛散の防止を行ってもよ
い。例えば、雰囲気を調整する方法には、空気あるいは
適当に調整した窒素と酸素の混合ガスをケース内に送る
ことによって、反応時の雰囲気を一定にする方法があ
る。タンク6には、例えば、緩衝剤あるいは錯化剤とし
て酢酸アンモニウムCH3COONH4をいれた水溶液(調整
液)を入れ、タンク5に少なくとも第1鉄イオンを含む
水溶液(反応液)を入れて、ポンプ等で液を混合部1に
供給する。この反応液にさらにNiイオンおよびZnイオン
が含まれると得られるフェライト膜はNiZn系フェライト
膜であり、MnイオンおよびZnイオンが含まれると得られ
るフェライト膜はMnZn系フェライト膜である。それ以外
にも、各イオンを含めることができる。たとえば、Mg,C
o,Cu,Liなどのスピネル構造をとる元素あるいは各種の
添加元素である。さらに、Baイオンが含まれると得られ
る膜は、Baフェライト膜であり、SrイオンあるいはPbイ
オンでも同様である。基体3には、回転台4により回転
した状態で各液が供給される。回転台4は、ヒーター等
により50〜100℃に加熱する。このようにして、基体3
上でフェライト結晶化反応を行わせて、基体3にフェラ
イト膜を形成する。
さらに、別の方法の一例の装置の概略図を第2図に示
す。混合部1、タンク5および6は、第1図のものと同
様である。基体台7が本方法の異なる部分である。つま
り、第1図に示した方法と異なり、回転台を使用せずに
その代わりに基体台7を用いる。図に示すように、基体
台7には基体3を傾斜させてセットしている。基体3の
表面上をめっき液が均一に流れるように基体3を所定の
角度に傾斜させ、内蔵したヒーターによって、50〜100
℃に基体3を加熱することができる。このようにして、
基体台7にセットした基体3の表面にフェライト膜を堆
積させる。
これまで示した2方式ともめっき液は、基体3に供給
する前にあらかじめ加熱しておく方が、得られるフェラ
イト膜の均一性あるいは磁気特性が良好なものが得られ
た。
基体3の材質としては、特に限定はない。いくつか例
をあげると、ポリイミドフィルム、ポリエチレンフタレ
ート(PET)などの各種プラスチック類、銅、ニッケ
ル、銀、金、タングステン、モリブテン、白金、パラジ
ウム、鉄、鉄合金などの金属類、各種の有機積層板、つ
まり紙基材エポキシ、ガラス布基材エポキシ、ガラス基
材ポリエステル、ガラス布基材テフロン等の積層板な
ど、各種ガラス類、セラミックスなどがある。実験的に
フェライト膜形成に対して相性がよかったものが、酸
素、窒素あるいは硫黄のいずれか1つ以上を含むものあ
るいは特に酸化物類である。
この酸化物としては、アルミナ(Al2O3)、ムライト
(3Al2O3・2SiO2)、ベリリア(BeO)、ステアタイト
(MgO・SiO2)、フォルステライト(2MgO・SiO2)、マ
グネシア(MgO)、チタニア(TiO2)、チタニア+ジル
コニア(ZrO2)、チタニア+マグネシア等の各種セラミ
ックス、Al2O3−SiO2・B2O3、Al2O3−SiO2・B2O3、Al2O
3−MgO・SiO2・B2O3、Al2O3−CaO・MgO・SiO2・B2O3
どのガラスセラミックス、CuO、NiOなどの金属酸化物あ
るいはフェライト等の鉄を含んだ酸化物などがある。
次に本発明の更に具体的な実施例について説明する。
(実施例1) イオン交換水(以下、単に水とする。)2に塩化第
1鉄4g、塩化ニッケル4gおよび塩化亜鉛50mgをそれぞれ
溶解した水溶液(反応液)を作製した。さらに別の溶液
として、水2に酢酸アンモニウム5gを溶解した水溶液
(調整液)を作製した。
これらの溶液を用いて、第1図に示すような装置でフ
ェライトめっきを行った。装置には空気を毎分1.5で
送り込み酸化性雰囲気を得、回転台4をヒータにより90
℃一定にした。回転台4は毎分300回転の速度で回転さ
せた。溶液は毎分95mlの流量で滴下して、供給した。
めっきに用いた基体3はアルミナ基板であり、その表
面粗さは中心線平均粗さ(Ra,μm単位)で表1に示す
ような種々のものを用いた。
めっき後の各基体3のめっき膜の厚みおよび膜の堆積
速度を表1に示す。基体No.Aでは、フェライトめっきは
行えたが、非常に厚みムラが多く、実用に耐えるもので
はなかった。表1の値は、基体3内の14×21mmの部分の
平均膜厚である。Ra=0.01μm以上の基体(基体No.B以
