CN1254450C - 磁信息存储媒体用的玻璃陶瓷基板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板，它具备有在起仃区能使磁头的稳定上浮，在其数据区(也包括加载方式)，能使对应高存储密度的低上浮化或在接触状态的磁信号输入输出的良好的表面特性。磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板，其特征是，主结晶相为从焦硅酸锂(Li2O2SiO2)、α-石英(α-SiO2)、α-石英固溶体(α-SiO2固溶体中选择至少一种以上，在-50～+70℃的热膨胀系数为+65～+130×10-7/℃，研磨加工后的表面粗糙度为3-9。

Description

磁信息存储媒体用的玻璃陶瓷基板
本发明是信息存储装置上用的磁信息存储媒体用基板，尤其涉及这种磁信息记录媒体，它具有适于近似接触自动记录方式及接触自动记录方式的超平滑基板表面，在CSS(接触、开始、停止)方式中，在为防止磁盘和磁头的吸附的起仃区的表面特性良好的磁盘等信息存储媒体用玻璃陶瓷基板以及在该磁信息存储介质用的基板上实施成膜工艺。再者，在本说明书中，所谓“磁信息存储媒体”，意味着是在用作个人计算机硬盘的固定型硬盘、可拆卸型硬盘、卡片型硬盘、数字显示照相机、数字摄相机中可能使用的磁信息存储媒体等盘状磁信息存储媒体。
近年来，由于个人计算机的多媒体化以及数字显示照相机、数字摄相机的普及，要处理动画和声音等的大量数据，大容量的磁信息存储装置的需要大大上升。因此，磁信息存储媒体，为了加大存储密度，使位和磁道密度增加，故必须缩小位单元的尺寸。这样，磁头随着位单元的缩小化，在更接近磁信息存储媒体基板的状态下工作。由此，磁头对磁信息存储媒体基板，在上浮低的状态(近似接触)或接触状态(接触)下工作的场合，作为磁信息存储装置的起动、停止技术有两种方式，①在磁信息存储媒体基板的特定部位(主要是磁信息存储媒体内的外侧未存储部位)设置实施防止磁头吸附处理(网纹加工)的专门进行CSS(接触、开始、停止)的起仃区的方式；②斜面加载方式，即在磁信息存储媒体停止中，磁头于磁信息存储媒体外径以外的场所待机，磁盘起动时，磁信息存储媒体旋转后，磁头被加载在磁头信息存储媒体上，然后，缓慢地把磁头降至媒体上，停止时，在磁信息存储媒体旋转的状态使磁头上升，然后，被加载到磁信息存储媒体外径之外的场所。
采用①的CSS方式，当磁头和磁信息存储媒体两者的接触面必须比镜面光滑时，在静止时发生吸附，就会有随着静止摩擦系数的增大，旋转的起动不顺利，磁信息存储媒体表面损伤等问题。对这种情况，用②的斜面加载方式，在磁盘起动，停止时，磁头在磁信息存储媒体外径的外部，只在磁盘起动中，将磁头加载在磁信息存储媒体上。为了加载磁头，该方式要有精密的动作控制，然而，由于不需要CSS方式必要的起仃区，可将起仃区专用的部位作为数据区，这可以增加该部分存储容量，并且，也可以解决磁盘起动时，磁信息存储媒体表面损伤的问题，这是其优点。
如上所述，磁信息存储媒体对于随着存储容量的增大的、磁头低上浮化或接触状态所引起的磁信号输入输出和防止磁头-磁信息存储媒体间的吸附的相反的要求，探讨二种方式，但是，任何一种方式，其数据区域的表面特性是平滑性必须高于原有的，然而，对基板也同样要求比原有更平滑的表面。而且，就这些存储媒体而言，对于现在的固定型磁信息存储装置，可拆卸式及卡片式等磁信息存储装置处于研究、实用阶段，而数字显示照相机和数字摄相机的用途正在开始扩大，包括对其强度等条件，对基板所要求的特性更高。
原来，磁盘基板材料使用铝合金，然而，在铝合金基板，由于种种材料缺陷的影响，在研磨工序的基板表面产生突起或斑点状凹凸，平滑性不理想。另外，由于铝合金是软材料，易发生变形，难以使其薄形化，并且由于磁头的接触易产生变形划伤而损伤媒体等，不能适应当今高密度存储的要求。
另外，作为解决铝合金基板的问题的材料，已知有化学强化玻璃的碱石灰玻璃(SiO2-CaO-Na2O)和铝硅酸盐玻璃(SiO2-Al2O3-Na2O)，在这种情况下，①研磨是在化学强化后进行，磁盘薄板化的强化层的不稳定因素多。
②对于基板，为要提高起动/停止(CSS)特性，在基板表面上制成凹凸，形成网纹，然而，机械或热(激光加工)处理等，因化学强化层变形而发生断裂，就要用化学蚀刻法及晶间生长成膜法，但有难以低成本地稳定生产的缺点。
③由于玻璃中含有作为必须成分的Na2O成分，成膜性恶化，为防止Na2O的溶出，要全面处理阻挡层，故也有难以低成本地稳定生产的缺点。
对于铝合金基板及化学强化玻璃基板，已知有几种结晶化玻璃。例如，特开平6-329440号公报记载的SiO2-Li2O-MgO-P2O5体系结晶化玻璃含有作为主结晶相的焦硅酸锂(Li2O·2SiO2)及α-石英(α-SiO2)，因可以控制α-石英(α-SiO2)的球形粒径，故不用原来的机械网纹及化学网纹，研磨成的表面糙度(Ra)可控制在15-50的范围，它作为基板表面的全面网纹材料是最优异的材料，然而，作为目标的表面粗糙度(Ra)3-9及存储容量快速提高加在一起，仍不能充分适应低上浮性。另外，对下述的起仃区的议论完全没有了。
