DE2319088A1

DE2319088A1 - Herstellung genauer abdrucke weicher originale

Info

Publication number: DE2319088A1
Application number: DE19732319088
Authority: DE
Inventors: Leonard P Fox; Richard William Nosker
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1972-04-19
Filing date: 1973-04-16
Publication date: 1973-11-08
Also published as: GB1413904A; CA1017278A; FR2180746A1; NL7305462A; FR2180746B1; JPS5213501B2; JPS4921337A

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland ■ Dr.-lng. R. König · Dipl.-ing. K. Bergen Patentanwälte ■ Ααασ Düsseldorf 3o · Ceciiienaliee 76 · Telefon 433732

RCA Corporation, 30, Rockefeiler Plaza,

New York, N.Y. 10020 (V.St.A.)

"Herstellung genauer Abdrucke weicher Originale"

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Herstellen genauer Abdrucke weicher Originale, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen genauer Metallabdrucke weicher Substrate, die sehr feine Audio- und/oder Video-Informationen verkörpernde Oberflächenänderungen in Form von Reliefmustern aufweisen.

Tonaufnahmen werden dadurch hergestellt, daß Tonschwingungen in Oberflächendeformationen einer weichen Oberfläche, beispielsweise einer auf einer Metallplatte vorgesehenen Lackschicht, umgewandelt werden« Diese Deformationen werden dann in Metall kopiert ₉ beispielsweise durch Metallplattieren der Lackoberfläche, um einen Prägemaster zu schaffen, mit dem eine Vielzahl von Reproduktionen hergestellt werden können.

Nach einem älteren Verfahren der Anmelderin wird eine Aluminiumrohling mit einem Lack beschichtet _s maschinell geglättet und eine Spiralrille in die Lackschicht geschnitten. Von der Oberfläche der Lackschicht wird sodann mittels chemischer Ablagerung einer Silberschicht und mit Hilfe einer Stützschicht eine Metallkopie bzw₈ -matrize hergestellt. Diese Metallkopie dient als Matrize mit spiralförmiger Rille. Dieser Aufnaimemaster wird

30984S/0354

ja

seinerseits mit einem Fotoresist beschichtet und mit einem Abtast-ElektronenmiktDskop belichtet, das den Rillengrund entsprechend den aufzunehmenden Informationen moduliert. Der Fotoresist wird sodann entwickelt, woraufhin die aufgenommenen Informationen in Form geometrischer Änderungen des Rillengrundes festgehalten Bind«

Danach muß von dem entwickelten Aufnahmemaster eine Prägematrize hergestellt werden. Zur Herstellung von Metallmatrizen besteht die Möglichkeit, eine Silberschicht auf einer weichen Oberfläche anzubringen, gefolgt von einer Stützschicht aus SuIfamatniekel niedriger innerer Span- ' nungen. Nach dem genannten Verfahren wird auf die Oberfläche des Aufnahmemasters stromlos eine Nickelschicht. aufgebracht und auf die SuIf amatni ckelschicht eine ungefähr 0,2 mm dicke abschließende Nickelstützschicht plattiert. Die Metalloberfläche wird von der Fotoresistschicht getrennt und als Metallabdruck-Matrize zum Prägen oder Heißpressen von Aufnahmeduplikaten in Form thermoplastischer Platten verwendet. Alternativ und vorzugsweise wird die Metalloberfläche mit einer Kaliumdichromat- oder Kaliumpermanganat-Lösung passiviert und ein dickes Nickelmetallpositiv elektroplattiert, das dazu benutzt wird, ein oder mehrere negative Nickelstempel analog dem Verfahren bei der Herstellung von Schallplatten anzufertigen.,

Bis heute werden Videoplatten mit einer Rillendichte von ungefähr 800 bis 1600 Rillen pro Zentimeter .geschnitten und weisen Signalwellenlängen von ungefähr 1 Mikron auf; eine außerordentlich exakte Nachbildung dieser Rillen und der sehr feinen geometrischen Änderungen im Boden dieser Rillen ist daher erforderlich, um kommerzielle Qualitätsbilder während der Wiedergabe erhalten zu können«

Die bisher bekannten Metallnachbildungen haben sich als für diese Aufgabe ungeeignet herausgestellt, wahrscheinlich

