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DE2350026A1 - Verfahren zur herstellung einer vielfach-elektrodeanordnung fuer aufzeichnungsgeraete - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer vielfach-elektrodeanordnung fuer aufzeichnungsgeraete

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DE2350026A1
DE2350026A1 DE19732350026 DE2350026A DE2350026A1 DE 2350026 A1 DE2350026 A1 DE 2350026A1 DE 19732350026 DE19732350026 DE 19732350026 DE 2350026 A DE2350026 A DE 2350026A DE 2350026 A1 DE2350026 A1 DE 2350026A1
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etching
electrode
connecting webs
electrode arrangement
arrangement
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Mont Hans-Christian Dipl In Du
Ludwig Finkbeiner
Kurt Hurst
Manfred Koeder
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • H05K3/061Etching masks
    • H05K3/064Photoresists
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

28.9.1973 Rs/Sz
Anlage zur
Patentanmeldung
ROBEIlT BOSCH CrMBH, Stuttgart
Verfahren zur Herstellung einer Vielfach-Slektrodenanordnung für Aufzeichnungsgeräte
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vielfach- Elektrodenanordnung für Aufzeichnungsgeräte, insbesondere auf Registriermetallpapierbasis, mit'einem gegenüber benachbarten Elektroden und Kontaktierungsabschnitten elektrisch isolierten Kontaktierungsabschnitt an jeder einzelnen Elektrode.
Bei bekannten Verfahren wird die in der Regel als Kammelektrode ausgebildete Vielfach-Elektrodenanordnung, die sowohl zur. ana-.logen Aufzeichnung wie auch zum Schreiben alphanumerischer Zeichen auf Registriermetallpapier verwendet werden kann, in Drahtwickeltechnik, 'durch Schichten von dünnen Blechen" oder durch
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Fräsen von Blechen hergestellt. Das Hauptproblem dieser mechanischen Verfahren ist die Kontaktierung der Elektroden, da jede Elektrode einzeln angesteuert v/erden muß. Damit sind mindestens so viele Verbindungsleitungen notwendig, wie Elektroden vorhanden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, verfahrenstechnisch günstiges und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung einer vorzugsweise kammförmigen Vielfach-Elektrodenanordnung zu finden. Das Verfahren soll möglichst nur eine geringe Zahl von getrennten Arbeitsgängen aufweisen und einen hohen Grad an Pertigungssicherheit mit geringem Ausschuß gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektrodenanordnung, die Kontaktierungsabschnitte und eine Anzahl von Verbindungsstegen zur mechanischen Stabilisierung der Anordnung während der Fertigung aus einem Blech durch Formteilätzen nach einem fotographischen Verfahren hergestellt v/erden unter Verwendung einer ersten Fotomaske für die Oberseite und einer zwei ten Fotomaske für die Unterseite des Bleches, auf das ein Fotolack aufgetragen ist, der nach dem Auflegen der Fotomasken teilweise belichtet und im Bereich der wegzuätzenden Blechteile entfernt wird. Besonders hat sich ein Foto-Negativ-Verfahren bewährt, bei dem der Fotolack im Bereich der Metallteile, welche beim Ätzen stehenbleiben sollen, belichtet und durch Polymerisation ausgehärtet wird. Dieses Verfahren ist beim Formteilätzen sehr wirtschaftlich, und gestattet eine sehr exakte Formgebung mit scharfen Kanten.
Als Materialien für das Blech zur Herstellung der Elektrodenanordnung eignen sich vor allem Federbandstahl, Chrom-Nickel-Stahl und Kupfer-Beryllium-Legierungen. Die Fotomasken für die Oberseite und die'Unterseite der Elektrodenanordnung werden zweckmäßigerv/eise so ausgebildet, daß sie entlang einer Längsseite zusammenhängen und eine Art Ätztasche für die Aufnahme des zu ätzenden Bleches bilden. Auf diese Art ist gewährleistet, daß die Masken für die
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Ober- bzw. Unterseite exakt zueinander positioniert sind ohne großen Justierungsaufwand.
Eine das Herstellungsverfahren wesentlich vereinfachende Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Verbindungsstege zwischen die Elektroden-Kontaktierungsabschnitte und eine nach dem Ätzen der einzelnen Elektroden zu entfernende Haltebrücke gelegt werden. Eine sinnvolle Ergänzung dieser Maßnahme besteht darin, daß auch die Schreibspitzen der Elektroden während des Atzvorganges durch eine nach dem Ätzen der einzelnen Elektroden zu entfernende Ilaltebrücke verbunden sind. Bei diesen beiden Ausgestaltungen des erfindurigsgemäßen Verfahrens kann durch einfache, vorzugsweise mechanische Abtrennung einer bzw. zweier Brücken die fertige Vielfach-Elektrodenanordnung erhalten werden.
