DE1263843B - Magnetspeichermatrix - Google Patents

Description

BUNDESREPUBIIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GlIc

Deutsche Kl.: 21 al-37/60

Nummer: 1263 843

Aktenzeichen: P 35709IX c/21 al

Anmeldetag: 17. Dezember 1964

Auslegetag: 21. März 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetspeichermatrix, wie sie in elektronischen Rechenanlagen verwendet wird.

In bekannten Speicheranordnungen werden z. B. Magnetringkerne mit einer rechteckigen Hystereseschleife benutzt. Je nachdem, ob der Kern rechts- oder linksherum magnetisiert ist, d. h. ob sich der Kern im positiven oder negativen Remanenzzustand befindet, ist die gespeicherte Information eine »0« oder ein »L«. Diese Kerne sind in Reihen und Spalten zu einer Magnetkernmatrix zusammengefädelt. Bei den üblichen Anordnungen gehen durch jeden Kern 4 Drähte, und zwar in X-, in Y- und in den beiden Diagonalrichtungen der Matrix. Nun ist es jedoch sehr mühsam und zeitraubend, die Kerne in eine Matrix zu fädeln, auch läßt sich diese Arbeit nur schwer vereinfachen. Der Preis einer solchen Matrix liegt entsprechend hoch. Außerdem ist der Ausschuß infolge von Ringkernbeschädigungen bei der Durchfädelung der Drähte relativ hoch. Will man zu sehr schnellen Speichern gelangen, so muß man die einzelnen Speicherkerne entsprechend klein machen, und die Montage wird noch weiter erschwert. Die Möglichkeit, den Schaltstrom zu vergrößern, eine Maßnahme, die ebenfalls das Umschalten dieses Kerns beschleunigt, ist durch die Leistungsfähigkeit der Ansteuerelektronik und das Nutz-Störsignal-Verhältnis begrenzt.

Eine ebenfalls schon bekannte Matrixform ist die einer Ferritlochplatte. In eine nach dem üblichen Preß- und Sinterverfahren aus Ferrit mit rechteckförmiger Hystereseschleife hergestellten Ferritplatte werden Löcher gepreßt, durch die die notwendigen Stromleiter hindurchgefädelt werden müssen. Diese Matrixanordnung ist wesentlich robuster und erlaubt auch gegenüber dem üblichen Verdrahtungsprozeß, daß mindestens ein Teil der Verdrahtung phototechnisch aufgedruckt wird. Die Löcher können kleiner gehalten werden, und somit verringert sich der notwendige Schaltstrom für die magnetische Umschaltung der Lochumgebung. Die Löcher müssen aber zur Erhaltung von eindeutigen Ausgangsspannungen sehr genau angefertigt werden, wodurch die Kosten für ein derartiges Preßwerkzeug sehr hoch werden. Ein Verfahren, bei dem man versucht, auf die Kreuzungspunkte eines Verdrahtungssystems Ferritperlen aufzusintern, ist deshalb nachteilig, weil bei der Sintertemperatur von 1300 ⁰C die Isolation der Stromleiter zerstört wird. Man hat versucht, die Notwendigkeit der Nachsinterung dadurch zu umgehen, daß man auf die Kreuzungspunkte des Verdrahtungssystems eine Ferritschicht im geschmolzenen Zustand Magnetspeichermatrix

Anmelder:

Philips Patentverwaltung G. m. b. H.,

2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Hans Wilhelm Neuhaus,

2000 Hamburg

aufgesprüht oder aus der Gasphase aufgedampft hat. Für eine Fertigung hat sich das Verfahren jedoch nicht durchgesetzt.
Weitere Verfahren, die für die Massenfertigung geeignet erscheinen, sind die des sogenannten »Laminated-Ferrite«-Speichers und des »Flute«- Speichers. Der »Laminated-Ferrite«-Speicher wird aus einzelnen aus einer schleimigen Ferritpaste auf einem Glassubstrat gefertigten Schichten aufgebaut.

