SE509846C2 - Förfarande för optisk tjockleksmätning av ett limskikt jämte optisk skiva och dess framställning samt limmedel och dess användning - Google Patents

Description

20 25 30 509 846 E 2 En metod att kontrollmäta spalten mellan inforrnationsskikten, d.v.s. limskiktets tjocklek, är att låta en laserpickup fokusera på de olika infonnationsskikten och sedan beräkna avståndet dem emellan. Denna metod ger god upplösning av skikten, men mätningen tar lång tid att genomföra.

En arman metod är att helt enkelt mäta totaltjockleken hos den färdiga DVD-skivan och utifiån antagande om substrattjockleken beräkna limskiktets tjocklek. Denna metod är väsentligt snabbare, men felkälloma är emellertid stora.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att föreslå en snabbare och säkrare metod att noggrant fastställa eller kontrollera tjockleken hos limskiktet hos DVD- skivor.

Enligt en första grundläggande aspekt av uppfinningen föreslås att man vid samman- lirmiingen av substraten använder sig av ett limmedel i vilket är inblandad en jämnt fördelad spårmängd av en fluorofor, d.v.s. ett fluorescensmedel. Härigenom blir det möjligt att med hjälp av en ljusstråle av en förutbestämd, lämplig våglängd excitera fluoroforen i strålgängen genom limskiktet. Genom att samtidigt därmed detektera ett genom exciteringen emitterat fluorescensljus från denna strålgång i limskiktet av en längre våglängd kan man på basis av styrkan hos det detekterade, ernitterade fluorescensljuset beräkna limskiktets tjocklek respektive kontrollera att denna tjocklek ligger inom ett givet toleransområde.

I enlighet med ovannämnda princip ligger följande kravkategorier inom ramen för föreliggande uppfinning: a) ett forfarande för optisk kontrollmätning av tjockleken av ett limskikt hos en optisk, datalagrande skiva genom fluorescensljusmätning; b) ett förfarande för framställning av en optisk, datalagrande skiva med ett lim- skikt innehållande en spårmängd av en fluorofor; 10 15 20 25 509 846 b) c) användning av ett bindemedel innehållande en spårmängd av en fluorofor vid sammanlimning av skivsubstrat till en optisk, datalagrande skiva; d) ett límmedel innehållande en spårmängd av en fluorofor för sammanlirnning av skivsubstrat till en optisk, datalagrande skiva; samt e) en optisk, datalagrande skiva innefattande ett limskikt innehållande en spår- mängd av en fluorofor.

Dessa kategorier bygger på en gemensam, enhetlig uppfinningstanke.

Ytterligare särdrag hos uppfinningen beskiives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning och är definierade i de efterföljande patentkraven.

På bifogade ritning visar: fig. 1 schematiskt en tvärsektion av en s.k. DVD-skiva med två informations- skikt, vid vilken företas en kontrollmätning av tjockleken av ett fluorofor innehållan- de limskikt mellan två skivsubstrat; ñg. 2 en DVD-skiva som genomlyses av ett linjeforrnigt ljusknippe; och fig. 3 ett kurvdiagram visande styrkan av ett emitterat fluorescensljus av en bestämd våglängd som funktion av vinkelpositionen på skivan.

Ifig. 1 betecknas generellt med 10 en optisk, datalagrande skiva av s.k. DVD-typ, närmare bestämt en DVD-skiva med två informationsskikt och av en typ som brukar benämnas ”SD9”.

Skivan 10 innefattar två transparenta skivsubstrat 12 och 14 av exempelvis polykar- bonat med normalt en tjocklek av ca 0,6 mm och en diameter av ca 120 mm. Skiv- substraten 12 och 14 har vart och ett ett informationsskikt 16 respektive 18 på sina motstående sidor, innehållande ett mycket stort antal spiralformiga spår, innehållan- de relativt korta och långa gropar med ett djup av ca 0,1 tim. Infonnationsskiktet 16 på det ena skivsubstratet 12 är belagt med ett för laserljus halvreflekterande skikt av exempelvis Al, Au eller SiN, medan informationsskiktet 18 på det andra skivsubstra- 10 15 20 25 30 846 4 509 tet 14 är framställt på liknande sätt men helreflekterande. De båda skivsubstraten 12, 14 är sammanhållna medelst ett tunt limskikt 20, vars brytningsindex skall vara komplementärt med brytningsindex hos substraten (polykarbonat) för att inte orsaka brytningsfel då ett laserljus av bestämd våglängd skall avläsa det övre informations- skiktet 18. Limmedlet kan exempelvis vara av lämplig epoxityp eller vara akrylat- baserat.

