【正文】 2 母盤的設(shè)計(jì)及其工程環(huán)境 預(yù)刻槽 ATIP 信息及其信息區(qū)數(shù)據(jù)和物理參數(shù) 按照“橙皮書”的規(guī)格， ATIP 時間碼以“分：秒：幀”的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行計(jì)算， 1分 =60 秒， 1 秒 =75 幀。這些數(shù)字均由雙向位調(diào)制的方式進(jìn)行編碼，即每一位數(shù)字有兩個通道位組成。 除了 ATIP 時間碼，一些專用信息和附加信息也是光盤正確運(yùn)行必不可少的重要數(shù)據(jù)。因此，可通過檢查 M S和 F1（這些數(shù)據(jù)可參照橙皮書） 來區(qū)分 “分”、“秒”、“幀”部分的信息類型。 有關(guān)母盤的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)就是要綜合平衡存儲時間、道間距、線速度、復(fù)制收縮率和物理半徑之間的關(guān)系，計(jì)算和確定 。 導(dǎo)出區(qū)開始時間或附加容量和導(dǎo)出區(qū)開始時間（ SAL）； 附加容量和導(dǎo)出區(qū)的長度（ LAL）； 可記錄節(jié)目區(qū)位于半徑位置 25mm58mm 之間，以 80 分鐘存儲時間為例，在這段半徑位置之間要求有大約 22021 信息道，道間距約為 微米。設(shè)計(jì)原則是在一定存儲時間的條件下，選取較大的先速度和道間距，以使寫入數(shù)據(jù) 獲取 較好 的 （抖晃 Jitter 和串?dāng)_ XT 等） 性能。信息區(qū)由 ATIP 的發(fā)生而開始，并隨著 ATIP 結(jié)束而終止。同時確認(rèn)他們的半徑位 置符合規(guī)定（ 22mm59mm） ,并將這些信息傳遞給母盤刻錄系統(tǒng)。 導(dǎo)入?yún)^(qū)開始時間是在公司獲得光盤生產(chǎn)授權(quán)時所分配的，它代表了該公司的標(biāo)識。新版的橙皮書在導(dǎo)入?yún)^(qū)之前增加了一個 ATIP的擴(kuò)展區(qū)。橙皮書原版規(guī)定最大容量為 80 分鐘（ 79： 59： 74），橙皮書新版將“導(dǎo)出區(qū)”擴(kuò)大為“附加容量和導(dǎo)出區(qū)”來增加盤片的容量。因此，母盤溝槽形狀的設(shè)計(jì)，即確定溝槽的深度、寬度、槽壁傾斜角及擺動幅度是母盤設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一 。母盤所確定的專用信息他遵從光盤的版本。專用信息 2，它的內(nèi)容為， 97：96： 00，這個專用信息為導(dǎo)入?yún)^(qū)的開始時間。 母盤刻錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 母盤的刻錄系統(tǒng)的基本組件主要由以下 4 部分組成： 一、 激光器，激光是受激發(fā)發(fā)射的光，是被其他輻射感應(yīng)而發(fā)生的輻射。就是要找到具有實(shí)現(xiàn)能級離子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)。當(dāng)某一頻率信號在腔內(nèi)諧振， 在工作物質(zhì)內(nèi)多次往返 時有足夠機(jī)會去感應(yīng)處于離子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)，才能產(chǎn)生激光。激光的主要特點(diǎn)是發(fā)散 角小，能沿一條直線傳播，相干性好，相干長度可達(dá)幾十米甚至幾百米。由于激光的上述特點(diǎn)，使他在高密度 光信息存儲技術(shù)和其他領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在母盤刻錄系統(tǒng)中刻錄光源有采用氬離子激光器（ ODME母盤刻錄系統(tǒng)）、氪離子激光器（松下母 盤刻錄系統(tǒng)）、 SHG（二次諧波發(fā)生器）固體激光器（先鋒母盤刻錄系統(tǒng)）和大功率半導(dǎo)體激光器等等 。