DE1158111B - Magnetische Speichereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Speicheranordnung für beliebigen Zugriff aus einem magnetischen Metallblech und Verfahren zu deren Herstellung; insbesondere betrifft die Erfindung Speicheranordnungen mit sehr großer Speicherkapazität und kleinen Abmessungen, die mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten können. Die Speicheranordnungen eignen sich besonders für Ziffernrechenautomaten und Datenverarbeitungsanlagen.

Es sind Speicheranordnungen bekannt, die aus einer großen Anzahl von toroidförmigen Magnetkernen bestehen, die in Spalten und Zeilen angeordnet sind und von Leiterdrähten oder Wicklungen durchsetzt werden, mittels welchen die Magnetisierungsrichtung in den Kernen selektiv umgekehrt werden kann, um eine Information in den Kernen zu speichern oder aus ihnen herauszulesen. Derartige Magnetkernspeicher kann man nicht so klein machen und mit so hohen Arbeitsgeschwindigkeiten betreiben, wie es an sich erwünscht wäre, sie sind außerdem teuer in der Herstellung;, da das Durchfädeln der verschiedenen Leiter durch die Kerne eine sehr mühevolle und zeitraubende Arbeit ist.

Es sind ferner Speicheranordnungen bekannt, die Platten oder Bleche aus magnetisierbarem Material enthalten, die mit in Zeilen und Spalten angeordneten Öffnungen versehen und mit Leitern bedruckt sind, die die die Öffnungen durchsetzenden Wicklungen bilden. Die die einzelnen Öffnungen umgebenden Bereiche der magnetisierbaren Platte dienen dabei zum Speichern der Information. Ein Nachteil solcher mit gelochten magnetischen Platten arbeitenden Speicheranordnungen besteht darin, daß sich der die Information darstellende, eine bestimmte Öffnung umgebende Fluß auch in den Bereich anderer benachbarter Öffnungen erstreckt und zu einem Übersprechen und einer unzuverlässigen Arbeitsweise führt.

Durch die Erfindung soll daher eine verbesserte Speicheranordnung mit Blechen oder Platten aus einem magnetisierbaren Material angegeben werden, die eine sehr große Speicherkapazität bei kleinen Abmessungen besitzt und einen schnellen und zuverlässigen Betrieb gewährleistet. Bei der Anordnung nach der Erfindung ist der magnetische Fluß in jedem Speicherelement praktisch auf einen magnetischen Ring begrenzt, der längs seines Umfanges von dem Rest des Metallbleches getrennt ist. Die den Ring umfassenden gedruckten Wicklungen können dabei so angeordnet werden, daß sie sonst keinen anderen Teil des verbleibenden Bereiches des magnetisierbaren Bleches umfassen.

Magnetische Speichereinrichtung

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Oktober 1960 (Nr. 61 438)

George Roland Briggs, Princeton, N. J. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

Eine ein Metallblech enthaltende Magnetspeicheranordnung mit einer Anzahl von Öffnungen, um die ein magnetischer Fluß erzeugt und gespeichert werden kann, enthält gemäß einem Merkmal der Erfindung enge Schlitze oder Spalte, die den magnetischen Fluß daran hindern, sich von dem Bereich um eine bestimmte Öffnung auf Bereiche um andere Öffnungen auszubreiten. Die engen Schlitze können die einzelnen Öffnungen vollständig umfassen und Ringe aus magnetischem Werkstoff bilden, die von dem Rest des Metallbleches getrennt sind. Der Begriff »magnetischer Ring« soll hier jede Form eines Körpers aus magnetischem Werkstoff umfassen, die einen geschlossenen Flußweg zu bilden erlaubt, also nicht nur toroidförmige Magnetkörper. Die Metallringe sind mit dem Rest des Metallbleches durch eine Werkstoffschicht, beispielsweise eine fotoempfindliche Ätzschutzschicht verbunden. Das Blech ist einschließlich der Wände der Öffnungen mit einem isolierenden Werkstoff, beispielsweise einer Farbe oder einem Epoxyharz oder einem isolierenden und stoßabsorbierenden Werkstoff, wie Silikongummi, überzogen. Durch die Öffnungen verlaufen Wicklungen, die auf die Isolierschicht aus Farbe, Gummi od. dgl. gedruckt sind. Das Blech kann außerdem in der Nähe der Speicheröffnungen mit HilfsÖffnungen versehen sein, und die Wicklungen können so aufgedruckt sein, daß sie in einer solchen Weise durch die Speicheröffnungen und Hilfsöffnun-

