DE10032565A1

DE10032565A1 - Magnetscheibensubstrat, Magnetaufzeichnungsmedium und Verfahren zum Herstellen eines Magnetscheibensubstrats

Info

Publication number: DE10032565A1
Application number: DE10032565A
Authority: DE
Inventors: Youichi Tei; Shoji Sakaguchi; Takashi Shimada; Katsunori Suzuki; Asuka Yajima; Toshiyuki Kanno; Tomoko Endo
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2001-01-11
Also published as: JP2001076335A

Abstract

Ein Magnetscheibensubstrat wird angegeben, das aus einem thermoplastischen Harz derart ausgebildet worden ist, dass es einen linearen Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke des Substrates bei Temperaturen von 25 bis 120 C von 2,0 x 10 -5 bis 8,0 x 10 -5 cm/cmZ C und/oder einen linearen Expansionskoeffizienten in der radialen Richtung des Substrates bei Temperaturen von 25 bis 150 C von 2,0 x 10 -5 bis 8,0 x 10 -5 cm/cmZ C aufweist, sich minimal verwindet und hochgradig präzise Oberflächeneigenschaften und eine hochgradige Formstabilität aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetscheibensubstrat, ein Magnetaufzeichnungsmedium mit dem Magnetscheibensubstrat und ein Verfahren zum Herstellen des Magnetscheibensub strats.

Sie werden verwendet für Magnetaufzeichnungsmedien, die in externen Speichern von Com putern installiert sind, und verschiedene andere Magnetaufzeichnungsvorrichtungen für digi tale Daten. Genauer gesagt, die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetscheibensubstrat, das aus einem Plastikmaterial ausgebildet ist, sich aber minimal selbst ohne eine Wärmebehand lung nach dem Formen zum Beispiel durch Verwinden oder Verkrümmen verformt, und das hochgradig präzise Oberflächeneigenschaften und eine hohe Formstabilität aufweist, auf ein Magnetaufzeichnungsmedium mit einem solchen Magnetscheibensubstrat, und auf ein Ver fahren zum Herstellen des Magnetscheibensubstrats.

Nicht-magnetische Metallsubstrate, wie Al-Substrate und keramische Substrate wie Glassub strate sind bisher als Magnetscheibensubstrate für Magnetaufzeichnungsmedien verwendet worden.

Für ein Magnetaufzeichnungsmedium, von dem gefordert wird, dass es hochgradig präzise Oberflächeneigenschaften aufweist, ist ein nicht-magnetisches Metallsubstrat verwendet wor den. Eine Dispersion von magnetischen Partikeln wird auf das nicht-magnetische Metallsub strat durch ein Verfahren wie eine Schleuderbeschichtung zur Ausbildung einer Aufzeich nungsschicht beschichtet. Entsprechend dieses Verfahrens wird eine sehr weit fortgeschrittene Präzisionsbearbeitung wie ein Texturieren der Substratoberfläche zum Orientieren der Haupt achsen der Partikel in der Fortbewegungsrichtung erforderlich.

Ein magnetisches Scheibensubstrat aus einem nichtmagnetischen Metall wird allgemein her gestellt unter Verwendung eines Rohlings, der hergestellt wurde durch Rollen eines heißen, geschmolzenen, metallischen Materials, gefolgt durch eine Wärmebehandlung wie Glühen oder Tempern, und dann durch Bearbeiten des Materials auf vorgeschriebene Abmessungen.

Der Rohling mit den vorgeschriebenen Abmessungen wird einer Bearbeitung für Innendurch messer und Außendurchmesser unterworfen und dann für noch präzisere Oberflächeneigen schaften geläppt. Auf dem geläppten Material wird eine Ni-P-Metallisierungsschicht mit einer Dicke von 13 µm für eine erhöhte Oberflächenhärte ausgebildet. Die resultierende Oberfläche wird auf eine Durchschnittsrauheit (Ra) von 10 × 10^-10 m (1 × 10^-10 m = 1 Å) poliert und dann letztendlich unter Verwendung eines Diamantschlamms geläppt. Dann wird eine Laserzonen textur in einer Kontakt-Start-Stopp-Zone (Contact Start Stop = CSS) aufgebracht, zum Bei spiel mit einer Höckerhöhe (Bumperhöhe) von 190 × 10^-10 m und einer Höckerdichte von 30 × 30 µm², wodurch ein Magnetscheibensubstrat hergestellt wird.

Ein Magnetaufzeichnungsmedium mit dem derart hergestellten Magnetscheibensubstrat wird in verschiedener Weise konfiguriert. Zum Beispiel wird das Substrat gründlich gewaschen, und dann werden eine 500 × 10^-10 m Cr-Unterlageschicht, eine 300 × 10^-10 m Co-14Cr-4Ta- Magnetschicht, und eine 80 × 10^-10m Kohlenstoffschutzschicht in dieser Reihenfolge auf dem Substrat durch Gleichstrom-Sputtern ausgebildet. Nachdem die Oberfläche bandpoliert wor den ist, wird eine 20 × 10^-10 m dicke, auf Fluor basierende Schmierungsschicht durch Tauch beschichtung oder Schleuderbeschichtung zur Ausbildung eines Magnetaufzeichnungsmedi ums ausgebildet.

Die Verfahren zum Herstellen von solchen herkömmlichen Magnetscheibensubstraten und Magnetaufzeichnungsmedien sind in den vergangenen Jahren mit der immer höheren Pa ckungsdichte komplizierter geworden. Andererseits werden Magnetaufzeichnungsmedien, die billiger als zuvor sind, nachgefragt, während die fortgeschrittenen Funktionen beibehalten werden sollen. Als Magnetaufzeichnungsmedien, die diese entgegengesetzten Anforderungen erfüllen, sind Magnetaufzeichnungsmedien vorgeschlagen worden, die Magnetscheibensub strate aufweisen, die Plastikmaterialien verwenden (siehe die Japanischen Patentanmeldungs offenlegungen Nr. 5-4231 (1993), 5-6535 (1993) und 5-28488 (1993)). Die Verwendung von Plastikmaterialien wie Polycarbonaten, Polyacrylaten und Polyolefinen ermöglichen, dass Magnetscheibensubstrate durch Formungstechnologien wie Pressen, Ziehen, Gießen, Spitz gießen, etc. hergestellt werden. Während des Formens kann gleichzeitig die CSS-Zone ausge bildet werden. Diese Magnetscheibensubstrate sind hinsichtlich der Produktivität sehr gut und der industriellen Herstellbarkeit vorteilhaft. Als Folge ist es möglich geworden, billige Mag netaufzeichnungsmedien zu erhalten.

Als ein Magnetscheibensubstrat, das hochgradig präzise Oberflächeneigenschaften und eine hohe Formstabilität erfordert, sind jedoch Plastiksubstrate im Vergleich mit einem nicht- magnetischen Metallsubstrat oder einem keramischen Substrat im Allgemeinen niedrig in den mechanischen Festigkeiten wie einer Zugfestigkeit, der Ausdehnung und der Elastizität. Auf grund eines großen thermischen Expansionskoeffizienten unterliegen die Plastiksubstrate dar über hinaus einer Deformation aufgrund der Absorption von Feuchtigkeit in einem Zuverläs sigkeitstest bei Bedingungen mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit, wodurch eine morphologische Änderung gefördert wird.

