JP2002361689A - 薄肉基板の成形方法、光ディスクメディア製造方法及び薄肉基板成形用スタンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ディスク等の薄肉基板の成形時に良好な転
写性を有し、かつ基板成形サイクルのタクトアップを可
能とし、平面性の良い成形基板を成形する。 【解決手段】 光ディスク基板等の成形方法において使
用するスタンパの一部、すなわち内部及び／または裏面
が、ポリイミド、ポリアミドイミド、セラミクス、ビス
マス等の熱伝導率が９４Ｗ／ｍ・Ｋより小さい断熱材料
からなる断熱層で構成されている。転写面の近傍に断熱
層が存在することにより、溶融樹脂充填直後に溶融樹脂
から放出される熱が断熱層で一時的に蓄熱されるため、
微細パターンに充填され易くなり、転写性が向上する。
充填が完了すると、１０〜２０℃低く設定された金型に
より急冷されるので、基板成形サイクルのタクトアップ
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄肉基板の成形方
法、光ディスクメディア製造方法及び薄肉基板成形用ス
タンパに関し、さらに詳しくは、薄肉基板の成形工程に
おける成形基板の全体の温度バランスを均等にすること
ができる薄肉基板の成形方法、光ディスクメディア製造
方法及び薄肉基板成形用スタンパに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは、予め成形金型に固定した
スタンパ（厚み３００μｍ）に対して、溶融した樹脂を
射出充填し、樹脂が冷却により固化後、熱変形温度以下
になってから、スタンパから樹脂基板を取り出し、スタ
ンパの微細パターンが転写された成形基板が得られる。
一般に、充填した樹脂が冷却固化しやすいように、射出
充填時の金型温度を、溶融樹脂の温度よりも２００℃前
後低い温度に設定している。

【０００３】現在、光ディスクは音楽ＣＤやＣＤ−ＲＯ
Ｍ、追記可能なＣＤ−Ｒ、書き換え可能なＣＤ−ＲＷと
移行し、さらに、高密度で大容量のデータの保存媒体で
あるＤＶＤ世代に移行しつつある。特に、ＤＶＤメディ
アを製造するのに使用される基板の厚みは０.６ｍｍと
従来のＣＤ系メディアの半分となる。しかも、厚み０.
６ｍｍの２枚の基板を貼り合わせるので、平坦でなけれ
ばならない。したがって、金型であるスタンパの微細パ
ターンを忠実に転写し、かつ極めて平坦な平面性を有す
るためには、ＣＤ基板製造時よりも過酷な条件管理が必
要となる。

【０００４】図２は、従来の射出成形法により平坦基板
を成形する際の、金型内樹脂流動を示す模式的断面図で
ある。固定側金型壁面（実際には金型に固定されたスタ
ンパ）１１と可動側金型壁面１２間に形成されたキャビ
ティ１３内に溶融樹脂１４が注入されると、溶融樹脂１
４はそれより約２００℃低い金型に接触する際に、溶融
樹脂の表層部分は急速に冷却されて固化するので、この
部分が流動性のないスキン層といわれる固化層１４ａと
なり、他の部分はコア層といわれる流動層１４ｂ、固化
層１４ａと流動層１４ｂ間のせん断層１４ｃ、流動先端
１４ｄが形成される。基板成形サイクルのタクトアップ
は、金型温度を極力低くすることにより達成可能である
が、この場合、溶融樹脂が金型（スタンパ）に接触する
際に、溶融樹脂の表層部分は急速に冷却されて固化し、
この部分が流動性のない固化層となるので、転写性が悪
くなる。

【０００５】反対に、転写性を良くするためには、金型
温度を高くすれば良いが、樹脂がスタンパからの離型に
必要な温度に到達するまでの冷却時間が長くなり、生産
性が低下する。すなわち、基板成形サイクルのタクトア
ップと転写性の向上は、現状ではトレードオフの関係と
なっている。また、基板の平面性に関しては、基板の表
裏及び全体の温度バランスを安定化する必要がある。

