RU2163034C1

RU2163034C1 - Compact disk manufacturing process

Info

Publication number: RU2163034C1
Application number: RU2000108179A
Authority: RU
Inventors: Р.В. Андреев; А.Н. Борисов; А.П. Морозов; В.Н. Рыбаков; Г.К. Чиркин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Норд Групп"
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2001-02-10

Abstract

FIELD: instrumentation engineering; optical memory devices; data media. SUBSTANCE: process includes drying and melting of source polymer, melt compression in fixed disk-shaped mold incorporating data-carrying die, melt hardening during its cooling down, extraction of compact disk ingot from mold, evaporation of reflecting layer, coating of reflecting layer with shielding varnish, ultraviolet drying of varnish. Source polymer is dried out and conveyed with aid of oil- free compressor and ingot is cooled in mold. Deionized water delivered to mold and to evaporating device is used as cooling agent for evaporation of reflecting layer and for ingot cooling. Water resistance at mold inlet is to be between 10 and 15 Mohm, water temperature, between 11 and 13 C. Shielding layer is applied in the open by centrifuging method. Source polymer is polycarbonate. Precision control of pressure and temperature is made in the course of molding. Reflecting layer is evaporated in the environment of inert gas such as argon. Material for reflecting layer is metal such as aluminum or gold, or metal alloy. Composite cooling circuit connected to mold is used. EFFECT: reduced process time, improved quality of products, improved reliability and service life of device. 7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к приборостроению, к оптическим запоминающим устройствам, к способам изготовления носителей информации, а именно к технике изготовления компакт-диска, и может быть использовано для изготовления прозрачных основ оптических дисков с постоянной сигналограммой. The invention relates to instrumentation, to optical storage devices, to methods for manufacturing storage media, and in particular to the technique of manufacturing a compact disc, and can be used for the manufacture of transparent bases of optical discs with a constant signalogram.

Изобретение относится также к массовому производству компакт-дисков. The invention also relates to mass production of compact discs.

Под термином "носители информации" понимаются как носители аудио - и/или видеоинформации и/или носители данных и другие носители, например компакт-диски, так и носители, изготавливающиеся специально для записи и хранения звука, изображения и другой информации. The term "storage media" means both storage media of audio and / or video information and / or storage media and other storage media, such as CDs, and storage media made specifically for recording and storing sound, image and other information.

Одной из наиболее известных оптических запоминающих сред названного рода является компакт-диск, основные свойства которого установлены стандартом 1ЕС 908 и спецификацией "Compact Disc Digital Audio System Description", июнь 1989 г. , издатели фирмы "Сони" и "Филипс". Компакт-диск имеет, среди прочего, следующие признаки: информация записана последовательно в виде спиральной дорожки и считывается методом отражения с помощью фокусированного лазерного луча, в плоскости гладкой базисной поверхности диаметр фокуса равен ширине дорожки около 1 мкм, в пределах дорожки друг за другом следуют лоткообразные углубления, так называемые питы, отделенные друг от друга в направлении дорожки и в радиальном направлении участками гладкой базисной поверхности. One of the most famous optical storage media of this kind is a compact disk, the main properties of which are established by the 1EC 908 standard and the Compact Disc Digital Audio System Description specification, June 1989, publishers of Sony and Philips. The CD has, among other things, the following features: information is recorded sequentially in the form of a spiral track and is read by reflection using a focused laser beam, in the plane of a smooth base surface, the focus diameter is equal to the track width of about 1 μm, tray-shaped ones follow each other within the track recesses, the so-called pits, separated from each other in the direction of the track and in the radial direction by sections of a smooth base surface.

Известен способ изготовления оптического информационного носителя, включающий плавление полимера, программируемый впрыск под давлением расплава в неподвижную дискообразную форму при прецизионном регулировании давления и скорости впрыска, отверждении расплава при охлаждении, извлечение отливки из формы [Патент Японии N 59-196032, кл. G 11 В 7/26, 1984]. A known method of manufacturing an optical information medium, including polymer melting, programmable injection under melt pressure into a fixed disk-shaped form with precision control of injection pressure and speed, melt solidification during cooling, mold casting [Japanese Patent N 59-196032, cl. G 11 B 7/26, 1984].

