NL1030720C2 - Werkwijze voor het galvaniseren van een informatiedrager en inrichting voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het galvaniseren van een informatiedrager en inrichting voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze.

BESCHRIJVING

5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het galvaniseren van een van een eerste metaallaag voorziene masterplaat voor de productie van plaatvormige informatiedragers zoals compact disks in een galvanisatie-inrichting, welke inrichting een bad gevuld met een eiektrolytische oplossing omvat, alsmede een eerste en een tweede pool voor het vormen van een 10 kathode en een anode in de eiektrolytische oplossing en een spanningsbron voor het aanleggen van een spanningsverschil tussen de eerste en de tweede pool, waarbij de werkwijze de stappen omvat van het elektrisch koppelen met de eerste pool en in de eiektrolytische oplossing plaatsen van de masterplaat en het op de eerste metaallaag vormen van een tweede metaallaag door het op de masterplaat 15 laten neerslaan van metaalionen uit de eiektrolytische oplossing door het gedurende een tijdsperiode aanleggen van een spanningsverschil tussen de tweede pool die als anode is geschakeld en de eerste pool die als kathode is geschakeld.

Een dergelijke werkwijze is gebruikelijk voor het galvaniseren van producten, bijvoorbeeld zogenaamde glassmasters, die worden toegepast bij het 20 persen van compact discs (cd’s) of digital video discs (dvd’s). De glassmaster is een glazen schijf met een lichtgevoelige coating waarin met een laser informatie is gebrand, op welk oppervlak een metaallaag, gewoonlijk zilver of nikkel, van ongeveer 600 angstrom is aangebracht. De glassmaster wordt op een houder, een zogenaamd “jigg”, die als kathode is geschakeld in een bad met nikkelsulfamaat-25 oplossing geplaatst, waarna een spanningsverschil wordt aangelegd tussen de pool die als anode is geschakeld en de jigg met de glassmaster als kathode die zich in de nikkelsulfamaat-oplossing bevinden. Het spanningsverschil wordt in het begin van het galvanisatie proces klein gehouden, om te voorkomen dat de zware nikkelatomen (te) hard op de metaallaag van de glassmaster botsen en de 30 metaallaag beschadigen. Vervolgens wordt het spanningsverschil vergroot, om de aangroei van de nikkellaag te versnellen. De groei is evenredig met de stroomsterkte in de nikkelsulfamaat-oplossing. Het niveau van het spanningsverschil is echter beperkt tot een niveau waarbij een stroomsterkte 100 ampère wordt gegenereerd, omdat bij een groter spanningsverschil ammonium in de 1030720 2 nikkelsulfamaat-oplossing zal worden gevormd, met als gevolg dat de nikkelsulfamaat-oplossing na relatief korte tijd onbruikbaar wordt en moet worden gereinigd. Na 60 tot 75 minuten is een nikkellaag van voldoende dikte gevormd en wordt het galvanisatieproces beëindigd. Vervolgens wordt de jigg met de master uit 5 de nikkelsulfamaat-oplossing gehaald. Een nadeel van een dergelijke werkwijze is de lange verblijftijd van de glassmaster in de nikkelsulfamaat-oplossing. Het is daarom een doel van de onderhavige uitvinding de tijdsperiode waarin de tweede metaallaag wordt gevormd en daarmee het vervaardigingsproces van de glassmaster te verkorten, zonder dat de reinigingsfrequentie van de elektrolytische 10 oplossing moet worden verhoogd. Dit doel wordt volgens de onderhavige uitvinding bereikt, doordat het spanningsverschil tussen de tweede pool en de eerste pool gedurende ten minste een gedeelte van de tijdsperiode afwisselend wordt gefluctueerd tussen ten minste één groter spanningsverschil en ten minste één van het ten minste ene groter spanningsverschil afwijkend kleiner spanningsverschil.

