Brevet FR2128089A1 — publié le 19721020

î 2128089 La présente invention concerne une mémoire magnétique à forte densité, ainsi qu'un procédé de fabrication correspondant à une telle mémoire utilisable notamment dans les mémoires à film magnétique déposé sur des conducteurs plats ou cylindriques. 5 Dn sait que, d'une façon générale, une mémoire magnétique comprend un réseau d'éléments magnétiques formé de fils ronds ou plats, revêtus d'une couche de substance magnétique, parallèles entre eux et un réseau d'éléments conducteurs formé, lui aussi, de fils ronds ou plats, parallèles entre eux tO et perpendiculaires à ceux du réseau d'éléments magnétiques. L'inscription d'informations binaires sur ces éléments magnétiques est réalisée à l'aide des champs magnétiques produits par les éléments conducteurs et les éléments magnétiques. Un "point mémoire" est représenté par le croisement d'un élément 15 magnétique avec un élément conducteur. Les éléments magnétiques constituent les conducteurs"de digits (ou bits} et les éléments conducteurs, sont les conducteurs de mots. Dans tous les cas, on s'efforce de réaliser des mnmoires magnétiques satisfaisant aux conditions suivantes : 20 1°/ présenter une densité élevée de "points mémoires", de manière à diminuer les temps de propagation et ainsi obtenir des cycles de mémoire très courts. 2°f réduire au minimum les perturbations provoquées, au niveau d'un élément conducteur, dans un élément magnétique par 25 les éléments conducteurs voisins (cette condition est plutôt incompatible avec la première). 3°/ n'exiger qu'un courant faible dans les éléments conducteurs. L'invention permet de satisfaire à ces conditions 30 grâce à des modifications apportées à une disposition connue de mémoires magnétiques. Parmi les mémoires magnétiques connues, on peut citer tout d'abord les mémoires avec plan de masse et conducteurs de commande de mots plats en circuit imprimé. 35 Comme représenté schématiquernent sur la figure 1 , ces mémoires de type connu sont constituées par deux réseaux • de conducteurs perpendiculaires M et D. Les conducteurs de digits D, qui peuvent être, soit des fils de cuivre ronds sur lesquels est déposée une couche magnétique, soit des fils de 40 cuivre plats fer-nickel formant un sandwich avec deux couches 71 07454 2 2128089 magnétiques par exemple un alliage, sont disposés entre les conducteurs de mots M et un plan de masse ai • La coïncidence d-'un courant parcourant l'un des mots M et de courants bipolaires parcourant les digits D.dans un sens 5 ou dans l'autre, permet d'écrire des informations 1 ou D aux croisements ("points mémoires") du'mot et des digits par orientation de l'aimantation dans un sens ou dans l'autre. La lecture de l'information s'effectue en recueillant sur les lignes digit le flux produit par le courant de mot seul. 10 La présence du plan de masse ai permet de réduire le courant de mot par augmentation du champ magnétique au niveau du matériau magnétique en effet, le conducteur image M' du mot M, symétrique de M par rapport au plan de masse, produit un champ de même sens que le champ engendré par M. 15 Le champ magnétique H créé en un point P par un con ducteur de largeur _a parcouru par un courant I est égal pratiquement à " H _ 1* I_ .8 10 2a % Il est donc proportionnel, en particulier, à l'angle 0 sous 20 ' lequel on voit le conducteur (figure 2). Pour engendrer dans les conducteurs de digits D un champ H maximum on a donc avantage à rapprocher les conducteurs M et M' du matériau magnétique. Cela est passible pour le conducteur M qui peut être isolé du conducteur de digit par une 25 faible épaisseur, mais difficile pour le conducteur image M' qui se trouve à une distance du matériau au moins égale à trois fois l'épaisseur de l'isolant dans le cas où le conducteur D est infiniment mince et où il est isolé des conducteurs M•et du plan de masse par la même épaisseur. Si l'angle 02 est voisin 30 de ic, en revanche ne l'est pas pour des conducteurs étroits (forte densité des conducteurs de mots). L'inconvénient de cette structure vient du fait que chaque mot est perturbé par ses voisins et (M^, non représenté sur la figure 1, est symétrique de par rapport à 35 au moment de l'écriture de ces derniers. En effet, les angles 0^, 0'^, B^, 8'^ ne sont pas nuls de sorte que les mots voisins produisent un champ au niveau du mot lorsqu'ils sont sélectionnés. Le mot central qui doit conserver ses informations lorsqu'on écrit sur ses voisins, est donc-placé dans des COPY 71 07454 3 2128089 conditions d'écriture à courant de mot faible. 