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Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungskopfes für
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elektrostatische Aufzeichnungsgeräte sowie nach diesem Verfahren hergestellter
Aufzeichnunqskopf Die Erfindung befaßt sich mit dem Gebiet des elektrostatischen
Druckens und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungskopfes
für elektrostatische Aufzeichnungsgeräte sowie einen nach diesem Verfahren hergestellten
Aufzeichnungskopf.
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Elektrostatische Druck- und Plottersysteme benutzen einen Aufzeichnungskopf
mit einer im folgenden als Elektroden-Array bezeichneten Elektrodenkonfiguraten.
Hierunter wird eine bestimmte räumliche Anordnung von Elektroden verstanden, die
in unmittelbare Nähe einer Aufzeichnungsfläche gebracht werden können und die bei
Beaufschlagung mit elektrischen Signalen ein Ladungsmuster auf dieser Fläche erzeugen.
Auf die genannte Aufzeichnungsfläche kann ein Toner aufgebracht werden, mit dessen
Hilfe ein der Form des Ladungsmusters entsprechendes sichtbares Bild hergestellt
werden kann. Die Aufzeichnungsköpfe beinhalten in der Regel eine oder mehrere Reihen
von Elektroden, die in einem Trägerkörper gehaltert sind und in Spitzen enden, die
einen derartig geringen Abstand voneinander haben, daß sich auf der zugehörigen
Oberfläche eine im wesentlichen kontinuierliche Aufzeichnung herstellen läßt. Für
sogegenannte graphische Plotter ist beispielsweise eine Dichte von etwa 80 Elektrodenspitzen
pro Zentimeter üblich.
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Derartige Aufzeichnunqsköpfe können durch manuelle Verdrahtung
einer
entsprechenden Konfiguration von Drahtelektroden hergestellt werden, wobei die Enden
der Drahtelektroden die genannten Spitzen bilden. Ein solches Herstellungsverfahren
ist z.B. in der US-PS 3 693 185 beschrieben. Ein anderes bekanntes Verfahren zur
Herstellung elektrostatischer Aufzeichnungsköpfe bedient sich der Technik gedruckter
Schaltungen. Entsprechende Verfahren sind in den US-PS'n 3 267 485 und 3 718 936
beschrieben. Die Herstellung von Aufzeichnungsköpfen durch manuelle Verdrahtung
ist notwendigerweise zeitaufwendig, erfordert spezialisierte Arbeitskräfte und ist
im allgemeinen teuer und für die Massenproduktion wenig geeignet. Die Anwendung
der Technik gedruckter Schaltungen für die Herstellung von Aufzeichnungsköpfen führte
hingegen bisher nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen, wenn es sich um Aufzeichnungsköpfe
hoher Qualität handelt. Es ist hierbei nämlich außerordentlich schwierig, die die
Schreibstifte bildenden Elektrodenspitzen in der oben erwähnten hohen Dichte anzuordnen,
ohne daß Leiterbrüche oder Kurzschlüsse auftreten. Außerdem ist die Verbindung der
Elektroden mit der Adressierungsschaltung kompliziert und unzuverlässig. Außerdem
sollte die Querschnittsform der Spitzen im Bereich der Schreibflächen vorzugsweise
quadratisch sein. Eine solche Querschnittsform ist jedoch durch die Platierungs-
und Ätzverfahren, wie sie bei der Herstellung gedruckter Schaltungen Anwendung finden,
nur mit großen Schwierigkeiten zu erreichen.
