JPS5846791B2 - 磁気バブル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、円筒状磁区（磁気バブル）を利用する装置に
おける磁気バブル結晶の実装法に関するものである。

一軸異方性を有するオルソフェライト、ガーネット等の
バブル結晶を、磁化容易軸が面に対して垂直方向になる
ように薄く切出し、または薄板状に育成し、磁化容易軸
方向に励磁すると、円筒状磁区（以下磁気バブルと呼ぶ
）が発生する。

この磁気バブルは、薄膜面内で傾斜磁界を加えることに
より、その印加磁界の弱い方向に自由に移動させること
ができる。

そして、この磁気バブルの有無を、２進情報のＩＴ Ｉ
１１、＋１０１＋に対応させることによって、論理素
子または記憶素子を構成することができる。

このように、適当な材料の板状結晶を選び、適当な強さ
のバイアス磁場をかげると、磁気バブルは任意の位置に
安定して存在するので、この特性を利用して磁気バブル
を発生させ、一定の場所に移動させ、かつこれを検出す
ることにより、メモリとして使うことができる。

磁気バブルの制御法として種々のものが公知であるが、
最も一般的な手法としては、回転磁界とパーマロイ・パ
ターンによる制御法である。

これは、バブル結晶上に形成された例えばＴ型とＴ型の
パーマロイ・パターンに対して、外部より回転磁界を加
えるのである。

回転磁界によって、パーマロイに生じた磁極にバブルを
吸引させる方法で時計方向に回転する磁界を与えるとバ
ブルは右に移動するが、Ｔ型、Ｔ型のパターンの方向を
９０° １８０°、２７００回転させると、それぞれ
下、左、上の方向にバブルを移動させることができる。

回転磁界１回転に対し、磁気バブルは１ピリオド移動さ
れる。

この回転磁界の発生は、直交して配置されたＸＹコイル
にそれぞれ正弦波、余弦波の電流を流すことにより、バ
ブル結晶平面に円軌跡を得ることができる。

駆動コイルの機能は、バブル結晶面に対して均一な水平
磁界成分を与えることであり、また駆動コイルは駆動回
路に対して唯一の負荷となることから、効率のよい設計
が望ましい。

一般に、磁気バブル用駆動コイルとして、ソレノイド・
コイル、またはへルムホルツ・コイルが用いられている
が、従来のコイル構造および実装法では、その組立性、
保守性、放熱性そして特に端子出し窓面積の確保の点で
不具合点があり、問題も多かった。

第１図は、従来のソレノイド・コイルによる実装図であ
る。

図において、１はＸコイル、２はＹコイル、１０はバブ
ル結晶搭載基板である。

バブル結晶搭載基板１０上に先ずＸコイル１を巻き、そ
の上にＸコイルに直交してＹコイル２を巻いているので
、基板１０からの端子出し用窓面積は非常に小さく、通
常の巻き方ではＡで示される面積に限定される。

そこで、必要な端子出し用窓面積をさらに確保するため
には、バブル結晶搭載基板１００面積を大きくして、端
子出し用窓面積をＢで示す面積に拡大することも考えら
れるが、ＡからＢへの面積の拡張に伴って、有効な磁界
平面を一定にするため、コイル形状の拡大が必要条件と
なる。

このため実装効率が悪くなるほか、コイルのインダクタ
ンスの増大による駆動回路の負荷の増大、あるいは線輪
等を余分に要して不経済となる。

また、上記のような実装法では、Ｘ−Ｙコイルを同時に
巻くことができず、組立が面倒であり、バブル結晶面を
容易に露出させることができないから、保守の面で不便
があり、その構造上、放熱効果も良くない。

さらに、Ｘ、Ｙコイルの立体組合せがもたらす実装構成
への制限も太きい等、従来のコイル構造および実装法で
は、上記のような不都合な点が多々あった。

そこで、これらの欠点を解決するために本出願人は第２
図に示す駆動コイルを既に提案している。

図において、３はＸコイル、４はＹコイル、１〜■は回
転磁界領域である。

このように、Ｘ、Ｙコイルともに、平面に広がりを持ち
独得な形状を有するコイルを使用し、これらを互に直交
させて配置することにより、ＸとＹコイルが重複した４
個所の領域Ｉ 、Ｉ［２ｍ 、ＩＶに回転磁界を与える
のである。

Ｘコイル３とＹコイル４は、互に直交させて配置するの
が基本であるが、特性上または構造上の要求から、２つ
のコイルをずらして配置すること、例えば８５° ７５
°、または４５°に傾斜させて配置することも可能であ
る。

