專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到存儲(chǔ)信息編碼的材料和制造這種材料的方法，特別是這種材料是為光學(xué)信息存儲(chǔ)器而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。
光學(xué)可恢復(fù)的信息存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)可以以錄象盤(pán)和錄音盤(pán)的形式進(jìn)行商業(yè)化的使用(更常見(jiàn)的是以小型盤(pán)的形式提供，如卡片)。最近，諸如光帶(格爾巴特，美國(guó)專(zhuān)利第4，567，585號(hào))，和由加利福尼亞蒙廷維尤的德萊特斯勒，美國(guó)專(zhuān)利第4，544，835號(hào))正引起商業(yè)界的注意。信息載體或存儲(chǔ)裝置，如錄象盤(pán)和錄音盤(pán)，通常做為只讀存儲(chǔ)器(ROM)。典型地說(shuō)，信息以非常小的結(jié)構(gòu)凹凸特性存儲(chǔ)，在制造過(guò)程中永久性地壓入盤(pán)片中。這種資料的光學(xué)再現(xiàn)通過(guò)使用調(diào)頻激光光源的不同的反射技術(shù)來(lái)完成。
信息可以以非常高的密度放置在那些光學(xué)存儲(chǔ)器上，從理論上講其極限由聚焦的激光束絕對(duì)分解成它的衍射光所限定的大小來(lái)確定(λ/2NA，其中i是激光的波長(zhǎng)，NA是聚焦光束的直徑值)。存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器上的信息原則上可以用光學(xué)的方法存取一個(gè)初始時(shí)間值，然后電動(dòng)解碼，以有意義的格式提供給用戶(hù)。
在為只讀功能設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)系統(tǒng)中，信息通常以極小的凹凸形式(凹凸結(jié)構(gòu))存儲(chǔ)在裝置上，由裝置上的高反射背景層表現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)裝置相對(duì)于激光束移動(dòng)時(shí)，由于這些凹凸部分的存在而產(chǎn)生的反射光信號(hào)的不同被檢測(cè)到，因此提供了可電子編碼的編碼信號(hào)。從這些系統(tǒng)的編碼結(jié)構(gòu)中檢測(cè)到的調(diào)制信號(hào)的本質(zhì)是由于凹凸結(jié)構(gòu)的反射光與其周?chē)糠值姆瓷涔庵g的相位關(guān)系產(chǎn)生變化對(duì)于只讀存儲(chǔ)器的光閱讀期間反射信號(hào)的最大光分辨率，在信息攜帶點(diǎn)的表面與其周?chē)糠值谋砻骈g的物理距離，應(yīng)該使這些表面間的接合面反射的激光在相位上超前于其它表面大約180°。當(dāng)成象的激光點(diǎn)描述在信息點(diǎn)的邊緣部分時(shí)，所產(chǎn)生的閱讀光束的有害干擾使反射光束的強(qiáng)度下降。
典型地，這些凹凸結(jié)構(gòu)制成槽和/或凸紋狀，使激光閱讀裝置的伺服系統(tǒng)可以跟蹤信息信號(hào)。這些軌道準(zhǔn)確地引導(dǎo)并將激光束聚焦在這些點(diǎn)上以保證信息之間有最大的信號(hào)對(duì)比。通常，凹陷和凸起的部分的寬度和深度是均勻的但在沿著軌道的長(zhǎng)度上卻經(jīng)常變化。因此，這些特征可以比較所載頻率調(diào)制信號(hào)的時(shí)間變化的空間表示形式，這些信號(hào)由于錄象，或表示數(shù)字資料編碼的更復(fù)雜的形式。
只讀存儲(chǔ)器(例如圓盤(pán))的典型制造方法是將這些凹陷和凸出部分或軌道沖壓或注到基本材料的表面，最常用的是聚合的復(fù)合材料，或者是將光敏漆直接噴涂到基片上形成的光聚合物。成形設(shè)備要求嚴(yán)格的溫度與壓力控制，以盡量減少盤(pán)的變形和具有不均勻光學(xué)特性的雜質(zhì)(減少2次折射)。這兩種情況下所透發(fā)的故障對(duì)于從基片上閱讀的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是尤為關(guān)鍵的。
只讀存儲(chǔ)器的基片的基片的成型面覆以一薄層高反射率材料，如鋁，以提供一個(gè)i射光束反射的基底，使得可以辨別隨凹凸部分所產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)。然后經(jīng)常在編碼反射面上加一合適的保護(hù)層，以防止該表面被機(jī)械損傷或環(huán)境老化，同時(shí)確保在閱讀光不通過(guò)基片時(shí)該系統(tǒng)不受任何灰塵污染或表面擦傷。
除只讀存儲(chǔ)器以外，再寫(xiě)介質(zhì)和讀、寫(xiě)、清除系統(tǒng)最近已經(jīng)引入市場(chǎng)。典型的是這些系統(tǒng)利用二極管光激發(fā)器將編碼信息從裝置中讀出或?qū)懭搿Ｐ畔①Y料可以有幾種形式其中包括一些永久性的預(yù)先記錄資料(類(lèi)似于只讀存儲(chǔ)器)，另外還可以由用戶(hù)用光束直接或間接地交互作用永久地形成(再寫(xiě));全部信息由激光載入;或可以用激光交互作用來(lái)形成或消除(寫(xiě)。讀。清除)。
光信息存儲(chǔ)的再寫(xiě)作用常常以“寫(xiě)后直接讀”(DRAW)的方式提供，或者更進(jìn)一步，“多次讀寫(xiě)”(WORM)介質(zhì)。在這種作用中，光存儲(chǔ)裝置或盤(pán)已經(jīng)用適當(dāng)?shù)能壍篮陀嘘P(guān)的存取信息預(yù)先格式化了。一些裝置適當(dāng)?shù)睾喜⒘朔瓷浜突钚詫映蔀槎鄬咏Y(jié)構(gòu)。
保持錄音或錄象信號(hào)的再寫(xiě)裝置稱(chēng)為可記錄的小型盤(pán)存儲(chǔ)裝置。為了使這些裝置在現(xiàn)在的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備上使用，它們必須具有大約70%的反射率，同時(shí)其靈敏度要足以在大約4.3兆赫茲的速度下寫(xiě)，這是錄音或錄象信號(hào)再現(xiàn)所要求的檢驗(yàn)速度。在這個(gè)檢驗(yàn)速度下，介質(zhì)的敏感性應(yīng)足以使它允許用大約10毫瓦的激光進(jìn)行寫(xiě)的工作。到現(xiàn)在，沒(méi)有任何裝置可以達(dá)到這些標(biāo)準(zhǔn)而進(jìn)入市場(chǎng)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案就具有這種大約70%的反射率水平，在大約4.3兆赫茲用約10毫瓦的激光記錄的能力。
在本發(fā)明中，反射與活性層是同一層，即合金。這種活性層適用于新的資料通過(guò)與光的交互作用而編碼的裝置。例如，一束調(diào)制光經(jīng)過(guò)將其緊密地聚集到一個(gè)點(diǎn)的大小上使編碼信息進(jìn)入其表面，該點(diǎn)的大小為單位面積上的功率比可以有效地檢測(cè)盤(pán)的活動(dòng)層的光學(xué)特性的變化。在閱讀過(guò)程中所檢測(cè)到的調(diào)制光信號(hào)的本質(zhì)是由于材料吸收反射的系數(shù)、反射光的相位關(guān)系、以及反射光束的偏振狀態(tài)不同。
WORM介質(zhì)(將完成資料編碼的結(jié)構(gòu)組合在一起)的有代表性的形式包括相變化系統(tǒng)(布倫德等人，美國(guó)專(zhuān)利第4，579，807號(hào))，構(gòu)形修改，光磁裝置，氣泡形成，以及燒蝕/熔化裝置。這些裝置的評(píng)論可以見(jiàn)《真空技術(shù)期刊》A3(3)，1985年，第640至645頁(yè)，作者李文洋。燒蝕/熔化裝置是多次讀寫(xiě)系統(tǒng)的最常規(guī)的形式。資料以小的凹凸的形式儲(chǔ)存，這些小的凹凸是用光輻射將薄活性層(最常用的是金屬或金屬合金)(局部加熱到活性層上的材料開(kāi)始從盤(pán)的表面熔化或燒蝕的最低限度而形成的。在這種方法中，燒蝕的表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，從而可以進(jìn)行光檢測(cè)。