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Bei der Herstellung eines elektrostatischen Aufzeichnungskopfes unter
Verwendung der für gedruckte Schaltungen üblichen Fertigungsverfahren ist die erreichbare
Auflösung zum einen- durch das hierbei verwendete Trägermaterial begrenzt, weil
dieses eine vergleichsweise rauhe Oberfläche besitzt und zum anderen durch die Art
und Weise, in welcher die Metalloberflächen auf dem für gedruckte Schaltungen verwendeten
Trägermaterial aufgebracht werden. Üblicherweise werden Kupfer- oder andere Metallfolien
auf dem Trägersubstrat
durch Kleben befestigt. Somit befindet
sich auf der Trägerplatte eine leitfähige Folie, die auf der Substratoberfläche
mittels einer Klebstoffschicht haftet. Eine solche Struktur bildet keine sehr glatte
und gute Oberfläche. Außerdem werden bei der Technologie gedruckter Schaltungen
Löcher in dem Substrat erst dann angebracht, nachdem die Metallfolie aufgebracht
ist, da die Löcher anderenfalls das Aufbringen der Folie auf die Substratoberfläche
stören könnten. Die Technologie gedruckter Schaltungen erfordert es also, daß zunächst
die leitfähige Folie auf die Substratoberflächen aufgebracht wird und danach die
durch das Substrat verlaufenden Löcher hergestellt werden, wobei anschließend eine
leitende Verbindung innerhalb der Löcher vorgesehen wird, die die auf der Ober-
und Unterseite vorgesehenen leitfähigen Oberflächen elektrisch miteinander verbindet.
Eine solche leitende Verbindung der leitfähigen Oberflächen ist jedoch ungleichförmig
und liefert keine kontinuierliche leitende Schicht.
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In der US-PS 3 771 634 ist eine weitere Technik zur Herstellung gedruckter
Schaltungen beschrieben, bei der zunächst Löcher in die Trägerplatte gebohrt werden
und diese Löcher anschließend zur Bildung leitender Verbindungen zwischen der oberen
und der unteren leitfähigen Oberfläche platiert werden. Alternativ wird ein Herstellungsverfahren
vorgeschlagen, bei dem ein keramisches Substrat verwendet wird, das ebenfalls mit
der oben beschriebenen Technologie der gedruckten Schaltungen bearbeitet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren
für Aufzeichnungsköpfe von elektrostatischen Aufzeichnungsgeräten anzugeben, welches
durch Anwendung photolithographischer und elektrischer F ormgebungste chno logien
an einem Glas- oder Keramiksubstrat zu einem Aufzeichnungskopf führt, der ein genaues
und hochauflösendes Elektroden-Array mit Elektrodenspitzen der gewünschten Querschnittsform
sowie
ein Verbindungsleitungsmuster aufweist, das eine einfache Verbindung mit den elektrischen
Ansteuerschaltungen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß der Erfindung sind
Gegenstand von weiteren Ansprüchen. Andere Ansprüche haben einen nach dem Verfahren
gemäß der Erfindung hergestellten Aufzeichnungskopf zum Gegenstand. Zur Verkürzung
der Beschreibung wird hier auf den Wortlaut dieser Ansprüche ausdrücklich verwiesen.
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Auf einer Oberfläche eines Glas- oder Keramiksubstrats wird eine planare
Dünnfilmanordnung von im Abstand angeordneten metallischen Elektrodenleitern ausgebildet,
während auf der gegenüberliegenden Substratoberfläche eine Konfiguration von ebenfalls
aus einer planaren Dünnfilmschicht bestehenden Anschlußleitern ausgebildet wird.
Diese Anschlußleiter werden im folgenden auch als Busleiter bezeichnet. Die Elektrodenleiter
besitzen jeweils einen verbreiterten Anschlußbereich, der mit einem zugeordneten
Anschlußbereich eines entsprechenden Exemplares der Busleiter fluchtet. Die miteinander
fluchtenden Anschlußbereiche werden leitend miteinander verbunden, derart daß eine
elektrische Verbindung zwischen jedem Elektrodenleiter und einem zugeordneten Busleiter
besteht. Die Elektrodenleiter werden photolithographisch hergestellt, wobei auf
der betreffenden Substratoberfläche ein Metallbelag aufgedampft und dann elektroplatiert
wird. Anschließend wird das vorgesehene Leitungsmuster durch Ätzen hergestellt.
Die Busleiter werden in gleicher Weise hergestellt. Die auf diese Weise erzeugten
Elektrodenleiter besitzen eine hohe Auflösung. Ihre die Schreibspitzen bildenden
Enden haben genau geformte Querschnittsform und Abmessungen. Typischerweise sind
an einem einzigen
Aufzeichnungskopf zwei planare Dünnfilmkonfigurationen
vorgesehen, so daß eine Doppelreile von Elektrodenspitzen entsteht, die gegeneinander
versetzt angeordnet sind.
