縮短循環時間造成的電氣特性問題

當我們企圖縮短循環時間時，第一個遭遇到的問題便是高頻信號降低與放大推拉信號(PP, Push Pull Amplitude)的增加。下表中的一些測試結果是以同樣的母版所進行之測試，測試機為CD-CATS檢測機。由表可知，射出時間越短，記錄坑變短且變小。


　

Cycle time (sec)
PP
I3
I11
Symm
D.E.F.T. Min
D.E.F.T. Max.
Pit Depth (nm)
Pit Slope Degree

3.4
0.060
0.36
0.61
-7
0.2
0.4
103
31°

3.9
0.052
0.42
0.73
-8
0.3
0.6
118
36°

4.4
0.042
0.45
0.80
-9
0.4
0.8
136
40°



碟片上不同的繞射效應則由Dr. Schenk B305檢驗其雙折射率，記錄數值為碟片的繞射效應傅立葉轉換(D.E. F. T.)，由表可見縮短複製時間造成的D.E.F.T.值亦越來越低。同時可看見，記錄坑的幾何形狀變化亦愈趨於變小。

母版記錄坑的形狀與射出參數的變化會導致碟片上Jitter值變動是毋庸置疑的！模具應是影響Jitter值的主要因素，因為水紋的出現改變了記錄坑、溝比例導致Jitter值變高。如此可知，縮短循環時間會使工作區間的範圍縮小，一但控制不良，將導致水紋等不良缺陷出現，電氣特性當然就變得差了。

利用AFM的觀察，可以幫助我們更了解縮短循環時間對複製碟片有啥影響。我們可以發現在徑向與切線向的複製漏失，其中，徑向顯然有較大的複製漏失率，在縮短複製時間後，記錄坑顯然變得又細又窄，在某一些光碟機上讀取此類型之碟片將會造成無法回播(Playback)之困難，又細又窄的記錄坑導致其場頻率較高而使得SNR信號下降。

複製率也被射出製程以及模具所影響。通常，我們首先希望獲得碟片有比較低的翹曲與較好的雙折射率，然後，再藉由母版前製過程的調整來獲得記錄坑有好的幾何形狀。

有些碟片製造商會將記錄坑變短以預防水紋發生，但卻使得複製時間縮短不下來。無論如何，當母版上記錄坑如過短，不要想藉由射出參數改變以及嘗試縮短射出複製作業，因為所做出來的碟片其HF信號太弱，將無法回播導致電腦當機。

縮短複製時間的關鍵在於母版前製與射出複製過程的Knowhow!

前製準備母版以供縮短複製時間

如要使複製時間縮短成為可能，就必須要有不會因複製時間短造成複製漏失的母版，因為透明片在射出後脫膜過程的PC料收縮率會依複製時間長短而相異。控制母版上記錄坑的幾何形狀可以藉由光阻劑塗佈及刻版雷射光束調整，以3.4秒的複製時間為例，改變光阻劑旋轉塗佈的轉速由700rpm降低到600rpm，光阻劑厚度將會由160nm改變到180nm。由於這項的改變，可以維持PP值在複製後仍保持5%以內。

為了要彌補透明片的收縮率造成之記錄坑徑向與切線向形變，我們改變了刻版雷射燒寫點的尺寸，這倒是較為容易，在刻版機上有個機械式的NA Stop，改變其上的針孔尺寸即能達此目的。以縮短複製的時間為例子，使用調整原為0.5NA的針孔成為卵形0.4´ 0.45NA，卵形之NA可用來調整對稱性與干擾。同時，使用變形後的NA可以使燒寫點的能量分布不同，這使得控制記錄坑的徑向與切線向斜率變得容易。當刻版機有電子式對稱性控制器時，採用圓形燒寫點則可能可以製做出短複製時間用的母版。

如果刻版機沒有機械式調整的NA，則可以利用雷射光束的展開器來控制展開比，因為這樣會改變物鏡的填充因子，藉以調整光點尺寸。因此，這樣的光點其對稱中心將比具有機械式可調整機型來的不好。無論如何，當記錄坑斜率小時，高斯光束(常態且較穩定的雷射光束)有助於控制碟片水紋缺陷。

當系統的對稱性是以電子式補償系統時，那就更需要改變刻版雷射燒寫點的尺寸，唯有如此改變才可以讓又細又窄的記錄坑之高場頻率不會降低SNR播放、解碼與伺服循環的控制。從我們的經驗來看，我們發現記錄坑的HHFW如在600nm左右，碟片在一般市售的碟機都能夠被播放，這當然是以最佳化光點尺寸作為其基本的指標，如果HHFW降低到450nm時，有些碟機將發生尋軌困難與不能回播的情形。

