CN100472610C - 生产磁盘以及用于磁盘的玻璃基板的方法 - Google Patents

Abstract

在生产用于磁盘的玻璃基板中，在垂直于柱形玻璃材料的中心轴的方向上切割柱形玻璃材料之前，将柱形玻璃材料(3)的侧表面磨光或镜面抛光，以生产构成玻璃基板的玻璃盘。

Description

生产磁盘以及用于磁盘的玻璃基板的方法

技术领域

本申请涉及生产用于磁盘的玻璃基板的方法，其中所述磁盘用作例如硬盘驱动器(HDD)等信息记录设备中的记录介质。

本发明也涉及生产磁盘的方法，其中所述磁盘用作例如硬盘驱动器(HDD)等信息记录设备中的记录介质。

本发明还涉及用于作为磁盘材料的玻璃基板的柱形玻璃材料，其中所述磁盘用作例如硬盘驱动器(HDD)等信息记录设备中的记录介质。

背景技术

近年来，随着高级信息社会的发展，已经提出各种类型的信息处理设备。作为用在那些信息处理设备中的信息记录设备，已经提出硬盘驱动器(HDD)。为了减小信息处理设备的尺寸和提高其性能，要求硬盘驱动器具有大信息记录容量和高记录密度。此外，想要降低硬盘驱动器的制造成本。

为了获得硬盘驱动器的高记录密度，必须减小所谓的间隙损耗(spacing loss)。为此，需要降低用于在作为记录介质的磁盘上执行记录和再现操作的磁头的滑动高度。在记录和再现操作期间，磁盘以高速转动。如果磁头的滑动高度降低，则磁头可能与磁盘表面接触。为了防止磁头和磁盘表面之间的这种接触，必须将磁盘表面抛光成非常平坦的光滑表面。

为了获得磁盘的这种非常平坦的光滑表面，典型地在2.5英寸的盘中，一直广泛用作磁盘基板的铝基板用玻璃基板代替。与铝基板相比，玻璃基板表面平坦度和基板强度良好。作为上述玻璃基板，基板强度通过化学强化强化的化学强化玻璃基板和基板强度通过结晶提高的结晶玻璃基板是已知的。

一般而言，通过连续执行加热和熔化玻璃材料以制备熔融态玻璃的步骤、使熔融态玻璃(molten glass)形成板状玻璃盘的步骤、以及处理和磨光(polish)板状玻璃盘以制备玻璃基板的步骤，生产用于磁盘的玻璃基板。

为了使熔融态玻璃形成板状玻璃盘，使用例如挤压法、漂浮法和熔化法等形成方法。在使用挤压法的情形下，板状玻璃盘由熔融态玻璃直接生产。在使用漂浮法或熔化法的情形下，使熔融态玻璃形成矩形平板(sheet)玻璃，且从所述平板玻璃切割玻璃盘。目前，制备玻璃盘最普遍的技术是利用挤压法。

作为另一技术，日本未审专利申请出版物(JP-A)No.H4-168629披露了一种从柱形玻璃材料切割玻璃盘的方法。

日本未审专利申请出版物(JP-A)No.H8-007272和日本专利(JP-B)No.2639270中的每个都披露了通过使用多线锯切割柱形玻璃材料制备玻璃盘的方法。

通过磨光如上所述制备的玻璃盘的端面和主表面和执行例如化学强化等加强工艺，生产用于磁盘的玻璃基板。

通过使用上述能获得高信息记录密度的玻璃基板，硬盘驱动器能储存充分大的信息量，即使在使用小尺寸磁盘时也是如此。因此，这种类型的硬盘驱动器不仅能安装到台式机或固定计算机上，而且能用于许多应用中。例如，硬盘驱动器可用作如车载等移动设备或具有小容纳空间的便携式设备的信息存储器，例如车辆导航系统、便携式数字助理(PDA)和移动电话等。

例如，将安装到这种小尺寸硬盘驱动器上的小尺寸磁盘外径为30mm或更小，内径为10mm或更小，盘厚度为0.5mm或更小。典型地，使用外径为27.4mm、内径为7mm和盘厚度为0.381mm的1.0英寸盘或外径为22mm、内径为6mm和盘厚度为0.381mm的0.85英寸盘。

用于移动应用的小尺寸硬盘驱动器连续暴露于受到由于跌落、震动、快速移动和加速等造成的冲力的危险。因此，与例如现有的2.5英寸盘(外径为65mm，内径为20mm，盘厚度为0.635mm)等较大磁盘相比，要求用于磁盘的玻璃基板和用在上述硬盘中的磁盘具有充分大的耐震强度。

另一方面，近来提出一种根据LUL(Load Unload，载入载出)系统执行启动和停止操作的硬盘驱动器。与现有磁盘相比，要求待安装到LUL系统的硬盘驱动器上的磁盘具有较平坦、较光滑和较清洁的表面。具体而言，LUL系统的硬盘驱动器中的磁头具有10nm或更小的滑动高度，且与现有的CSS(Contact Start Stop，接触启动停止)系统的硬盘驱动器相比，称为磁头碰撞的缺陷往往经常发生。在此情形下，要求用于磁盘的玻璃基板和用在LUL系统的硬盘驱动器中的磁盘与现有玻璃基板和磁盘相比具有充分清洁的表面。

并且，近来使用包括设置有磁阻装置或巨磁阻装置的磁头的硬盘驱动器。在此上下文中，也要求用于磁盘的玻璃基板和磁盘与现有玻璃基板和磁盘相比具有较平坦、较光滑和较清洁的表面。这是因为，如果磁盘的表面的平坦度、光滑度和清洁度不够，则设置有磁阻装置或巨磁阻装置的磁头可能造成热粗糙缺陷。因此，和与薄膜装置一起使用用于从其再现信息的磁盘相比，与磁阻装置一起使用用于从其再现信息的磁盘必须具有充分平坦而光滑的清洁表面。