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Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungskopfes
für elektrostatische Aufzeichnungsgeräte werden an einem vorzugsweise aus Glas bestehenden
Substrat an vorbestimmten Positionen durchgehende Löcher durch Photoätzen oder andere
geeignete Verfahren hergestellt. Auf beide Substratoberflächen wird sodann ein Metallbelag
aufgedampft, wobei das aufgebrachte Metall sich auch in die zuvor angebrachten Löcher
erstreckt, so daß auch die Wandungen dieser Löcher mit einer Metallbeschichtung
versehen werden. Auf diese Weise werden die mit einem Metallüberzug versehenen Substratoberflächen
elektrisch miteinander verbunden. Das im Vakuum aufgebrachte Metall ist vorzugsweise
Chrom, dem eine Kupferschicht überlagert wird. Nach dem im Vakuum erfolgenden Aufbringen
der Chrom- und Kupferschicht wird eine dünne Metallschicht, vorzugsweise aus Kupfer,
über die Chrom-Kupf er -Oberfläche des Substrats und die mit einem Metallüberzug
versehenen Löcher elektroplatiert. Anschließend wird auf einer Oberfläche des Substrats
ein Photoresistmuster aufgebracht, das der vorgesehenen Elektrodenleiterkonfiguration
und den Anschlußbereichen entspricht, wobei letztere mit zugeordneten Anschlußbereichen
der Elektrodenkonfiguration fluchten.
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Auf alle exponierten Kupferoberflächen des Substrats wird sodann eine
Nickelschicht durch Elektroplatieren-aufgebracht. Danach wird vorzugsweise eine
Goldschicht auf die Verbindungsbereiche der Busleitungen aufgebracht, über welche
derAufzeichnungskopf mit einer Signalquelle verbunden werden soll. Diese Goldschicht
dient zur Verbesserung der Leitfähigkeit der Verbindungsbereiche. Die die Schreibstifte
bildenden Enden der Elektrodenleiter werden sodann durch elektrolytische Verfahren
zu der gewünschten
Querschnittsform und Größe ausgestaltet. Das
Photoresistmaterial wird durch ein geeignetes Lösungsmittel entfernt.
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Das Kupfer und das Chrom werden selektiv weggeätzt, wobei die Nickelplatierung
als Abdeckmaterial dient. Durch diesen Ätzvorgang werden das resultierende Elektrodenleitungsmuster
und die Anschlußbereiche auf einer Substratoberfläche und die Bus leitungen und
die fluchtenden Anschlußbereiche auf der gegenüberliegenden Substratoberfläche hergestellt.
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Hierauf wird die gesamte Struktur einheitlich mit Kunststoff abgedeckt
und in den Aufzeichnungskopf eingebaut.
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Gegebenenfalls können die Flächen der Schreibspitzen geschliffen und
oberflächenbehandelt werden, so daß sich die gewünschte Oberflächenqualität ergibt.
Die Schreibspitzen sind längs einer Kante des Substrats angeordnet und bilden ein
Schreibspitzen-Array in einer Position, in der sie mit einer Schreibfläche in Berührung
kommen, wenn der Aufzeichnungskopf in bestimmungsgemäßem Einsatz ist. Ein Ende der
Busleitungsanordnung beinhaltet die obengenannten Verbinderbereiche zur Verbindung
-mit einer elektrischen Quelle, welche selektiv elektrische Signale an die Busleiter
und über diese zu den entsprechenden Elektrodenleitern führt. Von diesen wird über
die Elektrodenspitzen ein bestimmtes elektrostatisches Ladungsbild auf die Schreibfläche
aufgebracht. Das Ladungsbild wird durch Anwendung eines Toners in bekannter Weise
sichtbar gemacht.
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Das Glas- oder Keramiksubstrat liefert eine Oberfläche, die dem Material
gedruckter Leiterplatten in Bezug auf Glätte und zusammenhängende Struktur weit
überlegen ist.