Ein abgewandeltes Verfahren zur Erreichung der mechanischen Stabilisierung der Anordnung während der Pertigung besteht darin, daß die Verbindungsstege zwischen die einzelnen Elektroden und/oder Kontaktierungsabschnitte gelegt werden. Dieses wie auch das zuvor geschilderte Verfahren lassen sich so verwirklichen, daß die Fotomasken für die Oberseite und für die Unterseite unterschiedlich geformt sind zur Ausbildung von Verbindungsstegen, die einseitig während des Xtzprozesses bis auf die halbe Dicke abgeätzt v/erden. So bieten die Verbindungsstege beim endgültigen Entfernen einen geringeren mechanischen oder Ätz-Widerstand, was zur zeitlichen Verkürzung des Gesamtverfahrens beiträgt.
Weitere Einzelheiten-und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens v/erden im folgenden anhand der Abbildungen näher erläutert. Es zeigen:
Pig. 1 einen Querschnitt durch ein zu ätzendes Blechstück mit je einer Fotolackschicht und einer Fotomaske auf Ober- und Unterseite,
Fig. 2a eine Draufsicht auf eine Negativ-Fotomaske für die Oberseite des Bleches bei der ersten Ätzung,
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Fig. 2b eine Draufsicht auf eine Negativ-Fotomaske für die Unterseite des Bleches bei der ersten Ätzung,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Schnittes entlang eines quer zu den Elektroden verlaufenden Verbindungssteges nach der Linie III-III in Fig. 2a,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine Anordnung entsprechend Fig. nach dem Aufkleben auf einen Träger,
Fig. 5 eine Negativ-Fotomaske für die Oberseite des Bleches während einer zweiten Ätzung zum Entfernen der Yerbindungsstege,
Fig. 6 einen Schnitt durch eine Anordnung entsprechend Fig. nach dem teilweisen ¥egätzen oder Ausschleifen des Verbindungssteges,
Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Vielfach-Elektrodenanordnung mit Kontaktierungsabschnitten,
Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Kammelektrode mit Verbindungsstegen zwischen den Kontaktierungsabschnitten,
Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Vielfach-Elektrodenanordnung mit schrägen Verbindungsstegen und je einer Haltebrücke an beiden Enden der Anordnung und
Fig. 10 eine auf eine Platte mit einer gedruckten Schaltung aufgeklebte Vielfach-Elektrodenanordnung.
In Fig. 1 ist mit 10 ein Blech bezeichnet, das auf beiden Seiten je eine Schicht 11 bzw. 12 aus Fotolack trägt. Auf die obere Lackschicht 11 ist eine erste Fotomaske 13 für die Oberseite aufgelegt, auf die untere Lackschicht 12 eine zweite Fotomaske 14 für die Unterseite des Bleches 10.
Die Anordnung nach Fig. 1 dient zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung einer Vielfach-Elektrodenanordnung in Form einer Kammelektrode für Aufzeichnungsgeräte auf Registriermetallpapierbasis. Zur Herstellung der Elektrodenanordnung, der Kontaktierungs-
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abschnitte und einer Anzahl von Verbindungsstegen zur mechanischen Stabilisierung dei' Anordnung während der Fertigung aus dem Blech 10 werden zunächst die Fotolaekschichten 11 und 12 nach dem Auflegen der Masken 13 und 14 belichtet. An den belichteten Stellen, welche nicht durch die Fotomasken 13 und 14 bedeckt waren, erfolgt durch Polymerisation eine Verfestigung der Lackschicht, welche eine Ablösung dieser Teile der Lackschichten 13 und 14 in einem anschließenden Bad verhindert. Es folgt dann ein Formteilätzen des Bleches 10 im Bereich der abgelösten Lackschichten. Dieses fotographische Verfahren wird weiter unten noch ausführlicher beschrieben.
Das Blech 10 zur Herstellung der Elektrodenanordnung besteht in der Regel wegen des relativ niedrigen Preises aus Federbandstahl; sehr gut eignen sich jedoch auch Chrom-Miekel-Stahl und Kupfer-Beryllium-Legierungen für die Bleche 10 als Ausgangsmaterialien zur Herstellung von Vielfach-Elektrodenanordnungen.
