[閒聊]光碟片的製程

看板CD-R (光碟燒錄)作者onepeace (黑內特不要擋bt了)時間18年前 (2006/05/17 19:17)推噓5(5推 0噓 0→)

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在板上淺水很久了,獲得了許多燒錄方面的知識,但好像沒看到有人寫光碟如何製造我最近剛好在寫有關的報告就來po在板上給大家分享一下做完這篇報告時,才知道製造一片光碟並非我原來想像的簡單 1.基板材料不論是DVD或CD其基板材料皆為PC 聚碳酸酯 (polycarbonate, 簡稱 PC), 是在分子主鏈中含有碳酸酯的高分子化合物的總稱，對於二羥基化合物的線性結構聚碳酸醋的一般通[OROC=O]n，式中 R 代表二羥基化合物 HO-R-OH 的母核，隨著R基團的不同，可以分成脂肪族聚碳酸酯、脂肪-芳香族聚碳酸酯或芳香族聚碳酸酯。脂肪族聚碳酸酯熔點低、溶解度高、親水性及熱穩定性差、機械強度低，不能作為工程塑膠使用。脂肪酯或芳香族聚碳酸酪熔融溫度雖然比脂肪族聚碳酸酯高，但由於結晶趨勢大、質脆、機械強度差 , 故實用價值不大。真正有實用價值的是芳香族聚碳酸酯，而雙酚-A型芳香族聚碳酸酯這是最早工業化生產的聚碳酸酯，產量最大用途最廣，也是熱塑性工程塑膠中重要的種類之一。要製作成CD-R產業所能使用高透光度之材料，在能源的使用上是相當的可觀，各式機台有許多排風抽風設備和烘烤設施及PC形成機等，PC料的能源消耗是相當可觀的，約每公斤耗掉118.7百萬焦耳。此程序的環境化設計,應首重在通風系統設計，以減少阻抗與能源消耗，其次則應、重視良率的提升，減少不良品的產生。 2 碟片製程 (1) 玻璃基板處理玻璃基板處理是將已用過的玻璃基板先清洗後塗布光阻劑(photo resist)。 (2) 刻板處理刻板處理則包括顯像作業和金屬化作業，顯像作業是使用短波長雷射光源對塗布上光阻劑的玻璃基板進行曝光及顯影，改變化學性質得到所需要凹槽及軌道，在此蝕刻玻璃基板的作業中，唯讀型光碟片與寫錄一次型、可複寫型光碟片兩者稍有不同，唯讀型光碟片是將訊號直接刻在玻璃基板上形成凹孔，寫錄一次型、可複寫型光碟片只是形成基板上的溝軌 (groove)，此溝軌則在引導雷射光作循軌定位，金屬化作業是將已完成槽及軌道的玻璃基板濺鍍一層很薄的銀或鋁，形成金屬化玻璃基板(metalized glass master)。 3. 後處理製程碟片製程後，最後是後處理製程，這主要就是印刷、品管及包裝，印刷方面有平版印刷及網版印刷，唯讀型光碟片在影音碟片上需要較多色彩圖面，故碟片製程後 , 最後是後處理製程 , 這主要就是印刷、品管及包裝 , 印刷方面有平版印刷及網版印刷 , 唯讀型光碟丹在影音碟片上需要較多色彩圖面 , 故採平版印刷 , 寫錄一次型、可複寫型光碟片選用色彩較簡單 , 故採網版印刷 , 在印刷上有不同的採用方式。 2.2.3 製程技術在光儲存媒體的製程技術上，唯讀型光碟片的複製處理較簡單，關鍵技術在刻板處理的影像作業，凹孔的深度大小會直接關係、光碟片的訊號品質 , 若顯像不足的玻璃母板，其後的壓片 ( 複製處理 ) 品質也不好，所以國內有部分廠商僅做壓片，而也有大廠可提供 Stamper 寫錄一次型光碟片 CD-R 的寫錄功能就在一層射光相當敏成的有機染料記錄層，所以關鍵技術就在染料的選擇與開發，以及記錄膜厚度與均勻性控制，現有三種系列的染料其配方有數十種，不同的配方與溶劑選用、基板的使用，均與塗布製程關係密切，而這與產品性相關，是各家廠商的商業機密，雖然國內廠商染料多自進口，但現已有多家廠商能調配染料。另外薄膜的厚度與均勻性控制會影響良率，不過目前國內廠商在 CD-R的生產良率都很高 o 可複寫型光碟片 CD-RW 反覆讀寫後是否會劣化最為重要 , 因此記錄層材料的選擇與薄膜結構設計是關鍵技術 ' 這相關結晶化與非結晶化速率及轉換情形，影響 CD-RW的使用壽命。至於 DVD系列產品技術源自CD，故製程與CD接近，圖 2.10 為 DVD系列產品製程，所不同者在DVD採用2層厚 0.6mm 的基板貼合而成，構造上比較接近 LD，而CD是單板構造 1. 射出成型技術 CD用12mm模具，DVD用0.6mm模具 , 模具腔容積減半，填充時間要更快，由於最先進入模具的樹脂與最後進入模具的樹脂有不同的冷卻過程，事關內外圓周的轉寫率差異，所以必須高速且高精密度的控制熔融樹脂的速度，CD之PC塑料自射出至填充完畢約需0.142秒 ,DVD則須將填充時間縮短至0.1秒以下，另外冷卻過程在使碟片機械性質的翹曲安定化 ,DVD 基板較薄更需注意。 