DE1125971B

DE1125971B - Verfahren zum Herstellen eines Magnetkern-Matrixspeichers

Info

Publication number: DE1125971B
Application number: DEJ18177A
Authority: DE
Inventors: Edward Benjamin Chapman; Kenneth Francis Greene; Bruno Joseph Ronkese
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1959-05-21
Filing date: 1960-05-21
Publication date: 1962-03-22
Also published as: NL130691C; GB941043A; NL251679A; US3138785A

Description

In elektronischen Rechenmaschinen und anderen Geräten zur automatischen Datenverarbeitung werden häufig Speicher verwendet, in welchen eine Anzahl von Magnetkernen mit annähernd rechteckiger Hystereseschleife in Zeilen und Spalten in Form einer Matrix angeordnet und von einem Netz von Aufruf-, Steuer- und Ausgangsleitungen durchdrungen ist. Derartige Magnetkernmatrizes bestehen oft aus Tausenden von winzigen Kernen. Das Einfädeln der Drähte in solche kleinen und zerbrechlichen Magnetkerne von Hand ist sehr kostspielig.

Nach einem Vorschlag können Magnetkernmatrizes dadurch billiger hergestellt werden, 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 vorgesehenen Löcher hindurch mit einem Druckverfahren oder einem ähnlichen Verfahren vorgenommen wird.

Dieses Verfahren erspart zwar das komplizierte Einfädeln der Drähte in die Magnetkerne, erfordert aber immer noch eine große Zahl von Verfahrensschritten, in einem vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel sechs.

Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Magnetkernmatrizes bekannt, bei welchem zuerst ein Netz der Matrizesleitungen hergestellt und dann auf die Kreuzungspunkte Tropfen aus ferritbildenden Oxyden gebracht und danach die gesamte Leiteranordnung auf Sintertemperatur erhitzt wird, so daß sich an den Kreuzungspunkten Ferritperlen bilden, die die Aufgabe der üblichen Ferritkerne übernehmen. Dieses Verfahren dürfte in der praktischen Realisierung sehr schwierig sein, da die üblichen Drähte die zum Sintern notwendige Erhitzung kaum überstehen würden.

Gemäß einem weiteren Vorschlag soll dieses letztgenannte Verfahren dadurch verbessert werden, daß die Ferritkerne an den Kreuzungsstellen des netzartigen Verdrahtungssystems aus dem geschmolzenen Zustand aufgesprüht oder aus der Gasphase aufgedampft werden. Diesen beiden letzten Verfahren haftet der Nachteil an, daß die Matrizesleitungen aus Drähten bestehen und die Herstellung des bei diesen Verfahren notwendigen Drahtnetzes teuer ist.

Zweck der Erfindung ist es, die Herstellung von Magnetkern-Matrixspeichern weiter zu vereinfachen, insbesondere derart, daß eine vollkommen automatische Herstellung möglich wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetkern-Matrixspeichers, in Verfahren zum Herstellen eines Magnetkern-Matrixspeichers

Anmelder:

International Business Machines Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt, Böblingen (Württ), Sindelfinger Str. 49

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 21. Mai 1959 (Nr. 814 772)

Edward Benjamin Chapman, Poughkeepsie, N. Y., Kenneth Francis Greene, Wappingers Falls, N. Y., und Bruno Joseph Ronkese, Malboro, N. Y.

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

welchem eine Anzahl von Magnetkernen mit annähernd rechteckiger Hystereseschleife in Zeilen und Spalten angeordnet und von einem Netz von Aufruf-, Steuer- und Ausgangsleitungen durchdrungen ist. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Grundplatte aus Isoliermaterial mit Öffnungen versehen wird, derart, daß sich an den für die Aufnahme der Magnetkerne vorgesehenen Stellen rechteckige Stege ergeben, ferner, daß die Verdrahtung in der bekannten Technik der gedruckten Schaltungen auf die Grundplatte so aufgebracht wird, daß die für den Betrieb jedes einzelnen Kernes erforderlichen Leitungen auf bzw. unter den zugehörigen Steg zu liegen kommen, und daß nach Abdecken der Leitungen mit einer isolierenden Trennschicht die Magnetkerne durch Aufgalvanisieren oder Aufdampfen einer Nickeleisenschicht oder einer Schicht aus einem anderen ferromagnetischen Material um diese Stege herum gebildet werden.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die beiden Seiten 20 und 21 einer Platte, Unterlage oder Speicherebene 22, die