當(dāng)然藍(lán)紫光是可見光，光路調(diào)整時比較容易。母盤刻錄激光的波長要求偏移小（線寬窄），而且穩(wěn)定。 要求通過光路后最終達(dá)到光刻膠表面的光功率約為1mw 左右（波長短則功率可小些）。半導(dǎo)體激光器的使用功率為 5mw。氬離子激光器和 SHG 固體激光器一般要求開機(jī)一小時，等輸出功率穩(wěn)定后才能工作。半導(dǎo)體激光器不需要預(yù)熱，可以直接打開工作。因?yàn)樵撃Ｊ皆诠馐孛嫔细鼽c(diǎn)的位相同，有良好的空間相干性。激光束模式可以用透鏡放大光束，檢查投射到屏上的光斑光強(qiáng)分布的均勻性來作簡單 的 判斷。母盤刻錄激光的偏振態(tài)應(yīng)該是線偏振光，氬離子激光器放電管的窗口與管軸成布儒斯特角 （入射角為布儒斯特角時，反射光中沒有震動面平行于入射面的光，即此種偏射狀態(tài)的光能100%地射入另一介質(zhì)，利用光的這種投射性可制備無損耗的激光器窗口。固體激光器和半導(dǎo)體激光器 的偏振態(tài)不如氣體激光器。噪聲分為振幅噪聲和相位噪聲，是衡量輸出激光功率和頻率穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。在光路調(diào)試時，應(yīng)注意不要使反射光進(jìn)入激光器諧調(diào)腔內(nèi)，以免產(chǎn)生不必要的激光噪音。特別是氣體激光器有基本固定的壽命，氬離子激光器和 SHG 激光器的平均壽命一般在 30006000 小時。因此半導(dǎo)體激光器的壽命等于直接使用的壽命。 從這三種激光器的比較來說，氬離子激光器光束質(zhì)量比較好、輸出波長最穩(wěn)定，但是其體積太大，溫度的變化會影響光束走向，因此要用水冷卻系統(tǒng)，這會引起刻錄系統(tǒng)振動、倍頻固體激光器的體積比氣體激光器小得多，但是輸出效率和噪聲性能比氣體激光器差，需要用復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)來補(bǔ)償輸出的基本穩(wěn)定性，另外倍頻固體激光器價(jià)格昂貴而且表面易損傷和退化。半導(dǎo)體激光器的使用壽命較長。 二、光學(xué)原件， 透鏡：由中心在同一直線上的兩個或兩個以上的球面組成的系統(tǒng)成為共軸球面系統(tǒng)。共軸面系統(tǒng)是復(fù)雜 光學(xué)系統(tǒng)的基本元件。大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用的透鏡的兩個曲面都是球面的，稱為球面透鏡。薄透鏡是指透鏡厚度同透鏡焦距相比可以忽略的 透鏡。位于焦點(diǎn)的點(diǎn)光源通過薄透鏡折射會形成象點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)的平行光束。當(dāng)細(xì)光束入射光學(xué)系統(tǒng)時，出射光束被擴(kuò)展為較寬的激光束。用光在棱鏡中的全反射來改變光的行進(jìn)方向比用平面反射鏡優(yōu)越，這時因?yàn)槿瓷淠芡耆瓷涔饽?，而平面反射鏡在反射表面有一定的光 能吸收。異形棱鏡的組合也能用來校正半導(dǎo)體激光光束的不對稱，使它從橢圓光束整形成 圓 光束。在他們的結(jié)合面上鍍有偏振反射模，該偏振反射模對振動面垂直于入射面的光反射，而對振動面平行于入射面的光透射。 線偏振光通過半波片其出射的合成光亦是線偏振光，不過振動方向相對入射光的振動方向轉(zhuǎn)了 2￠ （￠為入射光的振動面和晶片主截面夾角）。線偏振光通過四分之一波片成橢圓偏振光或圓偏振光，反之橢圓偏振光或圓偏振光通過四分之一波片也能變成線偏振光。 三、聲光調(diào)制器， 聲光器件是由聲光介質(zhì)和換能器兩部分組成。換能器即超聲波發(fā)生器，它是利用壓電晶體使電壓信號變?yōu)槌暡?，并向聲光介質(zhì)中發(fā)射的一種能量變換器。 