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Title:
GALVANIC DEPOSITION CELL WITH A SUBSTRATE HOLDER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/037060
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns an arrangement for the galvanic deposition of a metal layer on a substrate (87), the arrangement comprising a substrate holder (83) which has a driven shaft (84) extending in the direction of the normal to the substrate surface, the cathode current being supplied to the substrate (87) via the shaft (84) provided with an outer insulating layer. The substrate (87) on a substrate plate (86) is held at the outer edge thereof in contact with a contact disc (108) by a holder ring (126), the contact plate (108) resting on a base member (102) of the substrate plate (86) and being provided in its centre with a bush (142) which can be connected to the shaft (84). Provided in the base member (102) around the bush (142) is a securing portion (104, 106) in which a pipe section (146) is detachably and sealingly inserted. Disposed on the shaft (84) is a screw collar ring (152) which can be displaced along the shaft axis, can be detachably connected to the pipe section (146) and seals the latter and the shaft (84) against the ingress of the electrolyte.

Inventors:
BOCK MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP1997/001633
Publication Date:
October 09, 1997
Filing Date:
April 01, 1997
Export Citation:
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Assignee:
SONOPRESS PROD (DE)
BOCK MICHAEL (DE)
International Classes:
C25D1/10; C25D1/00; G11B7/26; (IPC1-7): C25D1/10
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 16, no. 375 (C - 973) 12 August 1992 (1992-08-12)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 16, no. 156 (C - 930) 16 April 1992 (1992-04-16)
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Claims:
1. A n s p r ü c h e Einrichtung zur galvanischen Abscheidung einer Metall¬ schicht auf einem Träger (87) , mit einem Behälter (50) zur Aufnahme des Elektrolyten (58), mit einem mit Anodenmaterial gefüllten Anodenbehälter (56) , dessen im wesentlichen plane Austrittsfläche (89) für Metallionen des Anodenmaterials durchläsεig iεt, wel¬ che auf der dem Anodenbehälter (56) zugewandten Träger¬ oberfläche des als Kathode dienenden Trägers (87) abge¬ schieden werden, mit einem Trägerhalter (83), der eine in Richtung der Normalen der Trägeroberfläche verlaufenden angetriebenen Welle (84) enthält, wobei der Kathodenεtrom über die mit einer äußeren Iεo lierschicht versehenen Welle (84) dem Träger (87) zuge¬ führt ist, der auf einem Trägerteller (86) an dessen äu¬ ßeren Rand durch einen Haltering (126) in Kontakt mit ei¬ ner Kontaktplatte (108) gehalten ist, wobei die Kontaktplatte (108) auf einem Grundkörper (102) des Trägertellers (86) ruht und mittig eine Buchse (142) hat, die mit der Welle (84) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Grundkörper (102) um die Buchse (142) ein Befesti¬ gungsabschnitt (104, 106) vorgesehen iεt, in welchem ein Rohrabschnitt (146) dichtend und lösbar eingesetzt ist, und daß auf der Welle (84) eine längs ihrer Achse ver¬ schiebbarer Überwurfring (152) angeordnet ist, der mit dem Rohrabschnitt (146) lösbar verbindbar ist und dieεen sowie die Welle (84) gegen den Eintritt des Elektrolyten abdichtet Einrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwurfring (152) innenseitig einen ORing (154) trägt, der beim Verbinden des Überwurfrings (152) mit dem Rohrabschnitt (146) stirnseitig an diesem und an der äu¬ ßeren Isolierschicht der Welle (84) dichtend anliegt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Befestigungsabschnitt (104, 106) im Grund¬ körper (102) ein Innengewinde (106) hat, das mit einem Außengewinde am Rohrabschnitt (146) in Eingriff gebracht werden kann.
3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (146) ein Au¬ ßengewinde (150) hat, das mit einem Innengewinde im Über¬ wurfring (152) in Eingriff gebracht werden kann.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß bei einem Träger aus Metall, vorzugsweise aus Nickel, die massive Kontaktplatte (108) aus Titan besteht.
5. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (126) Halbschalen (128) enthält, die durch eine Verbindungsvorrichtung (136) lösbar miteinander ver¬ bunden sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Halbschalen (128) mit dem Grundkörper (102) des Trägertellers (86) fest verbunden ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung zwei Spannhaken (136) umfaßt, die mit den Halbschalen fest verbunden sind und daß die Spannhaken (136) in Zapfen oder Ausnehmungen an der lösbaren Halbschale eingreifen.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die TitanKontaktplatte (108) in den Grundkörper (102) eingelassen ist.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß an der TitanKontaktplatte (108) mehrere, vorzugsweise drei, Gewindehülsen (114) an¬ geschweißt sind, die in Durchgangslöcher im Grundkörper (102) ragen, daß mit den Gewindehülsen (114) verbundene Schrauben (116) die TitanKontaktplatte (108) fest mit dem Grundkörper (102) verbinden und daß jede Schraube (116) durch einen ORing (118) gegen das Eindringen deε Elektrolyten in die zugehörige Gewindehülεe (114) abge¬ dichtet iεt.
10. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (116) aus Polypropylen sind.
11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß jede Halbschale (128) eine Lip¬ pendichtung (138) hat, die an der ihr gegenüberstehenden Stirnseite (140) des Grundkörpers (102) dichtend anliegt, und daß die Lippendichtungen (138) beider Halbschalen (128) im geschlossenen Zustand aneinanderstoßen.
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß konzentrisch zur Kontaktplatte (108) , vorzugsweise außerhalb und nahe ihres Umfangs, ei¬ ne ringförmige Dichtung (122) angeordnet ist, die dich¬ tend an der Unterseite des Trägers (87) anliegt.
13. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (122) als Lippendichtung ausgebildet ist, die in einer ringförmigen Nut (124) des Grundkörpers (102) eingelassen iεt und geringfügig über die Kontakt¬ platte (108) ragt.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche l bis 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß bei einem Träger (87) auε Isoliermate¬ rial, vorzugsweise aus Glas, auf der Kontaktplatte (108) isolierende Elemente (160a, 160b, 160c) , vorzugsweise drei, in Form von Kreisεektoren angeordnet sind, die durch Schrauben (162) , vorzugsweise durch eine Schraube je Segment, mit dem Grundkörper (102) verbunden sind.
15. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktplatte (108) an ihrer Umfangsflache mit einem Kontaktring (164) lösbar, vorzugsweise durch Verschrau ben, elektrisch und mechanisch verbunden ist, daß auf dem Kontaktring (164) eine ringförmige Kontaktscheibe (168) aufliegt, welche den elektrischen Kontakt zwischen Kon¬ taktring (164) und einer dünnen, vorzugsweise durch Sput tern aufgebrachten, Metallschicht auf dem isolierenden Träger (87) herstellt.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (126) eine innere ring¬ förmige Dichtung (176), die außen am Träger (87) anliegt, sowie eine äußere ringförmige Dichtung (178) hat, die auf einem am Grundkörper (102) ausgebildeten Rand aufliegt, der die Oberseite des Trägers (87) überragt.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß durch mindestens ein Segment (160b) , die Kontaktplatte (108) und den Grundkörper (102) minde¬ εtens eine fluchtende Durchgangsbohrung (184) verläuft, die eine Buchse (186) dichtend aufnimmt, und daß die Buchεe (186) einen Auεdrückbolzen (188) dichtend führt.
18. Einrichtung nach Anεpruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (186) in der Durchgangsbohrung (184) dichtend eingeschraubt ist, und daß zum Abdichten ORinge (190, 192) vorgesehen sind.
19. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ daß mit der Kontaktplatte (108) ein Wechselring (107) lösbar verbunden ist, dessen Rand (107a) vorzugsweise auf einer Ringdichtung (107c) ruht.
20. Trägerhalter für eine Einrichtung zur galvanischen Ab¬ scheidung einer Metallschicht auf einem Träger (87) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Trägerhalter mit einer in Richtung der Normalen der Trägeroberfläche verlaufenden angetriebenen Welle (84) verbindbar ist, der Kathodenstrom über die mit einer äußeren Isolier¬ schicht versehenen Welle (84) dem Träger (87) zugeführt ist, der auf einem Trägerteller (86) an desεen äußeren Rand durch einen Haltering (126) in Kontakt mit einer Kontaktplatte (108) gehalten iεt, und wobei die Kontaktplatte (108) auf einem Grundkörper (102) des Trägertellers (86) ruht und mittig eine Buchse (142) hat, die mit der Welle (84) verbindbar iεt, dadurch gekennzeichnet, daß im Grundkörper (102) um die Buchse (142) ein Befesti¬ gungsabschnitt (104, 106) vorgesehen ist, in welchem ein Rohrabschnitt (146) dichtend und lösbar eingesetzt iεt, und daß auf der Welle (84) eine längs ihrer Achse ver¬ schiebbarer Überwurfring (152) angeordnet ist, der mit dem Rohrabschnitt (146) lösbar verbindbar iεt und dieεen sowie die Welle (84) gegen den Eintritt des Elektrolyten abdichtet.
Description:
Galvanische Abscheidunσszelle mit einem Trägerhalter

