CN103897604B - 一种计算机硬盘的化学机械抛光液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及计算机领域，具体涉及一种可有效应用于计算机NiP硬盘的计算机硬盘化学机械抛光液。计算机硬盘化学机械抛光液，为含有氧化剂、研磨粒子、盐类添加剂以及pH调节剂的水溶液；所述盐类添加剂通式为X-R-Y，其中X为阳离子，Y为阴离子，R为直链烃基或其衍生物。通过本发明提供的化学机械抛光浆液，硬盘的抛光速率达到了90nm/min,表面粗糙度较低，硬盘的表面质量和加工效率得到了有效的提高。

Description

一种计算机硬盘的化学机械抛光液
技术领域
本发明涉及计算机领域，具体涉及一种计算机硬盘的化学机械抛光液。
背景技术
在硬盘驱动器行业中，最近十年对提高数据容量的需求日益增大，对硬盘的存储与读取技术要求越来越高。从磁头磁盘接口观点来看，缩短从临时读写磁头到磁盘介质之间的距离已经成为在硬盘驱动器上达到更高数据密度的主要驱动力。为了尽可能缩短磁头与磁盘之间的间隙，需要将磁盘的表面粗糙度控制在足够低的水平。高速旋转的时候,盘片同空气相互摩擦所产生的热量是不可忽视的,具有更光滑表面的硬盘片自然会在这方面具有优势,同样也具有噪声小、振动小的特点。因此，刮伤、微粒等表面缺陷的数量必须少到足以能够提高硬盘驱动器运行的机械稳定性。
化学机械抛光是目前实现全局平坦化最好的方法。一般来说，化学机械抛光是通过化学反应并结合用聚合垫和含有先进化学物质及研磨剂的浆液，在一定负荷下对磁盘接触表面的机械研磨来实现的。
目前国内硬盘批量生产的技术容易引起表面缺陷，抛光过程中以氧化铝颗粒作为磨料，硬度大，容易对NiP硬盘造成损伤，它的粘度大，抛光后的产物会粘在硬盘表面，导致后清洗困难，这样就大大提高了NiP硬盘片加工的成本。
因此，如何在提高计算机硬盘表面光洁度和全局平坦化质量的同时并保证一定的硬盘的抛光速率，是硬盘加工处理中的一大课题。为了解决这一课题，研究人员提出了各种方案。
CN201210046523公开的硬盘抛光液主要涉及到的是一种碱性存储器硬盘抛光组合物，用于计算机硬盘基片的粗抛光，加入了络合剂和助蚀剂，减少硬盘表面的粗糙度；CN200610013979公开的用于存储器硬盘的磁盘基片抛光的纳米SiO2水溶胶为磨料的碱性抛光液，具有强螯合作用，利用粒径小的磨料，解决粗糙度，波纹度和表面缺陷的传统问题，但它们均未涉及到加工过程中同时兼顾去除速率与表面粗糙度的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于抛光NiP硬盘的能有效提高硬盘表面质量和加工效率的计算机硬盘化学机械抛光液。
本发明的技术方案为：一种计算机硬盘化学机械抛光液，为含有氧化剂、研磨粒子、盐类添加剂以及pH调节剂的水溶液；所述盐类添加剂通式为X-R-Y，其中X为阳离子，Y为阴离子，R为直链烃基或其衍生物。
较优的，X选自Ca2+、Mg2+、Zn2+、K+、Na+、Li+、-NH2 +或Al3+，Y选自PO4 3-、NO3 -、Cl-、Br-、I-、COOH-或SO4 2-，R为-[CH2]n-、-[CH2]n-的衍生物、-[CH=CH]n-或-[CH=CH]n-的衍生物。
较优的，所述氧化剂选自铁氰化钾、双氧水、过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。
较优的，所述研磨粒子为氧化硅粒子。
更优的，所述氧化硅粒子的半径为10～80nm。
较优的，所述抛光液中，氧化剂的浓度为0.1～20wt%，研磨粒子的浓度为0.2～30wt%，盐类添加剂的浓度为0.5～1.5wt%，所述抛光液的pH值为1～9。
