DE2502973A1

DE2502973A1 - Tonerde mit einem leitenden ueberzug

Info

Publication number: DE2502973A1
Application number: DE19752502973
Authority: DE
Inventors: Kazuhisa Morimoto; Yoshinobu Murakami; Tetsuro Ohtsuka; Masahide Tsukamoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-04-04
Filing date: 1975-01-22
Publication date: 1975-10-09
Also published as: JPS511398A; DE2502973B2; FR2266930B1; GB1487260A; FR2266930A1; US4052738A

Description

Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, Japan

Tonerde mit einem leitenden Überzug

Zus ammenfas sung

Die Erfindung betrifft Tonerde mit einem leitenden überzug mit einer glatten Oberfläche, bestehend aus einer leitenden Schicht und einer Klebeschicht zwischen der leitenden Schicht und einer Oberfläche der Tonerde, welche vorteilhaft benutzt werden kann z. B. für einen Abnehmer eines Videoplatten-Wiedergäbesystems der Type mit Kapazitätsänderung»

Beschreibung

Diese Erfindung betrifft einen neuartigen Aufbau einer Tonerde, die einen leitenden Überzug trägt. Insbesondere betrifft sie eine Tonerde mit einem leitenden Überzug, die z. B. zur Herstellung eines Abnehmers für ein Videoplatten-Wiedergabesystem der Type mit Kapazitätsänderung geeignet ist.

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ORtGtNAt INSPECTED

Eine Tonerde wie z. B. Saphir oder Rubin, deren chemische Hauptzusammensetzung ein OC-Al-CL ist und die einen leitenden Überzug aufweist, wird in großem Maße z. B. dazu verwendet, einen Abnehmer für ein Videoplatten-Wiedergabesystem mit Kapazitätsänderung und einen veränderlichen Widerstand mit einem dünnen Metallfilmüberzug für eine elektrische Schaltung herzustellen. Der leitende Überzug klebt jedoch wegen der hohen chemischen Stabilität schlecht auf der Oberfläche der Tonerde. Es wurden viele versuche unternommen, um die Klebkraft des leitenden Überzuges auf der Tonerde zu verbessern. Z. B. wurde versucht, mit einer unregelmäßigen Oberfläche der Tonerde die Haftung des leitenden Überzuges auf der Tonerdeoberfläche zu verbessern. Diese Tonerden haben jedoch den Nachteil einer ühgleichförmigkeit der Oberfläche des leitenden Überzuges. .

Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung einer Tonerde mit leitendem Überzug und mit glatter Oberfläche.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Tonerde mit einem leitenden Überzug, die z. B. geeignet ist für die Herstellung eines Abnehmers für ein Videoplatten-Wiedergabesystem der Type mit Kapazitätsänderung.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Tonerde mit einem leitenden Überzug, die z. B. geeignet ist für die Herstellung eines veränderlichen Widerstandes für eine elektrische Schaltung.

Diese und andere Ziele der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich werden, in denen

die Figuren 1 und 2 Querschnittsansichten einer Tonerde mit einem leitenden

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Überzug gemäß dieser Erfindung zeigen,

Fig. 3 ein Querschnitt eines .Abnehmers für ein Videoplatten-Wiedergabesystem der Type mit Kapazitätsänderung ist, der eine leitende Schicht gemäß dieser Erfindung trägt, und . Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines veränderlichen Widerstandes zeigt, der aus einer Tonerde mit einem leitenden Überzug gemäß dieser Erfindung hergestellt ist.

In Fig. 1 umfaßt eine Tonerde J^ mit einer leitenden Schicht gemäß dieser Erfindung eine leitende Schicht 1 und eine Klebeschicht 2 zwischen der leitenden Schicht und einer Oberfläche der Tonerde 3. Jedes verfügbare und geeignete leitende Material kann für die Herstellung der leitenden Schicht verwendet werden. Z. B. kann ein Metallelement, eine Metallegierung und eine Mstall-Nitrid-Verbindung dafür verwendet werden.

Gemäß dieser Erfindung wurde entdeckt, daß, wenn die Klebeschicht aus einem^λ Oxid der leitenden Schicht hergestellt ist, wie z. B. dem Oxid des Mstallelements, dem Oxid der Metallegierung und dem Oxid der Metall-Nitrid-Verbindung, die leitende Schicht fest mit der Oberfläche der Tonerde verklebt werden kann.

