DE2049351A1

DE2049351A1 - Magnetspeicher

Info

Publication number: DE2049351A1
Application number: DE19702049351
Authority: DE
Inventors: Howard Lee Woodland Hills Calif Parks (VStA)
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1969-10-08
Filing date: 1970-10-07
Publication date: 1971-04-15
Also published as: CH533886A; JPS5026387B1; NL7014690A; US3623037A; FR2064208B1; GB1291428A; ZA706833B; FR2064208A1

Description

Magnetspeicher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetspeicher insbesondere mit drahtförmigen Speicherelementen und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Die Erzeugung von Hagnetspeichern mit drahtförmigen Speicherelementen bietet bekanntlich erhebliche Schwierigkeiten, die sich in gesteigerten Herstellungskosten und/oder einer Verschlechterung der Speicherleistung auswirken können. Solche Probleme ergeben sich beispielsweise in bezug auf das Einführen der drahtförmigen Speicherelemente, auf die Anschlüsse von Speise- und Abirageleitern,auf das Übersprechen bzw. den Kopiereffekt, auf übermäßige Erwärmung, auf Produkt-Üngleichmäßigkeiten, auf Rauschunterdrückung usw.

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Ein wichtiges Ziel der Erfindung ist dii Schaffung iines verbesserten Mägüfetdräht-Speichersv bei dein die bisher bei solchen Speicher auftretenden Schwierigkeiten beträcMlich sind* und eineü Verfahrens zu Seiner Hi

Bei einem Magnetspeicher der eingangs genannten Art lot; erfi.ndungsgemäß vorgesehen, daß eine erste Gruppe elektrisch isolierter, paralleler Leiter init gegenseitigem Abstand in einer ersten gemeinsamen Ebene und eine zweite Gruppe elektrisch isolierter, paralleler Leiter mit gegenseitigem Abstand in einet zweiten gemeinsamen Ebene derart angeordnet sindj daß gfrfcgprofehende Leiter der beiden Ebenen einander in öeükreähteia Abstand gegenüberstehend parallel zueinander veri&tifefi* ääÜ zwischen einander benachbarten Paaren gegenüberiiegenaei %§Wet und elektrisch diesen gegenüber isoliert zu den Leitern mit gegenseitigem Abstand parallel verlaufende leitende AbBChirmungsteile angeordnet sind und daß eine Gruppe mit gegenseitigem Abstand parallel zueinander verlaufender drahtförmiger Speicherelemente derart zwischen den beiden gemeinsamen Ebenen eingeführt sind, daß Sie an gegenüberliegenden Seiten von den Leitern gekreuzt sind*

Besondere tförkmaics und Vorteils der irfiMung lieget mi£hil^r in der Anwendung von i^äziöiön9^Öberfiäch§nbäärbeitun|sver* fahren an Metailblechen zur Serienhd*stölitüig vöii Öi söhichten Mt Dtirchführungen und isoliiftenf epd bildenden» elektrisch leitenden Stegen in vorbestimiiter Anordnung^ die zu einer moduläriäKä^tidtdrähi*%ö4 übereinandergeöchiöhtet werden kSniigiiiiiide^ die: Magöetdraht* ipeichereleiiie;n%# gleichför:mig spvrie s^inäietrisch.,z.tiglnander^ -,- und gegenüber den Speiöhör-Speisölöitüngen ^.efuhEt sind,

r "ΐ t' ν.- \ 3 r β e ο f

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vfobei die Genauigkeit und die Abschirmung gegenüber bekonnterg Speicheranordnungen beträchtlich verbessert ist. Dadurch/ läßt sich eine gegenüber der bisher möglichen außerordentlich verbesserte Rauschunterdrückung und damit eins bemerkenswert vergrößerte Speicherdichte sowie eine erheblich gesteigerte Betriebsgeschviindigkeit erzielen.Zusäts^ lich bewirkt die Verwendung oberflächenbearbeiteter Met allbleche eine gegenüber dei? anderenfalls möglichen stark verbesserte Wärmeabführung.

V/eitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser zeigt:

1 bis 4- jeweils Schnitt- und Schrägansichten einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Speicherschicht in verschiedenen Stadien der Herstellung,

Fig. 5 eine Teil-Schnitt- und Schrägansicht einer erfindungsgemäßen. Speicherschicht,

Fig. 5A eine Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 5»

Fig. 6 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines im erfindungsgemäßen Speicher verwendbaren beschichteten Draht-Speicherelements,

Fig. 7 und 8 teilweise schematisierte Schnittansichten einer Anordnung von. mehreren übereinandergeschichteten, entlang ihren Rändern untereinander verbundenen Speicherebenen nach Fig. 5»

Fig. 9 eine Gesamtansicht einer Anordnung des Speichers nach Fig. 7 bzw. 8 und . .