Förutom kravet på absolut avsaknad av luftblåsor i limmet och ett korrekt brytnings- index hos detsamma är det av yttersta vikt att tjockleken hos limskiktet inte varierar utanför ett fiirutbestämt område av 40 till 70 um mellan olika DVD-skivor, varvid alltså tjockleken mellan olika skivor kan variera i 15 um vid en medeltjocklek av 55 um. Vidare får limtjockleken variera med i l0 um inom en och samma skiva och maximalt i 4 um på ett varv, d.v.s. på en viss radie, inom samma skiva. Om dessa toleranser ej upprätthålles får DVD-spelarens laserpickup svårigheter med att korrekt fokusera på det helreflekterande infonnationsskiktet 18. l enlighet med föreliggande uppfinning föreslås nu en snabb och säker metod att noggrant fastställa och kontrollera att limtjockleken ligger inom ett förutbestärnt intervall och att variationema hos limskiktets tjocklek ligger inom förutbestämda toleransvärden. Käman i uppfinningen kan således anses ligga i att blott en liten spårmängd av en fluorofor, exempelvis fluorescein, inblandas och järrmt fördelas i ett limmedel med för laserljus lämpligt brytningsindex och som är lämpligt för sammanbindning av informationsbärande skivsubstrat, och att denna spårmängd av en fluorofor utnyttjas som hjälpmedel för att bestämma och kontrollera lirnskiktets tjocklek eller tjockleksvariationer. Det kan härvid röra sig om en mängd fluorofor som uppgår till någon tiondels mikrogram per liter lim. Limmedlet kan exempelvis vara av lämplig epoxityp eller vara akrylatbaserat.

I ett i fig. 1 schematiskt visat tillämpningsexempel av uppfinningen riktas en ljus- stråle L av exempelvis en våglängd runt 488 nm genom skivsubstraten 12 och 14 och genom limskiktet 20, varvid fluoroformolekyler som träffas av ljusstrålen L i strål- 10 15 20 25 5 509 84-6 gången genom limskiktet 20 bringas att exciteras och avge ett spektrum av i olika riktningar emitterat fluorescensljus.

Emellertid kan ljusstrålen L i praktiken med fördel utgöras av en linjeformig slråle A, bildad av en rad av ett stort antal, exempelvis 200-300, tätt åtskilda, icke visade ljuskällor, såsom är antytt i fig. 2, varvid ljuslinjen A sträcker sig väsentligen axiellt genom skivan 10 i en radiell formation, så att hela limskiktet mellan informations- skikten 16, 18 kan snabbt belysas vid ett van/s rotation av skivan 10. På liknande sätt kan en rad av detektorer (icke visade) vara placerade på samma sida av DVD-skivan som ljuskälloma men anordnade att detektera i strålgången genom limskiktet 20 emitterat fluorescensljus E i en riktning som skiljer sig från riktningen för det infal- lande ljuslinjeknippet (fig. 1), varvid detektorema avkänner styrkan av emitterat fluorescensljus E med längre våglängd, exempelvis ca 530 nm. Ett blockeringsfilter 22 kan vara anordnat i strålgången för det utvalda, detekterade fluorescensljuset E för att filtrera bort störande ljusreflexer som kan uppstå från det exciterande ljus- knippet L i limskiktet 20, då det träffar eventuella föroreningspartiklar i limmet.

Eftersom tjockleken hos de tunna informationsskikten 16, 18 av exempelvis Au och Al (ca 180-220 Å) kan variera något från skiva till skiva och dänned påverka värdet på det detekterade reflektionsljuset från ljusgången genom informationsskikten 16, 18 och limskiktet 20, kan en kalibrering av ljusreflektionen och ljustransmissionen genom det halvreflekterande infonnationsskiktet 16 och det helreflekterande infor- mationsskiktet 18 föregå mätproceduren av det detekterade reflektionsljuset. Detta kan exempelvis göras genom en provbelysning av vid skivans centmrnparti fi-ilagda, fiån varandra skilda provytor av respektive infoimationsskikt 16, 18, varvid relevan- ta grunddata (konstanter) kan erhållas för informationsskikten i och för en direkt efterföljande beräkning av limskiktets tjocklek.