更优的，所述抛光液中，氧化剂的浓度为2～10wt%，研磨粒子的浓度为1～10wt%，盐类添加剂的浓度为1wt%，所述抛光液的pH值为1～5。
较优的，所述pH调节剂为HCl或KOH。
更优的，所述HCl或KOH的浓度为0.1M～2M。
pH值调节剂用于调节抛光液pH值，pH值调节剂的使用有利于稳定抛光浆液，并使得抛光效果更佳。
本发明的硬盘化学机械抛光液中所使用的溶剂为去离子水。
本发明第二方面公开了前述计算机硬盘化学机械抛光液的应用，为用于NiP硬盘的抛光。
本发明提供的适用于NiP硬盘的化学机械抛光液包含盐类添加剂。盐类添加剂通式为X-R-Y，其中X为金属阳离子，Y为阴离子。本发明具体使用了聚丙烯酸钠、聚氧乙烯硫酸钠、聚氧乙烯醚磷酸钠、氯化聚乙烯酸钠。硅溶胶表面含有大量的Si-O-H，硅溶胶胶核和吸附层带负点，盐类添加剂加入以后，带有正电荷的X与带负点的硅溶胶吸引，大量盐类添加剂利用范德华力吸附在硅溶胶颗粒周围，对硅溶胶进行电荷修饰，同时，由于盐类添加剂的空间位阻作用，提高了硅溶胶的稳定性。同时，盐类添加剂的R基团具有一定的弹性，当SiO2与硬盘表面接触时，它的弹性作用减少了SiO2对硬盘表面的划伤，有效地减少了表面缺陷的数量，提高了表面均一性。
同时，由于盐类添加剂的作用，得到稳定的硅溶胶系统，硅溶胶分散性增强，抛光过程顺利地连续进行，得到了较高的抛光速率。同时，硅溶胶稳定性的增加也给工业运输与储存带来了便利，减少了硅溶胶保管存储的难度，降低对生产环境的要求。可见，采用本发明的计算机硬盘化学机械抛光液，不仅可以得到极好的硬盘平坦表面，而且拥有一定的抛光速率，从而可以有效提高硬盘的表面质量和加工效率。
具体实施方式
本发明将通过下列实施例进一步加以详细描述，下列实施例仅用来举例说明本发明，而不对本发明的范围作任何限制。
实施例1
1.实验仪器及试剂
1）仪器：CMPtester(CETRCP-4)
2）计算机硬盘化学机械抛光液组成如下：
研磨粒子：半径为10nm的SiO25wt%；
氧化剂：双氧水2wt%；
聚丙烯酸钠1wt％；
采用0.1M的盐酸调节抛光液的pH值为3.0，溶剂为去离子水。
2.检测方法——硬盘3.5英寸片抛光测试方法
条件：压力(DownForce)：5psi
抛光垫转速(PadSpeed):150rpm
抛光头转速（CarrierSpeed):150rpm
温度：25℃
抛光液流速（FeedRate）：150ml/min
以本实施例制备的计算机硬盘化学机械抛光液为抛光液，采用美国CETR公司的CP-4抛光机对硬盘进行抛光后，利用AFM原子力显微镜测试硬盘表面10μm×10μm区域的粗糙度RMS（RootMeanSquare）。
3.检测结果
抛光测试结果如表1所示。
实施例2
1.实验仪器及试剂
1）仪器：CMPtester(CETRCP-4)
2）计算机硬盘化学机械抛光液组成如下：
研磨粒子：半径为50nm的SiO21wt%；
氧化剂：铁氰化钾10wt%；
聚氧乙烯硫酸钠0.5wt%；
采用2M的盐酸调节抛光液的pH值为3.0，溶剂为去离子水。
2.检测方法——硬盘3.5英寸片抛光测试方法
条件：压力(DownForce)：5psi
抛光垫转速(PadSpeed):150rpm
抛光头转速（CarrierSpeed):150rpm
温度：25℃
抛光液流速（FeedRate）：150ml/min
以本实施例制备的计算机硬盘化学机械抛光液为抛光液，采用美国CETR公司的CP-4抛光机对硬盘进行抛光后，利用AFM原子力显微镜测试硬盘表面10μm×10μm区域的粗糙度RMS（RootMeanSquare）。
3.检测结果
抛光测试结果如表1所示。
实施例3
1.实验仪器及试剂
1）仪器：CMPtester(CETRCP-4)