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gen verlaufen, daß sie nur einen gewünschten Metall- Die belichtete Ätzschutzschicht auf den beiden

ring umfassen, ohne daß irgendein Teil des übrigen Seiten des magnetisierbaren Bleches 10 wird dann Metallbleches umfaßt wird. entwickelt, wobei die Teile der Ätzschutzschicht ent-

Ein Verfahren zur Herstellung einer ein Blech fernt werden, die nicht belichtet worden waren. Es aus einem magnetisierbaren Werkstoff enthaltenden 5 verbleibt eine Anordnung, wie sie in Fig. 2 dargestellt Speicheranordnung umfaßt gemäß der Erfindung die ist: Das magnetisierbare Blech 10 trägt auf der Unter-Verfahrensschritte, eine Seite des Metallbleches mit seite eine Ätzschutzschicht 12, von der kreisförmige einem ersten Muster, das eine Anzahl von Öffnungen Flächen 14 entfernt sind, so daß das Magnetmaterial definiert, abzudecken; die andere Seite des Metall- an den Stellen freiliegt, wo Speicheröffnungen gebildet bleches mit einem Muster abzudecken, das dem io werden sollen. Die Ätzschutzschicht 16 auf der oberen ersten entspricht und sich mit diesem deckt, jedoch Seite des Bleches 10 ist gleichfalls an kreisförmigen zusätzlich enge Schlitze zwischen den Öffnungen Flächen 18 entfernt, die mit den kreisförmigen definiert; Teile des Metallbleches entsprechend den Flächen 14 auf der Unterseite fluchten. Die Ätz-Mustern zu entfernen; einen isolierenden Überzug auf schutzschicht 16 auf der Oberseite ist außerdem mit das Blech einschließlich der Wände der öffnungen 15 schmalen Schlitzen oder Spalten 20 versehen, die die aufzubringen und gedruckte Windungen auf dem kreisförmigen Flächen 18 umfassen und mit diesen Überzug herzustellen, die durch die Öffnungen ver- ringförmige Ätzschutzschichtbereiche 22 begrenzen, kufen. Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung wird dann

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung mit einer Ätzlösung behandelt, in dem z. B. ein feiner näher erläutert werden, dabei bedeutet 20 Nebel einer warmen Ferrichloridlösung auf das Blech

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer Speicher- aufgesprüht wird, während dieses sich in der senkanordnung aus einem magnetisierbaren Metallblech, rechten Lage befindet. Durch das Ätzmittel werden die gemäß der Erfindung hergestellt ist, die Bereiche des Metallbleches abgetragen, die nicht

Fig. 2 bis 5 Schnittansichten zur Erläuterung auf- von der Ätzschutzschicht geschützt sind. Fig. 3 zeigt einanderfolgender Schritte bei der Herstellung der in 25 die sich ergebende Anordnung, das magnetisierbare Fig. 1 dargestellen Speicheranordnung, Blech 10 ist nun mit kreisförmigen Öffnungen 24 und

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungs- schmalen Nuten oder Zwischenräumen 26, die die form der Erfindung und Öffnungen umfassen, versehen. Die Öffnungen 24 und

Fig. 7 eine Schnittansicht längs der Ebene 7-7 in Schlitze 26 begrenzen Ringe 28 aus magnetisierbarem Fig. 6. 30 Material, die vollständig von der Masse des Bleches

Eine erste Ausführungsform der Erfindung und ein getrennt sind. Die Magnetringe 28 sind mechanisch Verfahren zu deren Herstellung sollen im folgenden mit dem Rest des Magnetbleches durch die Ätzschutzan Hand der Fig. 1 bis 5 erläutert werden. Fig. 1 schicht 12 auf der Unterseite des Bleches verbunden, zeigt einen kleinen Teil einer Speicheranordnung, die Als nächster Verfahrensschritt wird die in Fig. 3

