Jak vzniká skleněný kódový kotouč: od skla k hotovému dílu

Skleněný kódový kotouč prochází více než deseti operacemi: mytí, chromování, nanášení rezistu, expozice, vyvolání, leptání, odstranění rezistu, řezání, broušení hran, kontrola, balení. Článek prochází celý postup a vysvětluje, jaký problém každý krok řeší a jaká rizika v kotouči zanechá, je-li proveden špatně.

Skleněný kódový kotouč vypadá jen jako tenké sklo s natištěným prstencem černých čar. Tento prstenec však může obsahovat několik tisíc rysek, každou širokou jen několik desítek nebo dokonce několik mikrometrů, s čistými hranami, dokonale neprůsvitnou a soustřednou se středovým otvorem. Něco takového se „nevytiskne“ jedním krokem, ale vyrábí se krok za krokem ve více než deseti operacích.

Tři fáze: vrstva, obrazec, tvar

Rozložíme-li postup, zbývají vlastně jen tři úkoly (obrázek 1):

1. Vytvořit vrstvu: umýt sklo a nanést vrstvu chromu.
2. Vytvořit obrazec: fotolitografií „zkopírovat“ rysky do chromové vrstvy a přebytečný chrom rozpustit.
3. Vytvořit tvar a expedovat: vyříznout vnější průměr a otvor, obrousit hrany, zkontrolovat, umýt, zabalit.

Projdeme je v tomto pořadí.

Fáze 1: čisté sklo a vrstva chromu

Mytí je první a zároveň nejvíce podceňovaný krok. Zůstane-li na skle i jen tenký olejový film nebo drobná částice, chromová vrstva tam špatně drží nebo vznikne dírka (pinhole).

Chromování probíhá ve vakuu, obvykle naprašováním nebo napařováním. Tloušťka chromové vrstvy je typicky kolem 0,1 μm, několiksetkrát méně než průměr vlasu, a přesto světlo spolehlivě zastaví. „Černé“ části kotouče jsou právě tato chromová vrstva.

Fáze 2: kopírování obrazce fotolitografií

Princip fotolitografie připomíná maskovací pásku při natírání: vrstvou fotorezistu se zakryje to, co má zůstat, a odkrytý chrom se rozpustí.

• Nanášení rezistu: fotorezist se nakape do středu substrátu a rychlou rotací se rozprostře do tenké, rovnoměrné vrstvy.
• Předsušení: zahřátím se z rezistu odpaří rozpouštědlo a vrstva se stabilizuje.
• Expozice: UV světlo prochází fotomaskou na rezist. Fotomaska je „negativ“ obrazce kotouče.
• Vyvolání: u běžného pozitivního rezistu se osvětlené části rozpustí ve vývojce a chrom pod nimi se odkryje.
• Leptání: leptací roztok rozpustí odkrytý chrom; chrom zakrytý rezistem zůstane a tvoří rysky.
• Odstranění rezistu: zbylý rezist se odstraní a chromové rysky jsou zcela odkryté.

Konečnou šířku rysek určují společně expoziční dávka, vyvolání a leptání; odchýlí-li se kterýkoli krok, odchýlí se i šířka rysek. Stejná fotomaska se používá opakovaně a všechny kotouče šarži po šarži pocházejí ze stejného „negativu“ – proto jsou fotolitografické kotouče tak konzistentní.

Fáze 3: řezání tvaru, kontrola, expedice

Laserové řezání vyřízne vnější průměr a otvor se středem obrazce jako základnou. Je-li řez posunutý, prstenec rysek a otvor nejsou soustředné a po nasazení na hřídel vzniká chyba excentricity: na poloměru snímání 20 mm odpovídá excentricita 5 μm úhlové chybě asi 52″.

Broušení a sražení hran odstraní mikrotrhliny a ostré hrany na řezu, omezí vylamování hran a kotouč lépe snese síly při montáži.

Kontrola obvykle zahrnuje šířku rysek, excentricitu, optickou hustotu a vzhledové vady; lze ji provádět optickým měřením a automatickou optickou inspekcí (AOI). Nakonec se kotouče ještě jednou umyjí, oddělí prokladovými listy a zabalí s ochranou proti vlhkosti a statické elektřině.

Co která operace zajišťuje

Shrnutí

Operace skleněného kódového kotouče lze shrnout do tří fází: vrstva, obrazec, tvar. Fotolitografie určuje tvar a šířku rysek, řezání soustřednost rysek a otvoru; mytí a čistota prostředí provázejí celý proces. Další články rozeberou každou operaci podrobně zvlášť.

Překlad čínského originálu (0021). ENC7 – výrobce kódových kotoučů (poptávka) · Odborné články · https://enc7.com

© Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. Všechna práva vyhrazena. Článek vznikl s pomocí AI.