5elon les caractéristiques du matériau magnétique (courbe limite des perturbations de mot pour le courant digit d'écriture)» le bit central est plus ou moins perturbé. Ces perturbations sont d'autant 5 plus importantes que la densité des conducteurs de mot sera élevée. Un moyen pour diminuer ces perturbations, tout en conservant une forte densité est de recouvrir les conducteurs, de mot par un matériau à forte perméabilité, servant à localiser le champ magnétique sous le conducteur de mot. Ce moyen est très 10 efficace puisqu'il permet à la fois de diminuer le courant de mot et de réduire les perturbations mot à mot. Il est en revanche difficile à mettre en oeuvre pour des raisons purement technologiques (difficulté d'obtenir un matériau à.forte perméabilité et à champ rémanent faible), et il augmente considérablement 15 la diaphonie entre les conducteurs, donc les bruits de sélection des mots de la mémoire"(augmentation_des capacités de croisement mot/digit, des selfs de couplage, du courant de fuite). On peut citer également comme mémoires magnétiques connues les mémoires à conducteurs de mots en fil émaillé 20 disposés en boucles (Fig. 3), mémoires qui sont décrites dans une demande de brevet français n° PV 174 146 au nom du demandeur. Le procédé de fabrication de telles mémoires consiste à disposer les fils magnétiques dans des tunnels ménagés à l'intérieur d'un réseau de spires en fils emaillés constituant 25 les boucles de mot. Chaque mot M est constitué par deu* spires mises en série-de sorte que le courant de mot nécessaire pour obtenir le même champ est divisé par deux. Les perturbations mot à mot existent de la même 30 façon que dans le cas précédent. A titre d'exemple, pour un mot de largeur 300^ ( distance entre les deux spires), le pas de mot minimum pour avoir des perturbations mot à mot tolérables est de l'ordre de 1,2 mm. L'invention a pour objet une mémoire magnétique à forte 35 densité et exempte des défauts énoncés ci-dessus des mémoires magnétiques de la technique antérieure. De façon plus précise, l'invention concerne une mémoire magnétique du type comportant deux ré.seaux orthogonaux d'éléments conducteurs et d'éléments magnétiques et un plan ÇOPY 71 07454 4 2128089 de masse, caractérisé par le fait que ledit réseau d'éléments conducteurs est situé entre ledit réseau d'éléments magnétiques et ledit plan de masse. - ... Suivant une forme de réalisation avantageuse de la 5 mémoire selon l'invention, lesdits éléments conducteurs sont constitués- par plusieurs spires côte à côte montées en série et. ledit plan de masse est constitué par un support, à deux faces planes parallèles et conductrices, les spires étant enroulées autour de ces faces parallèles. 10 L'invention concerne également un procédé de fabrication correspondant à la forme de réalisation précitée, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un support comportant deux faces planes parallèles et conductrices, coller sur chacune de ces faces conductrices un isolant, enduire ledit isulant de chacune 15 des faces d'un matériau adhésif, bobiner à intervalles donnés des groupes parallèles de spires en fil conducteur émaillé , chaque groupe correspondant à l'un desdits éléments conducteurs et le nombre de spires étant fonction de la largeur d'un élément conducteur et de l'écartement entre les éléments conducteurs, 20 et, enfin, déposer perpendiculairement sur lesdits éléments conducteurs ainsi obtenus un réseau d'éléments magnétiques pour chacune desdites faces. I'autres caractéristiques et avant ges de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en 25 regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif et nullement limitatif, diverses, formes de réalisation de la mémoire selon l'invention. 5ur ces dessins, - les figures 1 et 3, déjà définies ci-dessus, représentent schéma-30 tiquement deux Mémoires magnétiques de la technique antérieure, - la figure 2 est un schéma destiné à illustrer la formule générale du champ magnétique produit par un conducteur, - la figure 4 représente, de façon schématique, une mémoire magnétique conforme à l'invention, 35 - les figures 5 et 6 représentent des courbes, dites courbes en S, montrant chacune les variations du signal de lecture S en fonction du courant digit Id, -la figure 7 montre la courbe de variation de la largeur d'un conducteur de mot en fonction de la distance optimum entre ce 41 conducteur et le plan de masse ; 71 07454 5 2128089 - la figure B représente une variante de réalisation avantageuse de la mémoire selon l'iivention ; enfin - la figure 9 représente une vue en coupe suivant A-A de la figure 8. 