Библиотека :

 

О П И С А Н И Е 294255

ИЗО БРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советокнк

Соцналнотнческнх

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 27.Х1.1969 (Л 1379854/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 26Л.1971. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 21 V.1971

МПК Н 03k 19/66

Котснтет по делам изобретений н открытий прк Сосете Мнннстров

СССР

УДК 621.374.33(088.8) Авторы изобретения

А. Е. Ашман и В. И. Малашенков

Заявитель

СПОСОБ ИНТЕГРАЛЬНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ПЛАНАР НО-ОБЪЕМНЫХ РАЗ В ЕТВЛ ЕН Н ЫХ

МАГН ИТО ПРО ВОДО В

Способ может быть использован при изготовлении магнитных цифровых элементов вычислительных машин.

Известны способы интегрального изготовления планарно-объемных разветвленных магнитопроводов дискретного исполнения, например, в виде отдельных сердечников, магнитных запоминающих или логических элементов.

При планарной конструкции все оси отверстий в сердечнике параллельны, и при работе элементов в магнитопроводе взаимодействуют преимущественно коллинеарные потоки.

Объемная конструкция магнитопроводов характеризуется наличием непараллельных (например, взаимно перпендикулярных) отверстий; при этом определяющее значение может иметь взаимодействие как коллинеарных потоков, например, в элементе на сердечниках с диаметральными отверстиями, так и ортогональных потоков, например, в элементах типа

«биакс».

Для элементов с разветвленным магнитопроводом дискретного исполнения характерны трудность микроминиатюризации, недостаточная технологичность сборки и прошивки сердечников.

Известны способы интегрального изготовления разветвленных магнитопроводов, например, в виде плат (пластин), содержащих множество связанных или обосооленных элементов.

При интегральной технологии особенность конструкции дискретного прототипа обычно сохраняется.

Так, например, известны «печатные» трансфлюксоры, балансные элементы и другие сердечники, выполненные на базе фотохимической обработки пермоллоя или путем нанесеИ ния магнитного материала на немагнитную подложку. При этом по существу полностью воспроизводится планарная конструкция указанных дискретных сердечников, правда на общей конструктивной основе и в уменьшен15 ном объеме.

Достоинства интегральных элементов, изготовленных планарным способом, — относительная простота конструкции и достаточно высокая эффективность управления, обусловлен20 ная процессами взаимодействия коллинеарных потоков.

Недостатки планарных магнитопроводов: а) Пределы микроминиатюризации магнитопроводов ограничены требованием к мини25 мальному сечению отдельных его ветвей. Это сечение определяется произведением толщины магнитного слоя на ширину ветви; физический объем магнитопроводов при микроминиатюризации уменьшается главным образом за счет

30 их толщины; линейные размеры в плоскости магнитоводов сокращаются значительно меньше. В результате такой метод не позволяет радикально уменьшить токи управления и повысить электрическую экономичность элементов. б) При нанесении магнитного слоя на подложку физический объем подложки обычно составляет основную часть всей интегральной конструкции. Поскольку подложка является лишь вспомогательным конструктивным средством, удельная плотность компоновки магнитопроводов оказывается сравнительно невысокой.

Известны также способы интегрального изготовления магнитопроводов с объемной конструкцией. Так, например, известны групповые элементы типа «флейта», интегральные микробиаксы и другие конструкции, в которых взаимодействуют преимущественно ортогональные потоки. Эти конструкции представляют собой ферромагнитную (обычно ферритовую) пластину со встроенными в нее взаимно ортогональными проводниками (шинами).

Достоинство магнитопроводов, изготовленных объемным способом, — потенциальная возможность высокой степени микроминиатюризации по всем направлениям и получение высокой плотности компоновки. Недостатки объемных интегральных конструкций: а) Эффективность управления при воздействии ортогональных потоков оказывается относительно невысокой, б) При монолитной или слоистой конструкции локальные физические границы магнитопроводов практически отсутствуют. Существуют лишь условные границы, определяемые зонами перемагничивания отдельных участков общего ферромагнитного слоя (или пластины) . В результате снижается функциональная устойчивость (работоспособность) элементов и возникает паразитная связь между отдельными магнитопроводами.

