《DVD激光头工艺》PPT课件.ppt

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1、DVD Manufacture TechnologyDVD概略何謂DVD演進英文稱呼中文稱呼過去Digital Video Disc數字視頻光盤現在Digital Versatile Discs數字通用光盤過去現在下一代CD (compact disc)Red light DVDBlue light DVDCD/DVD/Blue light DVD Comparison DISC Optical Pick Up道間距最短訊息坑容量波長數字孔徑CD1.6mm0.8mm650MB780nm0.45DVD0.74mm0.4mm4.7GB635/650nm0.6藍光DVD0.3mm0.168mm22G

2、405nm0.85CD光盘坑纹DVD光盘坑纹蓝光 DVD光盘坑纹DVD Manufacture Technology key pointCore function module 1.Optical pick up2.Mecha-deck 3.Servo&Decode boardMain technology point1.Parts manufacture And measurement2.Module Assembly and adjustment3.Module test4.System evaluation Optical pick up 外觀示例OB側面(PDIC所在)Objectiv

3、e lensACT coverHolder lensSuspension wire connectorDamping holder側面(LD所在)PCBFPCOptical pick up 外觀示例OB and half mirror/full mirror/collimator/LDHalf mirrorcollimatorFull mirrorOptical bodyLaser diodeGrating holder assy.optical pick up 基本原理基本原理(一一)光電系統動態示意optical pick up 基本原理基本原理(三三)读出技术要點:1.聚焦到衍射极限的最

4、小激光束.2.信息面的凹凸(pit/mirror)反射光的強弱不同.optical pick up 基本原理基本原理(四四)主動式光電探測系統:信號源LD過程要點DISCObjective lenscollimatorLaser diodePDIC(photo diode)Half-mirrorgratingLDlensDisc/pitdecoderPDICOutput equip.lensSignal modulationLight signalElectronic signalaudio/videoDVD-ROM OPU schematic某公司DVD-ROM OPU完整的光路示意圖PDI

5、C(laser diode)（DVD：650n）物镜(objective lens)（DVDCD共用）镜(coupling lens 或 collimator)（DVDCD共用）光柵镜 Grating lensCD：（780）全反射（）镜 reflection mirror（DVDCD共用）H棱镜(PBS或 dichroic mirror)光柵 grating（DVD：650n）検出（DT）镜 detection lens（DVDCD共用）半透明半反射镜half mirror(laser diode)（CD:780n）discACT的结构示例Lens holder assy.1.由物镜和AF线

6、圈、TR线圈組成.2.通过经由S导线向线圈通电、以及和磁气回路的作用下依弗来明左手定律，朝AF(focus)方向和TR(tracking)方向动作。Lens holder assy.magnetAct coverDamping holderTR(tracking)AF(focus)Suspension wireoptical pick up 基本原理基本原理(二二)LENSYOKEFocus coilTR coilMAGNETDISC vertical deviationTracking directionFocus directionFO/TR coil 和 lens都固定在一個可活動的部件

7、上如果coil上通電流受磁力作用活動部就帶lens上下和左右運動(左圖示ACT,循跡時垂直紙面運動)。Inner yokefocustrackMagnetic directioncollimatorLight beamACT工作原理圖示TR coilActuator profileObjective lensyokeInner yokemagnetFocus coilTracking coilLaser rayInner yokeTracking coilFocus coilyokeLens/coil holdercollimatordiscmagnetoptical pick up 基本原理

8、基本原理(五五)Actuator 的作用:驅動 lens 作 focus and tracking Tracking 存在的主要原因:圖1(軌道的螺旋排列);圖2(軌道中心和轉心的偏離)Focus存在的原因:圖3各種原因造成的 disc 轉動過程信號面的上下振動Disc turning centertrackTrack centerDisc turning shaftLens tracking directionACTACTLens focus direction圖1圖2圖3discPickup 結構動態演示圖OPU 製造技術製造技術一般作業條件要求1.防塵2.防靜電.3.溫溼度控制.OPU產

9、品製造關鍵點可分為:1.零件部品的來料品質控制2.光電零件的組立3.Actuator的組立和測試4.產品光電系統的調整和評價.OPU 製造技術製造技術OPU的的基本零件基本零件結構零件光電零件電/磁零件1OB(optical body)LD(laser diode)Magnet 2ACT plate(yoke)Grating Coil3Lens holderHalf-mirror FPC (flexible printed circuit)4Damper holderFull-mirror Connector5Suspension wireCollimator VR(variable resi

10、stant)6ACT coverPDICOPU 製造技術製造技術O OPUPU的的基本零件基本零件-objective lens objective lens 1.1.一般為高分子樹脂材料壓注成型的 non-spherical surface convex non-spherical surface convex lenslens.2.作用:聚焦光束 圖3實際圖片profile圖3正面示意圖OPU 製造技術製造技術O OPUPU的的基本零件基本零件-Collimator(准直透鏡)也有叫CP鏡的(coupling lens)1.高分子樹脂材料壓注成型的non-spherical surface

