专利名称：薄膜磁芯存储器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用来存储及检索数据的二进制位的磁存储元件及其制造方法。
目前计算机技术领域最常用的大容量储存装置是磁盘机，在磁盘机中，数据是以磁的形式存储于硬磁盘或软磁盘上，并借助于安装于可机械式移动的衍架上之一个或多个电磁感应传感磁头来进行存储与检索数据。数据被存储于同心的磁轨中可编址的区段中，区段地址经由磁性记录方式记录于适当之位置。由于磁盘机的电-机特性，因而造成数据存储与检索的速率受到相当的限制。尽管于此及所有机械系统都会存在的质量与摩擦所造成的限制，磁盘机仍是今日实际运用中最受欢迎的大容量数据存储装置。
在较高容量磁盘机发展使用之前，铁氧体磁芯存储矩阵在计算机系统中已被广泛用于大容量数据存储。铁氧体磁芯存储系统采用由各个铁氧体磁芯构成的多个平面，并采用各个地址设定及信号感应导线借助于寻址门电路来选定单个特定之磁芯以进行数据的写入与读出。它虽然在当时具有效用，而且是超越旋转磁鼓存储系统的一项技术改进，但是铁氧体磁芯存储系统仍然存在着某些缺点。首先，铁氧体磁芯存储系统在操作时消耗相当大量的功率，这是由于铁氧体磁芯磁化需要使用相当大的驱动电流以及转换各磁芯内之磁通需要相当高的电压。而且，由于每一磁芯之操作需要进行磁通转变，因此在使用中产生大量的磁滞热。此外，相比于现今磁盘机，由于前述相当大的驱动电流和大电压，因此铁氧体磁芯存储的存取速率相当低。而且，由于单个铁氧体磁芯的体积大小比将一位数据储存于磁盘所占用之空间要大得多，以至于与今日磁盘机的数据储存量相比，铁氧体磁芯存储系统之数据存储量极为微小。由于这些缺点，除了在某些计算机系统运用中由于铁氧体磁芯之高可靠度远超过上述价格与操作限制的考虑而外，铁氧体磁芯存储早已被放弃。
已有许多尝试针对铁氧体磁芯存储系统及磁盘机之缺点而进行更为实用的存储系统的设计。其中一项尝试属于薄膜存储系统的领域，采用集成电路制作中之光刻技术将磁性材料薄膜制造成相互交叉的栅格图形。在这种薄膜存储矩阵里，信息在各个存储元件位置内的写入与读出是借助通过附着于或夹置于磁性栅格线之间的导电层所形成的不同的脉冲电流组合来完成。另外一种尝试是采用集成电路中的光刻制作技术将磁阻材料形成交叉薄膜条带，排列成栅格，并连同着与磁阻材料绝缘的、复盖着的导电数据信号感应线一起，以提供合适的大容量数据存储矩阵。这种装置之中，是将给定位置上的磁化状态借助对通过感应线之标准电流的测量来予以决定。虽然为了与磁盘机在积体与操作上竞争而尽力进行小型化研制，但这项尝试并未达到成功。
本发明包括一种改进的薄膜磁芯存储元件与存储系统，它不但排除了上述缺点并且提供了具有极高可靠性与极低耗电量特性的高密度存储量的性能。
各单个薄膜磁芯元件包含被支持在合适的基片上的底层极体;与底层极体构成封闭磁路的顶层极体，(这些极体是由导磁材料制作而成);多条通过封闭磁路内部之导线;用于使导线互相绝缘，并使导线与极体、基片绝缘的装置。导线分成两组，即第一和第二对，而每对导线都是平行的，两组导线之间所成的夹角相对。
各薄膜磁芯存储单元的一个平面矩阵具有由各磁芯单元组成的预定图形，导线包括成横行的相互平行的Y线、成纵列的相互平行的X线、一条连续穿过每一磁芯而形成第一预定图形的Z线及一条穿过每一磁芯而形成第二预定图形的信号感应线。Z线与X线相互平行;而Y线和信号感应线相互平行并与X及Z线互成直角。多个焊接点沿着矩阵的周边设置，而各导线按预定图形连接到这些焊接点，以便由适当的外部地址信号来对各个磁芯单元设定行列地址。