对于适于例如移动电话等移动应用的小尺寸硬盘驱动器，强烈要求进一步降低成本和进行大规模生产。因此，有必要以低成本大量供应用于磁盘的玻璃基板和磁盘。

目前，为了生产用于磁盘的玻璃基板，主要利用通过使用上述挤压法从熔融态玻璃制备玻璃盘的技术。也利用使用漂浮法等从熔融态玻璃制备平板玻璃和将平板玻璃切割成玻璃盘的技术。如果玻璃盘由上述技术生产，则存在排放玻璃废弃物或玻璃废料的问题。因此，用作材料的熔融态玻璃的大部分不是加工成玻璃盘，而是最终被处理。换句话说，难以提高材料效率。进而，难以提高每单位时间生产的玻璃盘的数量，即，难以提高玻璃盘的规模生产率。

因此，如果玻璃盘由目前主要使用的技术生产，则难以实现充分简单的生产和充分低的生产成本。

为了消除上述问题，可利用如上述参考出版物中披露的从柱形玻璃材料生产玻璃盘的方法。然而，此方法的缺点在于，通过切割柱形玻璃材料获得玻璃盘常常在其端面部出现缺陷，例如毛刺或有缺口的部分等，并且玻璃盘具有不均匀的厚度。进而，利用上述方法，难以获得具有相对主表面互相平行的高精度玻璃盘。

相信，用于磁盘的玻璃基板的端面部的不充分的镜面质量是抑制用于磁盘的玻璃基板和上述磁盘所要求的耐震强度、平坦度和光滑度和清洁度提高的一个因素。具体而言，由于机械冲击造成的用于磁盘的玻璃基板破裂常常发生在端面部处。认为原因如下。用于磁盘的玻璃基板的端面部具有弯曲表面。因此难以在抑制生产成本的同时将端面部抛光成非常平坦的光滑表面。结果，微裂纹常常留在端面部处。

在通过切割柱形玻璃材料获得的玻璃盘中，可使得毛刺或有缺口的部分在其端面部周围出现。即使端面部被磨光，微裂纹仍存在。

用于磁盘的玻璃基板的端面部具有不像主表面的表面粗糙度那样小的表面粗糙度。因此，端面部可造成灰尘出现，或可能易于收集微尘。

为了磨光用于小尺寸磁盘的玻璃基板的端面部，一般的实践是保持彼此同轴层叠的大量玻璃基板，同时磨光这些玻璃基板的内外端面部。

发明内容

因此本发明的第一目的是以低成本提供一种用于磁盘的玻璃基板，这种基板的端面部形状、相对主表面的平行度和厚度的均匀度良好，以获得对用于磁盘的玻璃基板的端面部的良好磨光，还以低成本提供大量用于磁盘的玻璃基板和磁盘。

本发明的第二目的是以低成本提供大量耐震强度良好的用于磁盘的玻璃基板和磁盘。

本发明的第三目的是以低成本提供大量用于外径例如为30mm或更小的小尺寸磁盘的玻璃基板和小尺寸磁盘。

本发明的第四目的是以低成本提供大量用于磁盘的玻璃基板和磁盘，它们适于安装在LUL系统的硬盘驱动器上。

本发明的第五目的是提供一种用于玻璃基板的柱形玻璃材料，这种材料使得可能实现第一至第四目的。

为了消除上述问题和实现上述目的，本发明具有以下结构。

根据本发明的用于生产用于磁盘的玻璃基板的方法、根据本发明的生产磁盘的方法和根据本发明的用于玻璃基板的柱形玻璃材料如下所述：

(1)一种生产用于磁盘的玻璃基板的方法，所述方法包括在垂直于玻璃材料的中心轴的方向上切割柱形玻璃材料以生产玻璃盘的步骤，所述玻璃盘构成玻璃基板，其中所述方法包括以下步骤：

在切割步骤之前磨光玻璃材料的侧表面。

(2)根据(1)的方法，其中玻璃材料设置有沿中心轴形成的圆孔。

(3)根据(1)的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：

在切割步骤之前，在玻璃材料的侧表面上形成环形槽，所述环形槽变成玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。

(4)根据(1)的方法，其中玻璃基板用在外径为30mm或更小的磁盘中。

(5)一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由(1)中所述的方法生产的玻璃基板的主表面(principal surface)上。

(6)根据(2)的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：

在切割步骤之前，在玻璃材料的侧表面上形成环形槽，所述环形槽变成玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。

(7)根据(2)的方法，其中玻璃基板用在外径为30mm或更小的磁盘中。

(8)一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由(2)中所述的方法生产的玻璃基板的主表面上。

(9)根据(3)的方法，其中玻璃基板用在外径为30mm或更小的磁盘中。

(10)一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由(3)中所述的方法生产的玻璃基板的主表面上。

(11)一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由(4)中所述的方法生产的玻璃基板的主表面上。

(12)一种生产用于磁盘的玻璃基板的方法，所述方法包括在垂直于玻璃材料的中心轴的方向上切割柱形玻璃材料以生产玻璃盘的步骤，所述玻璃盘构成玻璃基板，其中所述方法包括以下步骤：

在切割步骤之前镜面抛光玻璃材料的侧表面。

(13)根据(12)的方法，其中玻璃材料设置有沿中心轴形成的圆孔。

(14)根据(12)的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：

在切割步骤之前，在玻璃材料的侧表面上形成环形槽，所述环形槽变成玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。

(15)根据(12)的方法，其中玻璃基板用在外径为30mm或更小的磁盘中。

(16)一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由(12)中所述的方法生产的玻璃基板的主表面上。

(17)根据(13)的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：

在切割步骤之前，在玻璃材料的侧表面上形成环形槽，所述环形槽变成玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。

(18)根据(13)的方法，其中玻璃基板用在外径为30mm或更小的磁盘中。

(19)一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由(13)中所述的方法生产的玻璃基板的主表面上。

(20)根据(14)的方法，其中玻璃基板用在外径为30mm或更小的磁盘中。

(21)一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由(14)中所述的方法生产的玻璃基板的主表面上。

(22)一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由(15)中所述的方法生产的玻璃基板的主表面上。

