DE4029099A1 - Data carrier injection mouldmfr. - has base plate layer structured to a mask laser beam for anisotropic etching and subsequplating - Google Patents
Data carrier injection mouldmfr. - has base plate layer structured to a mask laser beam for anisotropic etching and subsequplatingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Spritz gußmatritzen für die Produktion von optisch abtastbaren Informations trägern gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for producing spray cast matrices for the production of optically scannable information carriers according to the preamble of claim 1.
Es ist bekannt Spritzgußmatritzen dadurch herzustellen, daß eine Glas platte (Substrat) mit einem Photolack beschichtet wird, der mittels eines Laserstrahls, den gewünschten Informationen entsprechend, struktu riert entfernt wird. Anschließend werden die Oberflächen der Photolack schicht und der strukturell freigelegten Oberfläche der Glasplatte mit einer elektrisch leitfähigen Schicht aus Silber bedampft, die wiederum elektrolytisch mit einer Schicht aus Nickel verstärkt wird. Diese aus Nickel bestehende Galvanikschicht kann sodann als Spritzgußmatritze (Arbeitsmatritze) verwendet werden oder im weiteren zur Erzeugung einer Kontaktkopie (Negativ) verwendet werden, von der dann, wie oben be schrieben, wieder Spritzgußmatritzen (Arbeitsmatritzen) abgenommen werden können.It is known to produce injection molding matrices in that a glass plate (substrate) is coated with a photoresist a laser beam, according to the desired information, struktu is removed. Then the surfaces of the photoresist layer and the structurally exposed surface of the glass plate vaporized an electrically conductive layer of silver, which in turn is electrolytically reinforced with a layer of nickel. This out Nickel existing electroplating layer can then be used as an injection molding die (Working matrix) are used or further to generate a Contact copy (negative) can be used, from which then, as above wrote, again injection molding matrices (working matrices) removed can be.
Bei diesem Verfahren zur Herstellung von Spritzgußmatritzen ist die Gefahr gegeben, daß bei jedem Arbeitsschritt Informationen verloren gehen. Insgesamt stellt das bekannte Verfahren einen aufwendigen und komplizierten Herstellungsprozeß dar.In this process for the production of injection molding matrices There is a risk that information is lost with each step go. Overall, the known method is complex and complicated manufacturing process.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit geringem Herstel lungsaufwand ein Negativ zu schaffen, mit dem eine möglichst hohe Anzahl von Spritzgußmatritzen hergestellt werden kann, wobei sichergestellt sein soll, daß der Informationsverlust durch die Abfolge von Arbeits schritten auf ein Minimum reduziert wird.The invention is therefore based on the object, with low manufac ture effort to create a negative with the highest possible number can be produced from injection molding matrices, being ensured should be that the loss of information due to the sequence of work steps is reduced to a minimum.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die mit Vertie fungen versehene Basisplatte als Negativ nach einem der in den Patentan sprüchen 2 bis 4 angegebenen Verfahren mit einer Oberflächenschicht bedampft. Dieses Verfahren ist Gegenstand des Patents DE 34 13 891.In a preferred embodiment of the invention, the Vertie provided base plate as a negative according to one of the in the patent say 2 to 4 specified method with a surface layer steamed. This process is the subject of patent DE 34 13 891.
Nach diesem geschützten Verfahren erhält das aufdampfende Material aufgrund seines hohen Ionisationsgrades bei der Kondensation an der zu bedampfenden Oberfläche des Negativs bzw. der Basisplatte ein besonders festes Gefüge mit einem hohen Härtegrad, der den Härtegrad von auf galvanischem Wege hergestellten Beschichtungen beträchtlich übertrifft.The evaporating material is obtained using this protected process due to its high degree of ionization during condensation at the steaming surface of the negative or the base plate a special solid structure with a high degree of hardness, which changes the degree of hardness from electroplated coatings significantly exceeds.
