CN1630905A - 制造压模的方法、模板、支承结构以及这种压模的用途 - Google Patents

Abstract

描述了一种制造压模的方法，该压模用于小型因素(SFF)光学数据存储介质的制造。传统模板(2)设有具有螺旋或同心形信息道的系列区域(3a－3h)，其中该信息道具有突起结构，每个区域(3a－3h)的中心位于模板(2)的旋转轴(9)之外。这可以通过使用传统的母盘记录器和分离的模板支承结构(1)来实现，母盘记录器写入头没有必要进行复杂的运动。由此得到的模板(2)用于制造压模，该压模包含模板(2)表面的反向拷贝。

Description

制造压模的方法、模板、支承结构以及这种压模的用途

技术领域

本发明涉及一种制作压模的方法，该压模用于制造光学数据存储介质，在该方法中，将包括具有旋转轴的基底和在基底上的辐射束敏感记录层的模板暴露于调制辐射束下，在记录层中形成一系列具有螺旋或同心形信息道的区域，每个区域的中心位于模板旋转轴之外，其中所述信息道具有突起结构，随后压模形成在所述模板上并从该模板分离，模板信息道的突起结构被复制进压模中。

本发明进一步涉及在所述方法中制造的模板。

本发明进一步涉及用于所述方法的支承结构。

本发明进一步涉及在所述方法中制造的这种压模的用途。

背景技术

从欧洲专利申请EP 0 355 925 A1中得知在开始段落中提及的这种类型的方法。

具有光学可该取信息(例如数字信息)的光学数据存储介质通常设有由反射和非反射或至少较少反射的区域或“坑”组成的螺旋形道，其中该螺旋形道从距离载体边缘一段较短的距离开始或在其中心开始，从而形成于光学信息介质基底的合成塑料材料的突起中。螺旋形道终止于距离光学信息介质中心一段较短的距离处，或终止于其边缘处。通过辐射束例如激光束扫描该道，以提供一系列数字化脉冲，然后该数字化脉冲又被转换为图像、声音或诸如文本等数据。通常通过注入模制处理来大批量制造光学数据存储介质。在该处理中，压模被定位在注入模制设备的模中，其中压模包含将被印在光盘介质基底中的突起结构的反向突起。重要的一点是使盘形压模具有尽可能长的使用期限，并使注入模制处理具有尽可能短的循环周期。在上述欧洲专利申请中描述了一种循环周期相当短的方法，其中在所述模板上形成四个螺旋形信息道，每个螺旋形信息道的中心位于所述母盘中心之外，随后从所述模板制造出镍制的盘形拷贝，也称为压模。这样，对于每个光学存储介质，注入模制处理的循环周期将减少大约4倍，当然，此时得到的光学存储介质的最大直径是受限制的。然而，这样的介质可以具有更高的每单位区域的信息密度，这是因为可以使用边缘和中心区域，其在传统的光学信息介质中由于差的反射特性和必须具有较大中心孔而通常不适合使用。不适合使用的原因是：信息介质的中心和边缘部分在光学特性方面由于其位于模板上的偏心位置而具有相同的性质。事实上，可以在位于传统光学信息介质的边缘和中心之间的环形区域中提供系列的螺旋形信息道，所述区域具有人们希望的反射特性。在圆形模板上从其边缘到中心，或以其他方式环绕来提供单个螺旋形信息道在机械上是相对简单的。可以使模板旋转，以及可以用均匀的速度根据包含模板中心的径向线来驱动提供信息道的“写入头”。

然而，已知方法的缺点是：在标准模板上提供具有螺旋形信息道的系列区域的处理非常复杂，其中每个区域的中心位于模板中心之外，这是因为螺旋运动在模板和母盘记录器的“写入头”上不再分离或分开。“写入头”本身必须依照复杂的螺旋形运动来驱动。在标准的母盘记录器下，这种运动是不可能实现的。为了克服这个问题，所述欧洲专利申请中的方法使用了一特殊的模板，其可以形成为由四个分离的盘构成的合成部件，所述盘具有最终光学信息介质的尺寸，并装配在其中具有容纳四个分离盘的凹道的圆形容器中。这些分离盘的每一个必须以传统的方式分别控制。显然，使用包括几个部分的模板是不利的。首先，没有标准模板可以使用；其次，四个分离盘在凹道中的定位会引起缝隙或凹槽，这可能在压模的形成过程期间有不利的影响，例如产生不均匀的层厚；第三，这样的特殊模板非常昂贵。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在开篇段落中所述类型的方法，其中如在开始段落中所述，以使用标准母盘记录器的简单方式，为标准模板提供具有螺旋或同心形信息道的系列区域。