In dieser Ferritpaste befindet sich ein Raster paralleler Linien aus Metallpulver. Legt man zwei solcher Scheiben so aufeinander, daß sich die Raster senkrecht schneiden, und zur Isolation eine Ferritscheibe dazwischen, so kann man die Scheiben zusammenpressen und zu einer Matrixebene zusammensintern. Beim »Flute«-Speicher werden die beiden sich senkrecht schneidenden Drahtsysteme ebenfalls mit Hilfe einer Ferritschicht elektrisch gegeneinander isoliert. In einer Form wird um ein Leitersystem mit einer thermoplastischen Hülle ein Ferritzylinder gepreßt. Das zweite Leitersystem durchstößt diesen Ferritzylinder senkrecht. Bei der Sinterung fließt die thermoplastische Isolation ab, und somit entsteht Raum für die bei der Sinterung stattfindende Schrumpfung. Beide Verfahren erlauben als Organisationsform lediglich die des Wortadressensystems. Dadurch wird die notwendige Ansteuerelektronik für einen größeren Speicher aufwendig und teuer.
Bei einem anderen, ebenfalls schon bekannten Speicher wird in eine nach dem üblichen Preß- und Sinterverfahren hergestellte Ferritplatte ein Raster entsprechend der Verdrahtung bei einem Ferritkernspeicher gefräst. In diese Nuten legt man die gegeneinander isolierten Stromleiter und deckt auf die polierte Oberfläche dieses Ferritkörpers mit einer dünnen Schicht aus magnetisch rechteckförmigem Material ab (sogenannter »Waffeleisenspeicher«). Der

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Luftspalt zwischen Ferritkörper und dieser Auflage dieses Raster bei der Herstellung der Platte A eingemuß hinreichend klein gehalten werden. Die Speiche- preßt. In den Nuten N. wird dann eine magnetische rung der Information geschieht in der magnetischen Schicht B, vorzugsweise eine Ferritschicht, im geAuflage, der Ferritkörper soll dabei für einen ge- schmolzenen Zustand aufgesprüht oder aus der Gasringen Widerstand für den magnetischen Fluß sorgen. 5 phase aufgedampft, derart, daß die Oberflächen Dieses Verfahren ist über das Anfangsstadium noch dieser Nuten allseitig von der erstarrten magnetischen nicht hinaus. Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, Schicht B bedeckt sind. Anschließend legt man ein daß die Oberflächen sehr genau hergestellt sein vorgefertigtes Matrixdrahtgewebe C in diese Nuten müssen und sich ein Luftspalt nicht vollkommen ver- und füllt die Zwischenräume mit einem geeigneten meiden läßt. io Füllstoff D so aus, daß in den Nuten eine ebene

Ausgehend von diesem -Stand der Technik liegt Oberfläche entsteht, auf die wieder eine Ferritdem Erfindungsgegenstand die Aufgabe zugrunde, schicht E im geschmolzenen Zustand aufgesprüht bei Wegfall von Luftspalten einen auf einfacherem oder aus der Gasphase aufgedampft wird, bis diese Wege herstellbaren Magnetspeicher zu schaffen. Die Oberfläche bis zu den Rändern der Nuten hin mit Erfindung ist gekennzeichnet durch ein in einer ma- 15 einer magnetischen Schicht bedeckt ist. Den verbleignetisch nichtleitenden Platte vorgesehenes Nuten- benden Rest der Nuten kann man mit Kunststoff F raster mit einer in geschmolzenem Zustand aufge- ausfüllen. Der Füllstoff D kann z. B. ein temperatursprühten oder aufgedampften magnetischen Schicht, fester Lack, z. B. Silikonlack, sein,
die die Oberflächen dieser Nuten allseitig in er- Die Anordnung läßt sich so ausführen, daß entstarrtem Zustand bedeckt, und ein vorgefertigtes, in 20 weder Schicht B oder Schicht E oder sowohl die Nuten eingelegtes Matrixleitergewebe, wobei die Schicht B als auch Schicht E aus einem Material mit Zwischenräume mit einem geeigneten Füllstoff so einer rechteckförmigen Hystereseschleife besteht, ausgefüllt sind, daß die Nuten eine ebene Oberfläche Einmal kann die magnetische Speicherung in haben, auf die wieder eine Ferritschicht bis zu den SchichtB erfolgen. Schicht/? verringert dann den Rändern der Nuten aufgesprüht oder aufgedampft ist. 25 magnetischen Widerstand für den magnetischen Fluß.

