DE3135518A1

DE3135518A1 - Abtastnadel nach dem kapazitaetserfassungsprinzip und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3135518A1
Application number: DE19813135518
Authority: DE
Inventors: Keiichiro 1156 Yokohama Doi; Masaki 1-6-17 Sagamihara Kanagawa Murakami; Keiji 3745 Yomato Kanagawa Segawa
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1980-09-09
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1982-04-08
Also published as: US4410974A; GB2085639B; GB2085639A; CH644222A5; JPS6042532B2; DE3135518C2; JPS5750345A

Description

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Abtastnadel nach dem Kapazitätserfassungsprinzip und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Abtastnadel nach dem Kapazitätserfassungsprinzip, die Signale erfaßt, welche in Form von kleinen Grübchen längs Spuren auf einem Aufzeichnungsmedium als geometrische Veränderungen gespeichert sind, und ein Verfahren zur Herstellung solcher Nadeln.

Es sind bisher verschiedene Herstellverfahren bekannt, durch die Kapazitätserfassungs-Abtastnadeln hergestellt werden sollen, die der Schleifwirkung, die infolge der Berührung mit der Oberfläche einer mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Kapazitätsplatte entstehenden Beanspruchung einen ausreichenden Widerstand entgegensetzen sollen. Solche Nadeln bestehen aus einem Diamantkörper, der mit einer Elektrode versehen ist, die sich bis zu einer Oberfläche nach unten erstreckt, die in Berührung mit der Aufzeichnungsfläche steht. Um eine hohe Schleif- oder Abriebfestigkeit sicherzustellen, muß die Elektrode fest mit dem darunterliegenden kristallographischen Aufbau der Kohlenstoff atome, die den Diamantkörper bilden, verbunden sein, so daß die die leitfähige Elektrodenschicht bildenden Atome unter dem relativ starken Angriff nicht abgetragen oder versetzt werden.

Bekannte Verfahren beruhen auf der Bombardierung des Diamantkörpers mit sehr schnellen leitfähigen Teilchen, beispielsweise Hafnium oder Titan, oder auf der Verwendung gleichartiger Techniken, die das Eindringen von leitfähigen Atomen in den Diamanten zur Bildung der Elektrode erlauben. Es sind jedoch keine sehr zufriedenstellenden Ergebnisse erreicht worden, da die Diamantfläche, auf der die Elektrode ausgebildet ist, das Eindringen von Partikeln verhindert und bei der Bombardierung des Kristallaufbaus Gitterfehler erzeugt werden.

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Erfindungsgemäß werden als zur Elektrodenausbildung verwendete Oberfläche der Diamantnadel (110)-Kristallebenen verwendet, da die unter der (110)-Ebene liegendenKohlenstoffatome so angeordnet sind, daß sie ein tiefes Eindringen leitender Atome in den Körper zulassen. Es kann so ein größerer Anteil der leitfähigen Atome in den Kristallaufbau eines Diamanten eingefügt werden, um eine Elektrode auszubilden, die eine feste Bindung mit den Kohlenstoffatomen aufweist, so daß eine abrieb- oder schleiffeste Elektrode entsteht.

Es könnten zur Herstellung des Diamantnadelkörpers Naturdiamanten verwendet und in die erforderliche Form geschnitten werden. Da Naturdiamanten jedoch unterschiedliche Kristallstruktur aufweisen, und nur äußerst selten die (110)-Kristallebene als Oberfläche zeigen, ist für den Schneidvorgang eine Röntgenstrahlanalyse zur Feststellung der erforderlichen Kristallausrichtung nötig.; ein solcher Vorgang würde die Herstellung der Abtastnadeln in Massenfertigungsgrößen aus wirtschaftlichen Gründen verhindern.