为促使输出信号的电压增高，应用微型薄膜变压器来放大在读出一个磁芯单元时由信号感应线所读出之信号。这种薄膜变压器包含底层极体;与底层极体形成封闭磁路的顶层极体(底层与顶层极体由导磁材料制成);一个位于底层极体与顶层极体之间的线圈;以及用以使线圈与极体绝缘的绝缘装置。该线圈包括两组互相绝缘之线圈元件，以及连接于每一线圈元件之一端的中央抽头元件。线圈元件之另一端与中央抽头元件形成可与外界信号连接的输出和输入结构，而通常都将它们连到设置于薄膜变压器之外侧的焊接点上。封闭的磁路由底层极体与顶层极体藉其周边与中央区域之接触而形成。此变压器可设置在与存储矩阵相同之基片上，或独立成为一个分立的元件。
薄膜磁芯存储矩阵和薄膜变压器两者皆利用集成电路制造技术制成从而提供上述之构造。每一个存储元件之尺寸相当小，以致存储矩阵比现用的磁盘机与磁阻系统具有更高的位容量、更低的功率消耗和极短的访问时间。此外，由于各存储磁芯单元采用封闭的磁路，因此薄膜磁芯存储单元对于外来杂散磁场与交叉磁场之相互作用并不存在，同时磁芯单元能持续可靠地提供长期不挥易失的位储存。而且，存储矩阵可经由集成电路制作技术达到合乎经济效益的产量，致使单个存储矩阵的制造高效率低成本。
为了对本发明之特性与优点有更完整之了解，将参照下列附图作更详尽之说明。
图1是依据本发明所实现的理想的单个薄膜磁芯存储元件的外观图;
图2是图1所示薄膜磁芯存储元件之立体分解图;
图3是支持在基片上的理想化的薄膜磁芯矩阵的理想顶视图;
图4是三度空间的理想化的多层薄膜磁芯存储系统的立体图;
图5是磁芯矩阵之读/写操作原理方框图;
图6是存储矩阵磁芯单元随机存取编址逻辑图;
图7是依据本发明所实现的理想的薄膜变压器的外观图;
图8是图7的薄膜变压器的立体分解图;
图9是沿图7的线9-9的剖面图;
图10是薄膜变压器与单个存储矩阵平面的信号感应线耦合连接之放大展示图。
图1和图2展示根据本发明所实现的单个薄膜磁芯元件。如图所示，标号为2的一个磁芯元件被构成于基片4上。基片的材料可选自玻璃、硅、三氧化二铝、碳钛氧化铝(Al2O3TiC)合金或其类似之材料。基片4之厚度与尺寸可依特定制造规格而改变。举例而言，作为某一种制造形式，厚度为15个千分之一英寸(mil)之量级，而长度和宽度各为2英寸左右。
薄膜磁芯元件2包括一底层极体8和一顶层极体10，由合适的导磁材料制成(例如为镍铁合金或类似材料)。该两个极体8、10形成一个封闭的磁芯结构以包围四条分开的导线12、14、16和18，并借助图1中标号19的绝缘材料予以相互绝缘隔离。绝缘层19包含数层绝缘材料而以下列方式依序沉积而形成复合绝缘层19。
导线12、14、16和18分别构成信号感应线、Y地址线、X地址线和Z地址线。为了设定在一个矩阵中的各个磁芯元件2的地址，并在此磁芯元件中进行数据读出与写入，这些导线都是不可或缺的，并将详述于后。
参见图2，磁芯元件2的制造是利用通常的集成电路制造技术，由基片4的表面6向上层层依次地沉积、成形、刻蚀而成。各种薄膜沉积法皆可利用，例如溅镀、涂覆、物理汽相沉积(PCD)化学气相沉积(CVD)和离子喷镀。制造磁芯元件2的第一步是沉积一个适当的绝缘层例如二氧化硅、氧化铝等于基片上，以建立一个不导电与非磁化的表面。紧接着底层极体膜片或膜带8经由薄膜沉积及公知的光掩模成形与刻蚀技术逐一而成。底层极体膜带8以一种适当之导磁材料(例如镍铁合金)沉积而成为佳，其预设厚度如0.1微米，而长、宽各为500微英寸与200微英寸。接下来，将第一层绝缘层20经由光致抗蚀剂涂盖成膜，再由光掩模成形构成绝缘层轮廓并将之硬化达到3微米量级的厚度，并于其中造成开窗20a和20b以便露出底层极体膜带8的各部分，以便与顶层极体膜片或膜带10的类似部分作最终的连接。第一绝缘层20可由二氧化硅、氧化铝、光致抗蚀剂或其他类似的绝缘材料制成。当第一层绝缘层20完成后，则由如铜、银或金等导电材料沉积第一层基底层(未展示)，作为一良好的接合表面以供接续来而的导线12、14的涂覆的使用。这一层基底层的厚度约在200