209 520/302

3 4

in Rechteckform gegossen, geformt oder geschnitten diese zu überkreuzen, ist es viel einfacher und wirtist und sechzehn Paare von benachbarten Löchern schaftlicher, alle Leitungen auf einmal in einer 23 und 24 enthält. Diese sechzehn Paare von Schicht auf jeder Seite der Platte aufzubringen. Löchern, Öffnungen oder Ausschnitten 23, 24 sind Bevor nun die handwerkliche Technik beschrieben mit regelmäßigen Abständen und fluchtend in hori- 5 wird, sei auf die Form der verschiedenen Überzüge zontalen Reihen und vertikalen Spalten einer 4 · 4- oder Schichten (Fig. 6) zusätzlich zu der der schon in Matrix oder Anordnung angebracht. Verbindung mit Fig. 1 und 2 besprochenen der ge-

Zwischen je zwei Öffnungen 23, 24 befinden sich druckten Leitungen 28, 31, 35 und 40 hingewiesen,

eine schmale Leiste aus Plattenmaterial 25, die den Obwohl in Fig. 6 die Platte quadratische Form hat

Ring aus Magnetkernmaterial 26 trägt, unter dem io und nur sechzehn Paare von Löchern 23, 24 enthält,

sich ein dünner Kupferfilm 30 (ein chemisch oder können natürlich andere Plattenansätze und Halte-

im Vakuum aufgebrachter Überzug von etwa löcher vorgesehen werden, um die Justage der ver-

0,25 Mikron Stärke) und ein Epoxyharzüberzug 27 schiedenen Muster von Matrizes und Trennschichten

(Fig. 3) und dann die Leitungen 28 über einem Kleb- zu erleichtern.

Stoffüberzug auf der Platte befinden. Zwischen den 15 Nach Aufbringung der gedruckten Schaltungs-Öffnungen 23, 24, die nicht zu einem Paar gehören, leitungen und Anschlußansätze auf beide Seiten der befinden sich breitere Bereiche oder Leisten 19 und Platte werden dünne Überzüge aus einem Epoxy-29, welche zur Verstärkung sowie als Platz für die harz oder einem anderen thermoplastischen oder Leistungsverbindungspfäde dienen. Alle nicht zu- durch Wärme härtbaren Kunststoff oder Lack in der sammenhängenden benachbarten Löcher können 20 Form 49 auf gebracht, und zwar vor allem als Überzug auch zu einem zusammengefaßt und so die Platte für die Leitungen in den Bereichen, wo später das galweiter verkleinert werden; z. B. können drei Öffnun- vanisierte Nickeleisen überlagert werden soll. Über gen zwei Kerne auf den dazwischenliegenden Leisten dem Epoxyüberzug wird ein dünner FHm aus Klebaufnehmen, mittel aufgebracht, der die Grundierung für einen

Gemäß Fig. 1 bilden die X-Leitungen 28 als 35 Kupferfilm darstellt. Über dem Epoxy- und Kleb-

Schreib- oder Auswähl-Vormagnetisierungsleitungen mittelüberzug 49 wird ein im Vakuum aufgedampf-

oder -wicklungen einen Pfad, der mehr oder weniger ter Film 50 aus Kupfer in einer Stärke von etwa

direkt über die Platte 22 verläuft. Alle vier X-Lei- 0,25 Mikron aufgebracht, der sich bis zu mindestens

tungenZl bis X 4 folgen einem allgemein vertikalen einer Kante der Platte erstreckt. Dieser Kupferfilm

Pfad über die Platte und durch die entsprechenden 30 50 soll eine aufnahmefähige Grundierung für das

Kerne der Spalten 1 bis 4. magnetische Nickeleisen sowie eine leitende Schicht

Auf der entgegengesetzten Seite 21 der Platte 22 an der Plattenkante für die Anschlußklemmen bilden,