特开平7-169048号公报公开了特征是在磁盘用的基板表面上形成存储区和起仃区的、在SiO2-Li2O体系的玻璃中含有感光性金属Au和Ag的感光性结晶化玻璃，然而，该结晶化玻璃的主结晶相由硅酸锂(Li2O·SiO2)及或焦硅酸锂(Li2O·2SiO2)构成，尤其是，硅酸锂(Li2O·SiO2)通常化学耐久性差，实用时问题大。并且，当起仃区形成时，基板的一部分(起仃区)结晶化，用6％HF溶液进行化学蚀刻，使盘的基板形成未结晶化部和结晶化部，对热、机械作用的不稳定因素加大。另外，用HF进行化学蚀刻，由于HF溶液挥发等问题，浓度难以控制，难以大量生产。
特开平9-35234号公报公开了，在SiO2-Al2O3-Li2O体系玻璃中，由主结晶相为焦硅酸锂(LiO-2SiO2)和β-锂辉石(Li2O·Al2O3·4SiO2)构成的磁盘用基板，然而，该结晶化玻璃的主结晶相是具有负的热膨胀特性(作为结果是使基板的膨胀性低)的β-锂辉石(Li2O·Al2O3·4SiO2)，限制具有α-石英(α-SiO2)及α-方石英(α-SiO2)结晶等SiO2体系的正的热膨胀性(作为结果是使基板的膨胀性高)的结晶的析出。该结晶化玻璃，研磨成磁盘中心线的平均表面糙度为小于20，但是，实施例公开的中心线平均表面糙度为12-17，比上述要求粗，随着存储容量的提高，不能完全适应磁头低上浮化。另外，在析出的β-锂辉石中，必要的、不可缺少的Al2O3成分含5％以上，并且使作为主结晶的、具有负膨胀性的结晶析出的材料，与信息存储媒体装置的构成部件的热膨胀率差所给予的不利影响也就清楚了。加上，结晶化热处理温度必须要有820-920℃的高温，因此，妨碍了其低成本和大量生产。
国际公开号WO97/01164包括了上述特开平9-35234号公报，公开了降低上述组成体系中的Al2O3成分的下限并使结晶化热处理低温化(680-770℃)的磁盘用结晶化玻璃，但该改善效果不明显，在实施例中公开的全部结晶化玻璃的结晶相仍使具有负的热膨胀特性的β-锂霞石(Li2O·Al2O3·2SiO2)析出，对于与信息存储介质装置的构成构件的热膨胀率差，给予坏影响。还有，在这些公报中，其特征是，实质上不含有MgO成分。
关于磁盘基板表面的起仃区及数据区的形成，已知有几种技术。例如，特开平6-290452号公报公开了对炭基板用波长523nm的脉冲激光形式起仃区的方法，然而，在这种场合下还有以下问题：
①炭基板，采用高压压力机及2600℃的高温燃烧而得到成型品，妨碍了低成本及大量生产。
②炭基板，表面硬度高，端面加工及表面精密研磨困难，妨碍了低成本及大量生产。
③起仃区的形成方法，可利用脉冲激光的炭氧化以及气化，然而，对热氧化反应激烈的材料，因加工形状不稳定，重现性有问题。
另外，特开平7-65359号公报，公开了用脉冲激光的铝合金基板起仃区形成方法，但是，每种上述记载的铝合金基板的问题，当然，铝合金基板用激光加工，由于激光照射后的加工面会形成金属特有的熔解部位的氧化以及飞沫残留等缺点，在实用上有问题。
本发明的目的，一方面是解决上述原有技术中出现的各种缺点，另一方面是提供一种兼有在磁头的起动·停止(接触、起动、停止)部存在的起仃区。使磁头的稳定上浮成为可能的、在数据区(也包含斜面加载方式)使对应于高存储密度的数据区的低上浮化或接触状态的磁信息输入、输出成为可能的以前没有的具备良好特性的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板及其制造方法，以及在该玻璃陶瓷板上形成磁媒体其他覆盖膜的磁信息存储媒体。
本发明人为了达到上述目的，反复精心试验研究的结果，得到一种在SiO2-Li2O-K2O-MgO-ZnO-P2O5-Al2O3-ZrO2体系的玻璃中，其主结晶相系是从α-石英(α-SiO2)、α-石英固溶体(α-SiO2固溶体)、α-方石英(α-SiO2)、α-方石英固溶体(α-SiO2)中选择至少一种以上及焦硅酸锂(Li2O·2SiO2)，具有特定范围的热膨胀系数，结晶粒子系由微细的球状粒子形态构成，研磨形成的表面特性具较好的平滑性，因用CO2激光加工使加工特性优良从而对磁信息存储媒体基板表面的起仃区及数据区的形成更加有利的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷，因此实现本发明。
