ขั้นตอนการปั๊มแผ่น CD - DVD ในโรงงานผลิตแผ่น CD

การบันทึกข้อมูลลงแผ่น CD หรือ DVD ในปัจจุบันทำได้ง่ายและสะดวกรวดเร็ว โดยอาศัยการไรท์แผ่น CD-R หรือ DVD-R จากเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งแผ่น CD-R หรือ DVD-R เหล่านี้จะเป็นแผ่นแบบที่เขียนลงไปได้ครั้งเดียว หากแผ่นที่เขียนแล้วลบได้จะเรียกว่า CD-RW หรือ DVD-RW ซึ่งปัจจุบันไม่นิยมใช้กัน แผ่นที่ถูกเขียนด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์รวมถึงแผ่นที่ไรท์จากเครื่อง Duplicator (เครื่องไรท์ CD, DVD แบบ Standalone ทำสำเนาได้ตั้งแต่ 1 ถึง 11 แผ่นโดยไม่ต้องการเครื่องคอมพิวเตอร์) โดยแผ่นเหล่านี้เราจะเรียกว่า "แผ่นไรท์"
 
แผ่นไรท์ที่ไรท์จากเครื่องคอมพิวเตอร์ หากเป็น CD-R ด้านหลังจะมีสีเขียวอ่อน
 
 
แผ่น DVD-R ด้านหลังจะเป็นสีม่วง
 
 
และแผ่น BD-R (Blu-ray Disc) ด้านหลังจะเป็นสีดำ และมีคุณสมบัติกันรอยขีดข่วน
 
 
 
สำหรับแผ่น CD เพลง, DVD ภาพยนตร์ รวมถึงแผ่นเกมส์ ที่วางจำหน่ายในท้องตลาดแบบถูกต้องตามกฏหมาย จะถูกผลิตออกมาจากโรงงานผลิตแผ่น เราเรียกกระบวนการผลิต CD หรือ ผลิต DVD ครั้งละมากๆ นี้ว่า Replication สำหรับแผ่นที่ผลิตออกมาจำนวนมากจากโรงงานเราจะเรียกว่า "แผ่นปั๊ม" ซึ่งกว่าจะได้ "แผ่นปั๊ม" 1 แผ่นนั้นมีหลายขั้นตอน ทางเราจะนำขั้นตอนต่างๆ มาเผยแพร่ให้ทราบกัน
 
เครื่อง ปั๊ม CD รุ่น Spaceline ของบริษัท SINGULUS TECHNOLOGIES ประเทศเยอรมัน
 
 
เครื่อง ปั๊ม DVD รุ่น Spaceline II ของบริษัท SINGULUS TECHNOLOGIES ประเทศเยอรมัน
 
 
 
โครงสร้างของแผ่น CD
 
 
ก่อนที่เราจะไปดูถึงกระบวนการผลิต CD นั้น เรามาดูโครงสร้างหลักๆ ก่อน โดยแผ่น CD-ROM จะมีโครงสร้างหลัก 3 ชั้นคือ ชั้นที่ 1 เป็นแผ่นพลาสติก Polycarbonate โดยจะใช้เป็นโครงสร้างหลักในการบรรจุข้อมูล ชั้นที่ 2 เป็นชั้นโลหะ Aluminium (สามารถใช้ Silver หรือ Gold แทนได้) โดยชั้นนี้จะทำหน้าที่สะท้อนแสงเลเซอร์จากเครื่องเล่น และชั้นที่ 3 เป็นชั้น Lacquer ซึ่งใช้ในการปกป้องชั้นโลหะ หากเป็นแผ่น CD-R จะมีอีกชั้นนึงคือชั้น Organic Dye ซึ่งเป็นชั้นที่ใช้บันทึกข้อมูลลงแผ่น CD-R
 
ขั้นตอนการผลิต CD
 
ขั้นตอนที่ 1 เตรียมแผ่นแก้วโดยนำแผ่นแก้วขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 240 มิลลิเมตร หนา 6 มิลลิเมตรมาลอกชั้นสารไวแสงเก่าออก และนำไปล้างทำความสะอาดด้วยน้ำแบบ De-ionized ซึ่งเป็นน้ำที่ถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการไหลผ่านแผ่นเรซินที่กักประจุได้
 