(Fig. 2) haben die Γ-Auswähl- oder Vormagnetisie- um die Platte elektrisch als Aufnahmekathode in dem

rungsleitungen 31 einen direkten horizontalen Ver- Elektrolyt für die Nickeleisengalvanisierung anzu-

lauf jeweils durch vier Kerne 26 einer Reihe. An be- 35 schließen. Da mindestens eine Wicklung durch jeden

stimmten Kanten der Platte befinden sich verbreiterte Kern verlaufen und einen Strom leiten muß, um ein

Anschlußansätze 32 ebenso wie an den anderen Kan- magnetisches Orientierungsfeld an jedem Kernbereich

ten die Z-Leitungsansätze 34. gleichzeitig mit der Galvanisierung von Nickeleisen

Gemäß Fig. 2 beginnt eine Z-Sperrleitung 35 am zu bilden, müssen die Wicklungen und der Kupfer-Ansatz 36, überquert die Platte nach rechts durch 40 film 50 isoliert gehalten werden. Dies wird durch den vier Kerne hindurch und verläuft dann zurück nach Epoxyüberzug 49 erreicht.

links durch die zweite horizontale Reihe von Kernen, Um nun die Nickeleisen-Kernablagerungen auf die bevor sie durch das Loch 37 zur anderen Seite der begrenzten zylindrischen Bereiche zu beschränken, Platte geht. Gemäß Fig. 1 kommt die Z-Leitung 35 wird ein trennender Überzug 51 auf die ganze Platte zwischen den Löchern 37 und 38 heraus. In Fig. 2 45 mit Ausnahme der Stellen aufgebracht, wo Klemmen erscheint die Z-Leitung 35 wieder am Loch 38 und die Ansätze erfassen müssen, der Kanten des Kupferverläuft über die Platte nach rechts und zurück zum Überzuges 50 und der Bereiche für die Kerne 26. Die Anschluß 39. getupften Bereiche in Fig. 6 stellen die Trennschicht-

Die beiden Lese-Vormagnetisierungsleitungen 40 bereiche vor der Nickeleisengalvanisierung dar. Die (Fig. 1) verlaufen in verschlungenen Bahnen zwischen 50 Trennschicht kann nahe den Kernbereichen 26 auf den Klemmen 41, 42 und 43, 44. Wenn der Ausgangs- zwei Arten aufgebracht werden; sie kann die drei punkt am Ansatz 43 angenommen wird, verläuft eine Seitenwände der Öffnungen 23 und 24, die dem Abfühlwicklung 40 zickzackförmig durch die beiden Kernbereich abgewandt sind, bedecken oder nicht unteren Kerne der dritten Spalte, dann schräg nach bedecken. Wenn die Trennschicht auf die Öffnungsoben und nach rechts durch die beiden oberen Kerne 55 wände aufgebracht wird, entstehen keine fremden der vierten Spalte und schließlich durch die beiden Nickeleisenablagerungen außerhalb des Kernbereichs, oberen Kerne der dritten Spalte durch das Loch 46 Wenn jedoch die Trennschicht 51 nur auf die Oberhindurch, erscheint wieder am Loch 47 und windet fläche der Platte 22 aufgebracht wird, ist ein weiterer sich dann durch die beiden unteren Kerne der vierten Arbeitsschritt des Abscherens, Schneidens, Schleifern Spalte und endet am Ansatz 44. Die andere Abfühl- 60 oder Feilens erforderlich, um die Ablagerungen wicklung 40 links zwischen den Ansätzen 41 und 42 außerhalb des zylindrischen Kernbereichs zu entverläuft auf einem ähnlichen Weg durch die ersten fernen,
beiden Spalten von Kernen. Die Darstellungen in Fig. 1 bis 4 sind nicht maß-

Wichtig ist es, daß alle vier Wicklungsarten so stäblich, da sie nur zur Veranschaulichung dienen durch die Kerne verlaufen, daß keine ihre eigene 65 sollen. Die Leiste 25 kann also tatsächlich länger sein oder eine andere Wicklung kreuzt. Obwohl es mög- und etwa drei- oder viermal so lang wie breit sein, lieh ist, gedruckte Schaltungsleitungen über anderen Auch die in Fig. 3 angegebenen Stärken der Ablagevorher aufgebrachten Leitungen aufzubringen oder rangen und galvanischen Schichten dienen nur zur

5 6

Veranschaulichung. Es sind die nachstehenden Ab- 5. Negatives Muster aus lichtempfindlicher Trenn-

messungsbereiche möglich: schicht für die Leitungen.

