DE2349233C3 - Matrix aus photoleitenden Zellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Matrix aus <-< photoleitenden Zellen, mit einem keramischen Substrat, auf dem eine Schicht photoleitender Zellen ausgebildet ist, mit ersten, jeweils eine der Elektroden jeder Zelle miteinander verbindenden gemeinsamen Verbindungselektroden, die sich in Richtung der X-Achse erstrecken. A'· und mit zweiten, jeweils die anderen Elektroden der Zelle miteinander verbindenden gemeinsamen Verbindungselektroden, die sich in Richtung der V-Achsc erstrecken.

Matrizen dieser Art werden zum Lesen von Lochkarten benutzt, wobei eine zwischen einer Lichtquelle und der Matrix angeordnete Lochkarte je nach Stanzung der Lochkarte das auf die Matrix fallende Licht ausblendet. Das nicht ausgeblendete, auf bestimmte einzelne photoleitende Zellen fallende Licht >" hat eine Verringerung des Widerstands der betreffenden photoleitenden Zellen zur Folge, die durch Abtasten mittels Stromimpulsen erfaßt werden können.

Damit nun die Abtastimpulse den jeweiligen Photozellen eindeutig zugeordnet werden können, müssen ^v natürlich die gemeinsamen Verbindungselektroden in Richtung der X-Achse von den gemeinsamen Verbindungselektroden in Richtung der V-Achse an den von ihnen gebildeten kubischen Kreuzungen isoliert sein. Für eine solche Isolierung werden nach dem Stand der '"■ Technik entweder Aufdampfschichten aus SiOj bzw. CaF2 verwendet oder glasartiges Material mit einem niedrigen Schmelzpunkt. Das erste Verfahren erfordert eine Erhitzung des Substrats bzw. der Matrix im Vakuum auf eine Temperatur von ca. 200°, während das '■ zweite Verfahren eine Erhitzung des Substrats in einer Atmosphäre auf über 500⁰C erfordert.

Soll zum Aufbau der photoleitenden Zellen eine CdS-Schicht verwendet werden, muß die Is
ausgebildet werden, nachdem die CdS-Schicht aufgebracht ist. In diesem Fall könnte das erste Verfahren nicht verwendet werden, weil die CdS-Schicht bei einer Erhitzung auf 200⁰C im Vakuum Schwefel abscheiden würde, wodurch sich natürlich die Eigenschaften der CdS-Schicht ändern wurden. Das zweite Verfahren könnte ebenfalls nicht verwendet werden, da die Erhitzung auf 500°C in einer Atmosphäre eine Oxydation der Oberfläche der CdS-Schicht zur Folge haben würde, wodurch ebenfalls die Eigenschaften der CdS-Schicht geändert werden würden.

Ferner müssen die CdS-Schicht und die Isolierschicht, welche vorzugsweise im Siebdruckverfahren hergestellt werden, eine Dicke von 20 bis 30 μπι haben. Eine der Elektroden wird dabei aus einer Te-Legierung hergestellt, die mit der CdS-ZeIIe in Sperrkontakt steht, während die andere Elektrode aus einer In-, Sn- oder einer In-Al-Legierung besteht, die mit der CdS-ZeIIe in Ohmschem Kontakt steht. Beide Elektroden werden aufgedampft. Da nun Te oder In bei niedriger Temperatur bereits schmelzen, darf die anschließend hergestellte Isolierschicht nicht auf eine hohe Temperatur erhitzt werden, sonst würden die Elektroden wegschmelzen.

Schließlich neigen grundsätzlich keramische Substrate dazu, durch Hitze verformt oder beschädigt zu werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einer Matrix der eingangs genannten Art für eine Isolierung zwischen den ersten und den zweiten Verbindungselektroden zu sorgen, die eine problemlose Herstellung der Matrix erlaubt, d. h. insbesondere, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung der photoleilenden Zellen oder ihrer Elektroden durch Erhitzung der Matrix beim Aufbringen der Isolierung besteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils zwischen den ersten und zweiten Verbindungselektroclen an den von ihnen gebildeten kubischen Kreuzungen eine Isolierschicht aus einem zu den Epoxyverbindungen gehörenden Harz angeordnet ist, das wenigstens Tonerde- oder Quarzsandpulver als Füllstoff enthält.

Die Isolierschicht kann bei etwa 150⁰C ausgehärtet werden, so daß nicht die Gefahr einer Beschädigung der CdS-Schicht besteht. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Isolierung für eine automatische Herstellung. Da Tonerde- oder Quarzsandpulver als Füllstoff verwendet wird, lassen sich gute Siebdruckergebnisse beim Aufbringen der Isolierschicht erzielen. Gleichzeitig wird der Expansionskoeffizient der Isolierschicht klein gehalten und für eine gute Verbindung zwischen der Isolierschicht und einer aufgedampften Metallelektrode gesorgt.