5 La mémoire magnétique selon l'invention (figure 4) consiste à mettre le réseau de cuiducteurs de digits D (fils magnétiques ronds ou couches'magnétiques planes) non pas entre les conducteurs de mot M et le plan de masse w . t mais à l'extérieur de M de la boucle constituée par M et l'image M1/. On voit tout de suite 10 que si les champs H et H1 s'ajoutaient dans les cas précédents, ils se retranchent au niveau du matériau dans cette nouvelle disposition. On place cependant le plan de masse w suffisamment loin pour que le conducteur image M' soit vu du matériau magnétique sous un angle relativement faible et qu'ainsi le champ H' soit faible 1 5 devant H (H« ZL 0,1 H) . Le montage selon l'invention (figure 4} présente cet avantage de réduire considérablement les perturbations qui, dans les mémoires magnétiques de la technique antérieure, étaient provoquées dans un mot par les mots voisins. Dans le cas de figure 20 représenté et par analogie avec la figure 3 les conducteurs de mots sont des fils plats et les conducteurs de ciigits également des fils plats. Cependant, les explications qui suivent sont valables pour d'autres 'formes de fils. En effet, si le champ au niveau du mot central 25 (le mot , non représenté sur la figure 4 est symétrique de par rapport à Mg) n'est que peu modifié par son image M'^ puisque itg est beaucoup plus grand que •&'^j les champs produits par les mots voisins et au niveau du root sont du même ordre de grandeur que les champs produits par leurs images et 30 II existe une distance optimum d[ des conducteurs D au plan de masse tu pour laquelle le signal recueilli à la lecture est maximum. Si d est trop faible, l'angle est trop grand et le champ produit par M^ est insuffisant pour faire tourner l'aimantation sous le mot ; le signal est alors trop faible par manque 35 de champ. Si ç[ est trop grand les champs et H'^ sont trop faibles pour pouvoir compenser les champs et H^dans la zone situé sous le mot le signal diminue car il est perturbé par les mots voisins. Cette distance optimum ^ dépend de la structure adoptée pour réaliser la mémoire. On verra plus loin qu'elle dépend 71 07454 6 2128089 en particulier de la largeur du conducteur de mot. Pour rendre compte des performances d'un point mémoire à couches minces magnétiques, on a l'habitude de tracer la courbe dite en "S" représentant le signal de lecture S en fonction du 5 courant digit Id après un cycle de perturbations par les mots voisins. Sur cette courbe (figure 5) on peut distinguer trois parties. La première, à gauche, représente la limite d'écriture (point a) et correspond à des courants digits très faibles ne per-ÎO mettant pas d'écrire l'information sous le mot central (signal faible pour des valeurs faibles de Id). La seconde, à droite, indique la limite des perturbations (point b) et correspond au contraire atx courants digits élevés ; le signal prend une polarité inverse correspondante à l'information apposée écrite sur les mats 15 voisins. C'est la combinaison des champs parasites provenant des mots voisins et du champ d'écriture produit par Id qui provoque la perturbation du signal ? la limite de perturbations dépend de l'amplitude de ces champs parasites. La troisième partie, au centre et généralement plate, correspond au domaine de marge en 20 courant digit utilisable pour écrire une information dans le point mémoire. La figure 6 montre un réseau de courbes en S déduites du dispositif de l'invention. Ces courbes correspondent à des distances d (entre conducteurs de mots et le plan de masse eu ) 25 respectivement de 900ju* , 25D et 550 . Les conducteurs de mots ont une largeur de 300>^e'et un pas de 600 jUs, et les conducteurs digits ont une largeur de 100 /As (structure magnétique plate : conducteur digit plat en cuivre pris en sandwich entre deux rouches de fer-nickel couplées magnétiquement selon 30 l'axe de facile aimantation perpendiculairement à l'axe du conducteur). Les courbes en traits continus sont relatives à l'écriture d'un "1" tandis que celles en pointillés sont relatives à l'écriture d'un "0". On constate que la limite des perturbations (à droite) 35 se déplace vers la gauche lorsque _d augmente et que pour une distance de 900y*/ elle rejoint même la limite d'écriture (domaine de marge en courant digit minimum) . Au contraire pour 550 on obtient un domaine de marge en courant digit maximum. La courbe obtenue pour une distance d_ de 250 y4*' est