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Im Vakuum wird Metall auf die Oberflächen des Substrats und die Wandungen
der durch das Substrat verlaufenden Löcher aufgebracht, so daß sich eine kontinuierliche
leitfähige Schicht ergibt, die unmittelbar an dem Substrat innig haftet und die
gleichen glatten Oberflächteneigenschaften
besitzt wie die Substratoberfläche
selbst. Die erreichbare Auflösung eines auf diese Weise hergestellten Aufzeichnungskopfes
ist größer als 80 Linien pro Zentimeter, so daß die Auflösung wenigstens zweimal
so fein ist wie bei solchen Aufzeichnungsköpfen, bei deren Herstellung von der Technologie
gedruckter Schaltungen Gebrauch gemacht wird und bei denen die Auflösung auf 40
Linien pro Zentimeter oder weniger beschränkt ist.
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Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:
Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Teilansicht eines elektrostatischen Aufzeichnungskopfes
gemäß der Erfindung, Fig. 2 zeigt eine teilweise geschnittene Aufsicht eines elektrostatischen
Aufzeichnungskopfes, aus der die Enden der Schreibelektroden erkennbar sind, Fig.
3 zeigt eine Aufsicht der Elektrodenleiter und der verbreiterten Anschlußbereiche
auf einer Substratoberfläche, Fig. 4 zeigt eine Aufsicht auf die auf der anderen
Substratoberfläche befindlichen Bus leitungen und die zugehörigen Anschlußbereiche,
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch das Substrat, wobei die Elektrodenleiter und die
auf der anderen Substratoberfläche befindlichen Anschlußleiter sichtbar sind, Fig.
6 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispieles
der Erfindung, Fig. 7 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht
eines dritten Ausführungsbeispieles, Fig. 8 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische
Ansicht eines vierten Ausführungsbeispieles der Erfindung, bei welchem auf dem Substrat
in Elektroleitern und Busleitungen zugeordnete Filmwiderstände
angeordnet
sind, Fig. 9 zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines weiteren
Ausführungsbeispieles der Erfindung, bei welchem auf ein und demselben Substrat
eine doppelte Reihe von Schreibspitzen sowie die Busleitungen angeordnet sind.
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Der in Fig. 1 und 2 dargestellte elektrostatische Auf-.
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zeichnungskopf umfaßt zwei Glassubstrate 10 und 12, die jeweils auf
einer Oberfläche ein Elektrodenleiter-Array 14 besitzen, wobei die Elektrodenleiter
in einer zugehörigen Reihenanordnung von Schreibspitzen 18 bzw. 20 enden. Jedes
Substrat weist eine im Abstand angeordnete Reihenanordnung von Busleitern 22 bzw.
24 auf, die jeweils auf der gegenüberliegenden Oberfläche angeordnet und jeweils
einzeln mit einem zugehörigen Elektrodenleiter über durchplatierte Bohrungen 26
bzw. 28 verbunden sind. Die Substrate 10 und 12 sind durch zwischenliegende Schichten
31 und 33 aus Kunststoff oder einem anderen elektrisch isolierenden Material voneinander
getrennt. Eine aus-Glas oder einem anderen Isolierstoff bestehende Schicht 30 trennt
die Reihenanordnungen der Schreibspitzen 18 und 20.
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Uber den jeweiligen Busleiteranordnungen befinden sich Kunststoffschichten
32 und 34. Die beschriebene Mehrschichtstruktur ist durch äußere Glasplatten 36
und 38 abgedeckt, wobei auf der Schreibfläche des Aufzeichnungskopfes aus Glas bestehende
Abstandsteile 40 und 42 vorgesehen sind. Zum Einbau in einen elektrostatischen Drucker
kann die Gesamtstruktur in ein herkömmliches Aufzeichnungskopfgehäuse eingesetzt
werden.