即，权利要求1记载的发明，是磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板，其特征是，主结晶相为从α-石英(α-SiO2)、α-石英固溶体(α-SiO2固溶体)、α-方石英(α-SiO2)以及α-石英固溶体(α-SiO2固溶体)中选择至少一种以上和焦硅酸锂(Li2O·2SiO2)，在-50～+70℃的热膨胀系数为+65～+130×10-7/℃。研磨加工后的表面粗糙度(Ra)为3-9玻璃；权利要求2记载的发明，是特征为实质上不含有Na2O和PbO的权利要求1记载的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板；权利要求3记载的发明是权利要求1或2记载的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板，其特征是，焦硅酸锂结晶粒子具有球状粒子形态，其粒径在0.05-30μm的范围内，α-石英及α-石英固溶体的结晶粒子具有多个粒子凝集而成的球状粒子形态，其粒径在0.10-1.00μm的范围内，α-方石英及α-方英石固溶体的结晶粒子具有球状粒子形态，其粒径在0.10-0.50μm范围内；权利要求4记载的发明是权利要求1-3的任何一项记载的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板，其特征是，玻璃陶瓷所含各种成分的重量百分率为如下
              SiO2                           70-80％
              Li2O                           9-12％
              K2O                            2-5％
              MgO                             0.5-4.8％
              ZnO                             0.2-3％
              但MgO+ZnO                       1.2-5％
              P2Os                           1.5-3％
              ZrO2                           0.5-5％
              Al2O3                         2-5％
              Sb2O3+As2O3                0-2％
权利要求5记载的发明是权利要求1-4的任何一项记载的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板，其特征是，为了使含有上述范围的各种成分的原玻璃形成核，于成核温度450-550℃热处理1-12小时，并且，为了结晶成长，于680-800℃的结晶化温度热处理1-12小时后，研磨表面至3-9的表面粗糙度(Ra)；权利要求6记载的发明是权利要求1-5中任何一项记载的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板，其特征是，在有数据区和起仃区的信息存储媒体用玻璃陶瓷基板中，该起仃区有用CO2激光照射形成的无数个凹凸或突起；权利要求7的记载的发明是权利要求1-6中任何一项记载的磁信息存储的媒体用玻璃陶瓷基板，其特征是，在起仃区，用CO2激光形成无数个凹凸或突起，该凹凸或突起的高度为50-300，表面粗糙度(Ra)为10-50，该凹凸或突起的间隔为10-200μm；权利要求8记载的发明，在权利要求1-7中的任何一项记载的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板上形成磁性膜，以及视必要形成底层、保护层和润滑膜的磁盘。
下面介绍本发明的玻璃陶瓷基板的主结晶相，及其粒径·粒子形态，热膨胀率，表面特性，组成，热处理条件，限定网纹后表面的理由。还有，组成用同样的氧化的基准表示。
首先，主结晶相应该是从α-石英(α-SiO2)、α-石英固溶体(α-SiO2固溶体)、α-方石英(α-SiO2)及α-方石英固溶体(α-SiO2固溶体)中至少选择一种以上以及焦硅酸锂(Li2O·2SiO2)。这是因为主结晶相是左右热膨胀率、机械强度、结晶形态以及起因于它们的表面特性的重要因素，由于实现了作为上述高密度存储用的基板所要求的各种特性，所以，必须用它们作为主结晶相。
其次，关于热膨胀率，因为随着存储密度的提高对磁头和媒体的配置也要求高精度，故要求媒体基板及盘的各个结构零件尺寸精度高。因此，不能无视这些结构零件间的热膨胀系数之差的影响，所以，这些热膨胀系数之差必须极小。尤其是，小型磁信息存在媒体所用的构成部件的热膨胀率，最好是+90～+100×10-7/℃，基板也要有这样大小的热膨胀系数，可是，通过传动的设计，有时可使用偏离上述范围的热膨胀系数(+70左右～+125左右×10-7/℃)的材料制作成结构零件。根据上述理由，本发明的结晶体系，一边要谋求兼顾强度，一边要能广泛适应所用构成部件的材质，则热膨胀系数应在-50～+70℃温度范围内为+65-130×10-7/℃。
