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從凹坑到預刻槽 -可寫入光盤的注塑成型
CD-R已經(jīng)成為當今發(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)只讀光盤要復雜、困難的多，即使如此CD-R也取得了不凡的成績。現(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盤的預刻槽進行測試。這種儀器在分析預刻槽結(jié)構(gòu)時，無需預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。預刻槽的復制在采用緊閉環(huán)控制注射分布時，要想得到最佳的復制效果，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的預刻槽深220nm，DVD-R的預刻槽深在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)別在于預刻槽的形狀。CD-RW的預刻槽深大約40nm，DVD-RW的預刻槽深在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。
