DE1040140B

DE1040140B - Herstellungsverfahren fuer Magnetkernanordnungen

Info

Publication number: DE1040140B
Application number: DEI11666A
Authority: DE
Inventors: Paul Vernon Horton
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1955-05-10
Filing date: 1956-05-09
Publication date: 1958-10-02
Also published as: NL108816C; GB821637A; FR1167583A; US3071843A; NL206792A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Magnetkernanordnungen, die für Speicherzwecke oder als Schalter Verwendung finden. Für solche Magnetkernanordnungen werden im allgemeinen ringförmige Magnetkerne mit weitgehend rechteckförmiger Hystereseschleife benutzt, die in Zeilen und Spalten in einer Ebene oder in mehreren Ebenen angeordnet werden; dabei verläuft eine Wicklung aus einer Windung durch die Kerne in jeder einzelnen Zeile und Spalte. Die Auswahl eines bestimmten Kerns in einer ausgewählten Ebene oder Gruppe von Ebenen erfolgt durch gleichzeitige Erregung je einer Spalten- und Zeilenwicklung. Jede einzelne Ebene ist mit einer dritten Wicklung, einer Abfühlwicklung, versehen, die die Kerne der Ebene in der einen oder der anderen Polaritätsrichtung oder in abwechselnder Richtung oder mit der Hälfte der Kerne in der einen und mit der Hälfte der Kerne in der anderen Richtung verkettet, um die Störwirkung derjenigen Kerne auszugleichen, welche bei der Abfühlung nur teilweise erregt werden. In einer dreidimensionalen Anordnung ist jede Ebene von Kernen außerdem mit einer vierten Wicklung, der Sperrwicklung, versehen.

Bisher wurden Magnetkernanordnungen der beschriebenen Art von Hand montiert, und zwar wurden die Wicklungen durch die Kerne gefädelt und diese in der fertiggestellten Matrix festgehalten. Diese Art der Montage ist immer zeitraubender und teurer geworden, da Anordnungen großer Kapazität mit vielen Kernen gebraucht werden. Dabei besteht die Tendenz, sehr kleine Kerne zu verwenden.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung werden die Wicklungen nach dem Prinzip der »gedruckten Schaltungen« hergestellt. Die Anwendung der Technik der »gedruckten Schaltungen«, unter der verschiedene, mit dem Druckverfahren vergleichbare Methoden zur Bildung von Strompfaden verstanden werden und die sich photographischer Verfahren, der Ätzung, des Metallspritzens, des Druckes im eigentlichen Sinne oder ähnlicher Arbeitsvorgänge bedienen, auf Geräte der Nachrichtentechnik ist bekannt. Ebenfalls bekannt ist das Aufbringen von Leitungen auf die Oberfläche von Hochfrequenzspulenkernen mittels dieser Technik.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Technik der »gedruckten Schaltungen« für Magnetkernanordnungen heranzuziehen, in denen mehrere Kerne untereinander durch Wicklungen verkettet sind. Der den Kern durchdringende Leiter wird bei diesen bekannten Verfahren durch U-förmige Drähte gebildet, welche über die Kerne in die Montageplatte gesteckt werden.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird eine aus einer Vielzahl ferromagnetischer Kerne bestehende Anordnung, deren Kerne mit untereinander ver-Herstellungsverfahren
für Magnetkernanordnungen

Anmelder:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfingen (Württ), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Mai 1955

Paul Vernon Horton, Poughkeepsie, N. Y.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

bundenen Wicklungen versehen sind, so hergestellt, daß die Magnetkerne in Vertiefungen einer Montageplatte eingebettet werden und anschließend die Verdrahtung beiderseits der Montageplatte über die durch Vergußmasse festgelegten Kerne hinweg und durch ein oder mehrere in deren Mitte vorgesehene Löcher hindurch mit einem Druckverfahren, durch Photoätzung, mit Metallspritzen oder einem ähnlichen Verfahren vorgenommen wird.