309845/0884

_ "5 —

231?08ξ

wegen anfänglicher innerer Spannungen in den ersten Schichten des niedergeschlagenen Metalls, die die weichen, zu kopierenden Substrate verformen, sowie wegen der Neigung, durch die weiche Schicht zu plattieren, was zu einem verschlechterten Substrat und einer aufgerauhten Kopie und damit zu Störungen und unerwünschten Geräuschen in den InformationsSignalen führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur exakten Nachbildung weicher Substrate vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Metallschicht auf das weiche Substrat aufgedampft und danach eine Glanznickelschicht galvanisch niedergeschlagen wird. Auf diese Weise wird eine exakte Metallkopie beispielsweise einer Lackobeffläche oder auch einer entwickelten Fotoresistoberfläche, insbesondere zur Herstellung eines Metallmasters für Videoplatten erzielte

Anhand der nachfolgenden Beschreibung werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zunächst ein weiches Substrat, beispielsweise ein Lacküberzug oder eine entwickelte Fotoresistschichtj, die auf einer Metallgrundlage angebracht sind, mit einer sehr dünnen Schicht, im allgemeinen mindestens 50 bis ungefähr 500 2. dick, vorzugsweise ungefähr 200 2 dick, aus Chrom überzogen, gefolgt von einer Goldschicht, die ungefähr 100.bis ungefähr 2000 51, vorzugsweise ungefähr 300 bis ungefähr 700 2 dick sein kann. Diese beiden Metall-schichten sind zusammen vorzugsweise 600 bis 800 A dick. Wenn zuwenig Metall vorgesehen wird, ist die Oberfläche für die nachfolgende elektrolytische Glanznickel-Plattierung nicht leitfähig genug. Wenn zuviel Metall vorgesehen wird, werden zu starke innere Spannungen im Nie-

309845/08SA

• - 4 -

derschlag aufgebaut, die zu Verwerfungen des: weichen Sub-r strats und zur Trennung zwischen diesem und dem aufgebrachten Metall führen. Chrom und Gold werden auf dem weichen Substrat unter Anwendung konventioneller Aufdampftechniken niedergeschlagen.

Die nachfolgende ausführliche Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt am Beispiel einer Videoplatte, die mit einem entwickelten Fotoresistüberzug versehen ist, jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich für. exakte Nachbildungen jeglicher Art weicher Substrate anwendbar. „■.-

Zunächst wird die nachzubildende Platte, die eine spiralförmige Rille und einen entwickelten Fotoresistüberzug mit in Form geometrischer Änderungen des Rillengrundes aufgenommenen Video-Informationen aufweist, in einer Vakuumkammer auf einen Plattenteller gelegt₉ der mit einer geeigneten Geschwindigkeit, wie ungefähr 60 U/min», umläuft. Eine Quelle der niederzuschlagenden Metalle, wie Chrom- und Gold-Fäden oder -Schiffchen, werden einige Zentimeter von der Platte entfernt untergebracht. Geeignete Einrichtungen zum Erhitzen der Metallquellen, beispielsweise elektrische Leiter, sind ebenfalls vorgesehen. Zwischen der Platte und den Metallquellen wird vorzugsweise ein entfernbarer Verschluß vorgesehen. Die Kammer wird . evakuiert und danach die Temperatur des Chroms bis auf seine Sublimationstemperatur erhöht und der Verschluß geöffnet. Bei geöffnetem Verschluß ist die Goldquelle zwar heiß, jedoch verdampft noch kein Gold. Während sich das Chrom niederschlägt, wird die Temperatur der Goldquelle erhöht und, sobald das Gold zu verdampfen beginnt, wird der der Chromquelle zugeordnete Heizer abgestellt. Das Niederschlagen von Gold wird solange fortgesetzt, bis die gewünschte Dicke auf der Platte vorhanden ist.

9845/0854

231908a

Danach wird die Platte aus der Vakuumkammer entfernt, in einer Schutzvorrichtung untergebracht, die die Seiten und das Zentrum der Platte schützt, und in ein Plattierbad zum Niederschlagen von Glanznickel auf der Goldschicht getaucht. Die Nickelplattierungslösung ist dem auf diesem Fachgebiet Tätigen bekannt. Zusätzlich zu den Nickelverbindungen kann das Bad auch Borsäure, Glanzzusätze, Mittel zur Verhinderung von Porenbildung und andere konventionelle Additive enthalten.

