DE2807835C3 - Magnetbläschenspeicheranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetbläschenspeicheranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im allgemeinen wird eine Magnetbläschenspeicheranordnung von einem magnetischen Film, einem Magnetbläschenchip, das aus einem auf dem magnetischen Film ausgebildeten Muster eines weichferromagnetischen Films besteht, Verbindungsdrähten für die Signalleitung zwischen dem Chip und einem externen Schaltkreis, einem Spulenblock für das Anlegen eines horizontalen magnetischen Drehfeldes an das Chip und einen Magnetblock für das Anlegen eines senkrechten Vormagnetisierungsfeldes an das Chip gebildet. Jede beliebige Information wird in die Speicheranordnung eingeschrieben, in ihr gespeichert und aus ihr ausgelesen, indem in dem Muster des weich-ferromagnetischen Films magnetische Bläschen ausgebildet, transportiert und geteilt werden.

Wie später anhand der beigefügten Figuren beschrieben wird, ist bei einer typischen Magnetbläschenspeicheranordnung das Magnetbläschenchip auf einem isolierenden Substrat im wesentlichen in der Mitte desselben angeordnet und zwischen dem Chip und einem Anschlußpin an einer Kante des isolierenden Substrats ist jeweils eine feine Ausgangssignalleitung angeordnet. Die Länge des einen Detektor einschließenden elektrischen Drahtes, der in dem Magnetspeicherchip installiert ist, liegt in der Größenordnung von ■-, Mikrometer, während die Länge der Signalleitung zwischen dem Chip und dem Anschlußpin in der Größenordnung von Zentimeter liegt, was viel langer ist als die interne Verdrahtung. Andererseits werden die Spulen für das Anlegen eines horizontalen magneti-

H) sehen Drehfeldes an das Magnetspeicherchip um das isolierende Substrat herum gewickelt, um das Chip und die Signalleitung zu umgeben; eine Spannung in der Größenordnung einiger 10 Volt wird über der Spule zum Aufbau des magnetischen Drehfeldes induziert, und

η zwar durch einen hochfrequenten Wechselstrom, der durch die Spule fließt Diese Klemmenspannung induziert ein Induktionsrauschen in der Verdrahtung in dem Chip und in der Signalleitung über die Kapazität zwischen der Spule und der Verdrahtung in dem Chip und zwischen der Spule und der Signalleitung. Da die Länge der Signalleitung in der Größenordnung von cm liegt, während die Länge der Verdrahtung im Chip in der Größenordnung von Mikrometer liegt, nimmt die Signalleitung eine wesentlich größere Fläche auf dem isolierenden Substrat ein als die Verdrahtung im Chip, so daß das Induktionsrauschen, das in der Signalleitung induziert wird, sehr groß ist Mit anderen Worten: Die zur Erzeugung des magnetischen Drehfeldes eingesetzten Spulen stellen eine Quelle für eine sehr große

jo externe Störung der auf den Signalleitungen geführten Signale dar, wenn Ströme durch diese Spulen fließen.

Um das Induktionsrauschen in der Signalleitung herabzusetzen, wurde vorgeschlagen, in dem Magnetbläschenchip einen Bezugs- oder Dummy-Detektor zu installieren und die Ausgangssignale des Dummy-Detektors und des Hauptdetektors differentiell zu verarbeiten. Die damit erreichbare Rauschverringerung war nicht ausreichend.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Magnetbläschenspeicherancrdnung zu schaffen, in der das Induktionsrauschen iii großem Maße herabgesetzt ist

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst

Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Magnetbläschenspeicheranordnung.