11、 convex lens.2.作用:將發散的光束准直成平行光束正面示意圖profile圖3OPU 製造技術製造技術O OPUPU的的基本零件基本零件 Full mirror Full mirror 圖圖1 1 1.1.reflector(反射鏡)也有叫折光鏡的(folding mirror)2.光學玻璃材料,加工成的長方體,反射面鍍反射膜.3.作用:反射/轉折光束half-mirror(半鏡半透半反鏡)也有叫 beam-splitter 圖2 1.光學玻璃材料,加工成的長方體,反射面鍍有半反射膜2.反射轉折和透射光束甚至有時兼作像散元件圖1 full mirror入射光反射光透射光圖2 hal

12、f mirrorOPU 製造技術製造技術O OPUPU的的基本零件基本零件 grating(光柵)1.一般由由高分子樹脂通過注塑射出成型也有用平板玻璃蝕刻加工而成2.作用:通過衍射將一束光變成若干束衍射光光頭中僅僅使用0級和+/-1級光。3.外觀多為圓餅形 或 長方體Grating 表面的diffraction溝槽One beamgratingThree beam or morelensThree spotSub spotSub spotMain spotOPU 製造技術製造技術O OPUPU的的基本零件基本零件 Laser diode(簡稱LD,激光二極管鐳射二極管半導體激光器)。半導體光電

13、器件。Chip 通常用MOCVD的方式生長。在OPU里作為光源。該部品易被靜電所劣化(所謂劣化是指部品性能降低甚至功能喪失)。MD ANODELEADSUB MOUNTSTEM基準面CAPCOVER GLASSLASER CHIP（）放熱器COMMONLEADLD ANODE LEAD光出力（power）自然発光域誘導発振域（激光発振）th threshold current1IOPkinkMonitor diodeOPU 製造技術製造技術O OPUPU的的基本零件基本零件 PDIC(photo diode IC.亦稱OEIC,optical electronic IC)。1.半導體光電器件。

14、光電轉換器件將光信號轉換成電信號。2.在OPU里作為接收器件。透明窗口光敏面IC 管腳光敏面OPU 製造技術製造技術O OPUPU的的基本零件基本零件FPC(flexible printed circuit)assy.FPC(flexible printed circuit)assy.connectorVRPDICOPU 製造技術製造技術O OPUPU的的基本零件基本零件Lens holder and damping holder/suspension wireLens holder and damping holder/suspension wireSuspension wireDampin

15、g holdercoilLens holderlensOPU 製造技術製造技術Actuator 的組立要點的組立要點1.Suspension wire 的有效長度2.Suspension wire不得變形3.Damping glue的量的大小4.組立後actuator的性能測量a)Fo/Qob)DC sensitivity/AC sensitivityc)Fh(高頻振動頻率)d)Objective lens Dynamic tilte)有時需測bode-plot,測量ACT的幅頻特性和相頻特性.Act 測試設備是光頭製造的核心設備之一.OPU 製造技術製造技術Fo/Qo.Fo:actuator

16、 最低共振頻率.Qo:共振鋭度.一般定義,也称半功率点fLfHf0幅度max幅度max/2OPU 製造技術製造技術OPU的光電調整.使用專用的OPU調整機調整機,是光頭製造中最核心的設備.1.PD-X/PD-Y 調整 PD-X/PD-Y:它的物理意義表征的是光電接收器的光敏面對准光軸的程度(alignment)。一般地定義PD-X=(A+C)-(B+D)/(A+B+C+D)PD-Y=(A+D)-(B+C)/(A+B+C+D)ABDCOPU 製造技術製造技術OPU的光電調整 2.TILT-R/TILT-T調整 它表征的物理意義就是OB LENS的光軸與系統的光軸的夾角。它主要調整的是laser

17、spot 在disc 上的coma.tangentialradialTILTLens optic-axisSystem optic-axisOPU 製造技術製造技術OPU的光電調整 3.Defocus調整:它表征的物理意義就是當光電IC上輸出的聚焦誤差信號為零的時候OB lens的焦點偏離DISC訊息面的量度。abdefocus從圖示知a/b兩種情況，在光電IC上的光照情形一樣。FE=(A+C)-(B+D)=0,defocus就表征焦點和光碟訊息面的偏離程度.vcFcs bias at Minimum jitterV2V1FESOPU 製造技術製造技術Defocus and jitter/de