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Ein Aufzeichnungskopf der in Frage stehenden Art kann entweder ein
oder mehrere Elektroden-Arrays besitzen. Für viele Anwendungszwecke kann ein einzelnes
Elektroden-Array vollkommen ausreichend sein. Für andere Zwecke ist die dargestellte
gestaffelte Anordnung von zwei Elektroden-Arrays
zweckmäßig, während
für wieder andere Anwendungszwecke mellr als zwei Elektroden-Arrays vorgesehen sein
können. Im folgenden sei die Herstellung der Elektrodenleiter und Busleiter auf
dem Glassubstrat der Ausführungsform gemäß Fig. 1 beschrieben. Es versteht, daß
das Substrat 12 in ähnlicher Weise hergestellt wird.
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Das in Fig. 3 dargestellte Glassubstrat 10 trägt auf einer seiner
Oberflächen ein Elektrodenleiter-Array, das aus einer Konfiguration paralleler und
im Abstand zueinander verlaufender metallischer Elektrodenleiter 14 besteht. Die
Leiter des Array münden mit einem ihrer Enden -an einer Kante des Substrats und
bilden dort Schreibspitzen 18, während die anderen Enden in einer gestaffelten Anordnung
einzeln in verbreiterten Kontaktierungsbereichen 44 münden. Auf der in Fig. 4 dargestellten
entgegengesetzten Oberfläche des Substrats 10 wird ein Array von im Abstand und
parallel zueinander verlaufender Busleiter 42 ausgebildet, die sich senkrecht zur
Richtung der Elektrodenleiter 14 erstrecken.
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Jeder der Bus leiter 22 beinhaltet einen verbreiterten Verbindungsbereich
46, der mit dem Verbindungsbereich 44 eines zugeordneten Elektrodenleiters 14 fluchtet.
Jeder Busleiter ist mit einem zugeordneten Elektrodenleiter mittels einer sich durch
das Substrat erstreckenden durchplatierten Verbindung 26 (Fig. c>) verbunden.
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Die Elektrodenleiter und die Busleiter werden durch eine.
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Dünnfilm-Metallabscheidung, durch Ätzen und Elektroplatieren hergestellt.
Diese Technologien ermöglichen Leitungsmuster sehr'großer Präzision, wobei jeder
Leiter eine gleichförmige Zusammensetzung ohne Unterbrechungen oder die elektrische
Leitfähigkeit beeinträchtigende Risse aufweist. Das Verfahren ermöglicht auch die
Erzielung einer sehr hohen Auflösung. Es lassen sich Leiterdichten von wenigstens
80 Leitern pro Zentimeter erzielen. Nach der Heustellung der Elektrodenleiter und
der Bus leiter auf den
betreffenden Oberflächen des Glassubstrats
werden die betreffenden Enden der Elektrodenleiter durch Platieren auf die gewünschte
Dicke und Querschnittsform gebracht und bilden die Schreibstifte 18 und 20. Die
Elektrodenleiter werden durch Platieren vorzugsweise zu einem quadratischen Querschnitt
ausgeformt. Selbstverständlich können auch anderen Querschnittsformen erzielt werden.
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Das Substrat mit den darauf vorgesehenen Elektrodenleiter-und Busleitermustern
wird in folgender Weise hergestellt: Das Glassubstrat 10 besitzt Löcher, die durch
Photoätzen oder anderweitig an vorbestimmten Positionen angebracht sind. Diese Positionen
entsprechen den Stellen, an denen die miteinander fluchtenden verbreiterten Kontaktierungsbereiche
44 und 46 ausgeformt werden sollen. Im Vakuum wird ein Metallniederschlag auf beiden
Oberflächen des Substrats und auf den Wandungen der zuvor angebrachten durch das
Substrat hindurchgehenden Löcher aufgebracht.
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Ein vorzugsweise verwendetes Metall ist Chrom, das eine gute Haftfähigkeit
an den Glasflächen besitzt. Uber dem Chrombelag wird eine dünne Kupferschicht aufgebracht.