Die Erfindung soll nun in verschiedenen Ausführungsformen anhand der Zeichnungen beschrieben werden.

so Es zeigen

Fig. 1—3 perspektivische Darstellung einer zum Stand der Technik gehörigen Magnetbläschenspeicher anordnung, wobei die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung wichtigen Teile dargestellt sind,

F i g. 4 eine zum Teil als Schnitt dargestellte Aufsicht auf die Anordnung von Signalleitungen in einer Magnetbläschenspeicheranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig.5 einen Schnitt zur Darstellung der Anordnung der Signalleitungen einer erfindungsgemäßen Magnetbläschenspeicheranordnung und

F i %. 6 einen dem Schnitt gemäß F i g. 5 vergleichbaren Schnitt zur Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die F i g. 1 zeigt eine zum Stand der Technik gehörige Magnetbläschenspeicheranordnung, und zwar ein Beispiel für das Innere einer keramischen Baugruppe, die die Magnetbläschenspeicherbaugruppe bildet. Die kera-

mische Baugruppe weist eine keramische Basis 1 auf, die aus einem keramischen isolierenden Werkstoff hergestellt ist und in ihrer Mitte mit einer Ausnehmung für die Aufnahme eines Magnetbläschenspeicherchips 2 und darauf vorgesehener Bindedrähte 3 versehen ist Die ϊ anderen Enden der Bindedrähte sind elektrisch mit einer Vielzahl von Anschlußpins 4 über Signalleitungen 5 verbunden, die aus einer Schicht eines Leitungsmusters bestehen. Das Leitungsmuster ist z. B. durch das Aufbringen von Gold oder dergleichen auf die ι ο Oberfläche der keramischen Basis 1 ausgebildet Die Anschlußpins sind durch Löcher hindurch mit einer externen Beschallung verbunden, die auf einer Printkarte ausgebildet ist, insbesondere in einer noch zu beschreibenden Weise mit einem Differentialverstärker. Wie schematisch in der Fig.2 dargestellt, sind eine X'-Spule 6a und eine V-Spule 65 in Richtung der X-Achse bzw. K-Achse um die Keramikbasis 1 herumgewickelt, die das Magnetbläschenspeicherchip 2 und die Bindedrähte 3 enthält Die Spulen sollen ein magnetisches Drehfeld für das Speicherchip 2 aufbauen. Die X-Spule 6a und die y-Spule 66 sind sandwichartig zwischen zwei plattenförmig gestalteten Magnetblökken eingebracht (nicht gezeigt), die ein Vormagnetisierungsfeld für das Chip 2 aufbauen. Wie dit F i g. 3 zeigt, wird diese Baugruppe in ein Schutzgehäuse 7 eingebracht, welches mit einem Harz aufgefüllt wird, um zur einsatzfertigen Magnetbläschenspeicheranordnung zu gelangen. Während die Ausgangssignale eines üblichen Kernspeichers ungefähr 40 mV betragen, liegen die Ausgangssignale einer Magnetbläschenspeicheranordnung nur im Bereich von 4 mV, wenn sie mit einem Hauptdetektor 8 mit einem Meßstrom von ungefähr 3 mA erfaßt werden (vgl. F i g. 4). Aus diesem Grunde ist es schwierig, ein so kleines Ausgangssignal über die Signalleitungen 5 und die Anschlußpins 4a und Ab an einen externen Verstärker anzulegen. Insbesondere wird jede der Spulen 6a und 6b ausgebildet, indem zwei Leiter mit einem Durchmesser von je 0,2 mm in Form einer Vierfachschicht gewickelt werden. Sinusförmige Ströme mit einer Phasendifferenz von 90° untereinander werden durch die Spulen 6a bzw. 6b geschickt, um in dem Chip ein drehendes Magnetfeld aufzubauen. Um eine gewünschte intensität des magnetischen Drehfeldes zu erzielen, sollte der Spitzenwert des sinusförmigen Stromes /bei 400 mA liegen. Wenn jede der Spulen 6a und 6b eine Induktivität L von 40 μΗ aufweist und das magnetische Drehfeld eine Frequenz von f =■ 200 kHz besitzt, baut sich über jeder der Spulen 6a und 6b eine Spannung V - 2πί ■ L ■ I - 20 V auf. Diese Spannungen induzieren Induktionsrauschen auf solchen Leitern innerhalb des Chips wie dem Hauptdetektor 8 und den Signalleitungen über die Kapazitäten zwischen den Spulen 6a, 6b und diesen Leitern und zwischen den Spulen 6a, 6b und den Signalleitungen. Da der von den Signalleitungeu 5 eingenommene Bereich auf dem isolierenden Substrat bzw. der Keramikbasis 1 wesentlich größer ist als der von den inneren Leitern eingenommene Bereich, ist das in den Signalleitungen 5 induzierte Induktionsrauschen von größerer Wichtigkeit. Da die Größe dieses Induktionsrauschens bis zu 15 mV beträgt, wird dieses Rauschen durch die Installation eines Dummy-Detektors 9 unwirksam gemacht. Selbst wenn ein solcher Differentialverstärker benutzt wird, verbleibt ein Rauschen von 3 mV, da das Induktionsrauschen selbst sehr groß ist, wodurch das Arbeiten der Magnetbläschenspeicheranordnung wesentlich verschlechtert wird.