15 Met kleiner wordt hier de reële waarde bedoeld, niet de absolute waarde. Door deze werkwijze wordt het mogelijk gemaakt een zodanig groter spanningsverschil aan te leggen, dat een tijdelijk elektrische stroomsterkte van meer dan 100 ampère wordt opgewekt, omdat de elektrolytische oplossing tijdens een periode waarin een kleiner spanningsverschil is aangelegd de kans krijgt zich te herstellen of te regenereren.

20 Hierdoor groeit enerzijds de nikkellaag tijdens het relatief grote spanningsverschil relatief snel aan en wordt anderzijds tijdens het relatief kleine spanningsverschil voorkomen dat de elektrolytische oplossing sneller vervuilt dan bij de tot nu toe bekende werkwijze. Op deze wijze kan de verblijfsduur in de elektrolytische oplossing voor het vormen van een tweede metaallaag van voldoende dikte op de 25 masterplaat worden verkort, bij een juiste afwisseling van beide spanningsverschillen tot minder dan een half uur.

Het heeft de voorkeur dat het ten minste ene groter spanningsverschil een positief spanningsverschil is, waarbij metaalionen door de masterplaat worden aangetrokken, en dat het ten minste ene kleiner 30 spanningsverschil een negatief spanningsverschil is, waarbij metaalionen door de tweede pool worden aangetrokken. Met kleiner wordt hier dan bedoeld: kleiner dan 0. Bij een negatief spanningsverschil regenereert de elektrolytische oplossing relatief snel, zodat ook weer relatief snel het groter spanningsverschil kan worden aangelegd, hetgeen bijdraagt aan een snelle groei van de nikkellaag.

I 030720

__________I

3

Bij een de voorkeur genietende werkwijze volgens de uitvinding is het spanningsverschil gedurende een aanloopperiode voorafgaand aan het afwisselend fluctueren van het spanningsverschil positief. Wanneer (te) vroeg een negatief spanningsverschil wordt aangelegd bestaat het risico dat de eerste 5 metaallaag wordt aangetast, doordat metaalionen zich van de eerste metaallaag losmaken als gevolg van de aantrekking door de tweede pool, die bij het negatief spanningsverschil werkzaam is als kathode. Een dergelijke beschadiging kan de master onbruikbaar maken voor het vervaardigen van cd’s of dvd’s.

Het heeft de voorkeur, dat de aanloopperiode ten minste 1 seconde 10 bedraagt. Bij verdere voorkeur bedraagt de aanloopperiode ten minste 5 seconden en bij nog verder bij voorkeur ten minste 20 seconden. Na dergelijke perioden is het gevaar dat de eerste metaallaag wordt aangetast vanwege het in de vorige alinea beschreven effect respectievelijk steeds verder geweken.

Het ten minste ene groter spanningsverschil is bij voorkeur geschikt 15 voor het opwekken van een elektrische stroom van de tweede pool naar de eerste pool met de masterplaat met een sterkte die groter is dan 150 ampère. Een elektrische stroomsterkte van 300 ampère blijkt erg goede resultaten op te leveren.

Het negatief spanningsverschil is bij voorkeur geschikt voor het opwekken van een elektrische stroom van de eerste pool naar de tweede pool met 20 een sterkte van meer dan 10 ampère (ofwel van de tweede pool naar de eerste pool van -10 ampère).

Bij voorkeur geschiedt het fluctueren op pulserende wijze. Door een snelle overgang tussen het ten minste ene groter spanningsverschil en het ten minste ene kleiner spanningsverschil worden de voordelen, een snelle groei van de 25 tweede metaallaag respectievelijk het regenereren van de elektrolytische oplossing zo snel mogelijk bereikt.

De masterplaat wordt bij voorkeur in een elektrolytische oplossing geplaatst die nikkelionen en verder bij voorkeur nikkelsulfamaat omvat. Deze materialen zorgen voor het vormen van een geschikte tweede metaallaag op de 30 masterplaat met goede eigenschappen voor het vervaardigen van informatiedragers, bijvoorbeeld door middel van persing.

