DE69810738T2 - Verfahren zur Herstellung einer CD - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer CD

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von scheibenförmiger optischen Aufzeichnungsmedien, bei welchen zwei dünne scheibenförmige Schichten unter Verwendung eines lichtempfindlichen Haftmittels miteinander verbunden werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Vermeidung des Verziehens der Medien während des Verbindungsvorgangs.
    • Hintergrund der Erfindung
  • CDs (Compact Discs) sind Aufzeichnungsträger für digitale oder analoge Informationen, z. B. Audio- und/oder Videoinformationen, welche die Form einer flachen scheibenförmigen Oberfläche aus Kunststoff aufweisen, aufweichen gemäß der vorliegenden Erfindung eine mittels Daten modulierte optische Struktur aufgebracht ist.
  • Die Daten sind ausgestaltet als Vertiefungen von variierender Länge in der Oberfläche und in einem spiralförmigen Pfad angeordnet. Die Vertiefungen haben Abmessungen im Bereich von Nanometern und werden gebildet durch Spritzgießen in eine Spritzgußform mit entsprechend erhöhten Bereichen.
  • Die auf der CD gespeicherte Information wird mittel eines herkömmlicherweise als Abspielgeräts bezeichneten Lesegeräts wiedergewonnen. Dieses dreht die CD und führt eine Laservorrichtung längs der spiralförmigen Bahn, während die CD sich dreht. Das Vorliegen oder Fehlen von Vertiefungen unter dem Laser wird registriert als Veränderung in der Leuchtdichte, welche von der Oberfläche direkt unterhalb der des Lasers reflektiert wird. Auf diese Weise wird die Länge der Vertiefungen erfaßt und als Daten dekodiert.
  • Ein neu entwickeltes Datenformat für CDs verwendet sehr dünne Datenschichten in welchen die Vertiefungen und Stege während des Spritzgießens ausgebildet werden. Diese Vertiefungen haben Abmessungen in der Größenordnung von 250 nm, und die Dicke der Datenschicht und ihrer Metallisierungsbeschichtung ist in der Größenordnung von 0,6 mm. Diese Dicke ist vorteilhaft, um den Effekt eines Komas des Auslese-Lasers zu reduzieren, falls die Scheibewährend des Lesens geneigt wird oder es Abweichungen von der Planarität gibt. Um eine ausreichende Steifigkeit für die Scheibe zu erzielen, ist es jedoch notwendig, daß sie dicker ist. Die zusätzliche Dicke wird dadurch erzielt, daß eine weitere Scheibenoberfläche klebend mit der die Daten enthaltenden Oberfläche verbunden wird. Der Verbindungsvorgang bewirkt jedoch eine Neigung (d. h. eine Abweichung von der Planarität) der Datenaufzeichnungsschicht der Scheibe. Die vorliegende Erfindung betrifft die Verminderung der Neigung bei der Herstellung von CDs, welche aus dünnen Scheibenschichten bestehen, die mittels eines durch Strahlung aushärtbaren Haftmittels verbunden sind.
  • Während der Herstellung bestimmter optischer Scheiben hoher Dichte werden zwei Oberflächen, wobei zumindest auf einer von ihnen Daten aufgezeichnet sind, mittels eines durch Strahlung aushärtbaren Haftmittels miteinander verbunden. Das Haftmittel, welches zwischen den beiden Schichten der Scheibe eingeschlossen wird, wird durch Wärme und/oder ultraviolettes Licht ausgehärtet. Während des Verbindungsvorgangs wird Wärme erzeugt, welche vorübergehend die beiden Scheibenschichten in asymmetrischer Weise verformt. Zum Beispiel dehnt sich der innere Durchmesser der Scheibe in anderer Weise (normalerweise mit einer größeren vertikalen Verschiebung) als der äußere Durchmesser der Scheibe aus. Stellt sich während dieser "asymmetrischen" Zeitspanne ein Aushärten ein, so erfährt die CD eine signifikante Verformung.
    • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das Aushärtungsprofil des Scheibenverbindungsprozesses in einer aus zwei Oberflächen geformten CD zu regulieren.
  • JP58-04243 6 A (Matsushita Denki Sangyo KK) beschäftigt sich mit dem im wesentlichem selben Problem des Auftretens von wärmebedingten Verformungen, welche im Verlaufe des Verbindens auftreten. Die Druckschrift offenbart die Verwendung einer Blende, die allmählich von der Mitte her geöffnet wird, um sicher zu stellen, daß ein Aushärten des lichtempfindlichen Haftmittels von der Mitte her zur Peripherie des Aufbaus hin stattfindet, um so die Wärmeentwicklung zu kontrollieren und ein Verziehen zu verhindern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das oben genannte Ziel erreicht durch Verwenden eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 beim Herstellverfahren einer CD, welche aus zwei Oberflächen besteht. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Das Regulierungsfilter, welches in dem erfindungsgemäßen Verfähren verwendet wird, arbeitet so, daß es das Aushärten des äußeren Durchmessers der Scheibe verzögert, bis seine vertikale Verschiebung fast der des inneren Bereichs der Scheibe entspricht.
