KR960011680B1 - 금속 매트릭스 제조 방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

금속 매트릭스 제조 방법

제1도는 본 발명의 방법에서 사용된 마스터 디스크와 파더 디스크가 결합된 부분의 단면도.

제2도는 본 발명의 방법에서 사용된 파더 디스크와 머더 디스크가 결합되어 있는 부분의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 유리 기판 2 : 감광성 내식층

3 : 포지티브 감광성 내식층 4, 9, 11 : 정보 트랙

5, 6 : 정보 에어리어 7 : 금층

8 : 니켈층 10 : 니켈 피일

본 발명은 광학적 판독가능 합성수지 정보 캐리어(information carriers) 제조에 사용되는 금속 매트릭스(matrix) 생산 방법에 관한 것이다.

예로서, 그러한 방법은 본 출원인이 출원인 영국 특허 명세서 제2,128,206호(피에이치엔(PHN) 10,790)에 공개되었다. 상기한 종래 기술의 절차에서, 출발점은 광학적 판독가능 정보 트랙이 내부에 제공된 감광성 내식층과 유리기판을 가진 마스터 디스크이다. 감광성 내식층을 가진 사이드에서 마스터 디스크는 은층으로 코팅되는데, 예를들면 층기침전법, 스퍼터링 프로세스(sputtering process) 또는 화학 도금법과 같은 비전기적인 방법이 적용된다. 이 층 위에 금속 피일(peel), 예로서, 니켈 피일이 전기 도금에 의해 적용된다. 다음에 마스터 디스크가 제거된다. 은층을 포함하는 금속 카피(copy)는 파더(father) 매트릭스로 지칭된다. 다음에 파더 매트릭스에는 마스터 디스크내에 존재하는 정보 트랙의 네거티브(negative) 임프레션(impression)이 제공된다. 전기 도금법에 의해, 통상적으로 머더 디스크(mother disc)로 불리우는 또 하나의 금속 카피(또는 레플리카(replica))가 파더 매트릭스로부터 생산된다. 그 목적을 위해, 은층은 산화제에 의해 파더 매트릭스로부터 제거되고, 노출된 니켈 표면은 알카리성 매질내에서 처리되어 표면 안정화가 이루어진다. 이렇게 하므로써, 머더 디스크는 파더 매트릭스로부터 쉽게 제거된다. 머더 디스크는 마스터 디스크에 존재하는 정보 트랙의 포지티브 임프레션(positive impression)을 갖는다. 그 표면에 안정화된 후에, 선 매트릭스(son matrix)로 불리우는 것이 전착에 의해 머더 디스크로부터 생산될 수 있는데, 선 매트릭스는 합성수지 정보 캐리어 제조 과정에서 다이(die)로 사용되었다. 적절한 방법은 사출 성형법 또는 사출 가압법이다. 콤팩트 디스크(compect disc)(T.M.) 또는 레이저 비젼(laser vision)(T.M.)과 같은 상기 합성수지 정보 캐리어는 마스터 디스크의 정보 트랙의 포지티브임프레션인 광학 정보 트랙을 갖는다.

앞에서 언급한 종래 기술의 방법은 은층으로 코팅된 마스터 디스크의 질과 내구성이 저하하거나 제한된다는 단점을 갖는다. 은은 대기에 의해 쉽게 영향을 받아서, 황화물이 형성된다. 이것은 완성된 마스터 디스크는 추가로 직접 처리되거나 또는 다이로 즉시 처리되어야만 하는 것을 의미한다. 본 발명은 마스터 디스크가 원래의 양호한 질을 유지하고 장기적 보관수명을 갖는 방법을 제공한다. 이것은 완성된 마스터 디스크가 직접 또는 바로 추가 처리될 필요가 없다는 장점을 제공한다. 마스터 디스크를 대기 오염으로부터 보호하는 데에 추가적 조치가 요구되지 않는다는 사실은 마스터 디스크의 시장성을 증진시킨다.

본 발명에 따르면, 상술한 장점은 서두에 기술된 방법에 의해 달성되는데, 그 방법은 다음의 특징, 즉, 기판과 감광성 내식층을 가지며 광학적 판독가능 정보트랙을 갖는 마스터 디스크는 비전기적으로 침전된 금층을 가진 감광성 내식층을 갖는 사이드에 제공되고, 내식층을 갖는 사이드에 있는 금층은 유기 재료와 배타적으로 접촉하며, 금층상에 금속 피일이 전착에 의해 적용되고, 마스터 디스크가 분리되어, 그 후에는 금층을 포함하는 금속 피일이 제2금속 피일을 가진 금층으로 코팅된 사이드에 제공되며, 그 후에는 제1금속 피일이 금층과 함께 분리되고, 제2금속 피일의 추가적 금속 카피가 전착에 의해 생성된다.