Fig. 2a zeigt eine Negativ-Fotomaske 13 für die Oberseite des mit der Fotolackschicht 11 versehenen Bleches 10. Die Maske 13 enthält in ihrem oberen Teil vier querlaufende Aussparungen 15, im mittleren Bereich der Maske sind Aussparungen 16 und. im Unterteil der Maske 13 Aussparungen 17 erkenntlich, von denen jeweils nur ein geringer Teil mit Bezugsziffern versehen ist. Im Bereich der Aussparungen 15, 16, 17 der Fotomaske 13 erfolgt beim Belichten eine Verfestigung der Lackschicht und beim anschließenden Ätzen bleiben in dem Blech 10 im Bereich der Aussparungen 15 Verbindungsstege 18, im Bereich der Aussparungen 16 Verbindungsstege 19 und im Bereich der Aussparungen 17 VerbindungsStege 20 stehen. Die Verbindungsstege 20 befinden sich zwischen einzelnen Leitern einer gedruckten Schaltung, welche aus dem Blech 10 zusasmen mit der Elektrodenanordnung und den Kontaktierungsabschnitten hergestellt wird. Die metallischen Verbindungsstege sind teilweise aus Fig. 8 ersichtlich. Die Aussparungen 15, 16, 17 bestehen beispielsweise aus durchsichtigen oder durchscheinenden Abschnitten in einer Glasplatte oder einer Kunststoffolie.
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Fig. 2b zeigt die zweite Negativ-Fotomaske 14 zur Belichtung der Fotolackschicht 12 auf der Unterseite des Bleches 10. Diese zweite Fotomaske entspricht im wesentlichen derjenigen aus Fig. 2a, jedoch enthält sie keine Aussparungen an den Stellen, an denen entsprechend der in Fig. 2a dargestellten Maske Verbindungsstege in dem Blech 11 beim Atzen aufrechterhalten v/erden sollen. Die Fotomasken 15 und 14 für die Oberseite und für die Unterseite sind also derart unterschiedlich geformt, daß sie zur Ausbildung von Verbindungsstegen in der Elektrodenanordnung dienen, die" einseitig während des Ätzprozesses bis etwa auf-die halbe Dicke des Bleches 10 abgeätzt v/erden. Zur einwandfreien gegenseitigen Justierung hängen die Fotomasken 13 und 14 für die Oberseite und die Unterseite der Elektrodenanordnung entlang einer Längsseite in den Fig. 2a bzw. 2b beispielsweise entlang der jeweiligen linken Kante 21 - zusammen und bilden eine Ätztasche für die Aufnahme des zu ätzenden Bleches 10.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch das Blech 10 nach dem ersten Ätzvorgang entlang eines Verbindungssteges 18 nach der Linie III-III in Pig. 2a. Im Bereich der Aussparungen 15 in der Fotomaske 13 ist die obere Fotolackschicht durch das Belichten verfestigt worden, so daß im Bereich des Verbindungssteges 18 einseitig kein Materialabtrag stattgefunden hat. Hingegen ist die Unterseite des Bleches entsprechend der Vielfach-Elektrodenanordnung eingeätzt. Der untere Teil der Elektroden 22 ist in Fig. 3 bereits ersichtlich.
Fig. 4 zeigt eine Vielfach-Elektrodenanordnung in einem der Fig. entsprechenden Stadium, welche nach der bereits fertiggestellten Ätzung der Blech-Unterseite auf einen Träger 23 aufgeklebt ist. Das Klebemittel ist bei 24 angedeutet. Als Trägermaterial dient ein Glasfaser-Epoxid.
Fig. 5 zeigt eine weitere Negativ-Fotomaske 25, mit deren Hilfe die Verbindungsstege 18, 19 und 20 entfernt werden können, welche entsprechend den Aussparungen 15» 16 und 17 in der ersten Fotomaske 13 beim ersten Ätzvorgang stehen geblieben sind. Auf die
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in Pig. 4 dargestellte Anordnung wird zu diesem Zweck eine in den Abbildungen nicht dargestellte weitere Fotolackschient aufgetragen, die entsprechend dem Muster der Fotomaske 25 gemäß Fig. 5 belichtet und an den belichteten Stellen derart ausgehärtet wird, daß diese in einem anschließenden Bad stehenbleiben, während die unbelichteten Teile der Fotolackschicht entsprechend wieder entfernt werden. Beim anschließenden Ätzvorgang liegt nun bei einer Anordnung entsprechend Fig. 4 eine Schutzschicht über den Elektroden 22, während die .dazwischenliegenden, beim ersten Ätzvorgang stehengebliebenen Abschnitte über dem Klebemittel in diesem zweiten Atzvorgang entfernt werden. Es entsteht die in Fig. 6 teilweise dargestellte, fertige Vielfach-Elektrodenanordnung mit getrennten Elektroden 22.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil der fertigen Vielfach-Elektrodenanordnung in vergrößerter Darstellung. Hierbei ist jeder Elektrode 22 ein Kontaktierungsabschnitt 26 zugeordnet, der, ebenso wie die einzelnen Elektroden 22 untereinander, gegenüber den benachbarten Kontaktierungsabschnitten 26 elektrisch isoliert ist.