Das Vernickeln wird langsam begonnen, da der Chrom-Gold-Überzug sehr dünn ist und einen hohen Strom nicht vertragen kann; jedoch kann_e die Plattierrate mit zunehmendem Niederschlag an Glanznickel erhöht werden,. Das Plattieren wird solange fortgesetzt, bis eine Schicht von ungefähr 0,0075 bis ungefähr 0,05 mm, vorzugsweise ungefähr 0,025 mm Dicke niedergeschlagen ist. Die Dicke der Glanznickelschicht muß ausreichen, um eine feste Oberfläche zu schaffen, jedoch darf nicht zuviel Nickel niedergeschlagen werden, da sonst unerwünschte innere Spannungen aufgebaut werden, die zu einer Verzerrung der Oberflächenstruktur des weichen Substrats führen. Sobald der gewünschte Betrag an Nickel niedergeschlagen ist, wird die Platte dem Bad entnommen und mit Wasser gespült.

Als letzter Schritt wird die Platte mit einer üblichen Stützschicht aus einem Metall, wie Nickel oder Kupfer, im allgemeinen in einer Dicke von 0,25 mm oder mehr, versehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit zum Elektroplattieren der Stützschicht, die eben und genau ist. Der Chrom-Gold-Niederschlag wirkt nicht auf eine Metallgrundplatte unter dem weichen Substrat ein, was von besonderem Vorteil ist, wenn das weiche Substrat dünn ist,

309845/0854

231908a

wie beispielsweise im Falle einer Fotoresistschicht. Weiterhin bildet die Glanznickelplattierung eine relativ starke und stabile Wiedergabe der weichen Oberfläche, ohne daß eine Oberflächenrauhigkeit entsteht, die bei den bisher üblichen Audiotechniken unvermeidbar war und Störgeräusche in den endgültigen Kopien bewirkt.

Die Erfindung wird weiterhin durch die nachfolgenden Beispiele erläutert, wobei jedoch betont wird, daß sie nicht auf darin beschriebene Einzelheiten beschränkt ist.

Beispiel 1

Eine Platte mit einem Durchmesser von 35 cm und einer spiralförmigen, eine Rillendichte von ungefähr 1600 pro Zentimeter aufweisenden Rille wurde mit einem Fotoresist überzogen und einem einer Quelle von Video-Informationen zugeordneten Abtast-Elektronenmikroskop ausgesetzt. Der Resist wurde in bekannter Weise entwickelt.

Die Platte wurde in einer Vakuumkammer auf einem Plattenteller derart befestigt, daß zwei parallel zueinander angeordnete Chromdrähte und zwei Goldschiffchen sich ungefähr 10 cm von der Platte und ungefähr 5 bzw_o 15 cm vom Zentrum der Platte befanden. Chrom- und Goldquelle wurden an eine Stromquelle angeschlossen. Zwischen die Platte und die Metalle wurde ein Verschluß gebracht. Die Kammer wurde evakuiert und die .Chromdrähte bzw. -fäden auf eine Temperatur von ungefähr 600°C erhitzt, zu welchem Zeitpunkt der Verschluß geöffnet wurde. Das Heizen wurde für ungefähr eine halbe Minute fortgesetzt, bis der Goldniederschlag begann. Dann wurde die Chromzufuhr, abgeschlossen und der Goldniederschlag für 3 bis 4 Minuten fortgesetzt. Die Platte wurde sodann aus der Kammer entfernt und be- ■ saß eine etwa 200 2. dicke Chromschicht und eine ungefähr

30984570&S4

500 8. dicke Goldschicht. Die Oberfläche war absolut eben und frei von Körnung.