, . , 6. Galvanisieren der Leitungen und der Löcher.

Plattenstarke etwa 0,8 bis 1 6 mm _{7 Entfernung der} lichtempfindlichen Trennschicht.

Leitungsstärke 13 bis 14 Mikron _{5 8 Stanzen der Kernlöcher}.

Leitungsbreite etwa 0,25 mm und _g _{Ätzen der Karte}

°'^{25m 10}· Aufbringung der Isolierschicht aus Epoxyharz.

Isoherschicht, z. B. Epoxy- _u _Eintauch_en in sehr dünnes Klebmittel, Sintern,

harzüberzug etwa 25 Mikron _{12>
Metallisieren mit} Kupferfilm.

Galvanisierter _lo 13. Kernmuster durch üchtempfindliche Trennschicht

Magnetkern .... . etwa 5bis 6Mikron _{über andere ßereiche ab t}.

Gehaltdergalvanisierten 14. Galvanisierung mit Nickeleisen.

^Schlcht 25 bis 65» 0 Eisen und _{15>
Entfemung} £ lichtempfindlichen Trennschicht.

„ , , , ?i^s ~ '° ^mcKel 16. Maßgerechtes Stanzen (Ausstanzen eines Teils

Kerndurchmesser 1 bis 1,5 mm _{i5 des Ke}rnloches, wenn die Ränder der öffnung

oder Xtecki ^{nicht durch die Trennschicht} abgedeckt waren.

Kernlänge ······ 2p- bis 4,7 mm _{Es finden also} i_{nsgesamt statt:}

Platte von 4 · 4 Kernen 70 mm im Quadrat

zwei Metallisierungsschritte,

Die vorstehenden Zahlenangaben stellen natürlich ₂o ■ ... , , -„. .

nur Beispiele dar und sind nicht als Einschränkungen ^2wei Abdeckschritte und

zu werten, denn es sind viele Abweichungen möglich, . ^zwei Galvanisierungsschntte.

ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. ., „ . . , ... ·■,,,.,_ „.,, ,

Zunächst seien nun die Schritte der ganzen auge- , Als Beispiel fur ein Verfahren zur Bildung der gemeinen handwerklichen Verfahren angegeben. Dar- « ^d™^clf ⁿ L^e!^tung^en _f oder Kernwicklungen nach der auf folgt ein Beispiel für ein schichtweises Verfahren Erfindung können folgende Verfahren gelten: zur Herstellung gedruckter Schaltungen. Schließlich 1. Ausgegangen wird von einer nicht beschichsollen noch Beispiele für galvanische Bäder und Ver- teten Platte, fahren mit magnetischem Material gegeben werden. 2. Die Platte wird zugeschnitten und genügend

Die allgemeinen handwerklichen Schritte: ³° , große Löcher für die Klemmen gestanzt

.... . , . . ^, ,τ, 3. Die Platte wird mit einem Losungsmittel, z. B.

1. Als Ausgangsmaterial sei em Glas- oder Kera- Methyläthylketon, gereinigt. mik-Grundmaterial mit vorgeformten Kern- _{4 K}lebmittel wird auf beide Seiten der Platte und tochern und Leitungsnllen verwendet. _{in die Löcher hineingesprüht}

2. Dann wird die Grundplatte metallisiert, z.B. _{35 5 Das} _mehm]xtel _wi*_d ^F _{in einem Ofen etwa} mit im Vakuum oder chemisch abgelagertem _1/t _{Stunde lang bd 95}o _{c getrocknet}.

. ^V¹P₁. .,-ι. _Ä Ji- , τ. ι·ι- 6. Im Vakuum wird mit Kupferfilm metallisiert,

3. Maskieren mit lichtempfindlicher Trennschicht _{während sich die piatte dr(}£_{t Die platte}

und Belichten mit koUimiertem Licht, wobei die _{wird mit einem etwa 0},12 Mikron starken

Leitungsbereiche frei bleiben. ₄₀ Kupferfilm überzogen.