(23)一种用于玻璃基板的柱形玻璃材料，所述玻璃材料在垂直于玻璃材料的中心轴的方向上被切割，以生产为用于磁盘的玻璃基板材料的玻璃盘，其中：

柱形玻璃材料具有经受磨光的侧表面。

(24)根据(23)的柱形玻璃材料，其中侧表面设置有环形槽，所述环形槽变成玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。

(25)根据(23)的柱形玻璃材料，其中柱形玻璃材料包括结晶玻璃。

(26)一种用于玻璃基板的柱形玻璃材料，所述玻璃材料在垂直于玻璃材料的中心轴的方向上被切割，以生产为用于磁盘的玻璃基板材料的玻璃盘，其中：

柱形玻璃材料具有侧表面，所述侧表面的表面粗糙度Ra为0.3μm或更小，和/或Rmax为3μm，这里Ra表示中心线平均值粗糙度(center-line-meanroughness)，Rmax表示侧表面的最高点和最低点之差的最大高度。

(27)根据(26)的柱形玻璃材料，其中侧表面设置有环形槽，所述环形槽变成玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。

(28)根据(26)的柱形玻璃材料，其中柱形玻璃材料包括结晶玻璃。

(29)根据(27)的柱形玻璃材料，其中柱形玻璃材料包括结晶玻璃。

根据本发明，在生产用于磁盘的玻璃基板的方法中(所述方法包括在垂直于玻璃材料的中心轴的方向上切割柱形玻璃材料以生产玻璃盘的步骤)，在切割步骤之前磨光玻璃材料的侧表面。与逐一磨光玻璃盘的端面部的方法相比，待磨光的对象很大，从而易于获得平坦的光滑表面。

特别地，在用于磁盘的玻璃基板尺寸减小的情形下，需要花非常长的时间来逐一磨光玻璃盘的端面部。因此，难以降低成本。另一方面，在本发明中，磨光容易，从而可以低成本获得大量用于磁盘的玻璃基板。

即使在逐一磨光玻璃盘的端面部的情形下，本发明在以下方面也是有利的。由于玻璃材料的侧表面被磨光，所以可防止通过切割柱形玻璃材料获得的玻璃盘在其端面部周围出现毛刺或有缺口的部分。通过磨光所述端面部，防止微裂纹或其它缺陷留在端面部处。

根据本发明，在生产用于磁盘的玻璃基板的方法中(所述方法包括在垂直于玻璃材料的中心轴的方向上切割柱形玻璃材料以生产玻璃盘的步骤)，在切割步骤之前镜面抛光玻璃材料的侧表面。与逐一镜面抛光玻璃盘的端面部的方法相比，待磨光的对象很大，从而易于获得平坦的光滑镜面。

特别地，在用于磁盘的玻璃基板尺寸减小的情形下，需要花非常长的时间来逐一镜面抛光玻璃盘的端面部。因此，难以降低成本。另一方面，在本发明中，镜面抛光容易，从而可以低成本获得大量用于磁盘的玻璃基板。

即使在逐一镜面抛光玻璃盘的端面部的情形下，本发明在以下方面也是有利的。由于玻璃材料的侧表面被镜面抛光，所以可防止通过切割柱形玻璃材料获得的玻璃盘在其端面部周围出现毛刺或有缺口的部分。通过镜面抛光所述端面部，防止微裂纹或其它缺陷留在端面部处。

并且，在根据本发明的生产用于磁盘的玻璃基板的方法中，玻璃材料可设置有沿中心轴形成的圆孔。在此情形下，玻璃盘的内端面部(否则难以被磨光)能易于被磨光或镜面抛光。

在根据本发明的生产用于磁盘的玻璃基板的方法中，玻璃材料的侧表面可设置有环形槽，所述环形槽变成玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。在此情形下，玻璃盘的内外倒角表面(否则难以被磨光)能易于被磨光或镜面抛光。

在根据本发明的生产用于磁盘的玻璃基板的方法中，至少一个形成在由上述生产用于磁盘的玻璃基板的方法生产的玻璃基板的主表面上。以此方式，可能以低成本提供大量磁盘，其中即使在磁盘安装到LUL系统的硬盘驱动器上时，也可防止每个磁盘出现热粗糙缺陷。

在根据本发明的用于玻璃基板的柱形玻璃材料中，磨光其侧表面。因此，在切割柱形玻璃材料以生产玻璃盘的情形下，与逐一磨光玻璃盘的端面部的方法相比，由于待磨光的对象很大，所以易于获得平坦的光滑表面。即使在逐一磨光玻璃盘的端面部的情形下，本发明在以下方面也使有利的。由于玻璃材料的侧表面被磨光，所以可防止通过切割柱形玻璃材料获得的玻璃盘在其端面部周围出现毛刺或有缺口的部分。通过磨光所述端面部，防止微裂纹或其它缺陷留在端面部处。

在根据本发明的用于玻璃基板的柱形玻璃材料中，柱形玻璃材料具有侧表面，所述侧表面的表面粗糙度Ra为0.3μm或更小，和/或Rmax为3μm。因此，在切割柱形玻璃材料以生产玻璃盘的情形下，玻璃盘的端面部具有良好的表面粗糙度。即使在逐一磨光玻璃盘的端面部的情形下，本发明在以下方面也使有利的。由于玻璃材料的侧表面具有良好的表面粗糙度，所以可防止通过切割柱形玻璃材料获得的玻璃盘在其端面部周围出现毛刺或有缺口的部分。通过磨光所述端面部，防止微裂纹或其它缺陷留在端面部处。

因此，在用于磁盘的玻璃基板尺寸减小的情形下，需要花非常长的时间来逐一磨光玻璃盘的端面部。因此，难以降低成本。另一方面，在本发明中，镜面抛光容易，从而可以低成本获得大量用于磁盘的玻璃基板。

在根据本发明的用于玻璃基板的柱形玻璃材料中，侧表面可设置有环形槽，所述环形槽变成玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。沿槽切割玻璃材料。在此情形下，对于玻璃盘的内外倒角表面分别获得磨光或良好的表面粗糙度，否则倒角表面难以被磨光。