【０００６】従来技術では、特開平６−２５８９１５号
公報、特開平７−１７８７７４号公報、特開平１０−１
４９５８７号公報に示されているように、スタンパを固
定する金型構造に断熱層を形成する試みはなされている
が、これらの断熱層はスタンパの転写面の溶融樹脂から
すると距離的にも隔たっており、転写面での断熱作用は
小さいことが懸念される。したがって、上記従来技術を
改良し、成形サイクルのタクトアップを図り、なおかつ
転写性の向上及び平面性の良い成形基板の製造を可能と
する製法の開発が求められている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、溶融
樹脂はそれより約２００℃低い金型（スタンパ）に接触
する際に、溶融樹脂の表層部分は急速に冷却されて固化
するので、この部分が図２に示すような流動性のないス
キン層といわれる固化層となる。スキン層が形成される
と、溶融樹脂がスタンパ表面で瞬時に固化してしまうこ
とにより、流動性を失い、スタンパの微細パターンに十
分に充填されず、転写不良となり、高品質の光ディスク
成形基板が得られない。

【０００８】すなわち、スタンパの微細パターンを樹脂
に忠実に転写するためには、溶融樹脂がスタンパに接触
してからの放熱による急冷を抑制することにより、流動
性を有する樹脂が微細パターンに充填されていくことに
より、信号特性の安定した高品質の光ディスクの作製が
可能となる。

【０００９】本発明は、スタンパの一部である転写面の
近傍に、断熱層を形成することにより、溶融樹脂充填直
後、溶融樹脂から放出される熱が断熱層で一時的に蓄熱
されるため、樹脂の微細パターンへ充填されやすくな
り、転写性が向上する。充填が完了すると、１０〜２０
℃低めに設定された金型温度に依存して急冷されること
により、基板成形サイクルのタクトアップが可能とな
る。

【００１０】また、スタンパ側である固定側金型温度を
通常よりも低く設定できるので、鏡面側である可動側金
型との温度バランスを詳細に調整、すなわち成形樹脂材
料のガラス転移温度（Ｔｇ）に対して規定することで、
極めて平坦な成形基板を製造することが可能となる。こ
れにより、その後の貼り合わせ工程での歩留まりが向上
する。

【００１１】本発明は、前記従来技術が有する問題点に
鑑みなされたもので、請求項１の発明の目的は、薄肉基
板の成形に使用するスタンパに断熱効果を強く発揮さ
せ、薄肉成形基板の全体の温度バランスを均等にするこ
とを可能とすることである。請求項２の発明の目的は、
ＤＶＤメディア用等の光ディスク基板の製造方法に請求
項１の発明の成形方法を適用することを可能とすること
である。請求項３の発明の目的は、良好な転写性を有す
る薄肉成形基板の成形を可能とすることである。請求項
４の発明の目的は、円周方向の面振れを小さくする薄肉
成形基板の成形を可能とすることである。

【００１２】請求項５の発明の目的は、スタンパ材料で
あるニッケル（熱伝導率９４Ｗ／ｍ・Ｋ）より低熱伝導
率に規定することで、溶融樹脂充填後に断熱効果を持た
せることを可能とすることである。請求項６，９，１２
発明の目的は、材料が有する低熱伝導率を利用して、溶
融樹脂充填直後の表層部分（スタンパ転写部分）の急冷
を抑制することを可能とすることである。請求項７の発
明の目的は、スタンパの断熱層であるポリイミド及びポ
リアミドイミドは、その前駆体であるポリアミド酸を用
いて、種々の膜厚の成形を可能とすることである。

【００１３】請求項８，１１，１５の発明の目的は、良
好な転写性を有する薄肉成形基板の成形を可能とするこ
とである。請求項１０の発明の目的は、溶射、プラズマ
ジェット、イオンプレーティングその他により容易な成
形を可能とすることである。請求項１３の発明の目的
は、溶融樹脂による昇温、金型に対する冷却に対して、
バイメタルによる伸縮、反りを発生させないことを可能
とすることである。請求項１４の発明の目的は、電気メ
ッキが可能であることにより、金属の厚付けを可能とす
ることである。請求項１６の発明の目的は、本発明の薄
肉成形基板の成形方法及び薄肉成形基板の成形用スタン
パを用いて高品質の光ディスクメディアを提供すること
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するためになされたものであって、請求項１の発明
は、内部及び／または裏面を断熱材料で形成したスタン
パを成形機の金型に取り付け、該金型の設定温度を成形
樹脂材料のガラス転移温度（Ｔｇ）により規定する薄肉
基板の成形方法であることを特徴とする。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１の薄肉基板の
成形方法において、前記薄肉基板は、光ディスク基板で
あることを特徴とする。