Fig. 10 eine Teil-Schrägansicht einer Handverbindung der Speicherelemente untereinander*

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In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugsseichen gleiche Teile. Verschiedene Abmessungen und Dicken nind in der Zeichnung zur Erläuterung übertrieben dargestellt.·.

In eine starre, freit rag ende leitende Metallplatte bzw«, ein Blech 10, beispielsweise aus Berylliumkupfer, ißt an einer Oberfläche eine erste Anordnung in gegenseitigem Abstand parallellaufender Nuten 12 chemisch eingeätzt. Die Nuten 12 sind mit einem Isoliermaterial 14 gefüllt und ™ dieses ist mit der Oberfläche glatt abgeschliffen (Fig. 1).

" Die andere Seite des Blechs 10 wird zur Bildung einer zweiten und einer dritten'-Anordnung .von Kanälen 16 bzw. 18, die mit gegenseitigem Abstand parallel und senkrecht zu den Nuten 12 verlaufen, chemisch geätzt. Die Kanäle, 18 sind gegenüber entsprechenden Nuten 12 angeordnet und haben eine, solche Breite sowie Tiefe in bezug auf diese, daß sie gegeneinander und gegenüber dem Blech 10 isolierte, leitende Stege 15 ausbilden, die durch das Isoliermaterial 14 gehalten sind. Zum Herstellen der Nuten 12 und der Kanäle 16, 18 eignen sich bekannte chemische Präzisions-ltzverfahren, 0) zum Beispiel ein fotolithografisches (Pig- 2,3)·

Zwei einander gleiche, in der vorstehend beschriebenen Weise behandelte Bleche 10 werden nun in genauer gegenseitiger Ausrichtung miteinander zu einem Speicherschichtträger verschmolzen (Fig. 4). Dabei bilden die einander gegenüberliegenden Kanäle 16 Führungen 22 zur Aufnahme von Draht-Speicherelementen 25 (Fig. 5). Die Führungen 22 dienen der Halterung und dem Schutz der Draht-Speicherelemente und halten sie in genauer Ausrichtung gegenüber den leitenden

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Stegen 15. Zur Erzielung einer gleichen Wirkung brauchten die Kanäle IG für die Bildung von Führungen nur in einem der Bleche 10 vorhanden an seiru

Die leitenden Stege 15 kreuzen.die Draht-Speieherolemente zu beiden Seiten im rechten Winkol, so daß sie ala Speiseleiter verwendbar sind. Jedes der Draht- Speicherelemente 25 ist.außerdem von einander berührenden Metallteilen der Bleche 10 gänslich umschlossen,- 'wobei die die Speiseleiter bildenden Stege 15 mit den einandor berührenden Metallteilen I 1OA der Bleche 10 abwechseln, so daß eine volle Abschirmung für jedes der Speicherelemente 25 sowie für jedes sich gegenüberstehende Paar von Speiseleitern 15 gebildet ist. Zur Bildung einer noch stärkeren Abschirmung eignet sich eine Anordnung nach J¹Ig. 5A, bei der die die Speiseleiter bildenden Stege 15 in die äußere Oberfläche versenkt und die entstehenden Vertiefungen 21 mit Isoliermaterial gefüllt sowie eben abgeschliffen sind. Auf die Oberfläche wird dann durch Plattieren oder stoffschlüssiges Verbinden eines Blechs mit dieser eine leitende Schicht 29 aufgebracht und damit eine leitende Umhüllung jedes gegenüberstehenden Leiterpaares 15 geschaffen. ^

Zur Verringerung von Störungen der Speicherzellen durch das Erdmagnetfeld kann auf einer oder auf beiden Oberflächen der Speicherschichtträger eine Schicht 30 hoher magnetischer Permeabilität angeordnet sein (Fig. 5j6)> beispielsweise aus unter Handelsbezeichnungen wie Conetic oder Permalloy erhältlichen Werkstoffen. Die Ausführung nach Fig. 5 weist zusätzlich eine Isolierschicht 31 auf, die ein Kuraschließen der isolierten Stege 15 durch die magnetische Schicht 30 verhindert.