，而信号感应线12及Y线14则经由光掩模成形、电镀，阻光剂的去除与基底层的刻蚀清除而最终完成。信号感应线12与Y线的形成是将如铜等类之导线材料涂覆于定形之基底层而成，此后第二层绝缘层32以相同于第一绝缘层20方法覆盖其上。第二绝缘层32包括开窗32a与32b，它们与第一绝缘层20之开窗20a，20b为了相同目的而相对齐。接下来，第二基底层(未展示)被沉积而成，其后X线16及Z线18经由与制造信号感应线与Y线相同之方法而完成。再接下来，第三绝缘层42是经由与第一及第二绝缘层20、32相同之制作程序而构成，并具有开窗42a，42b。随后经过采用选择的光掩模成形及蚀刻技术，而以导磁材料沉积成与底层极体膜带8相符合的长、宽尺寸及预定厚度(例如0.1微米)的顶层极体膜片或膜带10。由于底层膜带8与顶层膜带10在两边端部形成直接的接合(经由开窗20a，32a，42a;及20b，32b，42b)，这些元件构成了封闭的磁性环路。在顶层极体膜带10形成后，将一层保护层(未展示)沉积于其上以覆盖元件2，此一保护层由适当的电绝缘材料如二氧化硅，氧化铝或其类似物所构成。
虽然以上是描述单个薄膜磁芯元件的制作，但本领域技术人员可以在此基础上实现将大量元件同时制作，而构成由各个磁芯元件组合而成的平面矩阵，如图3所示。在制作这种矩阵时，各制作程序与步骤都已描述于上。在每一制作过程步骤里，大量磁芯元件的各部件同时被制作完成，而导线则如图3所示是将每一个单独磁芯元件互相连系的方式制作而成。具体地说，信号感应线12以蛇行的形式从可与外界相连接的焊接点22穿过每一个磁芯元件2而终止于另一个焊接点24。同样的，Z线18亦是以蛇行方式在可以从外部接近的焊接点34与焊接点36之间穿过每一单独的磁芯元件2。Y线14有数条线，对每一特定的Y线而言，导线皆贯穿与其对应之磁芯元件2。更具体的来说，最上一行的Y线14贯穿连接于最上一行之一对焊接点26，28之间;而最下一行之Y线14则贯穿连接于最下一行之一对焊接点26，28之间，如此等等。以类似的方式使X线16贯穿连接于其特定之一对焊接点38，40之间并穿过与其相对应之磁芯元件2。所有的焊接点22，24，26，26，34，36，38，40均实际上被安置于各平面矩阵之周边，以便于与其他平面矩阵或外部线路相连接。由图4所示，多个平面矩阵的组合可由单一的基片4a，4b，4c，4d来形成，并具体地由基片层层相叠而成3度空间的矩阵，每一矩阵的相对应之焊接点可经由公共的电路连接导体41(如图4所示)来连接焊接点40a，40b，40c和40d。以此方式，可使存储容量增加，以供特殊应用。
于图3所示薄膜磁芯存储矩阵中，采用了公知的符合电流技术将数据写入特定的磁芯元件2，并将数据由特定磁芯元件2中读出。例如，当X，Y及Z线16、17及18上的电流都以同一方向流经一个特定之磁芯元件2时，产生于由极体膜片8、10所形成的闭合磁路的磁通密度之方程式为B＝μ(iX+iY+iZ)通过对电流的控制使各电流具有相同之大小io，则流经一个特定磁芯的最大电流则为3io。通过控制io之大小以及各磁芯之电磁参数，可设定为产生转藉换原为反向磁化的磁芯的最小磁通所须之最小电流介于2io与3io之间，(例如2.5io)因此，仅当有一个总电流相等于或大于2.5io时才可转换原以相反方向磁化的磁芯的磁化方向。借助这个边界条件，为了促使产生足够的磁通以转换先前已被反向磁化的磁芯，所有3个电流必须同时经相同方向流经该特定之磁芯。由于磁芯是由磁导材料所制成，并形成闭合的磁路，因此一旦被磁化，当电流消失时其磁化仍旧存在。也因此磁芯之磁化特性是非易失性的。磁化方向的反转可由3个电流之反向流过磁芯而实现。利用此种可转换特性，可将磁芯的磁性状态用来表示二进位制中之0位与1位，并仅由三条导线穿过磁芯电流方向之控制来完成其转换。