également 71 07454 - 7 2128089 défavorable (d trop petit) et le signal décroît très vite lorsque Id augmente. Expérimentalement, et pour une structure donnée, il existe donc bien une distance optimum d (550dans le cas de la Fig.6) pour laquelle les champs perturbateurs sont pratiquement annulés. Cette distance optimum ci est en outre proportionnelle à la largeur du mot. C'est ce qu'exprime le graphique de-la Fig. 7 sur lequel on a porté en ordonnées la largeur du mot et en abscisses la distance d. A partir de ces critères, le dispositif de l'invention augmente la densité des mots sans accroître les perturbations de mot à mot. Pour montrer l'intérêt du dispositif dans un domaine d'utilisation plus connu, un essai a été effectué avec un fil magn tique rond de diamètre On a obtenu des résultats identiques (amplitude du signal et domaine de marge Bn courant digit) avec la structure-au pas de mot de (0,6 mm)et avec la structure représentée sur la figure 3, pour laquelle le pas de mot est de î,27 mm, soit un gain de deux sur la densité mot. Le montage selon l'invention, (tel que représenté sur la figure 4) offre un autre avantage pratique. Alors que dans les structures habituelles (Fig. 3), on introduit le fil magnétique dans des tunnels de faibles dimensions, opération difficile et très délicate, pour des fils magnétiques de faible diamètre, il suffit dans le cas de l'invention de poser simplement les fils magnétiques sur la structure constituée par le plan de masse, l'isolant et la nappe de conducteurs de mots. D'où un gain de temps et de rendement dans l'opération de mise en place des fils magnétiques qui demandent à être manipulés avec précaution. On peut même envisager des fils de plus petit diamètre (50y^) qui sont très difficiles à introduire dans des tunnels du fait de leur faible rigidité. D'où un gain supplémentaire de densité des conducteurs digits. Toutefois, la mémoire selon l'invention (figure 4) a l'inconvénient de nécessiter des courants de mots importants, deux fois supérieurs à une structure à doublement -de champ de mot par effet image, ou à deux boucles de fils émaillés en série (figure 3). Line variante de réalisation _ (figure 8) de la mémoire 71 07454 8 2128089 selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. Selon cette variante, les mots (M^5 M^) sont constitués par plusieurs spires en fil conducteur émaillé côte à côte mises en série, enroulées autour de deux plans de masse 5 parallèles ( w ^ oj 2 ) • Les conducteurs mis côte à côte pour former le mot peuvent être assimilés à un conducteur plat de largeur identique. L'optimisation de la distance de ces conducteurs à l'un ou l'autre de ces plans de masse est identique dans 1 o son principe à celle qui était obtenue précudefnment. Si rr est le nombre de spires de chacun des mots (M^, le courant de mot nécessaire pour obtenir un champ identique à celui que crée un conducteur plat de même largeur est _n fois plus petit dans le meilleur des cas. Pratiquement, pour n = 3 et des fils de ■(5 diamètre 1bobinés et jointifs, le courant nécessaire pour obtenir le même signal L la lecture qu'un conducteur plat dë, 300/^ de largeur est environ divisé par deux, compte tenu du fait que le temps de montée du courant mot est un peu plus long dans le premier cas à cause de la self présentée par les trois spires 2U en série (le signal est en effet proportionnel au temps de montée du courant mot). Il y a lieu de remarquer que la deuxième face de la structure est identique à la première et peut être utilisée pour y disposer une deuxième nappe de conducteurs digit D support de l'information (figure 8). 25 Dans ce cas, la densité de la mémoire est évidemment doublée. Un autre avantage très important obtenu par le deuxième plan de masse est de permettre une réalisation aisée de cette variante. Les conducteurs de mot peuvent très bien être consti-30 tués par des circuits imprimés avec trous métallisés pour la mise en série des boucles. Mais lorsqu'on atteint des densités de dix conducteurs par millimètre, le bobinage est beaucoup plus facile et il ne nécessite pas de soudures intermédiaires pour relier les £ boucles en série. 35 La Fig. 9 qui est une vue en coupe, suivant AA, de la Fig. 8, montre un procédé de fabrication de cette variante de l'invention. 71 07454 9 2128089 Le support 1 □ peut être constitué par un stratifié en résine époxy cuivré sur ses deux faces, par exemple un stratifié d'épaisseur 1,6 mm ou 5 mm recouvert sur les deux faces d'un cuivre laminé 12 d'épaisseur 35/^ (supports 5 couramment utilisés pour la fabrication des circuits imprimés,!. Dn obtient ainsi les plans de masses et • - Qn colle sur les deux faces cuivrées un isolant 14, par exemple un stratifié en résine époxy ou une feuille de kapton d'épaisseur égale à la distance optimum _d entre les 10 éléments- conducteurs M et les plans de masse oj-j et co , avec de la colle araldite en pressant à chaud par exemple. On colle sur l'isolant 14 de chacun des deux plans de masse ta et -uj^ un adhésif" double face puis on bobine du fil conducteur émaillé qui reste collé sur l'adhésif. On peut 15 également bobiner directement sur l'isolant, du fil émaillé thermo-adhérent que l'on fait adhérer par la suite par recuit dans un four ou bien par trempage dans de l'alcool» Pour effectuer le bobinage, on fixe le support sur le mandrin d'une bobineuse. Ce mandrin doit être débrayable, 20 c'est-à-dire qu'il peut rester immobile alors que le moteur de la bobineuse continue à tourner et que son guide-fil continue à avancer. On peut ainsi, soit bobiner normalement ri spires à un pas p lorsque le mandrin est embrayé, soit décaler le fil d'une.quantité égale à un nombre entier de la valeur 25 du pas p lorsque le mandrin est débrayé. On peut avantageusement bobiner (n-t-1 ) spires par groupe au lieu de n, couper le fil émaillé entre les groupes de spires et débobiner à chaque fois une spire pour obtenir à nouveau £ spires par groupe, mais avec du fil libre disponible 30 pour câbler les deux fils de chaque groupe pour le circuit imprimé supportant l'électronique de sélection des conducteurs de mots. Il reste ensuite à déposer ou à coller les éléments magnétiques D perpendiculairement aux éléments conducteurs 35 sur les deux faces. M' représente les images des spires par rapport au plan de masse tû ^ et iii^ , c'est-à-dire les images des éléments conducteurs de mot M, i ! 71 07454 2128089 Il va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre, explicatif et nullement limitatif et qu'on pourra y apporter toutes modifications de détail sans sortir de son cadre. 71 07454 2128089 5£¥I5!2I££II2!!:L 1°) Mémoire magnétique du type comportant deux réseaux d'éléments conducteurs et d'éléments magnétiques et un plan de masse caractérisée par le fait que ledit réseau d'éléments conducteurs est situé entre ledit réseau d'éléments magnétiques et ledit plan de masse. 2°) Mémoire magnétique suivant la revendication 1, caractérisés par le fait que la distance entre ledit réseau d'éléments conducteurs et ledit plan de masse est choisie assez grande pour que la somme algébrique du champ magnétique produit par un élément conducteur et du champ magnétique créé par l'image, par rapport au plan de masse, dudit élément conducteur soit suffisamment élevée pour permettre l'inscription d'une information et assez faible pour que la somme algébrique du champ magnétique créé p«t? • l'élément conducteur voisin et le champ magnétique créé par l'image, par rapport au plan de masse, dudit élément conducteur voisin soit suffisamment faib-le pour ne perturber cette information sous ledit élément conducteur. 3°) Mémoire magnétique selon les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que, d'une part, lesdits éléments conducteurs sont constitués par plusieurs spires en fil conducteur émaillé côte à côte et montées en série et, d'autre part, ledit plan de masse est constitué par un support à deux faces planes parallèles conductrices, les spires étant enroulées autour de ces faces parallèles. 4°) Mémoire magnétique suivant la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte un réseau d'éléments magnétiques pour chacune des deux dites faces planes parallèles. 5°) Procédé de fabrication de la mémoire magnétique définie par les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un support comportant deux faces planes parallèles et conductrices, coller sur chacune de ces faces conductrices un isolant dont l'épaisseur est égale à ladite distance définie par la revendication 2, enduire ledit isolant de chacune des faces d'un matériau adhésif, bobiner à intervalles donnés des groupes parallèles de spires en fil conducteur émaillé, chaque groupe correspondant à l'un desdits éléments conducteurs et- le nombre de spires étant fonction de la largeur d'un élément 71 07454 2128089 conducteur et de l'écartement entre les éléments conducteurs, et, enfin, déposer perpendiculaixement sur lesdits éléments conducteurs ainsi obtenLs un réseau d'éléments magnétiques poLr chacune desdites faces. . 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