Существенным недостатком известного способа является анизотропия характеристик подложки. Так, при перемещении от центра к периферии подложки ее разрывная прочность уменьшается на 30% двулучепреломление увеличивается на 70%-100%. Такой разброс значений двулучепреломления приводит к увеличению числа ошибок при считывании информации, что снижает надежность ее хранения. A significant disadvantage of this method is the anisotropy of the characteristics of the substrate. So, when moving from the center to the periphery of the substrate, its breaking strength decreases by 30%, birefringence increases by 70% -100%. Such a spread of birefringence leads to an increase in the number of errors in reading information, which reduces the reliability of its storage.

Известен способ изготовления оптического информационного носителя, включающий операции заполнения жидким органическим материалом неподвижной дискообразной формы, содержащей матрицу с информацией (разметкой, информационным рельефом), отверждение материала, извлечение подложки из формы [Патент Японии N 61-74150, кл. G 11 В 7/23, 1986]. A known method of manufacturing an optical information carrier, including the operation of filling a liquid, stationary, disk-shaped form with a liquid organic material, containing a matrix with information (marking, information relief), curing the material, removing the substrate from the mold [Japanese Patent N 61-74150, cl. G 11 B 7/23, 1986].

Существенным недостатком способа является низкая надежность хранения информации из-за пониженной формуемости отливки носителя в результате усадки отверждаемого органического материала, что приводит к отклонению параметров подложки от заданных значений. Это приводит к искажениям и потере информации. Например, в оптическом носителе видеоинформации и стереозвука (видеодиске) вызывает выпадение сигнала, уменьшение отношения несущая/шум, появление дефектов типа "муар", "срыв синхронизации" при воспроизведении; в оптических дисках однократной и реверсивной записи вызывает уменьшение глубины направляющих канавок, шероховатость и разнотолщинность подложки, что приводит к дефектам регистрирующего слоя (разнотолщинность, несплошность). A significant disadvantage of this method is the low reliability of information storage due to the reduced formability of the carrier casting as a result of shrinkage of the curable organic material, which leads to a deviation of the substrate parameters from the set values. This leads to distortion and loss of information. For example, in an optical medium of video information and stereo sound (video disc), it causes a signal to drop out, a decrease in the carrier / noise ratio, the appearance of defects such as moire, or a failure of synchronization during playback; in optical discs of single and reverse recording, it causes a decrease in the depth of the guide grooves, the roughness and thickness of the substrate, which leads to defects in the recording layer (thickness, discontinuity).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому решению является способ изготовления компакт-диска, включающий операции сушки, плавления, заполнения под давлением жидким полимером неподвижной дискообразной пресс-формы, содержащей матрицу с информацией (разметкой, информационным рельефом), отверждение материала, извлечение подложки из формы, (см. заявку DE 3428599, G 11 В 7/26, опубл. 06.02.86). Существенным недостатком прототипа является высокая стоимость и низкая эффективность производства в виду увеличенного срока производства единицы продукции, невысокая стабильность качества, низкая надежность и долговечность средств производства, низкая надежность хранения информации из-за пониженной формуемости отливки носителя в результате усадки отверждаемого органического материала, что приводит к отклонению параметров подложки от заданных значений. The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed solution is a method of manufacturing a compact disc, including drying, melting, filling under pressure with a liquid polymer a stationary disk-shaped mold containing a matrix with information (marking, information relief), curing the material, extracting substrates from the mold, (see application DE 3428599, G 11 B 7/26, publ. 06.02.86). A significant disadvantage of the prototype is the high cost and low production efficiency in view of the increased production unit time, low quality stability, low reliability and durability of the means of production, low reliability of information storage due to the reduced formability of the carrier casting as a result of shrinkage of the cured organic material, which leads to deviation of the substrate parameters from the set values.