Zum Beispiel weist ein gewöhnliches Substrat für eine optische Scheibe aus Plastikmaterial präzise Oberflächeneigenschaften auf, die durch eine Durchschnittsrauheit (Ra) von 10 bis 30 × 10^-10 m und einen Gesamtindexpositionierungsfehler in einer Kreisrichtung von 50 bis 70 µm ausgedrückt werden. Die Verwendung eines solchen Substrates bringt insbesondere eine Oberflächenwelligkeit mit sich, wodurch Probleme dahingehend verursacht werden, dass ein Magnetkopf nicht schwebt und das Lesen und Schreiben tatsächlich unmöglich werden.

Selbst falls das gewöhnliche Plastiksubstrat an der Oberflächenrauheit von 5 × 10^-10 m eine Verwindung von nicht mehr als 20 µm und einen Gesamtindexpositionierungsfehler von we niger als 15 µm aufweist, ist seine mechanische Festigkeit niedriger. Ein gewöhnliches Plas tiksubstrat, wie eines aus Polycarbonat, Polyacrylat oder Polyolefin mit einem großen thermi schen Expansionskoeffizienten, verursacht das Problem, dass während eines CSS- Haltbarkeitstests unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit (z. B. 60°C, 80% RH (relative Feuchtigkeit), 500 Stunden) die Substratdeformation erhöht wird, was zu einem sogenannten Headcrash führt.

Wahrscheinliche Faktoren für die Substratdeformation sind das Freisetzen von Spannungen, die während des Formens verblieben sind, und das Schwellen des Materials. Um zu verhin dern, dass die morphologische Änderung mit der Zeit auftritt, wird das Substrat nach dem Formen wärmebehandelt, um die verbleibenden Spannungen zuvor zu entfernen. Gewöhnlich wird eine solche Wärmebehandlung für ungefähr 24 Stunden bei 70°C ausgeführt. Diese Wärmebehandlung erhöht die Anzahl der Schritte, benötigt eine lange Zeit für die Produktion und erhöht die Kosten des Produkts.

Die vorliegende Erfindung ist im Lichte der Umstände, die die vorherigen Technologien um geben, gemacht worden. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Magnetscheibensubstrat an zugeben, das sich selbst ohne eine Wärmebehandlung nach dem Formen minimal verwindet, hochgradig präzise Oberflächeneigenschaften aufweist und eine niedrige Substratdeformation und hohe Formstabilität aufweist, selbst wenn es für eine lange Zeit in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit stehengelassen wird. Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Magnetaufzeichnungsmedium, das ein solches Magnetscheibensubstrat auf weist, und ein Verfahren zum Herstellen des Magnetscheibensubstrats anzugeben.

Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Magnetscheibensubstrat nach Anspruch 1, ein Mag netaufzeichnungsmedium nach Anspruch 8 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 10.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass ein Magnetscheibensub strat, das einen vorbestimmten linearen Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke und/oder der radialen Richtung des Substrates aufweist, einen kleinen Unterschied in der mo lekularen Orientierung zwischen der Hautschicht bzw. Deckschicht an der Oberfläche des Substrates und dem Körper bzw. Volumen des Substrates aufweist, sich minimal verwindet, selbst wenn keine Wärmebehandlung nach dem Formen ausgeführt wird, und hochgradig prä zise Oberflächeneigenschaften und eine hohe Formstabilität aufweist, so dass die zuvor er wähnten Aufgaben gelöst werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die die Drehung eines Magnetscheibensubstrats zeigt;

Fig. 2 einen Graph, der Positionierungsfehler in einer Kreisrichtung des Magnetschei bensubstrats aus Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform eines Magnetaufzeichnungsmedi ums nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 einen Graph, der lineare Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke von Magnetscheibensubstraten von Beispielen 1 bis 3 und von Vergleichsbeispielen 1 bis 2 zeigt;

Fig. 5 einen Graph, der lineare Expansionskoeffizienten in der radialen Richtung der Magnetscheibensubstrate der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 2 zeigt;

Fig. 6 einen Graph, der Verwindungsbeträge der Magnetscheibensubstrate der Bei spiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 2 zeigt, nachdem diese geformt worden sind und nachdem diese bei Bedingungen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit gestanden haben;

Fig. 7 einen Graph, der Kurven einer allmählichen Verschiebung in der Richtung der Dicke eines Magnetscheibensubstrats eines Beispiels 4 zeigt;

Fig. 8 einen Graph, der lineare Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke des Magnetscheibensubstrats des Beispiels 4 zeigt;

Fig. 9 einen Graph, der Kurven einer langsamen Verschiebung in der Richtung der Di cke eines Magnetscheibensubstrats eines Beispiels 5 zeigt;

Fig. 10 einen Graph, der lineare Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke des Magnetscheibensubstrats des Beispiels 5 zeigt;

Fig. 11 einen Graph, der Kurven einer langsamen Verschiebung in der Richtung der Di cke eines Magnetscheibensubstrats eines Beispiels 6 zeigt;

Fig. 12 einen Graph, der lineare Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke des Magnetscheibensubstrats des Beispiels 6 zeigt;

Fig. 13 einen Graph, der Kurven einer langsamen Verschiebung in der Richtung der Di cke eines Magnetscheibensubstrats eines Vergleichsbeispiels 3 zeigt;

Fig. 14 einen Graph, der lineare Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke des Magnetscheibensubstrats des Vergleichsbeispiels 3 zeigt;

Fig. 15 einen Graph, der Kurven einer langsamen Verschiebung in der radialen Richtung der Magnetscheibensubstrate der Beispiele 4 bis 6 und des Vergleichsbeispiels 3 zeigt; und

Fig. 16 einen Graph, der lineare Expansionskoeffizienten in der radialen Richtung der Magnetscheibensubstrate der Beispiele 4 bis 6 und des Vergleichsbeispiels 3 zeigt.

Damit sich ein Substrat, das aus einem thermoplastischen Harz ausgebildet ist, minimal ver windet, selbst wenn keine Wärmebehandlung nach dem Formen ausgeführt wird, ist es erfor derlich, den Unterschied in der molekularen Orientierung zwischen der Hautschicht (Deck schicht) an der Oberfläche des Substrates und dem Körper bzw. Volumen des Substrates zu minimieren.

Durch Minimieren des Unterschiedes in der molekularen Orientierung zwischen der Deck schicht an der Oberfläche des Substrates und dem Volumen des Substrates wird es möglich, ein geformtes Magnetscheibensubstrat mit hochpräzisen Oberflächeneigenschaften und einer hohen Formstabilität bereitzustellen.

Ein Magnetscheibensubstrat, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, weist eine Oberflächenablenkung nach oben und nach unten auf, während eine Umdrehung gemacht wird. Indexpositionierungs fehler in der Kreisrichtung, wie sie hier verwendet werden, beziehen sich auf die Bewegungen nach oben und nach unten (Positionierungsfehler = Runout) während einer Umdrehung des Magnetscheibensubstrates, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Der Gesamtindexpositionierungsfehler (TIR = Total Index Runout) in der Kreisrichtung bezieht sich auf einen Maximalwert des Po sitionierungsfehlers, der während einer Umdrehung des Magnetscheibensubstrates auftritt.

Die hochpräzisen Oberflächeneigenschaften des Magnetscheibensubstrates beziehen sich auf den Gesamtindexpositionierungsfehler in der Kreisrichtung von weniger als 15 µm und/oder die Durchschnittsrauheit der Substratoberfläche von weniger als 10 × 10^-10 m (= 10 Å). Die hohe Formstabilität des geformten Substrates bezieht sich auf eine Änderung, in dem Ge samtindexpositionierungsfehler in der Kreisrichtung des Substrates, von weniger als 10%, nachdem das Substrat für 500 Stunden in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit bei einer Temperatur von 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% ge standen hat bzw. genauer dieser Umgebung ausgesetzt war.

