컴팩트 디스크 제조

Compact Disc manufacturing
보석 케이스에 들어있는 컴팩트 디스크.

콤팩트 디스크 제조는 소스 레코딩에서 만들어진 마스터 버전을 사용하여 상용 컴팩트 디스크(CD)를 대량으로 복제하는 과정이다. 오디오 형식(CD-오디오) 또는 데이터 형식(CD-ROM)일 수 있다. 이 프로세스는 읽기 전용 컴팩트 디스크의 마스터링에 사용된다. DVD와 블루레이는 유사한 방법을 사용한다(광디스크 § 광디스크 제조 참조).

CD는 레인보우 북스에 정의된 다양한 표준화된 형식으로 오디오, 비디오 및 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있다. CD는 데이터 손상을 초래할 수 있는 오염을 방지하기 위해 보통 100등급(ISO 5) 또는 더 나은 클린룸에서 제조된다. 디스크당 몇 센트만 내면 엄격한 제조 허용오차로 제조할 수 있다.

복제된 CD의 피트와 용지는 염료층(CD-Rs) 또는 물리적 특성이 변경된 영역(CD-RW)에서 굽는 표시가 아니라 CD 빈칸으로 몰딩되기 때문에 복제(CD-Rs 및 CD-RW에 사용되는 굽기)와는 다르다. 또 CD버너들은 순차적으로 데이터를 쓰는 반면 CD압축공장은 레코드압축과 유사한 하나의 물리적 스탬프작업으로 디스크 전체를 형성한다.[1]

프리마스터링

모든 CD는 디지털 데이터 소스에서 압입되며, 가장 일반적인 소스는 오류율이 낮은 CD-Rs 또는 완성된 데이터(예: 음악 또는 컴퓨터 데이터)가 포함된 첨부된 컴퓨터 하드 드라이브의 파일이다. 일부 CD 누름 시스템은 디지털 오디오 테이프, 엑사바이트, 디지털 선형 테이프, 디지털 오디오 고정 헤드 또는 Umatic 형식으로 디지털 마스터 테이프를 사용할 수 있다. PCM 어댑터는 Umatic 또는 Betamax와 같은 아날로그 비디오 카세트 형식으로 디지털 오디오 데이터를 녹음 및 검색하는 데 사용된다. 그러나 이러한 출처는 오류 감지 및 수정 문제로 인해 오디오 CD 제작에만 적합하다. 원본이 CD가 아닌 경우 누를 CD의 목차도 준비하여 테이프나 하드 드라이브에 저장해야 한다. CD-R 소스를 제외한 모든 경우, CD에 대한 TOC(Table Of Contents)를 생성하려면 테이프를 미디어 마스터링 시스템에 업로드해야 한다. 혼합된 오디오 녹음의 창의적인 처리는 기존의 CD 프리마스터링 세션에서 종종 발생한다. 이것에 자주 사용되는 용어는 "마스터링"이지만, 밥 캣츠 책에서 설명한 것처럼 공식 명칭은 '마스터링 오디오' 에요, 1, 18페이지에는 여전히 금속 마스터(스탬퍼)가 전기 성형될 작업면을 공급하는 사전마스터 오디오를 운반하는 또 다른 디스크가 생성되어야 하기 때문에 '프리마스터링'이다.

마스터링

유리 마스터링

유리 마스터링은 100등급(ISO 5) 이상의 클린룸 또는 마스터링 시스템 내에서 자체 밀폐된 클린 환경에서 수행된다. 제조의 중요한 단계 중에 유입되는 오염물질(예: 먼지, 꽃가루, 머리카락 또는 연기)은 마스터를 사용할 수 없게 만들기에 충분한 오류를 일으킬 수 있다. 성공적으로 완료되면 CD 마스터는 이러한 오염물질의 영향을 덜 받을 것이다.[2]

유리를 마스터하는 동안 유리는 CD 마스터 이미지가 생성되고 처리되는 동안 CD 마스터 이미지를 고정하는 기질로 사용된다. 유리 기판은 CD보다 눈에 띄게 큰 것으로 지름 240mm, 두께 6mm 정도의 둥근 유리판이다.[2] 또한 한쪽에 작은 강철 허브가 있어 취급이 용이하다. 기판은 특히 CD 마스터링을 위해 만들어지며 한쪽은 극도로 매끄러워질 때까지 광택이 난다. 유리의 미세한 스크래치라도 마스터 이미지에서 압착한 CD의 품질에 영향을 줄 것이다. 기판 위의 여유 부위는 유리마스터의 취급이 용이하며, 유리기판으로부터 "아버지" 말더듬이를 제거했을 때 피트 및 랜드 구조물의 손상 위험을 줄일 수 있다.