其次，关于基板实质上不含Na2O和PbO的理由，在磁性膜的高精度化和精细化中，材料中的Na2O是有害的成分。这是由于钠离子使磁性膜粒子异常成长及取向性显著降低，当该成分在基板中存在时，成膜过程中向磁性膜内扩散，从而使磁特性下降。另外，关于PbO，因环境方面是不理想的成分，应尽力避免使用。
其次，关于基板的表面特性，在CSS方式中，起仃区(磁带的起动、停止部位)的表面状态，其凹凸或突起在50以下，由于静止时产生的接触阻力增大，磁头和媒体基板发生吸附，磁盘起动时，磁媒体或磁头发生破损的危险性显著增高。一方面，在表面状态的凹凸或突起大于300的粗糙表面，磁盘起动后，由于会发生磁头压扁等，因此，起仃区的表面状态必须是50-300高度，其凹凸或突起的间隔要控制在10-20μm，其表面粗糙度(Ra)要求控制在10-50的表面状态。
另外，随着磁信息储存媒体的面存储密度的提高，磁头的上浮高度在0.025μm以下并有降低的倾向时，磁盘表面的数据区，要求可能上浮高度的表面粗糙度(Ra)为3-9。用斜面加载方式，媒体的全部面能成为数据区，这种场合下不加工网纹，要求全区域的表面糙度(Ra)为3-9。
其次，关于这些析出结晶的粒子形态和粒径，为要得到有上述平滑性(在数据区为3-9)的玻璃陶瓷基板，其结晶粒子和形态是重要的因素。比上述各结晶的结晶粒径大或小，都不能得到所希望的表面粗糙度。另外，由于形态是球状，它们露出研磨后的表面，由于平滑而不发生张力等，得到良好的表面。
其次，下面叙述关于将原玻璃的组成范围限定在上述范围的理由。即，SiO2成分，由于原玻璃的热处理，是生成作为生结晶相析出焦硅酸锂(Li2O·2SiO2)，α-石英(α-SiO2)，α-石英固溶体(α-SiO2固溶体)，α-方石英(α-SiO2)，α-方石英固溶体(α-SiO2固溶体)结晶的极重要成分，其量小于70％时，得到的玻璃陶瓷的析出结晶不稳定，组织易粗大化，另外，当大于80％时，原玻璃的熔融、成型困难。
Li2O成分，由于原玻璃的热处理，是生成作为主结晶相的焦硅酸锂(Li2O·2SiO2)结晶的极重要成分，然而，由于其量小于9％，在上述结晶析出变难的同时，原玻璃的熔融变难，另外，当大于12％时，结晶不稳定，组织易变粗，化学耐久性恶化。
K2O成分是提高玻璃的熔融性，同时防止析出结晶变粗的成分，当其量小于2％，则得不到上述效果，另外，当大于5％时，析出的结晶变粗，结晶相变化以及化学耐久性恶化，并且，成膜时向媒体的扩散增多，招致媒体的异常成长及取向性下降，危险性增高。
MgO、ZnO成分是发现使作为本发明主结晶相的焦硅酸锂(Li2O·2SiO2)，α-石英(α-SiO2)，α-石英固溶体(α-SiO2固溶体)，α-方石英(α-SiO2)，α-方石英固溶体(α-SiO2固溶体)的各结晶粒子析出成球粒子形态重要成分，但是，MgO成分小于0.5％、ZnO成分小于0.2％，二者合计小于1.2％时，得不到上述效果，另外，MgO成分，ZnO成分分别大于4.8％和3％，二者的合计量大于5％时，难以析出所希望的结晶。
P2O5成分在本发明中，作为玻璃结晶核形成剂是不可缺少的，但是，其量小于1.5％时，结晶核的形成不充分，析出的结晶变粗，另外，当大于3％时，原玻璃的乳白失透，大量生产性能恶化。
ZrO2成分与P2O5成分同样具有作为玻璃结晶核形成剂的功能，是对析出微细结晶、材料强度的提高以及化学耐久性的增强有显著的效果的极重要成分，然而，其量小于0.5％时，得不到上述效果，另外，当超过5％时，原玻璃的熔融困难，同时发生ZrSiO4的熔化残留。
Al2O3成分是提高玻璃陶瓷的化学耐久性及硬度的成分，然而，其量小于2％时，得不到上述效果，另外，当超过5％时，熔融性和失透性恶化，析出的结晶相发生相变化，成为低膨胀结晶的β-锂辉石(Li2O·Al2O3·4SiO2)。β-锂辉石(Li2O·Al2O3·4SiO2)及β-方英石(β-SiO2)的析出由于使材料的热膨胀系数显著降低，故要避免这类结晶的析出。
Sb2O3及/或As2O3成分是作为玻璃熔融时的澄清剂而添加的，然而，其合计量小于2％就足够了。
其他，基板材料要求结晶各向异性，无夹杂物和杂质等的缺陷，组织致密均匀，细微，以及，在高速旋转和磁头的接触以及可拆的存储装置一类携带型使用时具有坚固的机械强度、高相氏模量和表面硬度。本发明的玻璃陶瓷基板能完全满足这些条件。
接着，在制造本发明这样的磁信息存储媒体用的玻璃陶瓷基板时，熔解有上述组成的玻璃，进行热成形及/或冷加工后，在450-550℃范围的温度热处理1-12小时，形成结晶核，然后在680-800℃范围的温度热处理约1-12小时，进行结晶化。