在這些例子中，由于碲具有較低的熔點(diǎn)/燒蝕點(diǎn)，所以一般在活性層的一部分上含有其合金。隨著局部的碲合金的熔化/燒蝕，產(chǎn)生了小孔隙并露出下面的基片。這個(gè)孔隙可以用至少兩種結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行光檢。
在第一種型式中，將第二片基片適當(dāng)?shù)刭N到第一片上，它與第一片涂碲的基片隔開(kāi)一段距離，以便在兩個(gè)基片之間產(chǎn)生一個(gè)空氣間隔。因?yàn)轫诤辖鹩衅交姆瓷浔砻?，射線(xiàn)相應(yīng)地反射離其表面，在孔隙形成之后，光線(xiàn)橫穿過(guò)第一片透明基片并在空氣間隔中內(nèi)反射和損失。因此，未改變的表面出現(xiàn)反射而孔隙分卻是黑的。這種型式常被稱(chēng)為“空氣夾心再寫(xiě)盤(pán)”(肯尼，美國(guó)專(zhuān)利第4，074，282號(hào)和萊赫列俄等人，美國(guó)專(zhuān)利第4，308，545號(hào))。
在第二種形式中，低反射性的碲合金覆在由依次覆在一起的金屬基片(如鋁)構(gòu)成的介質(zhì)上。這種形式通常以逆反射的三層結(jié)構(gòu)來(lái)提供。介質(zhì)的厚度仔細(xì)選擇，到使從盤(pán)片中讀取信息的i射光產(chǎn)生有害的干擾。因此在寫(xiě)之前，裝置幾乎吸收了所有的閱讀光源的輻射，在孔隙形成的地方，由于碲合金的缺乏消除了光輻射的有害的干擾，光線(xiàn)可以從其下面的金屬表面反射回來(lái)。
這兩種形式表明數(shù)字信息以不同的吸收和反射面積的形式存在盤(pán)中，并要求其按可滿(mǎn)足信號(hào)向聲音轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。
盡管進(jìn)行了廣泛的研究，以碲和合金為基礎(chǔ)的系統(tǒng)自身仍表現(xiàn)出很多極不符合商業(yè)多次讀寫(xiě)系統(tǒng)需要的特性，并不能用于小型盤(pán)存儲(chǔ)裝置的記錄。首先，碲和合金暴露在氧氣或濕氣中時(shí)非常不穩(wěn)定，因此需要昂貴的盤(pán)氣密密封結(jié)構(gòu)，以保證資料的最少10年的歸檔保存期(梅什塔等，美國(guó)專(zhuān)利第4，433，340號(hào))。其次，由于碲及其合金所特有的毒性，在制造過(guò)程中使用碲時(shí)要非常地小心。另外，未變化的碲膜與由激光射線(xiàn)產(chǎn)生的孔隙之間的反射光的對(duì)比度低，使資料的儲(chǔ)存和提取出現(xiàn)重要的錯(cuò)誤。理論上講，準(zhǔn)確和可靠的裝置要求有大于5比1的對(duì)比度。也就是說(shuō)，以碲為基本材料的系統(tǒng)只表現(xiàn)出大約35%到40%的反射率，因此它不能滿(mǎn)足小型盤(pán)存儲(chǔ)裝置記錄的標(biāo)準(zhǔn)。
在選擇和設(shè)計(jì)活性層時(shí)所考慮的幾個(gè)準(zhǔn)則主要取決于優(yōu)化這些裝置中的對(duì)比度。例如，因?yàn)樵谫Y料記錄和恢復(fù)時(shí)速度是重要的考慮因素，因此在燒蝕/熔化型的多次讀寫(xiě)或小型盤(pán)存儲(chǔ)裝置中，活性的薄金屬合金反射層做為合適的材料是很合乎需要的，以便能使激光輻射在盡量小的能量消耗下迅速地形成凹凸部分。另外，形成凹陷部分周?chē)砻娴幕钚院头瓷涞慕饘俦砻嬖谫Y料恢復(fù)時(shí)保持相對(duì)地不受影響也是重要的。這個(gè)表面的任何破壞都將導(dǎo)致在閱讀過(guò)程中光信號(hào)質(zhì)量的下降，從而增加凹陷部分的錯(cuò)誤率(BER)和降低信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音的比率。
在上述所有的參考應(yīng)用中(ROM，WORM和可記錄的小型盤(pán)存儲(chǔ)器)，最重要的是活性反射表面要均勻，并能在信息點(diǎn)及其周?chē)砻嬷g提供明顯的、清晰的對(duì)比度，以便使信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音的比例達(dá)到最大。另外，為了確保編碼信息的長(zhǎng)期保存，要求活性反射的表面材料具有高度的耐腐蝕和抗氧化特性，腐蝕和氧化可以使信號(hào)變質(zhì)。反射材料牢固地貼在支持基片上并具有尺寸與環(huán)境的穩(wěn)定性是重要的活性表面具有高度的反射性從而不需要第二個(gè)反射層也是有利的，這將降低光存儲(chǔ)裝置的費(fèi)用。
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的光存儲(chǔ)裝置及其制造方法，它可以很容易地完成而不需要過(guò)多的費(fèi)用，并且還具有極好的尺寸和環(huán)境的穩(wěn)定性。本發(fā)明利用一個(gè)貼有一金屬薄膜的基片，用玻璃、陶瓷、環(huán)氧樹(shù)脂、塑料、纖維強(qiáng)化塑料、金屬以及它們的復(fù)合材料制成的基片均適用于本發(fā)明。
具有高反射性的軟金屬合金由從一組包括鎘、銦、錫、銻、鉛、鉍、鎂、銅、鋁、鋅和銀的金屬中選出的至少兩種金屬所組成，每種金屬所占的重量百分比至少為5%。
比較好的金屬合金包括重量百分比約為5%至95%的錫，重量百分比約為5%至95%的鉍，以及重量百分比約為0至40%的銅。
更可取的軟金屬是重量百分比約為5%至95%的錫、大約5%至95%的鉍和0至40%的銅的合金;或者是約5%至95%的錫、大約5%至95%的鉍、大約0至49.9%的銀的合金;或?yàn)榧s5%至95%的鋅、約5%至95%的鎘和大約0至49.9%的銀;或?yàn)榇蠹s5%至95%的鋅、約5%至95%的鎘和大約0至10%的鎂的合金;或?yàn)榧s0.1%至95%的錫和大約5%至99.9%的銦的合金;或?yàn)楹s5%至95%的錫、約5%至95%的鉛、以及大約0至40%的銅的合金;或?yàn)楹s5%至95%的錫、5%至95%的鉛和0至49.9%的銀的合金。
這種與金屬化合的復(fù)合材料很適于制造成薄片形式并提供非常高的均勻表面和反射特性。在只讀存儲(chǔ)器的一個(gè)實(shí)施方案中，軌跡或編碼信息可以直接壓到與金屬化合的、可變形的復(fù)合材料(例如塑料)的基片的表面上。用本發(fā)明的金屬合金金屬化的經(jīng)過(guò)預(yù)模壓的基片(例如盤(pán)片)也得到考慮。在只讀存儲(chǔ)器的另一個(gè)實(shí)施方案中，軌跡或者編碼信息用常規(guī)的方法產(chǎn)生，例如用注模的方法，然后將其表面用本發(fā)明的合金噴涂。其進(jìn)步性在于只讀存儲(chǔ)器具有更強(qiáng)的抗腐蝕性。在另一個(gè)多次讀寫(xiě)裝置的實(shí)施方案和可記錄的小型盤(pán)存儲(chǔ)器的實(shí)施方案中，軌跡、格式和/或永久性信息或資料以對(duì)只讀存儲(chǔ)器所描述的方式壓到盤(pán)片上，或者使用前面所描述的其它現(xiàn)在所使用的制造方法，但是在盤(pán)上應(yīng)該保留新的光寫(xiě)入信息編碼的空間。這些方法可以不進(jìn)行模壓，并包括玻璃、陶瓷、環(huán)氧樹(shù)脂、塑料、纖維強(qiáng)化塑料及其復(fù)合材料所制成的基片。這些裝置約所有型式，包括只讀存儲(chǔ)器、多次讀寫(xiě)裝置、可記錄的小型盤(pán)存儲(chǔ)器以及它們的任意組合，都可以根據(jù)本發(fā)明的方法制造，以符合現(xiàn)行的裝置的任何大小、形狀或形式的光讀/寫(xiě)系統(tǒng)(即盤(pán)、卡、帶等等)。以通過(guò)連續(xù)模壓處理或束狀作用將編碼信息直接壓到金屬化的表面上。因此編碼信息可以通過(guò)復(fù)合材料的部分的位移編譯到金屬或可變形的薄復(fù)合材料中。所形成的盤(pán)可以用適當(dāng)?shù)墓に噺谋⌒卧仙锨邢?，并提供保護(hù)膜和標(biāo)簽等，得到完整的只讀存儲(chǔ)器或多次讀寫(xiě)裝置系統(tǒng)。完成的盤(pán)連續(xù)形成的能力以及可切下完成的盤(pán)的金屬化薄形原料在費(fèi)用上顯著地優(yōu)于現(xiàn)在用來(lái)生產(chǎn)這些只讀存儲(chǔ)器和多次讀寫(xiě)裝置盤(pán)的常規(guī)方法。此外，本發(fā)明的金屬合金表現(xiàn)出優(yōu)良的抗腐蝕特性及其他重要而且迫切要求的特性。該合金可同時(shí)作為介質(zhì)的反射層和活性層。因此，用本發(fā)明的合金可以得到改善了耐久性的裝置。(例如，盤(pán)片)。這種裝置可以通過(guò)上述模壓處理制造，或通過(guò)注模工藝、2P處理或任何其他工藝(例如侵蝕一片硬的環(huán)氧樹(shù)脂、玻璃、陶瓷、纖維強(qiáng)化塑料或金屬基片，然后使用本發(fā)明的合金)。