根據(jù)光干涉的加強(qiáng)條件，入射光和衍射光的方向滿足 布拉格方程。在母盤刻錄系統(tǒng)中，聲光調(diào)制器用作激光束高速開關(guān)，刻錄激光是通過聲光調(diào)制衍射的一級衍射光。調(diào)制信號控制壓電晶體產(chǎn)生超聲波，從而達(dá)到對一級衍射光的信號調(diào)制。為了提高聲光調(diào)制器的頻率響應(yīng)，光路中插入一聚透鏡，使激光束聚焦到聲光介質(zhì)中。 在刻錄光盤的擺動預(yù)刻槽時，聲光偏轉(zhuǎn)器改變超聲頻率，從而達(dá)到改變激光束偏轉(zhuǎn)角的目的。物鏡聚焦的能力或分辨率本領(lǐng)取決于光的波長、孔徑角和介質(zhì)折射率，折射率和孔徑角的正弦的乘積稱為物鏡的數(shù)值孔徑。 Onh 理論上說，聚焦光斑的直徑（光強(qiáng)分 布的半高度的全寬度）與光的波長成正比。 這里還需要提到光學(xué)系統(tǒng)的相差。這種軸上相點(diǎn)被一些彌散光斑所代替所形成的相差稱為球差。在光學(xué)設(shè)計(jì)中，適當(dāng)選用正負(fù)透鏡的組合或采用專門設(shè)計(jì)的非球面透鏡可以消除各類相差。為了獲得衍射極限光斑，物鏡會采用多個不同曲面的透鏡以微米級定位精度裝校來達(dá)到消相差的目的。因此，在調(diào)試光路時要注意保護(hù)物鏡不受損壞。 R 型光盤是一次寫入型可錄光盤，一旦由刻錄機(jī)寫入數(shù)據(jù)后，已錄信息就不能被擦除。由于光盤的一次寫入特性提高了數(shù)據(jù)保存的可靠性，價(jià)格低廉，市場巨大，所以光盤行業(yè)今年來已經(jīng)發(fā)展成很大的產(chǎn)業(yè)。 母盤制作是光盤技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。母盤的制作就是按照一定的規(guī)則，將絕對時間信息和盤片應(yīng)用信息以模擬 調(diào)頻 和 數(shù)字雙相位調(diào)制的方式復(fù)制到基盤的擺動預(yù)刻槽內(nèi)。因此，要求在母盤上制作一條具有相同道間距的螺旋軌跡的（凸起）臺，盤片預(yù)刻槽的深度和母盤臺的深度基本相同，而母盤臺要比基片預(yù)刻槽 較寬一些。由于母盤的臺和槽是同一軌道（相同的道間距和深度）上兩個互補(bǔ)的部分，所以習(xí)慣地把它們統(tǒng)稱為母盤的預(yù)刻槽。因此，有機(jī)染料的不同配方 及不同參數(shù)的旋涂工藝，要求不同的溝槽形狀，即需要開發(fā)不同的母盤來適應(yīng)不同的溝槽形狀，即需要開發(fā)不同的母盤來適應(yīng)不同的光盤制作線和制作工藝。 國際橙皮書 標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)常規(guī)檢測的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對光盤未錄光盤和已錄光盤規(guī)定了測試指標(biāo)，如未刻錄光盤的徑向?qū)Ρ榷龋?RCb）、擺動載噪比（ WCNR）、 ATIP 誤碼率（ ATER）、 ATIP 突發(fā)誤碼長度（ ABERL）、歸一化擺動幅度（ NWAb）等和已錄光盤的徑向?qū)Ρ榷龋?RCa）、高頻幅度（ I3/Itop）、對稱性（ SYM）、塊誤碼率（ BLER）、雙字符可糾正誤碼（ E22）、徑向噪聲（ RN）和抖晃（ Jitter 3T11T）等。因此，母盤的開發(fā)工作就是要考慮母盤如何配合有機(jī)染料的性能及其旋涂工藝，使能復(fù)制出符合國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的具有高倍速寫入功能的光盤。掌握母盤設(shè)計(jì)技術(shù)，精確控制母盤信號的發(fā)生過程。 3 母盤 生產(chǎn)線 的 布局及設(shè)備配置 母盤企業(yè)的生產(chǎn)工藝布局及設(shè)備配置是關(guān)系企業(yè)能否順利投產(chǎn)、保持長期正常生產(chǎn)、達(dá)到較高的生產(chǎn)效率。