Insbesondere bei Verwendung von in den Patentansprüchen 18 bis 22 angegebenen Materialien wird eine besonders harte Oberflächenschicht erzeugt, die in Verbindung mit der anschließend zu bildenden Galvanik schicht eine Spritzgußmatritze ergibt, die aufgrund der besonders harten Arbeitsoberfläche eine gesteigerte Anzahl von Pressungen, beispielsweise für Videoplatten erlaubt.In particular when using in claims 18 to 22 specified materials becomes a particularly hard surface layer generated in connection with the subsequent electroplating layer gives an injection molding die, which due to the particularly hard Work surface an increased number of pressings, for example allowed for video discs.
Es kann dabei gemäß Patentanspruch 17 vorteilhaft sein, vor dem Be dampfen der Oberfläche des Negativs eine dünne Trennschicht aus Silber aufzubringen, die nach dem Aufdampfen der harten Arbeitsfläche und dem anschließenden Angalvanisieren der verstärkenden Galvanikschicht ein leichtes Ablösen der aus Oberflächenschicht und Galvanikschicht be stehenden Spritzgußmatritze von dem Negativ ermöglicht.It can be advantageous according to claim 17, before loading vaporize the surface of the negative with a thin separating layer of silver to apply after the vapor deposition of the hard work surface and the then galvanizing the reinforcing electroplating layer easy detachment of the surface layer and galvanic layer standing injection molding from the negative allows.
Um zu erreichen, daß bei der Strukturierung der vorteilhafterweise aus Aluminium bestehenden strukturierbaren Schicht ein leichtes Ablösen an den Stellen erfolgt, die mit der Laserstrahlung beaufschlagt werden, kann unmittelbar auf die Oberfläche der Basisplatte und vor Aufbringung der Aluminiumschicht eine Schicht aus z. B. Tellur aufgebracht werden, die bei Laserbeaufschlagung besonders leicht verdampft und somit die darüberliegende Schicht aus Aluminium an den gewünschten Stellen leicht und zuverlässig ablöst. Vorzugsweise wird dabei der Laserstrahl von der Rückseite der aus Glas bestehenden Basisplatte auf die Tellurschicht gerichtet, wodurch der Störeinfluß von auf der Oberfläche der Basisplat te befindlichen Verunreinigungen weitgehend gemindert werden kann.In order to achieve that when structuring the advantageously Aluminum existing structurable layer easy to peel off the places that are exposed to the laser radiation, can be applied directly to the surface of the base plate and before application the aluminum layer a layer of z. B. tellurium, which evaporates particularly easily when exposed to laser and thus the overlying layer of aluminum in the desired places easily and reliably replaces. Preferably, the laser beam from the Back of the glass base plate on the tellurium layer directed, whereby the interference from on the surface of the base plate te impurities can be largely reduced.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen zur Herstellung von Spritzgußmatritzen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.Further advantageous measures for the production of injection molding matrices result from the other subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung in Gegenüberstellung zu einem Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik näher erläu tert.The invention is compared with the drawing below to a manufacturing method according to the prior art tert.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 bis Fig. 4 in nicht maßstabgerechter Darstellung die Arbeits schritte zur Herstellung einer Spritzgußmatritze nach einem bekannten Herstellungsverfahren und Fig. 1 to Fig. 4 in a representation not to scale, the working steps for producing an injection molding die according to a known manufacturing process and
Fig. 5 bis Fig. 9 in nicht maßstabgerechter Darstellung die Arbeits schritte zur Herstellung einer Spritzgußmatritze nach dem er findungsgemäßen Verfahren. Fig. 5 to Fig. 9 in a representation not to scale, the steps for producing an injection molding die according to the inventive method.
