DE1279860B - Verfahren zur Herstellung einer Speichermatrix aus einem magnetisierbaren Metall - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIf

Deutsche Kl.: 21g-31/02

Nummer: 1279 860

Aktenzeichen: P 12 79 860.6-33 (R 33328)

Anmeldetag; 14. August 1962

Auslegetag: 10. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Speichermatrix.

Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck ein magnetisierbares Metall zu verwenden, bei welchem eine Ätzschutzschicht in Form eines die Speicherelemente definierenden Musters auf das Metallblech aufgebracht, das Blech dann geätzt und auf das geätzte Blech ein Überzug aus einem elastischen Isolatorwerkstoff aufgebracht wird. Auf diesen Isolatorwerkstoff werden dann die Leiterwicklungen aufgebracht.

Bei solchen Speicheranordnungen ist es wichtig, daß die magnetischen und elektrischen Eigenschaften der einzelnen Speicherelemente weitgehend gleichförmig sind. Um eine solche Gleichförmigkeit zu erreichen, müssen die einzelnen Speicherelemente möglichst identische körperliche Abmessungen besitzen und frei von ungleichmäßigen mechanischen Spannungen sein, die die magnetischen Eigenschaften der Elemente beeinflussen können. Auf die Speicher» ao elemente können Spannungen von dem umgebenden Metallblech, aus dem sie ausgeätzt worden sind, von den auf das Metallblech beim Aufbau der Speicheranordnung aufgebrachten Schichten und von den auf die Schichten aufgedruckten Leiterwicklungen übertragen werden.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer Speichermatrix aus einem magnetisierbaren Metall, bei welchem eine Ätzschutzschicht in Form eines die Speicherelemente definierenden Musters auf das Metallblech aufgebracht, das Blech dann geätzt und auf das geätzte Blech ein Überzug aus einem elastischen Isolatorwerkstoff aufgebracht wird.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Das überzogene Blech wird so weit erhitzt, daß die Ätzschutzschicht thermisch zerstört wird, der Überzug jedoch noch nicht angegriffen wird;

b) auf den Isolatorüberzug wird eine Schicht aus einem thermoplastischen Werkstoff aufgebracht;

c) auf die thermoplastische Schicht werden gedruckte Wicklungen aufgebracht;

d) die Anordnung wird kurzzeitig mindestens soweit erhitzt, daß die thermoplastische Schicht erweicht und sich den gedruckten Wicklungen anpaßt.

Eine Abwandlung dieses Verfahrens besteht darin, daß nach dem Erhitzen des mit einem elastischen Isolatorwerkstoff überzogenen Bleches eine Schicht aus einem Silikonfett auf den Isolatorüberzug aufgebracht wird, das das Silikonfett mit einer Schicht aus einem plastischen Material überzogen wird, und Verfahren zur Herstellung einer Speichermatrix
aus einem magnetisierbaren Metall

Anmelder:

Radio Corporation of America, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter;

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

8000 München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

George Roland Briggs, Princeton, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 31. August 1961 (135 217)

daß auf die plastische Schicht Wicklungen aufgedruckt werden, wobei die Fettschicht und die plastische Schicht sich der Form der gedruckten Wicklungen anpassen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Blech aus einem für Speicherzwecke geeigneten magnetischen Metall, beispielsweise aus einer Nickel-Eisen-Molybdän-Legierung, auf beiden Seiten mit einem Muster einer Ätzschutzschicht versehen, das ein Ausätzen von Öffnungen von beiden Seiten des Metallbleches ermöglicht, während Schlitze, die Öffnungsgruppen umfassen und die einzelnen Speicherelemente begrenzen, nur von einer Seite ausgeätzt werden. Das Blech wird elektrisch geätzt, indem ein Pol einer elektrischen Stromquelle mit einem Randteil des Magnetbleches verbunden wird und das Blech in einen Elektrolyten getaucht wird, in dem sich eine mit dem anderen Pol der Stromquelle verbundene Elektrode befindet. Man ätzt mindestens so lange, daß alle Schlitze durchgeätzt sind. Wenn ein ein spezielles Speicherelement umgebender Schlitz durchgeätzt ist, wird das metallische Speicherelement automatisch von dem elektrischen Ätzstromkreis abgeschaltet. Alle Speicherelemente werden dadurch in gleichen Abmessungen geätzt, auch wenn das Ätzen mancher Elemente früher beendet ist als das der übrigen. Die Ätzschutzschicht auf der einen Seite des Bleches überbrückt die Spalte und hält die Speicherelemente miteinander und mit dem restlichen Rahmenteil des Bleches zusammen.

