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從凹坑到預(yù)刻槽 -可寫入光盤的注塑成型
CD-R已經(jīng)成為當(dāng)今發(fā)展最快的光盤格式,它的應(yīng)用已經(jīng)超出存儲數(shù)據(jù),在CD-AUDIO的領(lǐng)域中也得到廣泛應(yīng)用。隨著計算機外設(shè)的發(fā)展,脫離計算機系統(tǒng)的獨立CD-R刻錄機已經(jīng)上市,對CD-AUDIO進行錄制、復(fù)制的顧客有了明顯增加。用銀來代替金為CD-R這種格式的廣泛應(yīng)用最終奠定了基礎(chǔ)。在過去,大批量生產(chǎn)CD-R光盤比生產(chǎn)只讀光盤要復(fù)雜、困難的多,即使如此CD-R也取得了不凡的成績?,F(xiàn)在,由于不斷開發(fā)新的、廉價的原材料,并且采用新技術(shù),使CD-R的生產(chǎn)成本大大降低。比如:采用銀代替金做反射層,使此項費用從$0.50降到$0.36。此外,生產(chǎn)周期的縮短也降低了生產(chǎn)成本。在90年代初期生產(chǎn)周期是12秒,而現(xiàn)在是6.5秒。隨著人們對存儲容量不斷增加的需求和光盤技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,能夠存儲更多數(shù)據(jù)的DVD-R格式也浮出水面。這種格式目前在專業(yè)行業(yè)中使用較為廣泛,主要用于母盤制作和演示。相信不久之后,它必將全面面對一般用戶,現(xiàn)在DVD-R的容量已經(jīng)達到標準所要求的4.7GB容量。CD-R和DVD-R格式的記錄原理是相同的,例如在兩種格式中可使用同樣的有機染料,與CD-R一樣DVD-R可兼容DVD-ROM和DVD-VIDEO。開始CD-R只有1X速度的記錄能力,該項工藝不斷進步,已經(jīng)可以達到2X,4X速度,到1998年已達到8X速度記錄。對可記錄介質(zhì)的涂布有一種可行的技術(shù),稱為SAN工藝(Samsung-Akzo Nobel),是由韓國三星和荷蘭的AKZO-NOBEL開發(fā)的。這項開發(fā)的目的是為了節(jié)約成本和增加CD-R系統(tǒng)的功能,而且SAN-CD-R能用DVD播放機讀出。在CD-R生產(chǎn)中,因為采用了緩沖層,使便宜的染料和低價位的金屬鋁得以使用,這項工藝同樣也可用在DVD-R格式的生產(chǎn)中。在SAN工藝中,有一層進行部分反射的金屬層(Partial mirror)厚度僅為幾個納米,為了保證它的均勻分布,Akzo.Nobel已批準了針對這項新工藝的Nestal Subsystem(Nestal子系統(tǒng))在加工可記錄光盤生產(chǎn)中的應(yīng)用。與只讀光盤格式一樣,可記錄格式光盤的注塑件成型過程不是一個簡單的工藝過程,許多因素都會影響最終的質(zhì)量。比如:母盤和電鑄過程中的結(jié)構(gòu)和工藝。新生產(chǎn)線的參數(shù)調(diào)整,金屬層分布,Laquering和DVD-R中的粘合等具體要求等等。檢測設(shè)備對可記錄介質(zhì)而言,除了已有對BRIEF和DISHING的檢驗外,一些更加復(fù)雜的測試也是必需的。Nestal采用了Digital-instrumeng Namoscope對CD-R,DVD-R和DVD-RAM和DVD-RW盤的預(yù)刻槽進行測試。這種儀器在分析預(yù)刻槽結(jié)構(gòu)時,無需預(yù)先進行染料涂層和金屬涂層的涂布。 除了這些檢測方法外,一個特別設(shè)計的冷卻緩沖管也安裝到了涂層子系統(tǒng)中。用以分析工藝過程的穩(wěn)定性和脫模溫度的影響。預(yù)刻槽的復(fù)制在采用緊閉環(huán)控制注射分布時,要想得到最佳的復(fù)制效果,除了需要先進的填充工藝外,穩(wěn)定的循環(huán)周期、特別是冷卻時間和成膜溫度是關(guān)鍵因素。