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Anschließend wird über den mit Chrom und Kupfer versehenen Substratflächen
und Lochwandungen durch Elektroplatieren eine dünne Kupferschicht aufgebracht. Zur
Herstellung des Elektrodenleiter-Arrays 14 und der Kontaktierungsbereiche 44 wird
auf einer Oberfläche des Substrats ein entsprechendes Muster aus einem Photoresistmaterial
aufgebracht. Auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Substrats wird zur Herstellung
des Musters der Bus leitungen 22 und Kontaktierungsbereiche 46 ebenfalls ein entsprechendes
Muster aus Photoresistmaterial aufgebracht. Die durch die Muster aus Photoresistmaterial
exponierten Kupferoberflächen werden durch Elektroplatieren, d.h. auf galvanischem
Wege mit einer Nickelschicht versehen. Auf die Kontaktierungsbereiche der Busleiter
42 kann eine Goldschicht aufplatiert
werden, so daß elektrische
Kontakte mit sehr guter Leitfähigkeit entstehen.
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Die die Schreibstifte 18 bildenden Enden der Elektrodenleiter 14 werden
anschließend maskiert und durch galvanischen Nickelauftrag auf die gewünschte Querschnittsform
und Grösse gebracht. Danach wird das Photoresistmaterial durch ein geeignetes Lösungsmittel
beseitigt, und das Kupfer und das Chrom, die zuvor durch das Muster aus Photoresistmaterial
abgedeckt waren, werden selektiv weggeätzt, so daß die nickelplatierten Elektrodenleitungen
auf der einen Substratoberfläche und die Bus leitungen auf der entgegengesetzten
Substratoberfläche in der dem obengenannten Muster entsprechenden Form verbleiben.
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Die in der vorangehend beschriebenen Weise hergestellte Struktur wird
zu dem in Fig. 1 dargestellten Aufzeichnungskopf vervollständigt, indem auf beiden
Substratoberflächen gleiche Uberzüge aus Kunststoffmaterial aufgebracht werden,
so daß ein plattenförmiger Körper entsteht, der die Elektroden- und Busleiter enthält
und der anschließend in die schichtweise aufgebaute Kopfkonstruktion eingesetzt
wird.
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Die Schreibspitzen können gegebenenfalls geschliffen werden, so daß
sich eine gewünschte Oberflächenfeinheit ergibt. Die Kontaktierungsbereiche des
Substrats können in den Weise konstruiert sein, daß die Verbindung zu einer externen
Treiberschaltung nach dem vollständigen Zusammenbau des Kopfes erfolgt oder daß
diese Verbindung zur Treiberschaltung oder einer Zwischenleitungsverdrahtung während
des endgültigen Zusammenbaues des Kopfes hergestellt wird.
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Während die Schreibstifte bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
im wesentlichen mit der Oberfläche des Kopfes fluchten, ragen sie bei dem in Fig.
6 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel br diese
()berflriche
hinaus,. Die Schreibstifte sind hier mit 50 bezeichnet. Ihre Form und das Ausmaß
ihr'er Erhebung über die Oberfläche des Kopfes können durch Aufplatiereh bis zu
der endgültigen Form oder durch selektives Wegätzen der umgebenden Substratbereiche
erzielt werden. Die herausragenden Schreibspitzen können aus einem anderen Metall
bestehen als die Elektrodenleiter, so daß eine optimale Anpassung an die gewünschten
elektrischen und mechanischen Eigenschaften möglich ist.
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Das in Fig. 7 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel umfaßt ein
aus Glas oder Keramik bestehendes Substrat 60, das auf einer Oberfläche mit einem
Elektrodenleiter-Array versehen ist, die an einem ihrer Enden als Schreibspitzen
64 der gewünschten Querschnittsform ausgebildet sind. Ein entsprechendes Array von
Schreibspitzen 66 und die zugehörigen Elektrodenleiter befinden sich auf der entgegengesetzten
Oberfläche des Substrats 60. Dabei ist das Schreibspitzen-Array 66 gegenüber dem
Schreibspitzen-Array 64 in der dargestellten Weise versetzt. Über den Elektrodenleiter-Arrays
auf den beiden Seiten des Substrats 60 befinden sich jeweils elektrisch isolierende
Schichten 68 bzw. 70. Diese wiederum tragen Busleiterkonfigurationen 72 bzw. 74,
die senkrecht zur Richtung der Elektrodenleiter verlaufen. Die Busleiter 72 und
74 sind jeweils - beispielsweise über durchplatierte Löcher 76 - mit den zugehörigen
Elektrodenleitern verbunden. Die Verbindung zwischen den Busleitern und den Elektrodenleitern
kann durch Schwallötung, durch leitfähigen Kunststoff, durch Schweißen, durch Druckbonden
oder durch andere bekannte elektrische Verbindungstechnologien hergestellt sein.
