DE2133907B2

DE2133907B2 - Dünnschicht Speichermatrix

Info

Publication number: DE2133907B2
Application number: DE2133907A
Authority: DE
Inventors: Mutsuo Nagareyama Ishikawa; Hiroyoshi Ichikawa Chiba Itoga; Shiro Chiba Nakagawa
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1970-07-08
Filing date: 1971-07-07
Publication date: 1973-11-29
Also published as: US3739361A; DE2133907A1; DE2133907C3; JPS5036742B1

Description

Gewöhnlich ist die magnetische Induktion in einem Leiter im Abstand χ von dessen Oberfläche durch folgende Beziehung gegeben:

μ dk Permeabilität;

H die Größe des angelegten magnetischen Feldes; K die Leitfähigkeit des Leitermaterial und
ω die Krebfrequenz des angelegten magnetischen Feldes.

Die effektive magnetische Induktion beträgt:

= μΗ-t - / —

Daher gilt für die magnetische Induktion an der Oberfläche des Leiters bei χ — 0 die Gleichung

und in einem Abstand von χ = /—^—

I' ο) Κ μ

teroberfläche die Gleichung

B = Bo ■ e-¹.

von der Lei-

Im Falle eines Kupferleiters beträgt die Permeabilität μ = 4 π ■ 10-' (Henry/m) und die Leitfähigkeit K = 0,5 · 10⁸ (A/V · m), die auf V₂ bis auf V₃ reduziert wird, wenn der Kupferleiter plattiert ist. Bei einem plattierten Kupferleitei einer Leitfähigkeit K = 0,25 · 10⁸ (V/m) und bei einer Frequenz des angelegten Magnetfeldes von 100 MHz beträgt der Abstand x, in welchem die magnetische Induktion durch die Gleichung (4) gegeben ist:

2 π · 100 · 10" · 0,25 ■ 10^s · 4 π · 10"'

= 10 μηι. (5)

Das heißt, im Falle eines Kupferleiters beträgt die Entfernung, in der die magnetische Induktion auf das 1/e-fache der Induktion an der Leiteroberfläche abgesunken ist, etwa 10 Mikron. Wenn daher die Stärke der dünnen, elektrisch leitenden Schicht 1 Mikron beträgt, beeinflußt die dünne Schicht das von dem Wortstrom in den streifenförmigen Leitern erzeugte Magnetfeld nicht, d. h., die magnetische Rückschlußplatte erfüllt auch dann ihre gewünschte Funktion zufriedenstellend, wenn die dünne, elektrisch leitende Schicht existiert.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wozu auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigt

Fig. IA eine Schnittansicht einer bekannten Dünnschicht-Speichermatrix,

F i g. 1 B eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' der Fig. 1 A,

F i g. 1 C eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung, bei der die magnetischen Rückschlußplatten und die Masseplatten weggelassen sind,

F i g. 2 eine Schnittansicht einer ersten erfindungsgemäßen Dünnschicht-Speichermatrix,

F i g. 3 eine Schnittansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,

F i g. 4 A eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung, die eine Ausführungsform einer für eine erfindungsgemäße Dünnschicht-Speichermatrix bestimmten magnetischen Rücks^hlußplatte zeigt, und F i g. 4 B einen Ausschnitt aus einer Draufsicht

ίο auf die in F i g. 4 A dargestellte magnetische Rückschlußplatte, die die relative Lage der mit magnetischem Material beschichteten Leiter zeigt.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Dünnschicht-Speichermatrix bedecken streifenförmige Leiter 2 mit

ij magnetischem Material, wie Permalloy, beschichtete Leiter 1 aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung, während magnetische Rückschlußplatten 3 aus geeignetem magnetischem Material und Masseplatten 4 auf der Außenseite der streifenförmigen Leiter 2 angeordnet

