CN100336654C - 高密度光盘生产的真空磁控粘合方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种用于DVD、HD-DVD等高密度光盘生产的粘合方法及相应的装置，本发明高密度光盘的真空磁控粘合方法，是第一半片光盘及第二半片光盘在真空条件下通过磁铁或电磁铁提供动力和动作实现两面盘片的贴合，并通过电磁场的变化实现贴合效果的控制。本发明的粘合装置，包括有转盘、真空腔体、导磁板、下端中心带吸盘或抓爪的真空腔盖、盘心定位柱、电磁铁、驱动机构，其中真空腔体装设在转盘上，导磁板置于真空腔体所设的空腔内，真空腔体侧壁上所设的抽气口与抽真空装置连接，真空腔盖置于真空腔体的上方，并与驱动机构连接，涂满胶水并胶面朝上的第一半片光盘放置于导磁板的顶面，第二半片光盘吸附于真空腔盖的底面，电磁铁装设在真空腔盖上。本发明的方法和装置，可确保粘合后的光盘无气泡、低翘曲、胶层均匀度优异，粘合效果好，速度快。
Description
1、技术领域：
本发明是一种用于DVD、HD-DVD等高密度光盘生产的粘合方法及相应的设备，属于DVD、HD-DVD等高密度光盘生产的粘合方法和设备的创新技术。
2、背景技术：
DVD、HD-DVD等高密度光盘生产的一个极重要的工艺环节，是必须将两片较薄的带有高密度坑槽信息的盘片通过特定的方式粘合在一起，行业术语称作“BONDING”。为了达到一定的生产速度，且保证胶层厚度的高度均匀性，并避免气泡的残留以及翘曲的产生，多年来各国设备制造商发明设计出多款粘合机器来实现这个工艺过程，归纳起来这些工艺方式有以下几大类：
1)间隙注胶法：将两张盘片上下靠近，中间保留很小的间隙，一支很细的针头从中间申入到靠近中心的位置开始注胶，使胶点同时接触到上下两张盘片，并慢速旋转让内圈上下均匀粘满胶水。针头抽出后通过高速旋转靠离心力让胶水充满整个间隙。该工艺虽能一定程度上避免气泡产生，但控制精度要求很高，动作小心翼翼，速度较慢，对胶层的均匀度缺乏有效控制。使用该工艺的设备厂商有：荷兰ODME公司、德国STEGA公司等。
2)双面点胶法：将两张盘面内圈分别点上胶，然后以一个倾斜的角度让胶面互相靠近，通过胶面与胶面的由点到面缓慢融合来排斥气泡产生，再通过高速旋转靠离心力让胶水充满整个盘面间隙。该工艺的优缺点与上一种没有太大的区别，只是控制起来较为简单。使用该工艺的设备厂商有：日本SONY公司、台湾ADM公司等。
3)静电粘合法：先让一张盘面内圈点胶，同时两张盘面分别充入不同极性的静电荷，通过电荷之间相互的吸引力加强盘面与胶面的融合并排斥气泡产生，最终仍通过高速旋转靠离心力让胶水充满整个盘面间隙。该工艺是以上两种工艺方式的进步，但仍仅靠离心力将胶水扩散到整个盘面，胶层的均匀度控制仍然缺乏，且静电在盘片上的残留对后工序生产造成许多影响。使用该工艺的设备厂商有：德国SINGULUS公司、台湾菱特公司等。
4)普通真空粘合：在真空条件下，将两片事先涂满胶水的盘片用气缸或马达提供的力量压合在一起。由于真空腔体内部不可能安装气缸或动力马达(因会影响真空度，且加大了腔体影响抽气时间)，所以动力都是通过动密封装置来传递，因而机构复杂。该工艺虽能有效避免气泡产生，但由于压合的作用力只有一次，且不可能均匀地分布到整个盘面，胶层的均匀度仍然缺乏有效的控制。使用该工艺的设备厂商有：瑞士UNAXIS公司、日本SHIBAURA公司等
3、发明内容：
本发明的目的在于考虑上述问题而提供的一种确保粘合后的光盘无气泡、低翘曲、胶层均匀度优异的高密度光盘生产的粘合方法。
本发明的另一目的在于提供一种机构简单，粘合效果好，速度快的高密度光盘生产的粘合装置。