我國很多母盤企業(yè)由于技術(shù)力量薄弱，或者由于客觀條件的限制，或者對投產(chǎn)前對前期準(zhǔn)備工作不夠重視，或者急于追求短期的利益，造成布局失當(dāng)，設(shè)備配置欠妥，結(jié)果給長期的穩(wěn)定、高效生產(chǎn)埋下了隱患。天氣熱時由于冷卻水的制冷設(shè)備散 熱不夠?qū)е滤疁亟挡幌聛矶．a(chǎn)。由于壓縮空氣內(nèi)含水、含油導(dǎo)致母盤的壓模污染，直接影響母盤的質(zhì)量。由于氬氣氣管管路設(shè)置問題，導(dǎo)致無法濺鍍等等。如壓縮空氣壓力不夠，冷卻水溫度過高等。如母盤生產(chǎn)中的質(zhì)量問題，盤片上有黑斑，這可能是化學(xué)藥品問題，或是灰塵，或是水質(zhì)問題。再如盤片在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)污點(diǎn)或瑕疵，找到問題產(chǎn)生的源頭就更加困難了。許多母盤生產(chǎn)企業(yè)在濺射初期往往只重視主要母盤生產(chǎn)設(shè)備的選型，有的因?yàn)橘Y金緊張?jiān)谶x用周邊設(shè)備方面馬馬虎虎，還有要請一位既懂母盤生產(chǎn)工藝、又熟悉外圍設(shè)備及系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員專門從事整體規(guī)劃有一定的困難。廠房設(shè)計(jì)、施工單位及超凈裝修公司也沒有能力為母盤生產(chǎn)全面統(tǒng)籌安排。 母盤生產(chǎn)是連續(xù) 24 小時不停機(jī)生產(chǎn)的，整個生產(chǎn)體系的任何一個環(huán)節(jié)都在不斷的運(yùn)行，任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會造成局部甚至全部停產(chǎn)，帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著技術(shù)的發(fā)展，母盤設(shè)備的升級，對母盤生產(chǎn)的總體規(guī)劃設(shè)計(jì)提出了更高的要求。 首先要確定工廠的生產(chǎn)能力，年產(chǎn)量、產(chǎn)品規(guī)格、類型（ CD 母盤、 DVD 母盤、藍(lán)光母盤等） 。初步確定生產(chǎn)量以后，可初選滿足要求的設(shè)備，選出兩三家做不同方案的比較。這一原則應(yīng)貫穿整個工藝設(shè)計(jì)過程中，以保證今后的發(fā)展不因廠房設(shè)計(jì)不 合理而阻滯。雖然母盤生產(chǎn)工藝大體相同，但受到場地等自然條件的限制，設(shè)備類型和數(shù)量的不同，以及建筑設(shè)計(jì)的技術(shù)要求等因素的影響。 母盤設(shè)備的建廠布局 一、確定工廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力， 規(guī)劃產(chǎn)品類型（ CDR 母盤、 DVDR 母盤、藍(lán)光母盤）、年產(chǎn)量。 選擇生產(chǎn)主 設(shè)備，一般選擇三家左右設(shè)備的供應(yīng)商，要求提供單臺設(shè)備的價(jià)格和技術(shù)數(shù)據(jù)，包括：型號、產(chǎn)能、成品率、開機(jī)率、功耗、占地面積、生產(chǎn)周期、及對水、電、氣的要求等。 根據(jù)生產(chǎn)主設(shè)備的要求，計(jì)算配套外圍設(shè)備的種類、數(shù)量和技術(shù) 要求，同樣選擇幾家供應(yīng)商要求提供設(shè)備價(jià)格和技術(shù)數(shù)據(jù)等，擇優(yōu)選購。 合理的工藝流程，保證從進(jìn)料到產(chǎn)出成品工藝流向順暢，盡可能縮短線路，盡可能減少折返率 。 原材料、成品的進(jìn)出要方便，要考慮到大型運(yùn)輸車輛的進(jìn)出裝卸。 環(huán)境保護(hù)及安全生產(chǎn)方面要考慮排污以及污染物的處理，個別產(chǎn)生污染氣體或有異味的工序應(yīng)單設(shè)房間做好排風(fēng)。 