일단 유리 기판을 세제, 초음파 욕조를 이용해 닦으면 유리를 스핀 코터에 넣는다. 스핀 코이터는 용매로 유리를 블랭크 헹군 다음 마스터링 프로세스에 따라 포토레지스트 또는 염료 폴리머를 도포한다. 회전을 통해 유리 표면에 포토레지스트 또는 염료 폴리머 코팅이 고르게 퍼진다. 기질을 제거하고 구워 코팅을 건조시키고 유리 기질을 숙달할 수 있도록 준비한다.

유리를 마스터할 준비가 되면 레이저 빔 레코더(LBR)에 넣는다. 대부분의 LBR은 1배 이상의 속도로 숙달할 수 있지만, 일반적으로 유리기판의 무게와 CD 마스터의 요구 사항 때문에 8배 이하의 재생 속도로 숙달된다. LBR은 정보를 작성하기 위해 레이저를 사용하며, 마스터 블랭크에 필요한 핏 크기를 생성하기 위해 파장과 최종 렌즈 NA(숫자 구멍)를 선택한다. 예를 들어 DVD 피트는 CD 피트보다 작기 때문에 DVD 마스터링을 위해서는 더 짧은 파장 또는 더 높은 NA(또는 둘 다)가 필요하다. LBR은 두 가지 기록 기술 중 하나를 사용한다: 사진 기법과 비 사진 기법 마스터링. 포토레시스트는 또한 양극 포토레시스트와 음극 포토레시스트의 두 가지 변형으로도 나타난다.

포토레시스트 마스터링

포토레지스트 마스터링은 빛에 민감한 소재(광자극자)를 사용해 구덩이를 만들고 CD 마스터 블랭크에 착지한다. 레이저 빔 레코더는 진한 청색 또는 자외선 레이저를 사용하여 마스터를 쓴다.[2] 레이저 광선에 노출되면 광자극자는 화학 반응을 일으켜 이를 경화시키거나(부정광자극자의 경우) 반대로 용해성을 높인다(양광자극자의 경우). 노출된 부위는 노출된 양의 광자극자 또는 노출되지 않은 음의 광자극자를 제거하는 현상액에 담근다.

마스터링이 완료되면 유리 마스터를 LBR에서 제거하고 화학적으로 '개발'한다. 개발이 완료되면, 유리 마스터는 금속으로 만들어져서 더듬이가 형성될 수 있는 표면을 제공한다. 그런 다음 윤활제로 광을 내고 닦는다.

비사진적 또는 염료 폴리머 마스터링

비 사진관학(NPR) 숙달에 사용되는 염료 폴리머에 레이저를 사용하면 염료 폴리머가 정확한 지점에 집중된 레이저 에너지를 흡수한다. 이 증기는 염료 폴리머 표면에 구덩이를 형성한다. 이 피트는 커팅빔을 따라가는 적색 레이저 빔으로 스캔할 수 있으며 녹음의 품질을 직접, 즉시 평가할 수 있다. 예를 들어 녹음되는 오디오 신호도 실시간으로 유리 마스터로부터 바로 재생할 수 있다. 청색 쓰기 레이저와 적색 읽기 레이저가 일반적으로 피드백 시스템을 통해 연결되어 녹음을 최적화하므로 CD를 숙달하는 동안 핏 기하학 및 재생 품질을 모두 조정할 수 있다. 이를 통해 염료 폴리머 LBR은 염료 폴리머 층에 변동이 있더라도 매우 일관된 핏을 만들 수 있다. 이 방법의 또 다른 장점은 기록 중에 핏 깊이 변동을 프로그래밍하여 현지 생산 공정의 다운스트림 특성(예: 한계 성형 성능)을 보상할 수 있다는 것이다. 이것은 PR 코팅 두께에 의해 피트 깊이가 설정되는 반면 염료 폴리머 피트는 의도된 피트보다 두꺼운 코팅으로 절단되기 때문에 포토레지스트 마스터링에서는 수행할 수 없다.

이러한 유형의 마스터링은 DROW(Direct Read After Write)라고 불리며 일부 비사진적 기록 시스템의 주요 장점이다. 스크래치 등 글라스 블랭크 마스터의 품질이나 고르지 않은 염료 폴리머 코팅 등의 문제를 즉시 검출할 수 있다. 필요한 경우 마스터링을 중지하여 시간을 절약하고 처리량을 늘릴 수 있다.