本发明高密度光盘生产的真空磁控粘合方法，第一半片光盘(7)及第二半片光盘(8)在真空条件下通过磁铁或电磁铁提供动力和动作实现两面盘片的贴合。
上述第一半片光盘(7)与第二半片光盘(8)贴合过程中，电磁铁(6)输入使其一次完成贴合动作的直流电压，还可输入在两片光盘之间产生松紧交替挤压、使胶层更均匀的低频脉冲电压或交变电压。
上述第一半片光盘(7)与第二半片光盘(8)的贴合压力和效果可通过控制输入电磁铁的电压或电流大小、频率和时间来实现。
上述真空条件为真空度在1000Pa(10毫巴)以下的气压环境。
本发明高密度光盘真空磁控粘合方法所用的真空磁控粘合装置，包括有转盘(1)、真空腔体(2)、导磁板(3)、下端中心带吸盘或抓爪的真空腔盖(5)、盘心定位柱(9)、电磁铁(6)、驱动机构(10)，其中真空腔体(2)装设在转盘(1)上，导磁板(3)置于真空腔体(2)所设的空腔(21)内，真空腔体(2)侧壁上所设的抽气口(12)与抽真空装置连接，真空腔盖(5)置于真空腔体(2)的上方，并与驱动机构(10)连接，涂满胶水并胶面朝上的第一半片光盘(7)放置于导磁板(3)的顶面，第二半片光盘(8)吸附于真空腔盖(5)的底面，电磁铁(6)装设在真空腔盖(5)上。
上述真空腔盖(5)的中部还装设有盘心定位柱(9)，导磁板(3)的中部设有与之相对应的定位槽；或真空腔盖(5)的中部设有盘心定位槽，导磁板(3)的中部设有与之相对应的定位柱。
上述导磁板(3)为圆形铁板，其大小与光盘面积相等或相近；上述真空腔盖(5)为圆形真空腔盖。
上述驱动机构(10)为驱动真空腔盖(5)作直线运动的驱动机构，空腔盖(5)与驱动机构连接。
上述驱动机构(10)还与机械手(11)连接，如图2所示。
本发明两半片光盘由于采用了在真空条件下，通过磁铁或电磁铁提供动力和动作实现两面盘片贴合及效果控制的方法及结构，因此，具有如下优点：
1)本发明是在真空状态下，通过均匀磁场提供的压力，使两张盘片实现挤压贴合，且因输入脉冲或交变电压而实现多次的挤压贴合。另外还由于确保了压力均匀；压力大小可控；挤压频率、次数和时间可控，所以粘合后盘片胶层的均匀度能得到比其他任何方法更直接有效的控制。
2)本发明由于是在真空条件下完成整个粘合过程，粘合胶层可完全避免气泡残留，这样大大提高了产品的合格率。
3)本发明由于整个胶层的均匀度有了较好的控制，从而极大降低了下一工序紫外线灯UV干燥环节中，由于各部位固化所需的时间长短不一样导致的张力不平均而引起的盘片翘曲。
4)本发明的粘合过程动作由可控电磁铁提供，在粘合过程中除了放入和取出外，基本上没有明显可感受到的视觉动作，因此控制精准，机构极其简单，粘合效果好，速度快，是一种方便实用质优的高密度光盘生产的粘合方法和设备装置。
4、附图说明：
图1为本发明真空磁控粘合方法及装置的结构示意图；
图2为本发明一对交替工作的真空磁控粘合装置A与涂胶装置B、检测装置C等组合安装，组成整台粘合机器生产出产品D的平面示意图；
图3为本发明与两台注塑机E、电镀机F连接一起实现在线的全自动组合生产线的结构示意图；
图4为本发明与两套进料机构G连接实现离线组合生产线的结构示意图；
图5为本发明与一台注塑机E、电镀机F和进料机构G连接一起实现半在线组合生产线的结构示意图。
5、具体实施方式：
实施例1：
本发明高密度光盘生产的真空磁控粘合方法，第一半片光盘(7)及第二半片光盘(8)在真空条件下通过磁铁或电磁铁提供动力和动作实现两面盘片的贴合。
上述第一半片光盘(7)与第二半片光盘(8)贴合过程中，电磁铁(6)输入使其一次完成贴合动作的直流电压，还可输入在两片光盘之间产生松紧交替挤压、使胶层更均匀的低频脉冲电压或交变电压。