根据本发明，使用下述方法达到所述目的，该方法的特征在于：

a)在记录层暴露于调制辐射束的期间，模板相对于支承结构的旋转轴偏心固定，支承结构的旋转轴基本上垂直于模板基底的表面，支承结构与相连的模板沿着支承结构的旋转轴旋转。

b)系列区域的第一区域暴露于辐射束，形成信息道，同时第一区域的中心与支承结构的旋转轴重合；

c)模板从支承结构释放，相对支承结构运动直到随后区域的中心与支承结构的旋转轴重合，然后再次固定到支承结构上；

d)随后的区域暴露于辐射束，形成信息道；

e)重复步骤c)和d)，直到上述系列区域的所有区域都暴露于辐射束。

通过使用所述方法，利用传统的母盘记录器，如在开篇段落中所述，传统的标准模板可以设有具有信息道的几个区域。通过将传统模板偏心放置于支承结构上，几个区域可以相继暴露。以与在标准模板上相同的方式进行相继区域的暴露，而不需要变动传统母盘记录器。所述区域对应于最终光学介质的信息区域。应当注意，术语模板不仅包括最普遍使用的圆形母盘，而且也包括其他形状的模板。目前，人们对较小光学存储介质更感兴趣。在盘状的实施方式中，这类小光学介质可以称为小型因素(SFF)光盘。作为在消费成像、声音和通信器件(如数字可携式摄像机、数字静止图象照相机、数字声频唱机和便携式电话等器件)中的存储介质，这些盘正变得越来越重要，在这些器件中，存储介质的尺寸显然是一项重要的特征。根据本发明的方法极好地适合于提供用于生产压模的模板，该压模用于生产SFF光盘。

在该方法的一种优选实施方式中，在步骤c)中，模板围绕模板的旋转轴旋转，模板的旋转轴位于支承结构上的固定位置。其优点在于，在模板旋转期间，标准模板的中心卡盘可以用作定心装置，用于接收支承结构的容器。在围绕卡盘旋转后，模板可以相对支承结构例如借助于已知的真空技术进行固定。

在该方法的另一种优选实施方式中，模板的旋转量为基本等于360/n度的一个量的n-1倍，n为大于1的整数。这样，在模板和随后的压模上产生了所述区域的旋转对称设置。其优点在于：方便了对于压模的进一步处理和对于包含几个仍必须切割的SFF光盘的注入模制基底的进一步处理。通常，在注入模制基底上的金属反射层的沉积(例如溅射)期间，使用掩模以便防止金属在基底外边缘(典型为在大约1mm处沉积)。其目的是为了防止邻近外边缘的金属腐蚀。因为当基底外边缘完全没有金属时，在金属层的沉积后施加的保护涂敷层接触基底，由此将金属层与外部环境完全密封起来。在每基底多个SFF光盘的情况下，必须在SFF盘的“外边缘”进行掩模，所述盘依然存在于较大的基底内部并且未被切割。当这些SFF盘的切线和径向位置被精确地限定时，设计用于掩模SFF盘“外边缘”的溅射掩模工具就相对简单。当使用该实施例的方法时，这可以精确地达到。进一步，可以使用例如切割工具，其中在对准后切割第一SFF光盘，随后当切割相继的盘时，基底的旋转量等于360/n度的n-1倍。

特别适合的是使用直径在150-170mm范围内的模板，其中用于记录螺旋或同心形信息道的区域直径小于40mm。标准模板的直径为160mm，并设有直径例如为30mm的所述区域。小于40mm的直径可能成为适合于SFF光盘的尺寸。对于160mm的模板，当n为数字8、9和10中的一个时(例如为8时)是有利的，而且支承结构上模板的旋转轴到支承结构旋转轴的距离为30-55mm时(例如43mm时)是有利的。这样，就能够在模板上的环形带中提供最佳的最大数量的所述区域。

适合在该方法中使用的支承结构的优选实施方式的特征在于：该支承结构包括至少一个平衡块，以用于平衡相连模板的质量，使得支承结构和相连模板组件的重心基本上与支承结构的旋转轴一致。由于借助于母盘记录器以一定的旋转速度旋转支承结构，并且该速度可以相当高，例如大于300RPM，因此具有平衡的支承结构和相连模板的组件是有利的。平衡意味着静态平衡或静态/动态平衡。平衡组件防止在记录期间不希望的振动和力，其可能在写入道中引起偏移。