Styrkan hos det utvalda emissionsljuset E från den genomlysta limspalten kan i det beskrivna fallet relateras till limskiktets tjocklek på ett direkt proportionellt sätt. Då 509 846 6 tvärsnittet av det exciterande ljusknippet L kan hållas konstant, kommer signalstyr- kan hos det detekterade ljuset E endast att bero av limskiktets tjocklek.

Fig. 3 illustrerar en kurva som visar variationen av intensiteten hos det detekterade fluorescensljuset E under ett van/s rotation av DVD-skivan 10 enligt fig. 2. Interval- let mellan íntensitetsnivåerna Il och I; kan härvid beräknas att motsvara en variation av i 4 um hos limskiktets tjocklek. I det visade fallet ligger således tjockleksvaria- tionen hos limskiktet inom det specificerade toleransornrådet.

Claims (10)

10 15 20 30 7 509 846 Patentkrav

1. Förfarande för optisk kontrollmätning av tjockleken hos ett limskikt (20) mellan två skivsubstrat (12, 14), såsom transparenta skivsubstrat till optiska, datalagrande skivor av s.k. DVD-typ, kännetecknat av att en ljusstråle (L) av en förutbestämd våglängd riktas genom ett limskikt (20) innehållande en jämnt fördelad spårmängd av en fluorofor för excítering av fluoroforen i strålgången i limskiktet, att genom exciteringen emitterat fluorescensljus (E) från limskiktet av längre våglängd detek- teras, och att man på basis av styrkan av det detekterade ljuset (E) beräknar tjock- leken hos lirnskiktet (20).

2. _ Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att den exciterande ljusstrålen (L) for- mas till en linjeforrnig stråle (A), bildad av en rad av en mångfald tätt åtskilda ljus- källor, anordnade att rikta en ljusstrâle väsentligen axiellt genom skivan ( 10) i en radiell formation, och att skivan (10) roteras.

3. Förfarande enligt krav l eller 2, kännetecknat av att det genom exciteringen emitterade fluoroscensljuset (E) detekteras i en riktning avvikande från strålgången för den infallande, exciterande ljusstrålen (L).

4. Förfarande för frarnställning av en optisk, datalagrande skiva, vid vilket två skiv- substrat (12, 14), där det ena substratet (12) har ett halvreflekterande informations- skikt (16) och det andra substratet ( 14) ett helreflekterande informationsskíkt (18), samrnanlimmas med informationsskikten (16, 18) vända mot varandra för bildande av en skiva (10) av s.k. DVD-typ med en förutbestämd tjocklek hos ett substraten (12, 14) sammanbindande limskikt (20), kännetecknat av att som limmedel väljes ett lirn, som innehåller en spårmängd av en fluorofor.

5. F örfarande enligt krav 4, kännetecknat av att fluoroforen utgöres av fiuorescein. 10 15 509 34-6 8

6. Optisk, datalagrande skiva, innefattande två sammanlimmade skivsubstrat (12, 14), där det ena substratet (12) har ett halvreflekterande infonnationsskikt (16) och det andra substratet (14) ett helreflekterande informationsskikt (18), varvid iriforrna- tionsskikten (16, 18) är vända mot varandra med ett skivsubstraten sarnmanbindande lirnskikt (20) däremellan av förutbestämd tjocklek, kännetecknad av att limskilctet (20) innehåller en spånnängd av en fluorofor.

7. Optisk skiva enligt krav 6, kännetecknad av att fluoroforen utgöres av fluorescein.

8. Användning av ett limmedel innehållande en spårmängd av en fluorofor för samrnanliniriing av två skivsubstrat (12, 14) till en optisk, datalagrande skiva (10).

9. Limmedel, särskilt ett för laserljus transparent lim för sammanlinining av infor- rnationsbärande skivsubstrat (12, 14) till en optisk, datalagrande skiva (10) av s.k. DVD-typ, kännetecknat av att limmedlet innehåller en jämnt fördelad spårmängd av en fluorofor.

10. Limmedel enligt krav 9, kännetecknat av att fluoroforen utgöres av fluorescein.