Bij voorkeur wordt een masterplaat met een zilverlaag of een nikkellaag als eerste metaallaag in de elektrolytische oplossing geplaatst. Zilver en nikkel vormen beide een prima ondergrond voor het laten neerslaan van 1 0307?n _ 4 metaalionen, met name nikkelionen. Een zilverlaag is door middel van opdampen aangebracht, een nikkellaag door middel van sputteren, maar dit is voor het verloop van het galvanisatieproces minder van belang.

Het heeft verder de voorkeur dat een masterplaat met een eerste 5 metaallaag die dunner is dan 0,3 millimeter in de elektrolytische oplossing wordt geplaatst. De eerste metaallaag wordt tijdens of na het vormen van de tweede metaallaag verwijderd. Hoe dunner de eerste metaallaag, des te eenvoudiger gaat het verwijderen ervan.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting 10 die geschikt is voor het galvaniseren van een van een eerste metaallaag voorziene master voor de productie van plaatvormige informatiedragers zoals compact disks, de inrichting omvattende een bad gevuld met een elektrolytische oplossing, een eerste en een tweede pool voor het vormen van een kathode en een anode in de elektrolytische oplossing en een spanningsbron voor het aanleggen van een 15 spanningsverschil tussen de polen.

In lijn met de hierboven beschreven werkwijze is het probleem van een dergelijke inrichting dat een maximale elektrische stroomsterkte van ongeveer 100 ampère in de elektrolytisch kan worden aangelegd, omdat de elektrolytische oplossing bij een grotere elektrische stroomsterkte relatief snel vervuild raakt 20 doordat zich ammonium in de elektrolytische oplossing vormt. De beperking van de maximale elektrische stroomsterkte beperkt de snelheid van het galvanisatieproces, ofwel de snelheid waarmee ionen uit de elektrolytische oplossing neerslaan op de informatiedrager. Het is daarom een doel van de onderhavige uitvinding om een inrichting volgens de vorige alinea te verschaffen, waarmee het mogelijk is om een 25 grotere elektrische stroomsterkte in de elektrolytisch oplossing aan te leggen, zonder dat de elektrolytische oplossing sneller vervuild raakt als gevolg van het galvanisatieproces. Dit doel wordt volgens de onderhavige uitvinding bereikt, doordat de spanningsbron is ingericht voor het aanleggen van het spanningsverschil tussen beide polen voor het opwekken van een stroom van ten minste 200 ampère 30 tussen beide polen. Met de grotere stroomsterkte dan bij de bekende inrichting is een snellere groei van de tweede metaallaag realiseerbaar dan bij de bekende inrichting.

Bij voorkeur is de spanningsbron ingericht voor het fluctueren van het spanningsverschil tussen beide polen tussen een groter spanningsverschil en 1030720 5 een kleiner spanningsverschil. Het fluctueren kan een toepassing van het relatief grote spanningsverschil zonder versnelde vervuiling van het nikkelsulfamaat-oplossing ondersteunen. In lijn met de eerder genoemde werkwijze verschaft een dergelijke inrichting de mogelijkheid een ten opzichte van een inrichting volgens de 5 stand van de techniek grote elektrische stroomsterkte in de elektrolytische oplossing af te wisselen met een relatief kleine elektrische stroomsterkte, voor het snel laten groeien van de tweede metaallaag respectievelijk het regenereren van de elektrolytische oplossing.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding is de 10 spanningsbron ingericht voor het fluctueren van het spanningsverschil tussen beide polen tussen een positief spanningsverschil en een negatief spanningsverschil. Zoals gesteld regenereert de elektrolytische oplossing sneller naarmate een kleinere elektrische stroom wordt opgewekt door een kleinere (meer negatief) spanningsverschil tussen de eerste en de tweede pool wordt aangelegd.

15 Het heeft verder de voorkeur, dat de spanningsbron is ingericht voor het pulserend fluctueren van het spanningsverschil tussen beide polen. Eerder is reeds toegelicht dat het pulserend fluctueren tussen hoge en lage (negatieve) spanningsverschillen een positief effect heeft op het galvanisatieproces.