降)では厚みムラのない膜厚の均一なフェライト膜を得
ることができた。しかも、速い堆積速度である。
比較のために、基体3をパイレックスガラス(商標:
コーニング社)、Ra<0.005μmにして同様にめっきを
行ったが、得られたフェライト膜の膜厚は0.4〜0.7μm
(堆積速度0.009〜0.016μm/分)であったが、非常に膜
厚のムラが多く、均一なめっき膜が得られなかった。
(実施例2) 水2に塩化第1鉄2gと塩化マンガン4gおよび塩化亜
鉛50mgをそれぞれ溶解し、反応液を作製した。さらに、
水2に酢酸アンモニウム5gを溶解し、さらにアンモニ
ウム水を用いて、pH=8.8にして調整液を作製した。
これらの溶液を用いて、実施例1と同様にフェライト
めっきを行った。用いた基体3は主としてMgO・SiO2、M
gO、BeOからなる3種類である。表面粗さはRaでそれぞ
れ0.2,0.1,0.3μmであった。得られたフェライト膜の
膜厚は3種類の基体3ともほぼ同じで約2.3μm(堆積
速度で0.055μm/分)であり、膜厚が均一で、十分な付
着強度を有した膜が得られた。
(実施例3) 水2に塩化第1鉄6gと塩化ニッケル6gおよび塩化亜
鉛50mgをそれぞれ溶解し、反応液を作製した。さらに、
水2に酢酸アンモニウム2gを溶解して調整液を作製し
た。
これらの溶液を用いて、実施例1と同様にフェライト
めっきを行った。用いた基体3はAl2O3−SiO2・B2O3
ラスセラミックス基板である。表面粗さはRa=0.1μm
であった。得られたフェライト膜の膜厚は約2.3μm
(堆積速度で0.055μm/分)であり、膜厚が均一で、十
分な付着強度を有した膜が得られた。
(実施例4) 実施例1と同様に反応液および調整液を各2作製し
た。
この溶液をそれぞれ8回(合計各液:16)作製し、
これらの溶液を用いて、実施例1と同様にフェライトめ
っきを行った。めっき時間は8時間であった。基体3は
アルミナ基板と実施例1で用いたガラス基板の2種類で
ある。アルミナ基板の表面粗さはRa=0.2μmであっ
た。得られたフェライト膜の膜厚はアルミナ基板では、
25μmであったが、ガラス基板では、フェライト膜が剥
離していた。
本実施例では、これまでにない大きな膜厚(25μm)
のフェライト膜を得ることができ、しかも堆積速度が速
いため比較的短時間で得られる。
(実施例5) 水2に塩化第1鉄3gと塩化ニッケル5gおよび塩化亜
鉛150mgをそれぞれ溶解し、反応液を作製した。さら
に、水2に酢酸アンモニウム0.5gを溶解して調整液を
作製した。
これらの溶液を用いて、第2図に示した装置を用い
て、大気中で、フェライトめっきを行った。基体台7は
ヒーターにより95℃に加熱した。用いた基体3は石英ガ
ラス板、ポリイミドフィルム、ステンレス板、銅板、銅
張りガラス布基材エポキシの5種類である。表面粗さは
全てRa=0.1μmであった。得られたフェライト膜の膜
厚は5種類の基体3で大きな差がなく約2.3μm(堆積
速度で0.055μm/分)であり、膜厚が均一で十分な付着
強度を有した膜が得られた。
発明の効果 本発明によって、前述したように、これまで必要とし
ていた基体表面の前処理を省略して、直接フェライト膜
を基体上に作製することができる。さらに、酸化剤を用
いずに空気中でもフェライトめっきを行うことができ
る。しかも、十分速い堆積速度で均一なフェライト膜を
形成することができ、これにより、各種電子部品等への
適用に十分な高膜厚の単層のフェライト膜を得ることが
できる。さらに、十分な付着強度を有するフェライト膜
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、本発明のフェライト膜の形成方
法の実施例に用いた装置の概略図である。 1……混合部、2……ノズル、3……基体、4……回転
台、5,6……タンク、7……基体台。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属イオンとして少なくとも第1鉄イオン
    を含んだ溶液と緩衝剤あるいは錯化剤を入れた水溶液と
    を基体表面に供給する直前に混合し、その混合溶液を酸
    化性雰囲気中で基体の表面上に供給し、フェライト膜を
    堆積させることを特徴とするフェライト膜の形成方法。
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