상기 방법에 사용된 금층은 대기 상태에 영향을 받지 않아, 금층 도금 마스터 디스크는 특별한 보호 조치를 필요로 하지 않고 운반 및 저장될 수 있다. 그러나, 문제는 금은 순수한 금속이어서 표면 안정이 잘되지 않는다는 것이다. 이러한 관계로, 영국 특허 명세서 제638,006이 금판은 과망간산염 또는 중크롬산염과 같은 강력한 산화제로 처리하므로써 표면 안정화될 수 있다고 기술한 것에 주목하여야 한다. 상기 금 도금 마스터 디스크에 이 방법이 적용되면, 양호한 결과를 얻을 수 없다. 마스터 디스크내에 제공된 광학 판독가능 정보 트랙은 길이가 1 내지 몇 마이크론이고 깊이가 예로서 0.2 마이크로미터인 매우 정교한 구조의 정보 비트(bit)를 갖는다는 것을 고려해야 한다. 만약 금층이 최적의 상태로 표면 안정화되지 않으면, 임프레션상에 남게 되는 극소량의 금이 정교한 정보 트랙을 허용 불가능하게 변화시켜 저장되어 있는 정보는 더이상 판독될 수 없다.

본 발명의 방법에 따라서, 완전히 표면안정화된 금층 표면이 얻어진다. 이것은 감광성 내식층이 제공된 사이드에 있는 금층이 유기 물질과 배타적으로 접촉하므로써 달성된다. 표면 안정의 원인은 알려지지 않았다. 예로서 합성수지와 같은 유기물질내에 존재하는 잔여 단량체와 같은 휘발성 성분 또는 유기물질이 어느정도 금 표면내로 분산된다고 생각된다.

본 출원인은 감광성 내식막 내부에서 제공되는 정보 트랙의 피트(pit)(비트)가 유리기판까지 늘어나는 보편적인 마스터 디스크 실험을 하였다. 금층을 전착시키고 나면, 그것은 니켈층과 함께 전기적으로 강화되고 상기 파더 디스크는 마스터로부터 분리된다. 이 파더 디스크로부터 금속 카피 즉, 머더 디스크를 만들자마자 금의 흔적이 머더 디스크에 남는데 그것은 금층의 일부분이 마스터의 유기기판 디스크와 접촉하기 때문이라는 것을 알아냈다.

금층에는 전기도금이 아닌, 따라서 전류가 흐르지 않는 방법이 적용된다. 적절한 방법은 보다 독특한 증착이나 스퍼터링 방법이다. 금층의 두께는 매우 얇으며 일반적으로 수백 옹스트롬(Å)의 두께를 갖고 있다. 침전되고난 후, 금층은 전착에 의해 금속 피일, 특히 니켈 피일과 함께 강화된다. 그후 내식층(resist layer)이 알칼리성 매질에서 용해되고 따라서 금층으로 코팅된 니켈 피일을 갖는 파더 매트릭스가 얻어진다. 광학적(optical) 정보 트랙이 니켈 피일의 표면에서 카피되는데, 이 트랙은 마스터 디스크에서 제공된 안내 트랙의 음각(negative)이다.

전착에 의해 금속 카피, 즉 머더 디스크는 상기 파더 디스크로부터 형성된다. 그러한 목적을 위하여 니켈층과 같은 금속층은 예를들면, 니켈 설퍼메이트 배쓰(nickel sulphamate bath)와 같은 전착 배쓰안에 있는 금층위에서 성장된다. 금층은 이 과정에서 음극으로 사용된다. 니켈층이 충분히, 예를들면 수백마이크론 정도, 두꺼워지면 전착 과정은 중지되고, 침전된 니켈 피일은 파더 디스크로부터 제거된다. 본 발명에 따라 표면이 안정된 금층은 중간층이다. 분리는 완벽하여 머더 디스크에는 금찌꺼기가 전혀 남지 않는다. 하나 혹은 그 이상의 금속 카피가, 예를들면 니켈 카피같은, 임의로 머더 디스크에서 만들어진다. 그러한 목적을 위해 정보 트랙을 포함하고 있는 머더 디스크 표면은, 예를들면 과산화수소에 의해 우선 강화된다. 그렇게 되면 산화니켈의 매우 얇은 일분자층이 형성된 후, 전착에 의해 될 수 있으면 니켈 피일같은 금속 피일이 안정화된 표면에서 성장하게 된다. 머더 디스크를 떼어내면 선 매트릭스가 얻어지는데 이 선 매트릭스의 정보 트랙은 마스터 디스크에서 제공된 정보 트랙의 네거티브 임프레션(negative impression)이다. 이 선 매트릭스는 합성수지 안내 캐리어의 제조를 위하여 사출 성형법이나 사출 가압법에서 사용되는 합성수지 안내 캐리어의 정보 트랙은 마스터 디스크 정보 트랙의 포지티브 임프레션이다.