Erfindungsgemäß werden künstlich hergestellte Diamanten verwendet mit flachen Oberflächen, die parallel zu den Kristallebenen (111) und (lOO) liegen und bei denen benachbarte Flächen jeweils die gleiche Kristallebenen, d.h. entweder die (111)- oder die (100)-Ebenen sind. Zwischen benachbarten identischen Kristallebenen wird durch Umformen der Verbindungskante eine Kristallebene (110) freigelegt, die entweder eben, konvex oder konkav sein kann. Z.B. durch Bombardieren mit hochschnellen Ionen wird dann zur Ausbildung der Nadelelektrode leitfähiges Material auf der (110)-Ebene abgeschieden.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig, 1 eine perspektivische Darstellung einer auf mehreren Spuren einer rillenlosen Kapazitäts-Aufzeichnungsplatte aufsitzenden Kapazitätserfassungsnadel,

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Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines künstlichen Diamanten, bei dem eine parallel zur Kristallebene (110) liegende Oberfläche zwischen benachbarten (111)-Kristallebenen ausgebildet ist,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Diamantkörpers nach Fig. 2 mit Darstellung der durch die Kristallebene (110) gegenüber den benachbarten (111)-Kristallebenen gebildeten Winkel,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Diamantkörpers aus Fig. 2 mit der Bombardierungsrichtung der hochschnellen Ionen zur Ausbildung einer Nadelelektrode,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Diamantkörpers, der nach Ausbildung einer Elektrode an der (110)-Kristallebene in Abtastnadelform geschnitten ist, und

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Beispiels eines künstlichen Diamanten, bei dem die (110)-Kristallebene zwischen benachbarten (100)-Kristallebenen ausgebildet ist.

Die Abtastnadel 10 vom Kapazitäts-Aufnahmetyp für rillenlose Kapazitätsscheiben sitzt auf mehreren spiralförmigen oder konzentrischen Spuren 11 einer Aufzeichnungsplatte auf, in denen Signale als geometrische Änderungen in Form von kleinen Grübchen gespeichert sind. Die Nadel 10 besteht aus einem Diamantkörper 12, der mit einer schmalen Streifenelektrode 14 versehen ist, welche sich bis zu einer Auflagefläche 16 nach unten entspricht. Die Auflagefläche 16 besitzt eine solche Breite, daß sie einige Spuren überdeckt. Diese Elektrode ist an einer (110)-Kristallebene des Diamantkörpers ausgebildet.

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Erfindungsgemäß wird der Diamantkörper 12 aus einem künstlich hergestellten Diamanten gebildet, wie er beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist. Dieser künstliche Diamant ist aus einem oktaedrischen Körper gebildet, wie er gestrichelt dargestellt ist, und zwar so, daß benachbarte sechseckige Oberflächen 21, 22, 23 und 24 entstanden sind, die jeweils parallel zu einer (111) ^-Kristallebene liegen, während rechtwinklig geformte Oberflächen 30 und 31 parallel zu einer (100)-Kristallebene liegen. Ein derartiger künstlicher Diamant wird von der Firma General Electric unter der Bezeichnung MPSD-^D iamant vertrieben und hat sich deswegen als für die Erfindung geeignet erwiesen, da der beschriebene Kristallaufbau vorhanden ist. Die (110)-Kristallebene wird dann zwischen benachbarten Oberflächen, beispielsweise den Oberflächen 20 und 21, mit identischer Kristallstruktur dadurch ausgebildet, daß die Grenzlinie 40 zwischen diesen Flächen in Richtung des Pfeiles 41 senkrecht zur Verbindungslinie 40 geläppt wird. Dieser Läppvorgang läßt an dem Diamantkörper eine längliche Oberfläche entstehen, die gestrichelt als Rechteck 42 eingezeichnet ist. Diese Fläche 42 liegt parallel zur (110)-Kristallebene.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, bilden die benachbarten Oberflächen 20 und 21 einen Winkel a von bekannter Größe. Der Läppvorgang wird so ausgeführt, daß die längliche Oberfläche 42 im wesentlichen gleiche Winkel b mit den benachbarten (111)-Ebenen 20 und 21 bildet, und die Längskanten entstehen parallel zur ursprünglichen Begrenzungslinie 40 mit einem Abstand voneinander, der geringfügig größer als 0,8 um ist.