在支承结构的另一优选实施反式中，平衡块相对支承结构的旋转轴是可移动的。其优点在于通过轻微地移动平衡块从而将组件的重心调整到希望的位置，即支承结构的旋转轴，就可以补偿模板质量上的小偏移。

在支承结构的再一实施方式中，可从支承结构拆卸平衡块。当引入一种新类型的模板时，该模板可能有明显偏离标准模板的质量，则可能需要用具有更大或更小质量的其他平衡块来替换原平衡块。为了补偿这些大的偏移，仅仅移动平衡块可能是不够的。

附图说明

将参考附图说明用于实施本发明方法的支承结构和模板的组件的实施例。应当注意这些附图是示意性的。

在附图中：

图1示意性地示出用于实施本发明方法的支承结构和模板的组件的实施例的顶视图；

图2示出图1实施例的横断面视图，沿着图1中的Ⅱ-Ⅱ。

具体实施方式

在图1和2中，示出了用于实施压模制造方法的支承结构1和模板2的组件，该压模用于制造光学数据存储介质。模板2包括由玻璃制成的基底2a和基底上的辐射束敏感记录层2b。记录层2b暴露于调制辐射束10。具有螺旋或同心形信息道的系列区域3a-3h形成在记录层2b上，其中所述道具有突起结构，每个区域3a-3h的中心位于模板旋转轴9之外。根据本发明的方法中包括以下步骤：

a)记录层2b暴露于调制辐射束10的期间，模板2相对支承结构1的旋转轴8偏心固定，支承结构1的旋转轴8基本上垂直于模板2记录层2b的表面。支承结构1与固定的模板2一起沿着旋转轴8旋转，

b)该系列区域3a-3h的第一区域3a暴露于辐射束10，形成信息道，同时第一区域3a的中心与支承结构1的旋转轴8重合，

c)模板2从支承结构1释放，围绕模板2的旋转轴9并相对支承结构1旋转45度，直到随后的区域3b的中心与支承结构1的旋转轴8重合。模板的旋转轴9位于支承结构1上的固定位置。然后再次将模板2固定到支承结构1上，

d)随后的区域3b暴露于辐射束10，形成信息道，同时随后区域3b的中心与支承结构1的旋转轴8重合，

e)重复步骤c)和d)，直到系列区域3a-3h的所有8个区域都暴露于辐射束10。

应当注意，图1中的所有区域3a-3h都被暴露，最后暴露区域3h的中心与支承结构1的旋转轴8重合。

模板2为圆形且直径为160mm，具有螺旋或同心形信息道的区域3的直径为30mm。在支承结构1上的模板2的旋转轴9到支承结构1的旋转轴8的距离为43mm。

其后，通过已知的沉积技术，例如溅射或湿法无电镀镍沉积，在模板2的辐射束敏感记录层2b表面上形成大约50-100nm的导电金属层，优选为镍。一旦金属化，模板2就准备好用于制造镍压模的电镀形成处理。在电镀形成过程中，随着镍离子逐步沉积在模板2的导电表面上，在模板2的区域3a-3h中具有数据坑的信息道就被精密地复制。在模板2上电镀形成压模的过程在本领域内是公知的。用目前的技术，这一过程大约需要1小时。在达到希望的压模厚度后(取决于根据法拉第定律计算的电流/时间/沉积速度)，模板2和压模从电镀形成原电池中移去。其后，镍压模从模板2的表面分离。镍压模是模板2的反向拷贝。借助于已知的清洁技术去除压模表面上记录层2b的可能残余物。如果金属层不是镍，优选通过用选择性刻蚀剂将其进行溶解从而去除。由此得到的压模也称为父压模。这种父压模可以直接在注入模制设备中使用，以用于模制包含信息道正向拷贝的塑料基底。作为选择，重复电镀形成处理并生成父压模表面的反向拷贝(称为母压模)也是可能的，该母压模反过来用于生产最终被放置在注入模制设备中的所谓子压模。这样，可以从一个父压模得到多个子压模，这样就可以使用单个父压模生产出更多的光学存储介质基底。此外，在子压模之一失败或损伤的情况下，提供了生成备份子压模的可能性。