通过这样的热处理，结晶化了的玻璃陶瓷的主结晶相为，从α-石英(α-SiO2)、α-石英固溶体(α-SiO2固溶体)、α-方石英(α-SiO2)以及α-方石英固溶体(α-SiO2固溶体)中选择至少1种上以和焦硅酸锂(Li2O·2SiO2)。焦硅酸锂的结晶粒子具有球状粒子构造，其大小为具有0.05-0.30μm范围的粒径。另外，α-方石英及α-方英石固溶体的结晶粒子具有球状粒子构造，其大小为具有0.10-0.50μm范围的粒径。另外，α-石英、α-石英固溶体的结晶粒子具有多个粒子凝集的球状粒子构造，其大小为具有0.10-1.00μm范围的粒径。
然后，将该热处理结晶化了的玻璃陶瓷按通常方法研磨后抛光，得到表面粗糙度(Ra)为3-9范围的磁盘基板用材。
并且，这样的基板为了形成起仃区的凹凸或突起，用CO2激光时起仃区进行照射。在激光照射后的起仃区，形成50-300的凹凸或突起，其间隔为25-250μm，表面糙度为10-50的范围。在图1中，玻璃陶瓷基板1有，围绕着位于中心的圆形孔5的起仃区3和其外侧的数据区2。还有，4是环；在图2中，表示在起仃区所形成的凹凸的形状。在图3中表示在起仃区所形成的突起的形状。在图4中表示起仃区所形成的凹凸或突起的间隔。在图5中表示起仃区所形成的凹凸或突起的高度。
一般已知的材料表面重整(切断、焊接、精细加工)所用的激光大致分成Ar激光、CO2激光、激元激光以及LD激光固体激光，尤其对于本发明的玻璃陶瓷激光加工，Ar激光和激元激光会产生因加工表面的形状以及飞沫引起表面缺陷，故限定使用CO2激光。
在用CO2激光形成起仃区时，使研磨过的玻璃陶瓷基板一边通过主轴以夹紧的状态旋转，一边在垂直基板表面方向以一定间隔照射脉冲激光，形成起仃区的凹凸或突起。
关于这种脉冲激光照射，CO2激光光点直径约10-50μm，与玻璃陶瓷的组成相符，对激光输出和激光脉冲宽度等诸条件进行控制。
影响采用CO2激光照射在基板表面形成凹凸或突起的诸条件，主要有①激光输出；②激光脉冲长度；③激光光点直径，即基板表面的照射面积等，然而，在受激光照射一侧的基板材质中，尤其是，激光照射(升温)对玻璃熔融点(MeltingPoint)及析出结晶熔点的影响。例如，在不析出结晶的一般玻璃基板中，与表1所示的玻璃陶瓷相比，其熔点低，经受激光照射时，熔融部非常不稳定，凹凸或突起形状难以控制。另外，在激光照射部和未照射部，因受热的原因而发生变形及微小的裂缝，使基板强度显著降低。在玻璃陶瓷基板中，因析出结晶的种类引起熔点差别很大。本发明的玻璃陶瓷比玻璃基板的熔点高，激光照射后的凹凸或突起形状稳定。与此相反，一般的MgO-Al2O3-SiO2体系、ZnO-Al2O3-SiO2体系、Li2O-Al2O3-SiO2体系等玻璃陶瓷，与表1所示的本发明的玻璃陶瓷相比，由于其熔点高，必须用高输出的激光加工，同时，作为目标的凹凸或突起的形成难以控制。
图1是表示围绕本发明CSS方式磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板的一个实施例中心的圆形孔的起仃区与数据区的俯视图。
图2是表示同一实施例的起仃区上所形成的凹凸形状的剖面图。
图3是表示同一实施例的起仃区上所形成的突起形状的剖面图。
图4是表示同一实施例的起仃区上所形成的凹凸或突起的间隔的剖面图。
图5是表示同一实施例的起仃区上所形成的凹凸或突起的高度的剖面图。
图6是表示本发明的玻璃陶瓷(实施例2)的HF蚀刻后的粒子构造电子扫描显微镜照片图。
图7是表示已有的玻璃陶瓷(比较例1)HF蚀刻后的粒子构造的电子扫描显微镜照片图。
图8是表示本发明的玻璃陶瓷(实施例3)的CO2激光照射后的凹凸的电子扫描显微镜照片图。
图9是表示已有的铝硅酸盐体系强化玻璃的CO2激光照射后凹凸的电子扫描显微镜照片图。
图10是表示在起仃区进行磁头起动、停止的起仃区方式的磁信息存储装置的图。
图11是表示在磁信息存储媒体基板外进行磁头的起动、停止的斜面加载方式的磁信息存储装置的图。
下面说明本发明的最好实施例。表1为各种玻璃或玻璃陶瓷制造时的原料熔融温度一览表。表2-5对于本发明的磁盘用的玻璃陶瓷基板的实施组成例(No.1-10)及作为比较组成例的2种已有的Li2O-SiO2体系的玻璃陶瓷(比较例1：特开昭62-72547号公报记载的；比较例2：特开平9-35234号公报记载的)，共同表示这些玻璃陶瓷的核形成温度、结晶化温度、结晶相、结晶粒径、结晶粒子形态、数据区研磨成的表面粗糙度(Ra)、起仃区用CO2激光照射得到的凹凸或突起的高度和表面粗糙度Ra的值。
                   表1
  按组成体系分类   玻璃熔融温度
  Al2O3-SiO2体系玻璃   800-900
  MgO-Al2O3-SiO2体系玻璃陶瓷   1300-1400
  ZnO-Al2O3-SiO2体系玻璃陶瓷   125O-1350
  Li2O-Al2O3-SiO2体系玻璃陶瓷   1300-1400
  本发明的玻璃陶瓷   950-1150
                                      表2
项目                     实施例
  1   2   3