4. Galvanisieren der Leitungszuge mit Kupfer _{? Im S}i_ebdruckverfahren wird ein Negativ des ge-

5. Entfernung der Maskierungstmte und der Kup- wünschten Musters auf die Platte aufgebracht. lerMmgrundierung 8. Die Platte wird mit Kupfer galvanisiert auf eine

6. Aufbringung der Isolierschicht auf die Platte, Leitungsstärke von etwa 40 Mikron zwischen η τΓ^°ιι"^ε·^η' j ™ 45 den Trennschichtbereichen, und zwar wird zeit-

7. Metallisierung der Platte weise mit progressiver niedriger und hoher

8. Maskieren mit lichtempfindlicher Trennschicht Stromdichte im selben Bad galvanisiert.

und kollimiertem Licht, Überziehen aller Ober- _g _{Die Trennschicht wird wie} g_{eim Ent}f_etten ent-

flachenbereiche mit Ausnahme der gewünschten fernt

Kernbereiche. .._.., 50 10. Der Untergrund des im Vakuum abgelagerten

9. Galvanising der Kernbereiche mit Nickel- Kupferfilmi und des Klebmittels wird entfernt eisen. Wahrend der Galvanisierung fuhren die _{durch eine Chrom}. _und Schwefelsäure-Ätz-Leitungen Strom, um em onentierendes magne- verbindung mit gleichzeitigem Bürsten, wodurch tisches Feld fur d_ie Ablagerung des Kern- _{yor allem} ^s _das fiebmittel entfernt werden soll, matenals zu bilden. _{Der unterliegende} Kupferfilm wird durch die

10. Entfernung der Trennschicht. Ätzlösung chemisch aufgelöst, und durch das

T₁. , .. j , . . , , Bürsten wird die Entfernung des Klebmittels

Em anderes Verfahren ist folgendes: _{durch das Ätzmittel erle}i_chtert. Die relativ dik-

1. Ausgegangen wird von einem doppelt belegten ken Leitungen werden geringfügig angeätzt, was Epoxypapier (oder einem beliebigen stabilen 60 aber nicht ihre Verwendung beeinträchtigt. Der keramikartigen Material). Kupferfilm wird in schätzungsweise 3 Sekunden

2. Stanzen von Ausrichtlöchern (Pressen oder For- entfernt, das Bürsten dauert 2 Minuten.

men bei Keramik). 11. Das restliche Klebmittel unter den Leitungen

3. Stanzen von Löchern (Pressen bei Glas oder und in den Löchern wird durch VäStündiges Keramik). 65 Trocknen bei 165° C gehärtet.

4. Metallisieren der Karte, wobei Kupfer chemisch Hier beginnen nun die Kerngalvanisierungsschritte. oder im Vakuum auf die Platte und durch die Außer den oben beschriebenen Schritten finden meh-Löcher hindurch aufmetallisiert wird. rere eingeschobene Spülungen statt.

7 . 8

Als Alternative zu den oben beschriebenen Ätz- etwa 23° C und einem p_H-Wert von 2,8 bis 3 ge-

oder Schichtverfahren könnten die gedruckten Lei- halten.

tungen auch nach einem der bekannten Stanz- und Als Beispiel sei hier eine Elektrolytlösung angeführt:

Preßyerfahren hergestellt werden Für kleine Kern- Zusammensetzung der Lösung

matrizen und Anwendungen, bei denen die Leitungen 5 ,„.... „ ° ,„, „

dünn und nahe beieinander sein müssen, ist jedoch ξ*¹^* ' ° „2" C5Ü g/l JNi) 194 g/l

das Ätzverfahren vorzuziehen. FeCl₂-4 H₂ O (1,6 g/l Fe) ...... 5,7 gä

Magnetische Materialien mit rechteckigen Hyste- HBO 95 O /1

reseschleifen sind in verschiedenen Gebieten brauch- c τί · η c-i η

bar, ζ. B. auf dem Gebiet der mechanischen Gleich- 10 ^"¹F¹I *' V ·« V " " """' W^i η

richtung von Wechselstrom und der magnetischen Natnumlaurylsulfat 0,42 g/l

Verstärkung. Hystereseschleifenprüfungen, die Gleich-

Stromprüfvorrichtungen verwenden, sind bekannt. Ein Herstellung der Losung

Material hat eine rechteckige Hystereseschleife, wenn Das Nickelchlorid, Eisendichlorid, Natriumchlorid

