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数据光盘的物理结构和制作过程知识简介

天缘博客近期出现很多关于光盘压片、刻录的词汇,为了让大家大致了解一下一个软件企业尤其是对于微软这样视软件为生命的企业如何处理软件的后期生产和包装发行等工作,似乎有必要介绍一下光盘制作的相关知识,天缘专门查阅整理了一些相关资料(天缘亦非工艺出身,如有错讹请不吝指出为谢),力求通俗易懂,尽量避免一些连天缘本人也不明白的专业词汇。

一、光盘的物理结构

光盘使用材料的革新史:早期的乙烯树脂——70年代的聚丙稀酸脂(PMMA)——现在的聚碳酸脂(Poly-arbonate,简称PC)。目前国内此类材料大都进口,主要供应商为拜尔和三菱等。现在已经研究出更轻透明度更高的盘基材料——多环己乙烯(PCHE)正在试验中。

光盘的反射层一般采用高纯度铝作为材料,一些金盘或金唱片则会采用铜合金或黄金作为原料;由于作为反射层的铝比较活泼,长期同空气接触很容易氧化,所以在反射层上加上保护层(目前使用紫外线固化漆UV),UV是一种在紫外线的照射下会迅速凝固的化学物质,将铝同空气隔离开。

市面上的光盘主要有两种,一种是CD-R光盘,另一种是CD-RW光盘。它们的物理结构是不同的。

CD-R刻录盘的结构应该从上到下共有五层: 印刷层->保护层->反射层->染料层->底层

CD-RW刻录盘的结构应从上到下共有七层: 印刷层 ->保护胶层 ->反射层 ->介电层 ->介电层 ->介电层 ->底层

以上结构为标准光盘物理层次结构,不包含那些地沟里出的山寨光盘,山寨光盘偷工减料就剩下两三层了。

二、数据光盘的制作过程

数据光盘制作一般有烧制和压制两种,烧制是面向需求较小的企业或个人,而压片是面向大批量生产需求的,比如微软的Windows光盘,从生产效率上考虑只能采用压片流程。目前业界通用使用塑料注塑法批量压片工艺生产,基本都是采用将注塑、反射层溅射、保护膜涂附、干燥等工艺合一的流水设备一次成型。

压片流程如下:数据检测-制作模片-注塑生产-溅射反射层-涂附保护漆-印刷盘标-光盘包装

1、 数据检测

音像制作单位或软件开发商送来的CD-R光盘或录制母带,复制厂家进行标准检测,合格后就转到母版制作工序。

2、 制作模片
制作模片的第一步是光盘复制厂商会对母带或CD-R上的数据进行格式化,以保证这些数据符合ISO9660 CD-ROM逻辑格式的国际标准,      将计算机格式化后的数据转化成激光束记录仪的“开”、“关”信号,并通过激光束记录仪对涂附感光树脂的玻璃基片进行曝光,然后通过显影药水将曝光部分腐蚀掉,这样就将数据信息(凸起和凹槽)留在基片上。

  

经过显影的主片,再在树脂表面上蒸镀一层银作为导电层,并进行电铸(电镀)工艺。将基片放入含有镍离子(一般是磺胺基镍)的电解液中。通电后最终形成一个0.3毫米的镍片。这个坚硬的镍片是同主片的凸凹正好相反,被称为“父片”。制作成“父片”后,并不是马上用父片开始制作光盘,而是采用同样的方法来制作“母片”,再利用“母片”制作“模片”。

由于在生产过程中,模片不断被磨损,所以一个模片所能生产的光盘数量很有限,一般在三万张左右。不过每次在上生产线之前,光盘复制商都会对您送来的模片进行检测是否可以继续使用或需要重新制作模片。

  

3、 注塑生产
      光盘片基的材料是聚碳酸脂,这种材料都是抽真空袋装包装,经过加热后进入加热筒熔融,以便于在模具中成型。成型时间大概3~5秒,最后片基就跟膜片贴合到一起。

4、 溅射反射层
    注塑完成的碟片已经有了光盘的雏形,下面的工序就是真空溅射反射层,溅射工艺也是在一体机里面完成的。溅射使用铝靶通电。一般一个铝靶可以生产10万张光盘。如果是生产金盘则不能使用溅射工艺,金盘的反射层一般是将金粉或铜合金粉喷涂方式涂上光盘的信息面。

5、涂敷保护漆
      高纯度的铝是一种极易氧化的金属,为了保护反射层,在溅射之后,会涂抹一层保护漆(紫外线固化漆UV)。

6、印刷盘标
      印刷盘标就是美化和标识光盘,一般有丝网印刷和柯式印刷。目前,国内 的大部分光盘复制生产线都已经具备柯式印刷设备,因为后者更精美。
7、光盘包装
      当以上工序都完成后,就要开始包装,就不多说了。

三、光盘的一些技术信息

1、CD-ROM盘片的标准身材:直径为120毫米(4.72英寸),中心装卡孔为15毫米,厚度为1.2毫米,重量约为14~18克。

2、CD-R光盘采用的检错和纠错算法:

A、错误检测码EDC(Error Detection Code):CRC校验

B、错误校正码或称为纠错码ECC(Error Correction Code):RS码纠错。

C、交差里德-索洛蒙码CIRC(Cross Interleaved Reed-Solomon Code):在用RS编译码前后,对数据进行插值和交叉处理的过程。

四、光盘使用和选择的知识要点

1、日常的CD-R光盘只读光盘,不可写(刻录)的。CD-RW光盘是既可以读也可以写(刻录)的光盘,价格上也比CD-R光盘要贵。

2、日常的CD-R光盘都是单层的,只所以不做双层,是因为成本上做一个双层CD-R成本比两张单面CD-R还要高。

3、一般的正品光盘基本都可以保存100年以上,保存中特别需要注意环境要暗环境(理想环境:24摄氏度及24%相对湿度),从上文的制作流程就知道肯定不能放太阳底下暴晒,因为阳光中包含大量紫外线。

4、大家见到的光盘都是圆的,还有那些乱七八糟形状的特型光盘,比如心形、正方形等都有,天缘认为那些都是搞着玩的,因为从技术角度,在光盘机中运行的时候会肯定会产生不良的抖动。

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