通過(guò)后面的描述以及附上的權(quán)利要求和相應(yīng)的附圖，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特性會(huì)變得更加明了。


圖1表示用本發(fā)明的材料，使用連續(xù)模壓的工藝制造光學(xué)裝置(例如，盤(pán))的一個(gè)可能的生產(chǎn)計(jì)劃簡(jiǎn)圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明的方法制造的光學(xué)介質(zhì)(例如，一個(gè)盤(pán))的一個(gè)放大的斷面圖，這部分已經(jīng)形成了適當(dāng)?shù)能壍啦郏@些軌道槽可以是同軸的、螺旋形的或分成若干個(gè)類(lèi)同軸軌道;
圖3是根據(jù)本發(fā)明的利用將數(shù)字編碼信息壓到介質(zhì)(例如一個(gè)盤(pán))的金屬化層上的沖壓機(jī)部分的一個(gè)放大的斷面透視圖;
圖4類(lèi)似于圖3，但它表示的是將編碼信息壓到這種介質(zhì)(例如盤(pán))上的另一種沖壓機(jī)形式;
圖5是與圖2相似的一種介質(zhì)(例如盤(pán))的斷面透視圖，但表示的是用模壓及光燒蝕的方法將數(shù)字信息印在各自的軌道上;
圖6與圖5相似，但它表示的編碼信息位于軌道的凹部;
圖7也相似于圖5和6，但表示的是編碼信息印在軌道的兩邊;
圖8是穿過(guò)一個(gè)光學(xué)介質(zhì)(例如盤(pán))的放大的截面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的兩種編碼信息壓在介質(zhì)(例如盤(pán))上的兩種形式;
圖9是用光束產(chǎn)生圖8所示的點(diǎn)的過(guò)程的簡(jiǎn)圖;
圖10表示計(jì)算根據(jù)本發(fā)明射到金屬/聚合物復(fù)合材料表面而使之產(chǎn)生物理變化的光量的試驗(yàn)裝置的圖解形式;以及圖11是在根據(jù)本發(fā)明而制造的介質(zhì)(例如盤(pán))上的點(diǎn)與周?chē)砻嬷g高度的反射率的差別的示意圖。
本發(fā)明包括多層金屬/基片復(fù)合材料及其制造方法。此發(fā)明直接使用以前為汽車(chē)及其他運(yùn)輸工具的反射和布景部分的生產(chǎn)而發(fā)展的確定的金屬合金，現(xiàn)在提供非常有用的材料用來(lái)生產(chǎn)光學(xué)的可讀的和/或可寫(xiě)的資料存儲(chǔ)材料。這些復(fù)合材料及其制造方法可以參考下列的公布的資料克夫曼等，美國(guó)專(zhuān)利號(hào)第4，115，619號(hào)，1978年9月19日發(fā)行;克夫曼等，美國(guó)專(zhuān)利第4，211，822號(hào)，1980年7月8日發(fā)布;馬頓等，美國(guó)專(zhuān)利第4，241，129號(hào)，1980年12月23日發(fā)布;以及克夫曼，美國(guó)專(zhuān)利號(hào)第4，510，208號(hào)，1985年4月9日發(fā)布。這些專(zhuān)利每個(gè)都具體地涉及到在一個(gè)表面貼有金屬合金的聚合物基片的制造方法，其中金屬合金表現(xiàn)出極高的反射特性，這種特性不會(huì)在以后的金屬化表面的使用過(guò)程中喪失。
克夫曼等的美國(guó)專(zhuān)利第4，115，619號(hào)公布了一種多層的金屬/有機(jī)聚合物復(fù)合材料，該文還提供了經(jīng)金屬化的聚苯乙烯或聚碳酸酯膜。此金屬合金可以含有重量至少為50%的銻、銦、鉍、錫、鋅、鎘和鉛中的一種或多種金屬;重量約占10%的銀、銅、金、鋁和鎂中的一種或多種。更好的方案是這種金屬合金含有5～95%的錫，5～95%的鉍和0～40%的銅?？朔蚵鹊拿绹?guó)專(zhuān)利第4，211，822號(hào)公布的金屬/聚合物復(fù)合物復(fù)合材料，其中的軟金屬合金使用25～90%的錫，8～-60%的鉍金屬合金使用25～90%的錫，8～60%的鉍和1～25%的銅。
馬頓等的美國(guó)專(zhuān)利第4，241，129號(hào)公布了一種多層的金屬/有機(jī)聚合物復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，其中的有機(jī)聚合物是聚碳酸酯、熱塑性聚酯，丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂、單乙烯基芳烴聚合物、氯乙烯的聚合物或偏二氯乙烯、或二乙醇樹(shù)脂，而金屬是銦或?yàn)殒k、銦、錫、銻、鉛、鉍、鎂、鋁、鋅、銅或銀中的至少兩種的合金。聚合物層可以含有一層軟的粘合劑層，這個(gè)粘合劑層是二烯烴橡膠，或者含有聚苯乙烯的共聚物，以及聚丁二烯、聚異戊二烯、柔韌的聚氨酯和其它熱塑性橡膠聚合物的材料。合金層包括5%到大約95%的錫，5%到約95%的鉍以及重量比約為0%到40%的銅。
克夫曼等的美國(guó)專(zhuān)利第4，510，208號(hào)公布了一種多層的金屬/有機(jī)聚合物復(fù)合材料，其中可成型的層是一層貼到由兩種以上的金屬的合金制成的第一個(gè)金屬層上的熱塑料，第二層金屬由一種金屬或由兩種以上的金屬構(gòu)成的合金制成，并貼到第一層金屬上。第一層的合金由從一組金屬鎘、銦、錫、銻、鉛、鉍中的兩種以上的金屬形成，并含有5%至40%的銅。第二層金屬合金是由鎘、銦、錫、銻、鉛、鉍和鋅中的兩種或兩種以上的金屬形成的。第二層金屬合金中含有重量比至少為30%的錫和至少40%的鉍。
人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在上述的參考專(zhuān)利中所公布的合金具有很低的熔點(diǎn)。此外，這些合金的腐蝕度都極低，因此使它不能長(zhǎng)期地儲(chǔ)存信息編碼反復(fù)地閱讀而不降低信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音的比率。除了熔點(diǎn)低以外，材料最好具有比較低的熱擴(kuò)散系數(shù)，以便在寫(xiě)的過(guò)程中產(chǎn)生的熱既不會(huì)損耗鄰接的基片層，也不會(huì)橫向擴(kuò)散使點(diǎn)的大小擴(kuò)大，而只在活性金屬層中形成清潔、明晰的點(diǎn)。
另外，此金屬合金應(yīng)具有適當(dāng)?shù)谋砻鎻埩?，以便在使用?xiě)的光束時(shí)所產(chǎn)生的點(diǎn)邊緣清楚，從而為讀的過(guò)程提供明顯、清晰的信號(hào)。此合金還必須能夠容易地牢固地貼到基片上和鍍到基片上，以便在上面形成微觀(guān)上均勻和連續(xù)的層。意外地，實(shí)際上這些要求較高的特性都已經(jīng)在上述所參考的專(zhuān)利中所公布的材料中存在。