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Fig. 6 zeigt oin Auaf ührungsbeicjpiel eines als Speicherelement; 25 in der Anordnung in Fig. 5 ν er v/endbar en Elemente.» Das Element 25 iiat einen Berylliumkupfer-Innondraht 26 mit einem Durchmesser von beispielsweise 127 um. Auf den Innendraht 26 ist eine im wetsontliohen aus einer einzigen Domäne bestehende dünne Schicht 27 magnetischen Materials, beispielsweise Permalloy, mit einer Dicke von z.B. 1,0 um auf plattiert;. Das Plattieren erfolgt in einem ÜDifangs-Magnetfeld, das durch im Innendraht fließenden Strom erzeugt' wird, so daß die entstehende Schicht 27 magnetisch anisotrop ist und in Umfang«- richtung reraanenten Magnetismus behält, nicht jedoch in Längsrichtung. Auf die magnetische Schicht 27 wird, beispielsweise im Tauchverfahren, eine z.B. aus einem thermoplastischen Material mit einer Dicke von 2,54· pm bestehende Isolierschicht aufgebracht, um bei in die Führungen 22 eingesetzten Draht-Speicherelementen 25 ein Kurzschließen der _die Speiseleiter bildenden leitenden Stege 15 zu vermeiden.

In Fig. 7 bis 9 isfc das Übereinanderschichten mchrerer Speicherschichtträger nach Fig. 5 und das Verbinden derselben an ihren Rändern zu einem mehrschichtigen, dreidimensionalen Speicher dargestellt. Fig. 7 zeigb einen Längsschnitt; durch die Mitte eines Draht-Speicherelementes 25 und senkrecht zu.den Speiseleitern 15· In Fig. 8 ist ein entlang der Mittellinie eines Speiseleiters 15 und senkrecht zu den Draht-Speicherelementen 25 geführter Querschnitt gezeichnet, jeweils entlang den Linien 7-7 bzw. 8-8 in Fig. 7» 8 und 9·

Die Seitenteile 4-0, 42 in Fig. 7 bis 9 enthalten Schaltungen für die entsprechenden Verbindungen der Innendrähte 26 der Draht-Speichereleraente 25 und der Speiseleiter 15- Weiterhin

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können die Seitenteile 40,42 die erforderlichen Abfrage- und Speinofjchaltia^on für den Speicher tragen. Die Schaltungen in den Seitenteilen 40,4-2 werden vorzugsweise unter Anwendung äes in dox» USA-Patentschrift 3 351 816 der An-Kclderin offenbarhon Verfahrens zur Herstellung koaxialer Sch si tunken hergestellt. Vic aus Mg. 9 ersichtlich, enthält der fertige Speicher dann einen Stapel von Drahtspeichere3.emente und Speiseleiter atifweisendeen Speicherschichtträger sowie die seitlich angeordneten Speicher-Abfrage- und Verbindung^schaltungen für diese.

Bei der Anordnung nach Pig. 7 und 10 ragt das untere Blech jedes Speicherschichtträgers in das seitliche Teil 4O₁ wo es die Unterlage für eine Lötverbindung 54- von Anschlußstreifen bzw. -fahnen 51 mit den Drahtspeicherelementen 25 bildet. Die Anschlußstreifen 51 sind untereinander und gegenüber dem Blech 1,0 durch Isoliermaterial 53 isoliert. -Beide Bleche 10 eines Speicherschichtträgers erstrecken sich bis an die Seitenteil 4-1, um einen Anschluß fir die Speiseleiter 15 zu schaffen. In dieser V/eise sind die Bleche 10 mit den in den seitlichen Teilen 40,42 enthaltenen Schaltungen zu der in Fig. 9 dargestellten Anordnung verbunden. "" j

Ein Speicher von dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann in verschiedenen bekannten Arten betrieben werden,und zwar sowohl destruktiv (löschend) als auch nicht-destruktiv (nichtlöschend). Die für die verschiedenen Betriebsarten erforderlichen Speise-, Abfrage- und Verbindungsschaltungen sind allgemein bekannt und leicht herstellbar. Hach bekannter Rauschdämpfungstechnik können einige der Drahtelemente 25 ohne Magnetschicht 2? sein und als Ausgleichs-Elemente (dummies) zur I? au sch dämpfung beitragen.

