专利名称：盘的模塑方法以及模塑盘的制作方法
背景技术：
目前的高性能存储技术包括提供高的存储能力的光、磁和光磁介质。通常以几十亿比特/平方英寸盘表面积(吉比特/平方英寸(Gbits/in2))表示的面密度等于线密度(每英寸轨道的信息比特数)乘以每英寸轨道的轨道密度(trackdensity)。提高的面密度已经成为每兆字节的价格下降的关键因素，且工业上继续要求进一步增大面密度。
聚合物数据存储介质已经用在下述领域中，例如光盘(CD)和可记录或可再写入光盘(例如，CD-R和CD-RW)以及相似的具有相对低的面密度(例如，小于约1Gbits/in2)的装置，其通常是需要使用具有低的双折射性能和具有好的光学性能的基板的通读装置。
不像CD，具有高的面密度性质(通常至多或大于约5Gbits/in2)的存储介质使用第一表面或近场读/写技术，以增大面密度。对于这种存储介质，虽然基板的光学性能不是相应的，但是基板的物理和机械性能变得更为重要。对于高的面密度的应用，包括第一表面应用，存储介质的表面品质会影响读取装置的正确性、存储数据的能力以及基板的复制质量。而且，使用时存储介质的物理特性还会影响存储和取回(retrieve)数据的能力；即，如果介质的轴向位移太大，会阻止正确地取回数据和/或损坏读/写设备。
高清晰度电视方面的最近发展需要使用工业已知的独特的高密度记录介质作为数字视频记录材料(DVR，例如BLU-RAY DISC)。DVR盘组件(diskassembly)通常包括金属化处理在1.1毫米(mm)厚的基板上并且被光学膜通过透明粘合剂覆盖的数据存储层。
所述基板通常是聚合物材料，其可以是与所述光学膜相同或不同的材料。该组件必须符合关于盘的平整度的工业标准规范，偏离该规范称作径向倾斜(radial tilt)。所述组件在整个寿命周期所暴露的环境需要径向倾斜的变化最小。可以通过在80℃热老化该盘100小时而后测量径向倾斜来进行确定盘的尺寸稳定性的预测试验。时间、温度和湿度都会影响含有表现不同收缩率的材料层的组件的倾斜。
除了盘的平整度，盘组件还必须满足特征复制(feature replication)所需的最低要求。通常，使用含有模具嵌件或压模物(stamper)的模具母体(mouldmaster)来模塑盘基板，所述压模物包含具有微米或纳米范围内的特定尺寸特征的图案。模塑时，盘基板获得作为压模物图案的负图的图案。在测量时，复制的图案必须具有与压模物上的图案基本相同的沟槽(groove)。为使存储介质具有高的面密度性能，经常需要对压模物的特征的复制率为90％或更高。
使用目前可获得的材料和方法难以一贯地和可靠地满足具有高的面密度性能的存储介质所需要的要求。因此，本领域中仍然需要一种模塑盘基板的方法，以使盘基板的尺寸稳定性和沟槽深度复制性能达到最大。
发明内容
这里公开一种盘的模塑方法，所述方法包括注塑聚合物材料以根据模塑模型形成盘，所述模塑模型包含模塑参数和模塑参数值；测试由所述盘制造的盘组件的径向倾斜变化；基于导致由所述盘制造的盘组件具有位于所选值范围内的径向倾斜变化的模塑参数值，产生更新的(updated)模塑模型；以及重复模塑、测试和制造步骤，以形成最终的盘和最终的模塑模型，其中由最终的盘制造的盘组件在老化后表现出小于或等于约0.35度的径向倾斜变化值(在55mm的半径处测量)。
在另一实施方案中，盘的模塑方法包括在约330-约370℃的熔融温度下将聚合物材料注塑到模具中以形成盘，所述模具的模具温度为约90-约130℃且其合模力(clamp tannage)为约12-约35吨。
通过下面的附图和详细描述举例说明上述和其他特征。
图1表示模塑参数对通过初始模塑作业制备的盘组件的径向倾斜变化和沟槽深度的影响。
具体实施例方式
已经发现，可以通过仔细地选择用于模塑制品的特定模塑条件来显著降低模塑制品(特别是盘和盘基板)中的模塑残余应力。基板内的模塑残余应力可以随时间或在高温下释放，导致盘或盘基板的收缩。当盘组件包括盘或盘基板时，模塑残余应力的释放会导致盘组件产生径向倾斜。对于高面数据存储盘和盘基板，使模塑残余应力最小化并同时增加模塑盘的物理稳定性是特别理想的。已经出乎意料地发现，特定的模塑参数(例如，模具温度和熔融温度)显著地影响盘基板在物理稳定性方面的品质，仔细地选择这些模塑条件可以得到具有增大的尺寸稳定性的模塑盘。这些模塑参数还对盘的特征复制性能具有显著影响。
