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光盘金属化溅渡工艺

王朝厨房·作者佚名  2007-01-03
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光盘金属化溅渡工艺

溅镀后的模压盘片能够在播放器上读出,为确保读出信号的强度,需要溅镀金属层的反射率达到80%。

从注塑机取出的透明盘片不能在播放机上播放,因为播放机的读出激光无法反射并返回读出探测器。为了能够播放,入射激光中的70%必须要返回探测器。这意味着透明盘片上需有一反射层, 反射率至少为80%。因为大约10%的光在盘片和空气的界面上由于随机散射和损失而消耗掉。

反射层的制作工艺称为金属化。有两种主要技术:蒸发和溅射,都要求在真空室内进行。蒸发是最早用于CD盘金属化的工艺。一批盘片放在一个架子上,然后装入一个大真空室中。抽气使室内压力降低,熔化的铝几乎沸腾,沉积在盘片的坑点表面形成铝层。沉积后,使室内压力升到大气压,取出盘片。只要非常薄(55~70nm)的铝层就能达到红皮书的反射率标准;因为铝沉积在盘片的非播放面,所以在满足反射率标准的情况下,允许有一定的厚度变化。

早期的盘片都是离线批量金属化处理的,现在采用溅射技术。在线CD复制工艺的发展导致单个盘片的金属化。溅射依靠惰性气体氩在电离后形成的等离子体。与蒸镀时加热铝直至熔化不同,等离子体中的高能电子轰击靶材(例如铝),使金属原子溅出到达盘片的表面。

实际上,原子可以到处飞,溅射效率并不很高。不但浪费材料,而且还要定期清洗掉室内所有的废弃材料。改用磁控溅射, 则大部分原子将在靶材(阴极)和盘基(阳极)间飞行。但原子的迁移运动并非完全均匀,导致靶材的不均匀溅蚀以及盘片的相应变化。既浪费材料又因靶材须经常更换而增加了停机时间。

每台溅镀机都有自己的靶材溅蚀模式,所以需预设计靶材形状,使损耗降至最低。虽然磁控管提高了效率,但一些原子从未到达盘片, 为激励更多的原子停留其上, 小磁铁环绕靶材放置,这就是聚焦阴极的基本原理。

随着靶材逐渐消耗,工艺逐渐变慢,需要增加功率作为补偿。现在的溅镀机在靶材更换前大约能金属化200000张盘片。

不需要金属化整个盘片表面,因为如果盘片的内径边缘或外径边缘损坏时,铝将很快被污染。为避免此类情况,使用内挡块和外挡圈,保护盘片的外边缘和中心部分。这样的设计非常重要,挡块(圈)由纯铜制成(确保和铝之间具有很好的粘附)。如果设计得不好,或者清洗的不合格,微粒将被击落, 掉到盘面上, 导致针孔。

金同样可作为金属化靶材,金比铝的反射率更高,对760nm波长、金是97%,铝85%。一些“金”盘并非金反射层,仅仅是铝中添加了铜呈现出金色。金用在CD-R和DVD-9上。金的化学稳定性好,使它成为CD-R染料层上金属化的有用材料。DVD则不同。

DVD-9不寻常是因为它具有两个反射层,靠近光源的层称为层0(或L0),为了读出远离光源的层1(或L1),层0必须是半反射层。这意味着需要更严格的溅镀工艺控制。溅镀层厚度应非常均匀,因为金属沉积的厚度决定了半反射层的特性。金很容易进行溅镀,所以很通用。在早期应用氮化硅和碳化硅,但是纯硅现在变成了金的主要替代品。

对于CD-R的溅镀靶,最新的材料是银。对每个反射层可能是银/铝结合材料,或者两层都是银或银的合金。银的价格比金低,而反射率高达99%。

无论使用什么靶材,都要保证盘片的反射率达到规范。反射层如果暴露在空气中反射率将降低,所以溅镀后应尽可能快地保护金属化表面,采用保护胶涂层是制作工艺的下道工序。

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