Задачей предлагаемого технического решения является стабилизирование процесса производства, сокращение срока производства, т.е. увеличение количества выпуска компакт-дисков в единицу времени, а значит снижение стоимости изготовления серийного компакт-диска за счет прецизионного и быстрого охлаждения отливки деионизованной (обессоленной) водой, устранение разброса размеров, повышение эффективности производства, стабилизирование качества выпускаемой продукции, повышение надежности и долговечности инструмента за счет использования в качестве хладагента деионизованной (обессоленной) воды, с заданными параметрами. Снижение стоимости изготовления серийных компакт-дисков. Повышение экологии производства за счет снижения в производственной среде вредных факторов (испарений, озона). The objective of the proposed technical solution is to stabilize the production process, shortening the production period, i.e. an increase in the number of compact discs produced per unit time, which means a reduction in the cost of manufacturing a serial compact disc due to the precision and rapid cooling of the casting with deionized (desalted) water, elimination of the variation in size, increased production efficiency, stabilized product quality, increased tool reliability and durability due to the use of deionized (desalted) water as a refrigerant, with specified parameters. Reduced production cost of serial CDs. Improving the ecology of production by reducing harmful factors (fumes, ozone) in the production environment.

Для решения поставленной задачи в способе изготовления компакт-диска, включающем сушку и плавление исходного полимера, прессование расплава в неподвижной дискообразной пресс-форме, содержащей матрицу с информацией, отверждение расплава при охлаждении, извлечение отливки оптического информационного носителя из формы, напыление отражающего слоя, покрытие отражающего слоя защитным лаком, ультрафиолетовую сушку фотоотверждающего лака, сушку и транспортировку исходного полимера обеспечивают безмасляным компрессором, отливку охлаждают в пресс-форме, а при напылении отражающего слоя, в качестве хладагента используют деионизованную воду, подаваемую в пресс-форму и в устройство напыления, защитный слой наносится методом центрифугирования на воздухе, причем сопротивление воды на входе в пресс задают в пределах 10-15 МОм, а температуру 13^oC.To solve the problem in a method for manufacturing a compact disk, including drying and melting the original polymer, pressing the melt in a stationary disk-shaped mold containing an information matrix, solidifying the melt during cooling, removing the cast of the optical information carrier from the mold, spraying the reflective layer, coating a reflective layer with a protective varnish, ultraviolet drying of the photocurable varnish, drying and transportation of the initial polymer are provided with an oil-free compressor, the casting is cooled in the mold, and when spraying the reflective layer, deionized water supplied to the mold and the spraying device is used as a coolant, the protective layer is applied by centrifugation in air, and the water resistance at the inlet to the press is set within 10-15 MΩ and a temperature of 13 ^o C.

В качестве исходного полимера может быть использован поликарбонат. Polycarbonate can be used as the starting polymer.

Прессование ведут при прецизионном регулировании давления. Напыление отражающего слоя ведут в среде инертного газа. Pressing is carried out with precision pressure control. The reflection layer is sprayed in an inert gas environment.

В качестве материала отражающего слоя может быть использован алюминий. As the material of the reflective layer can be used aluminum.

Способ включает сушку и плавление исходного полимера (поликарбоната), прессование расплава в неподвижной дискообразной пресс-форме, содержащей матрицу с информацией при прецизионном регулировании давления, отверждение расплава при охлаждении, извлечение отливки из формы, катодное напыление отражающего слоя алюминия в среде инертного газа (аргона), покрытие отражающего слоя защитным слоем (лаком), ультрафиолетовая сушка (фотоотверждающего) лака (дубление), контроль, нанесение этикетки. Сушку и транспортировку исходного полимера обеспечивают безмасляным компрессором, при охлаждении в качестве хладагента используют деионизованную воду, защитный слой наносится методом центрифугирования на воздухе, причем сопротивление воды на входе в пресс задают в пределах 10-15 МОм, а температуру 13^oC.The method includes drying and melting the initial polymer (polycarbonate), pressing the melt in a stationary disk-shaped mold containing a matrix with information on precision pressure control, solidifying the melt during cooling, removing the cast from the mold, cathodic deposition of a reflective layer of aluminum in an inert gas (argon) ), coating the reflective layer with a protective layer (varnish), ultraviolet drying (photo-curing) varnish (tanning), control, labeling. Drying and transportation of the starting polymer is provided with an oil-free compressor, deionized water is used as a refrigerant when cooling, the protective layer is applied by centrifugation in air, and the water resistance at the inlet to the press is set within 10-15 MΩ, and the temperature is 13 ^o C.