这里使用的术语径向倾斜是指制品(例如盘)在水平轴上的弯曲度数，通常用在盘的外半径处的垂直偏差来度量。通常，通过测量在与盘成一定角度处的入射激光束的偏差来确定径向倾斜。从几何角度考虑，激光束的偏差等于径向倾斜角的两倍。将其表示为径向偏差，其为测得的倾斜角(单位为度)的两倍。径向倾斜的变化是指新制造的盘的径向倾斜测量值与盘曝光于时间(temporal)和环境条件(包括升高的温度和/或湿度)后的径向倾斜的差值。
这里使用的术语模塑条件和模塑参数可以交换使用。这里使用的术语盘或盘基板可以交换使用。
已经有利地确定特定的模塑参数显著影响模塑制品(例如盘)中的模塑残余应力的大小。通过确定哪些模塑参数影响模塑残余应力的程度以及进而确定由模塑盘制造的盘组件的径向倾斜的大小，可以发展最佳模塑工艺或模塑模型，以模塑表现良好的物理稳定性的盘。另外，还可以确定影响盘的复制百分率的模塑参数，以建立最佳模塑工艺或模塑模型，用于模塑表现出良好的模具特征的特征复制百分率的盘。使用这里描述的方法，能够确定用于模塑盘的最佳模塑条件，而不考虑所用模塑装置的类型或聚合物材料的类型，从而得到具有显著增大的径向倾斜变化和/或复制百分率的盘。
首先根据初始模塑模型来模塑制品或盘。初始模塑模型可以包含初始模塑参数和及其相应的初始模塑参数值范围，其可以被描述为操作范围。可以基于用于形成盘的材料(例如特定的聚合物材料)的已知物理性能来制造初始模塑模型。该知识经常与用于所用模塑工艺类型的已知模塑参数值范围结合使用。例如，基于具有已知的玻璃化转变温度(Tg)和已知的粘度的聚合物材料的组成，可以预测用于模塑参数熔融温度和模具温度的注塑参数值的范围，并用于形成初始模塑模型。可以开发许多初始模塑参数及其相应的初始模塑参数值范围，用于制造初始模塑模型。应用训练法(training method)例如实验设计(DOE)技术可用在模塑模型的开发中。
用于注塑聚合物材料以形成盘的模塑参数可以包括聚合物材料的熔融温度，即聚合物被加热至高于其Tg的温度，以降低其粘度，从而被注射到模具中；模具温度，用于形成模塑部件的模腔温度，通常低于聚合物材料的Tg；合模力，在冷却期间用于保持将两个对半模具夹持在一起的力；保压压力，在冷却期间施加到模具中的熔体上的压力；冷却时间，使制品在模具中冷却的时间；等等。额外的模塑参数包括但不限于夹持时间，施加合模力以将两个对半模具保持在一起的时间；保持时间，施加保压压力的时间；注射速率，将聚合物材料注射到模具中的速率，其会影响注射填充期间的材料压力、剪切导致的材料温度以及总的注射时间；转移点(transfer point)，表示注射控制从位置控制转换到压力控制的螺杆位置，其会影响注射到模腔中的材料的总量以及填充结束和保持开始时的模腔压力；冲压延迟时间，从保持时间末端或转移点到冲压盘的内直径孔时的时间延迟，冲压延迟时间会影响内直径孔的尺寸和品质；鼓风延迟和时间，用于分离模塑盘和模具的鼓风延迟时间和鼓风作用时间，其会影响盘的形状；补偿温度，可以将模具的镜式块(mirror blocks)(移动侧镜面和静止侧镜面)的温度设定在不同温度，以诱导模具中的盘的非平衡或平衡冷却；冲压温度，经由冲压在工具中的内直径循环的冷却剂的温度，其会影响盘的内直径的温度和冷却速率以及内直径的孔尺寸；注道温度，经由模具注道循环的冷却剂的温度，其会影响盘的内直径的温度和冷却速率以及注道中的熔体的冷却速率。
可以使用实验设计(DOE)方法来确定初始模塑参数值范围和用于产生更新的模塑模型的后续的模塑参数值范围。对于每种模塑模型，研究这些模塑参数值范围的极限和中点，用于理解这些参数中的每一个或这些参数的组合对模塑盘的可测量的所选物理或机械性能的影响。例如，可以测试盘的特征复制百分率。特征复制百分率是基于模具压模物的特征的测量值与盘本身的匹配(matching)特征的测量值的比较。两者择一地或额外地，可以将盘制成盘组件，然后当在温度和/或湿度条件下老化一定时间时，测试径向倾斜变化。老化试验可以包括使盘或盘组件经受升高的温度和/或湿度达预定时间。可以通过将盘或盘组件暴露在80℃的温度下达96小时进行示例性老化试验。在另一老化试验中，将盘或盘组件暴露在80℃的温度和50％的相对湿度下达96小时。