De onderhavige uitvinding zal hiernavolgend worden toegelicht. 20 Voor het vervaardigen van een master voor het persen van bijvoorbeeld cd's en dvd’s wordt informatie door middel van een laser in een lichtgevoelige coating op een glazen schijf gebrand. De informatie kan door een besturingsinrichting van de laser van een losse informatiedrager of uit een geheugen van de besturingsinrichting worden gelezen. Dit gebeurt op dezelfde wijze als waarop 25 informatie door middel van een pc op een dvd-R of cd-R kan worden gebrand. Nadat de glazen schijf is gebrand wordt een zilverlaag van ongeveer 600 angstrom op het gebrande oppervlak van de glazen schijf gedampt of wordt er een laag nikkel op gesputterd. Het aldus gevormde product wordt een glassmaster genoemd.

Vervolgens wordt de glassmaster op een houder, een zogenaamde 30 jigg, bevestigd. De jigg vormt één van twee polen van een galvanisatie-inrichting en de glassmaster wordt elektrisch met de jigg gekoppeld. De jigg wordt samen met de glassmaster in een elektrolytische oplossing van nikkelsulfamaat geplaatst en vervolgens wordt een zodanig spanningsverschil tussen de jigg en een tweede pool aangelegd, dat de glassmaster zich gedraagt als de kathode en de tweede pool zich 10307?n 6 gedraagt als de anode van de galvanisatie-inrichting. In eerste instantie wordt een zeer klein spanningsverschil aangelegd, zodat een elektrische stroom met een sterkte van ongeveer 5 ampère in de elektrolytische oplossing wordt gegenereerd. Dit is om te voorkomen dat nikkelionen te hard op de zilverlaag van de glassmaster 5 botsen en aldus de zilverlaag beschadigen. Na verloop van tijd wordt het spanningsverschil vergroot tot een elektrische stroomsterkte van ongeveer 100 ampère wordt bereikt. Daarna wordt het groter spanningsverschil nog verder vergroot tot een spanningsverschil waarbij een elektrische stroomsterkte van 300 ampère wordt gegenereerd, waarna het groter spanningsverschil op dat niveau blijft 10 gehandhaafd. Echter, nadat het spanningsverschil het niveau is gepasseerd waarbij het groter spanningsverschil de grens heeft bereikt waarbij een elektrische stroomsterkte van 100 ampère in de elektrolytische oplossing wordt gegenereerd, wordt het groter spanningsverschil repeterend afgewisseld met een negatief spanningsverschil. Met een negatief spanningsverschil wordt bedoeld, dat het 15 spanningsniveau van de jigg en de glassmaster hoger is dan dat van de tweede pool in de elektrolytische oplossing. Hierbij gedraagt de glassmaster zich als anode en gedraagt de tweede pool zich als kathode. Het moge duidelijk zijn dat de tweede metaallaag bij een negatief spanningsverschil niet aangroeit. Wat echter minstens zo belangrijk is, is dat bij deze situatie de elektrolytische oplossing zich herstelt van 20 de relatief grote elektrische stroom die door het groter spanningsverschil in de elektrolytische oplossing is opgewekt. Nadat de elektrolytische oplossing (voldoende) is geregenereerd wordt weer het groter spanningsverschil in de elektrolytische oplossing aangelegd.

Hoewel de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding hierboven 25 is toegelicht aan de hand van slechts één specifiek voorbeeld, zal het voor de vakman duidelijk zijn dat er verschillende variaties mogelijk zijn, die vallen binnen de beschermingsomvang die wordt bepaald door de hiernavolgende conclusies. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk de spanningsbron buiten de galvanisatie-inrichting te positioneren, zodat de spanningsbron daar geen deel aan uitmaakte. Van belang is 30 echter, dat een afwisselend “positief” en “negatief’ spanningsverschil wordt aangelegd, en dat daardoor een omkering van de elektrische stroom in de elektrolytische oplossing wordt opgewekt.