포스트마스터링

마스터 후 유리마스터를 구워 개발된 표면재료를 굳혀 금속화에 대비한다. 금속화는 전기전자제품 제조(전극화)에 앞서 중요한 단계다.

개발된 유리 마스터는 기계식 진공 펌프와 크라이오펌프의 조합을 사용하여 챔버 내부의 총 증기 압력을 하드 진공으로 낮추는 증기 증착 야금기에 배치된다. 니켈 와이어 조각은 텅스텐 보트에서 백열온도로 가열되고 니켈 증기는 회전 유리 마스터에 침전된다. 유리 마스터는 약 400 nm의 일반적인 두께까지 니켈 증기로 코팅된다.

완성된 유리 마스터는 니켈 코팅의 얼룩, 핀홀 또는 불완전한 커버리지가 있는지 검사하고 마스터 프로세스의 다음 단계로 전달한다.

전기성형

콤팩트 디스크 복제 프로세스에 사용된 스탬퍼의 예

전기성형은 많은 식물에서 전기성형 공정 영역에 사용되는 이름인 "매트릭스"에서 발생한다. 또한 100등급(ISO 5) 또는 더 좋은 청소실이다. 금속화 유리 마스터의 데이터(음악, 컴퓨터 데이터 등)는 손상이 매우 쉬우며 실제로 최종 제품 광디스크를 생산하는 사출 성형 장비에 사용하기 위해 더 단단한 형태로 전송되어야 한다.

금속화 마스터는 데이터 쪽이 바깥쪽을 향하도록 전도성 전기분해 프레임에 고정되어 전기조형 탱크에 내린다. 특별히 준비하고 제어하는 탱크 물은 특정 농도의 니켈 소금 용액(일반적으로 황산 니켈)을 함유하고 있으며, 이전 단계의 특성에 따라 다른 식물에서 약간 조정될 수 있다. 용액은 pH를 유지하기 위해 조심스럽게 완충되며, 500만분의 1 이하로 유기오염물질을 보관해야 좋은 결과가 나온다. 욕조는 약 50 °C까지 가열된다.

유리 마스터는 펌프가 마스터 표면 위로 전기 형성 용액을 순환시키는 동안 전기 형성 탱크에서 회전한다. 전기 형성이 진행됨에 따라, 니켈은 분리될 수 없기 때문에 유리 마스터 표면에 전기 도금되지 않는다. 도금은 유리가 전기 전도성이 아니기 때문에 처음에는 통과를 통해 흡수된다. 대신, 유리 디스크의 금속 코팅은 실제로 니켈(맨드렐이 아닌)에 역 도금되는데, 이는 음극에 있는 전자의 매력에 의해 감전되어 금속으로 코팅된 유리 정부 또는 프리마스터 맨드렐로 나타난다. 반면에 전기 도금은 맨드렐에 직접 전기 부전을 수반했을 것이며, 이를 준수할 의도도 있었을 것이다. 그것, 그리고 목욕물의 온도 조절과 순도에 대한 보다 엄격한 요건은 두 전기적하학 분야 사이의 주요한 차이점이다. 금속 코팅 유리에서 처음 부딪힌 금속 스탬퍼는 금속 마스터(그리고 전기 형성에 게르마인 체의 순서의 명명법을 따르지 않기 때문에 다른 마스터로부터 마스터를 만들어서는 안 된다)이다. 이것은 분명히 정상적인 전기 도금과는 반대되는 방법이다. 전기 도금의 또 다른 차이점은 니켈의 내부 응력을 주의 깊게 조절해야 한다는 것이다. 그렇지 않으면 니켈 스탬퍼가 평평하지 않을 것이다. 용액 청결도 중요하지만 지속적인 여과와 통상적인 양극 배깅 시스템을 통해 달성된다. 또 다른 큰 차이점은 스탬퍼 두께를 최종 두께의 ±2%까지 제어하여 가스링 링과 중앙 클램프의 공차가 매우 높은 분사 몰딩 기계에 장착해야 한다는 것이다. 이 두께 제어에는 전자 전류 제어와 분배를 제어하기 위한 용액 내 배플이 필요하다. 금속화된 층이 너무 얇아서 큰 전류를 취할 수 없고, 꾸준히 증가하기 때문에 전류는 상당히 낮게 시작되어야 한다. 유리 'mistress'에 있는 니켈의 두께가 증가함에 따라, 전류를 증가시킬 수 있다. 최대 전기 형성 전류 밀도는 매우 높으며, 최대 두께는 약 1시간이 걸린다. 부품은 탱크에서 제거되고 금속층은 유리기판으로부터 조심스럽게 분리된다. 도금이 발생하면 유리 마스터화 단계부터 새로 공정을 시작해야 한다. 현재 "아버지"라고 불리는 금속 부분은 구덩이보다는 일련의 돌기둥으로서 원하는 데이터를 가지고 있다. 사출 성형 공정은 금속 표면의 구덩이에 들어가는 것보다 높은 지점을 돌아다니는 것이 더 효과적이다. 아버지는 탈이온수와 과산화암모늄 수소, 수산화나트륨 또는 아세톤과 같은 다른 화학물질로 씻겨 저항이나 다른 오염물질의 흔적을 모두 제거한다. 유리 마스터는 재활용 전 매립, 청소 및 점검을 위해 발송할 수 있다. 결함이 발견되면 폐기 또는 재포장 재활용된다.

