CN100508034C - 磁记录介质基底及其制造方法、磁记录介质以及磁记录装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是由B2O3-Al2O3-SiO2-Li2O型非晶玻璃制成的磁记录介质基底，其中在所述基底的外周侧或内周侧处的端面和所述基底的主平面之间形成倒角，并且在所述内或外周侧端面的表面区域和所述倒角的表面区域处的钠和钾的含量大于所述磁记录介质基底的钠和钾的平均含量。利用本发明，可以防止由于在由包括锂的非晶玻璃制成的磁记录介质基底中锂离子的移动而在磁性膜、保护膜等上产生凸起。
Description
技术领域
本发明涉及用于硬盘装置等的磁记录介质基底及其制造方法、磁记录介质以及利用其的磁记录和再现装置。
要求2004年6月25日提交的日本专利申请No.2004-188104的优先权，在此引入其内容作为参考。并要求2004年7月7日提交的美国临时申请No.60/585603的优先权，在此引入其内容作为参考。
背景技术
近年来，作为磁记录和再现装置的一种类型的硬盘装置(磁记录和再现装置或HDD)的记录密度显著提高，并且大量生产的硬盘装置的当前记录密度达到80Gbpsi(吉比特每平方英寸)。这种磁记录和再现装置中的磁头被设计为在旋转磁记录介质的同时以恒定浮动高度飞行。也就是，在读/写操作期间，磁头以恒定浮动高度在磁记录介质上方飞行以防止磁头和磁记录介质之间的直接接触，以便提高磁记录和再现装置的可靠性。
近来，与记录密度的提高相适应，浮动高度降低，并且目前降到10nm的程度。
为降低磁头浮动高度，磁记录介质的表面的平滑性(无凸起)很重要。特别地，已知热不平(thermal asperity)现象，在该现象中，由于与因其特性存在的磁记录介质的表面凸起接触而引起的瞬时温度上升，MR磁头或GMR磁头不能读出信号，作为针对热不平的措施，特别地重视磁记录介质表面的平滑性。
为实现磁记录介质的这种平滑表面，近年用于磁记录介质的磁记录介质基底由使用化学回火玻璃、结晶玻璃等来代替铝合金的玻璃基底制成。因为铝合金由于在机械处理如抛光工艺期间其材料特性而经历塑性变形，因此当使用铝合金时难于获得上述平滑性。
比较而言，玻璃基底具有容易获得平滑表面的优点，玻璃基底具有高硬度表面并且即使当进行处理如抛光工艺时也不经历塑性变形。出于这些原因，具有由玻璃制成的磁记录介质基底的硬盘日益用作具有高记录密度的硬盘。
但是，由玻璃制成的磁记录介质基底具有下面问题。
对于用于磁记录介质基底的玻璃，回火玻璃包括钠而结晶玻璃包括锂来作为主要碱金属。具有小离子半径的这种金属离子容易移动，特别在高温和高湿度下容易移动。尽管未说明其机理，但移动到磁记录介质表面的钠离子或锂离子与周围物质反应，从而形成各种化合物如氢氧化物和碳酸盐并在磁记录介质表面上形成凸起，引起由于与飞行的磁头碰撞而导致的磁头撞毁的可能性。而且，已指出作为由磁性膜的侵蚀引起的磁性膜特性劣化的结果，可能引起在读/写操作期间的误差发生或者磁头撞毁。而且也已指出了由于这些碱金属离子附着到磁头侧而可能引起磁头元件自身的侵蚀或者磁头撞毁(例如，参见日本未审专利申请首次公开No.2001-23155)。
发明内容
本发明的一个目的是防止由于由包括锂的非晶玻璃制成的磁记录介质基底中锂离子的移动而在磁性膜、保护膜等上产生凸起。
为解决上述问题，本发明人进行了专门研究并获得本发明作为结果。
也就是，本发明提供以下方面。
(1)一种由包括锂的非晶玻璃制成的磁记录介质基底，其中所述基底由B2O3-Al2O3-SiO2-Li2O型非晶玻璃制成，在所述基底的外周侧或内周侧处的端面和所述基底的主平面之间形成倒角，并且在所述内或外周侧端面的表面区域和所述倒角的表面区域处的钠和钾的含量大于所述磁记录介质基底的钠和钾的平均含量。