es in solchen Prüfungen ein großes Verhältnis von 15 und die Borsäure wurden in destilliertem Wasser aufremanenter (B_r) zur maximalen Induktion (B_1n) auf- gelöst. Die Lösung wurde mit aktivierter Kohle beweist. Das Verhältnis B_r : B_m für ein bestimmtes Ma- handelt und filtriert. Nach dem Filtrieren wurden das terial ist kein konstanter Wert, sondern ändert sich Sacharin und das Natriumlaurylsulfat zugesetzt. Der mit der Magnetisierungskraft und durchläuft ein p_H-Wert wurde mit Salzsäure auf 2,7 bis 3,0 gesenkt. Maximum bei Annäherung an die Sättigung. Die Ma- 20
terialien, auf die die Erfindung sich richtet, sind um Fluoborat-Bad

so brauchbarer, je höher das maximale Verhältnis Nickelfluoborat-Konzentrat 284 ccm/1

B_r: B_m wird. Im allgemeinen haben die Materialien, Eisendifhioborat-Konzentrat .... 9,6 ccm/1

die hier verwendet werden, ein Verhältnis B₁.: B_m Sacharin 0,83 g/l

von etwa 0,90. 25 MgCl₂-6 H₂O 10 g/l

Es sind schon schnell arbeitende Digitalrechner
unter Verwendung von elektronischen Vakuumröhren auJtat-Jjaa

gebaut worden. Solche Maschinen können zwar Auf- NiSO₄ · 6 H₂O 218 g/l

gaben von großer Länge und Kompliziertheit lösen, FeSO₄ (NH₄) 2SO₄ · 6H₂O ... 11,2 g/l

haben aber einen starken Nachteil infolge der Mög- 30 H₃ B O₃ . 25,0 g/l

lichkeit eines unvorhersehbaren Röhrenausfalls, der Sacharin 0,83 g/l

die Überprüfung unmöglich macht, selbst wenn be- Natriumlaurylsulfat 0,42 g/l

kannt ist, daß ein Fehler aufgetreten ist. Die neuer-

liehe Verwendung von im Korn orientierten Nickel- Clond-Bad

eisenlegierungen mit rechteckigen Hystereseschleifen 35 NiCl₂ · 6 H₂O 194 g/l

ermöglicht die Verwendung von Magnetkernen an FeCl₂-4H₂O 5,7 g/l

Stelle von elektronischen Röhren in den Speichern NaCl 9,7 g/l

solcher Rechenanlagen. H₃BO₃ 25,0 g/l

Die neuesten Entwicklungen in Ziffernrechnern so- Sacharin 0,83 g/l

wie anderen elektronischen Vorrichtungen haben 40 Natriumlaurylsulfat 0,42 g/l

höhere Magnetisierungsgeschwindigkeiten oder kür- _nM ., „ _

zere Umschaltzeiten in den Kernen nötig gemacht, Cnlonü-buüat-Bad

als sie mit den früheren magnetischen Vorrichtungen Ni S O₄ · 6 H₂ O 218 g/l

möglich waren. Da die Erhöhung der Magnetisie- FeSO₄ (NH₄)₂SO₄ · 6H₂O 11,2 g/l

rungsgeschwindigkeit von der Verringerung der Wir- 45 NaCl 140 g/l

beiströme abhängt, müssen die magnetischen Filme H₃BO₃ · 25,0 g/l

dünner werden. Die Schwierigkeit besteht darin, daß Sacharin 0,83 g/l

bei den früher bekannten Materialien, in denen recht- Natriumlaurylsulfat 0,42 g/l

eckige Schleifen für diesen Zweck erzeugt werden

konnten, z. B. bei 3°/oigem Siliziumeisen und 50 Magnetisches Feld

48%igem Nickeleisen, die Koerzitivkraft schnell mit

der abnehmenden Dicke zunimmt und bei den be- Wie bereits bekannt, hat die Anlegung eines peri-

nötigten ultradünnen Abmessungen zu groß wird. pher gerichteten magnetischen Feldes beim Galvani-Jedes Ansteigen der Koerzitivkraft ist unerwünscht, sieren eine deutliche Wirkung auf die Rechteckform da es eine Erhöhung des Erregerstroms nötig macht, 55 der resultierenden Hystereseschleife des Prüfstücks, die höher als die verfügbare ist. Dies beruht auf der Ausrichtung der Weiss'schen Be-