Die Fig. 1 aus der ein bekanntes Verfahren darstellenden Figurenfolge 1 bis 4 zeigt eine aus Glas bestehende Basisplatte 1, die mit einer aus einem Photolack bestehenden, strukturierbaren Schicht 2 belegt ist. Diese Schicht 2 wird mittels einer Laserstrahlung 3 nach Maßgabe des Datenprogramms strukturiert. Im nächsten, in Fig. 2 dargestellten Arbeitsschritt werden die Oberfläche der strukturierten Schicht 2 und die durch die Laserstrahlung 3 freigelegten Oberflächenbereiche der Basisplatte 1 im Vakuum mit einer galvanisch leitenden Schicht aus Silber bedampft. Bei diesem Prozeß besteht bereits die Gefahr von Beeinträchtigungen der Informationsqualität durch zu hohe Temperaturbe lastungen der Aufzeichnungen. Wie in Fig. 3 dargestellt, wird auf diese Schicht 4 in einem galvanischen Prozeß eine ca. 300 µm dicke Galvanik schicht 5 aus Nickel aufgebracht. Diese so entstandene Galvanikschicht wird von der Basisplatte 1 getrennt und in einem weiteren, in Fig. 4 dargestellten Arbeitsschritt mit einer galvanisch leitenden Trennschicht 6 versehen. Durch einen weiteren galvanischen Prozeßschritt wird ein Abdruck 7 hergestellt, der als Negativ für die vervielfältigende Herstellung von Spritzgußmatritzen nach galvanischen Verfahren verwendet wird. Diese Spritzgußmatritzen entsprechen der Galvanikschicht 5 gemäß Fig. 3.The Fig. 1 from a known method illustrative sequence of figures 1 to 4 shows a glass-made base plate 1, which is occupied by a group consisting of a photoresist layer 2 can be structured. This layer 2 is structured by means of laser radiation 3 in accordance with the data program. In the next step, shown in FIG. 2, the surface of the structured layer 2 and the surface areas of the base plate 1 exposed by the laser radiation 3 are vapor-coated in vacuum with a galvanically conductive layer of silver. In this process, there is already a risk of impairment of the information quality due to excessive temperature loads on the recordings. As shown in FIG. 3, an approximately 300 μm thick electroplating layer 5 made of nickel is applied to this layer 4 in a galvanic process. This resulting electroplating layer is separated from the base plate 1 and, in a further work step shown in FIG. 4, is provided with a galvanically conductive separation layer 6 . A further galvanic process step produces an impression 7 , which is used as a negative for the duplicative production of injection molding matrices by galvanic processes. These injection molding matrices correspond to the electroplating layer 5 according to FIG. 3.
Da die aus den Schichten 2 und 4 bestehenden Deckflächen der Basisplatte 1 (Fig. 2 und 3) nur eine begrenzte Festigkeit besitzen, ist damit ohne der Gefahr von Informationsverlusten in der Regel nur eine erste Gal vanikschicht 5 herstellbar, für deren vervielfältigende Herstellung als Spritzgußmatritzen in jedem Fall die Herstellung des Negativs bzw. des Abdrucks 7 gemäß Fig. 4 erforderlich ist.Since the cover surfaces of the base plate 1 consisting of the layers 2 and 4 ( FIGS. 2 and 3) have only a limited strength, only a first galvanic layer 5 can generally be produced without the risk of information loss, for their multiplication as injection molding matrices in any case, the production of the negative or the impression 7 according to FIG. 4 is required.