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Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, auf glühten Nickel-Eisen-Molybdän-Legierung, aus, desbeide Seiten des geätzten Bleches einschließlich der sen Dicke zwischen etwa 0,025 und 0,003 mm liegen Wände der Öffnungen einen Überzug aus einem kann. Das Metallblech 26 wird auf beiden Seiten mit Material aufzubringen, das höheren Temperaturen einer lichtempfindlichen Kunststoff-Ätzschutzschicht standhält, elastisch ist und elektrisch isoliert, z. B. 5 28, 30 überzogen, die ein Muster bildet, bei dem Silikongummi. Die Anordnung wird dann auf eine das Metallblech auf beiden Seiten bei 32 und 34 frei-Temperatur erhitzt, bei der die Ätzschutzschicht zer- bleibt, wo Öffnungen gebildet werden sollen, wähstört, die Isolierschicht jedoch noch nicht beeinträch- rend das Metall nur auf einer Seite bei 36 freiliegt, tigt wird, so daß mechanische Verspannungen, die sonst wo ein Schlitz eingeätzt werden soll. Das Muster der durch die Ätzschutzschicht in den Speicherelementen io Ätzschutzschicht wird dadurch erzeugt, daß eine erzeugt werden könnten, vermieden werden. Die Iso- ursprünglich auf der ganzen Fläche aufgebrachte lierschicht übernimmt dann die Funktion, die einzel- lichtempfindliche Ätzschutzschicht mit einem Muster nen Speicherelemente an Ort und Stelle zu halten. der Öffnungen und Schlitze belichtet wird und daß

Anschließend wird auf die Isolierschicht eine dann die belichteten Teile der Ätzschützschicht che-Schicht aus einem thermoplastischen Werkstoff, wie 15 misch entfernt werden, so daß sich die in F i g. 2 der Vinylacetat oder Vinylalkohol aufgebracht, und auf Zeichnung dargestellte Anordnung ergibt, dieser thermoplastischen Schicht werden Leiterwick- Die in F i g. 2 dargestellte Anordnung wird elek-

lungen niedergeschlagen. Die Anordnung wird dann irisch geätzt, wobei die Öffnungen 14,16,18 und der mindestens so weit erhitzt, daß die thermoplastische Schlitz 38 gebildet werden, wie F i g. 3 zeigt. Zum Schicht weich wird und den mechanischen Spannun- 20 elektrischen Ätzen wird die positive Klemme einer gen der aufgedruckten Wicklungen nachgibt, so daß Stromquelle mit einem Randteil des Metallbleches 26 diese Spannungen, die sonst auf die Speicherelemente verbunden und das Blech wird in einen Elektrolyten übertragen werden, verschwinden. eingetaucht, der mit dem negativen Pol der Strom-

Eine andere Ausführungsform der Erfindung be- quelle in Verbindung steht. Als Elektrolyt kann steht darin, auf die Isolierschicht eine Schicht aus 35 40% ige Schwefelsäure verwendet werden. Man ätzt Silikonfett und eine Plastikschicht über der Fett- so lange, bis alle Schlitze 38 in dem Blech vollstänschicht anzubringen, so daß unter den Wicklungen dig durchgeätzt sind. Das Durchätzen der einzelnen ein Spannungen aufhebendes Polster gebildet wird. Schlitze 38 des Metallbleches von der Oberseite des