Statt die Verbindungsstege 18, 19 und 20 in einem zweiten Ätzprozeß zu entfernen, ist -es auch möglich, die Verbindungsstege nach dem Aufkleben auf den Träger 23 mechanisch abzutragen» Dieses Verfahren ist einfacher als eine zweite Ätzung, jedoch ist es mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand nur anwendbar bei einer einfachen Anordnung von Elektroden und Kontaktierungsabschnitten, bei denen keine winkligen oder sonstwie schwierigen Schnitt- oder Schliffformen entstehen.
Fig. 8 zeigt einen Teil einer Kammelektrode 27 mit Verbindungsstegen 19 zwischen den einzelnen Kontaktierungsabschnitten 26 und mit Verbindungsstegen 20 zwischen den Leitern 28 einer gedruckten Schaltung 29. Die Kontaktierungsabschnitte 26 und die Leiter 28 sind mit in einer Reihe angeordneten Kontaktierungs-Bohrungen 30 versehen, lieben den Verbindungsstegen 19 zwischen den Kontaktierungsabschnitten 26 und den Verbindungsstegen 20 zwischen den Leitern 28 ist zwischen dem untersten Kontaktierungsabschnitt
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jeder Untergruppe 31 der Kammelektrode 27 und dem "benachbarten Leiter 28 der gedruckten Schaltung 29 ein weiterer Verbindungssteg 32 vorgesehen. Die Yerbindungsstege 19, 20 und 32 werden, wie weiter oben bereits ausführlicher geschildert, nach dem Aufkleben auf einen Träger wiederum mechanisch oder durch eine v/eitere Ätzung entfernt. Eine Haltebrücke 33 im Bereich der Schreibenden der Elektroden 22 dient ebenfalls.zur mechanischen Stabilisierung der Anordnung während tier Fertigung; auch diese Haltebrücke 33 wird nach dem Aufkleben der Kammelektrode 27 auf einen Träger
Wenn die Elektroden 22 aus schreibtechnischen Gründen sehr dicht nebeneinander angeordnet werden sollen, so darf die Materialdicke des Bleches 10 eine bestimmte Größe nicht überschreiten, da andernfalls beim Ätzen zwischen den einzelnen Elektroden 22 stehenbleibende Kanten zu weit vorspringen und ein für den einwandfreien Betrieb erforderlicher Mindestabstand nicht mehr'eingehalten wird. Pur die Praxis hat es sich bewährt, wenn der Elektrodenabstand die Materialstärke des Bleches 10 nicht unterschreitet. Hierbei können bei einer gebräuchlichen Materialstärke von 0,25 mm zwei Elektroden pro Millimeter Kammbreite angeordnet v/erden. Bei einer Materialstärke von 0,125 mm können vier Elektroden pro Millimeter Kammbreite erreicht werden, jedoch kann es bei einer derartig geringen oder gar noch weiter verringerten Elektrodendicke erforderlich werden, zur Erhöhung der Standzeiten der Elektrodenanordnung die einzelnen Elektroden wenigstens im Bereich ihrer Schreibenden zu verstärken. Dies ist möglich durch die Aufbringung einer Elektrodenstruktur durch Diffusionslöten.
Pig. 9 zeigt eine Vielfach-Elektrodenanordnung während der Fertigung vor dem Abtrennen der Haltebrücke 33 im Bereich der Schreibenden der Elektroden und einer Haltebrücke 34 am kontaktierungsseitigen Ende der Elektroden 22. Die in Tig. 9 dargestellte Anordnung unterscheidet sich von den vorhergehenden dadurch, daß Verbindungsstege 35 schräg zwischen die Elektroden-Kontaktierungsabschnitte 26 und eine nach dem Ätzen der einzelnen "Elektroden 22
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zu entfernende Haltebrücke 34 gelegt worden sind. Diese Verbindungsstege 35 "brauchen nicht beseitigt zu werden, sondern können nach dem Abtrennen der Haltebrücke 34 in der Elektrodenanordnung verbleiben. Auf diese Weise erreicht man eine wesentliche Vereinfachung des Herstellungsverfahrens für die Vielfach-Elektrodenanordnung. Die Trennstellen im Bereich der Schreibenden bzw. der Kontaktierungsenden sind bei 36 bzw* 37 angedeutet.