1030720

Claims (16)

1. Werkwijze voor het galvaniseren van een van een eerste metaallaag voorziene masterplaat voor de productie van plaatvormige 5 informatiedragers zoals compact disks in een galvanisatie-inrichting, welke inrichting een bad gevuld met een elektrolytische oplossing omvat, alsmede een eerste en een tweede pool voor het vormen van een kathode en een anode in de elektrolytische oplossing en een spanningsbron voor het aanleggen van een spanningsverschil tussen de eerste en de tweede pool, waarbij de werkwijze de 10 stappen omvat van: - het elektrisch koppelen met de eerste pool en in de elektrolytische oplossing plaatsen van de masterplaat: en - het op de eerste metaallaag vormen van een tweede metaallaag door het op de masterplaat laten neerslaan van metaalionen uit de elektrolytische 15 oplossing door het gedurende een tijdsperiode aanleggen van een spanningsverschil tussen de tweede pool die als anode is geschakeld en de eerste pool die als kathode is geschakeld, met het kenmerk, dat het spanningsverschil tussen de tweede pool en de eerste pool gedurende ten minste een gedeelte van de tijdsperiode 20 afwisselend wordt gefluctueerd tussen ten minste één groter spanningsverschil en ten minste één van het ten minste ene groter spanningsverschil afwijkend kleiner spanningsverschil.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ten minste ene groter spanningsverschil een positief spanningsverschil is, waarbij metaalionen 25 door de masterplaat worden aangetrokken, en dat het ten minste ene kleiner spanningsverschil een negatief spanningsverschil is, waarbij metaalionen door de tweede pool worden aangetrokken.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het spanningsverschil gedurende een aanloopperiode voorafgaand aan het afwisselend 30 fluctueren van het spanningsverschil positief is.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de aanloopperiode ten minste 1 seconde bedraagt.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de aanloopperiode ten minste 5, en bij voorkeur ten minste 20 seconden bedraagt. 1030720

6. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het ten minste ene groter spanningsverschil geschikt is voor het opwekken van een elektrische stroom van de tweede pool naar de eerste pool met de masterplaat met een sterkte die groter is dan 150 ampère.

7. Werkwijze volgens een van de conclusie 2 tot en met 6, met het kenmerk, dat het negatief spanningsverschil geschikt is voor het opwekken van een elektrische stroom van de eerste pool naar de tweede pool met een sterkte van meer dan 10 ampère.

8. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met 10 het kenmerk, dat het fluctueren op pulserende wijze geschiedt.

9. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de masterplaat in een elektrolytische oplossing die nikkelionen omvat wordt geplaatst.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de 15 masterplaat in een elektrolytische oplossing die nikkelsulfamaat omvat wordt geplaatst.

11. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een masterplaat met een zilverlaag of een nikkellaag als eerste metaallaag in de elektrolytische oplossing wordt geplaatst.

12. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een masterplaat met een eerste metaallaag die dunner is dan 0,3 millimeter in de elektrolytische oplossing wordt geplaatst.

13. Inrichting geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, de inrichting omvattende een bad gevuld met een 25 elektrolytische oplossing, een eerste en een tweede pool voor het vormen van een kathode en een anode in de elektrolytische oplossing en een spanningsbron voor het aanleggen van een spanningsverschil tussen de polen, met het kenmerk, dat de spanningsbron is ingericht voor het aanleggen van het spanningsverschil tussen beide polen voor het opwekken van een stroom van ten minste 200 ampère tussen 30 beide polen.

14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de spanningsbron is ingericht voor het fluctueren van het spanningsverschil tussen beide polen tussen een groter spanningsverschil en een kleiner spanningsverschil.

15. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de 1nso7?n_ spanningsbron is ingericht voor het fluctueren van het spanningsverschil tussen beide polen tussen een positief spanningsverschil en een negatief spanningsverschil.

16. Inrichting volgens conclusie 13 of 14, met het kenmerk, dat de j 5 spanningsbron is ingericht voor het pulserend fluctueren van het spanningsverschil ! 1 tussen beide polen. 10 i J i 1030720