2）计算机硬盘化学机械抛光液组成如下：
研磨粒子：半径为80nm的SiO210wt%；
氧化剂：过硫酸铵2wt％；
聚氧乙烯醚磷酸钠1.5wt%；
采用0.1M的盐酸调节抛光液的pH值为1.0，溶剂为去离子水。
2.检测方法——硬盘3.5英寸片抛光测试方法
条件：压力(DownForce)：5psi
抛光垫转速(PadSpeed):150rpm
抛光头转速（CarrierSpeed):150rpm
温度：25℃
抛光液流速（FeedRate）：150ml/min
以本实施例制备的计算机硬盘化学机械抛光液为抛光液，采用美国CETR公司的CP-4抛光机对硬盘进行抛光后，利用AFM原子力显微镜测试硬盘表面10μm×10μm区域的粗糙度RMS（RootMeanSquare）。
3.检测结果
抛光测试结果如表1所示。
实施例4
1.实验仪器及试剂
1）仪器：CMPtester(CETRCP-4)
2）计算机硬盘化学机械抛光液组成如下：
研磨粒子：半径为60nm的SiO210wt%；
氧化剂：过硫酸钾2wt%；
氯化聚乙烯酸钠1wt%；
采用2M的盐酸调节抛光液的pH值为5.0，溶剂为去离子水。
2.检测方法——硬盘3.5英寸片抛光测试方法
条件：压力(DownForce)：5psi
抛光垫转速(PadSpeed):150rpm
抛光头转速（CarrierSpeed):150rpm
温度：25℃
抛光液流速（FeedRate）：150ml/min
以本实施例制备的计算机硬盘化学机械抛光液为抛光液，采用美国CETR公司的CP-4抛光机对硬盘进行抛光后，利用AFM原子力显微镜测试硬盘表面10μm×10μm区域的粗糙度RMS（RootMeanSquare）。
3.检测结果
抛光测试结果如表1所示。
表1抛光测试结果
由表1可以看出，本发明提供的化学机械抛光液对硬盘进行抛光后，表面粗糙度RMS在之间，同时也具有一定的抛光速率（40-90nm/min），可以有效地提高硬盘的表面质量和加工效率。

Claims (5)

1.一种计算机硬盘化学机械抛光液，为由氧化剂、研磨粒子、盐类添加剂以及pH调节剂组成的水溶液；所述氧化剂选自铁氰化钾、双氧水、过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠；所述研磨粒子为氧化硅粒子；所述盐类添加剂通式为X-R-Y，其中X为阳离子，Y为阴离子，R为直链烃基或其衍生物；X选自Ca2+、Mg2+、Zn2+、K+、Na+、Li+、-NH2 +或Al3+，Y选自PO4 3-、NO3 -、Cl-、Br-、I-、COOH-或SO4 2-，R为-[CH2]n-、-[CH2]n-的衍生物、-[CH＝CH]n-或-[CH＝CH]n-的衍生物；所述抛光液中，氧化剂的浓度为0.1～20wt％，研磨粒子的浓度为0.2～30wt％，盐类添加剂的浓度为0.5～1.5wt％，所述抛光液的pH值为1～9。
2.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述氧化硅粒子的半径为10～80nm。
3.如权利要求1任一权利要求所述的抛光液，其特征在于，所述pH调节剂为HCl或KOH。
4.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述抛光液中，氧化剂的浓度为2～10wt％，研磨粒子的浓度为1～10wt％，盐类添加剂的浓度为1wt％，所述抛光液的pH值为1～5。
5.权利要求1-4任一权利要求所述计算机硬盘化学机械抛光液的应用，为用于NiP硬盘的抛光。
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