CN101583577A - 制造磁盘用玻璃衬底的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制造磁盘用玻璃衬底的方法。在所述方法中，能够有效地除去裂纹。所述方法具有准备圆形玻璃衬底的准备步骤(1)，所述圆形玻璃衬底具有主表面、在所述主表面的相反侧的背面、构成限定从所述主表面贯穿至所述背面的通孔的内侧面、以及位于所述内侧面的相反侧的外侧面。所述方法还具有对所述玻璃衬底的所述内侧面和所述外侧面进行研磨的前研磨步骤(2A)；对所述经研磨的玻璃衬底进行抛光的抛光步骤(3)；以及对所述经抛光的玻璃衬底的所述内侧面和所述外侧面进行研磨的后研磨步骤(2B)。

Description

制造磁盘用玻璃衬底的方法
技术领域
[0001]本发明涉及制造构成磁盘的磁盘用玻璃衬底的方法，所述磁盘应用于作为磁盘装置的硬盘驱动器(HDD)等中。
背景技术
[0002]个人计算机(PC)等具有作为外部储存装置的硬盘驱动器(HDD)等。通常，在硬盘驱动器上安装磁盘，所述磁盘被称为计算机等的存储器。磁盘具有在合适衬底如铝基合金衬底上形成磁性层等的结构。
[0003]另一方面，近年来，在便携式设备上安装硬盘驱动器的需求日益增加。在这种情况下，已经经常使用玻璃衬底作为磁盘用衬底以取代脆弱的金属衬底，所述玻璃衬底为具有高强度和高刚性的材料。此外，作为用于服务器应用的磁盘衬底，玻璃衬底已经引起了人们的关注。
[0004]通常，在玻璃衬底的制造中，由原始材料如板状玻璃一片一片地切割出圆盘状衬底。在随后进行各个步骤的过程中，可能有在侧面侧上形成裂纹的情况，所述各个步骤包括在切割出的原材料衬底的中心部分穿孔的步骤、在侧面(侧壁面)的角部分斜切的步骤等。所述裂纹，即使小，如果允许其按照原状放置，随后也会生长而到达磁盘的记录面(磁性层形成面)。这导致引发出现缺陷产品。
[0005]在这种情况下，除非对含裂纹的玻璃衬底采用诸如在早期进行处理的措施，否则会浪费大量时间和消耗开支，因此这是不经济的。即，其会导致玻璃衬底制造成本的升高。
[0006]作为制造玻璃衬底的方法，提出了一种在对衬底表面进行磨削步骤或研磨步骤之后，或在这些步骤各自之后，对衬底端面进行镜面研磨加工的方法(参见，例如专利文献1)。
[0007]此外，作为制造玻璃衬底的方法，提出了一种在对衬底表面进行抛光(磨削)步骤之后，对所述衬底端面进行镜面研磨加工的方法(参见专利文献2)。
专利文献1：JP-A-10-154321(参见[0040])
专利文献2：JP-A-2006-282429(参见[0098])
发明内容
本发明要解决的问题
[0008]然而，在专利文献1和2中的各种方法中，仅在抛光步骤之后提供镜面研磨加工步骤。因此，存在如下问题，在抛光步骤或研磨步骤期间向玻璃衬底施加大的力，微小裂纹会潜在生长，导致玻璃衬底破裂。
[0009]考虑到前述情况，本发明的目的是提供一种制造磁盘用玻璃衬底的方法，所述方法能够有效地去除裂纹。
解决问题的手段
[0010]本发明提供一种制造磁盘用玻璃衬底的方法，所述方法包括：准备圆形玻璃衬底的步骤，所述圆形玻璃衬底具有主表面、在所述主表面的相反侧的背面、限定从所述主表面贯穿至所述背面的通孔的内侧面以及位于所述内侧面的相反侧的外侧面；对所述玻璃衬底的内侧面和外侧面进行研磨的第一研磨步骤；对所述经研磨的玻璃衬底进行抛光的步骤；以及对所述经抛光的玻璃衬底的所述内侧面和所述外侧面进行研磨的第二研磨步骤。
[0011]优选在第一研磨步骤中对玻璃衬底的研磨量大于第二研磨步骤中对玻璃衬底的研磨量。
[0012]此外，优选在所述第二研磨步骤中被研磨后的玻璃衬底的内侧面和外侧面为算术平均粗糙度为50nm～100nm的镜面。
[0013]另外，本发明还包括通过前述制造磁盘用玻璃衬底的方法制造的磁盘用玻璃衬底。
发明优点
[0014]在本发明的方法中，由于在抛光步骤之前提供了研磨玻璃衬底内侧面和外侧面的第一研磨步骤，所以能够除去在所述抛光步骤之前已经产生的裂纹，由此可以制造优异的磁盘用玻璃衬底。
[0015]存在一种在最终研磨之后提供化学强化步骤且不用考虑裂纹等的方法。然而，在与未来1TB/平方英寸以上的高容量趋势相对应的HAMR(热辅助磁记录)或TAMR(热辅助磁记录)技术中，包括高温步骤，且在强化时已经发生离子交换的碱扩散入玻璃衬底中，使得未获得由化学强化步骤所带来的效果。根据本发明，不需进行前述化学强化步骤就可以保持衬底的强度。
附图说明
[0016]图1为显示制造本发明磁盘用玻璃衬底的方法步骤的流程图。
图2(A)为本发明磁盘用玻璃衬底的剖视图；图2(B)为其相关部分放大的剖视图；图2(C)为显示正在进行浅研磨状态的放大剖视图。
图3为显示在切割出本发明磁盘用玻璃衬底之前板状玻璃的透视图。
图4为显示本发明磁盘用玻璃衬底(本发明实施例)和比前者进行更浅研磨的磁盘用玻璃衬底(比较例)的缺陷发生数的图。
附图标记说明
[0017]
1：   准备步骤
2A：  前研磨步骤(前研磨步骤)
2B：  后研磨步骤(后研磨步骤)
3：   精密抛光步骤(抛光步骤)
10：  玻璃衬底
11：  主表面
12：  背面
13：  通孔
14：  内侧面
15：  外侧面
16：  倒角部
20：  板状玻璃
D2：  在前研磨步骤中的端面加工深度
S：   裂纹的最大深度
α：  裂纹
具体实施方式
[0018]下文中将通过参考附图对本发明的实施方案进行详细描述。
[0019]图1为显示制造本发明实施方案磁盘用玻璃衬底的方法的流程图，这种制造磁盘用玻璃衬底的方法包括：
(1)准备步骤1；
(2)前研磨步骤(对端面进行前研磨的步骤)2A；
(3)精密抛光步骤(对主表面进行精密磨削的步骤)3；
(4)后研磨步骤(对端面进行后研磨的步骤)2B；
(5)主研磨步骤(对主表面进行研磨的步骤)4；以及
(6)清洁步骤5。
[0020]所述准备步骤1为准备环形玻璃10的步骤(参见图2和3)，包括切割步骤1A和形状加工步骤1B。
[0021]如图2(A)中所示，环形玻璃10具有主表面11、在所述主表面11的相反侧的背面12、从主表面11贯穿至背面12的通孔13、限定所述通孔13的内侧面14和在所述内侧面14的相反侧的外侧面15。此外，如图2(B)中所示，在环形玻璃10中，对内侧面14和外侧面15进行斜切，由此形成倒角部16(所述内侧面14未在图2(B)中示出)。
[0022]参考图3，切割步骤1A为从板状玻璃20切割出具有所需尺寸的盘状玻璃的步骤。具体地，在该实施方案中，所述切割步骤1A包括两个步骤：在板状玻璃中穿孔以形成通孔13(形成充当通孔13的内孔的步骤)；和沿外侧面15划线以将板状玻璃切割成圆形(切割成由外侧面15构成的圆形的步骤)。
[0023]在形状加工步骤1B中，如图2(A)中所示，对在切割步骤1A中分别进行切割的各个盘状玻璃，在玻璃的内圆周端面14和外圆周端面15上进行前述的斜切加工，由此形成倒角部16(参见图2(B))。由此，完成了准备步骤1的操作，并完成了大量环形玻璃10的板。此时，环形玻璃10的端面(即内圆周端面14和外圆周端面15，条件是也包括倒角部16)的算术平均粗糙度Ra为约0.5μm。
[0024]所述前研磨步骤2A为对所述环形玻璃10的端面即内侧面14和外侧面15(也包括倒角部16)进行研磨的前研磨步骤。在精密抛光步骤之前，通过在精密抛光步骤之前提供研磨步骤来除去在精密抛光步骤之前就已经存在于端面上的浅裂纹。基于上述原因，由于精密抛光步骤，可以抑制在精密研磨步骤之前就已经存在于端面上的浅裂纹生长至磁性层形成面。
[0025]所述环形端面在前研磨之后的算术平均粗糙度优选为50nm～100nm。
[0026]此处，在这种前研磨步骤2A中，待研磨(前研磨)端面的深度(D2)以如下方式来设置。具体地，通过与前述准备步骤1相同的步骤，提前制造大量与所述环形玻璃10相同的试样。然后，实际测量这些试样中产生的裂纹，并将所述实际产生的裂纹的最大深度(S)进行存储以作为数据。进行研磨(前研磨)加工至需要的深度值D2，设置所述深度值D2使其超过存储的最大深度值(S)(参见图2(B))。
[0027]接下来，在所述精密抛光步骤3中，通过对经研磨的环形玻璃10的主表面11和背面12(下文中称之为“主表面11等”)进行抛光(精密磨削)处理，降低了微小的凹凸形状，所述凹凸形状是在已经完成的准备步骤中的形状加工步骤1B等中在所述环形玻璃10的主表面上形成的。
[0028]通过利用这种精密抛光步骤3的精密抛光(精密磨削)处理对环形玻璃10的主表面11等进行精密抛光处理以及随后进行的主研磨(主表面的镜面加工)步骤4的研磨(研磨)处理，能够在较短时间内获得经镜面加工的主表面11等。使用清洁剂对由此完成了精密抛光步骤3的环形玻璃10进行超声波清洁。
[0029]优选在后研磨(在端面上的镜面加工)步骤2B之前进行这种精密抛光步骤3的精密抛光(精密磨削)处理。
[0030]接下来，后研磨步骤2B构成了对环形玻璃10的端面(即内侧面14、外侧面15和倒角部16)进行研磨(镜面研磨)的后研磨步骤，其中所述主表面11等已经在所述精密抛光步骤3中进行了抛光，所述后研磨步骤通过使用例如研磨剂、研磨刷、研磨垫、海绵等来进行。可以这样进行这种后研磨步骤2B，使得环形玻璃10的研磨深度比在前研磨步骤2A中研磨的环形玻璃10的研磨深度浅。也就是，优选在前研磨步骤2A中对玻璃衬底10的研磨量大于在后研磨步骤2B中对环形玻璃10的研磨量。这是因为即使深度产生的裂纹也已经通过前研磨步骤2A中的前研磨而磨掉了，因此不必进行深度研磨。具体地，优选环形玻璃10端面上的研磨量为5～10μm。
[0031]在这种后研磨步骤2B中，在这种实施方案的情况中，在旋转环形玻璃(内圆周端面14、外圆周端面15和倒角部16)的同时，利用刷磨对环形玻璃10进行研磨。在这种后研磨步骤2B中，对所述环形玻璃10的端面进行研磨使得镜面的算术平均粗糙度(Ra)为50nm～100nm。然后，对已经通过后研磨步骤2B而完成了端面镜面加工的环形玻璃10的主表面11进行清洁(例如用水清洁)，由此获得玻璃衬底。
[0032]在这种后研磨步骤2B中，例如，在多个所述环形玻璃10相互重叠时可进行端面研磨。此时，为了避免所述环形玻璃10主表面11遭到刮擦等，如在该实施方案中，优选在下述主研磨步骤4中的研磨步骤之前，或者在所述主研磨步骤4中的镜面加工之前或之后，进行研磨。通过这种后研磨步骤2B，能够防止环形玻璃10的端面11产生灰尘如颗粒等，另外，将所述端面11加工成具有高强度的镜面状态。
[0033]接下来，在所述主研磨步骤4中，在利用前研磨步骤2A和后研磨步骤2B中的研磨处理来彻底除去在端面(外侧面15和倒角部16)等上产生的裂纹之后，对环形玻璃10的主表面11进行研磨加工和镜面加工。
实施例
[0034]通过参考下列实施例和比较例，将更详细地描述本发明，但是不应当将本发明解释为受限于这些实施例的构成。
[0035]首先，准备由大量环形玻璃1的板构成的试样，并对其中已经完成了直至图1中精密抛光步骤3的步骤的环形玻璃10的端面进行检查，以确认端面部分中缺陷的发生状况。
[0036]此处，为了确认本发明的效果，关于在如图1所示的环形玻璃制造步骤中通过准备步骤1至精密抛光步骤3(根据本申请)形成的环形玻璃10，分别在前研磨步骤2A的前研磨中制造了两种玻璃衬底，其包括：一种具有20μm浅研磨量(深度)D1的玻璃衬底(A型，参见图2(C))和一种具有52μm深研磨量(深度)D2的玻璃衬底(B型，参见图2(B))。
[0037]然后，在通过直至后研磨(在端面上的镜面加工)步骤3的所有步骤形成的环形玻璃中，对包括A型和B型的两种环形玻璃，利用光学显微镜对端面上的缺陷发生数进行了评价和观察。获得的结果示于表1中。
表1
Figure A20088000238500101
备注：在各项的两段所示数据中，在下段中所示的百分率表示分别在A型和B型中端面缺陷(裂纹/刮痕)发生数相对于试样总数的比值、以及分别在A型和B型中端面缺陷总数相对于试样总数的比值。
[0039]根据这种比较实验，在作为比较例的具有浅研磨量(深度)的类型A中，由于不能彻底除去裂纹α，如图2(C)中所示，因此裂纹α保留下来。其后，在直至后研磨步骤2B的过程中，这种保留的裂纹α生长并延伸，并作为裂纹或缺陷而被观察到。顺便提及，如图4中所示，在这种作为比较例的具有浅研磨量(深度)的类型A中，可确认裂纹总数稍微超过了总数的10％且缺陷总数稍微超过了总数的20％。
[0040]另一方面，如图2(B)中所示，在作为本发明实施例的具有深研磨量(深度)的类型B中，由于能够彻底除去裂纹α，因此基本上看不到如下的事物：其后在直至后研磨步骤2B的过程中生长并作为裂纹或缺陷而被观察到。顺便提及，如图4中所示，在这种作为本发明实施例的具有深研磨量(深度)的类型B中，可以确认，即使缺陷总数也大大降低至约稍微低于3％。
[0041]因此，获得了这样的发现，即当不仅在对环形玻璃10的主表面11进行研磨和镜面加工的主研磨步骤4中的处理之前如后研磨步骤2B中的常规技术一样进行一次研磨处理，而且在对所述主表面进行精密磨削至比前述后研磨处理中的研磨深度更深的指定深度(在该比较实验中为52μm)的精密抛光步骤3之前也进行研磨处理时，能够抑制裂纹和缺陷的发生至几乎接近于零。
[0042]应当理解，绝不能将本发明限制为前述实施方案，而且在不背离本发明主旨的范围内，能够以多种形式实施本发明。
[0043]于2007年8月3日提交的日本专利申请2007-203158的说明书、权利要求书、附图和摘要，在此以其完整的形式引用且并入到本文中，以作为本发明说明书的公开内容。
工业实用性
[0044]根据本发明制造磁盘用玻璃衬底的方法，可以几乎除去所有裂纹，所述裂纹在抛光步骤之前产生且深度不超过通常设想的最深深度。因此，本发明对制造用于需要具有高耐久性和抗冲击性的便携式设备中的存储装置的(磁)盘用玻璃衬底的方法是有用的，所述便携式设备如PDA或蜂窝状电话终端等。

Claims (4)

1.一种制造磁盘用玻璃衬底的方法，包括：
准备圆形玻璃衬底的步骤，所述圆形玻璃衬底具有主表面、在所述主表面的相反侧的背面、限定从所述主表面贯穿至所述背面的通孔的内侧面、以及位于所述内侧面的相反侧的外侧面；
对所述玻璃衬底的所述内侧面和所述外侧面进行研磨的第一研磨步骤；
对所述经研磨的玻璃衬底进行抛光的步骤；以及
对所述经抛光的玻璃衬底的所述内侧面和所述外侧面进行研磨的第二研磨步骤。
2.如权利要求1所述的制造磁盘用玻璃衬底的方法，其中
在所述第一研磨步骤中对所述玻璃衬底的研磨量大于所述第二研磨步骤中对所述玻璃衬底的研磨量。
3.如权利要求1或2所述的制造磁盘用玻璃衬底的方法，其中
在所述第二研磨步骤中被研磨后的所述玻璃衬底的所述内侧面和所述外侧面为算术平均粗糙度为50nm～100nm的镜面。
4.一种磁盘用玻璃衬底，所述玻璃衬底通过权利要求1～3中任一项的制造磁盘用玻璃衬底的方法制得。
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