在图1和2中，支承结构1包括平衡块5以便平衡相连模块2的质量，使得支承结构1和相连模板2组件的重心基本上与支承结构1的旋转轴8重合。

平衡块5相对于支承结构1的旋转轴8是可移动的。在该实施例中，平衡块5也可以从支承结构1中拆卸，通过例如从滑架4中将其拆卸。

支承结构1具有定心部件6，用于接收模板2。进一步地，支承结构1具有卡盘7，用于将支承结构定心在母盘记录器上。

应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，本领域的技术人员将能够设计许多替换实施例，而不偏离所附权利要求的范围。在权利要求中，括号间放置的任何参考标记将不认作限制权利要求。词语“包括”和“包含”不排除不同于权利要求中列出的部件或步骤的存在。在部件前的单词“一个”不排除多个这种部件的存在。某些措施在互相不同从属权利要求中叙述的这个事实不表示这些措施的结合不能有利的用途。

根据本发明，提供一种制造压模的方法，该压模用于光数据存储介质的制造。传统模板设有具有螺旋或同心形信息道的系列区域，其中该信息道具有突起结构，每个区域的中心位于模板旋转轴之外。这可以通过使用传统的母盘记录器和分离的模板支承结构来实现，对于母盘记录器写入头的复杂运动则没有必要。

Claims (10)

1.一种制造在光学数据存储介质的制造过程中使用的压模的方法，在该方法中，模板(2)暴露于调制辐射束(10)，该模板(2)包括具有旋转轴(9)的基底(2a)和该基底上的辐射束敏感记录层(2b)，并且在该方法中，在记录层(2b)上形成具有螺旋或同心形信息道的系列区域(3a-3h)，其中每个区域(3a-3h)的中心位于模板(2)的旋转轴(9)之外，所述信息道具有突起结构，然后，压模形成在所述模板(2)上并从该模板(2)分离，其中模板(2)信息道的突起结构被复制在压模中，其特征在于：

a)在记录层(2b)暴露于调制辐射束(10)的期间，模板(2)相对于支承结构(1)的旋转轴(8)偏心固定，支承结构(1)的旋转轴(8)基本上垂直于模板(2)的基底(2a)表面，支承结构(1)与相连的模板(2)沿着支承结构(1)的旋转轴(8)进行旋转；

b)该系列区域(3)的第一区域(3a)暴露于辐射束(10)，形成信息道，同时第一区域(3a)的中心与支承结构(1)的旋转轴(8)重合；

c)模板(2)从支承结构(1)释放，相对于支承结构(1)发生移动直到随后的区域(3b)的中心与支承结构(1)的旋转轴(8)重合，然后再次固定到支承结构(1)上；

d)随后的区域(3b)暴露于辐射束(10)，形成信息道；

e)重复步骤c)和d)，直到系列区域(3)的所有区域(3c，3d，…)都暴露于辐射束(10)。

2.根据权利要求1的制造压模的方法，其中在步骤c)中，模板(2)围绕模板(2)的旋转轴(9)旋转，并且模板(2)的旋转轴(9)位于支承结构(1)上的固定位置。

3.根据权利要求2的制造压模的方法，其中模板(2)的旋转量为基本等于360/n度的一个量的n-1倍，n为大于1的整数。

4.根据权利要求2和3中任一权利要求的制造压模的方法，其中模板(2)具有150-170mm范围内的直径，具有螺旋或同心形信息道的区域(3)的直径小于40mm。

5.根据权利要求4的制造压模的方法，其中n为数字8、9和10中的一个，支承结构(1)上的模板(2)的旋转轴(9)到支承结构(1)的旋转轴(8)的距离为30-55mm。

6.根据权利要求1的方法的设有信息道区域的模板(2)的用途，用于制造具有该模板的反向复制表面的压模。

7.适合于在根据权利要求1的方法中使用的支承结构(1)，其特征在于，该支承结构(1)包括至少一个平衡块(5)，用于平衡相连模板(2)的质量，使得支承结构(1)和相连模板(2)的组件的重心基本上与支承结构(1)的旋转轴(8)重合。

8.根据权利要求7的支承结构，其特征在于，平衡块(5)可相对于支承结构(1)的旋转轴(8)发生移动。

9.根据权利要求7或8中任一权利要求的支承结构，其特征在于，平衡块(5)可从支承结构(1)拆卸。

10.根据权利要求1到5中任一权利要求制造的压模的用途，用于制造直径小于40mm的光学数据存储介质。

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