将可以将盘的物理或机械性能的测试结果与用于特定性能的所选值范围进行比较。使用该信息以及导致得到该性能值的模塑参数来产生更新的模塑模型。导致盘具有落在所选值范围内的性能值的模塑参数值用于更新的模塑模型。
在一个实施方案中，显著影响被测试的所选物理或机械性能(例如特征复制百分率或径向倾斜变化)的模塑参数被隔离。例如，如果在80℃和50％的相对湿度下暴露96小时后，模具温度参数显著影响盘组件的径向倾斜变化，则更新的模塑模型将包括由以前的模塑模型调节的模具温度参数值范围。显著影响表示所选模塑参数以95％或更高的置信度(通过常规接受的统计学测试进行测定)对所选性能具有统计学上的显著影响。那些不显著影响所选物理或机械性能的模塑参数以以前的模塑模型中限定的值保留在更新的模塑模型中。
可以按照重复模塑制品、测试制品以及产生更新的模塑模型以最优化模塑模型的步骤，来进一步更新被更新的模塑模型。最终的模塑模型提供表现出具有在所选值范围内的值的所需物理或机械性能范围的注塑盘。为了品质控制目的所选的机械或物理性能值范围可以用于限定，盘所必须满足的最低规格要求。盘表现出大于或等于约90％的特征复制百分率是理想的，大于或等于约92％是优选的，大于或等于约94％是更优选的，大于或等于约95％是最优选的。而且，由这里描述的方法形成的盘而制造的盘组件在80℃下保持96小时后表现出小于或等于约0.5度的径向倾斜变化值(在半径为55mm处测定)是理想的。在该范围内，在80℃下保持96小时后的径向倾斜变化值小于或等于约0.35度是优选的，小于或等于约0.25度是更优选的，小于或等于约0.15度是进一步优选的。
在一个实施方案中，注塑聚合物材料以形成盘的方法是基于以下模塑参数熔融温度、模具温度和合模力。可以使用约330℃-约370℃的熔融温度。在该范围内，大于或等于约340℃的熔融温度是优选的，大于或等于约350℃是更优选的。在此范围内，小于或等于约360℃的熔融温度是优选的，小于或等于约355℃是更优选的。
可以使用约90℃-约130℃的模具温度。在该范围内，可以使用大于或等于约100℃的模具温度，优选大于或等于约110℃，更优选115℃。在此范围内，小于或等于约125℃的模具温度是优选的，小于或等于约120℃是更优选的。
可以使用大于约12吨的合模力，优选使用约12-约35吨的合模力。在该范围内，大于或等于约15吨的合模力是优选的，大于或等于约20的合模力是更优选的。而且，在该范围内，可以使用小于或等于约30吨的合模力，小于或等于约25吨也是适用的。
可以使用约1-约35秒的冷却时间。在该范围内，大于或等于约5秒的冷却时间是优选的，大于或等于约7秒是更优选的，大于或等于约12秒是进一步优选的。而且，在此范围内，可以使用小于或等于约25秒的冷却时间，小于或等于约20秒是优选的，小于或等于约15秒是更优选的。
可以使用约1-约40kgf/cm2的保压压力。在该范围内，大于或等于约5kgf/cm2的保压压力是优选的，大于或等于约10kgf/cm2的保压压力是更优选的，大于或等于约15kgf/cm2的保压压力是进一步优选的。而且，在此范围内，可以使用小于或等于约35kgf/cm2的保压压力，小于或等于约30kgf/cm2是优选的，小于或等于约25kgf/cm2是更优选的。
可以制造可由聚合物材料模塑而成的任何类型的制品。在一个示例性实施方案中，包括直接注塑的模塑方法可以用于注塑盘和盘基板。Adedeji等人的WO 02/43943一般性地描述了直接模塑工艺。具体地，模塑方法可以用于注塑数据存储盘或盘基板例如DVD、DVD-R、CD以及用于DVR的盘基板等。
合适的聚合物材料包括聚碳酸酯、聚(亚芳基醚)；聚(链烯基芳族化合物)；聚烯烃；二烯衍生聚合物，例如聚丁二烯和聚异戊二烯；聚丙烯酰胺；聚酰胺；聚酯；聚酯碳酸酯；聚醚砜；聚醚酮；聚醚酰亚胺；它们的共聚物；它们的共混物；等等。优选的聚合物材料包括聚(亚芳基醚)和聚(链烯基芳族化合物)的共混物。
术语聚(亚芳基醚)包括聚亚苯基醚(PPE)和聚(亚芳基醚)共聚物；接枝共聚物；聚(亚芳基醚)醚离聚物；以及链烃基芳族化合物、乙烯基芳族化合物以及聚(亚芳基醚)等的共聚物；以及包含上述至少一种的组合，等等。聚(亚芳基醚)本身是已知的聚合物，其含有多个通式(I)的结构单元