In dem Kristallaufbau unter der (110)-Kristallebene sind die Kohlenstoffatome so angeordnet, daß sie ein Eindringen des leitfähigen Materials oder der Ionen in eine tiefe Lage unter der Oberfläche gestatten. Nach dem Läppvorgang wird die (110)-Kristallebene 42 mit Ionen hoher Geschwindigkeit bombardiert, um eine Leitschicht auszubilden, die, wie Fig. 4 zeigt, dann

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als die Elektrode 14 nach Fig. 1 oder 5 dient. Es können auch, andere Techniken, beispielsweise Jonensprühen oder Vakuumabscheidung für die Ausbildung der Elektrode Verwendung finden. Da der Winkel a bekannt ist und die benachbarten identischen Kristallebenen durch gerade Linien begrenzt sind, wird die (110)-Kristallebene in einem kurzzeitigen Bearbeitungsvorgang mit hoher Genauigkeit unter Benutzung der Grenzlinie als Referenz für den Läppvorgang ausgebildet.

Nach der Ausbildung der Elektrode 14 wird der Diamantkörper durch Entfernen .der in Fig. 5 schraffierten Bereiche entsprechend zu einer Nadel umgebildet, die die erwähnte Berührungs- oder Auflagefläche 16 aufweist.

Ein weiteres Beispiel eines künstlichen Diamanten ist in Fig.6 dargestellt. Dieser Diamant besitzt achteckförmige (100)-Kristallebenen, die mit geraden Begrenzungslinien aneinanderstoßen und von diesen (100)-Kristallebenen begrenzte dreieckförmige (11I)-Kristallebenen. Die (110)-Kristallebene wird gleichfalls durch Anläppen einer Begrenzung zwischen zwei benachbarten (100)-Ebenen in gleicher Weise, wie bereits beschrieben, erzeugt.

Claims

Patentansprüche:

Abtastnadel nach dem Kapazitätsprinzip zur Erfassung von als geometrische Änderungen längs einer Spur auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Signalen, dadurch gekennzeichnet , daß die Abtastnadel aus einem Diamantkörper (12) besteht, bei welchem eine (110)-Kristallebene (42) zwischen benachbarten Ebenen (20,21) identischer kristallographischer Struktur ausgebildet ist und daß an der (110)-Kristallebene eine Elektrode (14) zum Erfassen der Signale ausgebildet ist.

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2. Abtastnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamantkörper mit einer Auflagefläche (16) versehen ist, die zum Aufsetzen auf das Aufzeichnungsmedium ausgelegt ist, daß die Auflagefläche eine solche Breite besitzt, daß die Nadel (10) auf mehreren Spuren des Aufzeichnungsmediums aufsitzt, und daß die Elektrode (14) eine im wesentlichen der Spurbreite entsprechende Breite aufweist.
3. Abtastnadel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Diamantkörper aus einem künstlich hergestellten Diamanten besteht,
4. Abtastnadel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die (110)-Kristallebene gleiche Neigungswinkel zu den benachbarten Ebenen (20,21) aufweist,
5. Abtastnadel nach Anspruch 4, dadurch gek"enn zeichne t , daß die benachbarten Ebenen (20,21) (111)- oder (100)-Kristallebenen sind.
6. Verfahren zur Herstellung einer Abtastnadel zum Erfassen yon als geometrische Veränderungen an einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Signalen, dadurch gekennzeichnet , daß ein vielflächiger Körper aus künstlichem Diamant mit parallel zu den (100)- und (111)-Kristallebenen liegenden Flächen verwendet wird, wobei einander benachbarte Flächen identische kristallographische Struktur besitzen, daß eine Grenzlinie (40) der benachbarten Flächen (20,21) zur Bildung einer parallel zur (110)-Kristallebene liegenden länglichen Fläche (42) geläppt wird und daß an der länglichen Fläche eine Elektrode (14) zum Erfassen der Signale ausgebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Läppvorgang in einer senkrecht zur Grenz-

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linie zwischen den benachbarten Flächen (20, 21) so ausgeführt ist, daß die entstehende Fläche im wesentlichen gleiche Winkel zu den benachbarten Flächen einschließt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß beim Ausbilden der Elektrode ein elektrisch leitfähiges Material zum Eindringen in die Diamantstruktur durch die längliche Fläche (42) hineingebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß zusätzlich an dem Diamantkörper eine Auflagefläche (16) angeläppt wird, die einen bestimmten Winkel mit der Elektrodenfläche (14,42) bildet.