Bir cam enkoder diski nasıl doğar: camdan bitmiş ürüne

Bir cam enkoder diski temizleme, krom kaplama, rezist kaplama, pozlama, banyo, aşındırma, rezist sökme, kesme, kenar taşlama, muayene ve paketleme gibi on küsur işlemden geçer. Bu yazı tüm akışı baştan sona izliyor; her adımın hangi sorunu çözdüğünü ve iyi yapılmazsa diskte hangi riskleri bıraktığını açıklıyor.

Bir cam enkoder diskini elinize aldığınızda, ince bir camın üzerine basılmış bir halka siyah çizgiden ibaret gibi görünür. Ancak bu halka birkaç bin çizgiden oluşabilir; her biri yalnızca birkaç on, hatta birkaç mikrometre genişliğindedir ve kenarları düzgün, ışığı tamamen kesen ve merkez delikle eş merkezli olmalıdır. Böyle bir şey tek seferde “basılarak” yapılmaz; on küsur işlemle adım adım üretilir.

Şekil 1 – Cam diskin 13 işlem adımı sırayla yanıyor; sağdaki kesit, her adımdan sonra alt tabakaya neyin eklendiğini veya neyin kaldırıldığını eş zamanlı gösteriyor.

Üç aşama: film, desen, dış form

Akışı ayrıştırınca aslında yalnızca üç iş kalır (Şekil 1):

Film oluşturmak: camı temizleyip bir krom tabakası kaplamak.
Desen oluşturmak: çizgileri fotolitografiyle krom filme “kopyalamak” ve fazla kromu çözmek.
Dış formu oluşturup sevk etmek: dış çapı ve deliği kesmek, kenarları taşlamak, muayene etmek, temizlemek, paketlemek.

Aşağıda bu sırayla ilerliyoruz.

1. aşama: Temiz cam ve bir krom tabakası

Temizleme ilk adımdır ve en çok hafife alınan adımdır. Cam yüzeyinde ince bir yağ filmi ya da çok küçük bir parçacık bile kalsa, krom film orada iyi tutunmaz veya bir iğne deliği (pinhole) bırakır.

Krom kaplama vakumda, genellikle sıçratma (sputtering) veya buharlaştırmayla yapılır. Krom filmin kalınlığı genellikle 0,1 μm civarındadır; bir saç telinin çapından birkaç yüz kat incedir ama ışığı tamamen kesmeye yeter. Diskteki “siyah” kısımlar bu krom tabakasıdır.

2. aşama: Deseni fotolitografiyle kopyalamak

Fotolitografinin mantığı, boya yaparken yapıştırılan maskeleme bandına benzer: korunacak yerler bir fotorezist tabakasıyla örtülür, açıkta kalan krom çözülür.

Rezist kaplama: fotorezist alt tabakanın ortasına damlatılır ve yüksek hızda döndürülerek ince ve düzgün bir film hâline getirilir.
Ön pişirme: ısıtılarak rezistteki çözücü uçurulur ve film sabitlenir.
Pozlama: UV ışık fotomaskeden geçerek rezisti aydınlatır. Fotomaske, disk deseninin “negatifi"dir.
Banyo (geliştirme): yaygın pozitif rezistte ışık alan kısımlar geliştirici çözeltide çözünür ve altındaki krom açığa çıkar.
Aşındırma: aşındırma çözeltisi açıkta kalan kromu çözer; rezistle örtülü krom kalır ve çizgileri oluşturur.
Rezist sökme: kalan rezist sıyrılır, krom çizgiler tamamen ortaya çıkar.

Çizgilerin nihai genişliğini pozlama dozu, banyo ve aşındırma birlikte belirler; hangisi saparsa çizgi genişliği de sapar. Aynı fotomaske tekrar tekrar kullanılır ve parti parti tüm diskler aynı “negatif"ten çıkar; fotolitografik disklerin tutarlılığının yüksek olmasının nedeni budur.

3. aşama: Dış formu kesmek, muayene, sevkiyat

Lazer kesim, desen merkezini referans alarak dış çapı ve deliği keser. Kesim kaçıksa çizgi halkası ile delik eş merkezli olmaz ve mile takıldıktan sonra eksantriklik hatası oluşur: okuma yarıçapı 20 mm’de 5 μm eksantriklik yaklaşık 52″ açı hatasına karşılık gelir.

Kenar taşlama ve pah kırma, kesik kenardaki mikro çatlakları ve keskin köşeleri giderir, kenar çatlaklarını azaltır ve diski montajdaki kuvvetlere karşı daha dayanıklı yapar.

Muayene genellikle çizgi genişliği, eksantriklik, optik yoğunluk ve görsel kusurları kapsar; görüntü ölçümü ve otomatik optik muayene (AOI) ile yapılabilir. Son olarak bir kez daha temizlenir, ara kâğıtlarla ayrılır ve neme ve statiğe karşı korumalı olarak paketlenip sevk edilir.

Her işlem neyi sağlar

İşlem	Ana amaç	İyi yapılmazsa tipik sonuç
Temizleme	Yağsız, parçacıksız yüzey	Film kalkması, iğne deliği
Krom kaplama	Düzgün ve yoğun ışık kesici film	Yetersiz ışık kesme, iğne deliği
Rezist kaplama, ön pişirme	Düzgün rezist filmi	Tutarsız çizgi genişliği
Pozlama, banyo	Deseni reziste aktarmak	Çizgi genişliği sapması, rezist kalıntısı
Aşındırma, rezist sökme	Deseni kroma aktarmak	Krom kalıntısı, kopuk çizgi, çizgi genişliği sapması
Kesme, kenar taşlama	Eş merkezli dış form, sağlam kenar	Eksantriklik, kenar çatlağı, çatlak
Muayene, paketleme	Kalite kontrol ve koruma	Hatalı ürünün dışarı çıkması, taşıma çizikleri

Özet

Bir cam enkoder diskinin işlemleri üç aşamada toplanabilir: film, desen, dış form. Fotolitografi çizgilerin şeklini ve genişliğini, kesim ise çizgilerle deliğin eş merkezliliğini belirler; temizlik ve temiz ortam tüm süreç boyunca belirleyicidir. Sonraki yazılarda her işlem ayrıca ayrıntılı olarak ele alınacak.

Çince orijinal makalenin çevirisi (0021). ENC7 – enkoder diski üreticisi (teklif) · Teknik makaleler · https://enc7.com