KR820002089B1 - 페라이트(Ferrite)의 가공법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

페라이트(Ferrite)의 가공법

제1도 내지 제5도는 각기 본원 발명에 의한 페라이트 가공법을 적용할 수 있는 페라이트 자기헤드의 설명을 위한 도면으로서,

제1도는 한쌍의 코어블록의 정면도.

제2도는 그 뒷면도.

제3도 및 제4도는 각기 제1도의 Ⅲ-Ⅲ선상 및 Ⅳ-Ⅳ선상의 단면도 및 측면도.

제5도는 페라이트 블록에서 절취하여 얻어진 자기헤드의 사시도.

제6도 및 제7도는 선택적 에칭의 설명을 위한 단면도.

제8도는 본원 발명에 의한 페라이트 가공법의 설명도.

제9도는 본원 발명 가공법에 의하여 얻어진 선택적 전해에칭의 현미경 사진도.

제10도는 그 설명도.

제11도는 종래의 화학에칭에 의한 선택적 에칭홈의 현미경 사진도.

제12도는 그 설명도.

제13도 및 제14도는 에칭 팩터의 측정 곡선도.

제15도는 본원 발명에 의한 가공법을 실시하는 장치의 일례를 나타낸 약선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2 : 페라이트코어블록 3 : 트랙폭 규제용홈

4 : 권선홈 5 : 절결

9, 10 : 자기코어반체 6 : 권선

15 : 피가공페라이트 11 : 에칭레지스트

11a : 에칭레지스트창 12 : 에칭홈

13 : 전해에칭조 14 : 전해에칭액

16 : 대향전극

예를 들어, 페라이트(Ferrite) 자기헤드를 제조할 경우, 그 코어(core)를 구성하는 페라이트 블록(block)체에, 홈(溝) 절결 등의 가공을 할 필요가 생긴다. 먼저, 그 이해를 용이하게 하기 위하여, 페라이트 자기헤드의 제조방법의 일례를 제1도 내지 제5도에 의거하여 설명하면, 한쌍의 페라이트코어블록(1) 및 (2)를 준비하고 이들 블록(1) 및 (2)을, 그 한 측면(1a) 및 (2a)가 서로 충합(衝合)되도록 접착합체한다. 제1도는 이 합체된 블록(1) 및 (2)의 정면도, 제2도는 뒷면도이고, 제3도는 제1도의 Ⅲ-Ⅲ선상의 단면도, 제4도는 제1도의 Ⅳ-Ⅳ 선상에서 본 한쪽의 블록(1)의 측면도이다. 블록(1)은 그 충합면(1a)에 복수의 트랙(track)폭 규제용홈(3)이 일정한 간격을 유지하여 평행으로, 그리고 블록(1)의 충합면(1a)과 인접하여 블록(1)의 길이방향으로 연(沿)하는 면(1b) 및 (1c) 사이에 걸쳐서 형성된다.

또 블록(2)의 충합면(2a)에는 블록(1)의 면(1b)에 대응하는 면(2b) 측으로 치우치고, 그리고 면(2b)와 필요한 간격을 유지하여 작동자기공극(作動磁氣空隙)의 깊이를 규정하며, 또한 권선(卷線)이 이루어지는 권선홈(4)이 각 홈(3)을 가로지르는 방향으로 연장하여 형성되는 동시에 면(2a)과, 블록(1) 간의 면(1c)에 대응하는 면(2c)과의 사이의 모서리부(角部)에 절결(5)이 홈(4)의 연장방향에 연해서 형성된다.

그리고 양 블록(1) 및 (2)는, 서로 그 충합면(1a) 및 (2a)를 일정한 위치관계를 유지하면서 충합된 상태로, 그 면(面)(1c) 및 (2c)를 위쪽으로, 면(1b) 및 (2b)를 아래쪽으로 배치하여 도시하지 않으나, 절결(5)내와 홈(4)내에, 예를 들면, 유리봉을 삽입하고, 이것을 가열용융함으로써 각 홈(3)내와 더불어 면(1a) 및 (2a) 사이에 유리재(材)를 개존(介存)시켜서 블록(1) 및 (2)를 접착합체 한다.

이와 같이하여 합체된 블록(1) 및 (2)는 그 홈(3)을 가로지르도록 제1도, 제2도 및 제4도에 쇄선으로 나타낸 절단면을 가지고 절단되어, 홈(4)에 권선(6)을 권착하므로써 제5도에 나타낸 것처럼 자기해드가 얻어진다. (8)은 홈내에 충전된 유리를 나타낸다. 이렇게 하면, 블록(1) 및 (2)의 각 1부로 이루어진 코어반체(9) 및 (10)이 합체되어, 양자간에 작동공극 g이 형성되고, 그 트랙폭 방향이 홈(3)에 의하여 규정되어, 깊이가, 홈(4)에 의해 규정된 자기헤드가 얻어진다.