欲从一个特定之磁芯读取数据，可采用相同的符合电流技术来完成。将三个电流(iX，iY和iZ)同时经相同之方向输入一个特定之磁芯，如同用以写入一个0时那样。若磁芯处于0状态，则磁化方向无所变化。若磁芯处于1状态，则磁芯的磁化方向将在三个电流同时流经磁芯时作反向转换。磁芯的磁化方向变换造成磁通量变化，然后依据法拉第感应定律于信号感应线12中产生电压。此感应电压将经由信号感应线12传至矩阵的输出端(图3中焊接点24)。
为了使1的读取不具破坏性，采用了如图5所示之反馈重写技术。具体地说，是将输出信号反馈至磁芯存储矩阵的数据输入端，将数据重新写入存储矩阵中。
图6显示各磁芯元件可于X-Y平面编址的方式。如图所示，多个地址门42直接地或经由倒相器32接收地址信息，而地址门之输出被用以启动每一条单独的X线，同样地，第二组地址门44驱动Y线14。如同本领域技术人员所知，第3组地址门将被用于Z线的选择，所有的地址门42，44及倒相器43，连同Z线地址门均可了组合于一个矩阵中，或者可按需要而单独分开。
图7至图9显示一个薄膜变压器，此变压器对于由矩阵中信号感应线12所输出信号的放大特别有用。如图所示，此变压器48利用前述有关存储元件2制作时所使用的薄膜处理方法制成，以便提供薄膜变压器元件48于基片56上，它可以是存储元件矩阵所在的基片4或可为一个独立的基片，视应用而定。如图7与8所示，此变压器元件包括一个底层磁极体或膜带60;在其边缘及中央区域与底层膜带接合的一个顶层磁极体或膜带82;一对线圈元件66、68;一个导电中心抽头元件76(它连接至第二焊接点52);连接至第三焊接点54的线圈68;以及多个绝缘垫片62、74、78和80)。
如图9所示，顶层磁体膜带82具有大致为圆柱形的、从中央向下延伸的部分84，它通过线圈元件66，68上的中央开口70，72和中央抽头元件76上的中央开口77。中央部元件84终止于底端部85，与底层磁极膜带60接触，从而于其间形成一个封闭磁路。中央部元件84与线圈元件66、68及中央抽头元件76形成电绝缘。如本领域技术人员所知，变压器48是利用类似于有关磁芯元件2的集成电路制造技术所构成。具体地说，先准备好基片56，然后将底层极体经过由导磁材料如镍铁合金沉积至预定厚度(例如3微米)，接着借助选择的光掩模成形蚀刻而构成底层极体。接下来，第一层绝缘层62经过将如二氧化硅之类的材料沉积成薄膜，再经过光掩模成形蚀刻而成。或者将光致抗蚀剂覆盖于底层极极体60及基片56之上，接着以光掩模成形并将其作硬化烘烤(固化)处理。接着，使用适当的导体材料，如铜、银、金或类似的材料构成第一组线圈66，其方法是先将一层基底层沉积成约200A之厚度，再将适当的导体材料沉积至大约为3微米之厚度，并进行光掩模成形、烘烤及涂覆等过程。最后经由光致抗蚀剂清除及基底层蚀刻的步骤而成。接下来完成第二层绝缘层74，之后完成中央抽头76、绝缘层78、线圈68、绝缘层80和顶层极体82。在线圈66、68和中央抽头元件76的形成过程中，开窗口70、72、和77被蚀刻而成，以便提供一个中央开孔从而容纳顶层极体膜带82的中间区域84。此外，开窗口构成于绝缘层74、78之上，以促成中央抽头元件76和线圈66、68内端之间的欧姆接触。在形成顶层极体82达大约0.1微米厚度之后，大约为20微米厚度的保护层如氧化铝(未示出)被沉积于薄膜变压器之上。利用光掩模成形及蚀刻将外部焊接点50、52及54暴露出来以供接线，至此阶段，薄膜变压器48已完成制造。