상기 합성수지 정보 캐리어는 정보 트랙이 있는 사이드에서 도금이 되고 레이저 광을 이용하면 반사 형태로 판독 가능하다.

본 발명에 따른 제조 방법의 실시예에서, 유리기판을 갖는 마스터 디스크가 사용되고 유기 재료로된 중간층이 기판과 감광성 내식층 사이에 제공된다.

중간층에 가장 적절한 재료는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate)와 같은 합성수지이다.

또한 감광성 내식막을 중합하여 만든 중간층을 사용하는 것도 적절하다.

이하, 본 발명은 실시예로서 첨부도면을 참조하여 자세히 기술될 것이다.

제1도에서, 도면부호(1)는 지름 240밀리미터(mm)인 5밀리미터(mm) 두께의 유리기판을 나타낸다. 유리기판(1)의 연마된 표면은, 빛에 노출됨으로써 중합된 감광성 내식층을 갖는다. 처리된 감광성 내식층 대신에 예를들면, 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 플래스틱 합성수지로 만들어진 층이나, 열 또는 빛이나 교차 결합된 합성수지로 만들어진 층, 예를들면 아크릴레이트(acrylate)나 메타크릴레이트(methacrylate) 단량체로 형성되어 자외선 처리된 층과 같은 다른 유기 재료로 만들어진 중간층을 갖을 수도 있다. 기판(1)과 층(2)은 합성수지로 대신 만들어질 수 있다. 이것은 같은 합성수지일 수도 있다.

층(2)은 0.12마이크로미터(㎛) 두께를 갖는 포지티브 감광성 내식층(3)을 갖는다. 사용된 감광성 내식막은 헌트 웨이코트(Hunt Waycoat)형 에이취 피 알(HPR) 204라는 명칭으로 거래되고 있는 나프토퀴논 디아지드(naphthoquinone diazide)로부터 얻어진다. 내식층은 기억된 정보에 따라 변조되는 펄스 레이저 광(pulsed laser light)에 노출된다. 이처럼 형태에 따라 빛에 노출된 내식층은 물 4.5리터와 수산화나트륨(NaOH) 10그램(g), 인산나트륨(Na₄P₂O₇) 50.5그램으로 형성된 용액속에서 진전된다. 이렇게 하면 감광성 내식층의 노출이었던 부분이 녹게 되고 정보 에어리어(area)(5)의 크래닐레이티드 프로필(crannelated profile)을 갖는 나선형의 정보 트랙(4)이 얻어지는데 정보 트랙(5)은 내식층의 낮은 위치에 있는 정보 에어리어(6)와 엇갈려서 높은 위치에 있다. 정보 에어리어의 종방향 치수는 저장된 정보에 따라 대략 0.2 마이크로미터에서 3 마이크로미터까지 변한다. 정보 에어리어의 저위와 고위의 높이차는 약 0.1 마이크로미터이고 상기 에어리어는 눈으로 식별이 가능하다. 발전된 감광성 내식층(3) 위에서 두께 0.1 마이크로미터의 금층(7)이 증착되고 난 후, 니켈층(8)은 금층(7) 위에서의 전착에 의해 400 마이크로미터의 두께를 갖는다. 금층(7) 및 니켈층(8) 즉, 금속 피일(7,8)은 이제 유리판(1)으로부터 기계적인 방법으로 제거된다. 금속 피일(7,8) 위에 아직 남아있는 내식층(3)과/이나 중간층(2)의 찌꺼기들은 산화처리를 하거나 수산화나트륨(NaOH)와 과산화수소(H₂O₂) 수용액과 같은 알칼리성 매질속에서 처리하여 없앤다. 상기 금속 피일(7,8)은 파더 디스크로 지칭되기도 한다. 마스터 디스크의 정보 트랙(4)은 이 피일에서 복제된다. 피일(7,8)에서 복제된 정보 트랙(9)(제2도 참조)은 따라서, 마스터 디스크(1,2,3)의 정보 트랙(4)의 네거티브 이미지(negative image)가 된다.