【００１６】請求項３の発明は、請求項１または２の薄
肉基板の成形方法において、前記スタンパを固定側金型
に取り付け、該固定側金型温度は、前記成形樹脂材料の
ガラス転移温度（Ｔｇ）より１５乃至３０℃低く設定す
ることを特徴とする。

【００１７】請求項４の発明は、請求項１または２の薄
肉基板の成形方法において、前記金型の可動側金型温度
は、前記成形樹脂材料のガラス転移温度（Ｔｇ）より４
０乃至５５℃低く設定することを特徴とする。

【００１８】請求項５の発明は、請求項１〜４の薄肉基
板の成形方法で使用するスタンパにおいて、該スタンパ
を形成する断熱材料の熱伝導率は、９４Ｗ／ｍ・Ｋより
小であることを特徴とする。

【００１９】請求項６の発明は、請求項５の薄肉基板成
形用スタンパにおいて、前記断熱材料は、耐熱性有機高
分子材料からなることを特徴とする。

【００２０】請求項７の発明は、請求項６の薄肉平坦基
板成形用スタンパにおいて、前記耐熱性有機高分子材料
は、ポリイミドまたはポリアミドイミドであることを特
徴とする。

【００２１】請求項８の発明は、請求項７の薄肉基板成
形用スタンパにおいて、前記ポリイミドまたはポリアミ
ドイミドの厚みは、２０乃至１５０μｍであることを特
徴とする。

【００２２】請求項９の発明は、請求項５の薄肉基板成
形用スタンパにおいて、前記断熱材料は、耐熱性無機高
分子材料からなることを特徴とする。

【００２３】請求項１０の発明は、請求項９の薄肉基板
成形用スタンパにおいて、前記耐熱性無機高分子材料
は、セラミクスであることを特徴とする。

【００２４】請求項１１の発明は、請求項１０の薄肉基
板成形用スタンパにおいて、前記セラミクスの厚みは、
１００乃至３００μｍであることを特徴とする。

【００２５】請求項１２の発明は、請求項５の薄肉基板
成形用スタンパにおいて、前記断熱材料は、金属からな
ることを特徴とする。

【００２６】請求項１３の発明は、請求項１２の薄肉基
板成形用スタンパにおいて、前記金属の線膨張係数は、
前記スタンパの材料であるニッケルと近似したものであ
ることを特徴とする。

【００２７】請求項１４の発明は、請求項１３の薄肉基
板成形用スタンパにおいて、前記金属は、ビスマスであ
ることを特徴とする。

【００２８】請求項１５の発明は、請求項１４の薄肉基
板成形用スタンパにおいて、前記ビスマスの厚みは、２
５０乃至３００μｍであることを特徴とする。

【００２９】請求項１６の発明は、請求項５乃至１５い
ずれか記載の薄肉基板成形用スタンパを用い、請求項１
乃至４いずれか記載の薄肉基板成形方法により光ディス
クメディアを製造する光ディスクメディア製造方法であ
ることを特徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
に示す実施例に基づいて説明する。本発明は、光ディス
クメディア等の薄肉平坦基板の成形時に良好な転写性を
有し、なおかつ基板成形サイクルのタクトアップを可能
とし、極めて平面性の良い成形基板を製造するための、
薄肉基板の成形方法、光ディスクメディア製造方法及び
薄肉基板成形用スタンパを提供するものである。

【００３１】（実施例１）図１は、本発明の薄肉基板の
成形方法に使用するスタンパの成形方法を示す一連の模
式的工程図である。以下、例として光ディスク基板を形
成する際の製造工程について順次説明する。ガラス基板
１に形成したプリグルーブパターン２上に導体化膜３を
形成後、該導体化膜３を陰極としてＮｉ電鋳をおこな
い、厚さ約２５μｍのＮｉ電鋳層４を形成する（図１
Ａ）。次に、Ｎｉ電鋳層４に部分イミド化された直鎖型
ポリアミド酸溶液（例；トレニース＃３０００、東レ
製）をスピン塗布、もしくはスプレー塗布後、加熱して
脱水環化させてイミド化することによりポリイミド断熱
層５を形成する（図１Ｂ）。再び、ポリイミド断熱層５
上に導体化膜６を形成後、該導体化膜６を陰極としてＮ
ｉ電鋳を行い、全厚みが３００μｍとなるようにＮｉ電
鋳層７を形成する（図１Ｃ）。次に、ガラス基板１を剥
離することにより、光ディスク基板成形用スタンパ８を
得る（図１Ｄ）。