so sind. Die mit magnetischem Material beschichteten Leiter 1 werden als Ziffernleitungen und die Masseplatten als deren Rückleitungen verwendet. Die streifenförmigen Leiter 2 werden als Wortleitungen benutzt. Wenn der Ziffernstrom von einem Paar Klemmen 5 und 6 durch die mit magnetischem Material beschichteten Leiter fließt, sind die magnetischen Rückschlußplatten 3 von den Ziffernstromschleifen aus Klemme 5, den mit magnetischem Material beschichteten Leitern 1, den Masseplatten 4 und der Klemme 6 umschlossen. Die Induktivität dieses Kreises wird dadurch angehoben, daß es für den Ziffernstrom, der einen schnellen Anstieg aufweist, schwierig ist, durch den Stromkreis zu fließen. Ferner sind zwei benachbarte, mit magnetischem Material beschichtete Leiter 1 als Primär- und Sekundärwicklung eines Transformators aufzufassen, dessen Kern die magnetische Rückschlußplatte 3 darstellt, so daß der Ziffernstrom, der von einem der beiden benachbarten, mit magnetischem Material beschichteten Leiter 1 durch die Masseplatten 4 fließt, den anderen mit magnetischem Material beschichteten Leiter ungünstig beeinflußt.

Eine erfindungsgemäße Dünnschicht-Speichermatrix, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist, ähnelt in ihrem Aufbau der in F i g. 1 gezeigten bekannten Matrix, weist aber eine elektrisch leitende, dünne Schicht 15 auf, mit der die Oberfläche der magnetischen Rückschlußplatte 13, die den streifenförmigen Leitern gegenüberliegt, beschichtet ist. In F i g. 2 sind die mit magnetischem Material beschichteten Leiter mit 11 und die Masseplatten mit 14 bezeichnet. Die mit magnetischem Material beschichteten Leiter 11 sind elektrisch mit dünnen Schichten 15 verbunden, die durch nicht elektrolytisches Plattieren, Ätzen od. dgl.

oder unter Verwendung eines Klebemiitels auf die Oberflächen der magnetischen Rückschlußplatten 13 aufgebracht sein können.

Wenn der Ziffernstrom in dem in F i g. 2 dargestellten Speichermatrixtyp von einer Klemme 16 zu einer Klemme 17 fließt, sind die magnetischen Rückschlußplatten 13 von den Schleifen aus der Klemme 16, den mit magnetischem Material beschichteten Leitern 11, den dünnen Schichten 15 und der Klemme 17 isoliert, so daß die Induktivität abfällt. Als Folge hiervon wird es möglich, daß der Ziffernstrom unter schnellem Anstieg durch die mit magnetischem Material beschichteten Leiter fließt. Ferner bilden benachbarte, mit magnetischem Material beschichtete

Leiter 11 keinen Transformator mit der magnetischen Fig. 4 A dargestellt, auf die magnetischen Rück-Rückschlußplatte als Kern. Die Dicke der leitenden schlußplatten aufgebracht werden; d.h., eine Mehrdünnen Schicht 15 liegt in der Größenordnung von zahl streifenförmiger, dünner leitender Schichten 33 höchstens 1 Mikron, so daß die Schicht 15 die magne- werden in gegenseitigem Abstand mittels Vakuumtischen Felder, die durch den durch die streifen- 5 verdampfung auf die Oberfläche der magnetischen förmigen Leiter 12 fließenden Strom erzeugt werden, Rückschlußplatte 31 aufgedampft. Die Oberfläche der nicht beeinflußt. magnetischen Rückschlußplatte 31 ist daher im Bein Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der reich der Flächen 32 nicht beschichtet. Wenn eine Erfindung gezeigt, das konstruktiv dem ersten Aus- derartige, magnetische Rückschlußplatte 31 in einer führungsbeispiel ähnelt, außer, daß die gesamte io Dünnschicht-Speichermatrix verwendet wird, werden Oberfläche der magnetischen Rückschlußplatte 23 mit die mit magnetischem Material beschichteten Leiter 34 elektrisch leitenden, dünnen Schichten 24 überzogen gegenüber den unbeschichteten Flächen 32 der magneist. Mit magnetischem Material beschichtete Leiter 21 tischen Rückschlußplatte 31, wie in F i g. 4 B darsind, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, elektrisch gestellt, angeordnet, während die streifenförmigen mit diesen leitenden dünnen Schichten 24 verbunden. 15 Leiter oder Wortleitungen (die nicht dargestellt sind), Die Masseplatten sind der Klarheit halber nicht wie beim oben beschriebenen ersten und zweiten dargestellt. Ausführungsbeispiel, zwischen den mit magnetischem In diesem zweiten Ausführungsbeispiel fließt beinahe Material beschichteten Leitern 34 und der magnetischen der gesamte Ziffernstrom von der Klemme 23 durch Rückschlußplatte 31 eingefügt werden,
einen Abschnitt 24' relativ geringer Induktivität der 20 Der Einfluß der dünnen leitenden Schicht 33 auf dünnen leitenden Schicht 24 zu anderen Klemme 26. den Stromfluß durch die Wortleitungen kann im Die Wirkungen dieses zweiten Ausführungsbeispiels wesentlichen ausgeschaltet werden, und die Wirbelsind jenen ähnlich, die durch das erste Ausführungs- ströme, die durch den Wortstrom in den dünnen beispiel erreicht sind. leitenden Schichten erzeugt werden, können gesenkt Die dünnen leitenden Schichten können, wie in 25 werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