상술한 바와 같이 통상, 페라이트 자기헤드를 제조할 경우, 그 페라이트 코어블록에 대한 평면가공, 홈형절결가공등의 가공을 수반하지만, 이들 가공은 보통 연삭반, 지석등에 의한 기계적 가공에 의하여 행한다. 그런데, 이러한 기계적 가공에 의할 경우, 그 치수, 정도(精度)를 충분히 높일 수 없고, 특히 높은 정도가 요구되는 비데오헤드등을 얻을 경우에 있어서, 균일한 특성을 가지는 자기헤드를 생산수율이 좋게 얻는데 문제가 있다. 또 이러한 기계적 가공에 의할 경우, 잔류변형이 커서 이것에 의하여 페라이트의 자기 특성이 저하하는 등의 결점을 초래한다. 또한 기계적 가공법에 의할 경우, 자연히 형상적 제약이 생긴다.

이와 같은 결점을 피하는 것으로서, 화학적 에칭(eching)에 의하는 것이 제안되었다. 이 화학적 에칭은, 예를들어 50% 염산수용액 또는 농인산과 같은 고농도의 산율 사용한 것이며, 특히 인산을 사용할 경우에는 그 에칭속도를 어느정도 빠르게 하기 때문에 50℃ 정도로 승은해서 사용된다. 또, 이와 같은 화학적 에칭에 의하여, 예를들어, 페라이트에 대하여 홈절결을 하려는 경우에는, 제6도에 나타낸 것처럼 그 피가공 페라이트 블록(15) 위에 소정의 패터언, 즉 예를 들어 홈을 형성하려는 부분에 창(11a)을 가지는 에칭레지스트(11)를 피착한다. 이 에칭레지스트(11)는 예를 들면 감광성수지(포토레지스트)를 블록(15) 위에 도포하고 이를 소정의 패터언으로 노출 현상하여 창(11a)을 형성한다.

그리고 제7도에 나타낸 것처럼 에칭레지스트(11)에 의해서 덮혀지지 않은 부분, 즉, 창(11a)을 통해 페라이트(15)에 대하여 상술한 산에 의한 에칭을 하여 홈(12)을 형성한다. 그런데, 이와 같이 하여 산의 에칭액에 의하여 형성된 홈(12)은 창(11a)의 테두리로 부터 레지스트(11) 아래에 들어가는 가로방향으로 진행하는 에칭, 이른바 사이드에치가 꽤 크게 된다. 즉, 지금 홈(12)의 깊이를 D로 하고 가로방향으로 들어가는 사이드에치의 폭을 R로 할 때,

로 표시되는 에칭팩터는 1보다 적어진다.

따라서, 이 방법에서는 깊은 에칭홈(12)의 형성이 곤란하며, 상술한 바와 같은 예를 들어, 10수㎛ 이상의 깊이의 홈을 형성하는 것이 요구되는 트랙폭 규제용의 홈(3) 또는 권선홈(4)이나 절결(5)등의 형상에 이 화학적 에칭을 적용하는 것은 어렵다. 또 50℃ 정도의 높은 온도로 가열된 에칭액으로서의 인산에 대하여, 에칭레지스트(11)로서 사용되는 포토레지스트는 내산성이 없으므로 소망의 깊은 홈의 가공은 매우 어려웠었다.

본원 발명자들은 상술한 제문제를 감안하여 여러가지의 실험고찰을 한 결과, 신규의 페라이트의 가공법을 찾아 내기에 이르렀다.

즉, 본원 발명에 의한 페라이트의 가공법에 있어서는 전해에칭을 적용하는 것이며, 또한 이 전해에칭에 의하여 페라이트에 대한 에칭팩터

를 충분히 높일 수 있는 방법을 발견하기에 이르렀다. 즉, 본원 발명에 있어서는, 제8도에 나타낸 것처럼, 조(槽)(13)중에 수용된 전해에칭액(14)내에, 가공을 하려는 즉, 피가공페라이트(15)와, 이와 필요한 간격을 유지하여, 예를 들어, 백금으로 된 대향전극(16)을 담그어 배치하고, 페라이트(15)를 부극측(負極惻)으로 하여, 이 페라이트(15)와 대향전극(16) 사이에 3-20V의 직류전압을 지속적 또는 단속적으로 인가한다.