其中对于每个结构单元，每个Q1独立地是卤素、低级伯或仲烷基(例如，含有至多7个碳原子的烷基)、苯基、卤代烷基、氨基烷基、烃氧基或卤代烃氧基(其中至少两个碳原子分隔卤原子和氧原子)等；每个Q2独立地是氢、卤素、低级伯或仲烷基、苯基、卤代烷基、烃氧基或卤代烃氧基(其中至少两个碳原子分隔卤原子和氧原子)等。优选地，每个Q1是烷基或苯基，特别是C1-4烷基，且每个Q2是氢或C1-4烷基。应当理解，术语“卤代烷基”包括被一个或多个卤原子取代的烷基，包括被部分和全部卤代的烷基。
聚(亚芳基醚)的均聚物和共聚物都包括在内。优选的均聚物是含有2，6-二甲基亚苯基醚单元的那些。合适的共聚物包括含有例如上述单元与2，3，6-三甲基-1，4-亚苯基醚单元的组合的无规共聚物或由2，6-二甲基苯酚与2，3，6-三甲基苯酚共聚而衍生的共聚物。还包括含有通过接枝乙烯基单体或聚合物(例如聚苯乙烯)而制备的结构部分的聚(亚芳基醚)，以及偶联的聚(亚芳基醚)，其中偶联剂(例如低分子量聚碳酸酯、醌、杂环和甲醛)以已知方式与两个聚(亚芳基醚)链的羟基反应以形成高分子量聚合物。聚(亚芳基醚)还包括包含上述至少一种的组合。优选的聚(亚芳基醚)是聚(2，6-二甲基亚苯基醚)和聚(2，6-二甲基亚苯基醚-co-2，3，6-三甲基亚苯基醚)，如Singh等人的美国专利No.6,407,200以及Birsak等人的美国专利No.6,437,084中所描述的那些。
聚(亚芳基醚)通常具有约3,000-40,000原子质量单位(amu)的数均分子量和约20,000-80,000amu的重均分子量，由凝胶渗透色谱法测定。聚(亚芳基醚)可以具有约0.10-约0.60分升/克(dl/g)的特性粘度，优选约0.29-约0.48dl/g，在25℃的氯仿中测量。还可以组合使用高特性粘度的聚(亚芳基醚)和低特性粘度的聚(亚芳基醚)。当使用两种特性粘度时，确切比率的确定将在某种程度上取决于所用聚(亚芳基醚)的确切特性粘度和所需的最终物理性能。
聚(亚芳基醚)通常是通过氧化偶联至少一种一羟基芳族化合物例如2，6-二甲苯酚或2，3，6-三甲基苯酚而制备的。通常使用催化剂体系进行所述偶联；所述催化剂体系通常含有至少一种重金属化合物例如铜、锰或钴化合物，通常与其他各种材料组合。
用于多种目的的特别有用的聚(亚芳基醚)是包括具有含至少一个氨基烷基的端基的分子的那些。所述氨基烷基通常位于羟基的邻位。可以通过引入合适的伯或仲一元胺(例如二正丁基胺或二甲基胺)作为氧化偶联反应混合物的其中一种成分来获得含有所述端基的产物。经常存在的还有4-羟基二苯基端基，其通常由其中存在副产物二苯酚合苯醌的反应混合物获得，特别是在铜-卤化物-仲或叔胺体系中。通常构成聚合物的约90重量％的聚合物分子的大部分可以含有所述含氨基烷基和4-羟基二苯基端基的至少一种。
在一个实施方案中，聚(亚芳基醚)包含封端聚(亚芳基醚)。封端可用于阻止聚(亚芳基醚)链上的末端羟基的氧化。可以通过使用失活封端试剂经由例如酰化反应使末端羟基失活。选择的封端试剂理想地是导致产生更低反应活性的聚(亚芳基醚)的试剂，从而减少或阻止在高温处理过程中聚合物链的交联以及凝胶或黑点的形成。合适的封端试剂包括，例如水杨酸酯、氨茴酸或其取代衍生物等；水杨酸酯，特别是水杨酸碳酸酯(salicylic carbonate)和线性聚水杨酸酯是优选的。如这里所使用，术语“水杨酸酯”包括羧基、羟基，或两者都被酯化的化合物。合适的水杨酸酯包括，例如水杨酸芳基酯，例如水杨酸苯基酯、乙酰基水杨酸、水杨酸碳酸酯以及聚水杨酸酯，包括线性聚水杨酸酯和环状化合物例如双水杨酸内酯和三水杨酸内酯。优选的封端试剂是水杨酸碳酸酯和聚水杨酸酯，特别是线性聚水杨酸酯。在封端时，可以至多80％的所需程度对聚(亚芳基醚)进行封端，更优选至多约90％，进一步优选至多100％的羟基被封端。合适的封端聚(亚芳基醚)及其制备方法在White等人的美国专利No.4,760,118和Braat等人的美国专利No.6,306,978中有描述。
认为使用聚水杨酸酯对聚(亚芳基醚)进行封端能够减少聚(亚芳基醚)链中的氨基烷基端基的存在量。氨基烷基是在所述方法中使用胺制备聚(亚芳基醚)的氧化偶联反应的结果。位于聚(亚芳基醚)的末端羟基邻位的氨基烷基在高温下容易分解。认为分解会导致伯或仲胺的再生以及醌的甲基化物端基的产生，其会进而产生2，6-二烷基-1-羟基苯基端基。认为使用聚水杨酸酯对含有氨基烷基的聚(亚芳基醚)进行封端能够除去所述氨基，导致聚合物链的末端羟基被封端以及形成2-羟基-N，N-烷基苯扎明(水杨酰胺)。除去氨基和进行封端提供对高温更为稳定的聚(亚芳基醚)，从而在加工聚(亚芳基醚)时得到更少的降解产物，例如凝胶或黑点。