Der Unterschied in der molekularen Orientierung tritt aufgrund des folgenden Phänomens auf. Wenn ein Harz entladen, wie zum Beispiel spritzgegossen, geformt, gepresst, aufgetragen, etc., wird, tritt ein Temperaturgradient zwischen dem Harz, das an der Oberfläche der Form abgekühlt und ausgehärtet ist (Oberfläche des Substrates) und dem Harz, das bei einer hohen Temperatur in der Mitte des Hohlraums (Volumen des Substrates) fließt, auf, und demzufolge erscheint ein Geschwindigkeitsgradient. Scherspannungen wirken an der Grenzfläche zwi schen der Oberfläche des Substrates und dem Volumen des Substrates. Als ein Ergebnis wer den verwickelte (verhedderte, verwundene) Moleküle in der Fließrichtung (radiale Richtung) in die Länge gezogen und, ohne dass sie orientiert worden sind, eingefroren und ausgehärtet (Deckschicht an der Substratoberfläche). In der Mitte des Hohlraums (Volumen des Substra tes) sind auf der anderen Seite eine Temperaturgradient und ein Geschwindigkeitsgradient so klein, dass die Moleküle hochgradig in der Richtung des Harzflusses (der radialen Richtung) orientiert werden. Je größer der Unterschied zwischen der molekularen Orientierung in der. Deckschicht an der Substratoberfläche und der molekularen Orientierung in dem Volumen ist, desto schlechter sind die Eigenschaften einer langsamen Veränderung (Kriechveränderungs eigenschaften) in der Richtung der Dicke des Substrats. Das heißt, der lineare Expansionsko effizient in der Richtung der Dicke des Substrates wird groß und Restspannungen treten in der Umgebung der Substratoberfläche auf.

Falls das Magnetscheibensubstrat mit einem großen Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke und großer Restspannung in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit (z. B. 60°C, 80% RH) stehengelassen wird, steigt der Betrag der Deformation des Substrates weiter an, da außerdem der Einfluss der Feuchtigkeit ausgeübt wird. Als Folge kann die Formstabilität des Magnetscheibensubstrates nicht beibehalten werden.

Darum wird ein geeignetes thermoplastisches Harz verwendet und unter geeigneten Bedin gungen, wie zum Beispiel Spritzgussbedingungen, geformt, um den Betrag der langsamen Veränderung (lineare Expansionskoeffizient) in der Richtung der Dicke des Substrates in ei nem gewissen Bereich klein zu machen, wodurch die auf die Deckschicht an der Substrat oberfläche ausgeübte Spannung vermindert wird. Durch diese Maßnahme kann ein Magnet scheibensubstrat, das eine Substratverwindung von 20 µm oder weniger aufweist, bereitge stellt werden, selbst ohne die Notwendigkeit zur Ausführung einer Wärmebehandlung des Substrates nach dem Formen (z. B. Spritzgießen). Des weiteren macht die Abnahme der Span nung, die auf die Deckschicht an der Substratoberfläche ausgeübt wird, es möglich, ein Mag netscheibensubstrat bereitzustellen, das einen Gesamtindexpositionierungsfehler in der Kreis richtung von weniger als 15 µm und/oder eine Durchschnittsrauheit der Substratoberfläche von weniger als 10 × 10^-10 m aufweist. Daneben wird es möglich, ein Magnetscheibensubstrat bereitzustellen, das eine Änderung in dem Gesamtindexpositionierungsfehler in der Kreis richtung des Substrates von weniger als 10%, nachdem das Substrat für 500 Stunden einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit bei einer Temperatur von 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% ausgesetzt worden ist, aufweist.

Das bedeutet, durch Ausführen einer Steuerung derart, dass der lineare Expansionskoeffizient in der Richtung der Dicke des Substrates bei Temperaturbedingungen von 25 bis 120°C bei 2,0 × 10^-5 bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C liegt, kann ein Magnetscheibensubstrat bereitgestellt wer den, das eine kleine Verwindung, hochgradig präzise Oberflächeneigenschaften und eine hohe Formstabilität aufweist. Außerdem kann durch Ausführen einer Steuerung derart, dass der lineare Expansionskoeffizient in der radialen Richtung des Substrates unter Temperaturbedin gungen von 25 bis 150°C bei 2,0 × 10^-5 bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C liegt, ein Magnetscheiben substrat, das solche Eigenschaften aufweist, bereitgestellt werden.

Ein bevorzugtes Magnetscheibensubstrat ist ein Magnetscheibensubstrat, das einen linearen Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke des Substrates bei Temperaturbedingun gen von 25 bis 120°C von 2,0 × 10^-5 bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C und einen einen linearen Ex pansionskoeffizienten in der radialen Richtung des Substrates bei Temperaturbedingungen von 25 bis 150°C von 2,0 × 10^-5 bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C aufweist. Das Substrat, das die Ei genschaften des Widerstehens gegenüber einer langsamen Veränderung, ausgedrückt als linea re Expansionskoeffizienten, in der Richtung der Dicke des Substrates und in der radialen Richtung des Substrates von 2,0 × 10^-5 bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C aufweist, kann eine Substrat verwindung, die auf 20 µm oder weniger begrenzt ist, ohne eine Wärmebehandlung nach dem Formen aufweisen, selbst wenn es für 500 Stunden einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit bei 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% ausgesetzt wird.

Die linearen Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke und in der radialen Richtung des Magnetscheibensubstrates und die Spannung in der Oberflächendeckschicht werden durch die folgenden Verfahren erfasst bzw. ausgewertet:

Eine thermomechanische Analysevorrichtung wie die TMA/SS120, hergestellt durch Seiko Instruments, (im Folgenden als TMA bezeichnet) wird für die Messung verwendet. Die Kriechveränderungseigenschaften in der Richtung der Dicke des Substrates werden gemessen durch Ausschneiden eines 5 mm × 5 mm großen Teststückes aus einem Substrat, das einen Durchmesser von 95 mm und eine Dicke von 1,27 mm aufweist, durch Plazieren des Teststü ckes derart, dass seine zu der sich bewegenden Seite der Form gerichtete Oberfläche nach unten gerichtet ist, um ihm ausreichende horizontale Eigenschaften zu verleihen, durch Drü cken eines Quarz-TMA-Messfühlers mit einem Durchmesser von 2 mm gegen seine zu der fixierten Seite der Form gerichtete Oberfläche, durch Ausführen einer Nullpunkteinstellung, und dann durch Erwärmen des Teststückes von 25 auf 160°C bei einer Belastung von -1,0 g (Druck) und bei einer Temperaturanstiegsrate von 5°C/min. Ein Richtungskoeffizient in dem Betrag des Ausdehnungsversatzes unter diesen Bedingungen wird gezeigt als ein linearer Ex pansionskoeffizient auf der zu der fixierten Seite gerichteten Oberfläche in der Richtung der Dicke des Substrates.

Die gemessene Oberfläche wird umgekehrt plaziert, und die entgegengesetzte Oberfläche wird in derselben Weise gemessen, um einen linearen Expansionskoeffizienten auf der Oberfläche der sich bewegenden Seite in der Richtung der Dicke des Substrates zu messen.

