CN100383873C - 高密度光盘生产的真空隔膜粘合方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种用高密度光盘生产的粘合方法及相应的装置，本发明粘合方法，两半片光盘在真空条件下通过隔膜在气压的作用下向上顶起实现两面盘片的粘合。本发明的粘合装置，其中真空腔体基座装设在转盘上，隔膜安装压环装设在真空腔体基座的顶面，隔膜密封地安装在真空腔体基座和隔膜安装压环之间，隔膜与真空腔体基座内设有的空腔围成密封的下真空腔体，上真空腔盖置于隔膜安装压环的上方，隔膜与隔膜安装压环内设有的空腔及上真空腔盖围成密封的上真空腔体，下真空腔体及上真空腔体通过抽气口与抽真空装置连接，半片光盘放置于隔膜的顶面，另半片光盘吸附于上真空腔盖的底面，上真空腔盖与驱动机构连接。本发明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隔膜粘合方法，包括放置于隔膜(3)上方的第一半片光盘(8)及放置于隔膜(3)顶面的第二半片光盘(9)，在真空条件下通过气压的作用，隔膜(3)及其第二半片光盘(9)受到下面空气的压力而向上顶起，使第二半片光盘(9)与其上面的第一半片光盘(8)压合，实现两面盘片的粘合。
上述第一半片光盘(8)与第二半片光盘(9)的粘合过程中，隔膜在气压的作用下向上鼓起的过程是一个弧度由小而大的球面。两张盘片的接触受力会由点到面扩散直至整张光盘。
本发明高密度光盘真空隔膜粘合方法所设计的光盘真空隔膜粘合装置，其包括有转盘(1)、真空腔体基座(2)、隔膜(3)、隔膜安装压环(4)、上真空腔盖(5)、驱动机构(7)，其中真空腔体基座(2)装设在转盘(1)上，隔膜安装压环(4)装设在真空腔体基座(2)的顶面，隔膜(3)密封地安装在真空腔体基座(2)和隔膜安装压环(4)之间，隔膜(3)与真空腔体基座(2)内设有的空腔围成密封的下真空腔体(2A)，下真空腔体(2A)通过真空腔体基座(2)侧壁上所设的抽气口(11)与抽真空装置连接，上真空腔盖(5)置于隔膜安装压环(4)的上方，隔膜(3)与隔膜安装压环(4)内设有的空腔及上真空腔盖(5)围成密封的上真空腔体(4A)，上真空腔体(4A)通过隔膜安装压环(4)侧壁上所设的抽气口(10)与抽真空装置连接，第二半片光盘(9)放置于隔膜(3)的顶面，第一半片光盘(8)吸附于上真空腔盖(5)的底面，上真空腔盖(5)与驱动机构(7)连接。
上述下真空腔体(2A)及上真空腔体(4A)工作所需的真空度不小于1毫巴。
上述隔膜(3)的中心安装有可以给第二半片光盘(9)的中心孔定位的盘片定位机构。
上述盘片定位机构为可沉降的弹性定位机构，其包括有安装柱(12)、弹簧(13)、定位柱(14)，安装柱(12)固装在隔膜(3)的中心，弹簧(13)的下端套装在安装柱(12)，定位柱(14)插装在弹簧(13)的上端。
上述上真空腔盖(5)的中心安装有用于吸附第一半片光盘(8)的真空吸盘(15)。
上述第一半片光盘(8)是用于粘合的DVD半片，该半片可以是DVD的0层半片，也可以是DVD的1层半片，可以涂粘合胶后胶面朝下，也可不涂胶；第二半片光盘(9)是用于粘合的另一张DVD半片，该半片可以是DVD的0层半片，也可以是DVD的1层半片；可以涂粘合胶后胶面朝上，也可不涂胶。
上述驱动机构(7)为驱动上真空腔盖(5)作直线运动的驱动机构。
上述上真空腔盖(5)及驱动机构(7)安装在手臂(6)上，手臂(6)与驱动其运动的驱动机构(16)连接。
本发明两半片光盘由于采用了在真空状态下实现两面盘片贴合的方法及结构，因此，具有如下优点：
1)本发明旋涂粘合胶是在单张盘片上进行，不象其他方式是夹在两片盘片中(其中上面一张还是悬空的)进行，所以既大大提高了速度，也更能准确地控制胶层的均匀度，其控制精准，机构极其简单，粘合效果好，速度快。
2)本发明在真空状态下粘合，可以很好地避免气泡的产生。就算粘合胶在抽取和旋涂的过程中残留了气泡，在真空环境中也会在粘合前膨胀爆裂而消失。
3)本发明隔膜在气压的作用下向上顶起实现两盘片的粘合过程中，其鼓起的过程是一个弧度由小而大的球面，也就是说两张盘片的接触受力会由点到面扩散直至整张光盘，进一步地排除了在非绝对真空条件下还有微小气泡产生的可能。
4)本发明隔膜鼓起贴合后提供的压力由大气压产生，对盘面各个区域的压力可以说绝对均匀，该压力的大小和作用时间长短均可有效控制比其他方式的不挤压或机械挤压对胶层均匀度的控制更加可靠从而进一步保证了中间胶层的均匀度。这在后工序的紫外光干燥环节中由于各区域胶层所需干燥时间一致，致使翘曲和内应力无从产生。