 
 
ขั้นตอนที่ 2 นำแผ่นแก้วเข้าเครื่องเคลือบสารด้วยวิธีการปั่น (Spin Coater) เพื่อเคลือบชั้นรองพื้น และเคลือบชั้นไวแสง โดยมีความหนาราวๆ 0.12 ไมครอน จากนั้นนำเข้าตู้อบเพื่อให้สารไวแสงแห้ง
 
การบวนการต่างๆ ของการผลิต CD จะต้องดำเนินการให้ห้อง Clean Room เพื่อควบคุมปริมาณอนุภาคในอากาศ และปกป้องสารไวแสงจากฝุ่นฝง และอนุภาคอื่นๆ ในอากาศ
 
 
 
ขั้นตอนที่ 3 นำแผ่นแก้วที่เคลือบสารไวแสงแล้ว เข้าสู่เครื่องยิงสัญญาณเลเซอร์ (Laser Beam Recorder) เพื่อบันทึกข้อมูล โดยข้อมูลถูกแปลงในรูปแบบของเลขฐาน 2 (เลข 0 และ 1) และนำไปยิงด้วยแสงเลเซอร์ซึ่งทำให้เกิดปฎิกริยาเคมี เป็นผลให้สารไวแสงนั้นแข็งตัว
 
 
 
ขั้นตอนที่ 4 หลังจากบันทึกสัญญาณลงบนชั้นไวแสงเรียบร้อยแล้ว แผ่นแก้วจะถูกนำไปขจัดชั้นสารไวแสงที่ไม่เกิดการแข็งตัวออก (บริเวณที่ไม่ถูกยิงด้วยแสงเลเซอร์) ทำให้ชั้นสารไวแสงเกิดบริเวณที่เรียกว่าหลุมหรือ Pit กับบริเวณที่เรียกว่าพื้นหรือ Land
 
 
 
ขั้นตอนที่ 5 แผ่นแก้วที่ได้จากขั้นตอนที่ 4 จะถูกนำมาฉาบผิวชั้นไวแสงด้วยโลหะ Silver หรือ Nickel เพื่อเตรียมผิวแผ่นซีดีที่บรรจุข้อมูลแล้วให้เหมาะสมต่อการขึ้นรูปด้วยไฟฟ้า
 
 
 
ขั้นตอนที่ 6 การขึ้นรูปด้วยไฟฟ้า (Electroforming) ในขั้นตอนนี้แผ่นแก้วที่ฉาบผิวด้วยโลหะ Silver หรือ Nickel จะถูกใช้เป็นแบบเพื่อสร้างแบบพิมพ์โดยนำด้านที่เคลือบชั้นไวแสงมาชุบ Nickel หรือ Silver โดยใช้วิธีการชุบโลหะด้วยไฟฟ้า (Electroplating) และชุบแบบพิมพ์ Nickel หรือ Silver ให้มีความหนาประมาณ 0.3 มิลลิเมตร
 
 
 
ขั้นตอนที่ 7 เมื่อชุบ Nickel จนได้ความหนาตามต้องการแล้ว ทำการแกะแบบพิมพ์ตัวพ่อออกจากแผ่นแก้ว ในขั้นตอนนี้ผู้ผลิตสามารถนำแบบพิมพ์นั้นไปใช้ผลิตแผ่น CD ได้ทันที แต่โดยทั่วไปผู้ผลิตมักนำแบบพิมพ์ไปใช้เป็นต้นแบบเพื่อสร้างแบบพิมพ์อีกตัวออกมา
 
 
 