Wie aus der Fig,4 ersichtlich ist, ist die positive Klemme des Hauptdetektors 8 mit dem miuigen Anschlußpin der Anschlußpins 4a über eine Signalleitung "»a verbunden, während seine negative Klemme mit den außenliegenden Anschlußpins der Anschlußpins 4a über Signalleitungen 5b bzw. 5c verbunden ist In ähnlicher Weise ist die positive Klemme des Dummy-Detektors 9 mit dem mittigen Anschlußpin der Anschlußpins Ab über die Signalleitung 5d verbunden, während die negative Klemme des Dummy-Detektors 9 mit den außenliegenden Anschlußpins der Anschlußpins Ab über die Signalleitung 5e bzw. 5/verbunden ist Die mittigen Anschlußpins der Anschlußpins 4a und Ab sind mit den Eingängen eines nicht gezeigten Differentialverstärkers verbunden, während die außenliegenden der Anschlußpins 4a und Ab mit der negativen Klemme des Differentialverstärkers verbunden sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die negativen Signalleitungen 5b, 5c oder 5e, 5/ mit einer Überbrückungsschicht geerdet (bzw. an Massepotential gelegt) derart, daß sie die positive Signalleitung 5a oder 5d umgeben und sie gegen Indui-donsrauschen in einem Bereich 4ö schützen, wie er in de; Fig.4 durch die gestrichelte Linie umrissen ist

In der F i g. 5 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Magnetbläschensp^icheranordnung dargestellt, die insbesondere die Anoidnung einer Signalleitung und geerdeter Leiter zeigt Die untere geerdete Schicht 10, die vorzugsweise aus Wolfram in vorgegebener Dicke hergestellt ist ist auf der einen Oberfläche des aus Keramik hergestellten isolierenden Substrats 1 aufgebracht; eine vorzugsweise aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) hergestellte Isolierschicht 11 wird auf die gesamte Oberfläche der geerdeten Schicht 10 aufgebracht Geerdete Zwischenschichten, die die Leitungen 5b, 5c oder 5e, 5/ darstellen und ebenfalls vorzugsweise aus Wolfram hergestellt sind, werden auf den gegenüberliegenden Kantenbereichen der isolierenden Schicht 11 aus Aluminiumoxid aufgebracht und zwischen den geerdeten Zwischenschichten 5b und 5c wird eine Signalleitung 5a (oder 5d) aus Wolfram oder dgl. ausgebildet Zur Abdeckung der geerdeten Schichten 5b und 5c und der Signalleitung 5a bzw. 5c/ wird eine isolierende Schicht 11a aus Aluminiumoxid aufgebracht. Eine obere geerdete Schicht 10a, die di?. Schichten 5b und 5cüberbrückt wird auf die isolierende Schicht Ha aus Aluminiumoxid aufgebracht. Daher umgibt die Signalleitung 5a bzw. Sd eine geerdete Dreifachschichtanordnung. Bei einem Beispiel besitzen die geerdeten Schichten 10,5b und 5c und die Signalleitung 5a oder 5d eine Dicke von ΙΟμπι, während jede der isolierenden Schichten 11 und 1 la aus Aluminiumoxid eine Dicke von 50 μπι aufweisen. Derartige Schichten können !eicht durch Drucken oder Beschichten aufgebracht werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung, bei der die Signalleitung 5a oder 5d durch geerdete Schichten 10,5b, 5c, Se, 5/und 10a., die ihrerseits elektrisch mit dem geerdeten Anschlußpin der Anschlußpins 4a und Ab verbunden sind, umgeben oder abgeschirmt ist, kann das elektrostatische Induktionsrauschen, das durch die Klemmenspannungen der zum Aufbau des magnetischen Drehfeldes benutzten Spulen 6a und %b erzeugt wird, bis auf einen Wert von ungefähr 3 mV reduziert werden. Nach Verarbeitung der Signale in einem Differentialverstärker wird das Restrauschen auf einen Wert kleiner r!s 0,5 mV reduziert, was nur einem Sechstel des bei üblicher Anordnung erreichbaren Wertes entSDricht. Wenn die .Sienalleitun? und Hie

