JPH0210133A

JPH0210133A - 水の拡散係数測定用プラスチック基板

Info

Publication number: JPH0210133A
Application number: JP16150288A
Authority: JP
Inventors: Mikiko Saito; 美紀子齋藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1990-01-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は特に光デイスク用プラスチック基板内の水の拡
散係数を測定する方法に関する。

（従来の技術）大量の情報を高密度に記録できる点がら光ディスクが盛
んに研究されている。この光ディスクの記録媒体として
は、作成法の容易さ、高い記録感度の点から希土類−遷
移金属からなる非晶質垂直磁化膜が主に用いられている
。しかし、この非晶質磁性膜は酸化されやすく特に高湿
度環境下に置かれると磁気特性が変化し、使用できなく
なるという欠点がある。そこで第４図に示すように通常
は透明基板１上の非晶質磁性膜３を挾み込むように２，
２′の保護膜を形成し、磁性膜の酸化、腐蝕を防ぐこと
が提案されている。

ここで基板としてプラスチック基板を用いた場合、基板
を通して水が拡散し、その結果基板内に水の濃度分布が
生じる。この水の濃度分布は基板の反りの原因となる。

又、プラスチック基板と無機材料であるＳｉＮ等の保護
膜の付着力は必ずしも充分に高くはない。そこでこのよ
うに反り等が発生すると保護膜の割れ、剥離につながり
記録媒体の特性を劣化させる原因となる。この為、反り
量の定量的把握あるいは割れ、剥離などによる記録媒体
の劣化要因分析の１手段としてプラスチック基板内の水
の拡散係数を調べておくことが望まれる。

しかしながら光ディスク用プラチック基板は一般に厚さ
の薄い円盤状であり、そのまま拡散係数を求める試料と
して用いると信頼性のある結果が得られない。

（発明が解決しようとする課題）従来の測定方法を用いたプラスチック基板の拡散係数の
求め方を以下に説明する。拡散係数の求め方としては例
えばＦｉｃｋの第２法則を用いる方法がある。Ｆｉｃｋ
の第２法則から得られる式を（υ式に示す。

Ｍｔ／Ｍｃｏ　＝　４ｆ羽ｄ・ＪＥ−・−（１）（１）
式においてＭｔは時間ｔにおける吸湿率、ＭＣＯは平衡
吸湿率、ｄは板厚、Ｄは拡散係数である。

Ｍｔ／Ｍｏとｔ／ｄとの関係から拡散係数りを求めるこ
ができる。

そこで、ある環境試験下例えば６０°Ｃ９０％Ｒ，Ｈ，
に試料を入れ、放置時間と吸湿率についての測定を行っ
た。第５図に測定結果を示す。試料は１．２ｍｍ厚の光
デイスク用の基板である。図示されているように数時間
で平衡吸湿率（約０．３％）に達する。図中において○
印とΔ印はいきなり所定の環境条件に試料を入れた場合
であり、・印とム印は結露を防ぐ為、徐々に温度・湿度
を上げた場合である。このように従来の測定方法をその
まま適用した場合は、平衡吸湿率に達する時間が短く、
（１）式に基づき拡散係数を求めようとすると誤差が大
きくなり、正確に求めることができなかった。

誤差をなくす為に、バルク状の塊を用いた測定も考えら
れるが、ディスク基板とは処理工程、例えば射出成形、
アニール工程等が異なるため、水の拡散係数も異なる可
能性がある、そこでできる限り成形ディスクを用い、拡
散係数を求めておくことが望ましい。

本発明は光デイスク基板のように薄いプラスチック基板
においてより正確な基板内の水の拡散係数の測定を可能
にすることにある。

（課題を解決する為の手段）上記問題点を解決する為に本発明ではプラスチック基板
の両面に防湿性の保護膜（例えば５ｉＮ）を形成したプ
ラスチック基板を水の拡散係数測定用試料とすることを
特徴とする。

（作用）フィックの拡散法則に境界条件、初期条件を代入して得
られいる（２）式の拡散方程式によれば、不純物の濃度
分布は表面濃度に対して補誤差関数の分布で示される。

水も不純物の１つと考えるとこの方程式で濃度分布を表
すことができる。

Ｃ（ｘ、　ｔ）＝Ｃｓｅｒｆｃ　　　　　　−−−−−
（２）２ゾ石（２）式において、Ｃ（ｘ、　ｔ）は表面から距離Ｘ、
時間ｔにおける不純物の濃度、Ｃｓは表面濃度、Ｄは拡
散係数である。