Die Klebkraft der leitenden Schicht auf der Tonerde, gemessen nach einem Zugver-

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fahren, ist höher als 5 kg/mm .

Gemäß dieser Erfindung wurde ebenfalls entdeckt, daß, wenn die Klebschicht aus einer Mshrfach-Schicht besteht, die leitende Schicht sehr fest an der Oberfläche der Tonerde haften kann, wie es in der Fig. 2 angezeigt wird.

In der Fig. 2 besteht eine Tonerde 20 mit leitender Schicht gemäß dieser Erfin-

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dung aus einer leitenden Schicht T und einer Klebeschicht 2 zwischen der leitenden Schicht und der Oberfläche der Tonerde 3. Die Klebeschicht besteht aus einer oberen Schicht 4 und einer unteren Schicht 5, wobei die obere Schicht aus einem Oxid der leitenden Schicht hergestellt ist und die untere Schicht aus einer festen Lösung zwischen einem Aluminiummetalloxid und einem fremden Metalloxid besteht, dessen Schmelzpunkt niedriger ist als der der Tonerde. Die Tonerde 3 ist nicht beschränkt auf reine Tonerdekristalle oder Keramiken. Alle Kristalle oder Keramiken, die aus ⁰^-Al₂O., bestehen, sind dafür verwendbar wie Saphir, Rubin, Sternrubin und Sternsaphir.

Vorzugsweise besteht die feste Lösung für die untere Schicht 5 aus einem Mitglied der Gruppe Al₂O₃-SiO₂, Al₂O₃-GeO₂, Al₂O₃-SnO₂, Al₂O₃-PbO, Al₂O₃-B₂O₃, Al₂O₃-Ga₂O₃, Al₂O₃-In₂O₃ und einer Verbindung davon. Die feste Lösung kann die Oberfläche der Tonerde erweichen, so daß die leitende Schicht leicht auf die Oberfläche der Tonerde aufgeklebt werden kann. Die untere Schicht 5 kann auch aus einer festen Lösung zwischen einer Tonerde und einem Glas hergestellt werden wie Sodaglas, Bleiglas, Borsilikatglas, Silikaglas, Pyrexglas und Vycorglas.

Hartmetalle wie ein schwer schmelzbares Metall, ein Nitrid wie ein schwer schmelzbares Mstallnitrid, ein Siicid wie ein schwer schmelzbares Metallsilicid, ein Borid wie ein schwer schmelzbares Metallborid, ein Karbid wie ein schwer schmelzbares Metallkarbid und eine Verbindung davon können zur Herstellung der leitenden Schicht verwendet werden, wenn eine hohe Abnutzungsfestigkeit für die leitende Schicht gefordert wird. Die Klebkraft der leitenden Schicht auf der

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Tonerde liegt viel höher als 5 kg/mm , gemessen nach einem Zugverfahren.

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Die leitende Schicht und die Klebschicht, die oben beschrieben wurden, können unter Verwendung einer herkömmlichen kathodischen Aufsprühtechnik hergestellt werden; Die leitende Schicht kann durch ein kathodisches Aufsprühen bei Hochfrequenz -von einer Elektrode aus dem leitenden Material für die leitende Schicht in einer nicht reagierenden Atmosphäre von z. B. Argongas bei 10 bis 10 Torr hergestellt werden. Die aus einem Oxid der leitenden Schicht hergestellte Klebeschicht kann durch ein kathodisches Aufsprühen bei Hochfrequenz von der Elektrode aus dem leitenden Material in einer oxidierenden Atmosphäre

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wie Sauerstoffgas bei 10 bis 10 Torr hergestellt werden. Die aus der festen Lösung bestehende Klebeschicht kann durch ein kathodisches Aufsprühen bei Hochfrequenz von einer Elektrode des fremden Metalloxids oder einer Elektrode des oben beschriebenen Glases in einer nicht reagierenden Atmosphäre wie Argongas in Verbindung mit anschließender Wärmebehandlung in Luft bei 600 bis 1200 ⁰G für 1 bis 3 Stunden hergestellt werden.