本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的光盘真空隔膜粘合装置。
1)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为本发明真空隔膜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隔膜粘合装置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隔膜粘合方法，本发明高密度光盘生产的真空隔膜粘合方法，包括放置于隔膜3上方的第一半片光盘8及放置于隔膜3顶面的第二半片光盘9，在真空条件下通过气压的作用，隔膜3及其第二半片光盘9受到下面空气的压力而向上顶起使第二半片光盘9与其上面的第一半片光盘8压合，实现两面盘片的粘合。上述第一半片光盘8与第二半片光盘9的粘合过程中，隔膜在气压的作用下向上鼓起的过程是一个弧度由小而大的球面，两张盘片的接触受力会由点到面扩散直至整张光盘
本发明高密度光盘真空隔膜粘合方法所设计的光盘真空隔膜粘合装置，包括有转盘1、真空腔体基座2、隔膜3、隔膜安装压环4、上真空腔盖5、驱动机构7，其中真空腔体基座2装设在转盘1上，隔膜安装压环4装设在真空腔体基座2的顶面，隔膜3密封地安装在真空腔体基座2和隔膜安装压环4之间，隔膜3与真空腔体基座2内设有的空腔围成密封的下真空腔体2A，下真空腔体2A通过真空腔体基座2侧壁上所设的抽气口11与抽真空装置连接，上真空腔盖5置于隔膜安装压环4的上方，隔膜3与隔膜安装压环4内设有的空腔及上真空腔盖5围成密封的上真空腔体4A，上真空腔体4A通过隔膜安装压环4侧壁上所设的抽气口10与抽真空装置连接，第二半片光盘9放置于隔膜3的顶面，第一半片光盘8吸附于上真空腔盖5的底面，上真空腔盖5与驱动机构7连接。上述真空腔体基座2与转盘1可一体做出，由电机直接驱动其转动；或真空腔体基座2与转盘1分开做出，真空腔体基座2固装在转盘1上，转盘1由电机驱动其转动，真空腔体基座2随转盘1转动。上述第一半片光盘8是用于粘合的DVD半片，该半片可以是DVD的0层半片，也可以是DVD的1层半片，可以涂粘合胶后胶面朝下，也可不涂胶；第二半片光盘9是用于粘合的另一张DVD半片，该半片可以是DVD的0层半片，也可以是DVD的1层半片；可以涂粘合胶后胶面朝上，也可不涂胶。隔膜3是用抗腐蚀橡胶做成的隔膜，其凸起的上表面面积略小于光盘的面积，并贴上光滑的防粘材料。上述下真空腔体2A及上真空腔体4A工作所需的真空度不小于1毫巴。
为确保第二半片光盘9与第一半片光盘8之间的精确定位，上述隔膜3的中心安装有可以给第二半片光盘9的中心孔定位的盘片定位机构。上述盘片定位机构为可沉降的弹性定位机构，其包括有安装柱12、弹簧13、定位柱14，安装柱12固装在隔膜3的中心，弹簧13的下端套装在安装柱12，定位柱14插装在弹簧13的上端。
为方便吸附第一半片光盘8，上述上真空腔盖5的中心安装有用于吸附第一半片光盘8的真空吸盘15。
上述驱动机构7为驱动上真空腔盖5作直线运动的驱动机构。本实施例中，上述驱动机构7为活塞缸，上真空腔盖5与活塞缸的活塞连接。上述活塞缸可为汽缸或液压缸。
为方便本发明装置与其他生产工序组合成生产线上述上真空腔盖5及驱动机构7安装在手臂6上，手臂6与驱动其运动的驱动机构16连接。
本发明在工作过程中，用于粘合的DVD半片光盘9在上表面涂满粘合胶后，被胶面朝上放置在上腔体隔膜3的上方。另一张用于粘合的DVD半片光盘8吸附在上真空腔盖5的下端后，在手臂6和驱动机构7的带动下，上真空腔盖5紧密地盖在隔膜安装压环4内设有的空腔上，形成密封的上真空腔体4A，这时第一半片光盘8与第二半片光盘9之间仍保持一个微小的距离(可控制在1～5毫米)，如图1的状态。
通过抽气口10和11对隔膜3上下的下真空腔(2A及上真空腔体4A同时抽气，当真空达到所要求的真空度时(通常要真空度高于1mba)，对下真空腔体2A停止抽气并放入空气，这时隔膜3因为受到下面空气的压力而向上顶起将下面的第二半片光盘9与上面的第一半片光盘8压合在上真空腔盖5的下表面，通过控制放入下真空腔体2A的气压的大小可以自如地调节两半片贴合的压力。