為了防止出現(xiàn)表面缺陷(霧點),不但要有很好的脫模技術(shù),控制成型溫度和循環(huán)周期的平衡也很重要(隨著循環(huán)周期的縮短,成型溫度減低了)??s短循環(huán)周期有一個極限,它是由Briefh和Dishing的耐受性決定的。成型溫度的變化范圍是由表面缺陷決定的(霧點)。Nestal實驗室已根據(jù)實驗完成了下列圖表,它們是針對特殊的涂層/機器組合和特殊PC盤基作出的。相互關(guān)連的走向適用于直接注塑件成型工藝的機器/涂層組合。壓模CD-R的預(yù)刻槽深220nm,DVD-R的預(yù)刻槽深在150nm-200nm之間。工藝聯(lián)系考慮工藝的優(yōu)化,首先必須估價工藝過程的可移植性。其中很重要的一點是:任何對生產(chǎn)周期的改變(控壓和冷卻時間的改變),將影響到盤片的質(zhì)量參數(shù)。可移植性:盤基槽深/壓模槽深 *100對應(yīng)一定的盤半徑,可制出對應(yīng)最好的預(yù)刻槽。平均槽深可反映成型和機器的這種能力。 Brief 和Dishing循環(huán)周期越長,Brief和Dishing的效果越好,Brief的代表值<+_50mm(雙倍傳送,說明書<+-100mm)Dishing的代表值<0.20(半徑偏移,說明書<+-1.2)工藝再現(xiàn)性Nestal選用了“直接注射工藝”,以使盤基厚度的偏差降到最低。在實驗室研究中,可以通過測量光盤重量的穩(wěn)定性來檢驗工藝過程的再現(xiàn)性。Nestal承認它們的CD-R的重量偏差不大于0.5%。成型子系統(tǒng)的預(yù)防能力用一些檢測方法能使PC盤基的污染降到最低程序。一旦發(fā)生污染,染料將不能均勻涂布或者不能最終與盤基粘合在一起。關(guān)鍵的幾個方面是:成型系統(tǒng)的正常工作時間和可靠性——在CD-R的復(fù)制中,每一個干擾都會污染潔凈室,并將破壞整個系統(tǒng)的溫度平衡。無污染緊密成型機制——在成型區(qū)內(nèi),特別要求設(shè)計防油防脂結(jié)構(gòu)。成型過程的通風(fēng)必須用潔凈空氣。操作裝置需用gripper(小手柄),以防污染帶入成型區(qū)。壓模機壓模機壽命受各種條件影響。對所有的可記錄介質(zhì)的格式而言,壓模機都相當(dāng)昂貴。有許多不同方法都是為盡可能延長壓模機壽命。今天,在Nestal子系統(tǒng)中,CD-R壓模機的平均壽命是100000圈。 另一個限制壓模機壽命是偏心距,偏心距最大不能超過70um,但今天,生產(chǎn)者已將它改進到了平均40um左右。在最好的壓模母盤和電鑄條件下,為使壓模機有最長的壽命以下幾點是關(guān)鍵:緊密成型機制的調(diào)整和校正。成型向?qū)?。特殊(機械)壓??刂圃O(shè)計。特殊處理的反射表面。可重寫介質(zhì)對可重寫介質(zhì),通常選用無機物(金屬)涂層,可記錄介質(zhì)和可重寫介質(zhì)在成型上的主要區(qū)別在于預(yù)刻槽的形狀。CD-RW的預(yù)刻槽深大約40nm,DVD-RW的預(yù)刻槽深在50nm-90nm之間,正因為這一點,可寫格式中的成型過程與可記錄格式相比,顯得不十分重要。 用CD-RW不能完全向下兼容舊有的驅(qū)動器,包括Audio播放機,因此在短期內(nèi),它主要做為可寫介質(zhì)用在計算機上,進行文件交換和備份。DVD-RAM是唯一有Cartrige(保護盒)的光盤格式,Nestal也正計劃提出一種系統(tǒng)的方案,用以生產(chǎn)Cartrige和Jenel boxes.DVD 格式的最終標準還沒有完成。如:DVD-RAM,DVD+RW,DVD-RW都是強有力的競爭對手。
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