geerdete Schicht beide aus Wolfram gefertigt sind, kann eine Abnahme in Qualitätsfaktor der A'-Spule 6a und der V-Spule bb unterdrückt werden.

Die F i g. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Elemente, die den in den Fig. I bis 5 gezeigten Elementen entsprechen, mit denselben Bezugszeichen belegt sind. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in der Fig.5 gezeigten Ausführungsform dadurch, daß die vier Seiten der Signalleitung 5a oder 5c/ aus Wolfram vollständig durch geerdete Schichten 10, 5b, 5cund 10a aus Wolfram und durch eine Isolierschicht 11 aus Aluminiumoxid abgeschirmt sind.

Auch hier wurde das Induktionsrauschen auf einen Wert von 3 mV reduziert und nach Differentialverstärkung betrug das Restrauschen weniger als 0,3 mV, was nur einem Zehntel des bei üblicher Anordnung erreichbaren Wertes entspricht.

Obwohl bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Leitungen und geerdeten Schichten vorzugsweise aus Wolfram hergestellt worden sind, so sollte doch klar sein, daß auch Wolframlegierungen oder andere Metalle zum Einsatz kommen können. Auch kann die Ausbildung des geerdeten Leiters um die Signalleitung herum in Form einer Dreifachschichtanordnung durch eine andere Anordnung ersetzt werden, bei der die Abschirmleiter in Form einer Mehrfach-. schicht mit mehr als drei Schichten ausgebildet sind.

Bei einer Magnetbläschenspeicheranordnung, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. kann das elektrostatisch induzierte Rauschen, das durch die für den Aufbau des magnetischen Drehfeldes erforderlichen X- und V-Spulen erzeugt wird, in großem Maße herabgesetzt werden, wodurch die Qualität und die Arbeitscharakteristika der Magnetbläschenspeicheranordnung verbessert werden.

Hierzu 3 Blatt zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Magnetbläschenspeicheranordnung mit einem isolierenden Substrat, einem Magnetbläschenspeicherchip, das im wesentlichen in der Mitte des isolierenden Substrates angeordnet ist, einer Vielzahl von an dem Ende des Substrates angeordneten und befestigten Anschlußpins, einer Vielzahl von zwischen dem Magnetbläschenspeicherchip und den Anschlußpins auf dem Substrat ausgebildeter elektrisch leitender, planarer Leitungen in Form von Signalleitungen und Erdleitungen für die Leitung schwacher Ausgangssignale, einer Einrichtung zum Anlegen eines senkrechten Vormagnetisierungsfeldes an das Magnetbläschenspeicherchip und Spulen zur Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes in einer zum Speicher parallelen Richtung, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von geerdeten Leitern (10, 5b, 5c, 5e, 5f, 10a) einschließlich der Erdleitungen {5b, 5c; Se, 5Q, die so angeordnet sind, daß sieSignalleitungen (5a,5oyder Leitungen (5a-5f) zur elektrostatischen Abschirmung gegenüber den Spulen (6a, 6b) umgeben, um das in den Signalleitungen (5a, 5d) durch eine sich über den Spulen (6a, 6b) aufbauende Spannung induzierte Rauschen zu verringern.

2. Magnetbläschenspeicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geerdeten Leiter (10, 5b, 5c, 5e, 5f, 10a) um die positiven Signalleitungen (5a; 5d) in Form einer Dreifachschicht angeordnet sind.

3. Magietbläschenspeicheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die positiven SignaJleitungen (5a; 5c//und die geerdeten Leiter (10,5b, 5c, 10a) aus Wolfram hergestellt sind.

4. Magnetbläschenspeicheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die geerdeten Leiter eine Isolierschicht (it; Ha)eingebracht ist.