Предлагаемый способ интегрального изготовления планарно-объемных разветвленных магнитопроводов, заключающийся в нанесении магнитного материала на немагнитную подложку, отличается тем, что, с целью сокращения длины магнитопроводов, упрощения конструкции и увеличения плотности компоновки разветвленные участки магнитопроводов наносят на боковую поверхность отверстий в подложке.

С помощью такого способа изготовления могут быть выполнены интегральные конструкции со взаимодействием как коллинеарных, так и ортогональных потоков, но во всех случаях более эффективно используется объем подложки, а каждый магнитопровод имеет четкие физические границы, благодаря чему предотвращается взаимодействие магнитопроводов.

На фиг. 1 показана часть магнитопровода с разветвленным участком, изготовленного планарным способом; на фиг. 2 — часть магнитопровола с разветвленным участком, изготовленного объемным способом; на фиг. 3 — часть магнитопровода с разветвленным участком, изготовленного планарно-объемным способом; на фиг. 4 и 5 — варианты планарно-объемных

5 разветвленных магнитопроводов; на фиг. 6— простейшие запоминающие элементы планарной и объемной конструкций с преимущественным взаимодействием коллинеарных потоков; на фиг. 7 — их планарно-объемный аналог; на

10 фиг. 8 — простейший объемный элемент со взаимодействием ортогон альных потоков; на фиг, 9 — его план арно-объемный аналог; на фиг. 10 — пример интегральной платы магнитного накопителя с запоминающими элементами.

15 Магнитопровод, показанный на фиг. 1, типичен для планарных магнитных элементов со взаимодействием коллинеарных потоков. On состоит из неразветвленных участков 1 и 2 и ветвей 8 и 4 вокруг отверстия 5. Основной по20 ток Ф„, протекающий через магнитопровод, определяется разностью потенциалов Лф приложенных к концам неразветвленных участков, и магнитным сопротивлением магнитспровода. В разветвлении поток Ф. разделя25 ется на две части, протекающие через соответствующие ветви 3 и 4. Если в отверстии 5 действует возбуждающий ток 1, то в разветвлении протекает также поток Ф . Эти коллинеарные потоки взаимодействуют в области разветвле30 ния.

Магнитопровод, показанный на фиг. 2, типичен для объемных магнитных элементных со взаимодействием ортогональных потоков.

Область взаимодействия б на фиг. 2 отмечена

35 штриховыми линиями.

Разветвленный планарно-объемный магнитопровод, изготовленный предлагаемым способом, показан на фиг. 3. Сущность способа заключается в следующем.

40 На нем агнитную подложку 7 с о верстием

8 наносят участки 9 — 12 магнитопровода, причем неразветвленные участки 9 и 10 наносят на внешнюю поверхность платы, а разветвленный участок, состоящий из ветвей 11 и 12,—

45 на боковую поверхность отверстия в подложке. Как видно из схемы развертки магнитопровода в нижней части рисунка, основной поток Ф, как и в планарной конструкции на фиг. 1, разделяется в разветвлении на две

50 части, протекающие через ветви 11 и 12. Поток Ф, возбуждаемый током I, в обмотке, проходящей через отверстие в подложке, замыкается по контуру вдоль боковой поверхности отверстия и в своей основной части кол55 линеарен потоку Ф. Однако в отличие от обычного планарного магнитопровода разветвленный участок при планарно-объемном способе изготовления имеет тонкостенную конструкцию, вследствие чего значительно сокраща60 ется его эффективная длина, т. е. он может управляться меньшим током. Кроме того, при планарно-объемной конструкции часть магнитопровода размещена внутри объема подложки, благодаря чему увеличена плотность ком65 поновки элементов.