超凈車間的潔凈條件 應(yīng)考慮生產(chǎn)的實(shí)際需要，母盤制作要求是最嚴(yán)格的，復(fù)制、檢測次之，印刷再次之，所以生產(chǎn)人員和產(chǎn)品不能逆向流動，以免破壞環(huán)境潔凈度。 車間附近應(yīng)設(shè)幾個隔間，用于備品備件庫房、 UV 膠及其他化學(xué)品庫房、 MASK 清洗間、母盤保護(hù)膠旋間等，這些工作間或庫房可以設(shè)在潔凈區(qū)之外，由傳遞窗與潔凈區(qū)聯(lián)系，有些工作間要做好上下水和排鳳，既保證工作又防止污染。要考慮采光、通風(fēng)、采暖、制冷，盡可能利用自然方式，減少人工方式的能耗。 綜上所述，工藝設(shè)計(jì)和工藝布局是廠房設(shè)計(jì)的依據(jù)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。例如，車間與車間之間相距太遠(yuǎn)，增加了中間的轉(zhuǎn)運(yùn)工序和人員，使得生產(chǎn)成本增高，有時還會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，因?yàn)樯a(chǎn)環(huán)節(jié)越多，出問題的機(jī)會就越大?，F(xiàn)代化的文明生產(chǎn)應(yīng)該是對人身健康充分重視，把有污染的工序分出隔間，做好防護(hù)、排風(fēng)。 用于母盤生產(chǎn)的廠房應(yīng)考慮遠(yuǎn)離振動源，以確保母盤質(zhì)量。 而且各廠家母盤設(shè)備預(yù)先設(shè)計(jì)好的抗震強(qiáng)度不同，若事先考慮不周，選擇母盤生產(chǎn)設(shè)備的范圍就很小，不利于設(shè)備選型。一般外圍設(shè)備廠房應(yīng)設(shè)置在無日曬和通風(fēng)好的區(qū)域，或者在廠房設(shè)計(jì)上采用人工強(qiáng)制通風(fēng)降溫等方法。既浪費(fèi)了能源，又沒有充分合理利用自然資源。如果是日本設(shè)備， 采購時要確定送電規(guī)格及相應(yīng)的解決辦法。穩(wěn)壓電容要根據(jù)所帶設(shè)備的容量配置和選擇。缺點(diǎn)是一旦停機(jī)維修所造成的損失比較大，所帶的多臺設(shè)備都不能正常工作。優(yōu)點(diǎn)是停機(jī)維修影響面積小，缺點(diǎn)是同容量設(shè)備成本高，增加了設(shè)備維修管理的工作量。冷卻水系統(tǒng)主要考慮以下幾點(diǎn)： 系統(tǒng)中儲水罐、管路的防腐，利于保持水的凈化。 系統(tǒng)設(shè)置補(bǔ)水機(jī)構(gòu)和水過濾器，以保證水質(zhì)不污染母盤設(shè)備。 冷水機(jī)應(yīng)能按使用設(shè)備要求的水溫范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 機(jī)組風(fēng)冷、水冷方案的選擇應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁貤l件決定，我國北方地區(qū)考慮到冬季防凍方便，可優(yōu)選風(fēng)冷機(jī)組。該系統(tǒng)主要水源取自當(dāng)?shù)刈詠硭?，?yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厮|(zhì)情況選擇合理的水處理方案。這樣雖然投資費(fèi)用相對比較高，但是能穩(wěn)定正常生產(chǎn)，保證出口水質(zhì)，維修保養(yǎng)費(fèi)用低。既影響到了生產(chǎn)又增加了維修成本，同時又對母盤的質(zhì)量產(chǎn)生影響。為保證氣動機(jī)構(gòu)運(yùn)行可靠，壓縮空氣系統(tǒng)應(yīng)保持潔凈，輸出穩(wěn)定。壓縮空氣站的位置應(yīng)距離用氣點(diǎn)較近，管路口徑應(yīng)選擇合理，便于維修。從公式可見， 壓降與