Es wurde gefunden, daß ein Tonerde-Abnehmer für ein Videoplatten-Wiedergabesystem der Type mit Kapazitätsänderung hergestellt werden kann aus einem Stab aus Tonerde mit einem leitenden Überzug, wie er oben beschrieben wurde. Der in Fig. 3 gezeigte Abnehmer 30 für ein Videoplatten-Wiedergabesystem gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem länglichen Stab 3 aus Tonerde, z. B. einem Saphirkristallstäb, mit einer leitenden Schicht 1 hoher Abnutzungsfestigkeit aus Tantal und mit einer Klebeschicht 2 aus einer Tantaloxidschicht 4 und einer Schicht 5 einer festen Lösung von Al₂O₃-SiO₂. Die Dicke des Tantals, des Tantaloxids und der festen Lösung Al₂O^-SiO₂ beträgt vorzugsweise 0,05 bis 1,0, 0,01 bis 0,2 bzw. 0,01 bis 0,3/um. Wie Fig. 3 zeigt, soll der Abnehmer 30 in einer Nut der Platte 6 laufen, die eine leitende Oberfläche 7 und einen dielektrischen

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Oberzug 8 über der leitenden Oberfläche aufweist, und der Abnehmer soll weiterhin mit der Platte 6 zusammenwirken und kapazitive Änderungen- zwischen dem Abnehmer und der leitenden Oberfläche aufgrund geometrischer Veränderungen im Boden der Nut liefern, wenn eine relative Bewegung zwischen dem Abnehmer oder Taster unider Platte hergestellt wird. Alle leitenden Materialien mit einem hohen Abnutzungswiderstand können für die leitende Schicht 1 des Abnehmers verwendet werden. Für die leitende Schicht 1 können verwendet werden ein schwer schmelzbares Metall wie Ta, Hf, Ti, Zr, Nb, Mo und Legierungen davon, ein schwer schmelzbares Metallnitrid wie Tantalnitride, Hafniumnitride, Titannitride, Zirkonnitride, Niobiumnitride, Molybdännitride und eine Verbindung davon, ein schwer schmelzbares Mstallsilicid wie Tantalsilicide, Hafniumsilicide, Titansilicide, Zirkonsilicide, Niobiumsilicide, Molybdänsilicide und Verbindungen davon, ein schwer schmelzbares Metallborid wie Tantalboride, Hafniumboride, Titanboride, Zirkonboride, Niobiumboride, Molybdänboride und Verbindungen davon und ein schwer schmelzbares Mstallkarbid wie Tantalkarbide, Hafniuirikarbide, Titankarbide, Zirkonkarbide, Niobiumkarbide, Molybdärikarbide und eine Verbindung davon. Der Tonerdestab 3 ist so geformt, daß, wenn er die Plattennut berührt, eine Kante des leitenden Elementes nahe dem dielektrischen Überzug liegt.

Gemäß dieser Erfindung wurde auch entdeckt, daß ein veränderlicher Widerstand mit einem dünnen Widerstandsfilm für eine elektrische Schaltung hergestellt werden kann unter Verwendung einer Tonerde, die einen leitenden Überzug trägt, wie er oben beschrieben worden ist. Der in Fig. 4 gezeigte veränderliche Widerstand 40 gemäß dieser Erfindung umfaßt einen Träger 3 aus Tonerdekeramiken mit einer glatten Oberfläche, einem leitenden Überzug 1 aus einem Widerstandsfilm, einer Klebeschicht 2 aus einem Oxid des Widerstandsfilmes und einer festen Lösung 5, wie Al₉O₇-SiO₉, einer festen Metallelektrode 9 und einer beweglichen Ms-

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tallbürstenelektrode 11, die die Oberfläche des leitenden Überzuges berühren. Alle Widerstandsmaterialien können für den leitenden Überzug verwendet werden, wenn der leitende Überzug eine hohe Abnutzungsfestigkeit aufweist. Ein hartes Metall wie Ta, Hf, Ti, Zr, Nb, Mo und Legierungen davon, eine Metallnitratverbindung wie Tantalnitrate, Hafniuranitride, Titannitride, Zirkonnitride, Niobiumnitride und Molybdännitride, Tantal-Tantalnitride, Tantal-Silikonnitride und Tantal-Aluminiuranitride und verbindungen zwischen Nitriden wie Tantalnitrid-Silikonnitrid, Tantalnitrid-Aluminiumnitrid, Titannitrid-Zirkonnitrid-Aluminiuranitrid können zur Herstellung des leitenden Überzuges verwendet werden.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Tonerde mit einem leitenden Überzug, gekennzeichnet durch eine leitende Schicht und eine Klebeschicht zwischen der leitenden Schicht und der Tonerdeoberfläche .