并且，用于玻璃基板的柱形玻璃材料可包括结晶玻璃。在此情形下，通过切割柱形玻璃材料，无须化学强化就可能获得具有高硬度和高刚度的玻璃盘。

如上所述，根据本发明，可能以低成本提供用于磁盘的玻璃基板，所述基板的端面部形状、相对主表面的平行度和厚度的均匀度良好，以获得对用于磁盘的玻璃基板的端面部的良好磨光，还以低成本提供大量用于磁盘的玻璃基板和磁盘。

根据本发明，可能以低成本提供大量耐震强度良好的用于磁盘的玻璃基板和磁盘。

根据本发明，可能以低成本提供大量用于外径例如为30mm或更小的小尺寸磁盘的玻璃基板和小尺寸磁盘。

根据本发明，可能以低成本提供大量用于磁盘的玻璃基板和磁盘，它们适于安装在LUL系统的硬盘驱动器上。

根据本发明，可能提供一种用于玻璃基板的柱形玻璃材料，这种材料使得可能呈现上述效果。

附图说明

图1是用于磁盘的玻璃基板的透视图，所述玻璃基板由根据本发明的方法生产；

图2是图1中的玻璃基板的放大的截面图，示出靠近圆孔的内端面部；

图3是示出根据本发明的方法的一系列步骤的图示；

图4是侧表面上形成有槽的玻璃材料的放大的截面图；以及

图5是示出柱形玻璃材料由多线锯切割的状态的透视图。

具体实施方式

现在，将参看附图描述本发明的优选实施例。

根据本发明的用于生产用于磁盘的玻璃基板的方法举例来说可用于生产用于安装到硬盘驱动器(HDD)的磁盘的玻璃基板。磁盘是能以高密度记录信息信号并举例来说通过垂直的磁性记录系统再现信息信号。

用于磁盘的玻璃基板具有在15mm和30mm之间的外径、在5mm和12mm之间的内径、以及在0.35mm和0.5mm之间的厚度。玻璃基板用于生产具有预定直径的磁盘，例如，0.8英寸磁盘(具有21.6mm的外径、6mm的内径和0.381mm的厚度)或1.0英寸磁盘(具有27.4mm的外径、7mm的内径和0.381mm的厚度)。并且，玻璃基板可用于生产2.5英寸磁盘或3.5英寸磁盘。这里，内径是形成在玻璃基板的中心处的圆孔的内径。

参看图1，具有在其中心形成的圆孔1的玻璃基板2通过根据本发明的方法生产。由于这种基板由玻璃制成，所以可能通过镜面磨光玻璃基板2获得良好的平坦度和光滑度。并且，玻璃基板具有高硬度和高刚度，因此耐震强度良好。特别地，要求待安装到装配在便携式(手持)或汽车安装信息处理设备中的磁盘驱动器的磁盘具有高耐震强度。因此，在上述磁盘中使用所述玻璃基板是非常有用的。玻璃自身是脆性材料，但是通过例如化学强化和空气冷却加强等加强工艺或通过结晶可提高断裂强度。

作为玻璃基板的材料，铝硅酸盐玻璃是优选的。这是因为铝硅酸盐玻璃使得可能获得非常平坦的光滑镜面。此外，例如通过化学强化可提高铝硅酸盐玻璃的断裂强度。作为玻璃基板的材料，结晶(无定形)玻璃是优选的。

作为铝硅酸盐玻璃，优选使用包含62-75wt％SiO₂、5-15wt％Al₂O₃、4-10wt％Li₂O、4-12wt％Na₂O和5.5-15wt％ZrO₂作为主要成分的“化学强化玻璃”，其中Na2O和ZrO₂的重量比(Na₂O/ZrO₂)为0.5-2.0，Al₂O₃和ZrO₂的重量比(Al₂O₃/ZrO₂)为0.4-2.5。在本发明的说明书中，“化学强化”玻璃是指将经受化学强化的玻璃。

为了避免由于ZrO₂的不溶解部分造成凸起在玻璃基板的表面上形成，优选利用包含57-74mol％SiO₂、0-2.8mol％ZrO₂、3-15mol％Al₂O₃、7-16mol％Li₂O、4-14mol％Na₂O的“化学强化玻璃”。通过化学强化，具有上述成分的铝硅酸盐玻璃弯曲强度增加，压缩应力层深度增加，且Knoop硬度增加。

在本发明中，用于磁盘的玻璃基板的材料不限于上述材料。具体而言，除了上述铝硅酸盐玻璃外，可使用钠钙玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英玻璃、链状硅酸盐玻璃或例如结晶玻璃等玻璃陶瓷作为玻璃基板的材料。

参看图2，根据本发明生产的用于磁盘的玻璃基板2优选在端面部的相对侧上具有倒角边沿。如图2中所示，靠近圆孔1的玻璃基板2的内端面部设置有一对从内端面部延伸到相对主表面的倒角部或表面(C面)1b。另一方面，尽管图中没有示出，玻璃基板2的外端面部设置有一对从外端面部延伸到相对主表面的倒角部或表面(C面)。

在玻璃基板2的内端面部，倒角部1b之间的区域是垂直于玻璃基板2的主表面的柱形内侧表面(T面)1a。圆孔1的内径是内侧表面1a的内径。在玻璃基板2的外端面部，倒角部之间的区域是垂直于玻璃基板2的主表面的柱形外侧表面(T面)。玻璃基板2的外径是外侧表面的直径。通过使在内外端面部的边沿形成倒角，增加玻璃基板的断裂强度。在以下描述中，将每个侧表面和从其延伸的倒角表面的组合称为端面部。

参看图3，将描述根据本发明的生产用于磁盘的玻璃基板的方法的一系列步骤。

(1)获得柱形玻璃材料的步骤

如图3中所示，首先准备柱形玻璃材料3。玻璃材料3优选包括上述铝硅酸盐玻璃。玻璃材料3具有稍大于待生产的玻璃基板2的直径，且具有大量相应于彼此层叠的玻璃基板2的总厚度的长度。