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur galvanischen Ab¬ scheidung einer Metallschicht auf einem Träger, mit einem Be¬ hälter zur Aufnahme des Elektrolyten, mit einem mit Anodenma¬ terial gefüllten Anodenbehälter, dessen im wesentlichen plane Austrittsfläche für Metallionen des Anodenmaterials durchläs¬ sig ist, welche auf der dem Anodenbehälter zugewandten Trä¬ geroberfläche des als Kathode dienenden Trägers abgeschieden werden, mit einem Trägerhalter, der eine in Richtung der Nor¬ malen der Trägeroberfläche verlaufende angetriebene Welle enthält, wobei der Kathodenstrom über die mit einer äußeren Isolierschicht versehenen Welle dem Träger zugeführt ist, der auf einem Trägerteller an dessen äußeren Rand durch einen Haltering in Kontakt mit einer Kontaktplatte gehalten ist, wobei die Kontaktplatte auf einem Grundkörper des Trägertel¬ lers ruht und mittig eine Buchse hat, die mit der Welle ver¬ bindbar ist.

Eine derartige Einrichtung wird beispielsweise zum galva¬ noplastischen Herstellen von Preßwerkzeugen oder von Formen, insbesondere aus Nickel, verwendet. Dieεe Preßwerkzeuge wer¬ den beim Formpressen oder Spritzgießen von Platten, bei¬ spielsweise von Compactdiscplatten (sogenannten CD's), Laser- Vision-Platten und anderen informationstragenden Platten ver¬ wendet. Die vorgenannten Formen, zu denen Urformen wie der sogenannte "Glasmaster 1 ' sowie Abformungen vom Glasmaster ge¬ hören, sind Zwischenformen zum Herstellen der Preßwerkzeuge. Die Formen tragen auf ihren Oberflächen Informationen in Re¬ liefform. Die Oberflächenstruktur wird durch galvanoplasti¬ sche Abformung auf das Preßwerkzeug übertragen. Die in dieser Oberflächenstruktur enthaltenen Informationen werden durch den Einsatz des Preßwerkzeugs beim Spritzgießen oder Form¬ pressen auf der Oberfläche eines Plastikwerkstoffs einge¬ prägt. Bei der optischen Platte, zu der auch die Compactdisc gehört, moduliert die ReliefStruktur das Licht eines Laser¬ strahls, so daß die auf der Oberfläche des Plastikkörpers vorhandenen Informationen ausgelesen werden können.

Bei der Herstellung der Preßwerkzeuge bzw. der Formen wird eine Metallschicht, im allgemeinen eine Nickelschicht, auf einem Träger, entweder einem isolierenden Träger mit einer dünnen elektrisch leitfähigen Schicht, beispielsweise aus Glas, oder einem metallischen Träger, beispielsweise aus Nik¬ kei, abgeschieden, wobei die jeweilige Trägeroberfläche die reliefartige Struktur hat, welche die auszulesenden Informa¬ tionen enthält. Die kleinste Informationseinheit, das soge¬ nannte "Pit" hat eine Ortswellenlänge im Mikrometerbereich, wobei der Spurabstand zwischen benachbarten Informationsspu¬ ren ebenfalls im Mikrometerbereich liegt. Da die Trägerober¬ fläche mehrere Milliarden von Informationseinheiten enthalten kann und die zugehörigen feinen Strukturen im Mikrometerbe¬ reich auf die Metallschicht zu übertragen sind, werden an den Metallabscheidungsprozeß höchste Anforderungen gestellt. So soll die abgeschiedene Metallschicht sehr feinkörnig und spannungsfrei sein; es soll eine relativ große Dicke der ab-

geschiedenen Schicht erreicht werden, z.B. zum Herstellen von Compactdiscs soll das durch Metallabscheidung hergestellte Preßwerkzeug eine Dicke von 295 μm + 5 μm haben; außerdem soll der Abscheidungsvorgang mit hoher Geschwindigkeit ablau¬ fen. Weiterhin soll die Einrichtung zur galvanischen Abschei¬ dung eine kleine Baugröße haben und leicht bedienbar sein. Ein wichtiges Erfordernis bei der Herstellung galvanoplasti¬ scher Metallschichten auf einem Träger ist die Gleichmäßig¬ keit der Schichtdicke. Sie darf über die gesamte Fläche des Trägers nur innerhalb geringer Grenzen schwanken. Werden diese Grenzen überschritten, so leidet die Produktqualität der mit dieser Metallschicht hergestellten optischen Platten.

Die Schichtdickenschwankung der abgeschiedenen Metallschicht ist abhängig von der Verteilung der elektrischen Stromlinien zwischen Anode und dem kathodisch geschalteten Träger. Die Stromzuführung erfolgt kathodenseitig üblicherweise über die Welle des Trägerhalters, der den Träger auf einem Trägertel¬ ler hält. Die Welle ist mit einer äußeren Isolierschicht ver¬ sehen, um sie gegenüber dem elektrisch leitenden Elektrolyten zu isolieren. Dadurch soll erreicht werden, daß die Metallio¬ nen ausschließlich auf der Trägeroberfläche abgeschieden wer¬ den. Um verschiedene Träger beschichten zu können, muß der Trägerteller von der Welle gelöst werden. Bei herkömmlichen Trägerhaltern wird bei häufigem Gebrauch die Abdichtung zwi¬ schen Welle und Trägerhalter undicht. In einem solchen Fall kann Elektrolytflüssigkeit an Stellen gelangen, die elek¬ trisch leitend mit Kathodenpotential verbunden sind. An sol¬ chen Stellen bildet sich infolge des Galvanoprozesses ein Me¬ tallniederschlag, der als Wildwuchs bezeichnet wird. Dieser Wildwuchs stört einerseits die Stromlinienverteilung zwischen Anode und Kathode. Andererseits behindert dieser Wildwuchs das Lösen des Trägertellers von der Welle und reduziert auch die Schichtdicke auf der Trägeroberfläche.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur galvani¬ schen Abscheidung einer Metallschicht anzugeben, deren

Dickenschwankung über die Fläche des Trägers gering ist und deren Trägerhalter weitgehend frei von Wildwuchs gehalten wird und leicht demontierbar ist.

Diese Aufgabe wird für eine Einrichtung eingangs genannter Art dadurch gelöst, daß im Grundkörper um die Buchse ein Be¬ festigungsabschnitt vorgesehen ist, in welchem ein Rohrab¬ schnitt dichtend und lösbar eingesetzt ist, und daß auf der Welle ein längs ihrer Achse verschiebbarer Überwurfring ange¬ ordnet iεt, der mit dem Rohrabschnitt lösbar verbindbar ist und diesen sowie die Welle gegen den Eintritt des Elektroly¬ ten abdichtet.

Durch den Aufbau gemäß der Erfindung ist es ausgeschlossen, daß Elektrolytflüssigkeit an der kritischen Stelle zwischen Buchse und Welle gelangt. Die Ausbildung von Wildwuchs beim Betrieb der Einrichtung ist dadurch nahezu ausgeschlossen. Ein Lösen der Verbindung zwischen Trägerteller und Welle, um z.B. einen neuen Träger aufzuspannen, ist jedoch problemlos möglich. Da beim gewählten Aufbau ausreichende Isolier¬ strecken zwischen der negatives Potential tragenden Welle und dem positives Potential aufweisenden Elektrolyten vorhanden sind, wird ein Stromfluß und damit ein Niederschlag von Me¬ tall an unerwünschten Stellen des Trägerhalters vermieden.

Gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung enthält der Haltering Halbschalen, die durch eine Verbindungsvorrichtung lösbar miteinander verbunden sind. Vorzugsweise ist eine der Halbschalen mit dem Grundkörper des Trägertellers fest ver¬ bunden. Auf diese Weise sind die Halbschalen von einer Be¬ dienperson mit Gummihandschuhen sicher zu greifen und können kaum verloren gehen.

Insbesondere, wenn gemäß einem Ausführungsbeispiel die Ver¬ bindungsvorrichtung zwei Spannhaken umfaßt, die mit dem Grundkörper fest verbunden sind, wobei die Spannhaken in Zap¬ fen oder Ausnehmungen an der lösbaren Halbschale eingreifen,

ist ein Herunterfallen von Spannelementen völlig ausgeschlos¬ sen.

Wie weiter vorne erwähnt, ist es erforderlich, von einem Glasmaster, auf dessen Oberfläche die Pit-Struktur eingeprägt ist, metallische Abzüge, sogenannte "Väter" zu erzeugen. Ge¬ mäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind bei einem Träger aus Isoliermaterial, vorzugsweiεe aus Glas, auf der Kontaktplatte isolierende Elemente, vorzugsweise drei, in Form von Kreissektoren angeordnet, die durch Schrauben, vor¬ zugsweise durch eine Schraube je Segment, mit dem Grundkörper verbunden sind. Diese Segmente lassen sich auf einfache Weise wieder lösen, so daß der umlaufende Kontaktring befreit werden kann. Auf diese Weise kann eine koεtengünstige Wartung des Trägerhalters erreicht werden.

Weiterhin ist bei einem Ausführungsbeispiel einer Trägerhal- terung für einen Glasmaster die Kontaktplatte an ihrer Um- fangsfläche mit einem Kontaktring lösbar elektrisch und me¬ chanisch verbunden, wobei auf dem Kontaktring eine ringför¬ mige Kontaktscheibe aufliegt, welche den elektrischen Kontakt zwischen Kontaktring und der dünnen Metallschicht auf dem isolierenden Träger herstellt. Bei dieser Art der elektri¬ schen Kontaktführung ist ein sicherer Stromfluß zur Oberflä¬ che des kathodisch geschalteten Trägers auch bei hohen Strom¬ stärken sichergestellt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch ein wichtiges Anwendungsgebiet der Er¬ findung, bei dem Formen und Preßwerkzeuge für die Compactdisc-Herstellung durch Metallabscheidung erzeugt werden,

Fig. 2 eine Ansicht einer Galvanikanlage, in welche eine Abscheidungszelle einbezogen iεt,

Fig. 3 eine schematische Ansicht der Abscheidungszelle,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Trägerteller und der Verbindung der Kathodenwelle mit dem Trägerteller einer Trägerhalterung zum Herstellen von Preßwerk¬ zeugen,

Fig. 5 Ansichten der Kontaktplatte bei abgenommenem Wechselring,

Fig. 6 Ansichten des Wechselrings, und

Fig. 7 einen Querschnitt durch den Trägerteller für die Aufnahme eines Trägers aus Glas.

Figur 1 zeigt schematisch die Herstellung einer Compactdisc für Audioanwendungen. Beim Herstellprozeß werden Formen ver¬ wendet, deren Metallschicht durch galvanische Abscheidung in einer Einrichtung nach der Erfindung erzeugt werden. Die Qua¬ lität dieser Metallschicht ist entscheidend für die Qualität des Fertigproduktes, d.h. für die Wiedergabequalität der auf der Compactdisc gespeicherten Audiosignale.

Die Herstellungsschritte lassen sich grob in vier Gruppen A, B, C, D einteilen, von denen A die Herstellung des Glasma- sterε, B die Herstellung des Preßwerkzeuges, C das Pressen und D die Endbearbeitung betreffen. Ausgangspunkt für die Herstellung des Glasmaεterε iεt das Erzeugen eines Master-Ma¬ gnetbandes (Schritt 10) , wobei auf einem Magnetband Audioin¬ formationen mit höchster Präzision digital gespeichert wer¬ den. Zur Herstellung des Glasmaεterε (Herstellschritte Gruppe A) wird auf einer polierten Glasscheibe ein dünner Fotoresist aufgetragen (Schritte 12 und 14) . Im nachfolgenden Schritt 16 wird der Fotoresiεt durch einen gebündelten Laserstrahl be¬ lichtet, wobei der Laserstrahl durch die digitalen Informa¬ tionen auf dem Master-Magnetband moduliert wird. Im nachfol-

genden Entwicklungsschritt 18 werden die belichteten Stellen des Fotoresists entfernt - es verbleibt eine reliefartige Fo¬ toresiststruktur auf der Glasscheibe zurück. Diese Struktur enthält in Form von Pits die vom Master-Magnetband übernomme¬ nen digitalen Informationen. Im anschließenden Schritt 20 wird die reliefartige Oberflächenstruktur mit einer dünnen elektrisch leitfähigen Schicht, z.B. einer Nickelschicht überzogen. Als Zwischenprodukt erhält man den sogenannten Glasmaster für die Compactdisc.