Bei der Herstellung dieser Speichermatrix entfällt Wird in Schicht .E gespeichert, so muß Schicht B

die Notwendigkeit einer Erhitzung des Matrixleiter- einen vernachlässigbaren magnetischen Widerstand

gewebes auf hohe Temperaturen, so daß die Iso- haben. Haben sowohl Schicht B als auch Schicht E

lation der Drähte oder gar die Drähte selbst nicht ge- eine rechteckförmige Hystereseschleife, so erhält man

fährdet werden. Auch enthalten die einzelnen 30 die gleichen Eigenschaften wie bei einem Ringkern.

Speicherzellen keinen Überschuß an magnetischem In allen Fällen muß darauf geachtet werden, daß die

Material mehr. Die Schaltzeit wird daher günstig be- Schichten B und E im Punkt G gut verschmelzen

einflußt, und der Schaltstrom bleibt klein. Darüber bzw. daß ein etwa entstehender Luftspalt hinreichend

hinaus können die beim obengenannten sogenannten klein wird.

»Waffeleisenspeicher« unvermeidbaren Luftspalte 35 Der in F i g. 1 ersichtliche Stromleiter C eines

zwischen Deckschicht und Grundplatte auf Grund Matrixgewebes muß nicht nur aus einem einzelnen

der engen Verbindung der aufgedampften oder aufge- Leiter bestehen. Vielmehr kann C ein Leiterbündel

sprühten Ferrit- oder anderen Magnetmaterial- sein. Die Zahl der Leiter richtet sich nach der Art der

schichten nicht mehr entstehen. Verdrahtung und vor allem nach der Organisations-

Das Aufdampfen von magnetischen Werkstoffen 40 form des Speichers.

auf Oberflächen ist an sich bekannt und bereitet keine In F i g. 2 ist perspektivisch eine Rasterplatte mit

besonderen praktischen Schwierigkeiten mehr. Auch einigen sich senkrecht kreuzenden Leitern zu sehen,

das Besprühen irgendwelcher Unterlagen mit ge- Die Nuten N verlaufen in X- und F-Richtung. Die

schmolzenen Metallen oder keramischen Substanzen Speicherung der Information kann sowohl in den

ist an sich bekannt und hat sich bereits für gewisse 45 KnotenpunktenH der Verdrahtung (Fig. 3 und 4)

Anwendungen technisch eingeführt. Zum Beispiel als auch an parallelen Stücken/ (Fig.5) erfolgen,

werden Kupferschichten auf keramische Flächen und Fig. 3 und 4 zeigen einen Knotenpunkt einer für

Zinkschichten auf die Flächen von Papierkonden- einen Stromkoinzidenzspeicher typischen Verdrah-

satoren aufgespritzt. Bei geeigneter Durchführung er- tung mit einer zusätzlichen Diagönalnut N. In Fig. 4

gibt dieses Verfahren erstaunlich kompakte homo- 50 ist die Nut N in Diagonalrichtung breiter als die der

gene Schichten, obwohl sich die bespritzten Unter- Z- bzw. 7-Richtung gehalten. Der geschlossene

lagen dabei nur relativ wenig erhitzen. Im Vergleich Eisenweg kann auch mittels Abflachung der sich

mit einer aus Ferritpulver gepreßten Platte ist die diagonal gegenüberliegenden Nutenkanten erzielt

Dichte einer aufgespritzten Ferritmasse so groß, daß werden, wie Fig. 4 zeigt. Dadurch werden mögliche

keine wesentliche innere Entmagnetisierung infolge 55 Unregelmäßigkeiten beim Aufbringen der magne-

von Poren eintritt. Das erforderliche magnetische tischen Schicht ß an den Ecken X(Fi g. 3) vermieden.