(2)在玻璃材料中形成中心孔的步骤

接下来，沿玻璃材料3的中心轴形成具有预定尺寸的中心孔3a。中心孔3a用作玻璃基板2的中心孔，且具有稍小于中心孔1的内径的内径。

可选地，不是在玻璃材料中形成中心孔，而是将玻璃材料3切割或切成多个玻璃盘。在切割后，在每个玻璃盘中形成中心孔1。

(3)磨光(镜面抛光)玻璃材料的内外侧表面的步骤

接着，将玻璃材料3的内外侧表面磨光和镜面抛光。在此步骤中的磨光利用磨具和刷子等类似物执行。先于磨光步骤，玻璃材料3的内外侧表面可形成有沿圆周方向成环形的V形槽4，如图4中所示。在生产玻璃基板2时，V形槽4用作内外倒角表面或部。

作为此步骤中使用的包含在磨具中的磨粒，可以使用任何具有磨光玻璃材料能力的磨粒，而无特别限制。例如，可使用二氧化铈(CeO2)磨粒、硅胶磨粒、氧化铝磨粒或金刚石磨粒。特别地，二氧化铈磨粒是优选的。例如，颗粒大小优选在0.5μm和3μm之间的范围内。优选地，以通过添加例如水(纯净水)等液体到包含磨粒的磨具获得的浆体形式使用磨具。

作为磨光结果，玻璃材料3的内外侧表面的表面粗糙度Ra为0.3μm或更小，和/或R max为3μm或更小。更优选地，玻璃材料3磨光成表面粗糙度Ra为0.1μm或更小，和/或R max为1μm或更小的镜面。

(4)切割(切)玻璃材料的步骤

接下来，在垂直于中心轴的方向上切割玻璃材料3，以获得厚度稍大于待生产的玻璃基板2的厚度的玻璃盘。同时，从弹片玻璃材料3获得多个玻璃盘。

在此步骤中，举例来说利用图5中所示的多线锯切割玻璃材料3。多线锯包括多个彼此以预定间隔设置的多个多槽辊，且多个无端线(endlesswire)沿形成在多槽辊上的多个槽围绕多槽辊。通过使无端线靠着玻璃材料3的外侧表面行进和按压，切割玻璃材料3。

(5)成形和研磨(lapping)步骤

在此步骤中，将通过切割玻璃材料3获得的玻璃盘修剪成形，且使玻璃盘的主表面经受研磨。利用双面研磨设备和氧化铝磨粒研磨玻璃盘，使得玻璃盘具有预定尺寸精度和预定齿形精度(profile accuracy)。

如上所述，没有在玻璃材料3中形成中心孔3a，在此步骤中可在玻璃盘中形成中心孔1。并且，不是在玻璃材料3的侧表面上形成V形槽，在此步骤中可使玻璃盘的内外端面部成倒角。

并且，在此步骤中可磨光玻璃盘的内外端面部。

(6)第一磨光步骤

接下来，执行作为主表面磨光步骤的第一磨光步骤。第一磨光步骤主要目的在于去除研磨步骤中留在主表面上的裂纹或畸变。此步骤可利用双面磨光设备、硬树脂磨具和行星齿轮机构执行。优选将二氧化铈磨粒用作磨具。

(7)(第二磨光步骤)

接下来，执行作为主表面镜面磨光步骤的第二磨光步骤。第二磨光步骤目的在于将主表面抛光(finish)成镜面。此步骤可利用双面磨光设备、软树脂泡沫磨具和行星齿轮机构执行。优选将比第一磨光步骤中使用的二氧化铈磨粒更精细的二氧化铈磨粒用作磨具。

(8)第一清洁步骤

在第二磨光步骤后，将玻璃基板依次浸入中性洗涤剂、中性洗涤剂、纯净水、纯净水、IPA(异丙醇)和IPA(蒸汽烘干)清洁槽中，以清洁玻璃基板。优选将超声波应用于每个清洁槽。

(9)化学强化步骤

接着，使研磨和磨光后的玻璃盘经受化学强化。例如，通过制备包括硝酸钾(60％)和硝酸钠(40％)的混合物的化学强化液、将化学强化液加热到约400℃和浸渍被清洁和预热到300℃的玻璃盘约3小时，执行化学强化。为了在浸渍期间化学强化玻璃盘的整个表面，优选将玻璃盘容纳在玻璃盘的保持器保持端面中。

通过在化学强化液中浸渍玻璃盘，玻璃盘的表面层中的锂离子和钠离子用化学强化液中的钠离子和钾离子代替，从而强化玻璃盘。

如果玻璃材料包含结晶玻璃，则上述化学强化步骤不是必需的。可在切割(切)玻璃材料之前执行化学强化步骤。

(10)第二清洁步骤

在化学强化步骤后，将玻璃盘浸入被加热到约40℃的浓缩硫酸中，以清洁玻璃盘。在利用硫酸清洁后，将玻璃盘依次浸入纯净水、纯净水、IPA(异丙醇)和IPA(蒸汽烘干)清洁槽中，以清洁玻璃盘。优选将超声波应用于每个清洁槽。

如果没有执行化学强化步骤，则第二清洁步骤不是必需的。

(11)生产磁盘的步骤

利用以上述方式制备的玻璃基板，将至少一个磁层形成在玻璃基板的每个主表面上。这样，生产防止磁头碰撞或热粗糙缺陷出现的磁盘。

作为磁层，具有高各向异性磁场(HK)的Co-Pt合金磁层是优选的。在玻璃基板和磁层之间，可能适当形成垫层，以提高磁层的晶向和获得颗粒的均匀度和细度。垫层和磁层举例来说可通过DC磁控管溅射形成。

在磁层上，优选形成用于保护磁层的保护层。所述保护层可以是碳基保护层。作为碳基保护层的材料，可以使用氢化碳或氮化碳。保护层可通过等离子体CVD或DC磁控管溅射形成。