Die nächste Gruppe B von Herstellschritten betrifft die Er¬ zeugung des Preßwerkzeuges. In Schritt 22 wird in einer gal¬ vanischen Einrichtung nach der Erfindung als Metallform der sogenannte "Vater" hergestellt, wobei auf die dünne elek¬ trisch leitende Schicht des Glasmasters eine dicke Nickel¬ schicht, z.B. mit einer Dicke von 500 μm, in einem Galvano¬ prozeß abgeschieden wird. Der Vater trägt nun eine zum Glas¬ master komplementäre ReliefStruktur. Der Vater kann direkt als das Werkzeug zum Herstellen von Compactdiscs verwendet werden. Normalerweise wird in einem weiteren galvanoplasti¬ schen Prozeß vom Vater eine als "Mutter" bezeichnete Form aus Nickel erzeugt. Das eigentliche Preßwerkzeug wird dann an¬ schließend in einem weiteren Galvanoprozeß (Schritt 26) als negatives Abbild von der Mutter abgeleitet. Die hierbei ent¬ stehende Form wird "Sohn" oder Matrize (englisch "εtamper") genannt und dient als Preßwerkzeug für die Massenproduktion. Zu erwähnen ist, daß selbεtverεtändlich mehrere Mütter oder Söhne erzeugt werden können, um in verεchiedenen Fabrikati¬ onsanlagen zur Compactdiscproduktion eingesetzt zu werden.

Beim nachfolgenden Pressen (Herstellschritte Gruppe C) wird in einem Spritzgießprozeß oder in einem Formpreßvorgang die auf dem Preßwerkzeug vorhandene ReliefStruktur auf Plastikma¬ terial übertragen (Schritt 28). Die ursprünglich auf dem Ma¬ ster-Magnetband (Schritt 10) enthaltenen digitalen Informa¬ tionen sind nun auf dem scheibenförmigen Plastikmaterial als ReliefStruktur oder als sogenannte Pitstruktur enthalten, wo-

bei ein Pit die kleinste Informationseinheit in Form einer Vertiefung in der Oberfläche des Plastikmaterials darstellt.

Bei der nachfolgenden Endbearbeitung (Herstellschritte Gruppe D) wird auf die Oberfläche des Plastikmaterialε eine dünne Reflexionεschicht aus Aluminium in einem Sputterprozeß aufge¬ tragen. Diese Reflexionsschicht ermöglicht, daß beim Auslesen der Informationen ein Laserabtaststrahl moduliert wird, aus dem die ursprünglichen Audio-Informationen gewonnen werden. Im abschließenden Herstellschritt 32 wird die Compactdisc mit einer transparenten Schutzschicht überzogen, die die Refle¬ xionsschicht vor Beschädigung und Korrosion schützt.

Beim vorliegenden Beispiel wurden die Schritte zum Herstellen einer Audio-Compactdisc (Audio CD) beschrieben. Auf gleiche bzw. ähnliche Weise erfolgt auch die Herεtellung von Daten- Compactdiscs, Laser-Vision-Platten sowie anderer optischer Platten mit in Pitstruktur aufgezeichneten Informationen.

Die reliefartige Pitstruktur auf der Reflexionsschicht der Compactdisc hat extrem kleine Dimensionen, z.B. beträgt die Breite eines Pits etwa 0,5 μm, die Tiefe etwa 0,1 μm und die Länge variiert von 1 bis 3 μm, wobei der Spurabstand etwa 1,6 μm beträgt. Bei diesen kleinen Strukturen ist es verständ¬ lich, daß höchste Anforderungen an die verschiedenen galvano¬ technischen Schritte zum Herstellen der verschiedenen Formen gestellt werden, insbesondere auch an die Gleichmäßigkeit der Dicke der Metallschicht über die gesamte Fläche. Eine zu große Dickenschwankung in Verbindung mit dem Spritzprozeß bei der Herstellung der Compactdisc bewirkt eine verschlechterte Entformung und führt zu Problemen beim späteren Aufbringen des Schutzlackes. Außerdem führt eine große Dickenschwankung dazu, daß der optische Abtastsenεor bei der εchnellen Rota¬ tion der Compactdisc die sich auf der Compactdisc ergebenden Höhenschwankungen nicht mehr in einem ausreichenden Maße aus¬ regelt und so ein Informationsverlust auftreten kann.

Figur 2 zeigt eine Ansicht einer Galvanikanlage 40, in welche eine Abscheidungszelle 42 einbezogen ist. In dieser Abschei- dungszelle 42 werden die verschiedenen Formen, wie Väter, Mütter und Matrizen (Söhne) , durch Abscheidung von Nickelme¬ tall hergestellt. Im Fußteil der Galvanikanlage 40 befindet sich eine Reinigungsanlage 44 zum Reinigen und Filtern des Elektrolyten. Im Kopfteil 46 sind elektrische Steuer- und Leistungseinheiten zum Steuern des Galvanikprozesses unterge¬ bracht. Die Gleichrichter zum Erzeugen des erforderlichen ho¬ hen Gleichstroms sind rechnergesteuert. Bauteile, die in Be¬ rührung mit dem Elektrolyten stehen, sind vorzugsweise aus Polypropylen-Kunststoff oder Titan. Oberhalb der Abschei¬ dungszelle 42 ist ein Reinraumfilter 48 angeordnet. Wie in der Figur 2 zu erkennen ist, hat die Abscheidungszelle 42 ei¬ nen Behälter 50 mit zwei Außenwänden, die im wesentlichen εchräg gegen die Vertikale geneigt sind. Die weiteren, nicht dargestellten Außenwände verlaufen vertikal. Auf einem Deckel 52 des Behälters 50 ist eine Antriebsvorrichtung 54 angeord¬ net, die weiter unten noch näher beschrieben wird. An den Deckel 52 schließt sich, getrennt durch eine Trennfuge 53, eine abnehmbare Abdeckplatte 51 an. Innerhalb des Behälters 50 befindet sich ein Anodenbehälter 56 aus Titan, der bei ge¬ öffneter Abdeckplatte 51 für eine Bedienperson zugänglich ist.

Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht der Abscheidungεzelle 42 nach der Erfindung. Innerhalb deε mit Elektrolyten 58 ge¬ füllten Behälters 50, desεen beide Außenwände 60, 62 unter 45° zur Vertikalen geneigt εind, iεt parallel zur Außenwand 62 der Anodenbehälter 56 angeordnet, der mit Nickelmaterial in Form von Stückchen, auch Pellets oder Fiats genannt, ge¬ füllt ist. An seiner Oberseite trägt der Anodenbehälter 56 eine Federleiste 66, die in elektrischem Kontakt mit einer Anodenleitung 68 steht, welche einen kreisförmigen Quer¬ schnitt hat. Die Federleiste 66 kann leicht von der Anoden¬ leitung 68 gelöst werden, so daß der Anodenbehälter 56 von

einer Bedienperson aus dem Behälter 50 herausgenommen werden kann.

Der Deckel 52 ist durch eine Schwenkvorrichtung 70 mit der Basis der Galvanoanlage 40 der einem Randteil des Behälters 50 verbunden. Der Deckel 52 kann somit in Richtung des Pfeils 72 angehoben werden, um daε Innere deε Behälters 50 zugäng¬ lich zu machen. Auf dem Deckel 52 ist eine Verstellvorrich- tung 74 montiert, die eine Winkelplatte 76 und eine mit ihr durch Schrauben verbundene Stellplatte 78 hat. Die Stell¬ platte 78 trägt die Antriebsvorrichtung 54, die mit einem Trägerhalter 83 verbunden ist. Die Antriebsvorrichtung ent¬ hält einen Motor 82, der über ein Getriebe eine Antriebswelle 84 antreibt, an deren Ende ein Trägerteller 86 befestigt ist. Auf diesem Trägerteller 86 ist der Träger 87 aufgespannt, auf dem Nickel abgeschieden wird. Durch Verstellen der Schrauben der Versteilvorrichtung 74 kann der Trägerteller 86 und damit der Träger 87 parallel zur ihm gegenüberliegenden planen Aus¬ trittsfläche 89 für Nickelionen des Anodenbehälters 56 ausge¬ richtet bzw. der Abstand zwischen Träger 87 und Anodenbehäl¬ ter 56 kann fein reguliert werden.

Zwischen dem Trägerteller 86 und dem Anodenbehälter 56 ist eine ortsfest mit der Außenwand 60 des Behälters 50 verbun¬ dene Trennwand 88 mit einem Filterelement 85 angeordnet. Die¬ ses Filterelement 85 verhindert den Eintritt von Teilchen oder Schlamm aus Anodenmaterial in die Öffnung einer ihr ge¬ genüberliegenden Leitblende 90. Unterhalb der Öffnung dieser Leitblende 90 ist eine Einεpritzdüse 92 angeordnet, die den gereinigten Elektrolyten 58 in den Raum zwischen Leitblende 90 und dem auf Spannteller 86 aufgespannten Träger 87 in Richtung auf dessen Zentrum einspritzt. Die Zuführung des Elektrolyten 58 erfolgt durch ein angedeutetes Zuführrohr 94. Die erforderliche Abführung des Elektrolyten 58 iεt in Figur 3 aus Übersichtsgründen nicht dargestellt.

Figur 4 zeigt ein Teil des Trägerhalters 83 im Querschnitt. Der Trägerhalter 83 dient zum Herstellen von Preßwerkzeugen aus Nickel. Dieser Trägerhalter 83 hat einen im wesentlichen kreisförmigen Trägerteller 86 und eine Anschlußvorrichtung 100 zum Verbinden des Trägertellers 86 mit der Antriebswelle 84, welche kathodenseitig den Strom führt. Diese Antriebs¬ welle 84 iεt in Figur 4 nicht zu εehen; εie ragt mit ihrem Ende in den Raum 84a. Der Trägerteller 86 hat einen Grundkör¬ per 102, der mittig eine zylinderförmige Auεεparung 104 mit einem Innengewinde 106 hat.

In dem Grundkörper 102 ist eine Kontaktplatte 108 eingelassen, welche eine Vertiefung 110 hat. Die Kontaktplatte 108 ist aus massivem Titan gefertigt und hat einen Wechselring 107, dessen Rand 107a auf einem in einer Nut 107b angeordneten Dichtungsring 107c ruht. Der Aufbau der Kontaktplatte 108 und des Wechselrings 107 wird weiter unten in Verbindung mit den Figuren 5 und 6 weiter erläutert. Die Kontaktplatte 108 ist mittels mehrerer Verbindungsvor¬ richtungen 112 (nur eine ist in Figur 4 zu sehen) an ihrem Rand mit dem Grundkörper 102 verbunden. Jede Verbindungsvor¬ richtung 112 enthält eine Gewindebuchse 114, welche an der Kontaktplatte 108 festgeschweißt ist. In dieser Gewindebuchse 114 ist eine Schraube 116 aus Polypropylen geschraubt, welche sich am Grundkörper 102 über einen O-Ring 118 abstützt.