Besonders vorteilhaft ist es, für die Montageplatte einen lichtempfindlichen Werkstoff, insbesondere lichtempfindliches Glas, zu verwenden, dessen Löslichkeit in einem Lösungsmittel durch Belichtung eine Änderung erfährt. Bei Verwendung eines solchen Werkstoffes lassen sich die in der Montageplatte benötigten Löcher durch Ätzen nach Belichtung mit einer der Verdrahtung entsprechenden Schablone erzeugen.

Als Werkstoff mit einer solchen Lichtempfindlichkeit sind Glasarten bekannt, die durch Belichtung, insbesondere mit kurzwelligem Licht, an den exponierten Stellen eine mehrfach höhere Löslichkeit, ζ. Β. in einer Säure, annehmen. Sie schaffen die Möglichkeit, außerordentlich kleine und scharf abgegrenzte Öffnungen herzustellen. Außerdem sind Kunststoffe bekannt, deren Löslichkeit in Lösungsmitteln durch Belichtung beträchtlich vermindert wird.

Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung wird an Hand der Zeichnung einer Speicheranordnung beschrieben, die in

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Fig. 1 und 2 eine schematische Darstellung der Wicklungsanordnungen für eine Ebene einer dreidimensionalen Speichermatrix, in

Fig. 3 eine einzelne Ebene einer gedruckten Schaltung, in

Fig. 4a und 4b einen Teil der Anordnung von Fig. 3 in größerem Maßstab und in

Fig. 5 eine Gruppe von gedruckten Schaltungsebenen für die Bildung einer dreidimensionalen Anordnung zeigen.

Eine Ebene einer typischen dreidimensionalen Anordnung von Magnetkernen bekannter Art ist in Fig. 1 gezeigt; dort sind toroidförmige Kerne 10 in Zeiten und Spalten angeordnet und durch Spaltenwicklungen X und Zeilenwicklungen Y verkettet.

In einer solchen Anordnung wird ein bestimmter Kern zur Abfühlung ausgewählt durch die gleichzeitige Erregung derjenigen X- und Y-Auswahlleitung oder -wicklung, welche den betreffenden Kern durchsetzt. Der Stromimpuls auf jeder Leitung liefert zu jedem ihrer Kerne eine MMK kleiner als die Koerzitivkraft, und der durch beide Wicklungen erregte einzelne Kern empfängt dann die doppelte Kraft; er wird ummagnetisiert. Seine Magnetflußänderung induziert eine Spannung in der Abtühlwicklung S. Kerne, die nur von Impulsen einer Leitung durchsetzt werden, bleiben unverändert. In dreidimensionalen Anordnungen, in denen X- und F-Leitungen mit gleichwertigen Kernen mehrerer Ebenen verkettet sind, kann durch Impulsgabe auf die Z-Wicklung einer Ebene die Umschaltung ihrer Kerne verhindert werden. Fig. 1 und 2 zeigen zwei verschiedene Möglichkeiten für die Schaltung der Abfühlwicklung S, deren Verlauf auf die gegenseitige Auslöschung der Störsignale von halbmagnetisierten Kernen von Einfluß ist.

Fig. 3 zeigt nun eine Anordnung von Kernen in einer Ebene, bei der gemäß der Erfindung ein geeignetes Schema von gedruckten leitenden Bereichen auf eine Platte 20 aufgebracht ist, wobei die gedruckten Leitungen dem Wicklungsschema der X-, Y-, S- und Z-Leitungen in der Darstellung von Fig. 1 entsprechen. Das Material für die Platte 20 ist ein lichtempfindliches Glas. Um die richtigen Wicklungsrichtungen zu erzielen und den durch die Mitte der Kerne laufenden Teil der Wicklungen zu bilden, wird die Materialplatte mit kleinen Löchern versehen. Außerdem sind zum Festhalten der Kerne Aussparungen in der einen Fläche der Platte vorgesehen. Die Herstellung der Löcher und Aussparungen wird im folgenden an Hand der Fig. 4 a und 4 b erläutert.