在保护层上，优选形成用于从磁头吸收冲击力的润滑层。所述润滑层可以是全氟聚醚润滑层。特别地，优选使用酒精改良且具有与保护层的亲和力良好的羟基的全氟聚醚润滑层。所述润滑层可以通过浸渍形成。

实例

下面，将详细描述本发明的实例。

第一实例

在第一实例中，通过以下步骤制备用于磁盘的玻璃基板。

(1)获得柱形玻璃材料的步骤

在此实例中，制备包括铝硅酸盐玻璃的玻璃材料。

所述玻璃材料具有28.6mm的直径。

(2)在玻璃材料中形成中心孔的步骤

接着，沿玻璃材料的中心轴形成中心孔。所述中心孔具有5.9mm的内径。

(3)磨光(镜面抛光)玻璃材料的内外侧表面的步骤。

通过使用磨光刷的涂刷法镜面抛光玻璃材料的外侧表面。同时，将包含二氧化铈的浆体(自由磨粒)用作磨粒。

接着，通过使用磨光刷的涂刷法镜面抛光玻璃材料的内侧表面。在磨光玻璃材料的内侧表面时，将磨光刷插入中心孔中，且在预定压力下用泵供给磨具。转动磨光刷，也转动玻璃材料。在过去预定磨光时间后，停止磨光刷的转动和玻璃材料的转动。并且，在压力下磨具的供给停止。此后，将磨光刷从玻璃材料的中心孔拔出。

作为此步骤中的磨具，使用包含二氧化铈磨粒的浆体(自由磨粒)。磨具的颗粒大小必须在0.5μm和5μm之间的范围内。对于镜面抛光，使用颗粒大小在0.5μm和2μm之间的范围内的磨粒。

此后，测量玻璃材料的侧表面的尺寸。结果，中心孔的直径(外径)为27.4mm，内径为7mm。确保(confirm)侧表面是镜面。也确保侧表面的表面粗糙度Ra为0.01-0.02μm，Rmax为0.3-0.4μm。

(4)切割(切)玻璃材料的步骤

接着，在垂直于中心轴的方向上切割玻璃材料。结果，获得厚度为0.6mm的玻璃盘，所述厚度稍大于待生产的玻璃基板的厚度。同时，从单片玻璃材料3获得许多玻璃盘。

在此步骤中，利用多线锯切割玻璃材料3。

在作为切割的结果，玻璃盘的主表面的表面粗糙度充分良好的情形下，可以省略研磨步骤(将在后面描述)。在此情形下，执行切割，以获得厚度为0.45mm的玻璃盘，所述厚度接近待生产的玻璃基板的厚度。

(5)研磨步骤

这里，通过切割获得的玻璃盘具有7.0mm的内径、27.4mm的外径和0.6mm的厚度，以便在研磨和磨光主表面后获得具有预定尺寸的1.0英寸磁盘。确保主表面具有10μm或更小的平坦度。进而，确保倒角表面具有0.21mm的宽度，关于主表面成45°角。

研磨玻璃盘的主表面。利用双面研磨设备和氧化铝磨粒执行研磨，以使玻璃盘具有预定尺寸精度和预定齿形精度。研磨后的玻璃盘具有7.0mm的内径、27.4mm的外径和0.45mm的厚度。因此，确保在磨光主表面后玻璃盘变成用于1.0英寸磁盘的玻璃基板。

观察玻璃盘的每个主表面的表面轮廓。结果，确保主表面具有3μm或更小的平坦度。主表面的表面粗糙度Rmax为约2μm，Ra为约0.3μm。

这里，玻璃盘的内外端面部可磨光。

(6)第一磨光步骤

接着，执行作为主表面磨光步骤的第一磨光步骤。第一磨光步骤主要目的在于去除研磨步骤中留在主表面上的裂纹或畸变。可利用双面磨光设备、硬树脂磨具和行星齿轮机构磨光主表面。将二氧化铈磨粒用作磨具。

(7)第二磨光步骤

接着，执行作为主表面镜面磨光步骤的第二磨光步骤。第二磨光步骤目的在于将主表面抛光成镜面。可利用双面磨光设备、软树脂泡沫磨具和行星齿轮机构镜面抛光主表面。将比第一磨光步骤中使用的二氧化铈磨粒更精细的二氧化铈磨粒用作磨具。

磨光后的玻璃盘具有0.381mm的厚度。

(8)第一清洁步骤

在第二磨光步骤后，将玻璃基板依次浸入中性洗涤剂、中性洗涤剂、纯净水、纯净水、IPA(异丙醇)和IPA(蒸汽烘干)清洁槽中，以清洁玻璃基板。将超声波应用于每个清洁槽。

(9)化学强化步骤

接着，使研磨和磨光后的玻璃盘经受化学强化。例如，通过制备包括硝酸钾(60％)和硝酸钠(40％)的混合物的化学强化液、将化学强化液加热到约400℃和浸渍被清洁和预热到300℃的玻璃盘约3小时，执行化学强化。为了在浸渍期间化学强化玻璃盘的整个表面，将玻璃盘容纳在玻璃盘的保持器保持端面中。

通过在化学强化液中浸渍玻璃盘，玻璃盘的表面层中的锂离子和钠离子用化学强化液中的钠离子和钾离子取代，从而强化玻璃盘。

在玻璃盘的表面层处形成的压缩应力层具有约100-200μm的厚度。

为了快速冷却化学强化厚的玻璃盘，将其浸入20℃的水槽中，且保持约10分钟。

如上所述，化学强化步骤可在切割(切)玻璃材料步骤之前执行。

(10)第二清洁步骤

在化学强化步骤后，将玻璃盘浸入被加热到约40℃的浓缩硫酸中，以清洁玻璃盘。在利用硫酸清洁后，将玻璃盘依次浸入纯净水、纯净水、IPA(异丙醇)和IPA(蒸汽烘干)清洁槽中，以清洁玻璃盘。优选将超声波应用于每个清洁槽。

(11)最终检查步骤

经由上述步骤获得的玻璃基板的内端面部关于倒角表面(C面)和柱形表面(T面)的表面粗糙度Rmax为0.4μm，Ra为0.02μm。表面粗糙度Rmax是表示如日本工业标准(JIS)B0601中限定并且也在美国专利No.US6544893 B2中披露的表面的最高点和最低点之差的最大高度。表面粗糙度Ra表示如日本工业标准(JIS)B0601中限定并且也在美国专利No.US6544893B2中披露的中心线平均值粗糙度。

外端面部关于倒角表面(C面)和柱形表面(T面)的表面粗糙度Rmax为0.4μm，Ra为0.02μm。将每个端面部磨光成镜面。

通过原子力显微镜执行表面粗糙度的测量。根据日本工业标准(JIS)B0601执行数值的计算。通过使用电子显微镜的观察和使用光学显微镜的观察确保镜面。

第二实例

在第二实例中，通过以下步骤制备用于磁盘的玻璃基板。

(1)获得柱形玻璃材料的步骤

在此实例中，制备包括结晶玻璃的玻璃材料。

所述玻璃材料具有28.6mm的直径。

(2)在玻璃材料中形成中心孔的步骤

接着，沿玻璃材料的中心轴形成中心孔。所述中心孔具有5.9mm的内径。

(3)磨光(镜面抛光)玻璃材料的内外侧表面的步骤

通过使用磨光刷的涂刷法镜面磨光玻璃材料的外侧表面。同时，将包含二氧化铈的浆体(自由磨粒)用作磨粒。

接着，通过使用磨光刷的涂刷法镜面磨光玻璃材料的内侧表面(中心孔内部)。在磨光玻璃材料的内侧表面时，将磨光刷插入中心孔中，且在预定压力下用泵供给磨具。转动磨光刷，也转动玻璃材料。在过去预定磨光时间后，停止磨光刷的转动和玻璃材料的转动。并且，在压力下磨具的供给停止。此后，将磨光刷从玻璃材料的中心孔拔出。

作为此步骤中的磨具，使用包含二氧化铈磨粒的浆体(自由磨粒)。磨具的颗粒大小必须在0.5μm和5μm之间的范围内。对于镜面抛光，使用颗粒大小在0.5μm和2μm之间的范围内的磨粒。

此后，测量玻璃材料的侧表面的尺寸。结果，中心孔的直径(外径)为27.4mm，内径为7mm。确保侧表面是镜面。也确保侧表面的表面粗糙度Ra为0.01-0.02μm，Rmax为0.3-0.4μm。

(4)切割(切)玻璃材料的步骤

接着，在垂直于中心轴的方向上切割玻璃材料。结果，获得厚度为0.6mm的玻璃盘，所述厚度稍大于待生产的玻璃基板的厚度。同时，从单片玻璃材料3获得许多玻璃盘。

在此步骤中，利用多线锯切割玻璃材料3。由于结晶玻璃具有高硬度，优选在利用多线锯切割玻璃材料3时充分冷却玻璃材料3。因此，优选的是，使用多线锯切割玻璃材料3，同时代替供应普通切割中使用的磨削液，而供应冷却剂，或除了磨削液，还供应冷却剂。

在玻璃盘的主表面的表面粗糙度充分良好的情形下，可以省略研磨步骤(将在后面描述)。在此情形下，执行切割，以获得厚度为0.45mm的玻璃盘，所述厚度接近待生产的玻璃基板的厚度。

(5)研磨步骤

这里，通过切割获得的玻璃盘具有7.0mm的内径、27.4mm的外径和0.6mm的厚度，以便在研磨和磨光主表面后获得具有预定尺寸的1.0英寸磁盘。确保主表面具有10μm或更小的平坦度。进而，确保倒角表面具有0.21mm的宽度，关于主表面成45o角。

研磨玻璃盘的主表面。利用双面研磨设备和氧化铝磨粒执行研磨，以使玻璃盘具有预定尺寸精度和预定齿形精度。研磨后的玻璃盘具有7.0mm的内径、27.4mm的外径和0.45mm的厚度。因此，确保在磨光主表面后玻璃盘变成用于1.0英寸磁盘的玻璃基板。

观察玻璃盘的每个主表面的表面轮廓。结果，确保主表面具有3μm或更小的平坦度。主表面的表面粗糙度Rmax为约2μm，Ra为约0.3μm。

这里，可磨光玻璃盘的内外端面部。

(6)第一磨光步骤

接着，执行作为主表面磨光步骤的第一磨光步骤。第一磨光步骤主要目的在于去除研磨步骤中留在主表面上的裂纹或畸变。可利用双面磨光设备、硬树脂磨具和行星齿轮机构磨光主表面。将二氧化铈磨粒用作磨具。

(7)第二磨光步骤

接着，执行作为主表面镜面磨光步骤的第二磨光步骤。第二磨光步骤目的在于将主表面抛光成镜面。可利用双面磨光设备、软树脂泡沫磨具和行星齿轮机构镜面抛光主表面。将比第一磨光步骤中使用的二氧化铈磨粒更精细的二氧化铈磨粒用作磨具。

磨光后的玻璃盘具有0.381mm的厚度。

(8)清洁步骤

在第二磨光步骤后，将玻璃基板依次浸入中性洗涤剂、中性洗涤剂、纯净水、纯净水、IPA(异丙醇)和IPA(蒸汽烘干)清洁槽中，以清洁玻璃基板。将超声波应用于每个清洁槽。

(9)最终检查步骤

经由上述步骤获得的玻璃基板的内端面部关于倒角表面(C面)和柱形表面(T面)的表面粗糙度Rmax为0.4μm，Ra为0.02μm。

外端面部关于倒角表面(C面)和柱形表面(T面)的表面粗糙度Rmax为0.4μm，Ra为0.02μm。将每个端面部磨光成镜面。

通过原子力显微镜执行表面粗糙度的测量。根据日本工业标准(JIS)B0601执行数值的计算。通过使用电子显微镜的观察和使用光学显微镜的观察确保镜面。

第三实例

在第三实例中，利用在第一和第二实例中的每个中生产的用于磁盘的玻璃基板生产磁盘。

利用固定靶DC磁控管溅射设备在上述玻璃基板的相对主表面上依次形成Ni-Ta合金第一垫层、Ru第二垫层、Co-Cr-Pt-B合金磁层和氢化碳保护层。接着，通过浸渍形成酒精改良的全氟聚醚润滑层。这样，获得用于垂直磁记录系统的磁盘。以图2中所示的方式，至少磁层5形成在玻璃基板2的相对主表面的每个上。

对于这样获得的磁盘，确保杂质没有使得缺陷在磁层和其它层的膜上形成。磁盘经受滑动测试。结果，没有观察到打击(hit)(磁头擦伤或刮削磁盘表面上的凸起)或磁头碰撞(磁头与磁盘表面上的凸起碰撞的现象)。并且，利用磁阻头执行记录/再现测试。结果，没有观察到由于热粗糙造成的故障。

执行作为用于具有每英寸约40吉比特的信息记录密度的磁盘的测试方法的上述方法。具体而言，磁头的滑动高度为10nm。在记录/再现测试中，线性记录密度为700fci。

这样，已经理解，根据本发明的磁盘能防止由于玻璃基板表面上的杂质造成的问题，且根据本发明的磁盘作为适于与磁阻头一起使用的良好磁盘生产。

尽管已经结合本发明的优选实施例对本发明进行了描述，但本领域的技术人员将可能易于以各种其它方式将本发明投入实施。

Claims (29)

1.一种生产用于磁盘的玻璃基板的方法，所述方法包括在垂直于玻璃材料的中心轴的方向上切割柱形玻璃材料以生产玻璃盘的步骤，所述玻璃盘构成所述玻璃基板，其中所述方法包括以下步骤：

在所述切割步骤之前磨光所述玻璃材料的侧表面，以获得表面粗糙度Ra为0.3μm或者更小和/或Rmax为3μm的侧表面，其中Ra表示中心线平均值粗糙度，Rmax表示侧表面的最高点和最低点之差的最大高度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述玻璃材料设置有沿所述中心轴形成的圆孔。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：

在所述切割步骤之前，在所述玻璃材料的侧表面上形成环形槽，所述环形槽变成玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述玻璃基板用在外径为30mm或更小的磁盘中。

5.一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由权利要求1所述的方法生产的所述玻璃基板的主表面上。

6.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：

在所述切割步骤之前，在所述玻璃材料的侧表面上形成环形槽，所述环形槽变成所述玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。

7.根据权利要求2所述的方法，其中所述玻璃基板用在外径为30mm或更小的磁盘中。

8.一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由权利要求2中所述的方法生产的所述玻璃基板的主表面上。

9.根据权利要求3所述的方法，其中所述玻璃基板用在外径为30mm或更小的磁盘中。

10.一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由权利要求3中所述的方法生产的所述玻璃基板的主表面上。

11.一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由权利要求4中所述的方法生产的所述玻璃基板的主表面上。

12.一种生产用于磁盘的玻璃基板的方法，所述方法包括在垂直于玻璃材料的中心轴的方向上切割柱形玻璃材料以生产玻璃盘的步骤，所述玻璃盘构成所述玻璃基板，其中所述方法包括以下步骤：

在切割步骤之前镜面抛光所述玻璃材料的侧表面，以获得表面粗糙度Ra为0.3μm或者更小和/或Rmax为3μm的侧表面，其中Ra表示中心线平均值粗糙度，Rmax是表示侧表面的最高点和最低点之差的最大高度。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述玻璃材料设置有沿所述中心轴形成的圆孔。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：

在切割步骤之前，在玻璃材料的侧表面上形成环形槽，所述环形槽变成所述玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述玻璃基板用在外径为30mm或更小的磁盘中。

16.一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由权利要求12中所述的方法生产的所述玻璃基板的主表面上。

17.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：

在所述切割步骤之前，在所述玻璃材料的侧表面上形成环形槽，所述环形槽变成玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述玻璃基板用在外径为30mm或更小的磁盘中。

19.一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由权利要求13中所述的方法生产的所述玻璃基板的主表面上。

20.根据权利要求14所述的方法，其中所述玻璃基板用在外径为30mm或更小的磁盘中。

21.一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由权利要求14中所述的方法生产的所述玻璃基板的主表面上。

22.一种生产磁盘的方法，其中至少一个磁层形成在由权利要求15中所述的方法生产的所述玻璃基板的主表面上。

23.一种用于玻璃基板的柱形玻璃材料，所述玻璃材料在垂直于所述玻璃材料的中心轴的方向上被切割，以生产为用于磁盘的玻璃基板材料的玻璃盘，其中：

所述柱形玻璃材料具有侧表面，所述侧表面经受磨光以具有表面粗糙度Ra为0.3μm或者更小和/或Rmax为3μm，其中Ra表示中心线平均值粗糙度，Rmax是表示侧表面的最高点和最低点之差的最大高度。

24.根据权利要求23所述的柱形玻璃材料，其中所述侧表面设置有环形槽，所述环形槽变成所述玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。

25.根据权利要求23所述的柱形玻璃材料，其中所述柱形玻璃材料包括结晶玻璃。

26.一种用于玻璃基板的柱形玻璃材料，所述玻璃材料在垂直于所述玻璃材料的中心轴的方向上被切割，以生产为用于磁盘的玻璃基板材料的玻璃盘，其中：

所述柱形玻璃材料具有侧表面，所述侧表面的表面粗糙度Ra为0.3μm或更小，和/或Rmax为3μm，此处Ra表示中心线平均值粗糙度，Rmax表示侧表面的最高点和最低点之差的最大高度。

27.根据权利要求26所述的柱形玻璃材料，其中所述侧表面设置有环形槽，所述环形槽变成所述玻璃盘的周缘部分处的倒角表面。

28.根据权利要求26所述的柱形玻璃材料，其中所述柱形玻璃材料包括结晶玻璃。

29.根据权利要求27所述的柱形玻璃材料，其中所述柱形玻璃材料包括结晶玻璃。

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