이 피가공페라이트(15)는, 제6도에 의거하여 설명한 바와 같이, 가공을 실시하려는 부분, 즉, 예를 들어, 트랙폭 규제용홈(3), 또는 권선홈(4), 또는 절결(5)을 형성하려는 부분을, 창(11a)을 통해서 노출하고, 다른 부분을 에칭레지스트(11)에 의해서 덮는다. 그리고 가공페라이트(15)는 예를 들어, 스테인리스 등으로 이루어진 도전체(17)상에, 이것과 전기적으로 연결되도록 부착하고, 이 도전체(17)와 대향전극(16)과의 사이에 직류 전압원 Vs를 접속하도록 한다.

그리고 여기에 피가공페라이트(15)의 노출표면적(예를 들면, 상술한 바와 같이 에칭레시스트(11)가 피복되어 있는 경우는 이 에칭레지스트(11)의 창(11a)을 통하여 노출된 표면적의 총화 S_F)과, 대향전극(16)의 표면적 S_E와의 비

는 10이하로 하고, 다시 전해에칭액(14)의 농도를 0.005-10몰/ℓ로 선정하여 그 전해에칭을 한다. 동도면중(18)은, 전해에칭액의 교반용 스터어러(Stirrer) 예를 들면, 마그네틱 스터어러를 표시한다.

다음에 본원 발명의 실시예를 설명한다.

[실시예 1]

경면연마(鏡面硏磨) 가공한 단결정(單結晶) 페라이트 위에 고무계의 네거타이프의 에칭레지스트를 피착한다. 이 에칭레지스트에는, 상술한 노광현상 처리에 의하여 일정한 폭의 직선적인 대상(帶狀)의 에칭창을 설치한다. 그리고, 이 에칭레지스트가 실시된 페라이트와 백금으로 된 대향전극을 전해에칭액으로서의 0.2몰/ℓ의 상온의 인산수용액에 담그고, 페라이트측을 부극으로 하여 이와 대향전극간에 6V의 전압을 인가하여 전해에칭을 하였다.

이 실시예에 의한 전해에칭의 에칭팩터

, 에칭속도, 다시, 에칭레지스트창의 주연부 아래에 들어가는 사이드에칭의 불균형의 양태, 즉 사이드에칭의 요철(凹凸)을 표 1에 나타낸다.

[표 1]

이 표 1에 있어서의 비교예 1 및 2는 실시예 1과 마찬가지의 레지스트를, 마찬가지의 패터언으로 형성하지만, 본원 발명에 의한 전해에칭에 의하지 아니하고, 종래의 화학에칭에 의한 경우를 나타내는 것으로, 비교예 l은 그 화학에칭액으로서 상온의 염산(염화수소 36%)를 사용했을 경우, 비교예 2는 에칭액으로서 60℃의 인산(85% 이상)을 사용했을 경우이다.

이 표 1에서 명백한 바와 같이, 본원 발명에 의할 때는, 그 에칭팩터를 2-3, 즉 종래의 화학적 에칭에 의할 때의 12-15배 까지도 높일 수 있다. 따라서 사이드 에칭의 작고, 깊은 에칭, 즉, 폭이 좁고, 깊은 홈의 형성이 가능하다는 것을 알 수 있다.

또 그 에칭속도도 비교예 1 및 2에 비하여 각별히 크게 되므로 공업상의 이익도 큰 것이다.

또한, 사이드에칭의 패터언, 즉 페라이트의 표면과 에칭홈의 주연과 접하는 연부가 종래의 에칭법에서는 5㎛ 폭에 걸쳐서 요철이 생기고 있었던 것을 이와 같은 요철을 거의 회피할 수 있으므로 섬세한 패터언의 에칭을 고정도로 형성할 수 있다.

또, 상술한 예에 있어서는, 에칭레지스트로서 고무계의 네가(nega) 타이프 포토레지스트를 사용했을 경우이지만, 다른 에칭레지스트, 예를 들면, 노볼랙(norolak) 수지계의 포지(Pasi) 타이프 포토레지스트, 또는 SiO₂증착막이나 SiO₂스패터링(Sputterng) 막(膜)을 사용하여도 똑같은 결과가 얻어지는 것이 확인되었다.

[실시예 2]

실시예 1과 같은 패터언의 에칭레지스트를 단결정 페라이트위에 형성하고, 전해에칭액으로서 0.1몰/ℓ의 인산을 사용하고 전원전압 Vs으로서 4V를 인가하여 20분의 전해에칭을 하였다.