上述第一半片光盘(7)与第二半片光盘(8)的贴合压力大小、间断时间和次数可通过控制输入电磁铁的电压或电流大小以及时间来实现。
上述真空条件为真空度在1000Pa(10毫巴)以下的气压环境。
本发明高密度光盘生产的真空磁控粘合方法所用的真空磁控粘合装置，其结构示意图如图1所示，包括有转盘(1)、真空腔体(2)、导磁板(3)、下端中心带吸盘或抓爪的真空腔盖(5)、盘心定位柱(9)、电磁铁(6)、驱动机构(10)。其中真空腔体(2)装设在转盘(1)上，导磁板(3)置于真空腔体(2)所设的空腔(21)内，真空腔体(2)侧壁上所设的抽气口(12)与抽真空装置连接，真空腔盖(5)置于真空腔体(2)的上方，并与驱动机构(10)连接。涂满胶水并胶面朝上的第一半片光盘(7)可放置于导磁板(3)的顶面，第二半片光盘(8)可胶面朝下(也可不涂胶)吸附于真空腔盖(5)的底面，电磁铁(6)装设在真空腔盖(5)上。本实施例中，上述导磁板(3)为由软磁导体材料做成的圆形铁板，其上表面面积与光盘一样或相近，真空腔盖(5)为圆形真空腔盖。上述真空腔体(2)与转盘(1)可一体做出，由电机直接驱动其转动；或真空腔体(2)与转盘(1)分开做出，真空腔体(2)固装在转盘(1)上，转盘(1)由电机驱动其转动，真空腔体(2)随转盘(1)转动。
为确保第一半片光盘(7)与第二半片光盘(8)之间的精确定位，上述真空腔盖(5)的中部还装设有盘心定位柱(9)，导磁板(3)的中部设有与之相对应的定位槽；或真空腔盖(5)的中部设有盘心定位槽，导磁板(3)的中部设有与之相对应的定位柱。
为使盘片贴合的挤压压力均匀，使贴合后盘片的胶层均匀度得到直接控制或者有效控制，上述电磁铁(6)在第一半片光盘(7)与第二半片光盘(8)贴合过程中输入低频脉冲电压或交变电压，在两片光盘之间产生松紧交替的挤压(称作：多次贴合)而使胶层均匀；真空腔体(2)与真空腔盖(5)之间的空腔的真空度小于1000Pa(10毫巴)；上述第一半片光盘(7)与第二半片光盘(8)的贴合压力大小、间断时间和次数可通过控制输入电磁铁的电压或电流大小以及时间来实现。
上述驱动机构(10)为驱动真空腔盖(5)作直线运动的驱动机构。本实施例中，上述驱动机构(10)为活塞气缸，真空腔盖(5)与活塞气缸的活塞连接，该活塞气缸可为气缸或液压缸。
为方便本发明装置与其他生产工序组合成生产线，上述驱动机构(10)还与机械手(11)连接。
本发明在工作过程中，第一半片光盘(7)在涂胶工序涂满胶水后，被胶面朝上放置在导磁板(3)上，第二半片光盘(8)的下表面可在涂胶工序涂满胶水，也可以不涂胶水，然后被吸附在真空腔盖(5)下端中心的吸盘上，真空腔盖(5)在驱动机构(10)推动下与真空腔体(2)组成密封腔体，而第一半片光盘(7)与另第二半片光盘(8)之间仍会保留超过1mm的空隙。此时外接的真空泵通过排气口(12)抽气，当腔体达到所需的真空度后，电磁铁(6)通电，导磁板(3)被吸起，并将第一半片光盘(7)贴合在另外第二半片光盘(8)上，此时通入电磁铁的电压可以按工艺需要在短时间内做各种不同的频率和功率转换，以达到最佳的贴合效果。在停止对电磁铁(6)供电并且卸掉真空后，真空腔盖(5)可升起并吸附着粘贴好的光盘一起进入下一工序。
本发明一对交替工作的真空磁控粘合装置A与涂胶装置B、检测装置C、冷却装置H等组合安装，组成整台粘合机器生产出产品D的平面示意图如图2所示。
以本发明设计如图2所示的机器与两台注塑机E、电镀机F连接一起实现在线的全自动组合生产线的结构示意图如图3所示，两台注塑机E分别生产出0层半片和1层半片，经过冷却和电镀后在粘合机上粘合。该结构组合可用于生产高品质的DVD5、DVD9、DVD10以及蓝光的HD-DVD等产品。