Fig. 5 zeigt eine typische rechteckige Hysterese- zirke während der Ablagerung in einer Vorzugsrich· schleife, die unter den hier beschriebenen Bedingun- tung. Die Elemente wurden bei mittleren magnetischen gen des Aufgalvanisierens von Nickeleisen-Kernen Feldern von bis zu 20 Örsted galvanisiert. Bei etwa auf eine gedruckte Schaltungsplatte entsteht. Die 60 5 Örsted waren die Resultate für bestimmte Propor-Rechteckigkeit der Schleife erwies sich als gut und tionen des Kerns gut. Für andere Größen sind für lag bei etwa 0,8 bis 1. Der angelegte Galvanisierungs- die Felddichte proportionale Änderungen nötig, strom betrug etwa 20 mA/cm² des Toroidkembereichs Fig. 5 zeigt den Einfluß der Zusammensetzung auf

für eine Galvanisierungszeit von etwa 12 Minuten. H_c, B₁. und B_r:B_m. Bei einer galvanischen Zusam-Gleichzeitig wurde für die Dauer der Galvanisierungs- 65 mensetzung von etwa 26% Eisen wurde ein minizeit durch einen Strom von etwa 2,5 A in den Kern- males H_c erreicht.

wicklungen ein orientierendes magnetisches Feld an- Die obengenannten Lösungen oder Bäder sind für

gelegt. Die Temperatur des Elektrolyten wurde bei das Aufgalvanisieren eines magnetischen Nickeleisen-

Überzugs, bei dem es sich nur um ein Beispiel für viele geeignete magnetische Materialien handelt, verwendbar. Auch durch Verwendung der folgenden elektrolytischen Lösung kann durch Aufbringen einer Schicht von etwa 6 Mikron Stärke auf einen Kupferfilm über einer Schicht aus Epoxyharz von etwa 25 Mikron Stärke über aus dickerem Kupfer bestehenden gedruckten Schaltungsleitungen ein Magnetkern gebildet werden. Nachstehend werden drei Beispiele für die benutzten Elektrolyte gegeben:

1. Nickelchlorid-Bad

N₁Cl₂-OH₂O 194 g/l

FeCl₂-4H₂O 5,7 g/l

H₃BO₃ (Borsäure) 25 g/l

Sacharin 0,83 g/l

Natriumlaurylsulf at 0,42 g/l

Zimmertemperatur: 25° C; p_H = 2,8 bis 3

2. Nickelsulfat-Bad _ao

NiSO₄ 220 g/l

FeSO₄ 15 g/l

MgCL, Magnesiumchlorid 10 g/l

H₃BÖ₃-Borsäure 25 g/l

Sacharin lg/1

Natriumlaurylsulfat 0,42 g/l

F. 115° C; p_H = 2,5 bis 2,7

3. Nickel als Nickelfluoboratlösung 50 g/l

MgCl₂ 10 g/l

Sacharin (sie), löslich lg/1

Eisen als Eisendifluoboratlösung 1 bis 1,9 g/l

Aus den genannten Lösungen (vier Eisenkonzentrationen von 1,0, 1,3, 1,6 und 1,9 g pro Liter Eisen) wurden versuchsweise Galvanisierungen durchgeführt und analysiert.

Folgende Analysen ergaben sich:

40

Eisengehalt in Lösung	Nickelgehalt in galvanisiertem Material
1,0 g/i 1,9 g/l	81,7 bis 81,0% 77,0 bis 78,3%

45

50⁰C,

Galvanisierungsbedingungen oben waren Pu = 2,2 (der kleine p_H-Wert von Nickel-

fluoborat wurde mit NiCO₃ erhöht), 20 mA/cm² Kathodenstromdichte. Die verwendeten getrennten Anoden bestanden aus verschiedenem Metall (80% Nickel und 20°/» Eisen). Die Stärke des aufgalvanisierten Materials betrug etwa 25 Mikron.

Um eine magnetische Vorzugsrichtung zu erreichen, muß die Nickeleisenlegierung Orientierungen haben, die für die Magnetisierung günstig sind.