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Claims

Patentansprüche

Magnetspeicher, d a d u r c h gekennzeichnet, daß eine erste Gruppe elektrisch isolierter, paralleler Leiter (15) mit gegenseitigem Abstand in einer ersten gemeinsamen Ebene (10) und eine zweite Gruppe elektrisch isolierter, paralleler Leiter (15) mit gegenseitigem Abstand in einer zweiten gemeinsam Ebene (10) derart angeordnet sind, daß entsprechende Leiter der beiden Ebenen einander in senkrechtem Abstand gegenüberstehend parallel zueinander verlaufen, daß zwischen einander benachbarten Paaren gegenüberstehender Leiter (15) und

elektrisch diesen gegenüber isoliert zu den Leitern mit gegenseitigem Abstand parallel verlaufende, leitende Abschirmungsteile (10A) angeordnet sind und daß eine Gruppe mit gegenseitigem Abstand parallel zueinander verlaufender, drahtförmiger Speicherelemente (25) derart zwischen den beiden gemeinsamen Ebenen geführt sind, daß sie an gegenüberliegenden Seiten von den Leitern (15) gekreuzt sind.'

2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Speicherelemente (25) mit leitendem Material umhüllt ist.

J. Speicher nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Abcchirmungsteile (10A) zur Bildung einer leitenden Umhüllung der Leiter (15) durch zusätzliches leitendes Material (29) untereinander verbunden sind.

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4. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Speicherschichtträger zu einoia dreidimensionalen Speicher übereinandergeschichtet sind» ·

5. Speicher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn ze ichnet, daß in einander gegenüber angeordneten, elektrisch miteinander verbundenen, freitragenden und ebenen Teilen (10) Kanäle

(16,18) bzw. Nuten (12) gebildet sind, von denen einige ™

bestimmte mit Isoliermaterial (14) gefüllt sind, und daß die Abmessungen sowie die Anordnung der Kanäle bzw. Nuten so gewählt sind, daß dadurch die Leiter (15)» die Abschir?* mungsteile (1OA) und das leitende Material gebildet sind.

6. Speicher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der ebenen, leitenden Teile (10) an seiner Innenfläche in Abständen parallel zueinander und in einer die Leiter (15) kreuzenden Richtung verlaufende Kanäle aufweist, welche an gegenüberliegenden Seiten durch die Leiter gekreuzte Führungen (22) bilden, und daß sich die drahtförmigen Speicherelemente (25) in den Pührur^en (22) befinden.

7. Speicher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß beide ebenen leitenden Teile in ihren Innenflächen gebildete Kanäle (16) aufweisen, die in einer die Leiter (15) kreuzenden Hichtung verlaufen.

8. Speicher wenigstens nach einem der Ansprüche 5 "bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Außenfläche wenigstenn eines der ebenen Teile (10) eine magnetische Schicht (30) angeordnet ist.

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9· Speicher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis &, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der drahtförmigen Speicherelemente (25) eine äußere Isolierschicht (28) aufweist.

10. Speicher nach Anspruch 9i dadurch gekennzeichnet , daß jedes der drahtförmigen Elemente (25) einen leitenden Innendraht (26) und eine darauf aufgetragene, dünne, zum Speichern von Daten geeignete Magnetschicht (27) hat.

11. Speicher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (51) für einen elektrischen Anschluß des leitenden Innendrahtes (26) jedes Elements (25) vorhanden sind.

12. Speicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Anschlüsse jeweils einen in einem der ebenen Teile (10) gebildeten und mit dem Innendraht (26) elektrisch verbundenen isolierten Leiter (51) aufweisen.

13· Speicher nach wenigstens einem der Ansprüche 5 "bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (15) und die leitenden Teile jedes der ebenen Teile (10)· mittels dazwischen angeordneter, mit Isoliermaterial (14-) gefüllter Nuten (12) gegeneinander isoliert und gehalten sind.

Speicher wenigstens nach Anspruch 3, ä a d u r c h ge kennzeichnet, daß die Leiter (15) in die Außenflächen der betreffenden ebenen Teile (10) versenkt sind und daß das zusätzliche leitende Material eine elektrisch mit jeder der Außenflächen verbundene leitende Schicht (29) ist.

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15- Speicher wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die parallelen Leiter (15) und die .leitenden Teile (1OA) jedes der ebenen Teile (10} durch die Bildung von in Abständen parallel zueinander verlaufenden, mit Isoliermaterial gefüllten Nuten in der Außenfläche jeweils eines Bleches (10) in Verbindung mit der Herstellung in Abständen parallel zueinander und zu den mit Isoliermaterial gefüllten Nuten (12) verlaufender, isolierender Kanäle (18) an der Innenfläche der Bleche gebildet sind, wobei die Kanäle (18) gegenüber den Nuten (12) solche Anordnung, Breite und Tiefe aufvreisen, daß dadurch jeder der Leiter (15) gegenüber dem zugehörigen ebenen Teil isoliert ist.

