光盘注塑成型工艺的优化

1、光盘注塑成型工艺的优化 2005年02月16日 文章源自:记录媒体技术光盘基片的注塑成型过程和质量对光盘成品的品质包括外观、机械特性、光学特性及电气特性都有极其重要的影响，是光盘复制生产中最重要的一环。本文通过分析注塑参数对光盘质量特性的影响，给出一些提高光盘质量的方法。1注塑参数为了获得最好的结果，首先应关注一些基本的注塑参数。如模具温度、熔胶温度、注塑压力、保压、背压、注塑速度及合模力等。11熔胶温度熔胶温度在料筒上的分布从料斗到射嘴通常是一个曲线分布（如图l-1）。射嘴温度较低是为了防止流涎发生。图l-l典型的熔胶温度分布12注塑速度较高的注塑速度可以缩短注塑时间，加快生产周期，并且避免

2、了热熔料过早冷却产生双折射现象。但有时为了避免热熔料在流经模具表面有厚度变化的区域（如堆叠环Stacking ring）时产生流线（Flow marks），又必须选择较低的注塑速度。因此注塑速度在整个注塑过程中应根据不同区域的特点进行设定（如图l-2）。图l-2典型的注塑速度分布13注塑压力和保压压力注塑压力的设定应以熔融的PC料充满模腔而不产生飞边为准。不同的注塑速度、不同的熔胶温度和不同的基片厚度所需的填充压力是不同的，因此注塑压力应依据注塑速度、熔胶温度和基片厚度的变化而做出相应的调整。保压压力是注塑压力的延续，为了防止热熔料回流及向模腔内补料，保压压力起始于注塑压力结束的时候，并分段逐

3、步降低和释放压力（见图1-3）。一般情况下，保压时间越短越好。图l-3注塑压力保压压力分布14塑化螺杆转速 为了在冷却时间结束之前完成塑化，螺杆需要较高的转速。典型的螺杆转速从250rpm到400rpm不等。但螺杆转速太高会产生太大的剪切力使PC料过热而降解。背压 总体而言，只要能保证PC料充分的混合及每次注塑都有恒定的注塑量，背压就应尽可能小。但要注意背压不能太小，否则会使供料不连续形成注塑量不足的小光盘。图1-4光盘的注塑成型15合模力由于注塑压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力。为了锁紧模具必须有足够大的合模力。2光盘质量的优化注塑参数与光盘质量之间的联系和作用是复杂的。如何在这些既相

4、互联系又相互作用的注塑参数和光盘特性之间找到一个最佳平衡点，是生产高质量光盘的关键。下面逐一进行分析。21双折射光盘中的双折射现象是光盘基片在注塑成型过程中，由于分子取向和内部应力在冷却过程中没有得到有效释放，引起光学畸变而产生的。这种畸变会使一束入射光分解成两束折射光而引发读写错误。因此注塑过程中应注意避免内应力的产生并让内应力得到有效释放。一般而言，较高的模温和熔胶温度有利于降低双折射。22翘曲变形翘曲变形是用角度来表示的光盘的不平整度。通常又分为沿径向方向的变形（RD）和沿切向方向的变形（TD）。翘曲变形太大会使入射光难于聚焦和反射光发生偏离而引发读写错误。23高频信号高频信号，如CD的

5、I3I11和DVD的I3I14，实际上反映了光盘的坑（预录类）或槽（可录类）的复制水平。即经过复制的坑或糟的几何尺寸（高度、宽度及角度）的质量，决定了高频信号的质量。24块误码率（Bler）块误码率是指一秒钟内CI解码器检测到的一个或多个错误符号的帧数目。CD规定误码率（Bler）不能超过220。25跟踪能力光盘的跟踪能力由跟踪信号（PushPull）和光盘的物理偏差决定。跟踪信号（PushPull） 实际上反映了坑或槽内反射率与岸上反射率的强弱对比。该对比度越高则跟踪信号越强。跟踪信号必须有一定的强度才能实现正确的跟踪，但也不能太高。规范要求跟踪信号在0.040.07之间（Red Book）

6、。若跟踪信号太弱，说明坑或糟的深度太大，需沿降低坑或槽复制率的方向调节注塑参数或更换Stamper；若跟踪信号太强，说明坑或糟的深度太小，需沿提高坑或糟的复制率的方向调节注塑参数（参见2.3）。物理偏差 主要分为偏心（ECC）和切向偏差（TD）。偏心过大，会使径向加速度加大，增加跟踪难度，产生跟踪错误（TE）。切向偏差过大，会使轴向加速度加大，增加聚焦难度，产生聚焦错误（FE）。26云彩云彩是沟槽变形后造成不同反射率的光在光盘表面形成的干涉条纹。26l云彩形成的机理不平行脱模光盘部分粘附在Stamper上，在脱模时由于拉伸动作，使沟槽变形或隆起。光盘移动在脱模之前或在脱模的同时，光盘与Stam

7、per有相对位移，造成沟槽变形。262云彩可能的成因模具装配错误动模和静模不对中，使两片模具在开、闭模过程中有相对位移；镜面没有完全锁死，在注塑过程和开模时，镜面有移动；Stamper holder安装不正确。当Holder太紧时，Stamper会受力变形，部分区域没有与模具表面完全接触，这使Stamper在注塑和脱模时产生移动。Stamper内径和外径不合规格。当Stamper内径过小或外径过大时，会使Stamper弯曲变形，在注塑和脱模时产生移动；表面不平整。如果Stamper表面不够平整，Stamper会由于局部热传导不良形成局部温差而产生移动。沟槽的几何尺寸如沟槽的高度、宽度、夹角也会对脱模产生影响。太深、太窄、夹角太大的沟槽不利于脱模。3结论光盘注塑成型工艺是一个相当复杂的过程。注塑速度、熔胶温度、模具温度、合模力等或单独或综合地对光盘质量，包括从双折射、云彩、翘曲变形等光学机械特性到高频信号、跟踪信号、误码率等电气特性产生影响。高质量的电信号倚赖于完美的坑槽复制，它需要高的模温、较高的注塑速度和保压压力。而较高的住塑速度可能引起某些表观缺陷；较低的保压压力才能保证较低