느슨한 니켈과 저항력을 청소하면, 아버지 표면을 씻어내고 전기적이든 화학적이든, 다음 도금된 층을 아버지로부터 분리할 수 있게 한다. 이 층은 물리적인 표면을 바꾸지 않는 흡수된 산소의 원자 층이다. 아버지는 다시 프레임에 고정되어 도금 탱크로 돌아온다. 이번에 재배되는 금속 부분은 아버지의 거울상이며 '어머니'라고 불리는데, 지금은 이것이 구덩이이기 때문에 몰딩에 사용할 수 없다.

어머니-아버지 샌드위치는 조심스럽게 분리되어 있고, 그리고 나서 어머니는 씻겨지고, 번식하고, 전기조형 목욕탕으로 돌아가 아들이라고 불리는 거울 이미지를 만들어낸다. 대부분의 틀에 박힌 CD는 아들로부터 생산된다.

어머니들은 그들이 손상되거나 아주 오랫동안 달리게 되면 아버지로부터 다시 태어나게 될 수 있다. 올바르게 취급하면 말더듬이의 질이 용납할 수 없을 정도로 떨어지기 전에 미혼모에서 재배할 수 있는 도장수에는 제한이 없다. 매우 빠른 반전이 필요한 경우 또는 수확량이 100%인 경우 아버지가 직접 말을 더듬는 것으로 사용할 수 있으며, 이 경우 아버지는 낭비적으로 저장될 수 있다. 실행이 끝날 때, 엄마는 확실히 저장될 것이다.

아버지, 어머니, 그리고 우표 수집품(때로는 "손"이라고 불리기도 한다)을 집단적으로 "가족"이라고 한다. 아버지와 어머니는 유리기판과 같은 크기로 보통 두께가 300μm이다. 스탬퍼는 프로그램 영역 외부를 둘러싼 여분의 공간이 필요하지 않으며, 주입 몰딩 머신(IMM)의 몰드에 맞추기 위해 정보 영역 외부와 내부에서 과도한 니켈을 제거하기 위해 펀치를 날린다. 몰드의 물리적 치수는 사용 중인 분사 툴링에 따라 다르다.

복제

참고 항목: 복제(광학 매체)

CD 몰딩 기계는 특히 고온 폴리카보네이트 사출 몰더를 설계하였다. 몰딩 라인당 시간당 평균 550-900개의 디스크 처리량을 가진다. 투명한 폴리카보네이트 펠릿은 먼저 섭씨 130도 정도에서 3시간 동안 건조되며(공칭, 이것은 사용 중인 광학 등급 레진에 따라 다름) 진공 이송을 통해 사출 몰더 배럴의 한쪽 끝(즉, 공급 목)으로 공급되고 배럴 내부의 큰 나사를 통해 주입실로 이동된다. 섭씨 210도에서 320도의 온도에 이르는 히터 밴드로 감싸진 통은 폴리카보네이트를 녹인다. 몰드가 닫히면 나사가 앞으로 이동하여 몰드 캐비티에 용융된 플라스틱을 주입한다. 주형이 가득 차면 주형을 반쯤 통과하여 흐르는 냉각수가 플라스틱을 냉각시켜 어느 정도 굳힌다. 몰드 클로징, 주입 및 개방의 전체 프로세스는 약 3초에서 5초가 소요된다.