aber dadurch zu, so daß es schwierig ist, den Ziffern-Patentansprüche: strom mit einem schnellen Anstieg fließen zu lassen. Zwei benachbarte, mit magnetischem Material be-

1. Dünnschicht-Speichermatrix mit Wortleitun- schichtete Leiter wirken jeweils wie die Primär- und gen, die Ziffern- bzw. Bitleitungen darstellende, mit 5 die Sekundärwicklung eines Transformators mit der magnetischem Material beschichtete Leiter kreuzen, magnetischen Rückschlußplatte als Kern, so daß das und mit magnetischen Rückschlußplatten auf der durch das Fließen eines Stromes durch einen der mit Außenseite der Wortleitungen, dadurch ge- magnetischem Material beschichteten Leiter erzeugte kennzeichnet, daß zumindest auf der den Feld den anderen mit magnetischem Material be-Wortleitungen (2; 12; 22) gegenüberliegenden io schichteten Leiter beeinflußt.

Oberfläche jeder der magnetischen Rückschluß- Es sind verschiedene Versuche gemacht worden, diese

platten (3; 13; 23; 31) eine dünne, elektrisch Schwierigkeiten bei Dünnschichtspeichern zu lösen, leitende Schicht (15; 24; 33) vorgesehen ist, die Beispielsweise wurde versucht, ein Paar mit magneelektrisch an die mit magnetischem Material tischem Material beschichtete Leiter als Hin- und beschichteten Leiter (1; 11; 21: 34) angeschlossen 15 Rückleitungen zu benutzen. Dieser Versuch erwies ist. sich jedoch als unbefriedigend, da die Speicher-

2. Dünnschicht-Speichermatrix nach Anspruch 1, kapazität damit natürlich auf die Hälfte reduziert dadurch gekennzeichnet, daß die dünne, elektrisch wird. Ein andere; Versuch bestand darin, magnetische leitende Schicht (24) an allen Oberflächen jeder der Rückschlußplatten aus metallischem, mangetischem magnetischen Rückschlußplatten (23) aufgebracht 20 Material zu verwenden. Als Nachteil dieser Maßnahme ist. erwiesen sich die Wirbelströme, die durch die Magnet-

3. Dünnschicht-Speichermatrix nach einem der felder des Worttreiberstroms in der magnetischen Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rückschlußplatte erzeugt werden. Wenn aber die die gegenüber den Wortleitungen auf der Oberfläche Dicke der magnetischen Rückschlußplatte reduziert jeder der magnetischen Rückschlußplatten (31) 25 wird, um die Wirbelströme zu verringern, verliert vorgesehene dünne, elektrisch leitende Schicht (33) diese die ihr zugedachte Funktion.

eine Mehrzahl dünner elektrisch leitender Streifen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