294255

Аналогичным образом выполняют планар. но-объемный разветвленный магнитопровод со вазимодействием ортогональных полей, покаsBHHbIH на фиг. 4. Отличие его состоит в том, что участки магнитопроводов 13 и 14 наносят с разных сторон подложки и располагают с одной стороны относительно участка 15. Общая часть является областью взаимодействия, в которой протекают взаимно ортогональные потоки Ф и Фг.

Планарно-объемным способом могут быть выполнены и другие конструкции магнитопроводов, где взаимодействующие поля направлены под различными углами. Пример такой конструкции показан на фиг. 5. В этом случае неразветвленные участки наносят на разные стороны подложки и располагают по разные стороны разветвленного участка.

Описанный способ позволяет изготовлять план арно-объемные аналоги самых разных элементов. Так, например, на фиг. 6 показаны два известных запоминающих элемента с преимущественным взаимодействием коллинеарных потоков. Один из них (вверху) †элемент на магнито-модуляционном сердечнике планарной конструкции: другой (внизу) †сердечник с диаметральным отверстием, имеющий объемную конструкцию. На фиг. 7 изображен планарно-обьемный аналог указанных элементов; на фиг. 8 — объемный элемент

«биакс»; на фиг. 9 — его планарно-объемный аналог. Таким же способом могут выполняться магнитные логические элементы балансного типа.

Предлагаемый способ наиболее перспективен для изготовления интегральных устройств

В качестве примера на фиг. 10 показана интегральная плата запоминающего устройства на планарно-объемных элементах с модуляцией магнитного сопротивления. Здесь структурная дискретность элементов полностью сохранена, их границы вполне определены и влияние элементов друг на друга через магнитопроводы отсутствует.

Конкретные технологические пути реализации способа интегрального изготовления иланарно-объемных магнитопроводов могут быть весьма различными. Например, изготовление платы, показанной на фиг. 10, может состоять из следующих операций;

5 ю

25 зю

1) подготовки подложки из окиси магния и покрытия ее фоторезистором;

2) экспонирования и химического травления отверстий (например, в ортофосфорной кислоте);

3) нанесения на поверхность подложки выходных шин и шин записи (планарным способом);

4) изоляции полученной конструкции;

5) нанесения на все поверхности подложки (в том числе на боковые поверхности отверстий) магнитного материала, например феррита, транспортным методом;

6) покрытия фоторезистом всех поверхностей и двустороннего экспонирования ма нитопроводов; ,7) химического травления (например, тразление феррита в сильных кислотах) и удаления излишка магнитного материала с целью образования требуемой конфигурации иланарных частей магнитопроводов;

8) изоляции полученной конструкции;

9) нанесения сплошного проводящего слоя;

10) покрытия фоторезистом и экспонирования обмотки опроса;

11) химического травления проводника с целью образования требуемой конструкции обмотки опроса.

Возможно использование и других методов например нанесения магнитного и проводяшего материалов через соответствующие маски и др.

Все перечисленные процессы не содержат механических операций и позволяют достигнуть высокой степени микроминиатюризации.

При этом ожидаемая плотность компоновки элементов оценивается цифрой порядка 600—

800 элементовгслгз, а управляющие токи вследствие сокращения линейных размеров предполагается снизить до десятков миллиампер.

Предмет изобретения

Способ интегрального изготовления планарно-объемных разветвленных магнитопровочов, заключающийся в нанесении магнитного материала на немагнитную подложку, от гачаюигийся тем, что, с целью сокращения длчны магнитопроводов, упрощения конструкции, использования объема подложки и повышения плотности компоновки, разветвленные участки магнитопроводов наносят на боковую поверхность отверстий в подложке.

294255

Составитель Ю. Розенталь

Тскрсд Л. Л. Евдонов Корректор Н. Рождественская

1 сдактор Б. Б. Федотов

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1258!18 Изд. № 564 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открьпий при Совете Министров СССР

Москва, )K-35, Раугпская наб., д. 4/5