ここで（２）式を積分すると基板内に入っている不純物
量Ｑｔを求めることができる。Ｑｔは（３）式で示され
る。

近似するとＱｔはψ又とＣｓの積で示される。第６図に
この関係を示す。Ｑｔはこのように高さＣｓ、底辺２ゾ
ｍめ斜線で示した三角近似で表せる。

本発明の吸湿率の測定結果から拡散係数を算出する方法
では舟で示される距離の部分が第６図で示されたＣｓつ
まり平衡吸湿率に達しているとじて拡散係数を算出する
式を導いた。この式に吸湿率を代入する場合、先述した
ように基板厚が薄ずぎると時間と吸湿率の間で誤差が大
きくなる。そこでできる限り拡散する距離が長くなるよ
うに基板の両面に防湿性の保護膜を形成し側面部から水
が入るようにした。その結果、十分信頼性の高い水の拡
散係数の測定が可能になった。

（実施例）以下実施例によりさらに本発明の詳細な説明する。第１
図に本発明に用いる基板の断面図を示す。

図において１は例えばポリカーボネートのような透明の
プラスチック基板、２，３はＳｉＮなどの防湿性の保護
膜である。１の板厚は通常の光デイスク用に用いている
１、２ｍｍであり、形状は直径１３０ｍｍの円盤である
。２，３の保護膜の厚さは約５ｏｏＡである。ここで水
の拡散は、側面部から始まり、側面からｖＤｔの部分の
体積は（４）式で示される。

（４）式で示された部分が平衡吸湿率Ｘ。に達している
とし、全体の体積をＶとすると水がゾＩ進んだ時の吸湿
率ｘ１は（５）式で示される。

・・・・・（５）この（５）式と実際の吸湿率測定結果から拡散係数りを
求めることができる。

実際８０°Ｃ９０％Ｒ，Ｈ，の雰囲気中に第１図に示さ
れた光ディスクを１００時間放置した時、吸湿率は０．
０５５％となった。

体積Ｖ＝１５．９ｃｍ３と平衡吸湿率０．３４％、ｔ＝
１００ｘｒ　＝０．０５５を（５）式に代入するとＤ＝
３．９０Ｘ１０−３（ａｍ２／ｈｒ）が得られた。

本発明の第２の実施例は第２図に示した光デイスク用基
板に適用した場合である。図に示されているように、通
常の光ディスクでは、再生記録用の装置との着脱の点を
考慮し、中心部にセンター穴４を設けている。

また保護膜、媒体の成膜時にホルダーを用いる当然この
成膜されていない箇所からも水は拡散する。そこでこの
成膜されていない部分、第２図中では網目部を考えると
この部分は表、裏、側面の３箇所から水が入る。板厚は
１．２ｍｍと薄いのでこの部分が平衡吸収率に達する時
間は２〜３時間である。

つまり、この網目部分を平衡吸湿率に達しているとみな
し、網目部分の端から基板内に水が拡散するとして式を
導いた。吸湿率Ｘは（６）式で示される。

ｘ　＝　０．０５６６　＋　０．１１７ψπ　　・・・
・・（６）実際に第２図に示された吸湿率の測定をおこ
なったところ第３図に示すような測定結果となった。こ
の測定結果と（６）式から拡散係数りを算出できる。

例えば第３図から得られる数値ｔ　＝５００．ｘ＝０．
１５を（６）式に代入するとＤ　＝　１２７　Ｘ　１０
　”（ｃｍ２／ｈｒ）が得られた。

（発明の効果）以上のように本発明は光デイスク用の基板のような板厚
の薄いプラスチック基板における水の拡散係数を精度よ
く求める事を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する為に用いたディスク状基板を
示す図、第２図は本発明の他の実施例に用いたディスク
状基板を示す図、第３図は第２図に示した基板の吸湿率
を示す図である。第４図は光ディスクの断面構造図、第
５図光ディスク用のポリカーボネート基板における吸湿
率を示す図、第６図は拡散方程式に用いた拡散距離と濃
度分布の関係図である。図において、１は透明基板、２，２′はＳｉＮ等の保護
膜、３はＴｂＦｅＣｏ等の磁性層、４は基板のセンター
穴部分である。第１図

Claims

【特許請求の範囲】

　プラスチック基板の両面に防湿性の保護膜を形成した
ことを特徴とする水の拡散係数測定用プラスチック基板
。