基于上述内容，构想的聚(亚芳基醚)树脂可以包括多种目前已知的聚(亚芳基醚)而不考虑结构单元或辅助化学特征的变化。
聚合物材料可以进一步包含聚(链烯基芳族化合物)树脂。这里使用的术语聚(链烯基芳族化合物)树脂包括通过本领域已知的方法(包括本体、悬浮和乳液聚合)制备的聚合物，其含有至少25％衍生自通式(II)的链烯基芳族单体的结构单元 其中R1是氢、C1-C8烷基或卤素；Z1是乙烯基、卤素或C1-C8烷基；且p为0-5。优选的链烯基芳族单体包括苯乙烯、氯代苯乙烯和乙烯基甲苯。聚(链烯基芳族化合物)树脂包括链烯基芳族单体的均聚物；链烯基芳族单体(例如苯乙烯)与一种或多种不同单体(例如丙烯腈、丁二烯、α-甲基苯乙烯、乙基乙烯基苯、二乙烯基苯和马来酸酐)的无规共聚物；以及含有橡胶改性剂和链烯基芳族单体(如上所述)均聚物的共混物和/或接枝物的橡胶改性聚(链烯基芳族化合物)树脂，其中橡胶改性剂可以是至少一种C4-C10非芳族二烯单体(例如丁二烯或异戊二烯)的聚合产物，且其中橡胶改性的聚(链烯基芳族化合物)树脂含有约98-约70重量％的链烯基芳族单体均聚物和约2-约30重量％的橡胶改性剂，优选含有约88-约94重量％的链烯基芳族单体均聚物和约6-约12重量％的橡胶改性剂。这些橡胶改性的聚苯乙烯包括高抗冲聚苯乙烯(通常称作HIPS)。
聚(链烯基芳族化合物)树脂还包括非弹性嵌段共聚物，例如苯乙烯和聚烯烃的二嵌段、三嵌段和多嵌段共聚物。还可以使用苯乙烯和丁二烯的非弹性嵌段共聚物组合物，其具有直链嵌段、放射状嵌段(radial block)或递变嵌段共聚物结构，其中丁二烯组分以至多约35重量％的量存在。它们可以商品名FINACLEAR购自Atofina公司并且以商品名K-RESINS购自ChevronPhillips Chemical Company。
聚(链烯基芳族化合物)树脂还可以包括苯乙烯-聚烯烃-甲基丙烯酸甲酯的嵌段共聚物，特别是购自Atofina的聚(苯乙烯-b-1，4-丁二烯-b-甲基丙烯酸甲酯)(SBM)，其含有聚苯乙烯、1，4-聚丁二烯以及间规立构的聚甲基丙烯酸甲酯的嵌段。可购自Atofina的SBM嵌段共聚物包括AF-X223、AF-X333、AF-X012、AF-X342、AF-X004和AF-X250。
优选的聚(链烯基芳族化合物)是链烯基芳族单体(II)的均聚物，其中R1是氢、低级烷基或卤素；Z1是乙烯基、卤素或低级烷基；且p为0-5。特别优选的链烯基芳族单体的均聚物是衍生自苯乙烯的均聚物(即均聚苯乙烯)。均聚苯乙烯优选包含至少99重量％的苯乙烯，更优选包含100重量％的苯乙烯。
聚(链烯基芳族化合物)树脂的立构规整性可以是无规立构或间规立构。高度优选的聚(链烯基芳族化合物)树脂包括无规立构和间规立构的均聚苯乙烯。合适的无规立构均聚苯乙烯例如可以EB3300购自Chevron并以P1800购自BASF。这里有时将无规立构均聚苯乙烯称作“结晶聚苯乙烯”树脂。可用的间规立构聚苯乙烯树脂(SPS)可以商标QUESTRA购自Dow ChemicalCompany。
聚(链烯基芳族化合物)树脂可具有约20,000-100,000原子质量单位(amu)的数均分子量和约10,000-300,000amu的重均分子量。
当使用聚(亚芳基醚)和聚(链烯基芳族化合物)的共混物制造盘时，聚(亚芳基醚)的量为约1-约99重量％，基于聚(亚芳基醚)和聚(链烯基芳族化合物)的总重量。在该范围内，聚(亚芳基醚)的用量可以小于或等于约80重量％，优选小于或等于约70重量％，更优选小于或等于约60重量％。而且，优选在该范围内，聚(亚芳基醚)的用量大于或等于约20重量％，优选大于或等于约30重量％，更优选大于或等于约40重量％。
由这里描述的盘基板制造的数据存储组件可以包括布置在盘基板上的数据存储层。所述数据存储组件可以进一步包括用在本领域中的额外层，例如介电层、保护层、反射层等。在一个优选实施方案中，所述数据存储组件包括聚合物盘基板、置于基板上的数据存储层、置于数据存储层上的粘合剂层，以及置于粘合剂层上的保护层。
