光碟碟片制造与电镀：高速光碟模具电铸加工技术

   作为现代高科技信息产品的光碟制造业，商业竞争非常激烈，20世纪90年代以来，连续十年，碟片的产量每年以342的速度增长。到2001年达到年产250亿片。随着碟片存储新技术的进一步提高和碟片成本的下降，以及市场的进一步扩大，碟片的产量仍将持续增长，这些增长对碟片制作的效率和速度提出了更高的要求，提高电铸加工工艺的效率也就首当其冲。

   为了提高镀速，用于光碟模的电铸从一开始就采用了氨基磺酸镍电铸工艺，但是仍然适应不了光碟制作的高密度化和高速化的要求，并且在竞争日趋激烈的时代，提高生产速度的同时还不能增加成本，这就要求找到平衡各种因素的最好方案。

   单纯地提高电铸液的沉积速度是不难的，但是电铸的高速化还和设备、阳极配置、阴极(模具)表面电流分布等都有关系，并且电铸液的性能对光盘复制性能有很大影响，从镀层的光滑性、厚度的精确性、硬度要求等，都有影响。

   对于氨基磺酸盐镀液，最大的电流密度可以达到90A／dm2，但这只是电铸镍的常规沉积电流密度。对于光盘的加工，在这么大的电流密度下要想达到光盘所要求的沉积物性能是不可能的。实际光碟模电铸加工中所用的电流密度约在17～20A／dm2，换算成电铸时间约需要90min。如果将阴极电流密度提高到25A／dm2，则电铸时可缩短为70min，但是在这种电流密度下电铸的镀层性能具有很高内应力，且镀层粗糙。超过20A／dm2以上，镀层就会显得粗糙，同时应力增大、硬度降低。显然，要适应光盘母型高速和高性能复制的要求，单纯地增加电流密度难以达到要求。

当然，要想在增加电流密度的同时，镀层的性能仍然能保持良好状态，需要对镀液本身进行一些改进。其中最明显的办法是增加主盐的浓度，可以在提高电沉积阴极电流密度的同时，保持镀层性能的优良。

电铸加工过程中，镀液是最重要的资源。在管理上最为困难的也是镀液的管理。常规的氨基磺酸盐镀液以氨基磺酸镍为主盐，其含量为350～450g／L，加入有改善阳极溶解性能的氯化镍5～l0g／L，还有pH缓冲剂硼酸30g／L以及针孔防止剂表面活性剂。

我们已经知道，在这种常规电铸液里，提高电流密度会导致镀层性舷的恶触只有提高主盐的浓度，才能适应电流密度增加的变化。试验证实，高速电铸的氨基磺酸镍的浓度可以高达900g／L，这时金属镍的含量达到165g／L，但是从实际生产的可操作性出发，采用的镍盐浓度为600g／L比较合适。镀液浓度过高时，镀液黏度过大，气泡不容易析出。尽管可以适当添加表面活性剂，比如十二烷基磺酸钠来加以改善。但不可能完全解决问题。提高镀液温度也可以使镀液性能有所改善，但过高的温度不仅使能源的消耗增加，还使镀液蒸发加快。将温度控制在55℃以下工作，就可以取得较好的镀层。

当镀液主盐的浓度提高以后，电流密度也随之可以提高，这时如果仍然采用传统的电铸设备，仍然难以达到高速电铸的目的。因此，要完全实现高速电铸的目标，必须在调整镀液和工艺的同时，对电铸设备进行改进。改进的要点是让阳极在大电流密度下仍然可以有良好的活性，同时尽量减少两极双电层扩散层内的浓差极化。也就是要进行强烈地搅拌。

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