Zuerst wird ein photographisches Negativ der Lochanordnung hergestellt. Die auf die gewünschte Größe zugeschnittene Platte 20 wird dann mit dem Negativ bedeckt und mit einer ultravioletten Lichtquelle belichtet. Der belichtete Teil kann nun etwa 50mal so schnell wie der nichtbelichtete Teil weggeätzt werden. Bei diesem Verfahren kann man bei Verwendung von Fluorwasserstoffsäure Löcher von 0,25 mm Durchmesser und einem Mittenabstand von 0,55 mm durch eine 1,2 mm dicke Glasplatte ätzen.

Außer den die Platte 20 durchsetzenden Löchern 32 wird nach diesem Verfahren auch eine Aussparung 30. wie sie in Fig. 4a und 4b gezeigt ist, in die eine Oberfläche der Materialplatte 20 für die Unterbringung jedes Ferritkerns geätzt; die Aussparung ist so tief, daß die obere Fläche des Kerns etwas unterhalb der Plattenebene liegt. Bei der Anbringung von Löchern in den obengenannten Abständen und bei Verwendung von Kernen; mit 2,5 mm Außendurchmesser und 1,7 mm Innendurchmesser können z. B.

64 Kerne 10 in Aussparungen 30 auf 6,5 cm² der Glasfläche angeordnet werden.

Durch entsprechende Ausbildung der Schablone ist der Bereich in der Mitte jeder Kernaussparung gegen Belichtung geschützt und wird daher, wie aus den Fig. 4 a und 4 b hervorgeht, während der Ätzvorgänge nicht entfernt, so daß ein Pfosten 31 entsteht, der sich durch die Mitte jedes Kerns erhebt. Das photographische Negativ hat jedoch Ausschnitte für einen Satz

ίο von vier getrennten Löchern 32^ welche innerhalb des Pfostens 31 ganz durch die Platte 20 geätzt werden.

Nach Einätzen der Löcher und Kernaussparungen

in die Platte werden die Kerne einsortiert, indem man sie einfach hineinschüttelt. Es ist dann noch die Schaltung herzustellen.

Dies kann durch Metallspritzen durch Schablone, photographische Leitungsbildung od. dgl. in an sich bekannter Weise geschehen. Bei einem bevorzugten Verfahren wird die mit Ferritkernen gefüllte Platte 20 mit heißem Paraffinwachs bedeckt, um jeden einzelnen Kern in seiner Aussparung 30 zu verankern. Das überschüssige Wachs wird durch die vier Löcher innerhalb jedes der Pfosten 31 gesaugt, und dann wird die Platte 20 abgekühlt, damit das Wachs erstarrt. Die Platte mit den festgelegten Kernen 10 wird in ein Bad aus einer stark oxydierenden Lösung eingetaucht (etwa durch Sättigung einer Schwefelsäurelösung mit Natriumbichromat hergestellt), wonach sie in Leitungswasser gewaschen wird. Durch diese Behandlung wird die Wachsoberfläche für einen Metallniederschlag empfangsbereit gemacht. Nun wird das Aggregat durch Eintauchen in eine Silberlösung, zu der dann Formaldehyd zugesetzt wird, vollständig mit Silber überzogen. Die Lösung wird hergestellt durch Lösung von Silbernitrat in Wasser, wozu nach und nach Ammoniumhydroxyd zugesetzt wird, bis der sich zuerst bildende braune Niederschlag verschwindet. Der Silberüberzug bildet die Grundlage für die durch Galvanisieren zu bildenden Leitungen.