本发明使用普通粘稠度的国产DVD粘合胶水，用标准的0.6mm厚120mm直径的聚碳酸脂胶片进行粘合，当抽真空时间设置为0.8秒时，粘合机真空腔体的真空度在50Pa(5×10-1mba)左右。在该条件下如果设置粘合时间(即电磁铁通电时间)为0.5秒，则整个真空磁控DVD粘合机的实际生产周期可达2.5秒，是目前所知的最快的单机构粘合机。所有实验产品没有发现粘合气泡出现，经过用德国BASLER公司S300检测仪对实验品进行测试表明，盘片胶层厚度范围全部控制在52+/-7um，一致性非常理想。
实施例2：
本发明与两套进料机构连接实现离线组合生产线的结构示意图如图4所示，0层的半片和1层的半片在其他机台上出品后，由两台进料机G供粘合机生产。该结构组合可较高效地生产DVD5、DVD10和DVD-RAN等产品。
实施例3：
本发明与一台注塑机E、电镀机F、冷却装置H和进料机构G连接一起实现半在线组合生产线的结构示意图如图5所示，注塑机E生产出0层半片，经过冷却和电镀后与进料机G放入的1层半片在粘合机上粘合。该结构组合可最节省和高效地生产DVD5、DVD9、DVD10和DVD-RAN等产品。
Claims (10)
1、一种高密度光盘生产的真空磁控粘合方法，其特征在于第一半片光盘(7)及第二半片光盘(8)在真空条件下通过磁铁或电磁铁提供动力和动作实现两面盘片的贴合。
2、根据权利要求1所述的高密度光盘生产的真空磁控粘合方法，其特征在于上述第一半片光盘(7)与第二半片光盘(8)的贴合过程中，电磁铁(6)输入使其一次完成贴合动作的直流电压，还可输入在两片光盘之间产生松紧交替挤压、使胶层更均匀的低频脉冲电压或交变电压。
3、根据权利要求1所述的高密度光盘生产的真空磁控粘合方法，其特征在于上述第一半片光盘(7)与第二半片光盘(8)的贴合压力和最终效果可通过控制输入电磁铁的电压或电流大小、频率和时间来实现。
4、根据权利要求1所述的高密度光盘生产的真空磁控粘合方法，其特征在于上述真空条件为真空度小于1000Pa的气压环境。
5、一种根据权利要求1所述高密度光盘生产的真空磁控粘合方法所设计的真空磁控粘合装置，其特征在于包括有转盘(1)、真空腔体(2)、导磁板(3)、下端中心带吸盘或抓爪的真空腔盖(5)、盘心定位柱(9)、电磁铁(6)、驱动机构(10)，其中真空腔体(2)装设在转盘(1)上，导磁板(3)置于真空腔体(2)所设的空腔(21)内，真空腔体(2)侧壁上所设的抽气口(12)与抽真空装置连接，真空腔盖(5)置于真空腔体(2)的上方，并与驱动机构(10)连接，涂满胶水并胶面朝上的第一半片光盘(7)放置于导磁板(3)的顶面，第二半片光盘(8)吸附于真空腔盖(5)的底面，电磁铁(6)装设在真空腔盖(5)上。
6、根据权利要求5所述的真空磁控粘合装置，其特征在于上述真空腔盖(5)的中部还装设有盘心定位柱(9)，导磁板(3)的中部设有与之相对应的定位槽；或真空腔盖(5)的中部设有盘心定位槽，导磁板(3)的中部设有与之相对应的定位柱。
7、根据权利要求5所述的真空磁控粘合装置，其特征在于上述导磁板(3)为圆形铁板，上述真空腔盖(5)为圆形真空腔盖。
8、根据权利要求5所述的真空磁控粘合装置，其特征在于上述驱动机构(10)为驱动真空腔盖(5)作直线运动的驱动机构，真空腔盖(5)与驱动机构连接。
9、根据权利要求5或6或7或8所述的真空磁控粘合装置，其特征在于上述驱动机构(10)还与机械手(11)连接。
10、根据权利要求9所述的真空磁控粘合装置，其特征在于上述真空腔体(2)安装在转盘(1)上。
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