此外，生產(chǎn)這種金屬/基片復(fù)合材料的過(guò)程已經(jīng)適當(dāng)?shù)卣f(shuō)明，一種是將含有基片材料的薄片連續(xù)地模壓處理，另一種方法，生產(chǎn)金屬/聚合物復(fù)合材料薄膜，然后以適當(dāng)?shù)姆椒ǚ殖苫牧?。在一種實(shí)施方案中，基片上的金屬合金還可以通過(guò)插入一層銅來(lái)得到。這是一種銅絲布置方案?；梢允悄苁菇饘俸辖鹳N上并有為之支持的機(jī)械強(qiáng)度的任何材料。在另一種實(shí)施例中，基片是在模壓后迭置到另一基片上的熱塑片。玻璃、陶瓷、塑料、纖維強(qiáng)化塑料、環(huán)氧樹(shù)脂、金屬及其復(fù)合材料都可以作為基片。
現(xiàn)在參考圖1，圖中表示了本發(fā)明的一種可行的方法，其中可光讀和/或可光寫(xiě)的資料存儲(chǔ)盤(pán)可以很容易地和極好地生產(chǎn)。在圖示的方法中，聚合的復(fù)合材料基片用連續(xù)的或半連續(xù)的模壓過(guò)程形成基片的材料可以是象聚碳酸酯材料、有機(jī)玻璃、聚苯乙烯等的任何合適的材料。這個(gè)薄片可以用擠壓成形或其他具有連續(xù)成型作用的壓薄處理過(guò)程形成或單獨(dú)形成。在其表面上鍍上一層非常薄的金屬合金薄膜，例如用真空蒸氣沉積工藝或噴射技術(shù)，見(jiàn)伯格等的美國(guó)專(zhuān)利第4，107，350號(hào)。以這種方式制造的金屬化的薄型材料與使用現(xiàn)行的技術(shù)制造的光學(xué)盤(pán)相比具有許多重量的優(yōu)點(diǎn)，它不僅改善了生產(chǎn)性，節(jié)約了基本費(fèi)用，而且許多有用的質(zhì)量控制的檢測(cè)可以在將編碼信息壓上去之前進(jìn)行，因此最終抑制了在盤(pán)的生產(chǎn)中有效生產(chǎn)時(shí)間的顯著減少。
然后對(duì)薄形材料進(jìn)行模壓處理工藝處理，在那里，一個(gè)或多個(gè)軌跡信息、格式信息和/或數(shù)字編碼信息可以直接印在其金屬表面上。這種模壓工作可以用圖3或圖4所示的標(biāo)準(zhǔn)沖壓機(jī)完成，圖中分別用參考數(shù)字10和12表示。在圖中，數(shù)字編碼信息分別印在模壓機(jī)10和12的表面18和20上，并分別表示為凸點(diǎn)14或反射減弱點(diǎn)(如孔)16，模壓機(jī)的形狀取決于薄形材料的表面上所要求形成的軌跡的形式。
如圖中所示，這些軌跡的形式分別都包括凸面和凹面17，18和20，21，并分別由傾斜的側(cè)壁22，24連接。在這種盤(pán)形存儲(chǔ)裝置中，這些軌跡可以逐漸地以螺線(xiàn)的形式徑向向內(nèi)移動(dòng)。從圖3至圖6也可以看出，在模壓機(jī)10和12上分別用凸點(diǎn)14和凹點(diǎn)16表示的編碼信息可以形成凸出或凹陷的表面。
所需要的沖壓機(jī)一般放在合適的熱成型系統(tǒng)中(即一個(gè)壓軋輪，連續(xù)熱成型系統(tǒng)，或適當(dāng)?shù)臋C(jī)械裝置)，然后加熱薄型材料，并在其表面上壓出軌跡和編碼信息。由于本發(fā)明中的金屬/聚合物材料的高度的可成型性質(zhì)不會(huì)使光譜的反射特性有顯著的損失，這種作用對(duì)熱成型的光存儲(chǔ)器很合適，從而不需要預(yù)先將薄層敷鍍金屬。
圖5表示介質(zhì)26(例如一個(gè)盤(pán))的一部分，它已經(jīng)由圖3中所示的模壓機(jī)10形成。如圖中所示，基片28和金屬覆層30的初始狀是平面形式，以便產(chǎn)生所要求的軌跡和編碼凹點(diǎn)32。
相似地，圖6表示介質(zhì)34(例如一個(gè)盤(pán))的一部分，它已經(jīng)由圖4所示的模壓機(jī)12形成，并含有軌跡與編碼凸點(diǎn)36。
經(jīng)過(guò)模壓處理的介質(zhì)(例如盤(pán))可以從薄型材料上切壓或沖壓出來(lái)，然后分別在敷鍍有金屬的表面28和28′上覆上一層相對(duì)薄的保護(hù)層(分別在圖5和圖6中用參考數(shù)字38和38′表示)。所形成的裝置(例如盤(pán))可以經(jīng)適當(dāng)?shù)刭N上標(biāo)簽和包裝交付商運(yùn)。
應(yīng)該注意的是這些軌跡和數(shù)字信息的形成可以用連續(xù)的工藝進(jìn)行，例如在前面圖1中所討論的方法;或者其他連續(xù)進(jìn)行的方案，包括將經(jīng)過(guò)模壓處理的膜覆到基片上;或者使用一些半連續(xù)的工藝，它的每一步都按順序進(jìn)行;或者用常規(guī)的批處理工藝，它的空白盤(pán)要經(jīng)過(guò)注模、用本發(fā)明的合金進(jìn)行金屬敷鍍。然壓出數(shù)字信息和軌跡的工藝生產(chǎn)出來(lái)。
圖7表示的一個(gè)相似于圖5和圖6所示的介質(zhì)40(例如盤(pán))的簡(jiǎn)圖，所不同的是軌跡形式。在這個(gè)介質(zhì)中，表面的形狀含有傾斜壁42和44，每個(gè)傾斜壁都可以帶有凹點(diǎn)46形式的編碼信息。這種裝置40(例如盤(pán))也包括類(lèi)似于具有上述裝置的帶有類(lèi)似于金屬合金覆層50的聚合的基片48。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8，它表示介質(zhì)52(例如盤(pán))的一部分的放大的詳細(xì)的截面圖，該裝置表面上的編碼信息是用以模壓點(diǎn)54及用燒蝕光寫(xiě)工藝得到的燒蝕點(diǎn)56的形式形成的。其中要注意的是，表示這些編碼信息的點(diǎn)54和56極小，一般來(lái)說(shuō)對(duì)于模壓點(diǎn)54的直徑為0.08微米，大約0.05至0.5微米深。更準(zhǔn)確地說(shuō)這些點(diǎn)的寬應(yīng)該為光束直徑的約1/3，深度約為(2n-1)i/4，這里n為整數(shù)，λ是光束的波長(zhǎng)。這種極小的尺寸可以使大量的編碼信息放置在相對(duì)比較小的表面積上，從而給光可讀介質(zhì)(例如盤(pán))提供密度極高的資料存儲(chǔ)量。圖8也表示導(dǎo)引軌的典型結(jié)構(gòu)。導(dǎo)軌的寬度最好為λ射光束直徑的大約1/2，深度約為((2n-1λ/4)-λ/8。
而且，如圖5到圖8所示具有金屬敷鍍層30、301、50和60的基片28、28 48和58的厚度最好約為1×10-1至大約1×10-1米，最佳厚度為約0.1至5毫米。金屬合金膜的厚度最好在大約20至約10，000埃之間，最佳厚度為從大約20埃到2000埃。在一些比較好的薄膜實(shí)施方案中，金屬合金膜的厚度在80到320埃和200到320埃以及260到320埃范圍內(nèi)。在其他的模壓方案中，金屬合金膜的厚度最好在100到200埃的范圍內(nèi)。
在前述參考專(zhuān)利中所公布的金屬合金最好由下列金屬中的至少兩種組成，其重量比不少于百分之五。這些金屬是鎘、銦、錫、銻、鉛、鉍、鎂、銅、鋁、鋅和銀。最佳的組合是重量比約為70%到75%的錫，大約20%到約25%的鉍，以及0到5%的銅，其中銅最好為5%。在薄型材料熱成型中，發(fā)現(xiàn)模壓頭在每平方英寸10到500磅的壓力下可以被加熱到大約30到340攝氏度。成型的時(shí)間很大程度上取決于許多因素，一般在大約0.5到60秒的時(shí)間內(nèi)完成。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的方法制成的介質(zhì)(例如盤(pán))可以用標(biāo)準(zhǔn)模壓機(jī)進(jìn)行編碼。因此，這些同樣的裝置(例如盤(pán))都非常適用于只讀存儲(chǔ)器、多次讀寫(xiě)裝置或可記錄的小型盤(pán)存儲(chǔ)器的應(yīng)用或它們的任何組合。
圖9圖示了激光器66正在發(fā)射一束高度聚焦的光束68穿過(guò)保護(hù)層70并射到金屬活性層72上的過(guò)程。光束68在金屬層72上迅速地局部加熱以便在其中形成反射減弱的點(diǎn)(如孔)74(圖示部分的前部)。在寫(xiě)的工作期間，激光中光束強(qiáng)度最大的地方將由于金屬的熱力特性直接產(chǎn)生熔化或燒蝕，最后其表面張力將使合合產(chǎn)生一個(gè)凹點(diǎn)并在所形成的點(diǎn)的周?chē)纬梢粋€(gè)環(huán)形邊緣。當(dāng)然，如果需要的話(huà)，激光束可以聚焦在金屬活性層72上穿透基片。