Speicher- und Schaltverfahren wird also erreicht. Speicherzellen mit paralleler Leiterführung zeigt

Außer Ferrit eignen sich als magnetisches Material Fig. 5 In den Fig. 3, 4 und 5 ist die Lage der

Nickel-Eisen-Legierungen, bei denen man z. B. in- eigentlichen Speicherelemente gestrichelt mit einge-

folge von Magnetfeldabkühlung eine rechteckförmige 60 zeichnet.

Hystereseschleife erhält. Auch kann man als Die Verdrahtung kann auch photochemisch auf

Speichermaterial magnetisierbare Schichten ver- dünnen Foliennetzen L erfolgen, die dann in das

wenden, die im Vakuum aufgedampft werden. Raster der Platte A eingelegt werden (F i g. 6). Dabei

Ausführungsarten der Speichermatrix werden an ist es möglich, beide Folienflächen zur Leiterfüh-

Hand der Figuren der Zeichnung näher beschrieben. 65 rung C auszunutzen und auch mehrere elektrisch ge-

Nach F i g. 1 und 2 wird in eine Platte A, Vorzugs- geneinander isolierte Leiterplatten übereinanderzu-

weise aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten stapeln. Bei dieser Anordnung kann man auf den

Material, ein Raster von Nuten N eingefräst bzw. Füllstoff D ganz verzichten.

Es ist weiterhin möglich, die Speicherung der Information in dünnen Schichten vorzunehmen, die in so geringer Dicke aufgebracht werden, daß die Ummagnetisierung im wesentlichen durch kohärente Drehprozesse parallel zur Schichtfläche erfolgt. Diesen Schichten (z.B. Nickel-Eisen-Legierungen) kann man bei der Herstellung durch Magnetfeldabkühlung oder Magnetfeldtemperung (mäßige Erwärmung auf mehrere hundert Grad Celsius) eine magnetische Vorzugsrichtung mit einer nahezu rechteckförmigen Hystereseschleife geben.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Magnetspeichermatrix mit einem Nutenraster zur Aufnahme der Speicherelementverbindungen, gekennzeichnet durch ein in einer magnetisch nichtleitenden Platte vorgesehenes Nutenraster mit einer in geschmolzenem Zustand aufgesprühten oder aufgedampften magnetischen Schicht, die die Oberflächen dieser Nuten all- ao seitig in erstarrtem Zustand bedeckt, und ein vorgefertigtes, in die Nuten eingelegtes Matrixleitergewebe, wobei die Zwischenräume mit einem geeigneten Füllstoff so ausgefüllt sind, daß die Nuten eine ebene Oberfläche haben, auf die wieder eine Ferritschicht bis zu den Rändern der Nuten aufgesprüht oder aufgedampft ist.

2. Magnetspeichermatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Leiternetze üebereinander in die Nutenraster gelegt sind.

3. Magnetspeichermatrix nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiternetze aus beidseitig, vorzugsweise photochemisch aufgebrachten Foliennetzen bestehen.

4. Magnetspeichermatrix nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Schichten in so geringer Dicke aufgebracht sind und ihnen bei der Herstellung durch Magnetfeldabkühlung oder Magnetfeldtemperung eine magnetische Vorzugsrichtung mit einer nahezu rechteckförmigen Hystereseschleife gegeben ist, daß die Ummagnetisierung im wesentlichen durch kohärente Drehprozesse parallel zur Schichtfläche erfolgt.

5. Magnetspeichermatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandschichten und die Deckschichten der Nuten aus Material mit einer rechteckförmigen Hystereseschleife bestehen.

6. Magnetspeichermatrix nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandschichten oder die Deckschichten aus Material mit einer rechteckförmigen Hystereseschleife bestehen und jeweils die andere Schicht einen vernachlässigbaren magnetischen Widerstand hat.

7. Magnetspeichermatrix nach Ansprach 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten gut miteinander verschmolzen sind.

8. Magnetspeichermatrix nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei sich mit den rechtwinkligen Nuten kreuzenden Diagonalnuten die sich diametral gegenüberliegenden Nutenkanten zur Aufnahme der Magnetschicht abgeflacht sind.

9. Magnetspeichermatrix nach Ansprach 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagonalnuten breiter als die rechtwinkligen Nuten gewählt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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