縮短複製時間的其他困難尚包括複製過程透明片的水紋與Jitter值，水紋的出現通常與伴隨著Jitter值變高，這樣的缺陷是由於母版上的記錄坑邊緣過於尖銳與表面粗糙，透明片脫膜困難所造成。眾所周知，Jitter質變高使得此碟片在播放時呈現不穩定，如果要消除，就是要有平坦度較高、記錄坑壁斜率適當的母版。在我們的經驗裡，利用曝光不足及過度顯影可以有效的控制上述條件，例如以秒的顯影時間取代原來的20秒，記錄坑壁的斜率由45° 降為40° ，此斜率可以很容易藉由多段顯影、降低曝光功率與雷射光束外形來達到控制目的。除了上述因素，在玻璃基版的前製作業中不同的光阻劑以及烘烤條件也會做出性質不同的母版，但是以顯影時間為最主要的控制變因，它的影響往往覆蓋其他影響因素之效果。

後烘烤製程我們並不建議採用它來作為控制記錄坑幾何形狀的製程，因為光阻劑與化學殘留劑會於烘烤時產生的強大機械鍵結力與後來的鎳層結合緊密，導致母版生成後表面缺陷。

電鑄成形與拋光

這兩個程序與母版得平整度有絕對的關係，母版的厚度誤差必須控制到2μm以內，以其防止厚度不均產生的殘留應力。同時，母版的背面儘可能要平坦，如果沒有平坦，在複製過程時射出機對模具加熱的傳導能力變差導致均勻性不佳，水紋或其他缺陷便會相對產生。

正常來說，電鑄一片母版大約需要1小時15分鐘，母版的硬度大概是HV180~200(維克氏硬度計指標)，但這樣的母版並不足以好到供縮短複製時間製程使用，同時，要讓母版夠堅硬、耐久，熱傳效率要好，就必須使母板材質的密度越接近100%，如此，母版的硬度必須要增大(硬度更高意味材料變得更緻密化)，基本上的做法便是降低電鑄的電流密度以求得，但卻伴隨著電鑄時間的拖長，然而及使用此法，也無法有效的改善殘留應力之問題。

為了徹底解決問題，我們必須加入某些特別的添加劑以提升硬度以及降低殘留應力，當加入這些添加劑後，可以同樣是1小時30分的電鑄時間卻可以得到硬度達HV 350的母版，添加劑A用來在使母版於低電流密度電鑄時仍保有高硬度；添加劑B則是相反的在高電流密度電鑄過程提高材料硬度的，添加劑調整到一種適合的比例時，可以獲得狀況最好的母版。

母版背拋是另一個重要的關鍵，好而恰當的背拋能夠提高母版與鏡面的接觸性以提高熱傳導率。我們改用溼式背拋取代原有的乾式背拋。母版被固定在拋光機的頭部前後移動，拋光盤則以旋轉方式背拋，以去離子水加入帶走被拋光後的鎳顆粒與雜物。背拋的時間大概要花45min才能得到平均粗糙度達0.03μm、最大粗糙度低於0.4μm；如以乾式背拋，則僅能得到平均粗糙度達0.07μm、最大粗糙度低於1μm。我們並不推薦使用拋光研磨粉末，因為這些粉末有可能跑到母版上面，導致母版對稱性值。拋光完成後，母版只要衝孔即完成製母版製程。(註：本文中並未提及衝孔對母版性質的重要性，最主要的影響是在於ECC值)

　

最佳化的複製製程有賴於設備的正確選擇

複製製程的成功在於射出成形機與模具設計，此關鍵便是製造設備的選擇。事實上，光碟製造業者很少有注意到此點的，其實他們應該要多撥一些時間、小心翼翼的來作這樣事情。我個人認為，射出機應擁有三段的關模高壓與多點射速改變的功能，進料的料管設計必須在提高加熱效率前提下又能防止材料過度加熱，這樣才能有縮短複製時間的可能。另外，冷卻緩衝也是複製時間縮短的重要控制因素，設計必須快速帶走脫模後透明片的熱量，又能保持模具溫度以利下一模次射出之進行，同時也有利於金屬反射層濺鍍製程。須多目前市場上的專用機就是沒有辦法提供如此功能，導致碟片非常容易翹曲 (同仁注意，此文章屬1997年所寫，目前大部分CD用射出機都已經有能力克服此些問題) 。試想，這樣想要縮短複製時間，將是非常有限的。

模具的選擇恐怕是母版之後次重要的，單模穴的射出用模具絕對要優於雙模穴射出模具(目前已經沒有人提出雙模穴能夠作好CD碟片的說法，DVD碟片製作上更不可能用)，模具要最好也能有真空與機械壓力同時具備的夾模系統，母版的挾持器在內圈與外環則亦是必須兼具的。同時，模具的母版壓縮環必須夠深與銳利，以便壓緊母版使得射出透明片不會有流痕狀的缺陷發生。

除了機器與模具，PC料當然不能背排除在控制因素之外，希望要有更短的複製時間時，伴隨的缺陷可能為料頭斷裂留在射出口、射嘴溢料與流痕缺陷發生，選擇PC料成為一門學問。短的複製時間都希望PC料的玻璃轉化點變高(PC料或是所有的塑膠都像玻璃一樣，非純物質沒有一定的熔點，所以用玻璃轉化點來定義其融化狀與固體狀之分野，注意，玻璃轉化點則是一個平均值，真正塑膠與玻璃轉化的溫度點每次都不會固定)，同時模穴愈薄愈好，因為玻璃轉化點越高其流動性越好，越容易流入模穴中，而薄的模穴不容易產生流痕缺陷。我們都控制碟片厚度在1.1~1.3mm之間，甚至我們相信1.0mm厚度的碟片在商用碟機也都能被播放。較薄的模穴有助於複製時間的縮短。