In der Zeichnung zeigt Bleches aus erfordert normalerweise verschiedene

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer aus 30 Zeiten, je nach der Geometrie der Stromwege im einem magnetisierbaren Metallblech bestehenden Elektrolyten. Das Ätzen der öffnungen 14, 16, 18 Speichermatrix, mit einem der zahlreichen magneti- verläuft schneller, da das Metall von beiden Seiten sehen Speicherelemente, angegriffen wird. Wenn der die öffnungen umgebende

Fig. 2 bis 6 Schnittansichten der längs einer Spalt durchgeätzt ist, hört ein weiteres Ätzen der Ebene 6-6 in Fig. 1 durchgeschnittenen Anordnung 35 Wände der Öffnungen auf, da der Teil des Magnetwährend der verschiedenen Stufen des Verfahrens bleches innerhalb des Spaltes 38 dann von dem elekzur Herstellung einer Speichermatrix gemäß der trischen Stromkreis abgeschaltet ist. Soweit das Erfindung und Muster der Ätzschicht gleichförmig ist, ergeben sich

F i g. 7 eine Schnittansicht einer fertigen Anord- also hierdurch von Speicherelement zu Speicherelenung, die durch ein Verfahren gemäß der Erfindung 40 ment die gleichen körperlichen Abmessungen. Der mit abgewandelten Verfahrensschritten hergestellt Grund hierfür liegt darin, daß das Ätzen der Begrenwurde. zungen und Löcher der Speicherelemente nur so

F i g. 1 zeigt in Draufsicht einen Teil 8 einer Spei- lange andauert, bis der zugehörige Spalt 38 durchchermatrix. der eines von vielen magnetischen Spei- geätzt ist. Das weitere Ätzen kann zwar den Spalt 38 cherelementen enthält. Die gestrichelte Linie 10 zeigt 45 durch Abtragen von Material des umgebenden BIedie äußere Begrenzung eines Speicherelementes aus ches verbreitern, die Abmessungen des Speichermagnetischem Metall, das aus dem umgebenden elementes selbst werden jedoch nicht mehr geändert, magnetischen Metallblech 26 ausgeätzt wurde, das Die Abmessungen des das Speicherelement umgebensich bis zu der gestrichelten Linie 12 erstreckt. Der den magnetischen Metalls beeinflussen die magneti-Zwischenraum zwischen den gestrichelten Linien 10 so sehen und elektrischen Größen der getrennten ein- und 12 ist ein das Metallblech durchsetzender, aus- zelnen magnetischen Speicherelemente nicht, geätzter Spalt. Die gestrichelten Rechtecke 14,16,18 Durch das Ätzen wird eine große Anzahl von

sind die Wände von drei durch das Metallblech ge- Speicherelementen gebildet, die jeweils durch einen ätzten Öffnungen. Sowohl die Oberseite als auch die Spalt 38 definiert und begrenzt sind. Die Speicher-Unterseite des geätzten Metallbleches und die Wände 55 elemente werden miteinander und mit dem übrigen, der Öffnungen sind mit verschiedenen Schichten einrahmenden Teil des Metallbleches durch die Ätzüberzogen, wie noch beschrieben werden wird, und schutzschicht 30 auf der Unterseite des Bleches, die auf diesen Schichten sind gedruckte Windungen 22, die Spalte 38 überbrückt, zusammengehalten. 24 aufgebracht, die durch die öffnungen 14 bzw. 18 Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung wird, wie

verlaufen. Die Wicklungen22,24 sind Beispiele einer 60 Fig. 4 zeigt, auf beiden Seiten des Bleches eingrößeren Anzahl von Wicklungen, die normalerweise schließlich der Wände der öffnungen mit einem für den Betrieb eines magnetischen Speicherelemen- Überzug 40 aus einem höheren Temperaturen widertes benötigt werden. stehenden, elastischen, elektrisch isolierenden Werk-

Das Verfahren zur Herstellung einer Speicher- stoff überzogen. Der Überzug kann aus Silikongummi matrix gemäß der Erfindung soll nun in Verbindung 65 bestehen, der in flüssiger Form aufgebracht und (gemit den Schnittansichten der Fig. 2 bis 6 beschrie- gebenenfalls unter erhöhter Temperatur) behandelt ben werden. Das Verfahren geht von einem Blech 26 oder vulkanisiert wird, es kann auch ein anderer aus einem magnetischen Metall, z. B. aus einer ge- Werkstoff mit ähnlichen mechanischen und elektri-

sehen Eigenschaften verwendet werden, wie Polyurethan, bestimmte modifizierte Epoxyharze, Polyester oder Thermoplaste. Die Dicke der Isolierschicht kann zwischen etwa 0,013 und 0,025 mm betragen.