ein magnetisierbares Blech mit einer großen Anzahl 35 dargestellte Anordnung mit einem isolierenden, vorvon in Reihen und Zeilen angeordneten Speicherein- zugsweise auch gleichzeitig stoßabsorbierenden Überheiten enthält, von denen in Fig. 1 jedoch nur zwei zug versehen, so daß sich die in Fig. 4 dargestellte dargestellt sind. Die Speicheranordnung wird aus Anordnung ergibt. Wenn das Blech 10 sehr dünn ist, einem Blech oder einer Platte eines magnetischen wird für den Überzug 30 in Fig. 4 vorzugsweise eine Werkstoffes hergestellt, der eine wenigstens an- 4° Silicongummiverbindung verwendet. Der Gummi wird nähernd rechteckige magnetische Hysteresisschleife vorzugsweise auf das Blech aufgesprüht, er verfestigt hat. Das Blech 10 kann aus einem getemperten oder sich nach einer bestimmten Zeitspanne durch eine geglühten Metall bestehen, wie 4:78-Molybdän- chemische Reaktion, die durch einen Katalysator Permalloy, 50:50-Nickel-Eisen, aus einer Nickel- oder Härter eingeleitet wird. Die Schicht wird auf Eisen-Legierung mit einem Nickelgehalt von etwa 45 beide Seiten des Bleches und die Innenwände der 65 bis 90Vo oder einer Legierung der Zusammen- Öffnungen 24 aufgebracht. Die Silicongummischicht setzung 49% Fe, 49% Co, 2% V u. a. m. Das Blech 30 kann die engen Spalte 26 ausfüllen oder nicht, je 10 ist vorzugsweise dünn und kann eine Dicke in der nachdem, welche Abmessungen vorhegen. Die Ätz-Größenordnung zwischen etwa 2,5 und 25 μΐη be- schutzschicht 12 auf der Unterseite des Magnetsitzen. Je dünner das Blech ist, um so geringer sind 50 bleches wird vor dem Auftragen der Silicongummidie Wirbelstromverluste und um so höher ist die er- schicht auf die in Fig. 3 dargestellte Anordnung nicht reichbare Arbeitsgeschwindigkeit. entfernt, da sie zur Verbindung der Magnetringe 28

Das magnetisierbare Blech 10 wird zuerst auf mit dem Rest des Magnetbleches dient. Die auf dem beiden Seiten mit einer Schicht aus einem Kunststoff, Magnetblech belassene Ätzschutzschicht hat keine beispielsweise einer fotoempfindlichen Ätzschutz- 55 nachteiligen Wirkungen. Wenn die fertige Magnetschicht überzogen. Die fotoempfindliche Ätzschutz- blech-Speicheranordnung später hohen Umgebungsschicht auf der unteren Seite des Bleches wird dann temperaturen, wie 250° C, ausgesetzt wird, die von mit einem Muster belichtet, das den zu bildenden dem Silicongummi und den anderen Bestandteilen Speicheröffnungen entspricht. Die fotoempfindliche noch ertragen werden, bricht die Ätzschutzschicht Ätzschutzschicht auf der Oberseite des Bleches wird 60 lediglich zusammen oder zersetzt sich teilweise, ohne mit demselben Muster belichtet, das sich mit dem auf daß die Anordnung verformt wird oder andere nachder Unterseite in Deckung befindet, und zusätzlich teilige Wirkungen eintreten.

mit einem Muster aus schmalen Schlitzen, die Als nächstes werden die elektrischen Leiter oder

zwischen den Speicheröffnungen verlaufen. Dieses Wicklungen die die Speicheröffnungen 24 durchsetzen, Schlitzmuster kann so geformt sein, daß die einzelnen 65 nach einem Druckverfahren hergestellt. Die Wicklun-Schlitze die jeweiligen Öffnungen vollständig um- gen werden auf die Oberseite der Silicongummischicht fassen, es kann jedoch auch lediglich ein Schlitz derart aufgedruckt, daß sie von einer Seite des zwischen benachbarten Öffnungen vorgesehen sein. Bleches durch eine Öffnung zur anderen Seite des

Bleches verlaufen. Die sich ergebende Anordnung mit den Wicklungen 36, 38, 40, 42 und 44 ist in Fig. 1 und 5 dargestellt.