Die Fig. 5 aus der das erfinderische Verfahren darstellenden Figurenfol ge 5 bis 9 zeigt eine aus homogenem Glas bestehende Basisplatte 11, auf die die strukturierbare Schicht 12 aus Aluminium in der Stärke von ca. 100 nm aufgebracht wird, die dann in gleicher Weise wie nach dem bekann ten Verfahren mit einem Laserstrahl 13 strukturiert wird. Die, wie aus Fig. 6 zu ersehen, strukturierte Schicht 12 dient als Ätzmaske für den nachfolgenden anisotropen Ätzprozeß, bei dem in die Basisplatte 11 Vertiefungen (Pits) 14 mit einer Flankenneigung eingeätzt werden, die zum einen im weiteren Herstellungsprozeß eine gute, hinterschnittsfreie Ablösung von Abdrucken und zum anderen am fertigen Produkt (z. B. Video platte) eine gute Signalqualität beim Ablesen des Datenträgers gewähr leistet. Als anisotrope Ätzverfahren sind hierfür das anisotrope Trockenätzverfahren (RIE-reactive-ion-etching) , das ECR-Plasma-Strom-Ät zen (elektron-cyclotron-resonanz) oder das RIBE (reactive-ion-beam-et ching) - Verfahren geeignet. The Fig. 5 from the inventive method performing Figurenfol ge 5 to 9 shows a made of homogeneous glass base plate 11 on which the patternable layer 12 is applied aluminum in a thickness of about 100 nm, which then in the same manner as in the known method is structured with a laser beam 13 . The structured layer 12 , as can be seen from FIG. 6, serves as an etching mask for the subsequent anisotropic etching process in which recesses (pits) 14 are etched into the base plate 11 with a slope, which on the one hand ensures good, undercut-free detachment in the further manufacturing process of prints and on the other hand on the finished product (e.g. video plate) ensures good signal quality when reading the data carrier. The anisotropic dry etching process (RIE reactive ion etching), the ECR plasma current etching (electron cyclotron resonance) or the RIBE (reactive ion beam etching) process are suitable as anisotropic etching processes .
Nach lediglich einem weiteren Arbeitsschritt, bei dem die als Ätzmaske dienende strukturierte Schicht 12 entfernt wird, beispielsweise durch naßchemische Ablösung, liegt mit der geätzten Basisplatte 11 bereits das Negativ vor, mit dem die Herstellung einer hohen Anzahl von die Spritz gußmatritzen darstellenden Galvanikschichten 15 möglich ist.After only a further step in which the structured layer 12 serving as an etching mask is removed, for example by wet chemical detachment, the etched base plate 11 already has the negative with which the production of a large number of electroplating layers 15 which represent the injection molding matrices is possible .
Die Herstellung der Spritzgußmatritze kann dabei wie bei dem vorbe schriebenen bekannten Verfahren erfolgen, bei dem nach dem Aufbringen einer galvanisch leitenden Schicht 16, beispielsweise einer dünnen Schicht aus Silber, die auch als Trennschicht fungiert, die Spritzguß matritze, wie zu Fig. 4 beschrieben, durch eine galvanische Beschichtung mit Nickel gebildet wird. Der Produktionsaufwand für derartige Spritz gußmatritzen ist dabei wegen der besonders einfachen Herstellung des Negativs gering, insbesondere wird damit die Ausbeute an Negativen einwandfreier Qualität erhöht.The injection molding die can be produced as in the known method described above, in which after the application of a galvanically conductive layer 16 , for example a thin layer of silver, which also functions as a separating layer, the injection molding die, as described for FIG. 4, is formed by a galvanic coating with nickel. The production effort for such injection molding matrices is low because of the particularly simple manufacture of the negative, in particular the yield of negatives of perfect quality is increased.
Die Härte der Arbeitsoberfläche der nach dem vorbeschriebenen galvani schen Verfahren hergestellten Spritzgußmatritze beträgt bei Nickel ca. 300 HV (Vickershärte).The hardness of the work surface according to the galvani described above injection molding die produced using nickel is approx. 300 HV (Vickers hardness).
Im weiteren wird die Herstellung von Spritzgußmatritzen beschrieben, deren Arbeitsoberfläche eine besonders große Härte aufweist, wodurch eine wesentlich höhere Anzahl von Pressungen von optischen Datenträgern, beispielsweise Videoplatten, ermöglicht wird.The production of injection molding matrices is described below. whose working surface has a particularly high hardness, whereby a significantly higher number of pressings from optical data carriers, for example video discs.