SiO2   76.5   76.5   76.5
Li2O   10.5   10.5   10.5
P2O5   2.3   2.3   2.3
ZrO2   1.9   1.9   1.9
Al2O3   3.5   3.5   3.5
MgO   0.8   0.8   0.8
ZnO   0.5   0.5   0.5
K2O   3.8   3.8   3.8
Sb2O3   0.2   0.2   0.2
成核温度(℃)   540   540   540
结晶温度(℃)   760   760   780
主结晶结晶粒径(平均)结晶形态   焦硅酸锂Li2Si2O50.1μm球状粒子   焦硅酸锂Li2Si2O50.1μm球状粒子   焦硅酸锂Li2Si2O50.1μm球状粒子
  α-石英α-SiO20.1μm凝集球状粒子   α-方英石α-SiO20.3μm球状粒子   α-方英石α-SiO20.3μm球状粒子
  α-石英α-SiO20.3μm凝集球状粒子
热膨胀系数(×10-7/℃)《-50～+70℃》 121 70 76
凹凸或突起高度()   130   180   100
起仃区的表面粗糙度Ra()   18   26   15
数据区的表面粗糙度Ra()   3   4   8
                                    表3
项目                      实施例
  4   5   6
SiO2   75.9   76.5   76.8
Li2O   10.5   10.5   10.5
R2O5   2.5   2.3   2.0
ZrO2   2.5   2.0   1.9
Al2O3   3.5   3.5   3.5
MgO   0.6   1.0   0.8
ZnO   0.5   0.5   0.5
K2O   3.8   3.5   3.8
Sb2O3   0.2   0.2   0.2
成核温度(℃)   520   540   540
结晶温度(℃)   770   760   780
主结晶结晶粒径(平均)结晶形态   焦硅酸锂Li2Si2O50.1μm球状粒子   焦硅酸锂Li2Si2O50.1μm球状粒子   焦硅酸锂Li2Si2O50.1μm球状粒子
  α-方英石α-SiO20.3μm球状粒子   α-方英石α-SiO20.3μm球状粒子   α-方英石α-SiO20.3μm球状粒子
  α-石英α-SiO20.3μm凝集球状粒子
热膨胀系数(×10-7/℃)《-50～+70℃》 72 74 79
凹凸或突起高度()   100   200   120
起仃区的表面粗糙度Ra()   13   30   17
数据区的表面粗糙度Ra()   3   6   9
                                       表4
项目                     实施例
7   8   9
  SiO2 76.0   76.5   76.5
  Li2O 11.0   10.0   10.5
  P2O5 2.0   2.3   2.4
  ZrO2 1.9   1.9   1.5
  Al2O3 3.8   3.5   3.5
  MgO 1.0   1.3   0.8
  ZnO 0.3   0.5   0.8
  K2O 3.8   3.8   3.8
  Sb2O3 0.2   0.2   0.2
  成核温度(℃) 540   530   540
  结晶温度(℃) 770   740   780
  主结晶结晶粒径(平均)结晶形态 焦硅酸锂Li2Si2O50.1μm球状粒子   焦硅酸锂Li2Si2O50.1μm球状粒子   焦硅酸锂Li2Si2O50.1μm球状粒子
α-石英α-SiO20.1μm凝集球状粒子   α-方英石α-SiO20.1μm球状粒子   α-石英α-SiO20.2μm凝集球状粒子
  α-石英α-SiO20.3μm凝集球状粒子
  热膨胀系数(×10-7/℃)《-50～+70℃》 110 67 78
  凹凸或突起高度() 80   100   100
  起仃区的表面粗糙度Ra() 13   16   15
  数据区的表面粗糙度Ra() 3   4   9
                                     表5
  项目 实施例             比较例
10   1   2
  SiO2 76.0   80.0   76.5
  Li2O 10.5   8.2   10.5
  P2O5 2.5   2.5   2.3
  ZrO2 2.2   Na2O 1.0   1.9
  Al2O3 3.4   3.0   3.5
  MgO 0.9   0.8
  ZnO 0.4   1.0   0.5
  K2O 3.9   3.5   3.8