数据存储层可以包含能够存储可取回的数据的任何材料，例如光学层、磁层或光磁层，其厚度小于或等于约600埃，优选厚度小于或等于约300埃。可能的数据存储层包括但不限于氧化物(例如硅酮氧化物(silicone oxide))；稀土元素-过渡金属合金；镍、钴、铬、钽、铂、铽、钆、铁、硼，其他；以及含有上述至少之一的合金和组合；有机染料(例如，花青或酞菁类染料)以及无机相变化合物(例如TeSeSn或InAgSb)。
可以通过喷涂工艺、电镀或涂覆技术(旋涂、喷涂、气相沉积、丝网印刷术、上漆、浸渍、溅射、真空沉积、电沉积、液面涂布(meniscus coating)等)将数据存储层施加在盘基板上。
保护数据层不受灰尘、油和其他污染物污染的保护层可以具有大于或等于约100微米至小于或等于约10埃的厚度，在一些实施方案中优选厚度小于或等于约300埃，特别优选厚度小于或等于约100埃。保护层的厚度通常通过所用的读/写装置的类型(例如，磁、光或光磁)至少部分地确定。可用于保护层的材料包括抗腐蚀材料例如氮化物(例如氮化硅和氮化铝等)、碳化物(例如碳化硅和其他)、氧化物(例如二氧化硅和其他)、聚合物材料(例如聚丙烯酸酯或聚碳酸酯)、碳膜(金刚石、类似金刚石的碳，等)等，以及包含至少上述之一的反应产物和组合。
特别适用于保护层的材料包括聚碳酸酯。如这里所使用，术语聚碳酸酯包括具有通式(III)的结构单元的组合物， 其中占R1基团总数的至少约60％的基团是芳族有机基团，其剩余部分是脂肪族、脂环族或芳族基团。优选地，R1是芳族有机基团，更优选地，是通式(IV)的基团，——A1——Y1——A2—— (IV)其中A1和A2都是单环二价芳基，Y1是桥连基团，其中一个或两个原子将A1和A2隔开。在一个示例性实施方案中，一个原子分隔A1和A2。这种类型的基团的示例性非限制实例是-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-、亚甲基、环己基-亚甲基、2-[2.2.1]-二亚环庚基、亚乙基、异亚丙基、新亚戊基、亚环己基、亚环十五基、亚环十二基和亚金刚烷基。桥连基团Y1可以是烃基或饱和烃基，例如亚甲基、亚环己基或异亚丙基。
可以使用本领域已知的任何方法(包括界面、溶液、固态或熔融方法)制备合适的聚碳酸酯。
可以使用粘合剂层将保护膜层层压在基板和数据存储层。合适的粘合剂包括橡胶类或类橡胶材料，例如天然橡胶、丙烯酸酯聚合物或硅橡胶等。其他粘合剂材料包括聚异戊二烯、苯乙烯丁二烯橡胶、乙丙橡胶、氟代乙烯基甲基硅氧烷、氯化异丁烯-异戊二烯、氯丁二烯、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、丙烯酸丁酯、发泡聚苯乙烯、发泡聚乙烯、发泡聚丙烯、泡沫聚氨酯、增塑聚氯乙烯、二甲基硅氧烷聚合物、甲基乙烯基硅氧烷、聚乙酸乙烯酯等。压敏粘合剂是优选的。
由盘基板制造的制品包括数据存储介质，例如但不限于，光、磁或光磁数据存储介质。所述介质包括光盘、可重写光盘、数字通用光盘、用于数据档案技术(DVR，例如BLU-RAY DISC)高密度盘等。可由上述制造的盘基板而制造的优选数据存储介质公开在2003年8月26日提交的申请序列号为No.10/648,609，卷号为No.120801，且名称为″STORAGE MEDIUM FOR DATAWITH IMPROVED DIMENSIONAL STABILITY″的文献中，与本申请共同未决。
通过引用将所有被引用的专利、专利申请和其他文献全部并入本文。下面通过非限制性实施例进一步阐述本发明。
实施例实施例1示例一种注塑包含模塑入的(molded-in)特征的聚亚苯基醚-聚苯乙烯盘基板的方法。最终基板用于形成包含不相似材料的层压盘组件，其中该组件表现出优异的尺寸稳定性和特征复制性。使用50重量％聚亚苯基醚(聚苯醚，PPE，0.33 IV，在25℃氯仿中测量)和50重量％结晶聚苯乙烯(xPS，L3450级，重均分子量(Mw)270,000，可购自Chevron Phillips Chemical)的共混物来制造盘基板。基于共混物在不同温度下的玻璃化转变温度(Tg)和粘度数据，选择模塑参数熔融温度和模具温度的初始范围。还针对模塑参数合模力、保压压力和冷却时间来确定用于注塑的模塑参数的范围。
