光碟片製程/讀取/寫錄原理(一)

• 光碟片讀取原理：

光碟片的記錄原理是在12cm或8cm的薄塑膠基板（以聚碳酸脂PC板使用為大宗，厚0.6mm或1.2mm）上，以螺旋狀分佈的訊坑（Pit）型態記錄資料，讀取資料時是使用雷射光經物鏡（objective lens）聚焦在碟片表面，利用此聚焦之雷射光點照射在記錄區與非記錄區所造成的反射光強度不同，即可用來判別讀到的資料訊坑之變化，並且依反射到光偵測器的強度分析是否正確聚焦及循軌，並將光資訊轉換為電流，再經由晶片將讀到的信號轉換為電腦可接受的數位訊號。

DVD家族可以說是CD家族發展之延伸，其記憶容量為CD碟片之數倍，主因DVD碟片的資料訊坑Pit更小、長度更短。透過雷射光波長l 縮短，物鏡數值孔徑NA值提升，使聚焦在碟片上的雷射光點（¥ l ¤ NA）變小、縮短資料的軌距（track pitch）以增加碟片容量；但相對的便是造成聚焦伺服、尋軌伺服的困難度提高及其他衍生而來的種種問題，如：串號問題cross talk等，必須經過一些特別聚焦、尋軌方式及一些資料的調變（modulation）方法、特殊格式及適合DVD的規格訂定，來確保資料能正確的被記錄或讀取，例如：碟片改為兩片厚度0.6mm的基板黏合方式取代CD碟片單片1.2mm，碟片厚度變薄使碟片傾斜時，對光學路徑的影響較小，可降低伺服控制的負擔，此外在抗濕度與抗熱力變形的強度亦較單片1.2mm為佳。由於DVD家族與CD家族產品製程雷同，故以DVD產品說明為主。

圖九 光碟機系統圖

圖十 光讀取頭檢視圖

圖十一 CD-ROM v.s. DVD-ROM

壹、DVD唯讀型光碟片

• 製程說明：

一、刻板前製作業：

透過Authoring軟體將母源之音樂或視訊等類比訊號轉換成數位訊號，並輸入規格書中規定的導入、導出區設定值及欲壓入碟片的資料..等訊息，經過調變、編碼等過程後產生出欲刻入母版stamper的訊號（用來控制曝光與不曝光），再送至下一個製程。

二、刻板作業：

將前一製程產生的欲錄訊號，轉換成對玻璃基板上之光阻劑作曝光的動作，然後再電鍍一層厚鎳，最後得到光碟片的母版stamper。

圖十二 母版工程製造程序

三、複製成型：

使用射出成型機壓製PC基板（一般使用兩台射出成型機同時壓製上下兩片基板），之後濺鍍上反射層或半反射層材料（靶材選擇包括Au金、Ag銀、Al鋁、Si矽），再將兩片PC基板以黏合膠貼合，並照射UV光使膠硬化，經檢測、印刷、包裝完成。

DVD-ROM的記憶容量依「記錄層/讀取面」結構的不同可分為DVD-5（4.7GB）、DVD-9（8.5GB）、DVD-10（9.4GB）、DVD-14（13.2GB）、DVD-18（17GB），其中DVD-9、DVD-18為雙層結構，亦即有兩層記錄層，通常將最接近讀取面（read-out surface）的記錄層定義為第0層，鍍上半反射層材料，第1層則鍍全反射層原料，而在第0層與第1層間加一層space layer來隔絕。　

圖十三 DVD-ROM的分類

貳、寫錄一次型光碟片

寫錄一次型光碟片（俗稱燒錄片），特點為使用有機染料作為記錄層材料，資料寫入後即無法再擦拭掉，變成唯讀型光碟片。DVD-R碟片的製作技術主要根基於CD-R製程基礎，不同點為DVD-R碟片製程是在一片0.6mm的PC基板上與另一片空白的0.6mm基板貼合在一起而成1.2mm厚的碟片。

• 製程說明：

0.6mm PC基板經射出成型後，利用旋轉塗佈法將有機染料記錄層塗佈於PC基板上，接著鍍上反射層及塗佈UV樹脂保護後，再加另一片空白的0.6mm PC基板貼合而成。

• 寫錄原理：

原為空白碟片，藉由CD-R、DVD-R光碟機（燒錄器）適當功率雷射光的照射使有機染料改變性質受熱溶解形成孔洞，未受熱部份則保持原狀，透過金屬反射層呈現不同的反射光線，進而達到儲存資料的目的。

染料配方為光碟片廠的最高機密，染料配方可決定碟片在燒錄速度、燒錄時間、儲存容量、燒錄穩定度等性質。世界上第一片CD-R片由日本太陽誘電設計，後有日本三井化學及日本三菱化學相繼投入發展新的染料，衍出各種類型的CD-R染料材質，針對讀寫差異能力及加強抗光、耐潮、耐用年限提出改進。染料屬於有機化學，利用合成方式理論上可以有無限的發展，目前大致分成三類：cyanine（日本廠商為主）、phthalocyanine（歐洲市場主力，穩定度高，染料用量雖較cyanine少，但單價較高）、AZO（三菱化學獨家專利），而空片的顏色則由有機染料層及反射層原料共同決定。

表三 CD-R碟片色系分類

圖十四 DVD-R碟片剖面膜層結構

參、可重複寫錄型光碟

• 製程說明：

0.6mm PC基板經射出成型後，加上誘電體層（介電層，由Zn鋅、S硫、Si矽、O氧等化合金屬構成，目的在防止記錄層受到濕氣及氧化破壞）、相變化記錄層（由鍺Ge、銻Sb、碲Te、銀Ag、銦In等化合物構成）、冷卻層（非必要存在，目的在改善熱串號問題）、合金反射層（鋁合金構成，目的在反射雷射光訊號）及保護層（保護反射層）等多層式結構再與另一片空白的0.6mm基板貼合形成1.2mm厚的碟片；碟片製作完成後，先利用雷射光連續的在碟片上行使初始化動作，讓整片碟片形成反射率較高的結晶狀態。略合作提升研發、技術能力，結合量產優勢方有可為。