実装する場合には、Ｘコイル３とＹコイル４が重畳され
た４個所Ｉ 、 ｎ 、ＩＩＩ、ＴＶの領域に対応した
位置で、かつその領域と同一面積を有するバブル結晶を
配置した板を設け、鉄板をＸコイル３とＹコイル４の間
または片側に配置する。

第３図は、第２図に示す駆動コイルの斜視図である。

図に示すように、この駆動コイルは、適当な太さの口型
または口型の絶縁導線を、従来のソレノイド・コイルの
概念とは逆に、水平面に多重巻きして、フラットな形状
に構成する。

そして、その平板コイルを垂直方向に積重ねて、組立実
装を施す。

設計基準としては、極力薄く形成するために、一層にす
ることが多いが、多層構成にしてもよい。

勿論、プリント配線技術等を利用して、上記のようなコ
イルをプリント板等に構成することも可能である。

以下このような駆動コイルを平面コイルと称して説明す
る。

第４図は、平面コイルおよびソレノイドコイルの磁界説
明図である。

図においてＡは平面コイル、Ｂはソレノイドコイルであ
る。

図のＡに示す平面コイルに通電すると、その障碍られる
磁界ベクトルはＨ２、−Ｈｘ、＋Ｈｘで代表させること
ができる。

一方ソレノイド・コイルは、図のＢに示すように、−Ｈ
Ｘ、＋ＨＸよりもＨｚを利用するための構成であるのに
対して、図のＡの平面コイルは、Ｈ２よりも−Ｈｘ、＋
ＨＸを利用しようという構成である点において、両者は
根本的に異っている。

第５図は、第３図に示す平面コイルを用いた磁気バブル
装置の断面図である。

この装置は、第２図に示すＸ、Ｙコイルの対を２組用意
し、これらのコイルの中間に、バブル結晶搭載基板を挿
入して実装したものである。

図において、５はコイル板、６はバブル結晶、γは保護
板、８はアルミナ板０．５ ｍｍｙ用いた基板、９はス
ペーサである。

このように、図においては、６，７，８，９で構成され
た磁気バブル機能部（以下プレーンと呼ぶ）をコイル板
５で上下より積層構成するのである。

第６図は、第５図に示す実施例をさらに改良した磁気バ
ブル装置の断面図である。

図において、３はＸコイル、４はＹコイル、５はＸコイ
ル３とＹコイル４とを配置してモールド加工したコイル
板、６はバブル結晶、１１は導体板である。

平面コイルを用いて駆動コイルとした磁気バブル装置の
基本となる方式は、第５図で説明したように、バブル結
晶塔載プレーン６．７，８，９（第６図では７，８，９
は省略されている）の両側に、コイル板５を設けて構成
するものであるが、第６図に示す装置は、プレーンの上
側か下側にコイル板５を設けるのみでよく、プレーンの
反対側には上記コイル板５のかわりに導体板１１を設け
るのである。

尚この構成は、特願昭４８１３５５２４号として本出願
人により既に出願されているので詳しくはこれを参照さ
れたい。

このように構成すれば、プレーンの両側にコイル板５を
設けた場合に比較して多少効率は落ちるけれども、実際
上、導体板１１はコイル板５を両面に備えたものと同一
の効果を示す。

ここで、基体板１１としてはアルミ板が強度、軽量の点
から最もよいが、その他の導体板例えば鋼、黄銅でも勿
論、可能である。

又、コイル板５は上側、下側のみに積層構造としてもよ
い。

このように、事実上コイル板５はプレーンの片面に設け
るだけの１個のみでよいから、きわめて経済的であると
ともに、フラットな形状のコイル板５および導体板１１
を用いているので、積層構成にするのみでよく、したが
って組立工程が非常に簡単で、実装が容易であり、また
バブル結晶プレーン上の３６００全面を端子出し面積と
して得ることができ、かつ積層板を単に取りはずすのみ
であるから保守性において優れており、さらに従来の装
置のように、結晶面を備えたチップをコイルの中に封入
しないでよいから、放熱効果もきわめてよい。

本発明は、このような各種の利点を有する第６図に示す
如き磁気バブル装置、すなわち平面コイルを互いに交叉
させて配置した駆動コイルに相対向して設けられた導体
板とよりなる回転磁界発生装置を備えた磁気バブル装置
をさらに改良し特性の良好な、従って動作のさらに安定
な磁気バブル装置を提供しようとするものである。

上記本発明の目的は、バブル結晶面に水平磁界成分を付
与する複数枚の平面コイルを互いに交叉させて配置した
駆動コイルと該駆動コイルに相対向して設けられた導体
板とよりなる回転磁界発生装置を備えた磁気バブル装置
において、該導体板に対してバブル結晶のパターン形成
面を対向して配置することによって達成することができ
る。