Der lineare Expansionskoeffizient in der Richtung der Dicke des Substrates, wie er hier be nutzt wird, stellt sowohl einen linearen Expansionskoeffizienten auf der Oberfläche der fi xierten Seite in der Richtung der Dicke des Substrates als auch einen linearen Expansionsko effizienten auf der Oberfläche der sich bewegenden Seite in der Richtung der Dicke des Sub strates dar, außer es wird anders spezifiziert.

Entsprechend der Messungen ist das Verhalten der Kriechveränderungseigenschaften des Magnetscheibensubstrates, das die reduzierte Restspannung in der Deckschicht an der Sub stratoberfläche aufweist, derart, dass die Ausdehnung in einem Bereich von 25 bis 130°C mo noton stattfindet und der lineare Expansionskoeffizient zu dieser Zeit einen Wert von 2,0 × 10^- ⁵ bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C in diesem Temperaturbereich einnimmt. Mit dem Magnetscheiben substrat, das die Kriechveränderungseigenschaften innerhalb dieses Bereiches zurückhält, ist die Verwindung 20 µm oder weniger, der Gesamtindexpositionierungsfehler in der Kreis richtung ist weniger als 15 µm und/oder die Durchschnittsrauheit der Substratoberfläche ist geringer als 10 × 10^-10 m. Des weiteren kann eine Änderung in dem Gesamtindexpositionie rungsfehler in der Kreisrichtung des Substrates, nachdem das Substrat für 500 Stunden einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit bei einer Temperatur von 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% ausgesetzt worden ist, auf weniger als 10% gehalten werden. In diesem Temperaturbereich ist der lineare Expansionskoeffizient in der Richtung der Dicke des Substrates bevorzugterweise im Bereich von 2,0 × 10^-5 bis 6,0 × 10^-5 cm/cm.°C, noch bevorzugter im Bereich von 2,0 × 10^-5 bis 5,0 × 10^-5 cm/cm.°C, und noch bevorzugter im Bereich von 2,0 × 10^-5 bis 4,0 × 10^-5 cm/cm.°C.

Die Kriechveränderungseigenschaften in der radialen Richtung des Substrates werden gemes sen durch Ausschneiden eines 5 mm × 10 mm großen Teststückes aus einem Substrat, das einen Durchmesser von 95 mm und eine Dicke von 1,27 mm aufweist, durch Bearbeiten eines 5 mm × 1,27 mm großen Endflächenabschnittes desselben derart, dass er ausreichend hori zontal ist, durch Drücken eines Quarz-TMA-Messfühlers mit einem Durchmesser von 2 mm gegen den Endflächenabschnitt, durch Ausführen einer Nullpunkteinstellung, und dann durch Erwärmen des Abschnittes von 25 auf 160°C bei einer Belastung von -1,0 g (Druck) und mit einer Temperaturanstiegsrate von 5°C/min. Ein Richtungskoeffizient in dem Betrag des Ex pansionsversatzes unter diesen Bedingungen zeigt sich als ein linearer Expansionskoeffizient in der radialen Richtung des Substrates.

Entsprechend der Messungen ist das Verhalten der Kriechveränderungseigenschaften eines Magnetscheibensubstrates, das die reduzierte Restspannung in der radialen Richtung des Sub strates aufweist, derart, dass die Expansion monoton in einem Bereich von 25 bis 150°C auf tritt und der lineare Expansionskoeffizient zu dieser Zeit einen Wert von 2,0 × 10^-5 bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C in diesem Temperaturbereich einnimmt. Mit dem Magnetscheibensubstrat, das die Kriechveränderungseigenschaften innerhalb dieses Bereiches zurückhält, ist die Ver windung 20 µm oder weniger, der Gesamtindexpositionierungsfehler in der Kreisrichtung ist weniger als 15 µm und/oder die Durchschnittsrauheit der Substratoberfläche ist weniger als 10 × 10^-10 m. Des weiteren kann eine Änderung in dem Gesamtindexpositionierungsfehler in der Kreisrichtung des Substrates, nachdem das Substrat für 500 Stunden einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit bei einer Temperatur von 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% ausgesetzt worden ist, auf weniger als 10% gehalten werden. In die sem Temperaturbereich ist der lineare Expansionskoeffizient in der radialen Richtung des Substrates bevorzugterweise im Bereich von 2,0 × 10^-5 bis 7,0 × 10^-5 cm/cm.°C, noch bevor zugter im Bereich von 2,0 × 10^-5 bis 5,0 × 10^-5 cm/cm.°C, und noch bevorzugter im Bereich von 2,0 × 10^-5 bis 4,0 × 10^-5 cm/cm.°C.

Das Substrat, das die Kriechveränderungseigenschaften, die als lineare Expansionskoeffi zienten ausgedrückt sind, in der Richtung der Dicke des Substrates und in der radialen Rich tung des Substrates auf 2,0 × 10^-5 bis 6,0 × 10^-5 cm/cm.°C hält, kann eine Substratverwin dung, die auf 10 µm oder weniger gehalten wird, ohne eine Wärmebehandlung nach dem Formen aufweisen, selbst wenn das Substrat für 500 Stunden einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit bei 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% aus gesetzt wird.

Das thermoplastische Harz, das bei den Ausführungsformen der Erfindung verwendet wird, kann irgendein thermoplastisches Harz ohne irgendeine Beschränkung sein, solange es spritz gegossen werden kann und die oben erwähnten linearen Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke und in der radialen Richtung des Substrates ergibt. Im Allgemeinen kann ein thermoplastisches Harz mit einem hohen Widerstand gegenüber Wärme und einer gerin gen Feuchtigkeitsabsorption verwendet werden.

Die Glasübergangstemperatur liegt bevorzugterweise bei 135 bis 165°C, und die höhere Tem peratur wird in diesem Bereich bevorzugt. Die Feuchtigkeitsabsorption bei 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% liegt bevorzugterweise im Bereich von 0,001 bis 0,1% und noch bevorzugter im Bereich von 0,001 bis 0,002%. Innerhalb dieses Bereiches ist die niedri gere Feuchtigkeitsabsorption bevorzugt.

Als thermoplastische Harze, die bevorzugt in den Ausführungsformen der Erfindung verwen det werden, können Polycarbonate, Polymethylmethacrylate und Polyolefine aufgelistet wer den. Die Harze vom Polyolefintyp mit hohem Wärmewiderstand, niedriger Feuchtigkeitsab sorption und einer starren Struktur werden insbesondere bevorzugt.

Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das thermoplastische Harz mit anderen gewöhnlichen Additiven in einem Bereich, der die Aufgabe der Erfindung nicht be einträchtigt, gemischt werden. Beispiele der Additive sind Antioxidantien wie phenolbasierte und phosphorbasierte Antioxidantien, Ultraviolettstabilisatoren wie benzophenonbasierte Ult raviolettstabilisatoren, antistatische Mittel wie auf Aminen basierende antistatische Mittel und Schmiermittel wie aliphatische Alkohole und Ester.

Zur Verbesserung der präzisen Oberflächeneigenschaften und der Formstabilität des Substra tes wird es allgemein bevorzugt, ein Harz mit einer hohen Einspritzrate bei Bedingungen einer hohen Temperatur eines hohen Druckes zu formen, wie es unter den Fachleuten wohlbekannt ist. Die Temperatur, der Druck und die Einspritzrate werden, wie es gewünscht ist, abhängig von dem verwendeten thermoplastischen Harz ausgewählt. Bei den Ausführungsformen dieser Erfindung ist es notwendig, die Spritzgussbedingungen so zu wählen, dass die zuvor erwähn ten linearen Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke und der radialen Richtung des Substrates erhalten werden können.