除了本發(fā)明的這種方法以外，任何用本發(fā)明的合金形成的介質(zhì)都可以用常規(guī)的注模技術(shù)和/或其他現(xiàn)在所使用的技術(shù)進(jìn)行成型。用于多次讀寫(xiě)裝置和可讀的小型盤(pán)存儲(chǔ)器(例如盤(pán))的材料的選擇是極為重要的，這是由于激光可以非常迅速地在活性層的表面產(chǎn)生標(biāo)記或點(diǎn)，并且這些點(diǎn)要能很好地分辨，以便在反復(fù)地使用中產(chǎn)生比較高的信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音的比率。進(jìn)一步說(shuō)，控制活性金屬層的厚度以盡量減少激光將編碼信息有效地寫(xiě)到盤(pán)上所需的功率值也是重要的。當(dāng)然，必須要保持這個(gè)合金的有效厚度，以便得到向光盤(pán)上寫(xiě)所需的功率與進(jìn)行讀的工作時(shí)所用的功率的最小差別，從而在讀的過(guò)程中讀的功能的功率量不會(huì)使合金膜產(chǎn)生任何變質(zhì)。
圖11表示的是在從光盤(pán)上讀出編碼信息時(shí)，用圖10所示的試驗(yàn)裝置所指示出的讀的光信號(hào)的區(qū)別。其中可以清楚地看到，在盤(pán)的無(wú)標(biāo)記的表面(圖中的頂端所示，用參考數(shù)字62表示)與用沖壓或激光寫(xiě)上去的點(diǎn)(圖中的下部所示，用參考數(shù)字64表示)所測(cè)得的信號(hào)之間的急劇變化。這種變化用圖示急劇下降的尖峰信號(hào)表示。所形成的盤(pán)的表面形狀的微小的不平度產(chǎn)生如此圖的頂部(在這個(gè)區(qū)域用參考數(shù)字62表示)所示的聲音強(qiáng)度。
在發(fā)展和評(píng)估本發(fā)明的實(shí)際完成的工作的例子中普遍采用下列條件薄膜厚度用R.D.Mathis TM-100厚度監(jiān)控器確定，石英傳感器被置于基片材料的同一平面，在確定合金厚度時(shí)使用每立方厘米7.80克的材料密度和6.15×105克/(厘米.秒)的聲阻抗。
例1一種工業(yè)化的1×10-3米厚的聚碳酸酯薄板(Lexanfm)用來(lái)作為聚合基片，用吸有甲醇/水溶液的光學(xué)鏡頭紙將其輕柔地擦凈。然后將薄板放在攝氏100度的真空中進(jìn)行24小時(shí)的干燥。
一塊3英寸和3英寸見(jiàn)方的基本材料的試樣用200埃厚的金屬合金膜覆蓋，金屬合金含有錫/鉍/銅，混合的重量比分別為75/20/5。用速熱的合金蒸汽在常規(guī)的比爾.扎爾的蒸汽沉積裝置中制成覆層。將一根0.02克重的合金的線(xiàn)狀試放在1.5厘米的鎢蒸發(fā)盤(pán)中用120安培的電流將其電阻性地加熱，使之蒸發(fā)。該系統(tǒng)中所使用的壓力為8×10毫米汞柱。薄膜沉積的速度和厚度用一個(gè)振蕩石英晶體傳感器監(jiān)控。
制成的敷有金屬的塑性薄板隨后用表面上具有蝕刻出的幾種尺寸的數(shù)字信息的堅(jiān)硬的鎳銅模壓機(jī)模壓。模壓機(jī)含有具有圓形的四個(gè)象限、一微米深的反射減弱點(diǎn)(例如孔)(直徑分別為5，7，10和15微米)。這種金屬模壓機(jī)由加利福尼亞突倫斯的光電科學(xué)公司制造。
熱控平行板液壓裝置用來(lái)將沖壓機(jī)上的數(shù)字信息沖壓到敷有金屬的塑性復(fù)合材料上。沖壓頭被加熱到攝氏180度，應(yīng)力調(diào)到每平方英寸150磅。全部模壓時(shí)間為30秒。模壓之后，將敷有金屬的塑性薄板與模壓機(jī)分開(kāi)并進(jìn)行冷卻。
最后產(chǎn)生的裝置表現(xiàn)出適于光存儲(chǔ)器的應(yīng)用的模壓機(jī)的精確的鏡象形象。電子掃描顯微照片表明基片表面的整個(gè)金屬合金膜是連續(xù)的。
例2比例1中所描述的相似，聚碳酸酯基片用2000埃厚的金屬合金膜覆蓋，金屬合金由錫/鉍/銅組成，混合的重量比分別為70/25/5。這個(gè)覆層是通過(guò)一圈圈連續(xù)滾動(dòng)的合金的迅速熱蒸發(fā)制成的。隨后，產(chǎn)生敷有金屬的塑性薄板的部分用例1中所述的數(shù)字金屬模壓機(jī)進(jìn)行模壓。
平行板液壓機(jī)用來(lái)將模壓機(jī)上所含的數(shù)字信息模壓到敷有金屬的塑性復(fù)合材料上。模壓頭被加熱到攝氏200度，壓力調(diào)節(jié)到每平方英寸300磅，全部沖壓時(shí)間為18秒。在進(jìn)行沖壓以后，敷有金屬的塑性薄板與沖壓機(jī)分離并進(jìn)行冷卻。
最后產(chǎn)生的裝置表現(xiàn)出沖壓機(jī)的準(zhǔn)確的鏡象反映。電子掃描顯微照片表明覆蓋在盤(pán)的表面的金屬合金的膜是連續(xù)的。沖壓的數(shù)字信息的激光掃描分析表明沖壓機(jī)的精確復(fù)制已經(jīng)完成。
例3準(zhǔn)備一塊2英寸×4英寸×0.125英寸的有機(jī)玻璃基片，并用與例1中聚碳酸酯基片相似的方法進(jìn)行清洗?；细采弦粚?00埃厚的金屬合金膜，金屬合金由混合的重量比分別為75/20/5的錫/鉍/銅組成。該覆層通過(guò)合金在常規(guī)的比爾.扎爾蒸發(fā)沉積裝置中的迅速地?zé)嵴舭l(fā)制成。
圖10中所簡(jiǎn)示的二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)用來(lái)在敷有金屬的塑性復(fù)合材料上燒蝕直徑約為0.9微米的寫(xiě)數(shù)字信息。這種激光裝置包括一臺(tái)可調(diào)節(jié)光強(qiáng)的奧特30毫瓦GaAlAs半導(dǎo)體激光器(用參考數(shù)字76表示)，其輸出直接通過(guò)格蘭-湯普森偏光棱鏡和一個(gè)四分之一波片進(jìn)行校正。(分別用參考數(shù)字78，80和82表示)，然后，偏振光束在敷有金屬的塑性復(fù)合材料上緊密地聚焦并成象。復(fù)合材料的表面所反射的激光輻射返回穿過(guò)這些光學(xué)元件，并由上述的偏光棱鏡(80)分開(kāi)并直接到光電二極管檢測(cè)器(參考數(shù)字84)。反射的光信號(hào)由綜合系統(tǒng)(86)處理，然后使IBM個(gè)人計(jì)算機(jī)(88)和商業(yè)軟件和硬件(斯坦福研究公司)進(jìn)行計(jì)算分析和顯示。
在激光功率10毫瓦時(shí)，用1000毫微秒的脈沖寬度測(cè)量這些點(diǎn)，其讀出率一般超過(guò)30比1。對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)，進(jìn)行讀/寫(xiě)的激光寫(xiě)的功率的最小值接近1毫瓦，對(duì)于閱讀光的功率量級(jí)最好低于0.1毫瓦。
這些點(diǎn)的微觀(guān)分析表明在這些平滑的點(diǎn)的周?chē)峭蛊鸬沫h(huán)形結(jié)構(gòu)。
例4用一塊1×10-3米厚的工業(yè)用聚碳酸酯薄板作為聚合的基片，用吸有甲醇水溶液的光學(xué)鏡頭紙柔和地擦拭干凈，然后將其放在攝氏100度的真空中干燥24小時(shí)。
接著用帶有蝕刻出的數(shù)字信息的數(shù)字金屬?zèng)_壓機(jī)沖壓此無(wú)覆層聚合薄板。該沖壓機(jī)包括圓形的四個(gè)象限、一微米深的反射減弱點(diǎn)(例如孔)(直徑分別為5，7，10和15微米)。
用平行板液壓機(jī)將沖壓機(jī)上所含的數(shù)字信息沖壓到暴露的塑性基片上。沖壓頭被加熱到攝氏200度，壓力調(diào)節(jié)到每平方英寸300磅。全部沖壓時(shí)間為30秒。進(jìn)行沖壓之后，將塑性薄板與沖壓機(jī)分開(kāi)并進(jìn)行冷卻。
最后制成的裝置表現(xiàn)出沖壓機(jī)的準(zhǔn)確的鏡象關(guān)系。