Wie in Figur 4 zu erkennen ist, ist die Kontaktplatte 108 mit ihrem Wechselring 107 völlig in den Grundkörper 102 eingelassen und durch eine ringförmige Dichtung 120 abgedichtet. Durch dieses Einlassen in den Grundkörper sowie die Dichtungen 107c, 120 und 118 gelangt keine Elektrolytflüsεigkeit in die Grenzεchicht zwischen Grundkörper 102 und Kontaktplatte 108, εo daß εich in diesem Bereich kein metallischer Wildwuchs ausbilden kann. Konzen¬ trisch zur Kontaktplatte 108 ist außerhalb und nahe ihres Um- fangs weiterhin eine ringförmige Lippendichtung 122 angeord¬ net. Diese Lippendichtung 122 liegt beim Betrieb dichtend an

der Unterseite des Trägers 87 (in Figur 4 nicht dargestellt) an und verhindert weitgehend den Eintritt von Elektrolytflüssigkeit. Die Lippendichtung 122 ist εelbεtfixierend in einer ringförmigen Nut 124 eingelassen. Der Träger 87 iεt an εeiner zur anodenseitigen Seite weisenden Oberfläche durch einen Haltering 126 gehalten und wird unter leichtem Druck gegen die Lippendichtung 122 sowie die Kontaktplatte 108 gedrückt. Im vorliegenden Beispiel enthält der Haltering 126 zwei Halbschalen, von denen eine Halbschale 128 in Figur 4 dargestellt ist. Die Halbschale 128 hat einen zur Mittelachse M vorstehenden Rand 130, der an der Schulter einer ringförmigen Ausnehmung 132 im Grundkörper 102 anliegt. Der obere Rand 134 ist abgeschrägt. An seiner εchrägen Fläche liegt der Umfang des Trägers 87 (in Figur 4 nicht dargestellt) an. Die Halbschale 128 ist mit dem Grundkörper 102 fest verbunden. Die andere (nicht darge¬ stellte) Halbschale ist mit der ortsfesten Halbschale 128 verbunden.

Die beiden Halbschalen werden mittels Spannhaken 136 (nur ein Spannhaken 136 ist in Figur 4 dargestellt) miteinander ver¬ bunden. Jeder Spannhaken 136 ist an der ortsfesten Halbschale 128 befestigt und greift in entsprechende Zapfen oder Ausnehmungen auf der gegenüberliegenden Halbschale ein. Jede Halbschale hat eine Lippendichtung 138, wobei diese Lippendichtungen 138 beider Halbschalen im geschloεsenen Zustand aneinanderεtoßen. Auf diese Weise wird ein Eindringen von Elektrolytflüsεigkeit in das Innere des Trägertellers 86 reduziert.

Im folgenden wird die Anschlußvorrichtung 100 näher erläu¬ tert. An die Kontaktplatte 108 ist eine Gewindebuchse 142 ge¬ schweißt. Die Gewindebuchse 142 hat ein Innengewinde 144, in daε das Außengewinde einer Welle 84 (nicht dargestellt) greift und so einen festen mechanischen und elektrischen Kon¬ takt mit der Kontaktplatte 108 herstellt. Die zylindrische Aussparung 104 und das Innengewinde 106 bilden einen Befesti-

gungsabschnitt um die Gewindebuchse 142. Ein Rohrteil 146 mit einem Außengewinde 147 greift in das Innengewinde 106 ein und stützt sich über einen O-Ring 148 am Grundkörper 102 ab. Das Rohrteil 146 hat an dem der Kontaktplatte 108 gegenüberlie¬ genden Ende ein Außengewinde 150, welches mit dem Innenge¬ winde eines Überwurfrings 152 verbunden ist. Der Überwurfring 152 iεt längs der Achse M auf der Welle 84 verschiebbar. Ein O-Ring 154 ist zwischen der Stirnfläche 156 des Rohrteils 146 und einer schrägen Fläche 158 des Überwurfrings 152 angeordnet. Beim Verschrauben des Rohrteils 146 mit dem Überwurfring 152 wird der O-Ring 154 gegen die Oberfläche der Welle 84 gedrückt, so daß keine Elektrolytflüssigkeit in den Innenraum zwischen Rohrteil 146 und Welle 84 gelangen kann. Zu bemerken ist noch, daß die Welle 84 mit einer Isolierschicht beschichtet ist, um ihre Funktion als isolierter elektrischer Leiter im Elektrolytbad erfüllen zu können.

Die Figuren 5 und 6 zeigen den Aufbau der Kontaktplatte 108 und des Wechselrings 107. Die Gewindebuchsen 142 und 114 sind mit der Kontaktplatte 108 verschweißt. Die Kontaktplatte 108 hat eine ringförmige Ausnehmung 108a zur bündigen Aufnahme des Wechselringes 107. Zur Befestigung dieεes Wechselringes 107 dienen vier Langlöcher 108b.