Die Formungstemperatur sollte, abhängig von dem verwendeten Harz, so hoch wie möglich sein, und darüber hinaus sollte es zwischen der fixierten Oberfläche und der sich bewegenden Oberfläche der Form keine Differenz in der Temperatur geben. Diese Anforderungen machen es möglich, ein Substrat auszubilden, das kleine lineare Expansionskoeffizienten in der Rich tung der Dicke und der radialen Richtung des Substrates aufweist. Das heißt, das Substrat, das eine minimale Spannung, die in der Deckschicht verbleibt, aufweist, kann ausgebildet werden. Wenn es jedoch keine Temperaturdifferenz zwischen der fixierten Oberfläche und der sich bewegenden Oberfläche der Form gibt, kann eine Differenz zwischen der fixierten Oberfläche und der sich bewegenden Oberfläche in Begriffen der Zeitsteuerung des Freigebens bzw. Ent fernens des Substrates aus der Form eine Unausgewogenheit in der Temperatur verursachen, was den Betrag der Verwindung des Substrates erhöht. Dieses ist auffällig, wenn die Form temperatur hoch ist. Durch Auswählen der Formungsbedingungen mit besonderer Beachtung dieser Tatsache, kann daher ein Substrat mit niedriger Verwindung ohne eine Wärmebehand lung nach dem Formen bereitgestellt werden.

Das Magnetscheibensubstrat der Ausführungsformen der Erfindung wird durch Formen des oben beschriebenen thermoplastischen Harzes, das wie notwendig ausgewählt worden ist, unter den Formungsbedingungen, die wie notwendig ausgewählt worden sind, hergestellt. Zum Beispiel wird ein solches Magnetscheibensubstrat hergestellt durch Spritzgießen aus einem thermoplastischen Harz, das eine Glasübergangstemperatur von 135 bis 165°C und eine Feuchtigkeitsabsorption von 0,001 bis 0,01% bei 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% aufweist, unter den folgenden Formungsbedingungen: Einer Harztemperatur von 250 bis 400°C, einer Injektionsrate von 50 bis 300 mm/s, einem Formenklemmdruck von 30 bis 150 kg/cm² und einer Formentemperatur von 100 bis 160°C.

Das Substrat, das einen spezifizierten linearen Expansionskoeffizienten entsprechend der Aus führungsformen der Erfindung aufweist, wird ein Substrat mit niedriger Verwindung durch eine Wärmebehandlung nach dem Spritzgießen. Durch Spritzgießen des Substrates unter den Spritzgussbedingungen, die unter Berücksichtigung der zuvor erwähnten Vorsorgemaßnah men für das Formen ausgewählt worden sind, kann ein Substrat bereitgestellt werden, das eine niedrige Verwindung von direkt nach dem Formen bis nach dem Aussetzen an eine Umge bung mit Bedingungen einer hohen Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit für 500 Stunden nach dem Formen, selbst falls keine Wärmebehandlung nach dem Formen ausgeführt wird, beibehält. Nebenbei, die Spitzgussbedingungen, die unter Berücksichtigung der zuvor er wähnten Vorsorgemaßnahmen für das Formen ausgewählt worden sind, ermöglichen, dass ein Substrat bereitgestellt wird, das exzellent in den präzisen Oberflächeneigenschaften und der Formstabilität ist. In jedem Fall ist das Auswählen der geeigneten Spritzgussbedingungen ba sierend auf den Offenbarungen, die hier gegeben worden sind, für den Fachmann leicht.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung werden eine Zwischenschicht 3, eine Unterschicht 4, eine Magnetschicht 5, eine Schutzschicht 6 und eine Schmierungsschicht 7 und ähnliches, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, auf einem Magnetscheibensubstrat 2 ausgebildet, das einen linearen Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke des Substrates bei einer Temperatur von 25 bis 120°C von 2,0 × 10^-5 bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C und/oder einen linearen Expansionskoeffizienten in der radialen Richtung des Substrates bei einer Temperatur von 25 bis 150°C von 2,0 × 10^-5 bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C aufweist, um ein Magnetaufzeichnungsme dium 1 herzustellen. Die Struktur des Magnetaufzeichnungsmediums ist, was eigentlich nicht gesagt werden muss, nicht auf diejenige beschränkt, die in Fig. 3 gezeigt ist.

Das Magnetaufzeichnungsmedium entsprechend der Ausführungsform der Erfindung weist einen ausreichend niedrigen Koeffizienten der statischen Reibung, bevorzugterweise so nied rig wie 0,3 oder weniger, auf, nach 20.000 CSSs in einer CSS-Dauerfestigkeitsmessung.

Die CSS-Dauerfestigkeitsmessung wird ausgeführt bei 25°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% mittels eines CSS-Testers wie eines Lotus-CSS-Testers von Lotus mit der Verwen dung eines DLC-beschichteten MR-Kopfs (DLC = diamantartiger Kohlenstoff) mit einer Kopfgröße von 30% und einem Kopfgewicht von 3 g.

Das Magnetscheibensubstrat der Ausführungsformen der Erfindung weist vorbestimmte linea re Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke und der radialen Richtung des Substra tes auf, d. h. einen kleinen Unterschied in der molekularen Orientierung zwischen der Deck schicht an der Substratoberfläche und dem Volumen des Substrates. Derart wird das Substrat hinsichtlich der Restspannung minimiert und der Kriechveränderungsbetrag in der Richtung der Dicke wird in einen geeigneten Bereich gesteuert bzw. geregelt. Ein solches Magnetschei bensubstrat verwindet sich minimal und weist hochgradig präzise Oberflächeneigenschaften und eine hohe Formstabilität auf. Des weiteren kann, durch Auswählen geeigneter Formungs bedingungen, ein Substrat mit einer niedrigen Verwindung, hochgradig präzisen Oberflächen eigenschaften und einer hohen Formstabilität selbst ohne eine Wärmebehandlung nach dem Formen bereitgestellt werden.

Die Erfindung macht es außerdem möglich, ein Magnetaufzeichnungsmedium, das geringe Formänderungen mit sich bringt und hochgradig präzise Oberflächeneigenschaften und eine hochgradige Zuverlässigkeit aufweist, in großen Mengen und mit niedrigen Kosten herzustel len. Der industrielle Wert dieser Erfindung ist sehr hoch.

[Beispiele]

Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter mittels der folgenden Beispiele erläutert. Aber es sollte zu verstehen sein, dass die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.

Vorbereitung von Magnetscheibensubstraten

Magnetscheibensubstrate, die in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen zu verwenden sind, wurden in der folgenden Weise hergestellt:

Substrat A: Ein Magnetscheibensubstrat mit einem Durchmesser von ungefähr 95 mm und einer Dicke von ungefähr 1,27 mm wurde erhalten durch Formen bei einer Harztemperatur von 320°C, mit einer Injektionsrate von 170 mm/Sekunde, einem Formenklemmdruck von 70 kg/cm² und einer Formentemperatur (fixierte Seite/bewegbare Seite) von 130°C/120°C in einer Form, die einen Stempel aufweist, der an einer kommerziell verfügbaren Spritzgussvor richtung fixiert ist, die einen maximalen Spritzgussdruck von 70 t aufweist, unter Verwen dung eines Polyolefins mit einem hohen Wärmewiderstand (ZEONEX, Nippon Zeon Co., Ltd.) als einem Harz.