    • Kurze Figurenbeschreibung
  • Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine halbe CD, bei welcher die CD aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnung der oberen und unteren Oberfläche der Scheibe verzogen wurde.
  • Fig. 2 zeigt graphisch die Verschiebung des inneren und des äußeren Scheibendurchmessers in Abhängigkeit von der Zeit im regulierten und im nichtregulierten Fall;
  • Fig. 3 ist eine Draufsicht auf ein Aushärtungsregulierungsfilter gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 4 zeigt einen Zeitablauf der Verschiebungen der Oberflächen einer CD beim Stand der Technik;
  • Fig. 5 zeigt einen Zeitablauf der Verschiebungen der Oberflächen einer CD bei der vorliegenden Erfindung.
    • Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
  • Die vorliegende Erfindung findet Anwendung in einem Fließbandverfahren zur Massenfertigung von CDs. Bei dem Herstellungsverfahren werden zunächst die Daten enthaltenden Oberflächen bevorzugterweise hergestellt durch Spritzgießen und dann wird die Reflektivität der Datenoberflächen verbessert durch Aufbringen einer Metallisierungsschicht auf der Datenoberfläche. Ein Haftmittel, welches unter Ultraviolettstrahlung aushärtet, wird anschließend auf die Scheibe aufgebracht, und diese wird auf dem Fließband zusammengebracht durch eine Robotersteuerung und mit einer Stützscheibe zusammengefügt.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt kann das weitere Aushärten des Haftmittels zu einer Verformung der bespielten Schicht 1 auf dem Substrat 3 führen, auf welchem es ausgeformt ist, und durch dessen Ausleseoberfläche 5 Licht hindurchgeschickt wird, um die Daten in der Aufzeichnungsschicht 1 zu dekodieren.
  • Die Abweichung der Reflektionsbeschichtung 7 von der der Bezugsebene 9 wird als Scheibenneigungswinkel α bezeichnet. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, den Winkel α zu minimieren.
  • Fig. 2 zeigt in schematischer Form die typische Abweichung von der Planarität am inneren Durchmesser und äußeren Durchmesser im "Normalfall", wenn kein aushärtungsregulierendes Filter verwendet wird, im Gegensatz zu der Situation, wo ein Aushärtungsfilter verwendet wird. Es wird bemerkt werden, daß das Aushärtungsfilter zu gleich großen Verschiebungen von sowohl dem inneren als auch dem äußeren Durchmesser führt, was ein flaches Endprodukt ergibt.
  • Fig. 3 zeigt den radialen Dichtegradienten des Ultraviolett absorbierenden Materials des Regulierungsfilters. Das Material kann entweder UV absorbierendes oder UV reflektierendes Material sein, wobei ein jedes hiervon die Intensität des UV reduzieren wird, welches das durch UV aushärtbare Haftmittel erreicht.
  • Fig. 4 zeigt die bei normalem Aushärten auftretenden problematischen Ergebnisse. Hierbei werden die beiden Oberflächen mit dem Haftmittel dazwischen auf eine Quarzplatte aufge legt und sowohl von oben als auch von unten mit Ultraviolett- und Infrarotstrahlung bestrahlt. Wie gezeigt, beginnen die Oberflächen den Prozeß als flache Oberflächen. Wenn die Oberflächen sich verziehen, verzieht sich die obere Scheibe wahrend das Aushärten stattfindet und während das Verbindungsmittel sich zu verfestigen beginnt. Ist das Aushärten schließlich beendet, so sind die von der Wärme verzogenen Scheiben permanent in ihrem defekten verzogenen Zustand miteinander verbunden.
  • Fig. 4 zeigt in drei aufeinanderfolgenden Stufen im Querschnitt zwei Scheiben, die miteinander zu verbinden sind. Die untere Scheibe wird auf eine Quarzplatte aufgesetzt. Ein Haftmittel wird zwischen die beiden Scheiben eingebracht. Eine mittige Einspannvorrichtung hält sowohl die Quarzplatte als auch die beiden Scheiben.
  • Die drei Stufen sind wie folgt:
  • (1) Start
  • Beide Scheiben sind flach
  • (2) Aufheizen
  • Die obere, UV und IR ausgesetzte Scheibe wird verzogen.
  • Die Aushärtung tritt ein (das Verbindungsmittel verfestigt sich).
  • (3) Aushärtung abgeschlossen
  • Die von der Wärme verzogenen Scheiben sind permanent miteinander verbunden.