2. 黏合技術 DVD是雙層碟片需黏合製程，製程是先固定一方基板的反射層為上層，從隔板上以橡膠滾輪將黏著片貼至基板上，接著將隔板剝間，重疊至另一方基板上，最後將疊合的基板在壓力釜中加壓按著，去除貼合作業產生的氣泡，即可完成。 3.染料成膜技術以有機記憶染料當作CD-R記錄材料，主要是因為其可利用較簡便的旋轉塗布法將記錄材料塗布於基板上，相較於過去以真空蒸鍍塗布法，除縮短製程步驟外，並可降低生產成本，因此，有機染料對有機溶劑的溶解特性便相當重要，再者，基材選用的材質是PC塑膠，因此，溶劑的選用必須兼顧有效溶解染料及不會對基材表面產生破壞其主要製程首先是配製染料配方 , 決定好各添加比率後 , 便是選擇溶劑 o 溶劑選擇的基本要點是在一定溶劑添加量下 , 能夠充分溶解染料配方及不會對空白基板表面有任何溶解性破壞。在染料配方完全溶解於溶劑後 , 將溶液以過濾器(Filter)過濾，過濾後的濾液即是所要的塗布液。自己好塗布液後，將塗布液裝入旋轉塗布機的專屬溶液槽中，塗布的用量與方法完全由電腦控制。在決定空白 PC 基板的選用後，即進行塗布工程，塗布的過程包括：塗布液的注入、塗布、甩開、乾燥以及洗邊等程序，每一步驟都關係著記錄層品質的良莠。在完成塗布工程後，利用簡易的光密度試驗儀(optical density tester, 簡稱 OD tester) 來檢測塗布後染料層相關的光學吸收值、OD值。在不同的表面檢測點，OD 值可用來判斷塗布的均勻度，且利用OD值亦可初步判斷不同批次所做出碟片之操作條件與品質的穩定。 4.濺鍍技術濺鍍 (Sputtedng Deposition) 濺鍍是利用氫離子轟擊靶材 , 擊出靶材原子變成氣相並析鍍於基材上。濺鍍具有廣泛應用的特性，幾乎任何材料均可析鍍上 (1)濺鍍系統 : A. 分類 : (a) 平面兩極式：靶材為負極，基材為正極。 (b) 三極式：由陽極，陰極，外加電子源等三種電極所組成的系統。外加電子源產生電場加速正極離子化的氣體分子。三極式系統不能使用於反應性濺鍍，因為電子會影響反應氣體與污染燈絲。 (c) 磁控濺鍍：利用磁場作用提高濺鍍速率 (d) 反應減鍍：將反應性氣體導入真空腔中，並與金屬原子產生化合物以鍍著 B. 電流的分類 : (a) 直流電滅鍍一庭、用於導電基材與鍍層。 (b) 交流(或射頻)電滅鍍一應用於導電或非導電基材與鍍層 o 靶材 (Target) 是應用範圍極廣的高科技產業鍍膜材料，靶材的目的在於形成薄膜，也就是將靶材以濺射鍍膜方式，在目標物上形成薄膜，材料可包括高純度金屬、合金、氧化物非金屬化合物等。從靶材應用的產業來看，台灣目前光碟業使用的靶材，主要廠牌有日商 Japan Energy(J、E)、三菱綜合材料 (MMC) 、Kobelco；歐美廠商有 Tosoh、 BPS(Unaxis)。目前台灣靶材市場主要掌控在國際大廠手中，純本土化的靶材製造廠僅有設在台南的光洋化工 (Solar)及麗山，而甫由中鋼集團及和立聯台科技共同成立的鑫科材料，則是第三家，且都是以生產純度較低的銀靶或鋁靶。光碟製程中影響光碟品質最大的就是各膜層濺鍍技術優劣，在濺鍍的程序中，主要是利用靶材將金屬濺鍍物濺鍍 (sputtering) 在光碟片上，隨著不同光碟片的生產以及機台的不同，需要採用不同的靶材，表3.2整理了常用的各種靶材材質及品質要求。由於靶材的品質在光碟片生產中扮演重要的角色 , 其好壞不僅影響；賤鍍薄膜的性能。而且還關係著所能賤鍍碟片的數量 ,所以靶材的品質與減鍍薄膜的優劣息息相闕，而靶材除了純度外，晶粒大小、析出相表面狀態、密度等，皆會影響薄膜形成之品質。 DVD在構造上有四種 , 包括單層單面 (DVD-5) 、單層雙面 (DVD10) 、雙層單面 (DVD-9) 、雙層雙面 (DVD-17),其中單層的是由一片已濺鍍反射層碟片黏著一片鍍上或未鍍的基板，製程較容易，反射層的濺鍍可由CD的濺鍍機完成；而雙層的技術較困難，且在規格上也與單層不同，單層是反射雷射光40-80% 的全反射層，雙層是反射雷射光 18~30%的半反射層，這樣將足夠讓取第一層的資料，也能讓足夠的雷射光穿過第一層，而讀取第二層的資料訊號，且這兩層間還有一層厚的40~70μm的黏著層，因此雙層結構在濺鍍半反射層之製程技術及材料要求更為嚴苛，例如較高的鍍膜率，以及薄膜均勻度要求更高。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 61.217.66.171