Figur 6 zeigt Ansichten des Wechselrings 107. Er enthält vier Verbindungselemente 107d, die jeweils auf der Unterseite einen Kopf 107e auf einem Halsstück 107f haben. Ferner enthält der Wechselring 107 zwei Ausnehmungen 107g. Zum Befestigen des Wechselrings 107 auf der Kontaktplatte 108 (vgl. Figur 5) werden die Verbindungselemente 107d mit ihren Köpfen 107e durch die Langlöcher 108b gesteckt. Anschließend wird der Wechselring 107 relativ zur Kontaktplatte 108 verdreht, wobei durch schräg verlaufende Rampen (nicht dargestellt) oder durch andere Klemmittel in den Langlöchern 108b ein Reibungsschluß hergestellt wird, durch den der Wechselring 107 mit der Kontaktplatte 108 fest verbunden

wird. Zum Lösen des Wechselrings 107 wird mittels eines Werkzeugs, das in die Ausnehmungen 107g greift, der Wechselring 107 relativ zur Kontaktplatte 108 gedreht und dann abgenommen.

Durch die Verwendung des Wechselrings 107 in Verbindung mit der Kontaktplatte 108 wird insgesamt die Lebensdauer der Kontaktplatte 108 verlängert, da sich Wildwuchs bevorzugt am Wechselring 107 ausbildet, der bei hohem Verschleiß gegen einen neuen Wechselring ausgetauscht wird.

Figur 7 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausfüh¬ rungsbeispiel des Trägerhalters 83 für die galvanische Ab¬ scheidung von Nickel auf einem Glasmaster, dessen Oberfläche die Pit-Struktur trägt. Wie erwähnt, ist auf dieser Oberflä¬ che eine dünne Metallschicht durch Sputtern abgeschieden, um eine für den Galvanoprozeß erforderliche Elektrodenfläche zu schaffen. Die beim Ausführungsbeispiel nach Figur 7 mit dem Beispiel nach Figur 4 übereinstimmenden Elemente sind gleich bezeichnet und werden im folgenden nicht nochmals erläutert.

Auf der Kontaktplatte 108 sind drei isolierende Elemente in Form von Kreissektoren 160a, 160b, 160c angeordnet, wie sich aus der links in Figur 5 dargestellten schematischen Drauf¬ sicht ergibt (im Querschnitt sind lediglich die Elemente 160a und 160b zu sehen) . Die Segmente 160a bis 160c werden durch je eine Schraube 162 mit dem Grundkörper 102 verbunden, wo¬ durch auch die Kontaktplatte 108 fest mit dem Grundkörper 102 verbunden wird. An ihrer Umfangsflache ist die Kontaktplatte 108 mit einem vertikal stehenden Kontaktring 164 durch mehrere Schrauben 166 elektrisch und mechaniεch löεbar verbunden. Auf diesem Kontaktring 164 ist eine flache ringförmige Kontaktscheibe 168 aufgelegt, welche den elektrischen Kontakt zwischen Kontaktring 164 und dem Rand der dünnen Metallεchicht auf dem isolierenden Träger 87, d.h. dem Glasmaster herstellt. Der Haltering 126, welcher den Träger 87 auf dem Trägerteller 86 hält, ist beim vorliegenden

Auεfuhrungsbeispiel ein geεchloεεener Ring, welcher durch eine Verbindungsvorrichtung 170 lösbar mit dem Grundkörper 102 verbunden wird. Die Verbindungsvorrichtung 170 enthält einen Bajonettring 172, dessen Nocken 171 in entsprechende Ausnehmungen 174 im Haltering 126 eingreifen und aus diesen Ausnehmungen 174 durch Lösen mehrerer Rändelschrauben 173 und Verdrehen des Bajonettrings 172 wieder gelöst werden kann. Der Haltering 126 hat eine innere ringförmige Dichtung 176, welche auf der Oberseite der Kontaktεcheibe 168 aufliegt. Ferner hat der Haltering 126 eine äußere ringförmige Dichtung 178, die auf der Stirnεeite eineε vom Grundkörper 102 nach oben ragenden Randes 180 aufliegt, der die Oberseite des Glasmasterε überragt. Durch die Anordnung der Dichtungen 176 und 178 gelangt keine Elektrolytflüssigkeit bei eingelegtem Glasmaεter in das Innere des Trägertellers 86.

Der Trägerteller 86 enthält ferner mindestens eine Ausdrück¬ anordnung 182. Durch das Segment 160b, die Kontaktplatte 108 und den Grundkörper 102 verläuft eine fluchtende Durchgangs¬ bohrung 184, die eine Buchse 186 aus Polypropylen aufnimmt. In der Buchse 186 ist ein Ausdrückbolzen 188 geführt. Dieser Ausdrückbolzen 188 kann zum Auswerfen des mit einem galvani¬ schen Überzug verεehenen Glasmasters nach oben gedrückt wer¬ den. O-Ringe 190 und 192 dichten die Buchse 186 gegen den Grundkörper 102 bzw. gegen den Ausdrückbolzen 188 dichtend ab. Es ist noch darauf hinzuweisen, daß das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 auch für elektrisch leitende Träger eingesetzt werden kann.

Wie sich aus den Ausführungεbeiεpielen nach den Figuren 4 und 7 ergibt, ist der jeweilige Trägerhalter so aufgebaut, daß in sein Inneres im Betrieb keine Elektrolytflüssigkeit eintreten kann. Wildwuchs wird somit vermieden bzw. in einem hohen Maße verringert. Die Verbindung zur Welle für den Antrieb und die Stromzuführung kann εchnell gelöεt werden, um neue Träger aufzuspannen oder den Trägerteller auszuwechseln. Auch der Trägerteller ist in seinen kritiεchen Teilen gegen den Ein-

tritt von Elektrolytflüssigkeit geschützt und kann vollkommen zerlegt werden, um Teile auszutauschen oder zu reinigen.