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从凹坑到预刻槽 -可写入光盘的注塑成型

时间:2019-11-25 03:40 阅读:1434 来源:互联网

CD-R已经成为当今发展最快的光盘格式,它的应用已经超出存储数据,在CD-AUDIO的领域中也得到广泛应用。随着计算机外设的发展,脱离计算机系统的独立CD-R刻录机已经上市,对CD-AUDIO进行录制、复制的顾客有了明显增加。用银来代替金为CD-R这种格式的广泛应用最终奠定了基础。在过去,大批量生产CD-R光盘比生产只读光盘要复杂、困难的多,即使如此CD-R也取得了不凡的成绩。现在,由于不断开发新的、廉价的原材料,并且采用新技术,使CD-R的生产成本大大降低。比如:采用银代替金做反射层,使此项费用从$0.50降到$0.36。此外,生产周期的缩短也降低了生产成本。在90年代初期生产周期是12秒,而现在是6.5秒。随着人们对存储容量不断增加的需求和光盘技术发展的必然结果,能够存储更多数据的DVD-R格式也浮出水面。这种格式目前在专业行业中使用较为广泛,主要用于母盘制作和演示。相信不久之后,它必将全面面对一般用户,现在DVD-R的容量已经达到标准所要求的4.7GB容量。CD-R和DVD-R格式的记录原理是相同的,例如在两种格式中可使用同样的有机染料,与CD-R一样DVD-R可兼容DVD-ROM和DVD-VIDEO。开始CD-R只有1X速度的记录能力,该项工艺不断进步,已经可以达到2X,4X速度,到1998年已达到8X速度记录。对可记录介质的涂布有一种可行的技术,称为SAN工艺(Samsung-Akzo Nobel),是由韩国三星和荷兰的AKZO-NOBEL开发的。这项开发的目的是为了节约成本和增加CD-R系统的功能,而且SAN-CD-R能用DVD播放机读出。在CD-R生产中,因为采用了缓冲层,使便宜的染料和低价位的金属铝得以使用,这项工艺同样也可用在DVD-R格式的生产中。在SAN工艺中,有一层进行部分反射的金属层(Partial mirror)厚度仅为几个纳米,为了保证它的均匀分布,Akzo.Nobel已批准了针对这项新工艺的Nestal Subsystem(Nestal子系统)在加工可记录光盘生产中的应用。与只读光盘格式一样,可记录格式光盘的注塑件成型过程不是一个简单的工艺过程,许多因素都会影响最终的质量。比如:母盘和电铸过程中的结构和工艺。新生产线的参数调整,金属层分布,Laquering和DVD-R中的粘合等具体要求等等。检测设备对可记录介质而言,除了已有对BRIEF和DISHING的检验外,一些更加复杂的测试也是必需的。Nestal采用了Digital-instrumeng Namoscope对CD-R,DVD-R和DVD-RAM和DVD-RW盘的预刻槽进行测试。这种仪器在分析预刻槽结构时,无需预先进行染料涂层和金属涂层的涂布。 除了这些检测方法外,一个特别设计的冷却缓冲管也安装到了涂层子系统中。用以分析工艺过程的稳定性和脱模温度的影响。预刻槽的复制在采用紧闭环控制注射分布时,要想得到最佳的复制效果,除了需要先进的填充工艺外,稳定的循环周期、特别是冷却时间和成膜温度是关键因素。为了防止出现表面缺陷(雾点),不但要有很好的脱模技术,控制成型温度和循环周期的平衡也很重要(随着循环周期的缩短,成型温度减低了)。缩短循环周期有一个极限,它是由Briefh和Dishing的耐受性决定的。成型温度的变化范围是由表面缺陷决定的(雾点)。Nestal实验室已根据实验完成了下列图表,它们是针对特殊的涂层/机器组合和特殊PC盘基作出的。相互关连的走向适用于直接注塑件成型工艺的机器/涂层组合。压模CD-R的预刻槽深220nm,DVD-R的预刻槽深在150nm-200nm之间。工艺联系考虑工艺的优化,首先必须估价工艺过程的可移植性。其中很重要的一点是:任何对生产周期的改变(控压和冷却时间的改变),将影响到盘片的质量参数。可移植性:盘基槽深/压模槽深 *100对应一定的盘半径,可制出对应最好的预刻槽。平均槽深可反映成型和机器的这种能力。 Brief 和Dishing循环周期越长,Brief和Dishing的效果越好,Brief的代表值<+_50mm(双倍传送,说明书<+-100mm)Dishing的代表值<0.20(半径偏移,说明书<+-1.2)工艺再现性Nestal选用了“直接注射工艺”,以使盘基厚度的偏差降到最低。在实验室研究中,可以通过测量光盘重量的稳定性来检验工艺过程的再现性。Nestal承认它们的CD-R的重量偏差不大于0.5%。成型子系统的预防能力用一些检测方法能使PC盘基的污染降到最低程序。一旦发生污染,染料将不能均匀涂布或者不能最终与盘基粘合在一起。关键的几个方面是:成型系统的正常工作时间和可靠性——在CD-R的复制中,每一个干扰都会污染洁净室,并将破坏整个系统的温度平衡。无污染紧密成型机制——在成型区内,特别要求设计防油防脂结构。成型过程的通风必须用洁净空气。操作装置需用gripper(小手柄),以防污染带入成型区。压模机压模机寿命受各种条件影响。对所有的可记录介质的格式而言,压模机都相当昂贵。有许多不同方法都是为尽可能延长压模机寿命。今天,在Nestal子系统中,CD-R压模机的平均寿命是100000圈。 另一个限制压模机寿命是偏心距,偏心距最大不能超过70um,但今天,生产者已将它改进到了平均40um左右。在最好的压模母盘和电铸条件下,为使压模机有最长的寿命以下几点是关键:紧密成型机制的调整和校正。成型向导。特殊(机械)压模控制设计。特殊处理的反射表面。可重写介质对可重写介质,通常选用无机物(金属)涂层,可记录介质和可重写介质在成型上的主要区别在于预刻槽的形状。CD-RW的预刻槽深大约40nm,DVD-RW的预刻槽深在50nm-90nm之间,正因为这一点,可写格式中的成型过程与可记录格式相比,显得不十分重要。 用CD-RW不能完全向下兼容旧有的驱动器,包括Audio播放机,因此在短期内,它主要做为可写介质用在计算机上,进行文件交换和备份。DVD-RAM是唯一有Cartrige(保护盒)的光盘格式,Nestal也正计划提出一种系统的方案,用以生产Cartrige和Jenel boxes.DVD 格式的最终标准还没有完成。如:DVD-RAM,DVD+RW,DVD-RW都是强有力的竞争对手。

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