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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(chǔ)數(shù)據(jù)，在CD-AUDIO的領(lǐng)域中也得到廣泛應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)外設(shè)的發(fā)展，脫離計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的獨(dú)立CD-R刻錄機(jī)已經(jīng)上市，對(duì)CD-AUDIO進(jìn)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(jī)?，F(xiàn)在，由于不斷開發(fā)新的、廉價(jià)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(xiàng)費(fèi)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(duì)存儲(chǔ)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(chǔ)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(duì)一般用戶，現(xiàn)在DVD-R的容量已經(jīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(xiàng)工藝不斷進(jìn)步，已經(jīng)可以達(dá)到2X，4X速度，到1998年已達(dá)到8X速度記錄。對(duì)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(guó)三星和荷蘭的AKZO-NOBEL開發(fā)的。這項(xiàng)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(jī)讀出。在CD-R生產(chǎn)中，因?yàn)椴捎昧司彌_層，使便宜的染料和低價(jià)位的金屬鋁得以使用，這項(xiàng)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(jìn)行部分反射的金屬層（Partial mirror）厚度僅為幾個(gè)納米，為了保證它的均勻分布，Akzo.Nobel已批準(zhǔn)了針對(duì)這項(xiàng)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(gè)簡(jiǎn)單的工藝過程，許多因素都會(huì)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(cè)設(shè)備對(duì)可記錄介質(zhì)而言，除了已有對(duì)BRIEF和DISHING的檢驗(yàn)外，一些更加復(fù)雜的測(cè)試也是必需的。Nestal采用了Digital-instrumeng Namoscope對(duì)CD-R，DVD-R和DVD-RAM和DVD-RW盤的預(yù)刻槽進(jìn)行測(cè)試。這種儀器在分析預(yù)刻槽結(jié)構(gòu)時(shí)，無需預(yù)先進(jìn)行染料涂層和金屬涂層的涂布。 除了這些檢測(cè)方法外，一個(gè)特別設(shè)計(jì)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(shí)，要想得到最佳的復(fù)制效果，除了需要先進(jìn)的填充工藝外，穩(wěn)定的循環(huán)周期、特別是冷卻時(shí)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(diǎn)），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(gè)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(diǎn)）。Nestal實(shí)驗(yàn)室已根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成了下列圖表，它們是針對(duì)特殊的涂層/機(jī)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(jī)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(jià)工藝過程的可移植性。其中很重要的一點(diǎn)是：任何對(duì)生產(chǎn)周期的改變（控壓和冷卻時(shí)間的改變），將影響到盤片的質(zhì)量參數(shù)?？梢浦残裕罕P基槽深/壓模槽深 *100對(duì)應(yīng)一定的盤半徑，可制出對(duì)應(yīng)最好的預(yù)刻槽。平均槽深可反映成型和機(jī)器的這種能力。 Brief 和Dishing循環(huán)周期越長(zhǎng)，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(shí)驗(yàn)室研究中，可以通過測(cè)量光盤重量的穩(wěn)定性來檢驗(yàn)工藝過程的再現(xiàn)性。Nestal承認(rèn)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(cè)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(gè)方面是：成型系統(tǒng)的正常工作時(shí)間和可靠性——在CD-R的復(fù)制中，每一個(gè)干擾都會(huì)污染潔凈室，并將破壞整個(gè)系統(tǒng)的溫度平衡。無污染緊密成型機(jī)制——在成型區(qū)內(nèi)，特別要求設(shè)計(jì)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(jī)壓模機(jī)壽命受各種條件影響。對(duì)所有的可記錄介質(zhì)的格式而言，壓模機(jī)都相當(dāng)昂貴。有許多不同方法都是為盡可能延長(zhǎng)壓模機(jī)壽命。今天，在Nestal子系統(tǒng)中，CD-R壓模機(jī)的平均壽命是100000圈。 另一個(gè)限制壓模機(jī)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(jìn)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(jī)有最長(zhǎng)的壽命以下幾點(diǎn)是關(guān)鍵：緊密成型機(jī)制的調(diào)整和校正。成型向?qū)?。特殊（機(jī)械）壓模控制設(shè)計(jì)。特殊處理的反射表面?？芍貙懡橘|(zhì)對(duì)可重寫介質(zhì)，通常選用無機(jī)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?yàn)檫@一點(diǎn)，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(dòng)器，包括Audio播放機(jī)，因此在短期內(nèi)，它主要做為可寫介質(zhì)用在計(jì)算機(jī)上，進(jìn)行文件交換和備份。DVD-RAM是唯一有Cartrige（保護(hù)盒）的光盤格式，Nestal也正計(jì)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(biāo)準(zhǔn)還沒有完成。如：DVD-RAM，DVD+RW，DVD-RW都是強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
