盘片翘曲

盘片翘曲这种缺陷可能和多种不同的工艺因素相关。为了对盘片翘曲进行描述，可选定盘片表面给定半径的轨道，让盘片旋转，则反射层在转动一周内的轴向位置跳动相对于参考平面的关系可以被描述为：

x（t）∝偏转角度（半径）十∑aisin(2πfit) 例如，一般“碗形”的盘片翘曲变形，只需通过上式中和半径位置有关的偏转部分进行描述就可以了，而式中的第二部分描述的则是对偏转分量有影响的一些高频的变化量。

图6 对盘片翘曲进行描述的原理

导致盘片翘曲的工艺因素有很多，归纳起来，主要的有下面几类：

首先是盘基本身的翘曲所导致的。这类翘曲主要来自于注塑成型中的不一致性。注塑成型过程中的不一致性／不均匀性和模具的模腔、注塑压力和温度等因素密切相关。不均匀的注塑温度和压力将在盘基的收缩和凝固过程中导致难以预料的变化和变形。

在完成注塑成型之后，盘基需要进一步冷却到室温，在这个过程中盘基材料—聚碳酸脂（PC料）是非常干燥的。因此，在冷却过程中，无论是垂直放置还是水平放置（这可能会影响到盘基的不平直度），盘基会立刻开始从周围环境中吸收水分，导致盘基膨胀，并可能令盘基的形状发生改变。

另一个会导致盘片翘曲变形的重要工艺因素是两片盘基的粘合工艺。不过，粘合工艺对盘片翘曲的影响受两片盘基各自的加工情况的影响程度非常大。例如，两片盘基材料的湿度是否一样，老化程度是否一样，温度是否一样等等，都会影响到粘合工艺的加工结果。

最后一种情况是夹持力对盘片翘曲的影响。当盘片被放入到驱动器中进行播放的时候，必须先有夹持力作用在盘片的中心区域。如果盘片的夹持区域不均匀，那么作用在盘片上的夹持力也会影响到盘片的形状。而当盘片被放在驱动器里面长时间使用时，由于这时驱动器里面的环境温度可能会超过50℃，所以可能会发生盘片外形发生变化的情况。此外，在高速的情况下（超过3000rpm），由于盘片高速旋转，所以存在着对盘片的拉伸作用，对应到前面对盘片翘曲扰动描述的公式中，这种情况可能会使其中有关偏转角度的部分适当减小，从而使光盘变得“平直”一些，但不会对翘曲扰动中的“高频”分量产生多少影响。

轨道的不圆整度

径向道跟踪伺服环节的性能受轨道的圆整度，以及轨道对旋转轴中心的同心度的影响非常大。在这一小节中，我们将详细谈谈轨道的偏心量和非圆整度。

偏心量是对轨道中心和盘片旋转中心之间的偏差程度进行描述的一个参数。实际上盘片和驱动器的主轴都存在着偏心的问题。当盘片被夹持在驱动器的

图7 偏心和轨道不圆对盘片轨道不圆整度的影响

主轴上时，其转动过程中的总偏心量是盘片和驱动器主轴两者各自偏心量的矢量求和。对驱动器的径向伺服环节而言，偏心量会导致一种正弦波性质的扰动，其频率等于转动频率。在空间频率分布上，偏心扰动位于非常低频的区域（其频率为主轴转动的频率）。通常，总的轨道不圆整度是在由偏心而引起的轨道不圆整度上再加上局部轨道不圆整而导致的变化量。这意味着，要对盘片轨道的总不圆整度进行描述，必须在基本频率等于主轴旋转频率的正弦扰动分量上，再加上更高频率的扰动分量。所以，总的不圆整度可以表达为公式：ecc max sin（2πfrott）＋∑aisin(2πfit)。

对伺服环节而言，径向道跟踪伺服环节的性能依赖于扰动中的频率分量。由于盘片不圆整度而引起的最大径向位置误差取决于（ai,fi），刀，以及径向道跟踪伺服环节的传递函数。

对盘片的偏心量会产生影响的工艺环节主要有：对压模进行中心冲孔，以及压模在注塑模具中的安装和定位。而影响盘片轨道不圆整度的则有多个工艺环节，而且如前所述，这种轨道的不圆整度在高倍速情况下会对盘片性能造成比较严重的影响。这里，我们不对各个工艺环节对盘片轨道的不圆整度的影响加以具体的量化，而只考虑哪些因素会对轨道的不圆整度产生影响。一般而言，下面这些工艺步骤都有可能会导致这种缺陷：首先，在制备母盘的过程中，当采用激光进行刻录时，光点的径向位置可能会产生跳动。不过，考虑到大多数LBRS的设计，这个因素对盘片轨道的不圆整度的影响是最小的。其次，另一个可能的工艺因素是压模的制备。在制备压模的各个独立的步骤中，都有力作用在压模盘的边缘位置，这可能会对局部的轨道形状产生影响，正如在冲中心孔时会对靠近中心区域的轨道形状产生影响一样。最后，注塑成形工艺也会对盘片轨道的不圆整度产生影响。考虑注塑成形工艺过程的原理，可以发现对盘片轨道不圆整度的影响会产生在已注塑完成的盘基被弹出的这一工艺步骤中。这种影响在注塑时问周期比较短的情况下最容易发生，因为在这种情况下，刚注塑完成的盘基还没有得到足够的时间来实现充分的凝固，而在盘基弹出过程中，盘基中心部分已经被顶出模具，但是盘基的外缘部分却还粘在模具上，正是由于这种拉扯作用而导致盘片轨道变得不圆。

图8 注塑工艺过程中可能会造成轨道不圆

结论

综上所述，和其它盘片相比，高倍速盘片的生产在基本原理上也并没有什么不同。就其工艺和工程因素而言，“精密性”依旧是最主要的因素。目前市场上在销售的高倍速光盘就已经证明，这些工艺和工程要求在生产中是完全可以达到的。

对制造商而言，主要的挑战来自于确保盘片品质的不断提高。为了能够确保在工艺控制和生产制造方面的不断进步，具有优秀性能的、商用的检测仪绝对是必不可少的。

总之，生产高倍速可录光盘，要求制造商在原材料、设备采购和供应环节，以及加工工艺等方面需要更上一层楼。这既是挑战，也是机遇。只有努力进取，迎接挑战，抓住机遇，才能够在激烈的市场竞争中立于不败之地。

本文作者：Philips公司 Harry van Doveren
翻译：佘鹏

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