Im Gegensatz zu der in Fig; 8 dargestellten Ausbildungsform, bei der die Elektrodenanordnung gemeinsam mit einer gedruckten Schaltung 29 durch Ätzen hergestellt und auf eine Platte aufgeklebt wird, ist es auch möglich, daß die Elektrodenanordnung nach dem Ätzen und Entfernen der Verbindungsstege und/oder Haltebrücken auf einen plattenförmigen Träger 38 mit einer getrennt hergestellten, gedruckten Schaltung 39 aufgeklebt wird. Eine solche Anordnung ist in Pig. 10 dargestellt. Im übrigen entspricht die Anordnung nach Pig. 10 grundsätzlich denjenigen der vorhergehenden Ausführung a formen, wobei die Verbindungsstege wiederum in der bei Pig. 9 geschilderten Weise angeordnet und hergestellt sind.
Durch die vorliegende Erfindung erreicht man also eine sehr einfache Herstellung einer Vielfach-Elektrodenanordnung, insbesondere in Porm einer Kammelektrode, aus Blechen durch Pormteilätzen, wobei auch die Elektroden selbst nach dem Aufkleben auf einen Träger teilweise als gedruckte Schaltung benutzt werden.
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Claims (14)

  1. Robert Bosch GmbH **° % R. I 7 58
    Stuttgart '
    Ansprüche
    /1./ Verfahren zur Herstellung einer Vielfach-Elektrodenanordmmg für Aufzeichnungsgeräte, insbesondere auf Registriermetallpapierbasis, mit einem gegenüber benachbarten Elektroden und Kontaktierungsabschnitten elektrisch isolierten Kontaktierungnabschnitt an jeder einzelnen Elektrode, dadurch gekenn:-:eichnc!;, daß die Elektrodenanordnung (22, 27), die Kontaktierungsabschnitte (26) und eine Anzahl von Verbindungsstegen (18, 19, 2Ü; 31; 34; 35) zur mechanischen Stabilisierung der Anordnung während der Fertigung aus einem Blech (10) durch Formteilätzen nach einem fotographischen Verfahren hergestellt v/erden unter Verwendung einer ersten Fotomaske (13) für die Oberseite und einer zweiten.Fotomaske (14) für die Unterseite des Bleches (10), auf das ein Fotolack (11, 12) aufgetragen ist, der nach dem Auflegen der Fotomasken (15, 14) teilweise belichtet und im Bereich der wegzuätzenden Blechteile entfernt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung aus Federbandstahl hergestellt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1,- dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung aus Chrom-Nickel-Stahl hergestellt wird.
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    i768
    * ΛΛ·
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung hergestellt wird. - -
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungsstege (18, 19) zwischen die einzelnen Elektroden (22) und/oder deren Kontaktierungsabsclmitte (26) gelegt werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotomasken (13, 14) für die Oberseite und für die Unterseite, unterschiedlich geformt sind zur Ausbildung von Verbindungsstegen (18, 19, 20), die einseitig während des Ätzprozesses bis auf die halbe Dicke abgeätzt weiden.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotomasken (13? 14) für die Oberseite und die Unterseite der Elektrodenanordnung entlang einer Längsseite (21) zusammenhängen und eine Ätztasche für die Aufnahme des zu ätzenden Bleches (10) bilden.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielfach-Elektrodenanordnung nach dem Ätzen auf einen Träger (23, 38) aufgeklebt wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 8 oder 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstege (18, 19, 20)
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    ' |7 6ίΒ8
    nach dem Aufkleben auf den Träger (23) mechanisch oder durch eine weitere Ätzung entfernt werden.
  10. 10. Verfahren nach'einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (22) wenigstens an ihrem Schreibende durch Aufbringung einer Elektrodenstruktur durch Diffusionslöten verstärkt werden.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstege (35) zwischen die Elektroden-Kontaktierungsabschnitte (26) und eine nach dem Ätzen der einzelnen Elektroden (22) zu entfernende Haltebrücke (34) gelegt werden.
  12. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibenden der Elektroden (22) während des Ätzvorganges durch eine nach dem Ätzen zu entfernende Haltebrücke (33) verbunden sind.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung nach dem Ätzen und Entfernen der Verbindungsstege (35) und/oder der Haltebrücken (33, 34) auf einen plattenförmigen Träger (38) mit einer gedruckten Schaltung (39) aufgeklebt wird.
  14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet ι daß die Elektrodenanordnung gemeinsam mit einer gedruckten Schaltung (29) durch Ätzen hergestellt und auf einem plattenförmigen Träger (23) aufgeklebt wird.
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