【００３２】以上のようにして形成した、図１Ｄに示す
ようなスタンパ８を、図示しない射出成形機の固定側金
型に装着し、鏡面状に形成された可動側金型との間に形
成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出充填することに
より、光ディスク基板を成形する。成形樹脂材料である
ポリカーボネートのガラス転移温度（Ｔｇ）は１４５℃
である。

【００３３】次に、円周方向の面振れに大きく影響する
可動側金型温度水準を８０，９０，１０５，１２０℃と
し、固定側金型温度は１００℃に固定し、ポリイミド断
熱層は２０μｍに固定して、各条件で成形を行ったとこ
ろ、可動側金型温度水準を１０５℃以下とすることによ
って仕様を満足した。しかし、８０℃の場合は、複屈折
仕様を満足できなかった。次に、固定側金型温度水準を
１００，１１５，１３０，１４０℃とした。その結果、
１１５℃以上で十分な転写性が得られた。しかし、１４
０℃の場合は、反りが大きくなり平面性が悪化した。最
後に、ポリイミド断熱層の厚み水準を、２０，５０，１
５０，２５０μｍとした。その結果、１５０μｍ以下で
十分な転写性が確保できた。しかし２５０μｍでは、反
りが大きくなり平面性が悪化した。

【００３４】（実施例２）実施例１と同様の方法で、光
ディスク基板成形用スタンパを得た。ただし、断熱層を
セラミクス（ジルコニア）によって形成し、図１に示す
実施例１のＮｉ電鋳層４に対して溶射、プラズマジェッ
ト、イオンプレーティングその他の方法で形成した。な
お、セラミクス断熱層の厚みは２０、５０、１００、１
５０、２５０μｍとして成形した。セラミクス断熱層の
厚みは、１００μｍ以上で十分な転写性と成形基板の平
面性が確保できた。金型温度水準は、実施例１と同様で
ある。

【００３５】（実施例３）実施例１と同様の方法で、光
ディスク基板成形用スタンパを得た。ただし、断熱層を
ビスマスによって形成し、図１に示す実施例１のＮｉ電
鋳層４に対して電気めっきで形成する。なお、ビスマス
断熱層の厚みは、５０、１５０、２５０μｍとした。ビ
スマス断熱層の厚みは２５０μｍ以上で、十分な転写性
と成形基板の平面性が確保できた。金型温度水準は、実
施例１と同様である。

【００３６】（比較例）実施例１と同様の方法で、光デ
ィスク基板成形用スタンパを得た。ただし、スタンパは
全てニッケル金属のみで構成されている。実施例１と同
様の方法で基板成形を実施すると、スタンパの微細パタ
ーンの転写性が不十分で、信号特性の不良な光ディスク
の製造を余儀なくされた。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次のような効果を奏する。請求項１の発明によ
れば、薄肉で平坦な基板の成形時に断熱効果を強く発揮
させることができ、スキン層の形成を遅らせ、薄肉成形
基板の全体の温度バランスが均等となり、平面性の良い
薄肉成形基板が得られ、貼り合わせ工程の歩留まりが向
上する。

【００３８】請求項２の発明によれば、ＤＶＤメディア
等の将来光ディスクの主流になると予測される種々の薄
肉基板に対応でき、生産性が向上する。

【００３９】請求項３の発明によれば、十分な転写性の
確保と、基板成形サイクルのタクトアップを同時に可能
とし、量産加工法として適用できる。

【００４０】請求項４の発明によれば、薄肉成形基板の
円周方向の面振れが小さくなり、ドライブピックアップ
の追従性が安定する。

【００４１】請求項５の発明によれば、充填直後の溶融
樹脂の急冷を抑制することで、スタンパの微細パターン
の転写性の向上が可能となる。

【００４２】請求項６，９，１２の発明によれば、信号
安定性の良い光ディスクメディア製造における歩留まり
が向上する。

【００４３】請求項７，１０，１４の発明によれば、十
分な転写性の確保と、基板成形サイクルのタクトアップ
を同時に可能とする断熱層の膜厚を規定できる。

【００４４】請求項８，１１，１５の発明によれば、十
分な転写性の確保と、基板成形サイクルのタクトアップ
を同時に可能とする量産加工法によって形成できる。

【００４５】請求項１３の発明によれば、スタンパの寿
命が長くなる。

【００４６】請求項１６の発明によれば、高品質の光デ
ィスクメディアを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の薄肉基板の成形方法を示す工程図で
ある。