Substrat B: Ein Magnetscheibensubstrat wurde erhalten in derselben Weise wie Substrat A, ausgenommen dass die Formungsbedingungen eine Harztemperatur von 320°C, eine Injek tionsrate von 170 mm/Sekunde, ein Formenklemmdruck von 70 kg/cm² und eine Formentem peratur (fixierte Seite/bewegbare Seite) von 120°C/120°C waren.

Substrat C: Ein Magnetscheibensubstrat wurde erhalten in derselben Weise wie Substrat A, ausgenommen dass die Formungsbedingungen eine Harztemperatur von 320°C, eine Injek tionsrate von 170 mm/Sekunde, ein Formenklemmdruck von 70 kg/cm² und eine Formentem peratur (fixierte Seite/bewegbare Seite) von 130°C/130°C waren.

Substrat D: Ein Magnetscheibensubstrat wurde erhalten in derselben Weise wie Substrat A, ausgenommen dass die Formungsbedingungen eine Harztemperatur von 320°C, eine Injek tionsrate von 170 mm/Sekunde, ein Formenklemmdruck von 70 kg/cm² und eine Formentem peratur (fixierte Seite/bewegbare Seite) von 120°C/110°C waren.

Substrat E: Ein Magnetscheibensubstrat wurde erhalten in derselben Weise wie Substrat A, ausgenommen dass die Formungsbedingungen eine Harztemperatur von 320°C, eine Injek tionsrate von 170 mm/Sekunde, ein Formenklemmdruck von 70 kg/cm² und eine Formentem peratur (fixierte Seite/bewegbare Seite) von 110°C/110°C waren.

Substrat F: Ein Magnetscheibensubstrat wurde erhalten in derselben Weise wie Substrat A, ausgenommen dass die Formungsbedingungen eine Harztemperatur von 350°C, eine Injek tionsrate von 170 mm/Sekunde, ein Formenklemmdruck von 70 kg/cm² und eine Formentem peratur (fixierte Seite/bewegbare Seite) von 130°C/120°C waren.

Substrat G: Ein Magnetscheibensubstrat wurde erhalten in derselben Weise wie Substrat A, ausgenommen dass die Formungsbedingungen eine Harztemperatur von 330°C, eine Injek tionsrate von 120 mm/Sekunde, ein Formenklemmdruck von 70 kg/cm² und eine Formentem peratur (fixierte Seite/bewegbare Seite) von 120°C/120°C waren.

Substrat H: Ein Magnetscheibensubstrat wurde erhalten in derselben Weise wie Substrat A, ausgenommen dass die Formungsbedingungen eine Harztemperatur von 310°C, eine Injek tionsrate von 120 mm/Sekunde, ein Formenklemmdruck von 70 kg/cm² und eine Formentem peratur (fixierte Seite/bewegbare Seite) von 115°C/115°C waren.

Substrat I: Ein Magnetscheibensubstrat wurde erhalten in derselben Weise wie Substrat F, ausgenommen dass ein Produkt mit dem Namen Panlite AD-5503 Polycarbonat (Teijin Che micals Ltd.) anstelle des Polyolefins mit hohem Wärmewiderstand verwendet wurde.

Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 2

Diese Beispiele und Vergleichsbeispiele sind dazu gedacht, die Beziehung unter den For mungsbedingungen, dem linearen Expansionskoeffizienten und dem Verwindungsbetrag zu erläutern.

Die Beträge der Ausdehnungsdeformation an der Oberfläche der fixierten Seite der Form und der bewegbaren Oberfläche der Form und in der radialen Richtung der Substrate A, B, C, D und E wurden mit einer thermomechanischen Analysevorrichtung (TMA) entsprechend den zuvor erwähnten Verfahren der Messung und Auswertung der linearen Expansionskoeffi zienten in der Richtung der Dicke und in der radialen Richtung des Magnetscheibensubstrates und des Auftretens der Spannung in der Oberflächendeckschicht gemessen bzw. ausgewertet. Basierend auf den Messungen wurden die linearen Expansionskoeffizienten bestimmt. Der Verwindungsbetrag des Substrates nach dem Formen wurde ebenfalls gemessen. Der Verwin dungsbetrag dieses Substrates, nachdem es für 500 Stunden einer Umgebung mit einer hohen Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit bei 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% (nachdem HH-Test) ausgesetzt wurde, wurde ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse sind in Ta belle 1 und den Fig. 4 bis 6 gezeigt.

Die Tabelle 1 und die Fig. 4 zeigen, dass die linearen Expansionskoeffizienten an der fixierten Oberfläche und der bewegbaren Oberfläche kleine Werte annehmen, und diese Werte sind nahe aneinander, wenn die Formentemperatur hoch ist und die Temperaturen der fixierten Oberfläche und der bewegbaren Oberfläche dieselben sind, wie in Beispiel 3 gezeigt ist. Wenn die Formentemperatur niedrig ist, wie in den Vergleichsbeispielen 1 und 2, ist andererseits zu sehen, dass der lineare Expansionskoeffizient ansteigt und dass, wenn die Temperaturen der fixierten Oberfläche und der bewegbaren Oberfläche unterschiedlich sind, wie es im Ver gleichsbeispiel 1 ist, die Werte des linearen Expansionskoeffizienten auf der fixierten Ober fläche und der bewegbaren Oberfläche sich stark unterscheiden. Diese Erkenntnisse zeigen, dass ein Substrat, das eine minimale in der Deckschicht verbleibende Spannung aufweist, durch Formen (wie Spritzgießen) hergestellt werden kann, wobei die Formentemperatur hoch und die Temperaturen der fixierten Oberfläche und der bewegbaren Oberfläche gleich ge macht werden.

Die Tabelle 1 und die Fig. 5 zeigen, dass der lineare Expansionskoeffizient in der radialen Richtung einen kleinen Wert annimmt, wenn die Formentemperatur hoch ist und die Tempe raturen der fixierten Oberfläche und der bewegbaren Oberfläche dieselben sind, wie es in Bei spiel 3 gezeigt ist. Wenn die Formentemperatur niedrig ist, wie in den Vergleichsbeispielen 1 und 2, wird andererseits herausgefunden, dass der lineare Expansionskoeffizient ansteigt. Die se Erkenntnisse zeigen ebenfalls, dass ein Substrat, das eine minimale in der Deckschicht verbleibende Spannung aufweist, durch Formen (wie Spritzgießen) hergestellt werden kann, wobei die Formentemperatur hoch gemacht wird und die Temperaturen der fixierten Oberflä che und der bewegbaren Oberfläche gleich gemacht werden.

Die Tabelle 1 und die Fig. 6 zeigen, dass der Verwindungsbetrag des Substrates nach dem Formen klein ist, wenn ein Unterschied zwischen den Temperaturen der fixierten Oberfläche und der bewegbaren Oberfläche vorhanden ist, wie in dem Beispiel 1 und dem Vergleichsbei spiel 1. Wenn die Formentemperatur hoch ist und die Temperaturen der fixierten Oberfläche und der bewegbaren Oberfläche gleich sind, ist andererseits die Verwindung sehr groß, wie im Beispiel 3. Der Grund könnte wie folgt sein: Die Zeitabläufe des Freigebens bzw. Entnehmens des Substrates von der fixierten Oberfläche und der bewegbaren Oberfläche der Form sind unterschiedlich, so dass das Temperaturgleichgewicht zwischen den beiden Oberflächen ge stört bzw. zerstört wird. Als ein Ergebnis bleibt eine Spannung in dem Substrat zurück, die die Substratdeformation verursacht. Dieses Phänomen wird bemerkt, wenn die Formentemperatur hoch ist. In diesem Fall kann eine Wärmebehandlung, die nach dem Formen des Substrates ausgeübt wird, den Verformungsbetrag reduzieren.