부가의 어떤 처리없이 임의로 산화제를 사용한 후 파더 디스크(father disc) 즉, 금 및 니켈층(7,8)(제2도 참조)은 금층(7)인 사이드에서 전착에 의해 니켈 피일(10)과 함께 제공된다. 니켈 피일(10)은 기계적인 방법으로 제거된다. 상기 제거작업은 금층(7)에서 이루어지는데, 금층(7)은 니켈층(8)과의 접속으로 잔류된다. 놀랍게도, 니켈층(10)위에 어떠한 금찌꺼기도 남기지 않은채 완벽한 분리가 이루어진다. 이것은 금층(7)의 표면안정화 정도가 매우 우수하다는 것을 의미한다.

머더 디스크라고도 지칭되는 상기 니켈 피일(10)은 파더 디스크 정보 트랙(9)의 임프레션(impression)인 정보 트랙(11)을 갖게 된다. 따라서 정보 트랙(11)은 마스터 디스크(1,2,3) 정보 트랙(4)의 포디티브 카피(positive copy)가 된다. 만약 필요하다면 선 매트릭스라고 할 수 있는, 또다른 금속 카피는 머더 디스크(10)로부터 전착에 의해 생산 가능하다. 그렇게 되려면 우선 머더 디스크(10)의 표면이 정보 트랙(11)이 있는 사이드에서 상당한 정도로 안정화되어 있어야 하는데, K₂Cr₂O₇수용액으로 표면 처리를 하면 이같은 효과를 얻을 수 있다. 이렇게 표면 안정화가 이루어진 표면 위에서 머더 디스크의 제거후에 선 매트릭스를 구성하는 니켈 피일이 침전된다.

이 매트릭스를 이용하면, 예를들어 사출성형 과정에서 합성수지 정보 캐리어의 제조가 가능한데, 여기서 이 캐리어의 정보 트랙은 마스터 디스크 정보 트랙의 포지티브 임프레션(positive impression)이다. 상기 플래스틱 정보 캐리어는, 최종적으로 정보 트랙이 있는 사이드에서의 증착 알루미늄층과 같은 금속층을 갖게된다. 필요할 경우에 플래스틱 정보 캐리어는 광학 레코딩(optical recording)층을 갖게 될 수도 있다.

비교 실험에서, 본 출원인은 중간층(2)(제1도 참조)을 사용하지 않고 따라서 감광성 내식층(3)이 유리판(1)을 누르는 것 외에는 상술된 방법과 같은 방법으로 마스터 디스크와 파더 디스크를 만들어냈다. 그 결과 파더 디스크(7,8)가 큰 문제없이 생산될 수 있음을 알았다. 그러나, 파더 디스크의 금속 카피(머더 디스크)의 형성시에는 문제가 발생되었다. 우선 파더 디스크(7,8)의 금층(7)이 K₂Cr₂O₇수용액으로 처리되고, 그 후 니켈 피일은 전착에 의하여 제공된다. 그러나 니켈 피일(머더 디스크)은 파더 디스크로부터 완전히 분리될 수 없다. 분리후 금찌꺼기들이 분리된 니켈 피일(머더 디스크)위에 남아있는 것이 발견되었다. 그 결과 머더 디스크와 파더 디스크의 정보 트랙이 변형되고 다수의 판은 부가의 처리에도 불구하고 사용할 수 없게 되었다.

Claims (4)

1. 기판과 기판위에 제공된 감광성 내식층 및 임의로 판독가능한 정보 트랙을 가진 마스터 디스크가 비전기도금으로 점착된 금층과 함께 감광성 내식층을 가지고 사이드에 제공되는데, 상기 금층은 유기재료와 배타적으로 접촉하는 내식층을 사이드에 갖고 있으며, 금속 피일이 상기 금층에 전착에 의하여 제공되며, 상기 마스터 디스크는 제거된 이후에 금층을 포함하여 형성된 금속 피일이 사이드에서 제2금속 피일을 가진 금층으로 피복 제공되는데, 이후에 금층과 함께 제1금속 피일이 분리되고 부가의 제2금속 피일 금속 임프레션이 전착에 의하여 임의로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학적으로 판독 가능한 합성수지 정보 캐리어의 제조에 사용 가능한 금속 매트릭스 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 사용된 마스터 디스크가 기판과 감광성 내식층 사이에 제공된 유기재료 중간층과, 유기기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 중간층은 중합된 감광성 내식층인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 중간층은 합성수지층인 것을 특징으로 하는 방법.

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