이와 같은 전해에칭을한 페라이트의 그 1반부(半部)의 에칭레지스트를 제거한 400배의 현미경 사진을 제9도에 나타낸다. 제10도는 제9도의 설명도로서 페라이트(15)의 부호(20)로 표시하는 영역은 에칭레지스트(11)가 잔류한 측의 일반부를 표시하고, 그 일부에 대상의 창(1la)이 형성되어 있다. 부호(21)로 표시하는 영역은 에칭레지스트(11)를 제거한 측의 다른 반부를 표시한다. (12)는 전해에칭에 의하여 형성된 에칭홈으로서, 그 양측에는 사이드에칭에 의하여 생긴 경사부(22)가 형성되어 있지만, 경사부(22)의 연부(22a)는 깨끗한 직선으로 되어 있다. 그리고 이 경우, 에칭홈(12)의 깊이는 42㎛이였든것에 비하여, 사이드에칭의 폭은 14㎛로 되고, 에칭팩터

는 3으로 되었다.

제11도는, 화학에칭에 의하여 홈을 형성한 종래법에 의한 동등한 현미경 사진하고, 이 경우, 상온의 염산으로 1분간의 에칭을 한 것으로서, 그 에칭홈(12)의 깊이는 2㎛임에 비하여, 사이드에칭 폭 R는 10㎛이나 되고, 그 에칭팩터

는 0.2로 되었다. 제12도는 그 설명도이고, 제10도와 대응하는 부분에는 동일부호를 붙인다. 이것에 의하여 명백한 바와 같이 종래의 화학에칭에 의할 경우 깊은 에칭홈을 형성할 수가 없을 뿐 아니라, 그 사이드에칭의 연부는 사진에서 분명한 바와 같이 극심한 지그재그 요철이 생겨 있다.

또 본원 발명에 의한 가공법에 있어서 전해에칭농도 0.005몰/ℓ 10몰/ℓ로 선정하는 이유는 그 농도가 0.005몰/ℓ 미만에서는, 전해에칭이 생기기 어렵고, 그 에칭속도가 너무 늦어서 공업적으로 불이익으로 되는 일, 또한 그 농도가 10몰/ℓ를 초과할 때는 에칭팩터가 저하되어 온다는 것에 에칭속도가 너무 빨라져서 미세 패터언을 얻을 경우, 높은 정도의 미세패터언의 가공을 하기 어렵게 되는 것에 인한다.

제13도는 페라이트와 대향전극간에 인가하는 페라이트를 부극으로하는 직류전압과 에칭팩터

의 결과를 나타낸 것으로서 동도면에 있어서 곡선(31),(32) 및 (33)은 각기 0.1몰/ℓ, 0.5몰/ℓ 및 1.0몰/ℓ의 인산을 전해에칭액으로 사용했을 경우의 측정 결과를 표시한다. 이것에 의해서도 명백한 바와 같이 전해에칭액의 농도가 이 범위에서는 거의 같은 정도의 에칭팩터를 나타내는 것이지만, 그 농도가 높아지면, 메칭팩터

가 작아지는 경향을 나타내고 있다. 또, 이 결과에서 분명하듯이 전압이 3-20V에 있어서는, 에칭팩터에 거의 영향을 미치지 아니하나, 3V 미만에 있어서는, 에칭팩터가 급격히 저하하고 있다. 따라서 본원 발명에 있어서는 그 인가전압을 3V 이상으로 선정하는 것이다. 그리고 이 인가전압을 20V 이하로 선정하는 이유는, 20V를 초과하면, 전해에칭액이 비교적 높은 농도일 경우, 특히 발열이 커져서 페라이트에 그 열팽창의 영향에 의한 균열이 발생하게 된다는 사실을 확인한것에 인한다. 또 전해에칭액의 농도가 낮을 경우에 있어서도 20V를 초과하는 고압을 인가할 경우에, 페라이트 표면에 금속광택을 가지는 이질상(異質相)이 형성되거나, 또는 대향전극의 금속이 석출하기 시작하는 것을 확인한 것에 의한다. 그리고 이 경우의 이질상은 대향전극으로서 탄소를 사용할 경우에 있어서도 생겼다.

또, 제14도는 페라이트의 노출표면적 S_F에 대한 대향전극의 표면적 S_E의 비,

에대한 에칭팩터

를 측정한 결과를 나타낸 것으로, 도면에 있어서 곡선(41)(42)(43)(44)(45)(46)(47)은, 각기 전원전압 Vs를 2V, 3V, 4V, 9V, 14V, 18V, 20V로 선정했을 경우이다. 이 경우, 전해에칭액으로서는 0.1몰/ℓ의 인산을 사용한 경우이다.