ขั้นตอนที่ 8 การสร้างแบบพิมพ์ตัวแม่ จะกระทำโดยนำแบบพิมพ์ตัวพ่อมาชุบ Nickel ด้วยกระแสไฟฟ้าซ้ำเหมือนขั้นตอนที่ 6 เพื่อขึ้นรูปแบบพิมพ์ตัวแม่ ซึ่งแบบพิมพ์ตัวแม่ที่ได้จะมีร่องกลับด้านกับแบบพิมพ์ตัวพ่อทั้งหมด ในกระบวนการผลิตจริงแบบพิมพ์ตัวพ่อ 1 ตัวจะสามารถใช้ผลิตแบบพิมพ์แม่ได้ประมาณ 3 ถึง 6 ตัว
 
 
 
ขั้นตอนที่ 9 แบบพิมพ์ตัวแม่ที่ผลิตได้จากขั้นตอนที่ 8 จะถูกใช้ในการผลิตแบบพิมพ์ตัวลูก หรือเรียกว่า Stamper โดยใช้กระบวนการชุบขึ้นรูปลักษณะเดิม ซึ่งแบบพิมพ์ตัวแม่ 1 ตัวสามารถใช้ผลิต Stamper ได้มากถึง 10 ตัว
 
 
 
ขั้นตอนที่ 10 ตัว Stamper ที่ผลิตออกมาจะถูกนำไปทำความสะอาด และตัดให้มีขนาดพอดีสามารถประกอบเข้ากับตัวกดแม่พิมพ์แบบฉีด (Injection-molding Ppress) ของเครื่องฉีดขึ้นรูปพลาสติก (Injection Moulding Machine)
 
 
 
ขั้นตอนที่ 11 เป็นขั้นตอนการผลิต CD ด้วยเครื่องฉีดขึ้นรูปพลาสติก Polycarbonate ซึ่งเครื่องจักรจะประกบแม่พิมพ์โลหะ 2 ชิ้นเข้าด้วยกัน จากนั้นโพลิคาร์บอนเนตหลอมเหลวจะถูกฉีดเข้าแม่พิมพ์ด้วยแรงดันสูง
 
 
 
ขั้นตอนที่ 12 เมื่อพลาสติก Polycarbonate แข็งตัว แม่พิมพ์จะถูกเปิดออก และแผ่น Polycarbonate จะถูกดันออกจากแม่พิมพ์ การผลิตแผ่นพลาสติกด้วยเครื่องฉีดขึ้นรูปพลาสติกนี้ เครื่องผลิต CD สามารถผลิตแผ่นได้ราวๆ 9 ถึง 15 แผ่นต่อนาที (เสปคเครื่อง Singulus Skyline II ใช้เวลา 2.5 วินาทีในการผลิต CD จำนวน 1 แผ่น และ 5.6 วินาทีสำหรับการผลิต DVD)
 
 
 
ขั้นตอนที่ 13 แผ่นพลาสติก Polycarbonate ที่ออกมาจากขั้นตอน 12 เป็นแผ่นพลาสติกใสที่มีร่องบันทึกข้อมูลบนแผ่นแล้ว แต่ยังไม่สามารถใช้กับเครื่องเล่นได้ เนื่องจากตัวพลาสติก Polycarbonate นั้นไม่สามารถสะท้อนแสงเลเซอร์จากหัวอ่านสัญญาณในเครื่องเล่นได้ 
 
 
 
ขั้นตอนที่ 14 นำแผ่น Polycarbonate มาฉาบผิวด้านที่บรรจุข้อมูลด้วยโลหะ Aluminium หรือ Silver หรือ Gold โดยวิธี Sputtering เพื่อให้แสงสามารถสะท้อนออกจากพื้นที่ผิวที่เป็นพิทและแลนด์ได้
 
 
 
ขั้นตอนที่ 15 นำแผ่น Polycarbonate ที่ฉาบ Aluminium แล้วมาเคลือบด้วย Lacquer และฉายรังสี UV เพื่อให้ชั้น Lacquer แข็งตัว
 
 
 
ขั้นตอนที่ 16 ขั้นตอนสุดท้ายเป็นการพิมพ์ภาพหรือข้อความลงบนชั้น Lacquer ที่เรียกว่า การสกรีนแผ่น ด้วยระบบ Offset และนำแผ่น CD ที่ผลิตได้จะถูกบรรจุใส่กล่อง หรือซองเพื่อเตรียมจัดส่งต่อไป