Vorzugsweise beträgt der Anteil des Füllstoffs 40 bis 80 Gew.-% und der Durchmesser der Partikel des Füllstoffs I bis 10 (im, um die Fließfähigkeit des Har/es während der Aushärtung zu steuern. Die Verarbeitung dieser Epoxyharze mit den Füllstoffen kann länger als 30 Minuten dauern. Es ist aber auch möglich, die Epoxyharze mit den Füllstoffen innerhalb von 30 Minuten bei einer Temperatur von weniger als I5O"C vollständig auszuhärten. Die ausgehärtete Schicht muß eine gleichmäßige Dicke von 20 bis 30 μιη haben und kann ohne weiteres löcherfrei hergestellt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschau-

licht, und zwar zeigt

Fig, I eine Draufsicht umT eine Matrix aus photoleiicridcn Zellen gemäß der Erfindung und

Fig.2 in vergrößertem Maßstab eine schemalische Darstellung einer bei der in F i g. I dargestellten Matrix verwendeten photoleitenden Zelle.

Die Zeichnung zeigt ein keramisches Substrat 1 aus Tonerde, auf das eine Schicht von phctoleitenden CdS-Zellen 2 aufgebracht und im Siebverfahren gedruckt wird. Eine Vielzahl von Zellen 2 ist in regelmäßigen Absländen voneinander in den Richtungen X und V angeordnet. Aufgedampfte Metallschichten dienen als Elektroden 3,4 und 5.

Die Elektroden 3 bestehen aus einer In-Sn-Legierung und stehen in Ohmschem Kontakt mit der CdS-ZeIIe. Sie sind im Aufdampfverfahren hergestellt.

Die Elektroden 4 bestehen aus einer Sn-Legierung und sind ebenfalls durch Aufdampfen hergestellt.

Die Elektroden 5 sind ebenfalls Aufdampfschichten, sie bestehen jedoch aus einer Te-Legierung und stehen mil der CdS-ZeMe 2 in Sperrkontakt.

Wie in Fig.2 deutlich dargestellt, ist zwischen den Elektroden 3 und 4 eine Isolierschicht 6 angeordnet. Diese Isolierschicht 6 besteht aus einem Einkomponenten-Epoxyharz, das 70 Gew.-% Quarzsandpulver mit einem Partikeldurchmesser von 2 bis 3 μπι enthält. Diese Isolierschicht ist im Siebverfahren auf der die X-Achse der Matrix bildenden Elektrode 3 aufgebracht.

Wenn das Harz 30 Minuten lang auf 150"C gehalten worden ist, wird es zu einer harten Isolierschicht mit einer gleichmäßigen Dicke von 20 bis 30 μπι, die keine Löcher aufweist.

Auf dieser Isolierschicht 6 wird die zweite Elektrode 4 aus einer Sn-Legierung durch Aufdampfen hergestellt, die eine die X-Achse kreuzende V-Achse bildet.

Die so erhaltene Matrix aus photoleitenden Zellen weist demnach von einer ersten Gruppe von Elektroden gebildete X-Achsen und von einer zweiten Gruppe von Elektroden gebildete V-Achsen auf, wobei die X-Achsen und die V-Achsen kubische Kreuzungen bilden, bei denen die Isolierschichten 6 an den Punkten eingelagert sind, an denen sich die Achsen treffen.

Eine zweite Ausführungsform der Matrix ist auf die gleiche Weise gebaut wie die erste. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch die Elektroden so ausgebildet, daß die Elektroden der X- und der V-Achscn zunächst an einem Muster einer ersten Maske entsprechenden Teilen ausgeschnitten werden, woraufhin die ausgeschnittenen Teile unter Verwendung einer dem Muster der ausgeschnittenen Teile entsprechenden zweiten Maske ausgefüllt werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind die X-Achsen negativ und die V-Achsen positiv. Bei der Matrix einer dritten Ausführungsform sind dagegen die Elektroden 5 ausTe-Legierung zu X-Achsen verbunden, so daß diese positiv werden, während die Elektroden der In-Sn-Legierung zu V-Achsen verbunden sind, wodurch diese Achsen negativ werden.

Der Gesamtaufbati einer vierten Ausführungsform ist der gleiche wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen. In diesem Fall ist das die Isolierschicht bildende Epoxyharz ein Zweikomponentenharz, das aus einem Harz und einem Härtungsmittel besteht. Das Harz und das Härtungsmittel sind mit Füllstoffen aus Quarzsandpulver gemacht, das 40 Gew.-% beträgt und Partikeldurchmesser von I bis 10 μπι aufweist. Die aus diesem Zweikomponenten-Epoxyharz gebildete Isolierschicht ist ebenso wirksam wie die aus einem Einkomponentenharz bestehende Isolierschicht.

Bei den oben beschriebenen Ausfuhrungsformen waren die Füllstoffe im Epoxyharz Quarzsandpulver. Bei einer fünften Ausführungsform ist der Quarzsand durch ein Tonerdepulver mit einem Partikeldurchmesser von I bis ΙΟμιτι ersetzt, das 40 bis 80 Gew.-°/o beträgt.