이것에 의하여 명백한 바와 같이 전해전압이 낮아지면 그 에칭팩터는 작아지지만, 비표(比表)면적 S_F/S_E가 커짐에 따라, 그 에칭팩터가 저하되는 경향을 나타낸다. 그리고 그 비표면적이 커지면, 특히 10이상으로 되면, 전류밀도의 불균일이 생기고, 에칭에 결함이 생기는 것을 확인했으며, 여기에 본원 발명에 있어서는, 그 비표면적 S_F/S_E를 10미만으로 선정하는 이유가 있지만 바람직한 것은 그 에칭팩터를 높이기 위하여, 상술한 대량전극 및 페라이트간의 전압은 4V 이상으로, 또한 비표면적 S_F/S_E는 5이하로 선정하는 것이 바람직하다.

그리고 상술한 예에 있어서는 전해에칭액으로서 인산수용액을 사용했을 경우이지만, 인산에틸알코올용액 또는 과염소산수용액, 과염소산에틸알코올용액, 수산수용액, 연산수용액등을 사용할 수도 있다.

또 본원 발명에 있어서는, 피가공 페라이트와 대향전극과의 사이의 전계(電界)의 형성은, 페라이트에 직접 또는 도전체를 통해서 직접적으로 전원을 접속할 경우에 한정되지 않고 간접적으로 전계를 부여하는 수단을 취할 수도 있다.

그리고 상술한 바와 같이 페라이트를 부극측으로 하는 전해에칭을 할때는, 이것을 이 페라이트측을 정극측으로 하여 전해에칭을 할 경우에 비하여, 그 에칭속도는 각별히 커지는 동시에 사이드에칭의 요철에 있어서 뛰어난 에칭을 이룰수가 있어 정도가 높은 에칭이 가능하다는 것을 확인하였다.

참고로 본원 발명의 실시예 1에 의하면, 그 에칭속도는, 표 1에 나타난 바와 같이 45㎛/분이였으나, 실시예 1과 동등한 방법에 의해서도 그 극성을 반전시켜서 페라이트를 정극으로, 백금전극을 부극으로 하여 전해에칭액으로서 0.2몰/ℓ의 인산수용액을 사용하여 인가전압을 20V로 했을 경우의 그 에칭속도는 0.1㎛/분으로 되고, 마찬가지로 극성을 반전시켜서, 전해에칭액으로서 3몰/ℓ의 인산수용액을 사용하여 인가전압을 6V로 했을때의 에칭속도는 0.5㎛/분으로 되었다.

이와 같이 페라이트를 정극측으로 할때는 페라이트를 부극측으로 할때에 비하여 그 에칭속도는 늦어지만 사이드 에칭부의 요철은 화학에칭에 의할 경우에 비하여 작아졌다.

또 본원 발명에 의한 가공법을 실시하는 전해에칭의 장치로서는 예를들면 제15도에 나타내는 것과 같이 벨트(50), 풀리(51)에 의한 회전전달기구에 의하여 도시하지 않으나, 모우터에 의해서 회전하도록 된 회전체(52)를 설치하고, 이 회전체(52)에 페라이트(15)를 피착한 도전체(17)를 배설하여, 이 도전체(17)에 절연지주(54)를 통해서 대향전극(16)을 페라이트(15)와 필요한 간격을 유지하여 대향하도록 배치하고, 도전체와 대향전극(16)간에 직류전원 Vs을 접속하도록 하여 회전체(52)의 회전에 의해서 조(13)중의 전해액(14)에 이 전해액을 교반하면서, 전해에칭이 이루어지도록 할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본원 발명에 의한 페라이트 가공법에 의하면, 페라이트에 대하여 깊고, 또한 깨끗한 에칭을 할 수 있으므로 본원 발명 방법을 페라이트 자기헤드의 가공법에 적용할 경우는 서두에서 설명한 기계가공에 의할 경우의 재결점을 전부 제거할 수 있고, 균일한 특성을 가지며 자기적 특성에도 뛰어난 자기헤드를 얻을 수가 있어서 실용적이며 그 이익이 매우 큰 것이다.

Claims (1)

1. 전해(電解) 에칭(etching)액(14)중에 페라이트(Ferrite)(15)와 대향전극(對向電極)(16)을 담그고, 상기 페라이트(15)를 부극측(負極惻)으로 하여 대향전극(16)간에 3-20볼트의 전압을 지속적 또는 단절적으로 인가하며, 상기 페라이트(15)의 노출표면적과, 상기 대향전극(16)의 표면의 비(比)를 10이하로 하고, 상기 전해에칭액(14)의 농도를 0.005-10몰/ℓ로 선정하여 전해에칭을 하는 것을 특징으로 하는 페라이트의 가공법.

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