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Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die bei Verwendung
eines Keramik- oder Glassubstrats erziel bare Oberflächenglätte zusätzlich in der
weise ausgenutzt, daß auf der Substratoberfläche Filmwiderstände aufgebracht
werden,
die den Elektroden- und Busleitern zuordnet sind. In Fig. 8 ist ein Keramiksubstrat
80 dargestellt, auf dessen in der Zeichnung nach oben weisender Oberfläche Dünnfilmwiderstände
82 angeordnet sind, die durch Niederschlagsbildung im Vakuum hergestellt sind und
mit den betreffenden Elektroden leitern 84 und Bus leitern 86 in elektrischem Kontakt
stehen. Die genannten Leiter sind ebenfalls durch Abscheidung im Vakuum auf der
Substratoberfläche aufgebracht. Die Elektrodenleiter 84 enden in Spitzen 88, die
längs einer Kante des Substrats 80 angeordnet sind und durch Platieren auf die gewünschte
rechteckige Querschnittsform gebracht wurden. Die Widerstände 82 sind aus einem
geeigneten Dünnfilmmaterial hergestellt, welches den gewünschten Widerstandswert
besitzt.
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Es kann beispielsweise eine Mischung aus Siliziumoxyd und Chrom Verwendung
finden. Die Widerstände dienen zur elektrischen Begrenzung des den Schreibspitzen
zuführbaren Stromes und verhindern Lichtbogenbildung von den Schreibspitzen durch
die Schreibfläche. Eine solche Lichtbogenbildung kann eine Vergrößerung oder Zerstörung
der Schreibpunkte verursachen.
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Zur Herstellung der Widerstände 82 auf der Substratoberfläche werden
die Widerstandsbereiche durch ein auf dem Substrat aufgebrachtes Muster aus Photoresistmaterial
begrenzt. Anschließend wird das Widerstandsmaterial im Vakuum an den in der Schicht
aus Photoresistmaterial gebildeten Fensterbereichen niedergeschlagen. Man läßt diesen
Niederschlag bis auf eine Dicke anwachsen, die dem gewünschten Widerstandswert entspricht..Sodann
wird das Muster aus Photoresistmaterial beseitigt. Anschließend werden die elektrisch
leitenden Bahnen in der oben beschriebenen Weise ausgebildet.
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Auch weitere elektronische Komponenten können durch Niederschlag im
Vakuum oder auf andere Weise auf der Oberfläche
des Keramiksubstrats
aufgebracht werden Da das Keramik- oder Glasmaterial des Substrats sich als Träger
für Schaltkreise hoher Leistungsfähigkeit eignet, können komplette Filmschaltungen
aufgebracht werden, die den auf derselben Substratoberfläche angeordneten Elektrodenleitern
zugeordnet sind. So können beispielsweise einige oder a-lle Treiberschaltungen des
Elektrpde.n-Arrays auf derselben Substratoberfläche integriert sein. Man erhält
damit einen elektrostatischen Aufzeichnungskopf, bei dem sichdie Treiberschaltungen
in naher räumlicher Zuordnung zu den Schreibspitzen befinden.