如上所述，变压器48用于将信号感应线12之信号进行放大。更明确地说，信号电压电平经由变压器48予以升高。信号强度升高的大小取决于线圈66，68的圈数比。以中央抽头元件76作为输入端，线圈66的端部连接到焊接点50上作为公共端，并经线圈68的端部连接到焊接点54上作为输出端，信号输入侧的线圈圈数为N，也就是线圈66之圈数，而信号输出侧之线圈圈数则为线圈66和线圈68圈数之总和。这些数值可于特定应用中经过实验而决定。
薄膜变压器48的制造可与薄膜磁芯元件2同时完成，以形成一个内装的或集成的信号放大器。另外，变压器48可独立地予以制造并附加到薄膜磁芯2，从而成为一附加信号放大器。此变压器独立于存储磁芯元件2而用于供集成电路的信号电平放大。
图10表示变压器48和一个磁芯存储矩阵的信号感应线12之间的具体连接情况。如图所示，感应线焊接点22通过适当的导电通路90而连接到外部焊接点50，后者连接到变压器48的最下面的线圈元件66的外部引线。另一个感应线焊接点24通过导电通路52而连至最上面的线圈元件68的外部引线。最上面的线圈68的外部引线通过导电通路94而连至信号输出端焊接点100。被放大后的信号在第一线圈元件66和第二线圈元件68的焊接点50和54的延伸焊接点98和100之间输出。
在完成了薄膜磁芯存储系统和薄膜变压器48的集成制造过程后，将引出脚焊接到该薄膜系统的底部基片上的各外部焊接点上。然后将制成的组件封装在塑料或陶瓷外壳内，使引出脚外露，作成公知的集成封装品的形式。
显然，根据本发明制造的薄膜磁芯存储矩阵具有超过公知的磁盘驱动器的大容量存储装置、薄膜存储矩阵以及磁阻性存储元件矩阵的优点。特别是，由于单个存储单元的实际尺寸很小，存储矩阵可作成比磁盘驱动器的装置有较大的存储位容量。例如，估计可以构造实际尺寸不超出2英寸乘2英寸的1兆位存储矩阵。此外，根据本发明的存储矩阵的存取时间在几个毫微秒量级，这比今日一般的磁盘驱动器的检索时间要快3个数量级。而且，功率也显著低于磁盘驱动器和分立式磁芯存储矩阵。而且，由于采用闭合的磁路，在薄膜存储元件中出现的交叉场干扰问题得到减轻，而且它的位存储的的长期不易失性是十分可靠的。此外，由于采用集成电路制造技术来制造矩阵，因此单个矩阵可以低成本而高产量地进行生产。最后，由于使用薄膜变压器，使得非常小尺寸的磁芯能得以应用，因而功耗小，不必牺牲信号的完整性。
虽然上述内容已提供了本发明的完整的优选实施例，然而本领域的技术人员可以对它们作出各种修改和变型。例如，根据具体的应用情况可以选择不同于上述有代表性尺寸的其他各种尺寸。此外，如果变压器48具有由优良的导体材料(如镍-铁合金)制成的导电条60和82，这两个导电条或其中之一可用作中心抽头连接，而中心抽头元件76可以省去。而且，存储矩阵可以不需垂直向地沉积而成一个垂直向的三维存储器这完全可由电气联接而实现。因此，上述这些并不能限制住本发明，本发明仅受权利要求书限制。
权利要求
1.一种薄膜磁存储元件，其特征在于包括一个基片；一个由基片支持的底层极体；一个与所述底层极体共同形成闭合磁路的顶层极体，所述底层极体和顶层极体由导磁材料制成；多条穿过所述磁路内部的导电引线；用于将所述各导电引线互相绝缘及使它们与所述底层极体和顶层极体绝缘的装置。
2.如权利要求1所述的薄膜磁存储元件，其特征在于，所述多条导电引线包括第一对基本上互相平行的引线和第二对互相平行的引线。
3.如权利要求2所述的薄膜磁存储元件，其特征在于，所述第一对引线与第二对引线成一个角度而设置。
4.如权利要求1所述的薄膜磁存储元件，其特征在于，所述基片是不导磁的。
5.如权利要求1所述的薄膜磁存储元件，其特征在于，还包括一层在所述存储元件上面形成的绝缘层。