【図２】 従来の射出成型法により薄肉基板を成形する
際の、金型内樹脂流動を模式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１…ガラス基板、２…プリグルーブ、３，６…導体化
膜、４，７…Ｎｉ電鋳層、５…ポリイミド断熱層。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F202 AA28 AH79 AJ09 AJ13 AK14 AR06 CA11 CB01 CK41 CM26 CN27 4F206 AA28 AH79 AJ09 AJ13 AK14 AR064 JA07 JN43 JQ81 5D121 AA02 CA01 CA06 CA07 DD05 DD20

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部及び／または裏面を断熱材料で形成
   したスタンパを成形機の金型に取り付け、該金型の設定
   温度を成形樹脂材料のガラス転移温度（Ｔｇ）により規
   定することを特徴とする薄肉基板の成形方法。
2. 【請求項２】 前記薄肉基板は、光ディスク基板である
   ことを特徴とする請求項１記載の薄肉基板の成形方法。
3. 【請求項３】 前記スタンパを固定側金型に取り付け、
   該固定側金型温度は、前記成形樹脂材料のガラス転移温
   度（Ｔｇ）より１５乃至３０℃低く設定することを特徴
   とする請求項１または２記載の薄肉基板成形方法。
4. 【請求項４】 前記金型の可動側金型温度は、前記成形
   樹脂材料のガラス転移温度（Ｔｇ）より４０乃至５５℃
   低く設定することを特徴とする請求項１または２記載の
   薄肉基板成形方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４いずれか記載の薄肉基板
   の成形方法で使用する薄肉基板成形用スタンパにおい
   て、該スタンパを形成する断熱材料の熱伝導率は、９４
   Ｗ／ｍ・Ｋより小であることを特徴とする薄肉基板成形
   用スタンパ。
6. 【請求項６】 前記断熱材料は、耐熱性有機高分子材料
   からなることを特徴とする請求項５記載の薄肉基板成形
   用スタンパ。
7. 【請求項７】 前記耐熱性有機高分子材料は、ポリイミ
   ドまたはポリアミドイミドであることを特徴とする請求
   項６に記載の薄肉基板成形用スタンパ。
8. 【請求項８】 前記ポリイミドまたはポリアミドイミド
   の厚みは、２０乃至１５０μｍであることを特徴とする
   請求項７記載の薄肉基板成形用スタンパ。
9. 【請求項９】 前記断熱材料は、耐熱性無機高分子材料
   であることを特徴とする請求項５記載の薄肉基板成形用
   スタンパ。
10. 【請求項１０】 前記耐熱性無機高分子材料は、セラミ
    クスからなることを特徴とする請求項９記載の薄肉基板
    成形用スタンパ。
11. 【請求項１１】 前記セラミクスの厚みは、１００乃至
    ３００μｍであることを特徴とする請求項１０記載の薄
    肉基板成形用スタンパ。
12. 【請求項１２】 前記断熱材料は、金属からなることを
    特徴とする請求項５記載の薄肉基板成形用スタンパ。
13. 【請求項１３】 前記金属の線膨張係数は、前記スタン
    パの材料であるニッケルと近似したものであることを特
    徴とする請求項１２記載の薄肉基板成形用スタンパ。
14. 【請求項１４】 前記金属は、ビスマスであることを特
    徴とする請求項１３記載の薄肉基板成形用スタンパ。
15. 【請求項１５】 前記ビスマスの厚みは、２５０乃至３
    ００μｍであることを特徴とする請求項１４記載の薄肉
    基板成形用スタンパ。
16. 【請求項１６】 請求項５乃至１５いずれか記載の薄肉
    基板成形用スタンパを用い、請求項１乃至４いずれか記
    載の薄肉基板成形方法により光ディスクメディアを製造
    することを特徴とする光ディスクメディア製造方法。