(2)在(1)中所述的磁记录介质基底，其中所述磁记录介质基底的氧化钠和氧化钾的平均含量总共为3.0-7.0质量％。
(3)一种磁记录介质基底的制造方法，包括通过将B2O3-Al2O3-SiO2-Li2O型非晶玻璃基底浸入包括钠或钾的熔盐中进行表面处理的步骤。
(4)在(3)中所述的磁记录介质基底的制造方法，其中所述包括钠或钾的熔盐是硝酸钠或硝酸钾。
(5)在(3)或(4)中所述的磁记录介质基底的制造方法，其中用于进行所述表面处理的温度是300-450℃。
(6)一种磁记录介质基底，其通过在上面的(3)到(5)中所述的本发明的磁记录介质基底的制造方法制造。
(7)一种磁记录介质，其中使用上面的(1)、(2)或(6)中所述的本发明的磁记录介质基底并且在其表面上至少形成磁性层。
(8)一种磁记录和再现装置，其特征在于包括在上面的(7)中所述的磁记录介质和用于在所述磁记录介质上记录和再现信息的磁头。
利用本发明，可以提高磁记录介质的可靠性，并可以提供高度可靠的磁记录介质，该磁记录介质是在高温和高湿度下，通过溅射技术或CVD技术通过在磁记录介质基底上形成磁性膜等而制成。利用采用该磁记录介质的磁记录和再现装置，可以预期性能的稳定。
附图说明
图1是示意性示出实例的磁记录介质基底的截面图的视图。图1中所示的参考标号定义如下：1，磁记录介质基底；2，内周面；3，外周面；4，倒角。
具体实施方式
本发明提供由包括锂的非晶玻璃制成的磁记录介质基底，其特征在于在基底的内或外周侧的端面与基底主平面之间形成倒角，并且在内或外周侧端面的表面区域与倒角的表面区域处的钠含量大于磁记录介质基底上的钠含量的平均值。
用于本发明中使用的基底的玻璃是包括锂的非晶玻璃。包括锂的非晶玻璃是，例如，Al2O3-SiO2-Li2O型或B2O3-Al2O3-SiO2-Li2O型的非晶玻璃，特别地，优选B2O3-Al2O3-SiO2-Li2O型非晶玻璃。B2O3-Al2O3-SiO2-Li2O型非晶玻璃包括总共占80-95质量％的作为基本组分的B2O3、Al2O3和SiO2并包括约5-7质量％的作为碱性组分的Li2O。本发明的基底玻璃中包含的锂量包括有意添加到基底中的锂量和不可避免地包括的杂质量。除了Li2O，还包括约5质量％的Na2O和约2质量％的K2O作为碱性组分，从而包括的(Na+K)总共约4质量％。
尽管将Al2O3-SiO2-Li2O型或B2O3-Al2O3-SiO2-Li2O型的结晶玻璃广泛用于磁记录介质的玻璃基底，但本发明采用非晶玻璃。
这是基于这样的事实，即发现当制备非晶玻璃和结晶玻璃并同时进行离子交换处理以比较离子交换深度、磁性膜上的锂离子洗提(elution)量和侵蚀时，使用非晶玻璃可获得显著的侵蚀降低的效果而使用结晶玻璃却不能获得相同效果。这似乎是由这样的事实引起的，即在结晶玻璃中不能进行锂和钠之间的有效的离子交换，因此不能降低锂的洗提量。
在分析似乎由上述锂离子的移动产生的凸起时，本发明人发现，许多凸起存在于磁记录介质的内/外周部分，且特别地许多凸起存在于内/外周部分的倒角处。另一方面，在除了磁记录介质基底的倒角外的区域处仅仅观察到少量似乎由锂离子的移动产生的凸起。
这似乎是由磁记录介质基底的内/外周侧端面的形状的特异性导致的。也就是，磁记录介质基底的外周侧端面和内周侧端面经历了倒角工艺且然后经历使用浆料如二氧化铈以获得镜面的抛光工艺。在倒角工艺后在端面处观察到许多碎片、凹坑(pit)等，尽管未阐明机理，但还是认为这些缺陷导致磁记录介质中的锂离子移动并导致凸起的产生。
本发明人试图通过在倒角工艺后进行抛光工艺以获得镜面以及减少端面处的缺陷来降低锂离子的移动量，但仍不能充分地防止凸起的产生。认为由于与主平面相比很难通过溅射等将磁性膜或保护膜附着到倒角和在内周侧和外周侧的端面而引起的薄的厚度是其原因之一。
因此，本发明人试图进行内径/外径处理、在内周侧和外周侧的端面的倒角工艺、以及抛光工艺，然后通过将基底玻璃浸入包括钠或钾的熔盐中并进行表面处理以从磁记录介质基底玻璃的表面部分去除锂，在锂离子和钠或钾离子之间进行离子交换。
只要至少在倒角处以及内周侧端面和外周侧端面处进行锂离子和钠离子或钾离子之间的交换，就可有效抑制似乎由锂离子的移动引起的凸起的产生。例如，在内径和外径处理后进行锂离子和钠离子或钾离子之间的交换的情况下，即使当进行离子交换的区域的深度不大于也不等于主平面的粗研磨工艺、精研磨工艺、抛光工艺等中的去除量时，只要进行离子交换的区域的深度至少大于或等于内周侧端面和外周侧端面的倒角工艺以及内周侧端面和外周侧端面的抛光工艺中的去除量，就可获得效果。
因此，可以通过在内周侧和外周侧处对端面进行倒角工艺、进行抛光工艺、然后将玻璃基底浸入包括钠或钾的熔盐中并保持基底玻璃预定时间周期，来进行表面处理操作。为保持锂离子与钠离子或钾离子交换的大的厚的厚度的目的，紧接在最后的抛光工艺之前进行表面处理操作是最有效的。这是因为，由于需要外周端面的抛光量在一侧约为25μm，因此在表面处理后对端面的抛光可导致在外周侧的表面处理部分的去除。
例如，可使用的熔盐是具有相对低熔点的硝酸钠(NaNO3，熔点：308℃)。而且，例如，包括可使用的钾的盐是硝酸钾(KNO3，熔点：387℃)。
通过将基底玻璃浸入上述熔盐中并使其在300-450℃的温度下保持10-60分钟，可以获得这样的玻璃基底，其中在内周侧和外周侧处的端面的倒角处的锂离子通过离子交换已与钠离子和钾离子交换。在这种情况下，由于处理温度高且由于处理时间长，因此与锂离子的交换速率和交换深度变大。尽管离子交换的深度在距离表面约10μm处开始饱和，但10μm深的表面处理已足够。
通过进一步进行用于该玻璃基底的抛光修整(polish finishing)，制成用于磁记录介质的基底。
利用已经历上述表面处理的玻璃基底，在内周侧和外周侧处的端面的倒角处的锂离子与钠离子或钾离子交换，锂浓度变为低于玻璃基底的平均值，并且钠离子和钾离子的总量变为大于玻璃基底的平均值。当将未经历表面处理的基底玻璃和已经历表面处理的基底玻璃浸入80℃的50ml纯水中24小时并通过离子色谱检查Li离子、Na离子和K离子的各自的洗提量时，前者的Li离子、Na离子和K离子的各自的洗提量分别是127ppb，17ppb和0ppb，而后者的Li离子、Na离子和K离子的各自的洗提量分别是21ppb、100ppb和13ppb，表明在玻璃基底的表面处Li浓度降低而Na浓度和K浓度升高。
除了这些，还可通过使用SIMS测量Li、Na和K各自在深度方向上的分布来确定在玻璃基底表面处Li离子、Na离子和K离子的各自的特性。
(实例)
使用包括作为基本组分的90质量％的(B2O3+Al2O3+SiO2)和7质量％的Li2O以及具有包括Na2O和K2O的组分的其余部分的非晶玻璃，制成磁记录介质基底。
首先，熔融具有上述组分的材料玻璃并进行模压成型以获得平板玻璃。使用钻孔机在平板玻璃中形成内径孔(bore)。然后，对基底主平面进行粗研磨工艺和精研磨工艺的两步研磨工艺以调整基底的厚度。然后，分别对面向基底材料的内径孔的内周侧端面和外周侧端面进行倒角工艺以形成倒角。图1示意性示出了磁记录介质基底1的截面图。在图中，在2处表示的是内周面，在3处表示的是外周面，以及在4处表示的是倒角。
然后，在对经历了倒角工艺的基底玻璃抛光之后，将基底玻璃浸入熔融的硝酸钠浴中并保持30分钟，以进行表面处理而引起离子交换。作为表面处理的结果，在10μm深度处在面向内径孔的内周侧端面处和在外周侧处的倒角部分处的锂离子组分的量降低，而钠离子的量升高。
而且，在未经历倒角工艺的主平面处，锂离子组分没有变化并且钠离子和钾离子的量未增加。
在抛光如上所述处理的玻璃基底的内周侧端面和外周侧端面以形成镜面之后，为了获得磁记录介质基底，基底材料的主平面进一步经历最后的抛光工艺以制造镜面。
当在将磁记录介质基底装载到溅射装置中之前测量基底的主平面的中心线的平均表面粗糙度时，结果为4埃。
将该磁记录介质基底装载到溅射装置中，通过溅射形成由Cr合金构成的底膜和由Co合金构成的磁性膜，通过CVD方法在其上形成类金刚石的碳膜，并且在其上进一步施加Fonblin Z-Tetraol(由Solvay SolexisCorporation制造)作为润滑剂以制造磁记录介质。通过溅射形成的膜的总厚度为90nm，并且通过CVD形成的膜的厚度为10nm。
制造25个磁记录介质。当将各磁记录介质在具有85℃的温度和90％的湿度的恒温恒湿器中放置240小时，然后在卤素灯下目视检查可能在磁记录介质的表面处产生的凸起的存在时，在内/外周处的端面处和倒角处没有观察到凸起。
使用该磁记录介质制造磁记录和再现装置。将制造的磁记录和再现装置构造为包括磁记录介质、旋转并驱动磁记录介质的介质驱动单元、用于在磁记录介质上记录和再现信息的磁头、磁头驱动单元、以及记录与再现信号处理系统，并将该记录和再现处理系统构造为处理输入数据以及将记录信号发送给磁头，并处理来自磁头的再现信号以及处理数据。
(比较实例)
使用具有包括75质量％的SiO2，15质量％的Al2O3以及10质量％的Li2O3的组分的结晶玻璃制造磁记录介质基底。尽管以与实例中相同的方法对该磁介质介质基底进行与实例中相同尺寸的倒角以及抛光，但是根本不进行表面处理。
结果，在面向所获得的基底玻璃的内径孔的内周侧端面处和在外周侧处的倒角部分处的锂离子组分等于基底玻璃的平均值。在与实例的条件相同的条件下对该磁记录介质基底进行溅射和CVD沉积以制造磁记录介质，并用与实例相同的方法检查在表面处可能产生的凸起。结果，在内/外周的端面处观察到凸起，并在对凸起的组分分析中发现凸起由锂化合物构成。
Claims (6)
1.一种由包括锂的非晶玻璃制成的磁记录介质基底，其中所述基底由B2O3-Al2O3-SiO2-Li2O型非晶玻璃制成，在所述基底的外周侧或内周侧处的端面和所述基底的主平面之间形成倒角，并且在所述内/外周侧端面的表面区域和所述倒角的表面区域处的钠和钾的总含量大于所述磁记录介质基底的钠和钾的总平均含量。
2.根据权利要求1的磁记录介质基底，其中所述磁记录介质基底的氧化钠和氧化钾的平均含量总共为3-7质量％。
3.一种磁记录介质基底的制造方法，包括通过将B2O3-Al2O3-SiO2-Li2O型非晶玻璃基底浸入包括钠或钾的熔盐中进行表面处理的步骤，其中
所述包括钠或钾的熔盐是硝酸钠或硝酸钾；并且
用于进行所述表面处理的温度是300至450℃。
4.一种磁记录介质基底，其通过根据权利要求3的磁记录介质基底的制造方法制造。
5.一种磁记录介质，至少包括在根据权利要求1、2和4中任一项的磁记录介质基底的表面上的磁性层。
6.一种磁记录装置，包括根据权利要求5的磁记录介质和用于在所述磁记录介质上记录信息的磁头。
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