6.一种磁存储矩阵，其特征在于，包括一个基片;设置在所述基片上形成一个矩阵的多个薄膜磁存储磁芯，每一个所述薄膜存储磁芯包括一个支持在所述基片上的底层极体和一个与所述底层极体一起形成闭合磁路的顶层极体，所述底层极体和顶层极体由导磁材料制成;穿过各所述磁芯的第一导电引线;穿过各所述磁芯的第二导电引线;第一多条导电引线;每一条所述第一多条导电引线穿过与该条引线相关的多个磁芯从而确定磁芯矩阵的一排，所述第一多条导电引线和相关的磁芯共同地确定相应的多排磁芯矩阵;第二多条导电引线，每一条所述第二多条导电引线穿过与该条引线相关的多个磁芯从而确定磁芯矩阵的一列，所述第二多条导电引线和相关的磁芯共同地确定相应的多列磁芯矩阵;和用于使所述引线互相绝缘并与所述磁芯绝缘的装置。
7.如权利要求6所述的磁存储矩阵，其特征在于，所述第一多条引线是互相平行的，所述第二多条引线也是互相平行的，并且与所述第一多条引线按一定的角度而设置。
8.如权利要求7所述的磁存储矩阵，其特征在于，所述第一引线基本上平行所述第一多条引线，所述第二引线基本上平行所述第二多条引线。
9.如权利要求6所述的磁存储矩阵，其特征在于，还包括承载在所述基片上的多个焊接点，其中每一条所述引线具有连至一个所述焊接点的第一端和连至另一个焊接点的第二端。
10.如权利要求6所述的磁存储矩阵，其特征在于，所述磁存储矩阵互相连接起来从而形成一个三维矩阵。
11.如权利要求6所述的磁存储矩阵，其特征在于，还包括覆盖住所述矩阵的一层绝缘层。
12.一种微型薄膜变压器，其特征在于包括一个底层极体;一个与所述底层极体一起形成闭合磁路的顶层极体，所述底层极体和顶层极体由导磁材料制成;设置在所述顶层极体和底层极体之间的互相间隔开的第一和第二线圈，所述第一和第二线圈具有一个可从外部接近的端部;用于将所述线圈与所述极体绝缘的装置。
13.如权利要求12所述的薄膜变压器，其特征在于，所述极体在它们相对的端部和中部互相连接。
14.如权利要求13所述的薄膜变压器，其特征在于，所述极体通过将其中一个所述极体中的设置在其中部的一部分延伸到另一个所述极体，从而实现它们的互相连接。
15.如权利要求12所述的薄膜变压器，其特征在于，所述底层极体具有第一端部和第二端部，以及在它们之间延伸的中间本体部分;所述顶层极体具有第一端部和第二端部，以及在它们之间延伸的中间本体部分，所述中间本体部并且设置在所述底层极体的中间本体部分之上，从而提供容纳所述线圈的一个内部空间，所述底层极体的第一和第二端部分别与所述顶层极体的第一和第二端部相连接。
16.如权利要求15所述的薄膜变压器，其特征在于，所述顶层极体的内部本体部分具有一个延伸到所述底层极体的中间本体部分的向下悬垂的中间部分。
17.如权利要求16所述的薄膜变压器，其特征在于，所述第一和第二线圈的每一个都设置在所述顶层极体的中间部分上互相间隔开的位置。
18.一种磁存储矩阵和一个微型薄膜变压器的组合装置，其特征在于，所述磁存储矩阵包括一个基片;设置在所述基片上形成一个矩阵的多个薄膜磁存储磁芯，每个所述薄膜磁存储磁芯包括支持在所述基片上的一个底层极体和一个与所述底层极体一起形成闭合磁路的顶层极体，所述底层极体和顶层极体由导磁材料制成;穿过每个所述磁存储磁芯的第一导电引线;穿过每个所述磁存储磁芯的第二导电引线;第一多条导电引线，其中每一条所述引线穿过与该条引线相关的多个磁芯从而确定磁芯矩阵的一排，所述第一多条引线与所述相关的磁芯共同确定相应的多排磁芯矩阵;第二多条导电引线，其中每一条所述引线穿过与该引线相关的多个磁芯从而确定一个磁芯矩阵，所述第二多条引线和所述相关的磁芯共同确定相应的多列磁芯矩阵;和用来将所述引线互相绝缘以及与所述磁芯相绝缘的装置;和所述微型微膜变压器包括一个底层极体;一个与所述底层极体一起形成闭合磁路的顶层极体，所述底层和顶层极体由导磁材料制成;和设置在所述顶层和底层极体之间并且互相间隔开的第一和第二线圈，每个所述线圈具有一个外部可接近的端部，其中一个线圈导电地连接到所述第一导电引线上。
19.如权利要求18所述的组合装置，其特征在于，所述第一多条引线互相平行，所述第二多条引线也互相平行，并且与所述第一多条引线按一定角度而设置。