Die Wicklungen verlaufen ersichtlich durch die Öffnungen. Die Wicklung 38 durchsetzt die Öffnungen der zwei Speicherelemente in umgekehrter Richtung. Es ist etwas ungenau, wenn man sagt, daß die Wicklungen mit den Öffnungen 24 gekoppelt sind, genauer müßte gesagt werden, daß die Wicklungen den die Öffnungen umgebenden magnetischen Werkstoff umfassen und mit diesem gekoppelt sind. Die Wicklungen umfassen sowohl den Metallring 28 als auch etwas von dem den Ring 28 umgebenden Magnetwerkstoff. Eine Anordnung, bei der die Wicklungen ausschließlich die Ringe umfassen, wird in Verbindung mit den Fig. 6 und 7 beschrieben werden.

Die in den Fig. 1 und 5 dargestellten Wicklungen können durch irgendein geeignetes Druckverfahren hergestellt werden. Vorzugsweise werden sie dadurch hergestellt, daß die in Fig. 4 dargestellte Anordnung zuerst durch Aufdampfen im Vakuum mit einer dünnen Kupferschicht überzogen wird. Die Kupferschicht wird dann mit einer fotoempfindlichen Ätzschutzschicht überzogen, die mit einem Muster belichtet wird, das die Bereiche zwischen den gewünschten leitenden Wicklungen definiert. Die Ätzschutzschicht wird dann entwickelt, und die Anordnung wird dann geätzt, wie es bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen üblich ist, wobei die dünne Kupferschicht überall mit Ausnahme der gewünschten Leiter wieder entfernt wird. Danach wird die Ätzschutzschicht von der Kupferschicht abgewaschen, und die dünnen Kupferwicklungen werden durch ein Elektroplattierverfahren auf die gewünschte Dicke gebracht. si

Bei der sich ergebenden, in den Fig. 1 und 5 dargestellten Magnetspeicherplatte sind die Magnetspeicherringe 28 elektrisch und mechanisch von den gedruckten Wicklungen isoliert. Die mechanische Isolation ist sehr wichtig, da die magnetischen Eigenschäften der Ringe geändert und nachteilig beeinträchtigt werden können, wenn mechanische Beanspruchungen von den Wicklungen auf die Magnetringe ausgeübt werden. Die Übertragung mechanischer Kräfte von den Wicklungen auf die Magnetringe wird durch die Polsterwirkung der zwischengeschalteten Silicongummischicht verhindert. Silicongummi eignet sich für diesen Zweck besonders gut, da er hohen Temperaturen standhält und eine Oberfläche besitzt, an der die gedruckten Wicklungen gut haften.

Aus der obenstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Herstellung der Speicherblechanordnung nach Fig. 1 und 5 nur eine geringe Anzahl von Verfahrensschritten erfordert. Die Speicheranordnung kann in sehr kleinen körperlichen Abmessungen hergestellt werden und ist robust und zuverlässig, ohne daß zur Abstützung eine getrennte Unterlage erforderlich wäre. Die mechanische Abstützung erfolgt durch die Ätzschutzschicht, die bei der Herstellung gebraucht wird und durch den zur Isolation notwendigen Überzug.

An Hand der Fig. 6 und 7 soll nun eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, die nach demselben Verfahren wie die Ausführungsform nach Fig. 1 und 5 hergestellt werden kann. Die Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 ähnelt in gewisser Hinsicht Fig. 1 und 5, sie enthält jedoch zusätzliche HilfsÖffnungen 50, die die Haupt- oder Speicheröffnung 24 umgeben. Die HilfsÖffnungen 50 stehen mit dem engen Schlitz 26 in Verbindung, der die Hauptöffnung 24 umfaßt. Die HilfsÖffnungen 50 werden wie die Hauptöffnung 24 hergestellt, d. h. dadurch, daß man ein Muster in Form einer entwickelten Ätzschutzschicht auf beiden Seiten des Bleches herstellt und das Blech von beiden Seiten ätzt. Die Breite der Schlitze 26, die die Hilfsöffnungen 50 verbinden, wird genügend klein gehalten, so daß die Ätzschutzschicht auf der Unterseite des Bleches nur einen schmalen Zwischenraum zu überbrücken hat, um den Magnetring 28 mit dem Rest des Magnetbleches zu verbinden.