16. Speicher nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß jeder der isolierenden Kanäle (18) einem entsprechenden Leiter (15) des ebenen Teiles (10) gegenüber angeordnet ist und sich in der Breite wenigstens über die einander zugekehrten Seiten der den Leiter (15) begrenzenden, mit Isoliermaterial gefüllten Nuten (12) und in der Tiefe bis an den Leiter (15) hin erstreckt, so daß dieser elektrisch isoliert ist.

17· Verfahren zum Herstellen eines Magnetspeichers nach wenigstens einem der Ansprüchen bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß in ersten und zweiten freitragenden, leitenden, ebenen Teilen ±m Abstand zu einer Oberfläche derselben in einer gemeinsamen Ebene liegende, elektrisch isolierte Leiter gebildet werden, daß in der betreffenden Oberfläche wenigstens eines der ebenen Teile mehrere mit gegenseitigem Abstand in einer die Leiter kreuzenden Richtung verlaufende Kanäle gebildet werden und daß

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die beiden ebenen Teile einander gegenüber derart angeordnet werden, daß die Leiter in einem der ebenen Teile denen im anderen ebenen Teil gegenüberstehen SOwIe₁ parallel au ihnen verlaufen und die Kanäle zu beiden Seiten von den Leitern gekreuzte Führungen bilden.

18. Verfahren nach Anspruch 17»' dadurch gekennzeichnet, daß in einer Oberfläche jedes ebenen Teils mit Isoliermaterial gefüllte, in Abständen parallel zueinander verlaufende Nuten und in der anderen Oberfläche wenigstens eines der ebenen Teile mehrere Spei.cherelernentkanäle gebildet werden, die in Abständen parallel zueinander in einer die mit Isoliermaterial gefüllten Nuten kreuzenden Richtung verlaufen, und daß in der letzteren Oberfläche jedes ebenen Teils mehrere parallel zu den mit Isoliermaterial gefüllten Nuten verlaufende Kanäle gebildet werden, welche gegenüber den Nuten eine derartige Anordnung, Breite und Tiefe haben, daß sie die elektrische Isolierung parallel in gegenseitigem Abstand verlaufender leitender Teile der ebenen Teile bewirken und damit eine Anordnung in einer gemeinsamen, in senkrechtem Abstand von der ersten Oberfläche liegenden Ebene im gegenseitigen Abstand parallel zu den mit Isoliermaterial gefüllten Nuten verlaufender, elektrisch isolierter Leiter bilden.

19« Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch ge kennzeichnet, daß in die Führungen drahtförmige Speicherelemente eingeführt werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19 ■> dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten bzw. Kanäle durch chemisches Präzisions-Ätzen gebildet werden.

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21. Verfahren wenigstens nach Anspruch 19, dadurch.' gekennzeichnet , daß jeder isolierende Kanal gegenüber einem entsprechenden Leiter des betreffenden ebenen Teils derart gebildet wird, daß er sich in der Breite wenigstens über die einander zugekehrten Seiten joder der den Leiter begrenzenden, mit Isoliermaterial gefüllten Nuten und in der Tiefe bis an den Leiter erstreckt.

22. Verfahren wenigstens nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet , daß die Leiter gegenüber der | Oberfläche des betreffenden ebenen Teils versenkt werden, daß die dabei entstehenden Vertiefungen mit Isoliermaterial gefüllt werden und daß zur Bildung feiner leitenden Umhüllung für Jedes der einander gegenüberstehenden Leiterpaare eine leitende Schicht in elektrischem Kontakt mit der die Vertiefungen enthaltenden benachbarten Oberfläche jedes ebenen Teils aufgebracht wird.

23. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß benachbart der die mit dem Isoliermaterial gefüllten Kanäle enthaltenden Oberfläche wenigstens eines der ebenen Teile eine magnetische Schicht aufgebracht wird. '

Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der einander gegenüberstehend angeordneten Paare ebener Teile zu einem dreidimensionalen Speicher übereinandergeschichtet werden.

25. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der drahtförmigen Speicherelemente einen leitenden Innendraht

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und eine darauf aufgebrachte dünne magnetische Schicht aufweist und daß in einem der ebenen Teile isolierte Anschlußleiter gebildet sowie mit entsprechenden leitenden Innendrähten der Speicherelemente leitend verbunden werden.

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