Die Platte wurde sodann mit einer Abdeckung versehen und \ in ein Glanznickel-Plattierbad gegeben, das ungefähr 115 kg Nickelsulfat, 23 kg Nickelchlorid, 17 kg Borsäure, 15 Liter eines Primärglanzmittels (Bezeichnung P-252 der McGean Chemical Company) ungefähr 0,55 Liter eines Sekundärglanzmittels (Bezeichnung S-251 der McGean Chemical Company) und ungefähr 0,3 Liter eines Lochbildungen verhindernden Zusatzes (Bezeichnung nonfoam 30 der McGean Chemical Company), gelöst in ungefähr 380 Liter Wasser, enthielt. Die Temperatur des Bades wurde auf ungefähr 55⁰C erhöht und Strom - ungefähr 0,55 A/dm - eingeschaltet. Der Strom wurde für ungefähr 15 Minuten auf ungefähr 2,2 A/dm² erhöht. Sobald eine ungefähr'0,025 mm dicke Glanznickelschicht auf der Platte niedergeschlagen war, wurde letztere dem Bad entnommen und mit Wasser gespült»

Schließlich wurde die Platte einem gewöhnlichen Nickelsulf amatbad von ungefähr 45°C zugeführt und ein Strom von

ungefähr 7>6 A/dm solange aufrechterhalten, bis sich auf der Platte eine Nickelschicht von ungefähr 0,25 mm niedergeschlagen hatte.

Die aus Chrom, Gold, Glanz-und SuIfamatniekel bestehende Kopie wurde vom Aufnahmemaster getrennt und auf ihre Oberflächenrauhigkeit hin untersucht. Die Oberfläche war völlig glatt, d.h. sämtliche Oberflächenänderungen waren weniger als 30 % tief, was die Nachweisgrenze erhältlicher Geräte darstellte

Von dieser Masterplatte bzw«, Matrize wurden Vinylkopien hoher Qualität hergestellt. *

3098AB/08SA

2319058

Beispiel 2

Eine mit einem Aufnahmelack von ungefähr G,18 mm Dicke versehene 35 cm-Aluminiumplatte wurde maschinell auf eine Rauhigkeits-Toleranz von +0,00025 mm plangearbeitet und in den Lacküberzug eine Spiralrille mit einer Rillendichte von ungefähr i600/cm geschnitten.

Entsprechend dem Beispiel 1 wurde eine aus Chrom, Gold, Glanz-und Sulfamatnickel bestehende Kopie hergestellt und mit einer Silber-Nickel-Kopie verglichen, die entsprechend dem eingangs beschriebenen Verfahren gefertigt wurde.

Die gemäß der Erfindung hergestellte Nachbildung besaß "-eine Oberflächenrauhigkeit, die nur 1/5 der Rauhigkeit der Vergleichskopie im Wellenlängenbereich 0,05 mm und größer betrug«,

3 0 984S/085Λ

Claims

RCA Corporation, 30, Rockefeller Plaza, New York, N0Y. 10020 (V.St.Ä.)- Patentansprüche;

1. Metallabdruck eines auf einer festen Unterstützung befindlichen weichen Substrats, gekennzeichnet durch eine aufgedampfte Metallschicht und darauf aufgebrachter Glanznickelschicht.

2. Abdruck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die aufgedampfte Metallschicht aus einer Chromschicht und einer Goldschicht besteht.

3. Abdruck nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromschicht ungefähr 50 bis ungefähr 500 & dick ist.

4. Abdruck nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Goldschicht ungefähr 100 bis ungefähr 2000 & dick ist.

5. Abdruck nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glanznickelschicht ungefähr 0,0075 bis 0,05 mm dick ist.

6. Abdruck nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgedampfte Schicht aus einer ersten, ungefähr 200 2. dicken Chromschicht und einer zweiten ungefähr 300 bis 700 2. dicken Goldschicht besteht, während die Glanznickelschicht ungefähr 0,0075 bis 0,05 mm dick ist und mit einer vierten Metallschicht als Stützschicht versehen ist.

309845/0864

7. Verfahren zum Nachbilden eines weichen Substrats, dadurch gekennzeichnet, daß auf das weiche Substrat eine dünne Metallschicht gedampft und darauf eine Glanznickelschicht elektrolytisch abgeschieden wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine ungefähr 50 bis ungefähr 500 2. dicke Chromschicht und danach eine ungefähr 100 bis ungefähr 2000 Ä dicke Goldschicht aufgedampft wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Glanznickelschicht ungefähr 0,0075 bis 0,05 mm dick ist_o

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Glanznickelschicht ein Stützmetall elektrolytisch abgeschieden wird_e

309845/085Ä