Die in F i g. 4 dargestellte, mit Silikongummi überzogene Anordnung wird etwa 2 bis 5 Minuten auf eine Temperatur von etwa 325° C erhitzt. Hierfür genügt ein Luftofen. Die Temperatur, der die in F i g. 4 dargestellte Anordnung ausgesetzt wird, soll nicht so hoch sein, daß die Isolierschicht 40 beschädigt wird, sie soll andererseits ausreichen, die Ätzschutzschichten 28, 30 thermisch zu zerstören oder zu verschmoren. Dadurch werden die mechanischen Spannungen beseitigt, die die Ätzschutzschicht, die in flüssiger Form durch Sprühen oder Tauchen auf das Metallblech aufgebracht wurde, sonst unvermeidlich beim Trocknen, in dem magnetischen Metall 26 der Speicherelemente erzeugt. Die Funktion der Halterung der durch das Ätzen getrennten Speicherelemente, die vorher durch die Ätzschutzschicht 30 auf der Unterseite des Bleches ausgeübt wurde, wird nun durch die elastische Schicht 40 übernommen, die die Spalte 80 sowohl auf der Oberseite als auf der Unterseite des magnetischen Metallbleches 26 überbrückt. Die mechanische oder thermische Zerstörung der as Ätzschutzschicht 30 beseitigt auch alle Spannungen, die sonst unter Umständen von dem umgebenden Teil des Metallbleches in einem Speicherelement erzeugt werden könnten. Die Silikongummischicht ist so elastisch, daß von dem umgebenden Metall praktisch keine mechanischen Spannungen auf die einzelnen Speicherelemente übertragen werden können.

Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung wird auf beiden Seiten des überzogenen Bleches und auf den Wänden der öffnungen mit einer Schicht 44 aus einem thermoplastischen Werkstoff überzogen, wie F i g. 5 zeigt. Als thermoplastisches Material 44 kann Vinylacetat, Vinylalkohol, Polyesterharz oder irgendein anderes Material verwendet werden, dessen Schmelz- oder Erweichungspunkt unterhalb von etwa 380⁰C liegt, bei welcher Temperatur sich die Silikongummischicht zersetzt; das Material muß außerdem an der Silikongummischicht haften. Die Dicke der thermoplastischen Schicht 44 kann zwischen 0,025 und 0,05 mm liegen.

Die thermoplastische Schicht 44 erfüllt zwei Funktionen. Erstens bildet sie eine Unterlage, auf der die gedruckten Wicklungen gut haften und die erforderlich ist, da das Haftvermögen gedruckter Wicklungen an der Silikongummischicht 40 nicht zufriedenstellend ist. Zweitens dient die thermoplastische Schicht 44 zur Beseitigung von Spannungen, die sonst von den gedruckten Wicklungen 22, 24 durch die Silikongummischicht 40 hindurch in den magnetischen Speicherelementen erzeugt würden.