两张半片光盘8、9粘合在一起后，对上真空腔体4A卸真空放入大气压，这时粘合的光盘在大气压的作用下将均匀贴紧并吸附在上真空腔盖5中心的吸盘15下，且隔膜3也回复到鼓起前的状态。通过驱动机构7向上运动打开上真空腔盖5，上真空腔盖5将带着粘合好的盘片离开腔体，在机械手臂6的带动下进入下一工序。
本发明一对交替工作的真空隔膜粘合装置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0.5秒时，粘合机真空腔体的真空度在2×10-1mba左右。在该条件下如果设置粘合时间(即隔膜鼓起时间)为0.2秒，则整个真空隔膜DVD粘合机的实际生产周期可达2.3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44+/-2um，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隔膜粘合方法，其特征在于包括放置于隔膜(3)上方的第一半片光盘(8)及放置于隔膜(3)顶面的第二半片光盘(9)，在真空条件下通过气压的作用，隔膜(3)及其第二半片光盘(9)受到下面空气的压力而向上顶起，使第二半片光盘(9)与其上面的第一半片光盘(8)压合，实现两面盘片的粘合。
2.根据权利要求1所述的高密度光盘生产的真空隔膜粘合方法，其特征在于上述第一半片光盘(8)与第二半片光盘(9)的粘合过程中，隔膜在气压的作用下向上鼓起的过程是一个弧度由小而大的球面，两张盘片的接触受力会由点到面扩散直至整张光盘。
3.一种根据权利要求1所述高密度光盘生产的真空隔膜粘合方法所设计的光盘真空隔膜粘合装置，其特征在于包括有转盘(1)、真空腔体基座(2)、隔膜(3)、隔膜安装压环(4)、上真空腔盖(5)、驱动机构(7)，其中真空腔体基座(2)装设在转盘(1)上，隔膜安装压环(4)装设在真空腔体基座(2)的顶面，隔膜(3)密封地安装在真空腔体基座(2)和隔膜安装压环(4)之间，隔膜(3)与真空腔体基座(2)内设有的空腔围成密封的下真空腔体(2A)，下真空腔体(2A)通过真空腔体基座(2)侧壁上所设的抽气口(11)与抽真空装置连接，上真空腔盖(5)置于隔膜安装压环(4)的上方，隔膜(3)与隔膜安装压环(4)内设有的空腔及上真空腔盖(5)围成密封的上真空腔体(4A)，上真空腔体(4A)通过隔膜安装压环(4)侧壁上所设的抽气口(10)与抽真空装置连接，第二半片光盘(9)放置于隔膜(3)的顶面，第一半片光盘(8)吸附于上真空腔盖(5)的底面，上真空腔盖(5)与驱动机构(7)连接。
4.根据权利要求3所述的光盘真空隔膜粘合装置，其特征在于上述下真空腔体(2A)及上真空腔体(4A)工作所需的真空度不小于1毫巴。
5.根据权利要求3所述的光盘真空隔膜粘合装置，其特征在于上述隔膜(3)的中心安装有可以给半片光盘(9)的中心孔定位的盘片定位机构。
6.根据权利要求3所述的光盘真空隔膜粘合装置，其特征在于上述盘片定位机构为可沉降的弹性定位机构，其包括有安装柱(12)、弹簧(13)、定位柱(14)，安装柱(12)固装在隔膜(3)的中心，弹簧(13)的下端套装在安装柱(12)，定位柱(14)插装在弹簧(13)的上端。
7.根据权利要求3所述的光盘真空隔膜粘合装置，其特征在于上述上真空腔盖(5)的中心安装有用于吸附第一半片光盘(8)的真空吸盘(15)。
8.根据权利要求4所述的光盘真空隔膜粘合装置，其特征在于上述半片光盘(8)是用于粘合的DVD半片，该半片可以是DVD的0层半片，也可以是DVD的1层半片，可以涂粘合胶后胶面朝下，也可不涂胶；半片光盘(9)是用于粘合的另一张DVD半片，该半片可以是DVD的0层半片，也可以是DVD的1层半片；可以涂粘合胶后胶面朝上，也可不涂胶。
9.根据权利要求3至8任一项所述的光盘真空隔膜粘合装置，其特征在于上述驱动机构(7)为驱动上真空腔盖(5)作直线运动的驱动机构。
10.根据权利要求9所述的光盘真空隔膜粘合装置，其特征在于上述上真空腔盖(5)及驱动机构(7)安装在手臂(6)上，手臂(6)与驱动其运动的驱动机构(16)连接。
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| JP2002319193A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-10-31 | Sony Corp | 光学記録媒体の製造装置および光学記録媒体の製造方法、並びに誘電体膜の成膜装置 |
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