經(jīng)過(guò)沖壓的基片用一層含有重量比分別為75/20/5的錫/鉍/銅的600埃厚的金屬合金膜覆蓋。此覆層是用在常規(guī)的比爾.扎爾蒸發(fā)沉積裝置中將合金迅速加熱蒸發(fā)的方法形成的，系統(tǒng)的基本壓力為8×10-6毫米汞柱。薄膜沉積的速度和厚度由振蕩石英晶體傳感器監(jiān)控。
下面的例5至例15實(shí)際上沒(méi)有使用，相信它們也可以用來(lái)有效地和低成本地生產(chǎn)光學(xué)存儲(chǔ)裝置。
例5聚碳酸酯、有機(jī)玻璃、聚苯乙烯或其他任何可以以薄板的形式使用的適合的復(fù)合材料都可以用作基片，其厚度最好在1×10-4到5×10-3米的范圍內(nèi)。這種塑性薄板最好在干凈的環(huán)境中形成，以便得到清潔的光學(xué)材料，然后在清潔的環(huán)境中進(jìn)行管理。
然后將基片用一層20到200埃厚的金屬合金膜覆蓋，此金屬合金可以由鎘、銦、錫、銻、鉛、鉍、鎂、銅和銀組成，合金構(gòu)成的重量百分比為每種金屬不少于百分之五，所含的金屬為上述所列金屬中的至少兩種。
覆層最好用將合金在常規(guī)的比爾。扎爾氣化沉積裝置中迅速地加熱氣化的方法或活性噴射的方法制成。
最后制成的敷有金屬的塑性薄板可以用表面上蝕刻有數(shù)字信息的數(shù)字金屬?zèng)_壓機(jī)沖壓。
連續(xù)進(jìn)給熱成型系統(tǒng)很好地用來(lái)將沖壓機(jī)上的數(shù)字信息沖壓到敷有金屬的塑性復(fù)合材料上。系統(tǒng)的沖頭被加熱到大約攝氏30到450度，壓力調(diào)節(jié)到每平方英寸10到5000磅之間。全部沖壓時(shí)間最好在0.5到60秒之間。
例6聚碳酸酯、有機(jī)玻璃、聚苯乙烯或其他任何合適的薄板形復(fù)合材料都可以用作基片，其厚度最好在1×10-4到5×10-3米的范圍內(nèi)。這種塑性薄板最好在清潔的環(huán)境中形成，以得到清潔的光學(xué)材料，隨后在清潔的環(huán)境中進(jìn)行管理。
將基片用一層20到2000埃厚的金屬合金膜覆蓋，金屬合金由鎘、銦、錫、銻、鉛、鉍、鎂、銅和銀中至少兩種金屬組成，合金的混合重量比不少于部分百分之五。
覆層用合金在常規(guī)的比爾.扎爾氣化沉積裝置中迅速加熱氣化的方法或噴射的方法制成。
二極管激光器讀/寫(xiě)系統(tǒng)將微米大小的數(shù)字信息用燒蝕的方法寫(xiě)到敷有金屬的塑型復(fù)合材料上，然后又讀回這種信息。
在0.5到30毫瓦的激光功率下用脈沖寬度為10到1，000，000毫微秒的脈沖可以獲得這些點(diǎn)的大于50比1的讀出比。閱讀光的功率量級(jí)最好應(yīng)保持在低于0.001到0.5毫瓦。
例7類(lèi)似于例1所描述的聚碳酸酯基片可以用由混合的重量比分別為70/25/5的錫/鉍/銅的厚度約為200埃的金屬合金覆蓋。
所形成的敷有金屬的塑性薄板隨后可以用表面上蝕刻有螺線(xiàn)型或徑向軌道的數(shù)字金屬?zèng)_壓機(jī)進(jìn)行沖壓。比較好的方案是沖壓機(jī)上的軌道為0.1微米深和大約1.5微米寬。
平行板液壓機(jī)用來(lái)將沖壓機(jī)上的軌道信息沖壓到塑性薄板上。沖壓頭最好要加熱到大約攝氏180度，壓力調(diào)節(jié)到每平方英寸150磅。全部沖壓時(shí)間為大約30秒。進(jìn)行沖壓之后，敷有金屬的塑性薄板可以與沖壓機(jī)分開(kāi)，并進(jìn)行冷卻。所得到的裝置將出現(xiàn)沖壓機(jī)的精確的鏡象形式是預(yù)料中的。
二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)可以用來(lái)將燒蝕的微米大小的數(shù)字信息寫(xiě)到所形成的敷有金屬的塑性復(fù)合材料上。
用大約10毫瓦的激光功率和大約1000毫微秒的脈沖寬度所產(chǎn)生的點(diǎn)的再現(xiàn)率預(yù)計(jì)要大于30比1。對(duì)這個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，寫(xiě)的激光功率的最低限值要控制在大約1毫瓦。此最低限值是薄膜厚度的函數(shù)。閱讀光的功率量級(jí)應(yīng)該最好保持在低于0.1毫瓦。
期望這些點(diǎn)的顯微鏡分析表明平滑的凹點(diǎn)很好的置于軌道上。
例8類(lèi)似于例1所述的聚碳酸酯基片用一層含有重量百分比分別為75/20/5的錫/鉍/銅的厚度約為200埃的金屬合金膜覆蓋。
然后用在表面上蝕刻有螺線(xiàn)或徑向軌道及數(shù)字信息的數(shù)字金屬?zèng)_壓機(jī)沖壓所形成的敷有金屬的塑性薄板。沖壓機(jī)最好包括深度約為0.1微米、寬度約為1.5微米的軌道，以及位于這些軌道頂部的深約0.13微米的凹點(diǎn)和/或凸點(diǎn)(直徑0.8微米)。
平行板液壓機(jī)將沖壓機(jī)上的軌道信息沖壓到塑性薄板上。沖壓頭被加熱到大約攝氏180度，壓力調(diào)節(jié)到大約每平方英寸150磅。全部沖壓時(shí)間預(yù)計(jì)為大約30秒。進(jìn)行沖壓之后，敷有金屬的塑性薄板雨沖壓機(jī)分開(kāi)并進(jìn)行冷卻。所形成的裝置將表現(xiàn)出沖壓機(jī)的鏡象反映。
二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)可以用來(lái)將數(shù)字信息以燒蝕成微米大小的形式寫(xiě)到所形成的敷有金屬的塑性復(fù)合材料上。
使用大約10毫瓦的激光功率和大約1000毫微秒的脈沖寬度，預(yù)計(jì)這些點(diǎn)的讀出率的超過(guò)30比1可以測(cè)到。
對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)，希望能監(jiān)控激光寫(xiě)的功率的大約1毫瓦的最低限值，此最低限值預(yù)計(jì)是薄膜厚度的函數(shù)。閱讀光的功率水平應(yīng)該很好地保持在低于0.1毫瓦。
相信這些點(diǎn)的顯微鏡分析將表明平滑的凹點(diǎn)很好地確定在軌道中。
例9類(lèi)似于例1所描述的聚碳酸酯基片用來(lái)作為基片。
用表面上蝕刻有螺線(xiàn)或徑向型軌道的數(shù)字金屬?zèng)_壓機(jī)沖壓未覆膜的聚合薄板。沖壓機(jī)上包括有大約0.1微米深、約1.5微米寬的軌道，并有大約0.1微米深的凹點(diǎn)和/或凸點(diǎn)(直徑大約為0.8微米)位于軌道的頂部。
平行板液壓機(jī)用來(lái)將沖壓機(jī)上的軌道信息沖壓到塑性薄板上。沖壓頭被加熱到大約攝氏180度，壓力調(diào)節(jié)到大約每平方英寸150磅。全部沖壓時(shí)間預(yù)計(jì)約為30秒。進(jìn)行沖壓之后，將所形成的塑性薄板與沖壓機(jī)分開(kāi)并進(jìn)行冷卻。所形成的裝置預(yù)計(jì)會(huì)表現(xiàn)出沖壓機(jī)的精確的鏡象反映。
此基片可以用一層大約200埃厚的含有重量百分比分別為75/20/5的錫/鉍/銅的金屬合金膜覆蓋。此覆層通過(guò)將合金在常規(guī)的比爾.扎爾氣化沉積裝置中迅速進(jìn)行加熱氣化而產(chǎn)生。
二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)可用燒蝕的方法將微米大小的數(shù)字信息寫(xiě)到所形成的敷有金屬層的塑性復(fù)合材料上。
使用大約10毫瓦的激光功率和約1000毫微秒的脈沖寬度會(huì)使這些點(diǎn)產(chǎn)生的再現(xiàn)比超過(guò)30比1。對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)，激光寫(xiě)/讀功率的最低限值估計(jì)是約為1毫瓦。此最低限值是薄膜厚度的函數(shù)。閱讀光的功率量級(jí)最好保持在0.1毫瓦以下。
這些點(diǎn)的顯微鏡分析將表明平滑的凹點(diǎn)很好地置于軌道中。
下面這些例子說(shuō)明已完成的光盤(pán)的生產(chǎn)和包裝的全部組裝過(guò)程，盡管實(shí)際上沒(méi)有進(jìn)行。