F i g. 6 zeigt das Ergebnis des letzten Verfahrensschrittes, bei dem auf die thermoplastische Schicht 44 leitende Wicklungen 22, 24 aufgebracht wurden. Die gedruckten Wicklungen 22, 24 können nach irgendeinem bekannten Verfahren zur Herstellung sogenannter gedruckter Schaltungen gebildet werden. Bei der Bildung solcher gedruckter Windungen entstehen gewöhnlich bis zu einem gewissen Grad mechanische Spannungen in den Wicklungen, die durch die Zwischenschichten auf die magnetischen Speicherelemente übertragen werden können. Die Übertragung dieser Spannungen auf die magnetischen Speicherelemente wird jedoch dadurch verhindert, daß die Anordnung abschließend auf eine Temperatur erhitzt wird, die ausreicht, die thermoplastische Schicht 44 zu schmelzen oder zu erweichen. Wenn als thermoplastisches Material Vinylacetat verwendet wurde, kann die Anordnung kurzzeitig auf eine Temperatur im Bereich von etwa 150° C bis 200° C erhitzt werden. Durch die Erhitzung wird die thermoplastische Schicht 44 erweicht und die gedruckten Wicklungen 22, 24 können in spannungsfreie Lagen ausweichen. Beim Abkühlen erhärtet das thermoplastische Material 44 wieder und bildet dann eine feste Unterlage für die gedruckten Wicklungen. Die thermoplastische Schicht 44 paßt sich also den Verformungen der gedruckten Wicklungen, die durch deren innere Spannungen verursacht werden, an, so daß keine Spannungen durch die Silikongummischicht 40 auf die magnetischen Speicherelemente übertragen werden.

F i g. 7 zeigt das Ergebnis eines Verfahrens mit abgewandelten Verfahrensschritten. Auf die Silikongummischicht 40 der Fig. 4 wird ein in einem Lösungsmittel gelöstes Silikonfett aufgesprüht. Hierfür kann ein Silikongummifett verwendet werden, das von der General Electric Company unter der Bezeichnung SS-4458 vertrieben wird. Die Fettschicht 46 kann nach dem Trocknen eine Dicke zwischen etwa 0,025 und 0,05 mm haben. Auf diese Silikonfettschicht wird dann eine dünne, biegsame Plastikschicht 48 aufgesprüht, die einen das Fett einschließenden Mantel bildet. Anschließend werden die elektrischen Leiter mittels irgendeines geeigneten Verfahrens auf die Plastikschicht 48 aufgedruckt. Die in den Leitern 22, 24 der Wicklungen entstehenden mechanischen Spannungen führen zu einer Deformation der Wicklungen, die durch das leicht deformierbare Silikonfett und die dieses umgebende Plastikschicht ermöglicht wird. Die in den Wicklungen entstehenden Spannungen werden daher nicht auf die Speicherelemente übertragen. Das dauernd viskose Fett erlaubt jederzeit eine Entspannung der Wicklungen, also auch die Beseitigung solcher Spannungen, die durch Temperaturänderungen während des Betriebes der Speicheranordnung in einem Speichersystem entstehen können.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Speichermatrix aus einem magnetisierbaren Metall, bei welchem eine Ätzschutzschicht in Form eines die Elemente definierenden Musters auf ein Metallblech aufgebracht, das Blech dann geätzt und auf das geätzte Blech ein Überzug aus einem elastischen Isolatorwerkstoff aufgebracht wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Das überzogene Blech wird so weit erhitzt, daß die Ätzschutzschicht thermisch zerstört, der Überzug jedoch noch nicht angegriffen wird;

b) auf den Isolatorüberzug (40) wird eine Schicht aus einem thermoplastischen Werkstoff (44) aufgebracht;

c) auf die thermoplastische Schicht werden gedruckte Wicklungen (22, 24) aufgebracht;

d) die Anordnung wird kurzzeitig mindestens so weit erhitzt, daß die thermoplastische Schicht erweicht und sich den gedruckten Wicklungen anpaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Material Vinylacetat verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Material Vinylalkohol verwendet wird.

4. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erhitzen des mit einem elastischen Isolatorwerkstoff überzogenen Bleches eine Schicht aus einem Silikonfett (46) auf den Isolatorüberzug (40) aufgebracht wird, daß das Silikonfett mit einer

Schicht (48) aus einem plastischen Material überzogen wird und daß auf die plastische Schicht Wicklungen aufgedruckt werden, wobei die Fettschicht und die plastische Schicht sich der Form der gedruckten Wicklungen anpassen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 881 652;
Siemens Entwieklungsberichte, 1961, S. 183
ίο bis 185;

Elektrotechnische Zeitschrift, Ausgabe B, 10. Jg,, 1958, H. 12, S. 461 bis 467.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen