Brevet FR2161769A1 — publié le 19730713

L'invention concerne la fabrication industrielle des mémoires magnétiques dites "intégrées'1, ctest-à-dire comportant de nombreux éléments identiques, à un ou plusieurs circuits magnétiques élémentaires, ces éléments étant produits par des opérations physicochimiques ou électrolytiues, à ltexclusion d'intervention manuelle portant sur chaque élément. On considérera plus spécialement l'application aux mémoires à structure plane ou mince, ctest-à- dire présentant une épaisseur très petite par rapport aux autres dimensions.On accordera une attention particulière aux mémoires à structure plane composées par des éléments dits "à trois trous le but de 11 invention est de concilier la grande densité des mémoires magnétiques intégrées avec une faible résistance ohmique des enroulements de commande, d'inscription et de lecture. En effet, en cas de grande densité (grand nombre d'éléments mémoires par unité de surface) les sections des trous, servant de passage aux enroulements sont très petites et il en est de mime, pratiquement, des sections des conducteurs constituant les enroulements, au moins au niveau de passage des enroulements dans les trous. Ces conducteurs étant formés par électrolyse, on a tenté dè prolonger celle-ci de telle sorte que les dépôts de métal soient aussi épais que possible mais on est rapidement limité dans cette voie par la structure mtme des éléments. L'invention remédie à cet inconvénient, en faisant croître la section des conducteurs des différents enroulements de telle sorte qu'ils se chevauchent sans entrer en contact. Dans le procédé selon 11 invention, on constitue, comme dans la méthode connue, des couches et bandes successives de métal magnétique et de métal noble (non attaquable par certains agents chimiques) sur un substrat de cuivre (ou autre métal facilement attaquable). les couches et bandes sont séparées par le cuivre que l'on enlève ensuite par attaque chimique sélective pour le remplacer par un isolant. Mais en outre, dans le cas de l'invention, l'entrée et la sortie d'une première bande de métal noble, c'est-à-dire d'un premier conducteur d'enroulement, s'épanouissent dans un premier et un deuxième plans parallèles à celui de la structure plane de \'élément, vandas que l'entrée et la sortie dtun deuxième conducteur dtenroulement s'épanouissent dans un troisième et un quatrième plans parallèles aux précédents. L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques apparattront, au moyen de la description qui suit et des dessins annexés, parmi lesquels La figure 1 est une perspective schématique d'un élément connu de mémoire magnétique du type à "trois trous ". La figure 2 est un schéma électrique d'application de l'élément de la figure 1. La figure 3 est une coupe partielle d'un élément à trois trous mettant en évidence les limitations propres aux méthodes classiques. Les figures 4 à 18 illustrent les étapes successives dlun exemple d'application du procédé selon l'invention. Les figures 19 et 20 illustrent une variante de 11 exemple précédent L'élément de mémoire magnétique à trois trous A, B, C de la figure 1, est représenté comme une plaquette en matériau ma magnétique, de faible épaisseur par rapport à une dimension "a". Cette dimension "a" est celle du côté du carré formé par la section dlun trou. C'est également, sensiblement la dimension de l'intervalle séparant deux trous voisins ainsi que celle de la bordure de la plaquette en matériau magnétique. Les trous peuvent entre des rectangles ou d'autres figures géométriques à contour fermé. Les dimensions ci-dessus ne sont pas impératives. Les trous A, B, C sont traversés par des conducteurs à raison d'une spire par trou, faisant partie des enroulements ciaprès - conducteur EE (trou B) pour 11 enroulement relevant les courants dits de mot"; - conducteur RR (trou C) pour l'enroulement dit du signal de mémoire ou de "sense" dans la littérature anglo-saxonne - conducteur II (trou A) pour l'enroulement recevant le courant de commande dit le digit". On ne développera pas ici le mode de fonctionnement, actuellement bien connu, d'un tel élément-mémoire. La figure 2 montre ltintértt de la faible résistance ohmique du conducteur, dans le cas de llenroulement de "sense". On a représenté figure 2 la borne d'entrée 23 d'un smnlifi- cateur de lecture. Le fil RR est connecté àune extrémité, à la masse et, à 11 autre extrémité, à la borne 23 à travers la résistance propre 21, constituant le premier bras d'un pont diviseur de tension dont le second bras est une résistance 22 (résistance d'entrée de l'amplificatelr de lecture) connectée entre la borne 23 et la masse. La résistance ohmique 21 est la résistance interne d'une source d'impulsions, de force électromotrice déterminée par la variation du flux d'induction dans la spire correspondante, source débitant sur le pont diviseur.Il est évident, dans un tel schéma, que la résistance interne de la source doit être minimale si llon veut avoir une tension maximale sur la borne 23. La figure 3 a pour but de rendre compte de la limitation imposée par la structure même de 11 élément-mémoire, à ltobten- tion de conducteurs de grande section. Sur un substrat 31 on a déposé une couche 32 de résine photosensible d'épaisseur e en ménageant par phDtogravure des évidements A et B. Ces évidements mettent à nu le substrat 31. Sur les parties mises à nu on dépose, par électrolyse, des couches 33 et 34 destinées à constituer les conducteurs des enroulements II et RE de l'élément de la figure 1. L'expérience montre que le dépôt se poursuit de telle sorte que la couche subit progressivement une croissance qui est d'abord contenu latéralement par les parois de l'évidement, puis, lorsque la couche a rempli celui-ci, elle croit non seulement en hauteur mais en largeur. La limite de cette croissance latérale est, comme on le calcule facilement, inférieure à a hmax = e + 2 A partir de cette valeur, en effet, les conducteurs de deux enroulements voisins entrent en contact. Les ordres de grandeurs sont les suivants, à titre d'exemple a = 25 microns e = 8 microns L'épaisseur maximale d'un conducteur, à cause des limitations technologiques (définition des masques, de la résine photosensible, etc...), est en pratique de + hma soit 10 microns et la résistance du conducteur est, dans ces conditions, 20 ohms par mètre (cas de l'argent) à 30 ohms parcmètre (cas de l'or). Le but de l'invention est de diviser cette résistance par un facteur de tordre de 2 ou 3. Le procédé selon l'invention comporte, par exemple, les étapes suivantes pour fabriquer un élément-mémoire à trois trous dans lequel on désire disposer des conducteurs II et RR de sec-tions plus importantes que celle du conducteur EB. 1ère étape : figure 4 - sur une feuille de métal facilement attaquable par les agents chimiques, par exemple du cuivre, 41 (épaisseur 8 à 10 microns) on dépose sur les deux faces de la résine photosensible, formant ainsi les couches 42 et 43. 2ème étape : figures 5 et 6 - La figure 6 est une coupe du dispositif de la figure 5 suivant un plan de trace XI sur le plan de la figure 5. Sur une seule face, on découpe, par exposition à travers un cache et développement photographiques, des évidements mettant à nu le cuivre dans des zones déterminées. - zone 50 pour un élément-mémoire destiné à être doté de trous A (rectangle) B (carré) et C (rectangle) - zones 51 , 52, 53 et 54 analogues à la zone 50 pour les éléments de mémoire voisins. Les zones sont séparées par des bandes de résine P, Q, S et T. On remarquera que les trous A et C ont des sections plus grandes que le trou B pour augmenter la section du conducteur qui les traversera. Dans les étapes suivantes, on ne mentionnera et on ne figurera généralement que les parties relatives à la zone 50. Les opérations sont, en effet, identiques pour toutes les zones. 3ème étape : figure 7 -On dépose, par électrolyse, un matériau magnétique, par exemple de l'alliage de fer et de nickel dans la zone 50 (figure 7), celui-ci ne se dépose que sur les zones non protégées par la résine. On retire ensuite les couches de résine 42 et 43 et l'on obtient la structure de la figure 8 faisant apparattre les évidements A, B et C pratiqués dans le matériau magnétique limité en ce qui concerne l'élément-mémoire de la zone 50 par des évidements latériaux P, Q, S et T. (P et S seuls visibles figure 8). 4ème étape : Après avoir recouvert l'ensemble de résine photosensible, on obtient par photographie, une fenetre englobant les évidements A, B et C limitée par des couches de résine 92 (figure 9). 5èmc étape : À l'aide d'un agent chimique tel que le persulfate d'ammonium ammoniacal, on grave le cuivre mis à nu dans la fenêtre obtenue à l'étape précédente. Le fer-nickel déposé à la 3ème étape n'est pas attaqué. Après avoir enlevé la résine restante, on obtient un dispositif composé de fer-nickel et de partiesrésiduelles de cuivre 101 à 104, présentant des trous A, B et C (figure 10). 6ème étape : Par électrolyse, on dépose sur l'ensemble de la figure 10, une couche de cuivre qui le recouvre entièrement y compris l'intérieur des trous A, B et C grace aux dépôts 111, 112, 113 et 114 (figure 11). 7ème étape : On recouvre l'enmble de résine photosensible et lton met à nu, par exposition et développement photographiques, les parois et les bordures du trou B ainsi que des bandes découpées suivant un dessin correspondant aux entrée et sortie du conducteur de l'enroulement EE. (étape représentée figure 12, après dépôt du conducteur 121, de l'étape suivante). 8ème étape : On dépose par électrolyse un métal noble, tel que 11 or, sur le cuivre mis à nu au cours de 11 étape précédente. On obtient ainsi le conducteur 21 (figure 12) comportant la traversée du matériau magnétique ainsi que les connexions d'entrée et de sortie. Ce conducteur est une portion de ltenrou- lement te dont on aperçoit, figure 18, une partie vue de dessus. 9ème étape : figure 13 - Après avoir enlevé la résine photosensible qui subsistait à la fin de l'étape précédente, on recouvre ltensemble de résine et l'on met à nu, par exposition et développement photographiques, les dépbts 112 et 113 (figure 13) ainsi que les bordures des dépôts 111 et 114 voisines des trous A et C. Puis on attaque ces dépôts à l'aide d'une solution de gravure connue, gravant sélectivement le cuivre. On arrête la gravure de telle sorte que l'on laisse subsister les portions 131 et 132 des dépôts 112 et 113 de cuivre correspondant aux régions les plus épaisses de ces derniers dépôts respectivement situées en dessous des portions 133 et 134 de ma- tériau magnétique s'étendant de part et d'autre du conducteur 121 en or, lequel n'est pas attaqué par laditesolution de gravure. 10ème étape :figure 14 - Après retrait de la résine, on dépose, par électrolyse, du cuivre sur les portions mises à nu à la fin de l'étape précédente. On obtient ainsi le dispositif de la figure 14, où l'on voit que le conducteur 121 est enrobé par la portion 141 du dernier dépôt électrolytique. 11ème étape : figure 15 - L'ensemble est recouvert de résine photosensible puis on expose et développe les dessins des conducteurs II et RR. Enfin, par électrolyse, on obtient les dé pôts 151 et 152 (figure 15). On voit que, gracie aux dépôts de résine 153 protégeant l'enrobage de cuivre du conducteur central et grtce à l'enrobage lui-mtme, un intervalle appréciable est ménagé entre le conducteur 121 et les conducteurs 151 et 152, bien que ces derniers chevauchent largement le conducteur central. 12ème étape : figure 16 - Après avoir enlevé la résine restante, on dépose une nouvelle couche 161 de résine photosensible poir protéger l'une des faces, par exemple la face supérieure et lton attaque le cuivre accessible par l'autre face, et on arrtte l'attaque à la hauteur des jambes 133 et 134, ce qui donne le dispositif de la figure 16 dans lequel les conducteurs des trois enroulements apparaissent en relief sur la face inférieure. 13ème étape figure 17 - Après avoir enlevé la résine res tolite, on enrobe la face gravée à l'étape précédente soit à l'amie ie résine soit à l'aide d'un isolant thermodurcissable et l'on procède à la gravure de l'autre face de fanon identique à celle de l'étape précédente, en enlevant tout le cuivre restant. Ces deux attaques successives permettent de préserver la cohésion de l'ensemble. Les conducteurs des trois enroulements sont donc bien isolés. (figure 17). A titre de première variante, dans l'exemple de réalisation ci-dessus exposé, on peut adopter, pour les trous de section rectangulaire À et C (figures 5 et 6) une largeur légèrement plus grande que la dimension "a'! (côté du carré du trou B). Grtce à cette disposition, la 9ème étape figure 13 se réduit à 11 enlèvement de la résine photosensible sur le dispositif obtenu à la fin de la 8ème étape. En effet, le supplément de largeur des trous A et C permet de déposer, à la 10ème étape, figure 14, une couche de cuivre d'une épaisseur égale à ce supplément de largeur, tout en laissant aux trous A et C, figure 14, une largeur suffisante pour le dépôt des conducteurs II et R. A titre de deuxième variante, si l'on désire augult;:iter la seJ- tion de l'enroulement EE (cas de mémoire de présélection magnétique comportant un grand nombre d'éléments en série) on inversera les opérations de telle sorte que l'on dépose dans un premier stade, (9ème et 10ème étapes) les conducteurs II et RR et, dans un deuxième stade, (11ème étape) le conducteur EE. On obtient alors une structure représentée figure 19, où la section du conducteur EE s'épanouit au-dessus et au-dessous des conducteurs II et RR. Dans cette seconde variante les connexions vue en plan, se présentent selon le dessin de la figure 20. On constate qutil y a croisement entre le conducteur EE et l'un des autres conducteurs II ou RR. Les croisements de fils s'obtiennent de la même façon que les chevauchements en déposant sur le conducteur de la couche inférieure un dépôt électrolytique de cuivre qui est ensuite remplacé, soit par de l'air, soit par un isolant. On voit que 10 - A densité égale, le procédé selon l'invention permet d'obtenir des mémoires dont certains enroulements ont une plus faible résistance ohmique que dans le cas du procédé classique 20- Pour une densité plus forte, c'est-à-dire pour une mémoire comportant des éléments plus petits et des trous plus étroits l'invention permet de conserver une résistance ohmique acceptable alors que l'on aurait une résistance trop élevée si lXon utilisait des procédés classiques. En restant dans le cadre de l'invention, le cuivre peut entre remplacé par un alliage étain-plomb, l'or (ou l'argent) pouvant entre remplacé par du cuivre, la solution de gravure étant un agent d'attaque sélective de l'étain-plomb. REVEND i CÂT IONS 1. Procédé de fabrication en série de mémoires magnétiques "intégrées", à structure plane,comportant au moins un premier et un deuxième trous par élément-mémoire et au moins un premier et un deuxième conducteurs constitués chacun par une arrivée et un départ situés de part et d'autre du plan dudit élément et connectés entre eux par un dépôt métallique dans chacun desdits trous, ledit procédé comportant, à partir d'un substrat en métal dit métal "1", facilement attaquable par les agents chimiques, le dépôt sur ledit substrat, par couches et par bandes successives, d'un métal magnétique dit métal "2" destiné à former l'élément de mémoire et d'un métal dit métal "g" destiné à former les conducteurs moins facilement attaquables par les agents chimiques que le métal "1", les couches et les bandes des métaux n2n et "3" étant séparées par des couches intercalaires de métal "1" qae lton enlève ultérieurement pour le remplacer par un isolant, caractérisé en ce que l'on dépose, dans un premier stade, ladite arrivée et ledit départ du premier conducteur dans un premier et un deuxième plans parallèles audit élément mémoire, et que, dans un deuxième stade, l'on dépose ladite arrivée et ledit départ du deuxième conducteur dans un troisième et un quatrième plans, situés de part et d'autre et parallèles à celui-ci, le dépôt de métal fl,3n dans ledit deuxième ayant une section 5!épanouissant de part et du autre de la structure au-dessus et au-dessous du dépôt de métal dans ledit premier trou de façon à recouvrir au moins partiellement celui-ci. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit métal "1" est du cuivre, que ledit métal 2 et un alliage de fer et de nickel, que ledit métal ll3" est l'un des métaux suivants, or et argent et que lesdits agents chimiques sont des agents de gravure sélective du cuivre. 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit métal 1 est un alliage étain-plomb, que ledit métal 2 est un alliage de fer et de nickel, que ledit métal 3 est du cuivre, et que lesdits agents chimiques sont des agents de gravure sélective dudit alliage étain-plomb. 4. Procédé de fabrication selon la revendication 1 5 caractérisé en ce que étant appliqué à une structure comprenant au moins deux trous A et B et deux conducteurs II (trou A) et EE (trou B) ; il comporte notamment les étapes suivantes a) dépôt, sur une feuille de métal "1" de métal "2" en bande selon le dessin du circuit magnétique dudit élément b) attaque, par agent de gravure sélective de la feuille de métal "1", jusqu'à l'apparition desdits trous c) enrobage de ltensemble par une couche de métal "1" d) dépôt de métal "3" dans le trou À et, en de qui concerne ladite arrivée et ledit départ du conducteur EE, suivant un dessin prédéterminé e) attaque, par un agent de gravure sélective du métal "1", de l'ensemble obtenu à la fin de l'étape précédente, jusqu'à dégagement du trou A f) enrobage de l'ensemble par du cuivre g) dépit du conducteur II h) attaque, à mi-épaisseur, par un agent de gravure sélective du métal "1",des reliefs saillant sur l'une des faces du dispositif s i) enrobage des reliefs de la face attaquée à l'étape précédente par un isolant j) attaque, par un agent de gravure sélective du métal "1" de ltensemble du dispositif pour faire disparattre le reste du métal "1". 5. Element de mémoire-magnétique intégrée comportant une bande de matériau magnétique percée d1au moins un premier et un deuxième trou et au moins un premier et un deuxième conducteur constitué chacun par une arrivée et par un départ situés de part et d'autre de ladite bande et connectés entre eux par un dépôt de métal ayant une section qui s'épanouit de part et d'autre de ladite bande, caractérisé en ce que le dépôt connecté audit premier conducteur chevauche le dépôt connecté audit deuxième conducteur de chaque côté de ladite bande,la section dudit premier conducteur étant supérieure à celle dudit deu lième conducteur, en dehors desdits trous, le chevauchement ayant lieu sans contact entre les conducteurs dont la cohésion est assuriepar un isolant remplissant au moins partiellement les vides situés entre lesdits conducteurs.