Im Gegensatz dazu wird der Verformungsbetrag, nachdem das Substrat für 500 Stunden einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit bei 60°C und einer relativen Feuch tigkeit von 80% ausgesetzt worden ist, als sehr klein aufgefunden, wenn die Formentempe ratur hoch ist, wie in den Beispielen 1 bis 3. Auch wird das Substrat, das einen kleinen Ver formungsbetrag aufweist, nachdem es für 500 Stunden einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit bei 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% ausgesetzt worden ist, mit linearen Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke und der radialen Richtung des Substrates gefunden, die in den Bereich von 2,0 × 10^-5 bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C kommen.

Aus den vorhergehenden Ergebnissen ist klar, dass das Substrat, das einen linearen Expan sionskoeffizienten in dem Bereich aufweist, der entsprechend der vorliegenden Erfindung definiert ist, minimal in der Restspannung ist und einen Verformungsbetrag aufweist, der bei 20 µm oder weniger gehalten wird, selbst nachdem es in einer Umgebung mit hoher Tempe ratur und hoher Feuchtigkeit, ohne wärmebehandelt worden zu sein, stehengelassen worden ist, wie in den Beispielen 1 bis 3 demonstriert worden ist. Durch Steuern der Formungsbedin gungen kann das Substrat so ausgebildet werden, dass es nach dem Formen eine minimale Verformung ohne eine Wärmebehandlung nach dem Formen aufweist, wie in den Beispielen 1 und 2.

Beispiele 4 bis 6 und Vergleichsbeispiel 3

Diese Beispiele und das Vergleichsbeispiel sind dazu gedacht, die Beziehung zwischen den Formungsbedingungen und dem linearen Expansionskoeffizienten zu erläutern.

Die Beträge der Expansionsdeformation an der Oberfläche auf der Seite der fixierten Oberflä che der Form und an der Oberfläche auf der bewegbaren Seite der Form und in der radialen Richtung der Substrate F, G, H und I wurden mit einer thermomechanischen Analysevorrich tung (TMA) entsprechend den zuvor erwähnten Verfahren zum Messen und Auswerten der linearen Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke und der radialen Richtung des Magnetscheibensubstrates und des Auftretens einer Spannung in der Oberflächendeckschicht gemessen. Basierend auf den Messungen wurden die linearen Expansionskoeffizienten be stimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 und den Fig. 7 bis 16 gezeigt.

Vergleiche zwischen den Beispielen 4 und 6 und dem Vergleichsbeispiel 3 offenbaren, dass der lineare Expansionskoeffizient in der Richtung der Dicke des Substrates in dem Ver gleichsbeispiel 3 einen negativen Wert zeigt, d. h., was das Auftreten einer großen Restspan nung in der Deckschicht bedeutet.

Vergleiche der Beispiele 4 bis 6 zeigen, dass der lineare Expansionskoeffizient in der radialen Richtung, der Fließrichtung des Harzes, relativ klein in der Differenz ist, während der lineare Expansionskoeffizient in der Richtung der Dicke des Substrates, der Parameter, der mit Beto nung auf die Oberfläche in Kontakt mit der Form gemessen wird, in der folgenden Reihenfol ge in Begriffen der Größe liegt: Beispiel 6 < Beispiel 5 < Beispiel 4. Ganz klar unterscheidet sich der Betrag der Kriechwanderung entsprechend der Formungsbedingungen, was Unter schiede in der molekularen Orientierung in der Richtung der Dicke zeigt.

Beispiele 7 bis 9 und Vergleichsbeispiel 4

Diese Beispiele und das Vergleichsbeispiel sind dazu gedacht, die Beziehung zwischen den linearen Expansionskoeffizienten und dem Gesamtindexpositionierungsfehler zu erläutern.

Die Substrate F, G, H und I wurden bezüglich des Gesamtindexpositionierungsfehlers (TIR Total Index Runout) in der Kreisrichtung des Substrates unter Verwendung einer Substrat formmessausrüstung (SME), die durch Speedfam Co., Ltd. hergestellt worden ist, vermessen. Dann wurde jedes der Substrate für 500 Stunden in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit bei 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% stehengelassen, d. h. einer solchen ausgesetzt, wonach der Gesamtindexpositionierungsfehler (TIR) in der Kreisrichtung des Substrates zur Bestimmung einer Formänderung (%) gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 3 zeigt, dass der Gesamtindexpositionierungsfehler in der Kreisrichtung des Substra tes nach dem Formen ebenfalls eng verknüpft mit der Größe des linearen Expansionskoeffi zienten in der Richtung der Dicke des Substrates und dem Ausmaß des Auftretens von Span nung ist.

Vergleiche zwischen den Beispielen 7 und 8 und dem Beispiel 9 zeigen, dass das Magnet scheibensubstrat der Ausführungsformen der Erfindung lineare Expansionskoeffizienten in dem bevorzugten Bereich der Erfindung aufweist, d. h., einen linearen Expansionskoeffizien ten in der Richtung der Dicke des Substrates von 2,0 × 10^-5 bis 6,0 × 10^-5 cm/cm.°C bei Tem peraturen von 25 bis 120°C und einen linearen Expansionskoeffizienten in der radialen Rich tung des Substrates von 2,0 × 10^-5 bis 7,0 × 10^-5 cm/cm.°C bei Temperaturen von 25 bis 150°C, und dass sie daher, mit einer minimalen Restspannung an der Substratoberfläche, eine Änderung in dem Gesamtindexpositionierungsfehler in der Kreisrichtung des Substrates auf weisen, der auf weniger als 10% beschränkt ist, nachdem sie für 500 Stunden in einer Umge bung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit bei 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% stehengelassen worden sind.

Beispiele 10 bis 12 und Vergleichsbeispiel 5

Diese Beispiele und das Vergleichsbeispiel sind dazu gedacht, die Beziehung zwischen dem linearen Expansionskoeffizienten und der durchschnittlichen Oberflächenrauheit zu erläutern.

Die Substrate F, G, H und I wurden bezüglich der durchschnittlichen Oberflächenrauheit (Ra) des Substrates unter Verwendung eines optischen Oberflächenrauheitsmeters, das durch ZYGO hergestellt wird, vermessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.

Tabelle 4

Durchschnittliche Oberflächerauheit (Ra) des geformten Magnetscheibensubstrats

(Einheit: 1 × 10^-10 m = Å)

Beim Spritzgießen mit einer hohen Harztemperatur und einer hohen Formentemperatur wie in den Beispielen 10 und 11 erniedrigt sich ebenfalls die Schmelzviskosität des Harzes. Daher werden, wie in Tabelle 4 gezeigt ist, die präzise Oberflächeneigenschaften des Substrates e benfalls verbessert, und die präzisen Oberflächeneigenschaften, ausgedrückt als durchschnitt liche Rauheit, von weniger als 10 × 10^-10 m können zusammen mit einer guten Formstabilität erzielt werden.

Beispiele 13 bis 15 und Vergleichsbeispiel 6

Diese Beispiele und das Vergleichsbeispiel sind dazu gedacht, die Eigenschaften von Magnet aufzeichnungsmedien zu erläutern.