Nach dem eventuellen Aufbringen einer als Trennschicht fungierenden Schicht 16, wird die Oberfläche des Negativs bzw. der mit den Vertiefun gen 14 versehenen Basispaltte 11 mit einem harten Material, beispiels weise Nickel, nach einem Verfahren bedampft, wie es in den Patentansprü chen 2 bis 4 angegeben ist und das Gegenstand des deutschen Patents DE 34 13 891 ist. Die nach diesem Verfahren hergestellte Oberflächenschicht 17 in der Stärke von ca 5 µm besitzt eine wesentlich größere Härte, die bei Verwendung von Nickel ca. 450 HV (Vickers-Härte) beträgt. Diese bei Verwendung von Nickel ca. 450 HV (Vickers-Härte) beträgt. Diese Oberflächenschicht 17 wird dann auf galvanischem Wege mit der Galvanik schicht 15 aus dem gleichen oder einem anderen Material verstärkt.After the eventual application of a layer 16 functioning as a separating layer, the surface of the negative or the base gap 11 provided with the recesses 14 is vapor-coated with a hard material, for example nickel, by a method as described in claims 2 to 4 is specified and is the subject of the German patent DE 34 13 891. The surface layer 17 produced by this method with a thickness of approx. 5 μm has a much greater hardness, which is approximately 450 HV (Vickers hardness) when using nickel. This is approx. 450 HV (Vickers hardness) when using nickel. This surface layer 17 is then galvanically reinforced with the electroplating layer 15 made of the same or a different material.
Sollte die Oberflächenschicht 17 aus einem galvanisch nicht leitenden Material, wie z. B. aus harten Schichten (gemäß Patentansprüchen 20, 21, 22) bestehen, so ist für den nachfolgenden Galvanikprozeß zur Herstellung der Galvanikschicht 15 vorher eine Kontaktschicht (z. B. aus Nickel) aufzudampfen.Should the surface layer 17 consist of a galvanically non-conductive material, such as, for. B. from hard layers (according to claims 20, 21, 22) are made, then for the subsequent electroplating process for the production of the galvanic layer 15 before a contact layer (z. B. nickel) evaporate.
Die strukturierbare Schicht 12 kann, wie in Fig. 5 dargestellt, direkt mit Laserstrahlung 13 beaufschlagt werden, wobei es vorteilhaft sein kann, zur Verbesserung der Ablösung der Schicht 12 an den beaufschlagten Bereichen, unter der Schicht 12 eine Hilfsschicht 18 (Fig. 9) aus Tellur aufzubringen, die bei Laserstrahlbeaufschlagung explosiv reagiert und die darüberliegende Schicht 12, beispielsweise Aluminium, zuverlässig ablöst.As can be seen in FIG. 5, the structurable layer 12 can be directly exposed to laser radiation 13 , it being advantageous, in order to improve the detachment of the layer 12 at the affected areas, under the layer 12 an auxiliary layer 18 ( FIG. 9) to be applied from tellurium, which reacts explosively when exposed to laser beams and reliably removes the layer 12 above, for example aluminum.
Dabei kann es gemäß Fig. 9 vorteilhaft sein, die Laserstrahlung 13 von der Rückseite der Basisplatte 11 fokussiert auf die Hilfsschicht 18 zu richten, da eine auf der Rückseite etwa vorhandene Verunreinigung 19 nur einen Teil der Laserstrahlung 13 verdeckt, wohingegen bei einer direkt auf die Oberfläche der Schicht 12 bzw. der Hilfsschicht 18 fokussierten Laserstrahlung 13′ eine Verunreinigung die Laserstrahlung 13′ nahezu vollständig unwirksam machen würde.This can according to FIG be advantageous 9, the laser radiation 13 from the rear side of the base plate 11 is focused to be directed to the auxiliary layer 18, since an approximately existing on the back contamination 19 covers only a portion of the laser radiation 13., Whereas in a directly onto the Surface of the layer 12 or the auxiliary layer 18 focused laser radiation 13 'would make the laser radiation 13 ' almost completely ineffective.
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Also Published As
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