20.如权利要求19所述的组合装置，其特征在于，所述第一引线基本上平行所述第一多条引线，并且所述第二引线也基本上平行所述第二多条导线。
21.如权利要求18所述的组合装置，其特征在于还包括承载在所述基片上的多个焊接点，并且其中每一条所述引线具有连接到所述焊接点之一的第一端和连接到另一个所述焊接点的第二端。
22.如权利要求11所述的组合装置，其特征在于，其中多个所述磁存储矩阵之间互相连接起来从而形成一个三维矩阵。
23.如权利要求18所述的组合装置，其特征在于还包括一层覆盖所述矩阵的绝缘层。
24.如权利要求18所述的组合装置，其特征在于所述变压器的极体在它们的相对端和中间互相连接。
25.如权利要求24所述的组合装置，其特征在于，所述变压器的极体通过将所述其中一个所述极体中的设置在其中部的一部分延伸到另一个所述极体，从而实现它们的互相连接。
26.如权利要求18所述的组合装置，其特征在于，所述变压器的底层极片具有第一端部和第二端部、以及在它们之间延伸的一个中间本体部分;所述变压器的顶层极体具有第一端部和第二端部、以及在它们之间延伸的一个中间本体部分，并且该中间本体部分设置在所述变压器的底层极片的中间本体部分之上，从而提供容纳所述线圈的一个内部空间，所述变压器的底层极体的第一和第二端部分别与所述变压器的顶层极体的第一和第二端部相连接。
27.如权利要求26所述的组合装置，其特征在于，所述变压器的顶层极体的内部本体部分具有一个延伸到所述变压器的底层极体的中间本体部分的向下悬垂的中间部分。
28.如权利要求27所述的组合装置，其特征在于，所述第一和第二线圈设置在所述变压器的顶层极体的中间部分的互相间隔开的位置。
29.一种制造薄膜磁芯存储元件的方法，其特征在于包括以下步骤(a)设置一个基片;(b)在所述基片上形成一个由导磁材料制成的底层极体;(c)在所述底层极体上面形成多条与该底层极体绝缘的导电引线;和(d)在所述多条导电引线上面形成与所述引线相绝缘的一个顶层极体，该顶层极体的各部分与所述底层极体的相应部分磁耦合，从而形成环绕所述导电引线的闭合磁路。
30.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)还包括以下步骤(ⅰ)在所述底层极体上形成第一绝缘层;(ⅱ)在所述第一绝缘层上形成第一对导电引线;(ⅲ)在所述第一对导电引线上形成第二绝缘层;(ⅳ)在所述第二绝缘层上面形成第二对导电引线;(ⅴ)在所述第二对导电引线上面形成第三绝缘层。
31.如权利要求29所述方法，其特征在于，所述步骤(d)包括透过所述绝缘层暴露出所述底层极体的各预定部分;在所述第三绝缘层上面沉积导磁材料，从而使该导磁材料接触所述底层极体被露的部分并在底层极体的各暴露部分之间的所述第三绝缘层的顶部而延伸。
32.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)还包括按互相平行的方式形成第一对引线，和按互相平行的方式形成第二对引线并将它们按与每对引线成一定的角度而进行设置。
33.如权利要求29所述的方法，其特征在于，步骤(d)还包括在被覆盖元件的任何暴露的部分和顶层极体之上形成一个绝缘层。