例10光學(xué)級(jí)的聚碳酸酯球在室內(nèi)清潔條件下被擠壓成一個(gè)薄片。所形成的薄片約為1.2毫米厚，約16厘米寬。通過(guò)這個(gè)薄片的二次光折射少于100毫微米。
此薄片在一個(gè)連續(xù)的金屬沉積系統(tǒng)中被覆以金屬層。該金屬層由含有重量百分比分別為75/20/5的錫/鉍/銅的合金組成。
這個(gè)敷有金屬的聚碳酸酯薄片隨后用一個(gè)連續(xù)進(jìn)給沖壓系統(tǒng)進(jìn)行沖壓。沖壓機(jī)包括與小型盤(pán)的用戶(hù)兼容形式的信息。沖壓室的溫度約為攝氏110度，全部沖壓時(shí)間約為4秒。
在沖壓期間可以將盤(pán)從薄片上切下，然后包上一層保護(hù)層并包裝。
這種盤(pán)適用于只讀光存儲(chǔ)器。
例11光學(xué)級(jí)的聚碳酸酯或聚脂球被擠壓成一條連續(xù)的帶子。所形成的帶子厚約0.2毫米，寬約1.5厘米。
然后帶子在一個(gè)連續(xù)金屬沉積系統(tǒng)中敷鍍金屬，此金屬為錫/鉍/銅的合金，重量百分比分別為75/20/5。
這種敷有金屬的聚碳酸酯帶用一個(gè)連續(xù)進(jìn)給沖壓系統(tǒng)進(jìn)行沖壓。沖壓機(jī)包括有與光存儲(chǔ)作用一致的形成的軌道和數(shù)字信息。沖壓室的溫度約為攝氏110度。
然后將此帶包上一層保護(hù)層，并包裝。
這種帶子適用于再寫(xiě)光存儲(chǔ)器和只讀光學(xué)存儲(chǔ)器。
例12將一個(gè)直徑為5.25英寸的聚碳酸酯盤(pán)進(jìn)行注模，以形成聚合的基片。所形成的盤(pán)約為1.2毫米厚。模具中包括一個(gè)在表面蝕刻有螺旋的軌道的襯墊。
該基片用一層約200埃厚的由重量百分比分別為75/20/5的錫/鉍/銅組成的金屬合金膜來(lái)覆蓋。該覆層通過(guò)合金迅速加熱氣化形成。電子掃描顯微照片將表明一個(gè)連續(xù)的金屬合金膜整個(gè)地覆蓋在盤(pán)的表面。然后在金屬表面上蒙一層聚丙烯膠膜。所形成的盤(pán)可以用作再寫(xiě)存儲(chǔ)器。
例13類(lèi)似于例1所述的聚碳酸酯基片可以用來(lái)作為基片。
用表面上蝕刻有螺線(xiàn)型軌道的數(shù)字金屬?zèng)_壓機(jī)沖壓該無(wú)覆層的聚合薄片。沖壓機(jī)上包括有約0.1微米深、1.5微米寬的導(dǎo)軌以及約0.3微米深的反射減弱點(diǎn)(直徑約為0.8微米，位于導(dǎo)軌的頂部)。
平行板液壓機(jī)用來(lái)將沖壓機(jī)上的導(dǎo)軌信息沖壓到塑性薄片上。沖壓頭被加熱到大約攝氏140度，壓力調(diào)節(jié)到大約每平方英寸120磅。全部沖壓時(shí)間約為15秒。進(jìn)行沖壓之后，塑性薄片與沖壓機(jī)分開(kāi)進(jìn)行冷卻，隨后蒙上一層金屬。所形成的裝置表現(xiàn)出沖壓機(jī)的精確的鏡象反映。
例14一層經(jīng)過(guò)預(yù)清潔的100微米厚的聚脂膜被用一薄層(大約500埃)的含有重量百分比分別為70/25/5的錫/鉍/銅的金屬光學(xué)覆蓋。該覆層用常規(guī)的氣化沉積技術(shù)形成。
敷有金屬的聚合物復(fù)合材料用沖壓機(jī)進(jìn)行沖壓，然后粘到聚碳酸膜薄片上形成多層結(jié)構(gòu)，盤(pán)形或類(lèi)似的光學(xué)存儲(chǔ)裝置可以從它上面切下或沖壓出來(lái)。
例15光學(xué)級(jí)的聚碳酸脂球在清潔的室內(nèi)條件下被擠壓成薄片。所形成的薄片大約1.2毫米厚，約16厘米寬。通過(guò)薄片的二次光折射減少100毫微米。
盤(pán)被從薄片上切下，然后在金屬沉積系統(tǒng)中進(jìn)行金屬鍍覆。金屬層由錫、鉍和銅的合金組成，其重量百分比分別為70/25/5。
用連續(xù)進(jìn)給沖壓系統(tǒng)沖壓敷有金屬的聚碳酸脂盤(pán)。沖壓機(jī)具有與光盤(pán)用戶(hù)相適應(yīng)的信息。沖壓室的溫度約為攝氏110度。全部沖壓時(shí)間約為4秒。
這種盤(pán)隨后可以用保護(hù)層蒙覆并包裝。它適用于只讀光學(xué)存儲(chǔ)器。
下面的例16至23已經(jīng)被完成。
例16用一塊1×10-3米厚的玻璃片做為基片。該基片用-220埃厚的含有重量百分比分別為75/20/5的錫/鉍/銅的金屬合金膜覆蓋。該覆層通過(guò)將合金在常規(guī)的比爾.扎爾氣化沉積裝置中迅速地加熱氣化而形成。合金的一根0.02克重的導(dǎo)線(xiàn)試件在一個(gè)1.5厘米的鎢盤(pán)中用120安培的電流進(jìn)行電阻性的加熱。系統(tǒng)中的基本壓力為8×10-6毫米汞柱。薄膜沉積的速度和厚度用振蕩石英晶體傳感器進(jìn)行監(jiān)控。
使用例3的二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)將微米級(jí)的數(shù)字信息燒蝕到敷有金屬的玻璃片上。所寫(xiě)的資料的再現(xiàn)表現(xiàn)出高讀出率。
例17用一塊3×10-3米厚的有機(jī)玻璃薄片作為基片，它用甲醇水溶液進(jìn)行了清洗。這種基片用一層150埃厚的含有重量百分比分別為73/25/2的錫/鉍/銅的金屬合金膜覆蓋。該覆層用例16所用的熱氣化方法形成。
例3的二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)用來(lái)將微米級(jí)大小的數(shù)字信息燒蝕到敷有金屬層的有機(jī)玻璃薄片中。數(shù)字信息的讀出表示出高的信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音的比。
例18用拋光的鋁板作為基片。此基片用一層厚度為140埃的含有重量百分比分別為75/20/5的錫/鉍/銅的金屬合金膜覆蓋。覆層用例16的熱氣化方法形成。
例3的二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)用來(lái)將微米級(jí)大小的數(shù)字信息燒蝕到敷有金屬的鋁板上。這個(gè)試件的信號(hào)表現(xiàn)出相應(yīng)于激光寫(xiě)信息而具有更高的反射率。在照射面和不照射面之間的反射能力表現(xiàn)出高反差。
例19用一個(gè)5×10米厚的澆注的聚氰酸鹽聚合物(熱固)的試件作為基片。此基片用220埃厚的含有重量百分比分別為75/20/5的錫/鉍/銅的金屬合金膜覆蓋。這個(gè)覆層用例16的熱氣化方法形成。
例3的二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)用來(lái)將微米級(jí)大小的數(shù)字信息燒蝕到敷有金屬的熱固盤(pán)上。對(duì)比度高。
例20用0.5×10-3米厚的環(huán)氧樹(shù)脂膜片作為基片。這個(gè)基片用一層205埃厚的含有重量百分比分別為75/20/5的錫/鉍/銅的金屬合金膜覆蓋。此覆層用例16的熱氣化方法形成。
例3的二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)用來(lái)將微米級(jí)大小的數(shù)字信息燒蝕到敷有金屬的環(huán)氧樹(shù)脂上。對(duì)比度高。
例21一組5×10-3米厚的聚碳酸脂薄片用作基片材料。幾個(gè)基片用約50埃到300埃的金屬合金膜覆蓋，金屬合金由錫、鉍和銅組成，重量百分比分別為75，20和5。覆層用例16的熱氣化方法形成。所形成的試件測(cè)得的反射率表明反射性能約從20%直到90%。
不同于例3所述的二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)用來(lái)將微米級(jí)大小的數(shù)字信息燒蝕到敷有金屬的玻璃板上。激光裝置包括一個(gè)強(qiáng)度可調(diào)的20毫瓦的SharpLT015MT半導(dǎo)體激光器。其輸出經(jīng)過(guò)校正、聚焦而后在敷有金屬的塑性復(fù)合材料上成象。光源在試件對(duì)應(yīng)的側(cè)面成象，反射的光由電視攝像機(jī)檢測(cè)。由激光束產(chǎn)生的點(diǎn)由攝像機(jī)作為材料中的反射減弱點(diǎn)(例如孔)來(lái)檢測(cè)。