(32) aufweist, die sich in Längsrichtung der mit Dünnschicht-Speichermatrix mit magnetischen Rückmagnetischem Material beschichteten Leiter (34) schlußplatten zu schaffen, bei der die sonst in den erstrecken. 30 magnetischen Rückschlußplatten auftretenden Wirbel

ströme stark reduziert bzw. ganz beseitigt sind und die in den Wortleitungen fließenden Ströme nicht

beeinflußt werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Dünnschicht-Speicher-35 matrix der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zumindest auf der den

Die Erfindung betrifft eine Dünnschicht-Speicher- Wortleiiungen gegenüberliegenden Oberfläche jeder matrix mit Wortleitungen, die Ziffern- bzw. Bit- der magnetischen Rückschlußplatten eine dünne, leitungen darstellende, mit magnetischem Material elektrisch leitende Schicht vorgesehen ist, die elektrisch beschichtete Leiter kreuzen, und mit magnetischen 40 an die mit magnetischem Material beschichteten Rückschlußplatten auf der Außenseite der Wort- Leiter angeschlossen ist.

leitungen. Derartige Matrixspeicher werden als Arbeits- Infolge dieser Anordnung sind die magnetischen

speicher für elektronische Rechner verwendet. Rückschlußplatten von den Kreisen isoliert, durch die

In Dünnschichttechnik ausgeführte Magnetspeicher der Worttreiberstrom fließt, so daß die bei dem werden gelegentlich an Stelle von Kernspeichern als 45 bekannten Dünnschicht-Speichermatrizen auftretenden Arbeits- oder Hauptspeicher digitaler elektronischer Schwierigkeiten, wie Ansteigen der Induktivität und Rechner eingesetzt. Die Dünnschicht-Speicher ent- Bildung eines Transformators durch zwei benachbarte, halten gewöhnlich eine Mehrzahl von mit magneti- mit magnetischem Material beschichtete Leiter und schem Material, wie Permalloy, beschichteten Leitern der magnetischen Rückschlußplatte als Kern überaus einer Beryllium-Kupfer-Legierung, die in einer so wunden sind. Hierbei ist die leitende Schicht so dünn Ebene aufgereiht sind, und eine Mehrzahl streifen- ausgebildet, daß durch sie der Stromfluß in den förmiger Leiter, die diese mit magnetischem Material Wortleitungen praktisch nicht beeinflußt wird, anbeschichteten Leiter auf beiden Seiten bedecken und dererseits aber die durch den Strom in den Wortdie vom Worttreiberstrom durchflossen werden, leitungen hervorgerufenen Wirbelströme erheblich während der Ziffernstrom 4urch die mit magnetischem 55 gesenkt sind.

Material beschichteten Leiter fließt. Derartige Dünn- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfin-

schicht-Speicher können im Vergleich zu den Kern- dung ist die dünne, elektrisch leitende Schicht an speichern mit weniger Strom und höherer Geschwin- allen Oberflächen jeder der magnetischen Rückschlußdigkeit betrieben werden und haben neben weiteren, platten aufgebracht. Ferner ist eine vorteilhafte Ausverschiedenen Vorzügen eine größere Speicherkapa- 60 gestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zität. Sie besitzen allerdings auch verschiedene die gegenüber den Wortleitungen auf der Oberfläche Mängel. jeder der magnetischen Rückschlußplatten vorgesehene

In Dünnschicht-Speichern sind die magnetischen dünne, elektrisch leitende Schicht eine Mehrzahl Rückschlußplatten gewöhnlich auf der Außenseite der dünner elektrisch leitender Streifen aufweist, die sich streifenförmigen Leiter angeordnet, um einen Einfluß 65 in Längsrichtung der mit magnetischem Material äußerer, magnetischer Felder und eine Streuung der beschichteten Leiter erstrecken, so daß in der dünnen vom Worttreiberstrom aufgebauten Magnetfelder zu Schicht erzeugte Wirbelströme klein gehalten werden verhindern. Die Induktivität des Stromkreises nimmt können.