Подготовка тыльной стороны никелевой матрицы к тиражированию оптических дисков

Размещено на http://allbest.ru

11

¹Институт проблем материаловедения НАН Украины

²Институт проблем регистрации информации НАН Украины

Подготовка тыльной стороны никелевой матрицы к тиражированию оптических дисков

И.А. Косско¹, Т.Г. Косско¹,

В.А. Заболотный²

Киев, Украина

Введение

Высокоскоростной рост никелевых матриц для тиражирования оптических носителей информации приводит к образованию сложной разветвленной структуры (в том числе пор) на поверхности тыльной стороны матрицы. Шероховатость этой стороны матрицы зависит от множества факторов, среди которых важнейшими являются химический состав матрицы -- содержание в ней примесей кобальта, водорода, кислорода, серы, хлоридов, сульфатов и ее структура, которая, в свою очередь, связана с режимами роста: температуры электролита, плотности тока, значения рН и др. [1].

Теоретические исследования и, прежде всего, производственная практика показали, что недостаточное качество обработки поверхности тыльной стороны матрицы приводит к искажению информационного рельефа за счет механизмов ползучести при многократных циклах штампования.

Это влечет за собой необходимость шлифования и полирования тыльной стороны матриц. Кроме того, с повышением класса чистоты обработки поверхности изделия повышается стойкость против коррозии, являющаяся важной характеристикой при длительном хранении матрицы, а также улучшается точность воспроизведения информационного рельефа при штамповке.

Методы количественной оценки качества обработки поверхности

Критериями для оценки качества обработки поверхности являются:

-- исключительные неровности (макронеровности);

-- волнистость поверхности;

-- шероховатость поверхности (микронеровности).

Исключительные неровности являются случайными, неповторяющимися, как правило, отклоняющимися от размеров нормальной шероховатости. Эти неровности обычно не влияют на определение геометрической характеристики поверхности. К исключительным неровностям относятся макродефекты роста: питтинговые очаги, трещины, глубокие поры.

Размеры неровностей поверхности: 1 -- линия гребешков; 2 -- средняя линия; 3 -- основная линия. Вертикальные линии через одинаковые интервалы от средней линии -- ординаты отдельных точек поверхности h₁, h₂, h_3, … h_n [2].

Волнистость поверхности -- это правильно повторяющаяся неровность. Шероховатость поверхности -- это мелкая неровность (микрошероховатость), правильно повторяющаяся, образованная при гальваническом росте матрицы (см. рисунок, который является упрощенным, так как ГОСТ 2789-73 дает схематическое изображение поверхности и полное описание всех параметров измерения шероховатостей) [2]. Для количественной (численной) или графической оценки качества поверхности вводят размер H_max -- максимальную высоту шероховатости, определяющую наибольшее расстояние между гребнем и впадиной неровностей. Этот размер зависит от выбора основной линии, от которой ведутся измерения. Поэтому часто пользуются другим размером -- H_{max ср.} -- средней максимальной высотой шероховатости, являющейся средней арифметической отдельных максимальных высот шероховатости на измеряемом участке поверхности.

Величину шероховатости обычно определяют значением Н_ср. -- средним арифметическим отклонением от средней линии профиля. При этом средняя линия проходит по диаграмме так, что площади, ограниченные диаграммой над средней линией и под ней, имеют одинаковую величину. Средняя линия определяется планиметрически или экстраполяцией.

Среднее арифметическое отклонение рассчитывается по формуле:

приближенно

Н_ср.= h₁ + h₂ + h₃ + … + h_n/n,

где h -- ординаты отдельных точек; n -- количество ординат; L -- измеряемый участок (отрезок).

Значение Н_ср. можно определить интегрированием только тогда, когда известен ход поверхностных неровностей как функции L. Поэтому на практике точный расчет (интегрирование) обычно заменяется приближенным (суммированием).

Качество обработки поверхности далее определяется размером Н_ск -- средним квадратичным отклонением средней линии профиля, которое вычисляется по формуле:

или приближенно

Н_ск = h₁ + h₂ + h₃ + … + h_n/n.

При грубом приближении принимают Н_ср. = Н_ск.

Для определения чистоты обработки поверхности чаще всего применяют зна-чения Н_ср. и Н_ск. Они отличаются друг от друга тем, что квадратичное отклонение лучше подчеркивает высокие и острые гребешки неровностей поверхности. В специальных случаях (в частности, штамповании) еще важна величина несущей поверхности, т. е. та площадь, которая фактически воспринимает нагрузку.

В чертежах величину Н_ср. обозначают как R_a. Используют также значение R_z -- высоту неровности по десяти точкам. Установлено 14 классов шероховатости поверхности. Чем меньше шероховатость, тем выше класс чистоты поверхности.

Значительно реже используют в практике и другие параметры шероховатости: R_max -- наибольшая высота неровностей профиля, S_m -- средний шаг неровностей, S -- средний шаг неровностей по вершинам, t_p -- относительная опорная длина профиля, где р -- числовое значение уровня сечения. ГОСТ 2789-73 (СТ СЭВ 638-77) рекомендует величину R_a как предпочтительную.

При теоретических анализах шероховатости применяются для оценки поверхности иногда еще и другие размеры, такие как длина волны , ее высота Н_в и др. Однако, для оценки обработки поверхности важнейшими и наиболее применяемыми являются размеры, указанные в стандарте.

В качестве приборов для количественной оценки качества поверхности лучше всего зарекомендовали себя контактные электромеханические приборы-профилометры, профилографы и профилограф-профилометры, находящиеся в процессе постоянного совершенствования. Преимущество этих приборов состоит в том, что они показывают средние высоты шероховатостей и дают возможность графической записи неровностей на профилограмме с разным увеличением.

С появлением атомно-силовых микроскопов появилась возможность профилирования поверхности с любым требуемым разрешением. Разработанное программное обеспечение позволяет количественно оценивать качество поверхности.

Шлифование и полирование тыльной стороны матрицы

Библиография

Бартл Д., Мудрох О. Технология химической и электрохимической обработки поверхностей металлов. -- М.: Машгиз, 1961. -- 712 с.

ГОСТ 2789-73 (СТ СЭВ 638-77). Шероховатость поверхности: параметры, характеристики и обозначения. Государственный комитет СССР по стандартам. -- М.: Изд-во стандартов. Группа Г00. -- Переиздание -- февраль 1985.

ГОСТ 3647-80. Материалы шлифовальные. Классификация. Зернистость и зерновой состав. Методы контроля. Государственный комитет СССР по стандартам. -- М.: Изд-во стандартов. Группа Г25. -- Переиздание -- август 1985.

Резников А.Н. Абразивная и алмазная обработка материалов -- М.: Машиностроение, 1977. -- 392 с.

Аннотация

УДК 681.327

Подготовка тыльной стороны никелевой матрицы к тиражированию оптических дисков. И. А. Косско, Т. Г. Косско, Институт проблем материаловедения НАН Украины, ул. Кржижановского 3, 03142 Киев, Украина

В. А. Заболотный. Институт проблем регистрации информации НАН Украины. ул. Шпака 2, 03113 Киев, Украина

Рассмотрены особенности подготовки тыльной стороны никелевой штамп-матрицы для тиражирования оптических дисков.

Ключевые слова: никелевая матрица, шлифование, полирование, обработка поверхности, шероховатость.

Размещено на Allbest.ru