研究模塑参数范围的中点和极限，以确定每个模塑参数和/或模塑参数的组合对注塑盘基板的模塑最优化的影响。表1提供被选用于在17个生产作业中进行初始筛选的模塑参数，以制造盘基板；熔融温度和模具温度的单位是摄氏度(℃)，合模力的单位是吨，保压压力的单位是千克力/平方厘米(kgf/cm2)，冷却时间的单位是秒。
表1
根据具有表1所示模塑参数的初始模塑模型注塑盘基板。使用SumitomoHeavy Industries，Ltd.生产的SD30注塑机以及Siekoh Giken Type J CD模具和具有44纳米高度(相应于在具有100％模具复制率的盘中44纳米的沟槽深度)特征的压模物注塑盘基板。代表性的聚合物溶体的注射量约为20克。
模塑盘基板的一个表面具有来自模具压模物的沟槽的阴性图案。通过溅射工艺在该表面上镀铝，达到标准厚度约0.05-0.10微米。将压敏粘合剂层(约25微米的厚度)施加在盘的镀金属部分，然后使用Record Products of America生产的nitto型带涂抹器(tape applicator)施加1，3-双(4-羟苯基)薄荷烷聚碳酸酯(BHPM-PC，由4，4′-[1-甲基-4-(1-甲基乙基)-1，3-环己烷二基]双酚(也称作BPT-2)制备)的透明保护膜层。通过将这叠材料放置在Carver层压机中在60℃和80磅/平方英寸(psi；5.6kgf/cm2)下挤压5分钟以充分粘合这些层，完成盘组件的制造。
热老化研究研究热老化之后对盘组件的径向倾斜的影响。将来自初始筛选的盘组件平衡至环境条件，测量每个盘组件的初始径向倾斜。如下测量径向倾斜使用Dr.Schenk Prometeus型MT-136E分析仪测量径向偏差或两倍的径向倾斜，作为盘半径的函数(在半径为55mm处测量)，使用红色激光器并作为CD-R格式对该盘建模(modeling)。然后通过暴露于80℃和50％的相对湿度下96小时对盘组件进行老化，再次平衡至环境条件，再次测量径向倾斜。通过将在80℃和50％的相对湿度下老化96小时后的径向倾斜减去老化前的初始径向倾斜，计算径向倾斜的变化。表1所示的倾斜变化结果是每个模塑作业三个盘组件的测量结果的平均值，单位为度。表中还包括标准偏差。还测试了使用与实施例中相同的压敏粘合剂粘合至BPA-PC膜上的对比盘组件QQ1050级的双酚A-聚碳酸酯盘(BPC-PC光学性能聚碳酸酯1050，获自GE Plastics)，结果如表1所示，作为对比实施例1(CE1)。
如表1所示，模塑参数对盘组件的径向倾斜性能具有显著影响。图1示出每个初始模塑参数对径向倾斜(单位度)和平均沟槽深度复制(单位纳米)的影响图。从图1可以看出，模塑参数模具温度、熔融温度和合模力最显著地影响径向倾斜和复制。选择对所述两种性能影响最大的模塑参数来产生更新的模塑模型。在更新的模塑模型中，不显著影响径向倾斜性能和复制百分率的模塑参数，例如保压压力和冷却时间，被保持为恒定值。
表2提供在更新的模塑模型中使用的更新的模塑参数及其值的范围。使用初始值的统计学分析，以找到制造在径向倾斜和复制方面更好的盘的可成型界区窗(processing window)，而确定这些值。由于经确定，保压压力和冷却时间不会显著影响径向倾斜性能或复制百分率，因此，在更新的模塑模型中，这些模塑参数保持为恒定值(分别为25kgf/cm2和12秒)。进行15个以上的注塑作业，以制造基于更新的模塑模型的盘基板。由上述盘基板制造盘组件。而且，对于作业18、21、26、27、29和30，使用BPA-PC保护膜制造额外的盘组件，以研究对BPA-PC膜的径向倾斜的影响，与BHPM-PC膜对比。如前所述，对盘组件进行80℃的热老化研究，结果以三个盘组件的测试平均值的形式示于表2。还测试粘合至上述用于对比实施例1的BPA-PC盘基板上的BPA-PC保护层的对比盘组件(对比实施例2(CE2))。
表2
aN/A＝不可得b六个盘组件的平均值，三个BHPM-PC和三个BPA-PC(作业18、21、26、27、29和30)c三个BHPM-PC盘组件的平均值(作业19、20、22-25、28、31和32)热老化研究的结果表明，与模塑条件相比，膜材料(BPA或BHPM)的选择对径向倾斜变化的影响较小(表2)。表2进一步提供了根据更新的模塑模型模制的盘基板的复制百分率(复制率，％)结果。如下确定复制百分率使用原子力显微镜测定盘特征-沟槽深度，将该数值除以相应的模具压模物的图案特征的测量值，再乘以100。表2中的复制百分率数据表示平均值。