　

射出參數最佳化

在複製過程中，我們用的是Meiki名機製作所的射出參數經驗值，並配合實驗進行調整以符合縮短時間要求，控制重點為碟片的翹曲與雙折射率。第一、二段關模高壓降低以使PC料進入模穴時容易流動，基於同理，我們也用較寬的進料入口(Gate)。同時，儘可能降低熔膠溫度與模具溫度，以使透明片射出後冷卻時間縮短。以我們的測試為例，可以將原為80℃、4.4秒的模溫與複製時間降成49℃、3.4秒。第三段關模高壓必須提高，以使熱傳效果好增進複製能力與預防翹曲發生。

碟片外圈的雙折射率亦須要加以控制。我們的經驗指出，由於縮短複製時間會讓射出的各種參數變得非常敏感，射出機必須能夠提供穩定的複製能力，如要控制碟片外圈的雙折射率，就必須使用短射出衝程，以使射後持壓過程不至過壓造成透明片殘留應力；增加射出速度也可以改善PC料在模穴中的流動率；同時我們亦控制進料管的溫度由340℃降至300℃，以防止過度的熱量藉由射嘴傳遞進入模具中，影響料頭的冷卻。

以下的表所列為我們實驗後的CD碟片性質與最佳化後的參數：


CD碟片性質
最佳化參數

射出參數
雙折射率
翹曲
射出參數
設定值

內圈
外環
射出時間
0.20秒

射出速度
較低
較高
較差
熔膠進料時間
1.5秒

模具溫度
較低
較高
較差
冷卻時間
1.6秒

熔膠溫度
較低
較高
較差
機械手取出時間
0.20秒

射後持壓
較低
較高
較好
模具溫度
50℃

射出衝程
較高
較高
--
進料管溫度
300℃



當然，上表所列之碟片仍合於規格書規範且為量品。PC料使用GE OQ1020C碟片用聚碳酸脂。

模具的熱傳遞要能均勻與正確有賴保養的工夫，冷卻水循環管路系統是經常被忽略的，水管中的沈積物會阻礙溫度傳遞，導致冷卻時間不足，所以在保養模具過程不可忽略水路系統，模具設計上最好有過濾器同時使用乾淨的水，如蒸餾水。我們的實驗中，也有嘗試去加大冷卻水管之尺寸，希望使模具內的匹配阻抗降低，但是並沒有得到預期之結果，不過，我們仍相信良好的冷卻迴路設計對模具中的匹配阻抗有降低的作用，可以讓PC料流動更平滑而容易射出成形、複製完整與脫模。

結論

從我們的研究中可知，縮短複製時間必須要從兩個製程的改善－母版前製與複製工程。實驗證實，3.4秒的複製循環時間在調整、改良射出機參數後確實生產可行，但主要難以控制的因素為銀線流痕與料頭容易斷裂殘留於模具中。如果要以3.4秒設定為循環時間時，熔膠進料的時間必須要降低到1.5秒以下，母版的信號對稱性控制與連續展開率都是重要的控制因素。

很有深度.....
不過有點看不懂.....
好像教材.....
總之.....
謝謝你提供的資訊......

貼的很辛苦...
給你拍拍手...
有點像是歷史教課書...

無心人大大

去NOVA亞述看二印陽光您就可以知道
"面臨的主要問題便是碟片的翹曲問題" 這句的含義

這時再想想

"另一方面，碟片如果翹曲明顯，在動態平衡上會出現大問題，光碟機的主軸馬達在高速運轉狀態下將承受過大的扭力，以物理學的計算方式，光碟機中心主軸承受的扭力隨讀取速度倍數增加，其承受的扭力則為倍數之平方倍，意味著10X光碟機需要承受的扭力是1X光碟機的102=100倍！這樣絕對會造成光碟機壽命縮短，動態平衡也是高倍速光碟機性能的指標。(然而遇到翹曲過大的碟片，那光碟機即使再好也沒有用。新的高倍數光碟機目前都有自動降速之功能，以防止不良動態平衡之問題發生)
"

其實把五十片放在布丁筒裡
注意邊緣用手壓一壓 您也可以看出來

碟片如果翹曲明顯在高轉速的機種運轉下......
爆片的可能性也相對增大......
雖然小弟還為真正見過爆片......

給大大添個人氣，這是大學畢業論文嗎 ，專業的領域真令人激賞

偶是外行人，來說外行話
看了一次，裡頭說的大致好像是在說壓片的情況，提到的CDR,CDRW.CD.DVD，並沒提到燒錄機啊？好像是談壓片時間縮短影響 到片子品質和存放問題，如果就PC燒錄機技術的影響並沒及，而PC燒錄機來燒片子以640B最快也要算三至四分鐘，應該沒以上的問題吧！更何況各家名牌空片廠商一直在塗料上做標榜提昇，和PC燒錄真的無關吧？