Способ изготовления компакт-дисков представлен в виде структурной схемы, приведенной на чертеже, где 1 - безмасляный компрессор, 2 - сушильный агрегат, 3 - плавление и прессование исходного полимера в пресс-форме, 4 - нанесение отражающего слоя на поверхность основы компакт-диска, 5 - покрытие отражающего слоя защитным лаком; 6 - ультрафиолетовая сушка фотоотверждающего лака; 7 - контроль; 8 - нанесение этикетки, 9 - установка подачи инертного газа (аргона), 10 - холодильник, 11 - установка получения деионизованной воды. Процесс охлаждения осуществляется путем одновременной подачи деионизованной воды к пресс-форме и в устройство нанесения отражающего слоя. В качестве охлаждающей жидкости используется деионизованная вода марки Б (ОСТ 11.02.9.003-90). A method of manufacturing compact discs is presented in the form of a structural diagram shown in the drawing, where 1 is an oil-free compressor, 2 is a drying unit, 3 is the melting and pressing of the original polymer in the mold, 4 is the deposition of a reflective layer on the surface of the base of the compact disc, 5 - coating the reflective layer with a protective varnish; 6 - ultraviolet drying of the photocurable varnish; 7 - control; 8 - labeling, 9 - inert gas (argon) supply unit, 10 - refrigerator, 11 - deionized water production unit. The cooling process is carried out by simultaneously supplying deionized water to the mold and into the device for applying a reflective layer. As a coolant, deionized water of grade B is used (OST 11.02.9.003-90).

Изобретение иллюстрируется примером. The invention is illustrated by an example.

Пример. Example.

В корпусе пресс-формы выполнены водяные рубашки, в которые через соответствующие штуцеры подводится и отводится жидкость (вода обессоленная), создавая заданный температурный режим. Заполняют под давлением жидкой полимерной композицией дискообразную пресс-форму с рабочей полостью диаметром 130 мм с центральным отверстием диаметром 15 мм и толщиной 1,2 мм. Дискообразная форма содержит никелевую матрицу со служебной информацией (разметкой), выполненной в виде направляющих канавок шириной 0,5 мкм, глубиной 0,1 мкм с шагом 1,6 мкм, а осевая линия представляет собой синусоиду с амплитудой 0,05 мкм и размахом 0,1 мкм. Служебная информация (разметка) предназначена для слежения (ориентирования) лазерного луча при записи информационного массива на оптический информационный носитель. Заполнение производят в чистых условиях класса чистоты 100 по ОСТ 1114.3302-87, т. е. в 1 л воздуха допускается не более 4 пылинок с максимальным размером 0,5 мкм. Water shirts are made in the mold housing, into which liquid (desalted water) is supplied and discharged through appropriate fittings, creating a given temperature regime. A disk-shaped mold with a working cavity with a diameter of 130 mm with a central hole with a diameter of 15 mm and a thickness of 1.2 mm is filled under pressure with a liquid polymer composition. The disk-shaped form contains a nickel matrix with service information (marking) made in the form of guide grooves with a width of 0.5 μm, a depth of 0.1 μm with a pitch of 1.6 μm, and the center line is a sinusoid with an amplitude of 0.05 μm and a span of 0 , 1 μm. Service information (marking) is intended for tracking (orienting) the laser beam when recording an information array on an optical information carrier. Filling is carried out under clean conditions of purity class 100 according to OST 1114.3302-87, i.e. no more than 4 dust particles with a maximum size of 0.5 microns are allowed in 1 liter of air.

Отверждают полимерную композицию. При отверждении полимерной композиции дискообразную форму охлаждают. В качестве хладогента используется деионизованная вода со следующими параметрами - температура на входе в пресс 13^oC, сопротивление - 15 МОм. Время снижения температуры отливки от 300^oC до 40^oC-4,2 сек (в прототипе - 10 сек).The polymer composition is cured. When the polymer composition is cured, the disk-shaped form is cooled. As a refrigerant, deionized water is used with the following parameters - temperature at the inlet to the press 13 ^o C, resistance - 15 MΩ. The time to reduce the temperature of the casting from 300 ^o C to 40 ^o C-4.2 sec (in the prototype - 10 sec).