4.0 Die Platte 20 wird nun auf beiden Seiten mit einem Überzug aus einem lichtempfindlichen Stoff versehen, der etwa aus einer wäßrigen Lösung von Gelatine, Polyvinylalkohol oder anderem Harz besteht, zu welcher Kaliumbichromat hinzugefügt wird. Durch eine Schablone des Schaltschemas wird die Platte mit ultraviolettem Licht belichtet. Es werden zwei Schablonen benötigt, je eine für jede Seite der Platte 20. Sie müssen sich mit den durch jeden Kern 10 hindurchgehenden Löchern decken. Jetzt wird die belichtete Glasplatte 20 mit Wasser gewaschen, der belichtete Teil der Schicht läßt sich auswaschen, so daß der Silberüberzug an diesen Stellen freigelegt ist. Danach wird die Platte in ein Kupferbad gebracht. Dabei überziehen sich auch die Innenwände der Löcher 32 und stellen Verbindungen zwischen den Schaltungen auf beiden Seiten der Platte her; dies sind die aus einer Windung bestehenden Wicklungen der Kerne 10. Auf die Oberseite des Kupfers wird noch etwas Gold aufgebracht. Die restliche Beschichtung wird dann abgewaschen, so daß der Silbergrund auf den Plattenflächen freiliegt. Er wird durch ein kurzes Bad in verdünnter Salpetersäure entfernt, wonach die Platte in Wasser gewaschen und getrocknet wird. Damit ist das Aggregat fertig; die gedruckte Schaltung ist vollständig, und alle Ferritkerne sind eingebettet. Als weiterer Schutz kann die ganze Einheit mit Wachs oder Lack überzogen werden.

Gemäß Fig. 3 sind am Ende jeder gedruckten Leitung Löcher 35 vorgesehen, die auch zur Aufnahme einer Verbindungsklammer dienen können, damit ein

schneller Anschluß an ein anderes Gerät oder eine Verbindung von Gruppen einzelner Ebenen zu einer dreidimensionalen Speichereinheit ermöglicht wird. Dieselben Löcher oder andere beliebiger Form und Anordnung können auch zur Erleichterung der Montage einer einzigen Ebene oder von Gruppen übereinanderliegender Ebenen verwendet werden.
. Gemäß Fig. 5 ruht eine Gruppe einzelner Ebenen auf Stangen 40, die durch solche Löcher hindurchgehen, und zwar sind zwischen je zwei montierten An-Ordnungen Abstandsstücke 41 vorgesehen, damit Raum für die Zirkulation von Kühlluft bleibt. Bei Verwendung von Kunststoffen, deren Lösbarkeit in Lösungsmitteln durch Belichtung beträchtlich vermindert wird, als Grundplatte für die Magnetkernanordnung, erfolgt die Belichtung der Platte zur Bildung des Lochmusters durch eine das Muster positiv enthaltende Schablone hindurch.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer aus einer Vielzahl ferromagnetischer Kerne bestehenden An-Ordnung, deren Kerne mit untereinander verbundenen Wicklungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkerne in Vertiefungen einer Montageplatte eingebettet werden und anschließend die Verdrahtung beidseits der Montageplatte über die durch Vergußmasse festgelegten Kerne hinweg und durch ein oder mehrere in deren Mitte vorgesehene Löcher hindurch mit einem Druckverfahren, durch Photoätzung, mit Metallspritzen oder einem ähnlichen Verfahren vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Montageplatte ein lichtempfindlicher Werkstoff, insbesondere lichtempfindliches Glas, verwendet wird, dessen Löslichkeit in einem Lösungsmittel durch Belichtung eine Änderung erfährt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Belichten der lichtempfindlichen Montageplatte durch eine Schablone hindurch;

b) Ausätzen von Vertiefungen für die Kerne und von Löchern in deren Mitte;

c) Einbringen der Kerne und Vergießen derselben unter Aussparung der Mittellöcher;

d) Auftrag einer Silber- und einer lichtempfindlichen Schicht beidseits der Montageplatte;

e) beidseitige Belichtung der Platte mit (verschiedenen) Stromkreisschablonen und Auswaschen der lichtempfindlichen Schicht über den Strompfaden;

f) galvanische Verstärkung der Strompfade und Beseitigung der restlichen lichtempfindlichen Schicht und der nicht verstärkten Silberschichten.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 922 734;

deutsche Patentanmeldung S 619 VIII a/21 a⁴, (bekanntgemacht am 11.6.1953);

USA.-Patentschriften Nr. 2 610 120, 2 700150;

»Electronics«, April 1953, S. 146 ... 149;

»FTZ«, Heft 2, 1955, S. 83...88;

»Wireless World«, August 1954, S. 363.. .366;
November 1954, S. 536.. .539;

»Industrial and Engineering Chemistry«, Januar 1954, S.174...176.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

> 809 640/369 9.58