以下第７図を用いて本発面にかΣる磁気バブル装置を説
明する。

第７図は本発明を説明するための図であり、Ｘコイル、
Ｙコイルを互いに直交させてなる平面コイルと導体板と
よりなる回転磁界発生装置によって生じる垂直磁界成分
の強度分布を示すものである。

図において５は第２図に示すような平面状のＸコイル、
Ｙコイルが交叉して積層されたコイル板、１１は導体板
である。

回転磁界発生装置を構成するコイル板５のＸコイル、Ｙ
コイルのそれぞれに位相が９０°ずれた正弦波電流を流
した場合、導体板１１０面方向に回転磁界が発生するこ
とは前述の通りであるが、この場合理想的な回転磁界は
、導体板１１０表面に近接した領域にあることを本発明
者らが確認している。

すなわち第７図に示すようにコイル板より発生する磁界
のうち垂直方向成分の磁界（第４図ＡのＨ７，成分磁界
）分布をみると、導体板１１より離れるにしたがって増
大することがわかる。

この垂直方向成分磁界は、バブル結晶およびバブル結晶
上に形成されたパーマロイパターンに対して悪影響を与
え、その結実装置全体の動作マージンを低下させ、バブ
ルの挙動を不安定にするものであり好しくない。

従って本発明はこの種の磁気バブル装置において、垂直
方向成分磁界のバブル結晶に与える影響が最も少なくな
るようにバブル結晶を塔載したものであり、その具体的
構成を第８図に示す。

図において、５はコイル板、６はバブル結晶、６′はバ
ブル結晶上に磁気バブルの発生、伝播、分割、検出等の
各機能を司るパーマロイパターンが形成されたパターン
形成面、１１は導体板、１２はポリイミド樹脂からなる
絶縁膜、１３はソルダバンプである。

図から明らかなように、本発明は、導体板１１上にバブ
ル結晶を塔載する際、バブル結晶上のパターン形成面６
′を導体板１１と相対向して塔載したものである。

このようにバブル結晶のパターン形成面Ｃを導体板１１
に近接して塔載することによって磁気バブル自身および
磁気バブルを制御する上記各種機能部におけるパーマロ
イパターンは垂直方向成分磁界の少ない、従ってより理
想に近い回転磁界のもとで制御されるため、磁気バブル
は安定に動作し、ひいては装置全体の信頼性が著しく向
上する。

尚本発明は導体板１１に対してバブル結晶６を裏返して
搭載するものであるため、バブル結晶表面のパターン形
成面６′に形成される導体パターンと導体板１１の絶縁
膜１２上に形成された図示せぬ外部引出しパターンとの
接続は、半導体分野におけるフリップチップの接続法が
そのまま用いることができる。

第８図の実施例では、フエースダウンボンテンフグの手
法を採用した例を示している。

ソルダバンプ１３は、バブル結晶上に形成されたパター
ンの外部接続端子部にクロム−金−ハンダ層を突出させ
たものである。

内因の実施例においてはフェースダウン方式を用いたも
のについて示したが、この方式に限らず例えばビームリ
ード方式を採用しても同様に行なえることは言うまでも
ない。

特にこれらの接続技術は半導体分野において既に確立さ
れており、リード付けを能率的に行なう方法として有効
である。

またこのような接続は、外部引出しパターンとバフル結
晶表面のパターン相互の接続部において垂直立上り部分
がないため、例えば感知線としてのパターンに回転磁界
による誘導雑音が殆んどのらず極めて効果的である。

以上説明したように本発明によれば、動作の極めて安定
な磁気バブル装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の駆動コイルの説明図、第２図、第３図は
本発明に用いられる平面コイルの説明図、第４図は平面
コイルおよび従来の駆動コイルの磁界説明図、第５図、
第６図は平面コイルを用いた磁気バブル装置の断面図で
ある。 第７図は本発明の詳細な説明するための垂直磁界分布図
、第８図は本発明にかよる磁気バブル装置の一実施例で
ある。 図において、５はコイル板、６はバブル結晶、６′はパ
ターン形成面、１１は導体板、１２は絶縁膜、１３はソ
ルダバンプである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バブル結晶面に水平磁界成分を付与する複数枚の平
   面コイルを互に交叉させて配置した駆動コイルと、該駆
   動コイルに相対向して設けられた導体板とよりなる回転
   磁界発生装置を備えた磁気バブル装置において、該導体
   板に対してバブル結晶のパターン形成面を対向して配置
   すると共に、該パターン形成面の導体パターンと前記導
   体板の絶縁膜上に形成される外部引出しパターンとを接
   続して前記バブル結晶を前記導体板に搭載したことを特
   徴とする磁気バブル装置。