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Bei dem in Fig. 9 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel sind
auf ein und demselben Substrat zwei Arrays von Schreibspitzen-angeordnet, die den
ebenfalls auf demselben Substrat vorgesehenen Bus leitern zugeordnet sind. Das Substrat
90 besitzt auf seiner in der Zeichnung nach oben weisenden Oberfläche eine Konfiguration
von Elektrodenleitern 92, die in Spitzen 94 enden. Letztere sind längs einer Kante
des Substrats angeordnet. Auf der unteren Substratoberfläche ist eine ähnliche Konfiguration
von Elektrodenleitern 96 vorgesehen, die in Stiften 98 enden. Letztere sind längs
derselben Kante des Substrats angeordnet, wie die Spitzen 94 und gegenüber diesen
in gestaffelter Anordnung seitlich versetzt. Die Spitzen 94 sind in Gruppen zu vier
angeordnet und jeweils mit 1 bis 4 bezeichnet: Die Spitzen 98 sind ebenfalls in
Gruppen zu vier angeordnet und jeweils mit A bis D bezeichnet. Auf der oberen Substratoberfläche
ist eine Anordnung von Adressierungsleitungen 100 vorgesehen, die über in dem Substrat
angebrachte durchplatierte Löche und auf der Substratunterseite vorgesehene V'erbindungsleiterbahnen
104 mit zugeordneten Spitzen 94 elektrisch verbunden sind. Die Adressierungsleitungen
100 enden in Kontaktierungsbereichen 106, die beispielsweise als Steckverbinderteile
ausgebildet sind. Wie aus Fig. 9 erkennbar ist, steht ein am Ende eines Elektrodenleiters
92a
vorgesehenes durchplatiertes Loch 102a mit einer Leiterbahn 1Ö4 auf der Bodenseite
des Substrats in Verbindung, die an einem durchplatierten Loch 102b endet, das wiederum
mit einer Adressierungsleitung 100a verbunden ist. Die anderen Elektrodenleiter
92 sind über entsprechende durchplatierte Löcher und entsprechende Leiterbahnen
in ähnlicher Weise mit zugeordneten Adressenleitungen 100 verbunden. Die Elektrodenleiterkonfiguration
96 auf der andeen Substratoberfläche ist mit den zugeordneten Adressenleitungen
108 über Leiterbahnen 110 auf der Bodenfläche des Substrats verbunden. Die Adressenleitungen
108 enden in Verbinderflächen 112.
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Die einander entsprechenden Spitzen jeder Gruppe von Spitzen sind
durch die betreffenden Bus leiter miteinander verbunden. So ist beispielsweise der
Busleiter 114a (A) mit den mit A bezeichneten Spitzen 98 über durchplatierte Löche
116 und entsprechende Leiter 96 verbunden. Der Busleiter 114b (1) ist mit den mit
1 bezeichneten Spitzen über entsprechende durchplatierte Löcher 102 und Leiter 104
verbunden. Die übrigen Busverbindungen sind in ähnlicher Weise hergestellt. Somit
stehen die Verbinderflächen 106 mit allen gleichbezeichneten Spitzen 94 in Verbindung,
während die Flächen 112 mit allen gleichbezeichneten Spitzen 98 verbunden sind.
Unter Beibehaltung hoher Leitfähigkeit und Leitungsauflösung läßt sich eine extreme
Packungsdichte der Leiterbahnen erzielen.
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Das Keramik- oder Glassubstrat wird an den gewünschten Positionen
mit Löchern versehen. Sodann wird auf beide Oberflächen des Substrats sowie auf
die Wandungen der Löcher im Vakuum ein Metallniederschlag aufgebracht. Anschliessend
werden durch Photoätzen der den Leiterbahnen entsprechenden Muster die Elektroden-,
Adressierungs- und Busleiter hergestellt. Schließlich werden die Schreibspitzen
in der oben beschriebenen Weise durch Platieren zu der gewünschten
Formgebung
ausgearbeitet. Der Abstand und die Parallelität der beiden Reihen von Schreibspitzen
läßt sich durch die anfänglichen photo lithographischen Verfahrenschritte, die diese
Abstände und Phasenbeziehung bestimmen, leichter und genauer steuern als bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, bei welchem die Abstände und die Relativlage zwischen
den beiden Schreibspitzen-Arrays während des Verfahrensschrittes der Lamination
bestimmt werden.
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Insgesamt läßt sich das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 kostengünstiger
herstellen als diejenigen Ausführungsbeispiele, die Mehrfachsubstrate erfordern.
Andererseits ist aufgrund des engen Abstandes der Leiterbahnen und der Kontaktierungslöcher
in dem Einzelsubstrat des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 9 größerer Prüfaufwand
bei der Herstellung erforderlich.