  Sb2O3 0.2   0.3   02
  成核温度(℃) 560   540   540
  结晶温度(℃) 770   800   780
  主结晶结晶粒径(平均)结晶形态 焦硅酸锂Li2Si2O50.1μm球状粒子   焦硅酸锂Li2Si2O51.5μm针状粒子   焦硅酸锂Li2Si2O50.1μm球状粒子
α-方英石α-SiO20.3μm球状粒子   α-方英石α-SiO20.3μm球状粒子   α-方英石α-SiO20.3μm球状粒子
α-石英α-SiO20.3μm凝集球状粒子
  热膨胀系数(×10-7/℃)《-50～+70℃》 75 60 61
  凹凸或突起高度() 110
  起仃区的表面粗糙度Ra() 16
  数据区的表面粗糙度Ra() 4   12   11
本发明的上述实施例玻璃，全部都混合氧化物、碳酸盐、硝酸盐等原料，用一般熔解装置，在约1350-1450℃的温度将其熔解，搅拌均匀后，成形为圆盘状，冷却，得到玻璃成型体。然后，将其在450-550℃热处理约1-12小时，结晶核形成后。在680-800℃热处理约1-12小时使其结晶，得到所希望的玻璃陶瓷。然后，用平均粒径5-30μm的砂粒，将上述玻璃陶瓷研磨约10-60分钟，在平均粒径0.5-2μm的氧化铈中，研磨约30-60分钟。并且，把研磨过的玻璃陶瓷固定在CO2激光照射体系内，旋转玻璃陶瓷圆盘基板，照射脉冲激光，在起仃区形成凹凸或突起。
这种CO2激光照射，通过使激光输出、激光束的直径、焦点距离、激光脉冲宽度等诸条件与玻璃陶瓷的组成组合来进行控制。
再对形成了起仃区的玻璃陶瓷圆盘，用光学表面粗糙度解析装置Zygo，求出数据区的表面粗糙度(Ra)，起仃区的凹凸或突起的高度和表面粗糙度Ra。
本发明的实施例及比较例的结晶形态示于图6、图7，另外，本发明的实施例及已知的铝硅酸盐体系强化玻璃的激光照射后的表面状态示于图8、图9。图6是表示本发明的实施例(No.2)玻璃陶瓷的HF蚀刻后粒子结构的电子扫描型显微镜照片，图7是表示已有的玻璃陶瓷(比较例1)的HF蚀刻后粒子结构的电子扫描型显微镜照片，图8为本发明实施例(No.3)的玻璃陶瓷的照射CO2激光后的电子扫描型显微镜照片，图9为铝硅酸盐体系强化玻璃的照射CO2激光后的电子扫描显微镜照片。
如表2-5及图6、图7所示，本发明与已有的Li2O-SiO2体系的玻璃陶瓷比较例，结晶相的焦硅酸锂(Li2Si2O5)的结晶粒径及结晶形态完全不同，本发明的玻璃陶瓷，从α-石英、α-石英固溶体、α-方石英及α-方英石固溶体中选择至少一种以上及焦硅酸锂(Si2Si2O5)是球状形态(对α-石英是凝集成球状形态)，并且，结晶粒径精细。
与此相反，比较例1的玻璃陶瓷，焦硅酸锂(Li2Si2O5)是针状形态，且结晶粒径在1.0μm以上。这些使在要求比较平滑的状况研磨成的表面粗糙度及结晶粒子的脱落产生的缺陷受到影响，比较例1、2的玻璃陶瓷难以得到小于12的平滑性特别优良的表面。另外，比较例2的玻璃陶瓷，在其主结晶相中含有β-方英石，热膨胀系数(×10-7/℃)为61，变成低膨胀，与磁信息存储媒体的装置的各组成零件的热膨胀率差大。
关于图8、图9所示的用激光加工的表面状态，如上述已有技术记载的那样，与已有的铝基板及化学强化玻璃产生的缺点相反，本发明的玻璃陶瓷是如图8所示的均质，能进行形状优异的激光加工。图9所示的化学强化玻璃(SiO2-Al2O3-Na2O，K2O离子交换)能清楚地看到，用激光加工不稳定，污浊的表面状态。关于这些，可以认为：本发明的玻璃陶瓷与非晶态的玻璃相比，耐热性优良，并且，没有强化玻璃特有的表面强化层与内部未强化层之间的应力变化，在本发明的玻璃陶瓷内部析出的结晶相，具有防止各种外部作用所生成的微小裂缝扩大的效果由于这些的综合效果，提高对激光照射的耐久性。
另外，在由上述实施例所得到的玻璃陶瓷基板上，用DC溅射法，形成Cr中间层(80nm)、Co-Cr磁性层(50nm)、SiC保护膜(10nm)。然后，涂布全氟聚醚类润滑剂(5nm)，得到信息磁存储媒体。由此得到的信息磁存储媒体因具有良好的表面粗糙度，能降低已有的磁头上浮高度，另外，用斜面加载方式即使进行磁头和媒体接触状态的输入、输出能进行不发生磁头破损·媒体破损的磁信号的输入、输出。
如上所述，如按照本发明，一边解决在上述已有技术中看到的各种缺点，一边在起仃区使磁带的稳定上浮成为可能，同时使在与记录高密度化对应的数据区的低上浮成为可能，能提供兼有二种表面特性的这种磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板以及在该玻璃陶瓷基板上形成磁媒体覆盖膜的磁信息存储媒体。

Claims (11)

1.一种磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板，其特征是，主结晶相为从α-石英、α-石英固溶体、α-方石英以及α-方石英固溶体中选择至少一种以上和焦硅酸锂，并且以重量百分率含有下述范围的各种成分：