  • Fig. 5 zeigt das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren beginnt wiederum damit, daß beide Scheiben flach sind und die Haftmittelschicht sich zwischen ihnen befindet. Während der Scheiben beginnen, sich zu erwärmen, beginnt die obere Scheibe sich zu verziehen, während das Aushärten selektiv in der Mitte der Scheibe beginnt und das Verbindungsmittel beginnt, sich teilweise zu verfestigen. Aufgrund des Regulierungsfilters wird die obere Scheibe jedoch vollständig erwärmt bevor der äußere Radius der Scheibe aushärtet, was zu dem Ergebnis führt, daß der Scheibenverbund flach bleibt.
  • Fig. 5 zeigt drei aufeinanderfolgende Schritte eines Querschnitts durch die beiden Scheiben, welche miteinander zu verbinden sind gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren. Die untere Scheibe wird auf eine Quarzplatte aufgesetzt. Auf die Oberseite der oberen Scheibe wird ein Regulierungsfilter aufgesetzt. Ein Verbindungsmittel wird zwischen die beiden Scheiben eingebracht. Ein mittiger Zentrierstift hält sowohl die Quarzplatte als auch die beiden Scheiben und das Regulierungsfilter.
  • Die drei Stufen sind wie folgt:
  • (1) Start
  • Beide Scheiben sind flach
  • (2) Aufheizen
  • Die obere, UV und IR ausgesetzte Scheibe wird verzogen.
  • Die Aushärtung beginnt in der Mitte der Scheibe (das Verbindungsmittel verfestigt sich teilweise).
  • (3) Aushärtung abgeschlossen
  • Die obere Scheibe wird vollständig erwärmt, bevor die Außenseite ausgehärtet wird, was zu einer flacheren Scheibe führt.
  • Es wird deshalb bevorzugt, daß vor der Aufbringung von UV-Licht, um das Aushärten des Haftmittels zu bewerkstelligen, eine Filterscheibe mit variierender Dichte, an deren äußeren Peripherie eine größere Dichte vorliegt, zwischen die Ultraviolett-Lichtquelle und die CD eingebracht wird. Dies kann erreicht werden durch Auflegen der Filterscheibe auf die Scheibe. Die Filterscheibe kann entweder das einfallende Aushärtungslicht absorbieren oder reflektieren.
  • Im Ergebnis stellt sich bei der Aushärtungsrate ein unterschiedlicher Gradient bei der Scheibe ein, welcher eine seitliche Bewegung erlaubt, um Unterschiede in der Temperatur und der Ausdehnung der Scheibenoberflächen auszugleichen.
  • Im Ergebnis wird eine größere Planarität der CD erzielt, was zu einer kleineren Fehlerrate während des Auslesens der Daten von der CD führt.
  • Die wesentlichen neuen Merkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie bei der bevorzugten Ausführungsform verwendet werden, sind erläutert und beschrieben und dargelegt worden.
  • Die Erfindung wird jedoch nur durch die Definition der beigefügten Ansprüche beschränkt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung einer CD-Platte, die aus zwei zusammen verbundenen Oberflächen gebildet wird, wobei mindestens eine dieser Oberflächen Vertiefungen und Stege enthält, auf denen optische Daten aufgezeichnet sind, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Bilden dieser ersten und zweiten Oberflächen;
Auftragen eines durch Strahlung aushärtbaren Haftmittels auf eine dieser Oberflächen und mit der anderen Oberfläche in Paßgenauigkeit mit der ersten Oberfläche in Berührung bringen;
Zwischenlegen eines aushärtungsregelnden Filters zwischen die CD-Platte und eine Quelle für aushärtende Strahlung;
Bestrahlen dieser CD-Platte mit Aushärtungsstrahlung aus der Quelle, wobei die Aushärtungsstrahlung durch den aushärtungsregelnden Filter gedämpft wird und die Aushärtungsstrahlung nach Durchdringung des Filters radial variiert;
wobei der aushärtungsregelnde Filter eine sich radial verändernde Materialdichte zum Absorbieren der Aushärtungsstrahlung aufweist, wobei die sich radial verändernde Dichte an der Außenperipherie der CD-Platte größer ist.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem die Aushärtungsstrahlung im ultravioletten Spektralbereich liegt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der aushärtungsregelnde Filter eine Plattenform mit im wesentlichen dem gleichen Radius wie die CD-Platte aufweist, und der Schritt des Zwischenlegens eines aushärtungsregelnden Filters das Legen des Filters in Berührung und paßgenau mit der CD-Platte umfaßt.
4. Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, worin der Schritt des Bestrahlens der CD-Platte Strahlung einer Intensität umfaßt, die es den beiden Plattenflächen ermöglicht, sich während des Aushärtens relativ zueinander zu bewegen, damit ermöglicht wird, daß die Oberfläche der CD-Platte eben bleibt.
5. Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, worin die zwei Flächen vor dem Aushärtungsschritt nicht eben sind, und der Schritt der Bestrahlung der CD-Platte eine Strahlung einer Intensität anwendet, die es ermöglicht, daß sich die zwei Plattenoberflächen während des Aushärtens relativ zu einander bewegen, damit ermöglicht wird, daß die Oberfläche der CD-Platte eben wird.
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