Die aus Epoxyharz mit Füllstoffen aus pulverisierter Tonerde bestehende Isolierschicht kann auch wirkungsvoll zum Aufbau von Matrizen der ersten bis vierten Ausführungsform verwendet werden.

Bei den vorgenannten Ausführungsformen eins bis fünf sind entweder die Elektroden der X-Achse oder die der V-Achse oder beide Aufdampfelektroden aus einer Sn-Legierung. Bei der sechsten Ausführungsform ist diese Sn-Legierung durch eine entsprechende Legierung aus Al, Au bzw. Ni ersetzt.

Somit bestehen bei der sechsten Ausführungsform jeweils die Elektroden der X-Achse bzw. die der V-Achse oder beide aus einer Au'.iampfschicht aus einer Ai-, einer Au- oder einer Ni-Lej/ierung. Diese Elektroden können ebenso wirksam zum Aufbau der vorbeschriebenen Ausführungsformen dienen.

Ein vollständiger Ohmscher Kontakt kann nicht erzielt werden, ohne daß die In-Elektroden mit den CdS-Zellen direkt in Berührung stehen. Es kann jedoch nur Sn, Au, Ni bzw. Al als Elektrode verwendet werden. Daher weist in der siebenten Ausführungsform die Matrix mit dem gleichen Aufbau wie die Ausführungsformen eins bis sechs Elektroden der X-Achse bzw. der V-Achse auf, die aus Sn, Au, Ni bzw. Al bestehen und durch Aufdampfen in direktem Kontakt mit den CdS-Zellen stehen.

In weiteren Ausfuhrungsformen werden anstelle der CdS-Zellen photoleitende Zellen aus CdSe oder PbS verwendet.

Die Tonerde zur Herstellung des Substrats kann ferner auch durch Steatit, Forsterit oder Zirkoaerde ersetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Matrizen weisen die folgenden /Orteile auf:

1. Da die zwischen den Elektroden der X-Achse und der V-Achse an jedem Kreuzungspunkt angeordnete Isolierschicht aus Epoxyharz besteht, das bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen von weniger als 150⁰C aushärtet, ist es unwahrscheinlich, daß die elektronischen Bestandteile während der Ausbildung der Isolierschicht beschädigt werden.
Auf diese Weise erhält man Matrizen mit nicht hitzebeständigen elektronischen Bestandteilen, insbesondere mit photoleitenden CdS-Zellen, deren Zusammensetzung und Diodencharakteristik sich bei hohen Temperaturen ändern würden, bei denen die elektronischen Bestandteile nicht von Hitze betroffen werden. Aus dem gleichen G; und tritt keine Verformung des Substrats durch Hitze auf. Darüber hinuus sind Epoxyharze zu niedrigen Preisen im Handel erhältlich, was zu einer wirtschaftlichen Herstellung führt.

2. An den Kreuzungsstellen tritt kein Kurzschluß auf, da die Isolierschicht eine Dicke von 20 bis 30 μπι erreicht und keine Löcher in einer solchen Schicht vorhanden sind.

3. Da die die Isolierschicht bildenden Harze Füllstoffe, wie Tonerde- oder Quarzsandpulver, enthalten, ist die Fließfähigkeit so verringert, daß das Harz nicht herausfließen oder sich rundherum ausbreiten kann. Die mit einem solchen Harz

Isolierschicht ist auch insofern vorteilhaft, als sie eine große Märte und eine geringe Wärmcausdehnung oder -schrumpfung aufweist. Die innige Verbindung dieser Isolierschicht mit den Elektroden und mit dem keramischen Substrat ist so stark, daß ein Abblättern der Schichten kaum auftreten kann.

Die Hauclcmcntdichte in der Matrix kann größer gennichl werden, da selbst komplizierte Malrixmu slcr ohne Schwierigkeiten aufgebaut werden können.

Die Herstellung ist einfacher und leichter, da die Isolierschicht aus Harz im Druckverfahren hergestellt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Matrix aus photoleitenden Zellen, mit einem keramischen Substrat, auf dem eine Schicht photoleitender Zellen ausgebildet ist, mil ersten jeweils eine der Elektroden jeder Zelle miteinander verbindenden gemeinsamen Verbindungselektroden, die sich in Richtung der X-Achse erstrecken, und mit zweiten jeweils die anderen Elektroden der Zellen miteinander verbindenden gemeinsamen Verbindungselektroden, die sich in Richtung der V-Achse erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen den ersten (3) und zweiten Verbindungselektroden (4) an den von ihnen gebildeten kubischen Kreuzungen eine Isolierschicht (6) aus einem zu den Epoxyverbindungen gehörenden Harz angeordnet ist. das wenigstens Tonerdeoder Quarzsandpulver als Füllstoff enthält.

2. Matrix Each Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (6) im Siebdruckverfahren hergestellt ist.

3. Matrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Partikel des Füllstoffs 1 bis 10 μιτι beträgt.

4. Matrix nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Füllstoffs 40 bis 80 Gew.-% beträgt.

5. Matrix nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Epoxyharz ist.