Извлекают отвержденную отливку из дискообразной формы и переносят в устройство нанесения отражающего слоя с соблюдением требований класса чистоты 100 по ОСТ 1114, 3302-87. The cured casting is removed from the disk-shaped form and transferred to the device for applying the reflective layer in compliance with the requirements of purity class 100 according to OST 1114, 3302-87.

Подложка оптического информационного носителя представляет собой прозрачный диск диаметром 130 мм с центральным отверстием диаметром 15 мм и толщиной 1,2 мм. На одной стороне диска выполнена разметка в виде направляющих канавок шириной 0,8 мкм, глубиной 0,1 мкм с шагом 1,6 мкм (разброс значений соответственно 01; 0,005; 0,01), осевая линия представляет собой синусоиду с амплитудой 0,05 мкм и размахом 0,1 мкм. Размеры микронеоднородностей на поверхности диска, свободной от разметки, не превышает 0,01 мкм. The substrate of the optical information carrier is a transparent disk with a diameter of 130 mm with a central hole with a diameter of 15 mm and a thickness of 1.2 mm. On one side of the disk, markings are made in the form of guide grooves with a width of 0.8 μm, a depth of 0.1 μm with a pitch of 1.6 μm (the scatter of values is 01; 0.005; 0.01, respectively), the center line is a sinusoid with an amplitude of 0.05 microns and a span of 0.1 microns. The sizes of microinhomogeneities on the surface of the marking-free disk do not exceed 0.01 μm.

Параметры технологической среды:
- класс чистоты 100 по ОСТ 1114, 3302-87.Process environment parameters:
- purity class 100 according to OST 1114, 3302-87.

- температура воздуха 21+2^oC
- влажность воздуха 50+20%
Анализ рассмотренного примера показывает, что предложенный способ позволяет существенно, по сравнению с прототипом, ускорить производство. Предложенный способ высокопроизводителен за счет снижения времени на охлаждение основы компакт-диска. Использование деионизованной воды с заданными параметрами снижает концентрацию озона в атмосфере производственного процесса, что повышает экологичность способа.- air temperature 21 + 2 ^o C
- air humidity 50 + 20%
Analysis of the considered example shows that the proposed method allows significantly, in comparison with the prototype, to accelerate production. The proposed method is highly efficient by reducing the time required for cooling the base of the CD. The use of deionized water with specified parameters reduces the concentration of ozone in the atmosphere of the production process, which increases the environmental friendliness of the method.

Claims

1. A method of manufacturing a compact disk, including drying and melting the original polymer, pressing the melt in a stationary disk-shaped mold containing a matrix with information, solidifying the melt during cooling, removing the cast of the compact disk from the mold, spraying the reflective layer, coating the reflective layer with a protective varnish, ultraviolet drying of varnish, characterized in that the drying and transportation of the starting polymer is provided with an oil-free compressor, the casting is cooled in the mold, and when spraying the reflective layer and when cooling When casting, the deionized water supplied to the mold and the spraying device is used as a coolant, and the water resistance at the inlet of the mold is set within 10 - 15 MΩ, and the water temperature is 11 - 13 ^o C, while the protective layer is applied by centrifugation in air.

2. The method according to claim 1, characterized in that polycarbonate is used as the starting polymer.

3. The method according to claim 1, characterized in that as the starting polymer using colored polycarbonate, optically transparent in the wavelength region of the recording and reading laser radiation.

4. The method according to claim 1, characterized in that the pressing is carried out with precision control of pressure and temperature.

5. The method according to claim 1, characterized in that the deposition of the reflective layer is carried out in an inert gas, such as argon.

6. The method according to claim 1, characterized in that the metal layer, for example, aluminum or gold or metal alloys, is used as the material of the reflective layer.

7. The method according to claim 1, characterized in that the cooling circuit is made integral and connected to the mold.