Unter gewöhnlichen galvanischen Bedingungen würde der dünne magnetische Überzug zufällige Kirstallbildung aufweisen und sich nicht für die besten Resultate bei der Verwendung als magnetische Schaltvorrichtungen eignen.

Im Laufe der Galvanisierung nach der Erfindung müssen die unterliegenden Leitungen der galvanisierten Schaltung während des Galvanisierens leitend gemacht werden, um in dem zylindrischen Bereich, auf den das magnetische Material aufgalvanisiert wird, ein magnetisches Feld zu erzeugen. Unter diesen speziellen Bedingungen der Elektrolyse kann eine Nickelkernplatte mit besseren magnetischen Eigenschäften erzeugt werden, weil die dünne Schicht eine stark bevorzugte Kristallorientierung hat, bei der die (lll)-Ebene parallel zur Oberfläche liegt. Diese bevorzugte Orientierung wird angestrebt, um die besten magnetischen Eigenschaften für Magnetkernspeichervorrichtungen zu erlangen.

Bisher wurde angenommen, daß man die bevorzugte Orientierung nur in sehr dünnen Formationen aus magnetischem Material erreichen könne, aber die weniger wünschenswerten Wachstumsrichtungen werden auch bei der obenbeschriebenen Art der Galvanisierung, bei der während des Galvanisierens ein magnetisches Feld wirksam ist, vermieden, und es wird eine nahezu vollkommene Vorzugsorientierung erreicht.

Obwohl bisher angenommen wurde, daß eine magnetische Galvanisierung mit guten Kennlinien nur durch die Verwendung eines gleichförmigen Materials begrenzter Abmessungen für die Unterlage erreicht werden könne, ist im Gegensatz dazu festzustellen, daß die galvanisierte Schicht, selbst wenn sie über verschiedene Unterlagen aus Metall oder Kunstharz verläuft, eine für magnetsiche Schaltvorrichtungen geeignete Kennlinie aufweisen kann.

Eine weitere Abweichung vom Bekannten besteht in dem verhältnismäßig breiten Bereich des p_H-Wertes des verwendeten Elektrolyten und der Stromdichte, die bisher zur Erreichung der bevorzugten Orientierung für ungeeignet gehalten wurde. Bei Verwendung der metallischen Steuerung zeigt es sich nun, daß die Ablagerung von magnetischem Material in der bevorzugten Ebene erreicht wird und daß gleichzeitig die Ablagerungsvorgänge innerhalb zweckmäßiger Toleranzen gehalten werden können.

Gemäß der beschriebenen Art der Aufbringung metallischen Materials ist die Orientierung so beschaffen, daß eine Kristallachse rechtwinklig zu der parallel zur Stromrichtung verlaufenden Oberfläche erscheint. Daraus folgt, daß das so geformte Kernmaterial schnell ummagnetisierbar ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Herstellen eines Magnetkern-Matrixspeichers, in welchem eine Anzahl von Magnetkernen mit annähernd rechteckiger Hystereseschleife in Zeilen und Spalten angeordnet und von einem Netz von Aufruf-, Steuer- und Ausgangsleitungen durchdrungen ist, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Grundplatte aus Isoliermaterial mit Öffnungen versehen wird, derart, daß sich an den für die Aufnahme der Magnetkerne vorgesehenen Stellen rechteckige Stege ergeben, ferner, daß die Verdrahtung in der bekannten Technik der gedruckten Schaltungen auf die Grundplatte so aufgebracht wird, daß die für den Betrieb jedes einzelnen Kernes erforderlichen Leitungen auf bzw. unter den zugehörigen Steg zu liegen kommen, und daß nach Abdecken der Leitungen mit einer isolierenden Trennschicht die Magnetkerne durch Aufgalvanisieren oder Aufdampfen einer Nickeleisenschicht oder einer Schicht aus einem anderen ferromagnetischen Material um diese Stege herum gebildet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Aufbringens der Magnetkerne mindestens eine der durch jeden

209 520/302

Magnetkern führenden Leitungen einen Strom führt, so daß das dadurch entstehende Magnetfeld das Wachsen der Kristalle des ferromagnetischen Materials in einer Vorzugsrichtung ausrichtet.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 040140, 810, 1062 036;
französische Patentschrift Nr. 966 694.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen