CN101853669A

CN101853669A - 磁盘用玻璃基板以及其制造方法

Info

Publication number: CN101853669A
Application number: CN201010156285A
Authority: CN
Inventors: 水野高德; 深田顺平; 土屋弘
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2010-10-06

Abstract

本发明的磁盘用玻璃基板是使用由浮法制造的板状玻璃而成、具有一对主面的磁盘用玻璃基板。在所述一对主面之中，把由浮法制造板状玻璃时形成锡层的一个主面作为不用于磁记录的面，把另一个面作为用于磁记录的面。

Description

磁盘用玻璃基板以及其制造方法

技术领域

本发明涉及搭载于硬盘驱动装置(HDD装置)上的磁盘用玻璃基板以及其制造方法。

背景技术

现有技术中，作为适于高记录密度化的HDD装置等的磁盘用基板之一，使用玻璃基板。由于玻璃基板比金属基板刚性高，所以适于磁盘装置的高速旋转化。另外，由于玻璃基板可得到平滑且平坦的表面，所以可降低磁头的浮起量，适于S/N比的提高及高记录密度化。

一般来讲，磁盘用玻璃基板由具有以下工序的制造工序制造，即，加热融解玻璃原料、准备熔融玻璃的工序，用该熔融玻璃制造板状玻璃、其后成形为盘状的工序，加工并研磨盘状的玻璃的工序。

在用熔融玻璃制造板状玻璃时，例如采用浮法(日本特开2006-99857号公报)。用浮法制造的板状玻璃，起初主表面镜面化，另外具有平坦性优良的特征。

发明内容

用浮法制造的板状玻璃因为在制造工序使用熔融锡，所以具有与熔融锡接触的面(底面)和其相反侧的面(顶面)，在底面侧不可避免地形成10μm～50μm程度厚度的锡扩散层。这样，在板状玻璃的表面残存有锡的状态下形成磁盘用玻璃基板时，作为磁盘的功能显著下降。为此，使用由浮法制造的板状玻璃制造磁盘用玻璃基板时，必须用磨削工序除去含于玻璃表面的锡。

图2表示使用由浮法制造的板状玻璃的磁盘用玻璃基板制造工序的具体顺序的一例。如图2所示，在该制造工序中，把用浮法制造的板状玻璃切出成比所希望的盘形状大的矩形的切出(步骤S1)，把矩形的板状玻璃例如用划线加工成盘形(步骤S2)。然后，用磨削除去盘状玻璃的底面的锡扩散层(步骤S3)，研磨盘状玻璃的端面(步骤S4)。接着，通过第一研磨工序(步骤S5)及第二研磨工序(步骤S6)调整盘状玻璃的主表面的粗糙度，通过化学强化对盘状玻璃的表面进行强化(步骤S7)。

但是，除去盘状玻璃底面的锡扩散层的磨削工序成本高，存在制造磁盘用玻璃基板的成本增大的问题。另外，有时会由磨削工序造成深的划伤(裂纹)进入玻璃表面。为了去除这些划伤，就必须更多地调整研磨工序中的加工余量，但已知的是因为还没有想到在研磨工序中更多地调整加工余量，所以存在因加工余量不足而产生损伤残留等的问题。

另外，磁盘的记录密度年年增加，也开发出在单面为100GB以上的磁盘。现在磁盘由两面合起来满足必要的记录密度，但以这样方式增加了记录密度后，对于不太需要记录密度的电子设备而言，只要单面就可以满足必要的记录密度。以这样的方式用单面就满足必要的记录密度时，因为在HDD装置侧也可减少相对一片磁盘设置一个磁头等的部件数量，所以在成本方面也是有利的，且可以实现薄型化。因此，预测今后会提高只在单面设置磁性层的磁盘的需要。

本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的是提供可用由浮法制造的板状玻璃简单制造的磁盘用玻璃基板及其制造方法。

本发明的磁盘用玻璃基板，是使用由浮法制造的板状玻璃、具有一对主面的磁盘用玻璃基板，其特征在于，在所述一对主面中，把由浮法制造板状玻璃时形成锡层的一个主面作为不用于磁记录的面，把另一面作为用于磁记录的面。

根据该构成，由于把制造板状玻璃时不与熔融锡接触的一个主面作为使用于磁记录的主面，则不需要进行除去锡的磨削，可实现简单制得的磁盘用玻璃基板。另外，可以防止发生由磨削工序形成的损伤。

本发明的磁盘，其特征在于，为了在上述的磁盘用玻璃基板的一对主面之中将未形成锡层的主面作为磁记录面，仅在未形成锡层的主面上至少形成磁性层。

本发明的磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，具有由浮法得到板状玻璃的工序、和把所述板状玻璃的一对主面中的不形成锡层的主面作为使用于磁记录的面进行研磨加工的工序。

根据该方法，由于把制造板状玻璃时不与熔融锡接触的一个主面作为使用于磁记录的主面，故不需要进行除去锡的磨削，可简单制造磁盘用玻璃基板。另外，可以防止发生由磨削工序形成的损伤。

本发明的磁盘的制造方法，其特征在于，在用上述磁盘用玻璃基板的制造方法制造的磁盘用玻璃基板的一对主面中，只在不形成锡层的主面至少形成磁性层。

根据本发明，由于由浮法制造板状玻璃，在所述板状玻璃的一对主面中只把不形成锡层的主面作为使用于磁记录的面而进行研磨加工，所以可防止由磨削工序形成的损伤的发生，可以提供用由浮法制造的板状玻璃可简单制造的磁盘用玻璃基板及其制造方法。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的磁盘用玻璃基板的制造工序的具体顺序一例的图。

图2是表示现有技术的磁盘用玻璃基板的制造工序的具体顺序一例的图。

具体实施方式

本发明者通过着眼于实现只在单面设置磁性层的磁盘用的玻璃基板、即只把一个主面作为使用于磁记录的主面的玻璃基板，以及在由浮法制造的板状玻璃只在一个主面形成锡层，通过只把未由浮法形成锡层的主面作为使用于磁记录的主面，由此发现可省略用于除去锡层的磨削工序而达成了本发明。

即是，本发明的主旨在于，通过由浮法制造板状玻璃，在所述板状玻璃的一对主面中只把不形成锡层的主面作为使用于磁记录的面进行研磨加工，可简单地用由浮法制造的板状玻璃制造磁盘用玻璃基板。

以下，对作为本发明的实施方式的磁盘用玻璃基板进行说明。

作为磁盘用玻璃基板的材料，可使用硅酸铝盐玻璃、钠石灰玻璃、硼硅酸盐玻璃等。特别是在提供可实施化学强化的、以及在主表面的平坦性及基板强度方面优良的磁盘用玻璃基板这一点上，使用硅酸铝盐玻璃是理想的。

在本实施方式中，成为磁盘用玻璃基板材料的板状玻璃由浮法制造。以下，对该浮法的大体情况进行简单说明。

在浮法中，在充满熔融锡的浮道中导入熔融玻璃形成熔融玻璃层，冷却熔融玻璃层成为板状玻璃后，使板状玻璃和熔融锡层分离。然后，通过清洗板状玻璃的玻璃表面制造板状玻璃。

在由熔融锡充满的浮道中，导入与玻璃产品的组成吻合地进行了调配、混合的熔融玻璃而形成熔融玻璃层。因为熔融玻璃比熔融锡比重轻，所以在浮道中形成熔融玻璃层在上层、熔融锡层在下层的两层结构。在该状态中，成为下层的熔融锡层的上表面由表面张力形成平坦、平滑的面。另外，与该熔融锡层的上表面接触形成界面的熔融玻璃层的下表面，与熔融锡层的上表面对应地形成平坦、平滑的面。另外，熔融玻璃层的上表面由熔融玻璃自身的表面张力形成平坦、平滑的面。这样一来，熔融玻璃层的上表面和下表面都成为平坦、平滑，在浮道中形成作为上层浮起的状态。

接着，冷却熔融玻璃层。玻璃的熔融温度比锡的融点高，浮道中的熔融玻璃层及熔融锡层一起缓缓冷却的话，则熔融玻璃层先开始固化。然后，通过保持玻璃的熔融温度以下且锡的融点以上的温度，熔融玻璃层完全固化，成为板状玻璃，成为该板状玻璃在熔融锡上被浮起保持的状态。在该工序中，在熔融玻璃固化时不用在熔融玻璃层的上表面及下表面同时施加外力，能以保持为平坦、平滑的状态进行固化而成为板状玻璃。为此，得到的板状玻璃的上下一对主面都被镜面化。

接着，使用提升辊等对在熔融锡上保持浮起的板状玻璃和熔融锡层进行分离。然后，通过把板状玻璃冷却到室温，用清洗工序等把附着在板状玻璃表面的锡成分除去，可得到板状玻璃。

这样，通过由浮法制造板状玻璃，可同时使板状玻璃的一对主面形成镜面化。另外，熔融玻璃层，在把熔融玻璃导入到熔融锡上时，通过调整熔融玻璃的量，可形成从数mm到数百mm的任意厚度。进而，由于可通过制造工序以在熔融锡上保持板状玻璃浮起的状态制造板状玻璃，所以可以容易进行玻璃制造工序中的板状玻璃的输送等。另外，在本实施方式中，磁盘用玻璃基板只要是由上述的浮法形成的话，则不依存于玻璃组成、板厚。

另外，在浮法中，由于熔融玻璃层浮在熔融锡层上的状态进行固化，所以在熔融玻璃的熔融锡层侧的表面，一部分锡成分侵入熔融玻璃层的内面侧。为此，即使熔融锡层和板状玻璃分离，存在熔融锡的面侧的板状玻璃表面也含有锡成分，即使清洗玻璃表面也不能完全除去锡成分。

本实施方式的磁盘用玻璃器板，是具有一对主面的磁盘用玻璃基板，所述一对主面中，把在由浮法制造板状玻璃时形成锡层的一个主面作为不用于磁记录的面，把另一面作为使用于磁记录的面。如上所述，在由浮法制造时，即使把熔融锡层和板状玻璃分离，存在熔融锡层的面侧的玻璃表面含有锡。因此，在现有技术把玻璃基板的两主表面作为磁记录面使用的磁盘用玻璃基板的制造中，必须要有用于除去锡的磨削工序，由磨削工序产生的损伤也不能由后续工序的研磨工序除去，有时产生缺陷。

对于这样的问题，在本实施方式中，因为不把含有锡的面作为磁记录面使用，所以不必要进行用于除去锡的磨削，可以实现简单得到的磁盘用玻璃基板。另外，由于省略了磨削工序，可维持经过镜面化的板状玻璃的表面的平滑度。

接着，对本实施方式的磁盘用玻璃基板的制造方法进行说明。图1是表示本实施方式的磁盘用玻璃基板的制造工序的具体顺序一例的图。

如图1所示，本实施方式的磁盘用玻璃基板的制造工序具有：把用浮法制造出的板状玻璃切成比所希望的盘形状大的矩形的切出工序(步骤S11)；形状加工工序(切下成圆环状的划线工序，在端部(外周端部及/或内周端部)形成倒角面的倒角工序(倒角面形成工序))(步骤S12)；端面研磨工序(外周端部及内周端部)(步骤S13)；主表面研磨工序(第一及第二研磨工序)(步骤S14)、(步骤S15)；化学强化工序(步骤S16)。另外，各工序的顺序可适当更换。这样，在本实施方式的磁盘用玻璃基板的制造方法中，由于只把由浮法制造的一个主面(不形成锡层的主面)作为使用于磁记录的主面，所以不用进行用于除去板状玻璃表面的残存锡的研磨工序地来制造磁盘用玻璃基板。

(1)切出工序

首先，在切出工序中，把熔融玻璃作为材料，把由浮法制造的板状玻璃切成比所希望的盘形状大的矩形形状。

(2)形状加工工序(切下成圆环状的划线工序，在端部(外周端部及内周端部)形成倒角面的倒角工序(倒角面形成工序))

在划线工序中，例如通过使用玻璃刀具、金刚石刀具等的超硬刀具从一个主表面侧在内周部及外周部划入切痕、进行加热等，做成圆环状的玻璃基板。在倒角工序中，用金刚石磨石对内周端面及外周端面进行磨削，实施规定的倒角加工。

(3)端面研磨工序

在端面研磨工序中，在玻璃基板的外周端面及内周端面用刷磨方法进行玻璃基板表面的镜面研磨。此时，作为研磨磨粒，例如可使用含有氧化铈磨粒的浆料(游离磨粒)。由该端面研磨工序，通过进行玻璃基板端面的污染、损伤和伤痕的除去，形成为可防止产生由钠或钾那样的成为腐蚀原因的离子析出的状态。

(4)第一研磨工序

作为主表面研磨工序，首先实施第一研磨工序。第一研磨工序，是主要目的用于残留于主表面的损伤或变形的除去以及最终研磨工序中的表面粗糙度创建的前阶段的粗糙度调整的工序。在该第一研磨工序中，通过具有行星齿轮机构的双面研磨装置，使用硬质树脂抛光器进行主表面的研磨。作为研磨剂，例如可以使用氧化铈磨粒。

在该第一研磨工序中进行研磨处理，以便特别能达到用于防止从玻璃基板的与磁记录面相反侧的面(不设磁记录层的面)溶出构成玻璃基板的成分(例如碱金属)所需的足够的粗糙度(例如使用原子间力显微镜(AFM)以2μm×2μm见方且256×256像素的析像度进行测定的算术平均粗糙度Ra为0.005μm以下)。

(5)第二研磨工序

接着，作为最终研磨工序，实施第二研磨工序。第二研磨工序是目的在于只把玻璃基板的两主表面中成为记录面的面精加工为镜面状的工序。在该第二研磨工序中，通过具有行星齿轮机构的两面研磨装置，使用软质发泡树脂抛光器，进行主表面的镜面研磨。作为浆料，可以使用比在第一研磨工序中使用的氧化铈磨粒细微的氧化铈磨粒或胶态氧化硅等。

(6)化学强化工序

在化学强化工序中，对完成了上述的研磨工序的玻璃基板实施化学强化。作为用于化学强化的化学强化液，例如可以使用硝酸钾(60％)和硝酸钠(40％)的混合溶液等。对于化学强化，通过把化学强化液加热到300℃～400℃、把清洗完的玻璃基板预热到200℃～300℃、在化学强化溶液中浸渍3小时～4小时来进行。进行该浸渍时，为了使得玻璃基板的整个表面受到化学强化，理想的是按照以把多个玻璃基板由端面进行保持的方式收纳于保持架的状态来进行。

这样，通过在化学强化溶液中进行浸渍处理，玻璃基板表层的锂离子及钠离子分别置换成化学强化溶液中的离子半径相对大的钠离子及钾离子，强化玻璃基板。另外，通过更换第二研磨工序和化学强化工序的顺序，可制造表面粗糙度更低的磁盘用玻璃基板。

以下列举实施例对本发明的实施方式具体进行说明。另外，本发明不限于以下的实施例。

(实施例1)

经以下的(1)切出工序、(2)形状加工工序、(3)端面研磨工序、(4)主表面研磨工序、(5)化学强化工序制造本实施例的磁盘用玻璃基板。

用于制造磁盘用玻璃基板的板状的玻璃材料是由浮法制造的。在浮法中，使玻璃融液(熔融玻璃)在熔融锡上流动，保持原样使其固化。板状玻璃的两主表面是玻璃的自由表面(板状的玻璃的上表面(顶面))和玻璃/锡的界面(板状玻璃的锡面(底面))，得到形成Ra为0.001μm以下的镜面的板状的玻璃材料。

(1)切出工序

使用把由浮法制造的厚度为0.95mm的硅酸铝盐玻璃构成的板状玻璃材料切断成规定尺寸的四边形的玻璃材料，在其顶面用玻璃刀具形成画出成为磁盘用玻璃基板的区域的外周侧及内周侧的大体周边的圆形切痕。另外，作为该硅酸铝盐玻璃，使用含有SiO₂：58质量％～75质量％、Al₂O₃：5质量％～23质量％、Li₂O：3质量％～10质量％、Na₂O：4质量％～13质量％的化学强化用玻璃。然后，用加热器整体加热形成了上述切痕的板状玻璃的顶面侧，使上述切痕向板状玻璃的底面侧行进，切出具有规定直径的玻璃盘(镜面板玻璃)。

(2)形状加工工序

接着，对外周端面及内周端面进行磨削，使外径为65mm，内径(中心部圆孔的直径)为20mm后，对外周端面及内周端面实施规定的倒角加工。此时的玻璃盘端面的表面粗糙度是Rmax为2μm的程度。另外，一般来讲，在2.5英寸型HDD装置中，使用外径为65mm的磁盘。

(3)端面研磨加工工序

然后，通过刷研磨，在旋转玻璃盘的同时把玻璃盘的端面(内周、外周)的表面粗糙度研磨成Rmax为0.4μm、Ra为0.1μm的程度。然后，用水清洗完成了上述端面研磨的玻璃盘的表面。

(4)主表面研磨工序

接着，用两面研磨装置实施用于除去残留的微小的损伤或变形、异物等的第一研磨工序。在两面研磨装置中，使由载架保持的玻璃盘紧密接合在贴装了研磨垫的上下研磨平台之间，该载架与中心齿轮和内齿齿轮啮合，用上下研磨平台夹压上述玻璃盘。其后，通过在研磨垫和玻璃盘的研磨面之间供给研磨液并使其旋转，使玻璃盘在研磨平台上自转并公转，同时对两面进行研磨加工。具体地是，作为抛光器使用硬质抛光器(硬质发泡聚氨酯)，实施第一研磨工序。

然后，使用与上述第一研磨工序中使用的相同的两面研磨装置，把抛光器换成软质抛光器(绒面革)的研磨垫，实施第二研磨工序。该第二研磨工序是用于维持上由述第一研磨工序得到的平坦的表面、同时例如把玻璃盘主表面的表面粗糙度精加工成Rmax为3nm程度以下的平滑镜面的镜面研磨加工。

另外，在上述第一研磨工序及第二研磨工序中，进行研磨的主面是没有锡扩散层的主面(用于磁记录的面)。对于该主面，作为使用于磁记录的面进行研磨加工。在此，所谓作为使用于磁记录的面的研磨加工，意味着在用于满足磁盘用玻璃基板质量所要求的充分条件下进行研磨加工，具体地是作为目标的表面粗糙度Ra是0.2nm以下。

(5)化学强化工序

接着，在上述主表面研磨工序以后，对完成清洗的玻璃盘实施化学强化。离子交换成离子半径比存在于玻璃盘表面的离子(例如在使用硅酸铝盐玻璃时为锂离子及钠离子)大的离子(钠离子及钾离子)。在玻璃盘的表面中(例如到距玻璃盘表面约5μm)，通过与离子半径大的原子进行离子交换，给予玻璃表面压缩应力，由此可以提高玻璃盘的刚性。另外，在不实施上述(5)化学强化工序时，也可以在上述(3)端面研磨工序以后进行简单的化学处理。

在从上述的(1)到(5)的各工序间的流动时，保持含有锡的玻璃表面和不含有锡的玻璃表面为一定的同时(成为知道是哪一个主表面的状态)进行实施。按以上这样，得到本实施例的磁盘用玻璃基板。

通过在以上这样制造的玻璃基板的不含有锡的玻璃表面顺次成膜出由Cr合金构成的附着层、由CoTaZr系列合金构成的软磁性层、由Ru构成的基底层、由CoCrPt系列合金构成的垂直磁记录层、氢化碳构成的保护层、全氟聚醚构成的润滑层，制造垂直磁记录盘。另外，本构成是垂直磁记录盘的构成的一例，但作为面内磁记录盘，也可以构成磁性层等。

(比较例1)

对于与实施例1同样得到的磁盘用玻璃基板，通过在含有锡的玻璃表面顺次成膜出由Cr合金构成的附着层、由CoTaZr系列合金构成的软磁性层、由Ru构成的基底层、由CoCrPt系列合金构成的垂直磁记录层、由氢化碳构成的保护层、由全氟聚醚构成的润滑层，制造垂直磁记录盘。

(比较例2)

与实施例1同样进行了从(1)到(3)的各工序后，通过在第一研磨工序及第二研磨工序中对含有锡的表面形成使用于磁记录的面进行研磨加工、进行化学强化工序，制造磁盘用玻璃基板。其后，在含有锡的玻璃表面顺次成膜出由Cr合金构成的附着层、由CoTaZr系列合金构成的软磁性层、由Ru构成的基底层、由CoCrPt系列合金构成的垂直磁记录层、由氢化碳构成的保护层、由全氟聚醚构成的润滑层，制造垂直磁记录盘。

对以上那样制造的磁盘进行检查。在使用浮起量为8nm的检查用磁头、分别实施在磁盘上进行浮起行进的磁头碰撞试验时，在玻璃基板中把不含有锡的主表面作为磁记录面的垂直磁记录盘(实施例1)、以及在玻璃基板中把含有锡的主表面作为磁记录面的垂直磁记录盘(比较例1、比较例2)中都不产生磁头碰撞故障。

接着，在使用浮起量为5nm的检查用磁头进行磁头碰撞试验时，把含有锡的主表面作为磁记录面的垂直磁记录盘(比较例1、比较例2)产生磁头碰撞故障。另外，在把不含有锡的主表面作为磁记录面的垂直磁记录盘(实施例1)，不产生磁头碰撞故障。这样，有必要把不含有锡的主表面作为磁记录面来制造垂直磁记录盘。

如以上说明的那样，根据本实施方式，因为由浮法制造板状玻璃，只把板状玻璃的一对主面中不形成锡层的主表面作为使用于磁记录的面而进行研磨加工，所以不需要进行用于除去锡的磨削，可以廉价制造磁盘用玻璃基板。另外，因为为了把含有锡的主表面作为非磁记录面、只把不含有锡的主表面作为磁记录面而进行研磨，所以可得到即使磁头浮起量设为5nm也不会产生磁头碰撞的良好的磁盘用玻璃基板。

另外，本发明不限于上述实施方式，可进行适当变更。上述实施方式中的数值、材质、尺寸及处理顺序等是一例，可以在发挥本发明效果的范围内进行各种变更来实施。另外，只要在不脱离本发明目的的范围内可以进行适当变更来实施。

本发明可适用于在个人计算机、便携式音乐设备等的HDD装置中使用的磁盘用玻璃基板。

Claims

1.一种磁盘用玻璃基板，该磁盘用玻璃基板使用由浮法制造的板状玻璃而成，具有一对主面，其特征在于，

在所述一对主面之中，将由浮法制造板状玻璃时形成锡层的一个主面作为不使用于磁记录的面，将另一个面作为使用于磁记录的面。

2.一种磁盘，其特征在于，为了将如权利要求1所述的磁盘用玻璃基板的一对主面之中的未形成锡层的主面作为磁记录面，仅在未形成锡层的主面上至少形成磁性层。

3.一种磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，具备：

由浮法得到板状玻璃的工序，

将所述板状玻璃的一对主面之中的未形成锡层的主面作为使用于磁记录的面并进行研磨加工的工序。

4.一种磁盘的制造方法，其特征在于，仅在由权利要求3所述的磁盘用玻璃基板的制造方法制造的磁盘用玻璃基板的一对主面之中的、未形成锡层的主面上至少形成磁性层。