激光束的功率和脈沖寬度隨各種不同的所研究的金屬/聚合物復(fù)合材料而改變，進(jìn)行寫(xiě)的最低限值地也隨之確定。這種結(jié)果對(duì)于工業(yè)體系來(lái)說(shuō)是有代表性的。記錄層可以由約50毫微焦耳，50毫微秒的脈沖進(jìn)行寫(xiě)入。
例22用3×10-3米厚的有機(jī)玻璃薄片作為基片，基片用一層150埃厚的含有重量百分比分別為75/20/5的錫/鉍/銅的金屬合金膜覆蓋。該覆層用在氬等離子體中的射頻噴射技術(shù)形成。薄膜厚度由測(cè)量的反射系確定。
例3的二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)用來(lái)將微米級(jí)大小的數(shù)字信息蝕刻到敷有金屬的聚合物薄片上。它具有高對(duì)比度。
例23用3×10-3米厚的有機(jī)玻璃薄片作為基片，基片用150埃厚的含有重量百分比分別為71/25/4的錫/鉍/銅的金屬合金膜覆蓋。此覆層用例16中的熱氣化方法制成。
例3的二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)用來(lái)將微米級(jí)大小的數(shù)字信息蝕刻到敷有金屬的有機(jī)玻璃薄片上。它具有高對(duì)比度。
例24用3×10-3米厚的聚合芳香烴碳酸脂共聚物作為基片，基片用200埃厚的含有重量百分比分別為75/20/5的錫/鉍/銅的金屬合金膜覆蓋。覆層用例16中所述的同樣的熱氣化技術(shù)制成。
例3中的二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)用來(lái)將微米級(jí)大小的數(shù)字信息蝕刻到經(jīng)過(guò)敷鍍金屬的聚合物薄片中。資料的讀出表現(xiàn)出高信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音的水平。
例25用3×10-3米厚的用聚丙烯加強(qiáng)了的玻璃纖維作為基片?；靡粚雍兄亓堪俜直确謩e為75/20/5的錫/鉍/銅的金屬合金膜敷鍍。此覆層用與例16所述的相同的熱氣化技術(shù)制成。
例3中的二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)用來(lái)將微米級(jí)大小的數(shù)字信息蝕刻到經(jīng)金屬敷鍍的聚合物薄片上。資料的讀出表現(xiàn)出高信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音的水平。
例26用6×10-3米厚的青石陶瓷制品作為基片?；?20埃厚的含有重量百分比分別為75/20/5的錫/鉍/銅的金屬合金膜敷鍍。覆層用與例16所述相同的熱氣化技術(shù)制成。
例3中的二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)用來(lái)將微米級(jí)大小的數(shù)字信息蝕刻到經(jīng)金屬敷鍍的聚合物薄片中。資料的讀出表現(xiàn)出高的信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音的水平。
例27用3×10-3米厚的有機(jī)玻璃作為基片，基片蒙以20埃厚的鍛打出的銅膜。然后將基片與銅的復(fù)合物用一層200埃厚的含有重量百分比分別為75/20/5的錫/鉍/銅的金屬膜敷鍍。此覆層用與例16中所述的相同的熱氣化方法制成。
例3中的二極管激光讀/寫(xiě)系統(tǒng)用來(lái)將微米級(jí)的數(shù)字信息蝕刻到經(jīng)金屬敷鍍的聚合物薄片中。資料的讀出表現(xiàn)出高的信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音的水平。
盡管本發(fā)明所公布的最佳實(shí)施方案經(jīng)過(guò)計(jì)算所提供的優(yōu)點(diǎn)和上述特性是很明顯的，但估計(jì)本發(fā)明易于改進(jìn)，改變和變化，而不脫離補(bǔ)充的權(quán)利要求的適用范圍或適當(dāng)?shù)囊饬x。
權(quán)利要求
1.光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的制造方法，包括用聚合材料制成片形的基片；在所述片形基片的一個(gè)表面上加上均勻的金屬合金薄膜覆層，所述金屬合金覆層提供了牢固地結(jié)合在所述基片上的高反射均勻表面，所述金屬合金覆層由具有下列重量百分比成分的合金中選出的合金構(gòu)成Sn(5-95)、Bi(5-95)和Cn(不大于40)；Sn(5-95)、Bi(5-95)和Ag(不大于49、9)；Sn(70-75)、Bi(20-25)和Cu(約0-5)；Zn(5-95)、Cd(5-95)和Ag(0-49.5)；Zn(5-95)、Cd(5-95)和Mg(0-10)；Bi(5-95)、Cd(5-95)和Ag(0-49.5)；Sn(40-94)、Sb(3-30)、Bi(3-37)和Cn(0-40)；Sn(至少8)、Bi(至少8)和從Mg、An、Fe、Cr、Mn、Cn、Ag和Ni中的至少一種(至少1)且其中Bi的含量大于Mg、An、Fe、Cr、Mn、Cu、Ag和Ni中的任何一種；Sn(25-90)、Bi(8-60)和Cu(1-25)；然后將所述有覆層的薄板形基片部分連續(xù)地進(jìn)行熱成型，以便在其上面沖壓出預(yù)定形狀的軌道，所述熱成型工作以保持覆蓋到預(yù)定構(gòu)形上的所述金屬合金薄膜具有連續(xù)性的方式進(jìn)行；將所述經(jīng)沖壓的部分從所述薄形基片上切下；為所述薄膜金屬合金覆層的表面提供一層保護(hù)層。
2.權(quán)利要求1的光學(xué)存儲(chǔ)裝置的制造方法，還包括在沿所述軌速的所述金屬合金薄膜中形成不連續(xù)可記錄編碼信息。
3.權(quán)利要求2的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的制造方法，所述不連續(xù)點(diǎn)包括在所述金屬合金薄膜覆層中的凹點(diǎn)和凸點(diǎn)。
4.權(quán)利要求3的光學(xué)存儲(chǔ)的制造方法，所述不連續(xù)點(diǎn)用燒蝕工藝形成，然后提供所述保護(hù)層。
5.權(quán)利要求4的光學(xué)存儲(chǔ)的制造方法，所述不連續(xù)點(diǎn)用高度聚焦的光束形成。
6.權(quán)利要求1的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)制造方法，所述基片的所述合金還可通過(guò)接觸性插入的銅層得到。
7.權(quán)利要求1的方法，所述覆層的厚度在80埃到320埃之間。
8.在權(quán)利要求1的方法，所述覆層的厚度在200埃到320埃之間。
9.權(quán)利要求1的方法，所述覆層的厚度在260埃到320埃之間。
10.如權(quán)利要求1的方法，其中所述光學(xué)存儲(chǔ)裝置可選用只讀存儲(chǔ)器、多次讀寫(xiě)裝置、可記錄袖珍盤(pán)存儲(chǔ)器及它們的各種組合。
全文摘要
一種光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)，例如一個(gè)小型盤(pán)，及制備這種介質(zhì)(如盤(pán))的方法。這種存儲(chǔ)介質(zhì)是用具有高反射性的軟金屬合金緊密地貼到基片材料的表面制成的。所述具有高反射性的軟金屬合金含有從鎘、銦、錫、銻、鉛、鉍、鎂、銅、鋁、鋅和銀中所選出的不少于兩種金屬，每種的重量百分比為不少于百分之五。
文檔編號(hào)G11B7/26GK1046632SQ9010380
公開(kāi)日1990年10月31日 申請(qǐng)日期1988年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1987年2月13日
發(fā)明者安德魯·杰·斯特德喬德, 唐納德·杰·皮端特, 羅納德·李·耶特斯 申請(qǐng)人:陶氏化學(xué)公司