몰딩된 "디스크"('녹색' 디스크로 불리며 최종 처리가 결여된)는 진공 취급에 의해 몰드에서 제거된다. 진공 흡입 캡이 있는 고속 로봇 암. 그들은 금속화에 대비하여 결승선 인피드 컨베이어 즉 냉각 스테이션으로 이동한다. 이 시점에서 디스크는 명확하고 원하는 모든 디지털 정보를 포함하고 있지만, 반사층이 없기 때문에 재생할 수 없다.

이 디스크는 한 번에 하나씩 약 10 Torr−3 (130 mPa) 진공 상태의 작은 챔버인 야금기로 통과한다. 그 과정을 '스푸터링'이라고 한다. 금속은 금속 "표적"을 함유하고 있으며, 거의 항상 알루미늄과 소량의 다른 금속의 합금을 함유하고 있다. 로드-락 시스템(에어록과 유사)이 있어 디스크를 교환할 때 프로세스 챔버를 고진공 상태로 유지할 수 있다. 디스크가 진공 챔버의 회전 암에 의해 가공 위치로 회전하면 소량의 아르곤 가스가 프로세스 챔버에 주입되고 최대 20kW의 700V DC 전류가 타깃에 가해진다. 이것은 대상으로부터 플라즈마를 생성하며, 플라즈마 증기는 디스크에 축적된다; 그것은 양극-음극 전달이다. 금속은 디스크의 데이터 측면(상단 표면)을 코팅하여 피트와 착륙을 덮는다. 이 금속층은 CD의 뒷면(비 라벨면)에서 볼 수 있는 반사면이다. 이 얇은 금속층은 다양한 오염물질로부터 부식을 받기 때문에 얇은 옻칠 층에 의해 보호된다.

CD는 무수 오프셋으로 인쇄된다.

금속화 후 디스크는 스핀코터에 전달되며, 여기서 UV 큐러블 래커는 새로 야금화된 층에 분배된다. 옻칠은 빠른 회전으로 디스크 전체를 매우 얇은 층(약 5~10μm[3])으로 코팅한다. 옻칠을 한 후, 디스크는 옻칠을 빠르게 치료하는 고강도 UV 램프 아래를 통과한다. 옻칠은 또한 라벨을 위한 표면을 제공하며 일반적으로 스크린 인쇄 또는 오프셋 인쇄를 한다. 인쇄 잉크는 사용하는 래커와 화학적으로 호환되어야 한다. 소비자가 빈 표면에 글을 쓰는 데 사용하는 마커는 보호용 래커층이 파손돼 반사층이 부식되고 CD가 고장날 수 있다.

테스트

품질 관리를 위해, 스탬퍼와 몰딩 디스크는 모두 생산 실행 전에 시험한다. 디스크 샘플(테스트 프레스)은 장시간 생산 시 채취하여 품질 일관성을 시험한다. 프레스 디스크는 신호 분석 기계에서 분석한다. 금속 스탬퍼는 특별히 개조된 신호 분석 기계에서도 시험할 수 있다(더 큰 지름, 더 연약함...). 이 기계는 디스크를 "재생"하거나 말을 더듬어 다양한 물리적 및 전기적 파라미터를 측정한다. 생산 단계마다 오류가 발생할 수 있지만 몰딩 공정이 가장 조정 대상이 적다. 오류의 출처는 마스터하는 동안 더 쉽게 식별되고 보상된다. 오류가 너무 심하면 스탬퍼가 거부되고 교체 장치가 설치된다. 숙련된 기계 조작자는 분석 시스템의 보고서를 해석하고 몰딩 프로세스를 최적화하여 필요한 레인보우 북 사양(예: 레인보우 북 시리즈의 오디오용 레드 북)을 충족하는 디스크를 만들 수 있다.

결함이 발견되지 않으면 CD는 계속 인쇄하여 라벨을 디스크 상단 표면에 스크린이나 오프셋으로 인쇄할 수 있다. 그 후, 디스크는 계수되고, 포장되고, 배송된다.

제조자

참고 항목

참조

  1. ^ "The Difference Between Replication & Duplication Replicat". www.replicat.com.au.
  2. ^ a b c "What is a glass master?". Wizbit Internet Services. Archived from the original on 2010-06-11. Retrieved 2010-05-08.
  3. ^ "ExtremeTech". www.extremetech.com. ExtremeTech. Retrieved 8 May 2020.

외부 링크