Die HilfsÖffnungen 50 erlauben es, eine Wicklungsanordnung zu treffen, die so ausgebildet ist, daß die Wicklungen ausschließlich den Ring 28 und sonst nichts von dem Magnetblech umfassen. Fig. 6 zeigt, daß die Wicklung 52 nach oben aus der Hauptöffnung 24 austritt und nach unten durch die HilfsÖffnung 50 geführt ist, so daß sie den Ring 28 umschlingt, ohne außerdem noch irgendeinen anderen Teil des Magnetbleches 10 zu umfassen. Diese Konstruktion verhindert die Erzeugung, Übertragung und Aufnahme von Störsignalen während des Speicherns und Abfragens von Information in der Speicheranordnung.

Die vorliegende Anordnung wurde an Hand einer Formgebung beschrieben, bei der jedes Speicherelement aus dem Magnetwerkstoff besteht, der eine ringförmige Öffnung umgibt oder durch ein Magnettoroid gebildet wird; selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch auf Speicherelemente anderer körperlicher Ausbildung anwenden. Die Erfindung kann beispielsweise auch auf Anordnungen Anwendung finden, bei denen die einzelnen Speicherelemente Transfluxoren oder entsprechende Anordnungen sind und mehrere Öffnungen und Flußwege enthalten.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung einer ein flächiges Stück, Blech oder Platte aus einem magnetisierbaren Werkstoff enthaltenden Speicheranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite des Metallbleches mit einem ersten Muster überzogen wird, das eine Anzahl von Öffnungen definiert; daß die andere Seite mit einem gleichen und mit dem ersten Muster fluchtenden Muster überzogen wird, das zusätzlich enge Schlitze zwischen den Öffnungen definiert; daß Teile des Metallbleches entsprechend den Mustern entfernt werden, so daß ein Blech entsteht, das eine Anzahl von Löchern aufweist, um die ein magnetischer Fluß erzeugt und gespeichert werden kann und zwischen denen sich enge Schlitze befinden, die eine unerwünschte Ausbreitung des Flusses von dem Bereich um eine Öffnung auf die Bereiche anderer Öffnungen verhindert; daß auf das Blech einschließlich der Wände der Öffnungen eine Isolierschicht aufgetragen wird, und daß auf die Isolierschicht Windungen aufgedruckt werden, die durch die Öffnungen verlaufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster auf dem Metallblech dadurch hergestellt werden, daß beide Seiten des Metallbleches mit einer fotoempfindlichen

Ätzschutzschicht überzogen, entsprechend den Mustern belichtet und die belichteten Muster dann entwickelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht durch Auftragen einer Silicongummischicht hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um die einzelnen Öffnungen Metalkinge gebildet werden und diese durch die auf einer Seite des Metallbleches verbleibende, behandelte Ätzschutzschicht mit dem Rest des Bleches mechanisch verbunden sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Seiten des Metallbleches bedeckenden Muster zusätzlich zu den genannten Öffnungen noch eine Anzahl von Hilfsöffhungen definieren, die sich zwischen den Bereichen befinden, in denen ein magnetischer Fluß erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht auch auf die Wände der HilfsÖffnungen aufgetragen wird und daß die Wicklungen außer den erstgenannten Öffnungen auch die HilfsÖffnungen derart durchsetzen, daß sie nur den magnetischen Fluß um eine der Öffnungen mit nur dem magnetischen Fluß auf eine andere Öffnung koppeln.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen auf der Isolierschicht dadurch hergestellt werden, daß auf die Isolierschicht ein dünner Kupferüberzug aufgedampft wird; daß der Kupferüberzug mit einer fotoempfindlichen Ätzschutzschicht überzogen wird; daß die Ätzschutzschicht mit einem Muster belichtet wird, das die Wicklungen definiert; daß die Ätzschutzschicht entwickelt wird, wobei die Teile des Kupferüberzuges, die nicht zu den Wicklungen gehören, freigelegt werden; daß die freigelegten Teile des Kupferüberzuges abgeätzt werden; daß die Ätzschutzschicht von den die gewünschten Leiterwege bildenden Teilen des Kupferüberzuges entfernt wird, und daß die nun freiliegenden Teile des Kupferüberzuges, die die gewünschten Leitungswege bilden, durch einen Elektroplattiervorgang auf die gewünschte Dicke gebracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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