18、focus curveOPU 製造技術製造技術OPU的光電調整 4.EF phase調整:當optical pickup 使用three beam的循跡誤差方式時,它表征的物理意義就是:主光點兩側的輔助光點在跨軌時,PDIC上對應的E/F光敏區所產生的信號的相位差。E/F的相位差愈接近180度,循跡誤差信號的幅值愈大,循跡靈敏度愈高.E signalF signal圖1E/F 利薩如波形,大約180+/-15度一光道E/F 利薩如波形 180度OPU 製造技術製造技術OPU的光電調整 5.RF調整:它表征的就是光碟上訊息信號的大小。綜合考慮信噪比/激光頭的laser diode的工作壽命/後續

19、系統的放大工作情形,RF的幅值必須調節到一定範圍內.RF p-pOPU 製造技術製造技術OPU的評價.使用專用的光頭評價機光頭評價機.評價機也是光頭製造的核心設備之一光頭評價主要測試以下參數item1IOP2RF level3PD-X/PD-Y4Jitter5Defocus6FES level7TES level8FES balance9TES balance10Lens-tilt(tilt-R,tilt-T)11E/F phase12View characterView character,當objective lens 在tracking 方向,左右移動大約0.3mm時,pickup si

20、gnal 的變化.主要指:jitter/RF/TES/TE balanceOPU 製造技術製造技術Pickup parameter-jitter 光頭的綜合評價參數它可以這樣來描述,表徵的是pick up輸出的RF信號對標准信號或者對標准時鐘在時間軸上的偏離。時間抖晃的物理意義就是jitter.它是光頭最重要的評價指標。ttActual RF signalClock signalOPU 製造技術製造技術TE光點 track 中央TE=0A+CB+DA+CA+CB+DB+D光點偏左光點正中光點偏右A BCDA+CB+DTE=(A+C)-(B+D)即TE=PHASE(A+C)PHASE(B+D)D

21、VD TE signal 形成形成.DPD方式方式 differential phase detection methodOPU 製造技術製造技術E/F cross track signalE=AESIN(wt)F=AFSIN(wt+)TE=E-FSub spot(E)Main spotSub spot(F)radial0.8 EF AEAF,means TE balance0Three beam tracking method Tracking Error signal 形成OPU 製造技術製造技術FES focus error signal and FE balance即 FE balan

22、ce FESOPU 製造技術製造技術TES(tracking error signal)and TE balance即 TE balanceTESMecha-deck 製造技術製造技術Mecha-deck:承載和轉動disc和optical pickup的工作平台.如下圖:TT on spindle motorshaftshaftPick upGear groupchassisSled motorrackgearSpindle motorPCBholderMecha-deck 製造技術製造技術Mecha-deck 的基本零/組件(上頁所示圖面)Turning table,簡稱TT,也有稱作pl

23、atter.碟片轉檯.NO.ITEM1Chassis2Spindle motor assy.(spindle motor+turning table)3Sled motor4Gear group5rack6Shaft 7Pickup assy.8Holder shaft9PCBMecha-deck 製造技術製造技術Mecha 組立的 key point(1)1.Spindle motor center 到 main shaft 的距離和 lens center 到 main shaft 的距離的差值要在一個小的公差範圍內.即 d d1 1-d d2 2 tolerance(about 0.08

24、mm)tolerance(about 0.08mm)Spindle T T centreLens centred1Sub shaftMain shaftd2Mecha-deck 製造技術製造技術Mecha 組立的 key point(2)2.Pickup 基準平面到 disc 的距離(圖中 H)要控制在一個公差範圍內.T TPick up datumHOptical pick upObjective lensdiscMecha-deck 製造技術製造技術Mecha 組立的 key point(3)3.Spindle motor TT 面要和 pickup datum 面平行.或者使 picku

25、p的RF信號jitter最小.a)方式一,通過調整 spindle motor 使 TT 傾斜b)方式二,通過調整 shaft 的傾斜.是目前的通用的方式.TTPickup datum plain 由shaft 構成圖中mecha-deck就是通過調整三個holder 處的螺釘,調動shaft位置的高低來完成的.Mecha-deck 製造技術製造技術Mecha 組立的 key point(4)4.移動pickup 從內周到外周或者從外周到內周sled Motor的工作電流應該在一定範圍內.Sled motorOPU positionIOPUCLLCLOPU positionUCLLCLIOPS

26、ystem evaluation整個系統主要構成 pickup assy.+chassis/spindle motor/sled motor/gear group/shaft/etc.=mecha.-deck mecha.-deck +mechanism frame/etc.=loader servo/decoder +loader/etc.=base system System evaluation系統的評價主要點1.對各種碟片的播放能力 常用 disc種類 標準測試碟普通碟片1Run out(eccentric)CD/VCD2Wobble(vertical deviation)DVD-53ScratchDVD-94Black dotsSVCD5fingerprintsDVCD6interruptionCD-R/RW7unbalanceDVD-/+RSystem evaluation系統的評價主要點2.可靠性(reliability).一般碟機的信賴性測試項目:NO.item1高溫2低溫3溫度衝擊4振動5震動衝擊6高溫高溼7跌落8EMC/EMI