34.一种具有多个薄膜磁芯存储元件的磁存储矩阵的制造方法，其特征在于包括以下步骤(a)提供一个基片;(b)在所述基片上形成多个单独的底层极体;(c)在所述各单独的底层极体上形成多条与该底层极体绝缘的导电引线，其中一些确定的引线穿过所述各单独的底层极体从而形成多条互相平行的行矩阵线，其他的引线穿过所述各单独的底层极体从而形成多条互相平行的列矩阵线，其中一条特定的引线穿过所有的所述各单独的底层极体从而形成一条Z轴线，另一条特定的引线穿过所有的各单独底层极体从而形成一条信号感应线;(d)在所述各导电引线上面形成多个单独的顶层极体，它们与所述各导电引线相绝缘，每个所述单独的顶层极体的一些部分与相关的单独的底层极体的相应部分相耦合，从而形成环绕所述各导电引线的相应的多条闭合磁路。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，其中步骤(c)还包括(ⅰ)在所述多个单独的底层极体上面形成第一绝缘层;(ⅱ)在所述第一绝缘层上形成所述多条导电引线的第一分组;(ⅲ)在所述引线的第一分组上面形成第二绝缘层;(ⅳ)在所述第二绝缘层上形成所述多条导电引线的第二分组;(ⅴ)在所述引线的第二分组上面形成第三绝缘层。
36.如权利要求34所述的方法，其特征在于，步骤(d)还包括透过所述绝缘层暴露出各所述单独的底层极体的相应部分，在所述第三绝缘层上沉积导磁材料从而使各所述单独的顶层极体包括有与相关的底层极体的被暴露部分之间延伸的导磁材料。
37.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)还包括按互相对齐的形式形成所述的引线的第一分组，按互相对齐的形式形成所述引线的第二分组并按与所述引线第一分组成一定角度而进行设置。
38.如权利要求34所述的方法，其特征在于，还包括形成多个焊接点以便以预定的方式连接各导电引线。
39.如权利要求34所述的方法，其特征在于还包括用一种绝缘材料覆盖所述矩阵的步骤。
40.一种微型薄膜变压器的制造方法，其特征在于包括(a)提供一个基片;(b)形成一个由导磁材料制成的底层极体;(c)在所述底层极体上以互相间隔的方式形成一种线圈结构，并且使它们与所述底层极体相绝缘;(d)在所述线圈结构上面形成一个顶层极体，该顶层极体的一些部分与所述底层极体的相应部分相耦合，从而形成具有一个被所述线圈结构环绕的腿部的闭合磁路。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，步骤(c)还包括以下步骤(ⅰ)在所述底层极体上面形成第一绝缘层;(ⅱ)在所述第一绝缘层上面形成第一线圈;(ⅲ)在所述第一线圈上面形成第二绝缘层;(ⅳ)在所述第二绝缘层上面形成第二线圈;(ⅴ)在所述第二线圈上面形成第三绝缘层。
42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，在所述步骤(ⅳ)之前具有在所述第二绝缘层上面形成一个中心抽头元件和在该中心抽头元件上面形成第四绝缘层的步骤。
43.如权利要求40的方法，其特征在于，步骤(d)还包括以下步骤暴露出所述底层极体的相应部分，在所述线圈结构上沉积导磁材料从而使得所述顶层极体包括有与底层极体被暴露的相应部分相接触并在线圈结构上底层极体各被暴露部分之间延伸的导磁材料。
44.如权利要求40所述的方法，其特征在于还包括在所述基片上以预定的方式提供多个可从外部接近的焊接点以便连接所述线圈结构。
45.如权利要求40所述的方法，其特征在于，还包括用一层绝缘层覆盖所述薄膜变压器的步骤。
全文摘要
薄膜磁芯存储矩阵，具有大量设在基片上的各薄膜磁芯存储元件和X、Y、Z和信号感应线。这些线穿过各磁芯元件，连接在设于矩阵周围的各焊接点之间。各磁芯元件包括形成闭合磁路的底层极体和顶层极体。信号感应线耦合到用来放大各磁芯元件的读出信号的微型薄膜变压器。矩阵与变压器互相独立或者可互相组合成一个整体。若干矩阵可叠积形成一个三维存储装置。矩阵和变压器都采用集成电路制造技术制造。
文档编号H01F41/00GK1069595SQ9110581
公开日1993年3月3日 申请日期1991年8月15日 优先权日1991年8月15日
发明者林丰杰, 朱生勃 申请人:马格涅斯公司