2. Tonerde mit einem leitenden Überzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeschicht aus einem Oxid der leitenden Schicht besteht.

3. Tonerde mit einem leitenden Überzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeschicht aus einer oberen und einer unteren Schicht besteht, wobei die obere Schicht aus einem Oxid der leitenden Schicht und die untere Schicht aus einer festen Lösung zwischen einem Aluminiummetalloxid und einem Fremdmetalloxid besteht, dessen Schmelztemperatur niedriger ist als die des Aluminiummetalloxids.

4. Tonerde mit einem leitenden Überzug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Lösung ein Mitglied der Gruppe Al₂O₃-SiO₂, Al₂O₃-GeO₂, Al₂O₃-PbO, Al₂O₃-B₂O₃, Al₂O₃-Ga₂O₃, Al₂O₃-In₂O₃ und eine Verbindung davon und ein weiteres Mitglied der Gruppe umfaßt, die aus einer festen Lösung von Tonerde-Sodaglas, einer festen Lösung von Tonerde-Bleiglas, einer festen Lösung von Tonerde-Borsilikatglas, einer festen Lösung von Tonerde-Silikaglas, einer festen Lösung von Tonerde-Pyrexglas und einer festen Lösung von Tonerde-Vycorglas besteht.

5. Abnehmertaster, der einer Nut in einer Aufzeichnungsplatte folgt, die

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eine leitende Oberfläche und einen dielektrischen Überzug über der leitenden Oberfläche aufweist, und der weiterhin mit der Aufzeichnungsplatte zusammenwirkt und kapazitive Änderungen zwischen dem Taster und der leitenden Oberfläche liefert, wenn eine relative Bewegung zwischen dem Taster und der Aufzeichnungsplatte hergestellt wird, wobei der Taster aus einem länglichen Stab aus Tonerde mit einem leitenden überzug gemäß Anspruch 1 besteht.

6. Abnehmertaster nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht aus einem Mitglied der von einem Ms tall, einem Mstallnitrid, einem Mstallsilicid, einem Metallborid, einem Metallkarbid und einer Verbindung davon gebildeten Gruppe besteht.

7. Abnehmertaster nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht aus einem Mitglied der Gruppe hergestellt ist, die von einem schwer schmelzbaren Metall, einem schwer schmelzbaren Metallnitrid, einem schwer schmelzbaren Metallsilicid, einem schwer schmelzbaren Metallborid, einem schwer schmelzbaren Metallkarbid und einer verbindung davon gebildet wird.

8. Abnehmertaster nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeschicht aus einem Mitglied der Grupe hergestellt ist, die von einem Metalloxid, einem Oxid eines Metallnitrids, einem Oxid eines Metallsilicids, einem Oxid eines Metallborids, einem Oxid eines Metallkarbids und einer verbindung davon gebildet wird.

9. Veränderlicher Widerstand für eine elektrische Schaltung, bestehend aus einem Träger mit einem leitenden Überzug und einer beweglichen Metallbürste, die

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die Oberfläche des leitenden Überzuges berührt, wobei der Träger aus einer Tonerde besteht, die einen leitenden Überzug gemäß Anspruch 1 aufweist.

10. Veränderlicher Widerstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Überzug aus einem Mitglied der Gruppe, die von Ta, Hf, Ti, Zr, Nb, Md und Legierungen davon gebildet wird, und einem weiteren Mitglied der Gruppe hergestellt wird, die von Tantalnitriden, Titannitriden, Zirkonnitriden, Niobiumnitriden, Molybdännitriden, Tantal-Tantalnitriden, Hafhium-Hafniumnitride, Titan-Titannitride, Zirkon-Zirkonnitride, Niobium-Niobiumnitride, Molybdän-Malybdännitride, Tantalnitrid-Titannitrid, Titannitrid-Zirkonnitrid, Tantal nitrid-Aluminiuninitrid, Tantalnitrid-Silikonnitrid, Titannitrid-Munriniumnitrid, Titannitrid-Silikonnitrid und Titannitrid-Zirkonnitrid-Alumiiiiuninitrid gebildet wird.

Heipa/Nep

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