SiO2                     70-80％
Li2O                     9-12％
K2O                      2-5％
MgO                       0.5-4.8％
ZnO                       0.2-3％
但MgO+ZnO                 1.2-5％
P2O5                    1.5-3％
ZrO2                     0.5-5％
Al2O3                   2-5％
Sb2O3+As2O3          0-2％，
在-50～+70℃的热膨胀系数为+65～+130×10-7/℃，研磨加工后的表面粗糙度Ra为3-9A。
2.根据权利要求1所述的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板，其特征是，它不含有Na2O和PbO。
3.根据权利要求1或2所述的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板，其特征是，焦硅酸锂结晶粒子具有球状粒子形态，其粒径在0.05-0.30μm范围内，α-石英及α-石英固溶体的结晶粒子具有多个粒子凝集的球状粒子形态，其粒径在0.10-1.00μm范围内，α-方石英及α-方英石固溶体的结晶粒子具有球状粒子形态，其粒径在0.10-0.50μm范围内。
4.根据权利要求1或2所述的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板，其特征是，通过下述方法获得：为了使含有上述范围各种成分的原玻璃形成核，在450℃-550℃的核形成温度热处理1-12小时，并且，为使结晶成长，在680-800℃的结晶化温度热处理1-12小时后，研磨表面使其粗糙度Ra为3-9A。
5.根据权利要求1或2所述的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板，其特征是，在有效数据区和起落区的信息存储媒体用玻璃陶瓷基板上，具有用CO2激光照射该起落区而形成的无数个凹凸或突起。
6.根据权利要求1或2所述的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板，其特征是，在起落区用CO，激光形成无数个凹凸或突起，其凹凸或突起的高度为50-300A，表面糙度Ra为10-50A，该凹凸或突起的间隔为10-200μm。
7.一种磁盘，它是在权利要求1-6的任何一项记载的磁信息存储媒体用玻璃陶瓷基板上，形成磁性膜和根据需要的底层、中间层、保护层及润滑层等而构成的磁盘。
8.一种玻璃陶瓷，它包括以焦硅酸锂和选自α-石英、α-石英固溶体、α-方石英和α-方石英固溶体中的至少一种以上作为主结晶相，并且以重量百分率含有下述范围的各种成分：
SiO2                         70-80％
Li2O                         9-12％
K2O                          2-5％
MgO+ZnO                       1.2-5％
其中MgO                       0.5-4.8％
ZnO                           0.2-3％
P2O5                       1.5-3％
ZrO2                         0.5-5％
Al2O3                       2-5％
Sb2O3+As2O3              0-2％，
所述玻璃陶瓷在-50～+70℃的热膨胀系数为+65～130×10-7/℃，
所述焦硅酸锂的结晶粒径在0.05～0.30μm的范围内，
所述α-石英和α-石英固溶体的结晶粒径在0.10-1.00μm的范围内，
所述α-方石英和α-方石英固溶体的结晶粒径在0.10-0.50μm的范围内。
9.根据权利要求8所述的玻璃陶瓷，其特征是，它不含Na2O和PbO。
10.根据权利要求8或9所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷是由下述方法制得的，对玻璃基体在温度450-550℃的范围内，进行热处1-12小时以制成晶核，以及在680-800℃的温度范围内进行热处理1-12小时以生长晶体。
11.根据权利要求8或9所述的玻璃陶瓷，其特征在于，所述玻璃陶瓷在研磨加工后的表面粗糙度Ra为3-9。
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