通过80℃老化研究提供的径向倾斜数据以及复制百分率数据可以用于构建能够预测80℃径向倾斜变化以及复制百分率的转移函数(transferfunctions)，作为以下三个模塑参数的函数熔融温度、模具温度和合模力。可以使用统计算法(例如回归分析)研究转移函数，以联系模塑参数和得到的径向倾斜以及复制百分率之间的经验关系，从而确定哪些模塑因素是统计学上重要的以及它们对于盘的响应的影响。进而可以使用转移函数确定或预测用于感兴趣的特定设计的最佳模塑条件组。
如上述实施例所示，可以制造模塑模型，以设计用于含有聚亚苯基醚-聚苯乙烯共混物的注塑盘的最佳模塑条件。通过优化模塑条件，可以模制表现出优异的物理稳定性(通过80℃老化研究表明，倾斜变化小于0.3度)和优异的模具压模物特征的特征复制百分率(大于90％)的盘。
尽管参考示例性实施方案描述了本发明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，在不背离本发明的范围的情况下，可以对其做出各种变化并用等同物代替其元素。而且，可以做出许多改进，从而在不背离本发明的实质范围的情况下，使特定的情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明并不限于所公开的用于实施本发明的特定实施方案，而是试图涵盖落在权利要求书范围内的所有实施方案。
权利要求
1.盘的模塑方法，包括在约330-约370℃的熔融温度下将聚合物材料注塑到模具中以形成盘，所述模具的模具温度为约90-约130℃且其合模力为约12-约35吨。
2.权利要求1的方法，其中由所述盘制造的盘组件在80℃经历96小时后表现出小于或等于约0.35度的径向倾斜变化值，且其中所述盘表现出大于或等于约90％的特征复制百分率。
3.盘的模塑方法，包括注塑聚合物材料以根据模塑模型形成盘，所述模塑模型包含模塑参数和模塑参数值；测试由所述盘制造的盘组件的径向倾斜变化；基于导致由所述盘制造的盘组件具有位于所选值范围内的径向倾斜变化的模塑参数值，产生更新的模塑模型；以及重复模塑、测试和制造步骤，以形成最终的盘和最终的模塑模型，其中由最终的盘制造的盘组件在老化后表现出小于或等于约0.35度的径向倾斜变化值。
4.权利要求3的方法，进一步包括测试盘的特征复制百分率；基于导致盘具有位于所选值范围内的特征复制百分率的模塑参数值，产生更新的模塑模型；以及重复模塑、测试和制造步骤，直至最终的盘表现出大于或等于约90％的特征复制百分率。
5.权利要求3的方法，其中模塑参数是熔融温度、模具温度、合模力、保压压力、冷却时间或其组合。
6.权利要求1或3的方法，其中聚合物材料包含聚(亚芳基醚)和聚(链烯基芳族化合物)。
7.权利要求6的方法，其中聚(亚芳基醚)包含多个具有以下结构的结构单元 其中对于每个结构单元，每个Q1独立地是卤素、C1-C7伯或仲烷基、苯基、卤代烷基、氨基烷基、烃氧基或其中至少两个碳原子分隔卤原子和氧原子的卤代烃氧基，等；每个Q2独立地是氢、卤素、低级伯或仲烷基、苯基、卤代烷基、烃氧基或其中至少两个碳原子分隔卤原子和氧原子的卤代烃氧基。
8.权利要求6的方法，其中聚(链烯基芳族化合物)含有至少25重量％衍生自具有以下通式的链烯基芳族单体的结构单元 其中R1是氢、C1-C8烷基，或卤素；Z1是乙烯基、卤素或C1-C8烷基；且p为0-5。
9.权利要求6的方法，其中聚(亚芳基醚)在聚合物材料中的存在量为约60-约40重量％，且聚(链烯基芳族化合物)在聚合物材料中的存在量为约40-约60重量％，所述含量基于聚(亚芳基醚)和聚(链烯基芳族化合物)的总重量。
10.层压数据存储组件，其由通过权利要求1或3的方法形成的盘制造。
全文摘要
描述一种模塑具有改善的物理和/或机械性能例如物理稳定性的盘的方法。该方法可用于模塑用于数据存储介质的盘和盘基板。
文档编号B29D17/00GK1787903SQ200480012897
公开日2006年6月14日 申请日期2004年7月8日 优先权日2003年8月26日
发明者董嘉文, 克里斯托弗·戈韦, 布鲁斯·哈珀, 尤金·D·赫尔曼, 罗伯特·J·霍森, 马特·尼迈耶 申请人:通用电气公司