Vorbereitung von Magnetaufzeichnungsmedien

Ein Magnetaufzeichnungsmedium wurde erhalten durch Formen einer 500 × 10^-10 m-Chrom- Unterschicht, einer 300 × 10^-10 m-Co-14Cr-4Ta-Magnetschicht und einer 80 × 10^-10 m- Koh lenstoffschutzschicht in dieser Reihenfolge auf einem Substrat F durch Gleichstrom-Sputtern, Bandpolieren der Oberfläche nach dem Sputtern und Beschichten der polierten Oberfläche mit einem auf Fluor basierenden Schmierungsmittel (FOMBLINZ-DOL, Ausimont S. p. A) mit einer Dicke von 20 × 10^-10 m durch Schleuderbeschichtung. Das resultierende Magnetauf zeichnungsmedium wurde bezeichnet als Beispiel 13.

Magnetaufzeichnungsmedien wurden erhalten durch Anwenden der Filmausbildungsschritte auf die Substrate G, H und I in derselben Weise. Die resultierenden Magnetaufzeichnungsme dien wurden bezeichnet als Beispiele 14 und 15 bzw. Vergleichsbeispiel 6.

Auswertung der Eigenschaften von Magnetaufzeichnungsmedien

Die CSS-Dauerhaftigkeitsmessung von jedem der obigen Magnetaufzeichnungsmedien wurde gemacht durch Ausführen von 20.000 CSSs bei 25°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% mittels eines CSS-Testers (Lotus-CSS-Tester von Lotus) unter Verwendung eines DLC- beschichteten MR-Kopfes mit einer Kopfgröße von 30% und einem Kopfgewicht von 3 g.

Der Gesamtindexpositionierungsfehler (TIR) in der Kreisrichtung vor und nach der CSS- Dauerhaftigkeitsmessung und die Koeffizienten der statischen Reibung vor und nach der CSS- Dauerhaftigkeitsmessung sind in Tabelle 5 gezeigt.

Tabelle 5 zeigt, dass die Änderung in der Substratform und dem Koeffizienten der statischen Reibung nach der CSS-Messung eng mit dem linearen Expansionskoeffizienten in der Rich tung der Dicke des Substrates und dem Ausmaß des Auftretens von Spannung verbunden sind.

Vergleiche zwischen den Beispielen 13 und 14 und dem Beispiel 15 zeigen, dass die Koeffi zienten der statischen Reibung alle geringer als 0,3 sind. In dem Magnetaufzeichnungsmedi um, das das Magnetscheibensubstrat aufweist, das einen in gewisser Weise großen linearen Expansionskoeffizienten und ein großes Auftreten von Restspannung zeigt, wie beim Beispiel 15, steigt der Betrag der Substratverformung nach der CSS-Messung an, mit dem Ergebnis, dass der Kopf und die Oberfläche des Mediums nach und nach kontaktieren, was letztendlich zu dem Headcrash führt. Das magnetische Aufzeichnungsmedium, das die Magnetscheiben substrate mit niedriger Restspannung an der Substratoberfläche, wie in den Beispielen 13 und 14 (linearer Expansionskoeffizient in der Richtung der Dicke des Substrates von 2,0 × 10^-5 bis 6,0 × 10^-5 cm/cm.°C bei Temperaturen von 25 bis 120°C und linearer Expansionskoeffizient in der radialen Richtung des Substrates von 2,0 × 10^-5 bis 7,0 × 10^-5 cm/cm.°C bei Tempera turen von 25 bis 150°C) aufweist, weist Koeffizienten der statischen Reibung, nach der CSS- Messung, die 20.000 CSSs mit sich bringt, von weniger als 0,3 auf, was eine zufriedenstellen de Haltbarkeit bzw. Dauerhaftigkeit bedeutet. Wenn eine hohe Dauerhaftigkeit gefordert wird, wird daher ein Substrat mit einem linearen Expansionskoeffizienten in der Richtung der Dicke des Substrates von 2,0 × 10^-5 bis 6,0 × 10^-5 cm/cm.°C bei Temperaturen von 25 bis 120°C und einem linearen Expansionskoeffizienten in der radialen Richtung des Substrates von 2,0 × 10^-5 bis 7,0 × 10^-5 cm/cm.°C bei Temperaturen von 25 bis 150°C bevorzugterweise verwen det.

Die vorliegende Erfindung ist im Detail bezüglich der bevorzugten Ausführungsformen be schrieben worden, und es ist klar, dass Änderungen und Modifikationen ohne Abweichung von der Erfindung, wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, gemacht werden können.

Legenden der Figuren Fig. 4

Coefficient of Linear Expansion = Linearer Expansionskoeffizient
Mold Temperature = Formentemperatur
Fixed Side = Fixierte Seite
Moving Side = Bewegbare Seite
Fixed Surface = Fixierte Oberfläche
Moving Surface = Bewegbare Oberfläche
Preferred Range = Bevorzugter Bereich
More Preferred Range = Noch bevorzugterer Bereich

Fig. 5

Radial Direction = Radiale Richtung
sonst wie bei

Fig.

4

Fig. 6

Warpage Amount Verwindungsbetrag
After Molding = Nach dem Formen
After HH Test = Nach dem HH-Test
sonst wie

Fig.

4

Fig. 7

Expansion Displacement Amount = Ausdehnungsversatzbetrag
Temperature = Temperatur
Mold Fixed Surface = Oberfläche an fixierter Seite der Form
Mold Moving Surface = Oberfläche an bewegbarer Seite der Form

Fig. 8

Coefficient of Linear Expansion = Linearer Expansionskoeffizient
Heating Temperature = Erwärmungstemperatur
Mold Fixed Surface = Oberfläche an fixierter Seite der Form
Mold Moving Surface = Oberfläche an bewegbarer Seite der Form

Fig. 9

Wie

Fig.

7

Fig. 10

Wie

Fig.

8

Fig. 11

Wie

Fig.

7

Fig. 12

Wie

Fig.

8

Fig. 13

Wie

Fig.

7

Fig. 14

Wie

Fig.

8

Fig. 15

Expansion Displacement Amount = Ausdehnungsversatzbetrag
Temperature = Temperatur
Ex. = Bsp.
Comp.Ex. = Vergl.-bsp.

Fig. 16

Coefficient of Linear Expansion = Linearer Expansionskoeffizient
Ex. = Bsp.
Comp.Ex. = Vergl.-bsp.

Claims

1. Magnetscheibensubstrat, das ein thermoplastisches Harz aufweist, wobei das Magnetscheibensubstrat einen linearen Expansionskoeffizienten in der Rich tung der Dicke des Substrates bei Bedingungen einer Temperatur von 25 bis 120°C von 2,0 × 10^-5 bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C aufweist.

2. Magnetscheibensubstrat, das ein thermoplastisches Harz aufweist, wobei das Magnetscheibensubstrat einen linearen Expansionskoeffizienten in der radia len Richtung des Substrates bei Bedingungen einer Temperatur von 25 bis 150°C von 2,0 × 10^-5 bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C aufweist.

3. Magnetscheibensubstrat, das ein thermoplastisches Harz aufweist, wobei das Magnetscheibensubstrat einen linearen Expansionskoeffizienten in der Rich tung der Dicke des Substrates bei Bedingungen einer Temperatur von 25 bis 120°C von 2,0 × 10^-5 bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C aufweist, und einen linearen Expansionskoeffizien ten in der radialen Richtung des Substrates bei Bedingungen einer Temperatur von 25 bis 150°C von 2,0 × 10^-5 bis 8,0 × 10^-5 cm/cm.°C aufweist.

4. Magnetscheibensubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem eine Verwindung des Substrates gleich 20 µm oder weniger ist.

5. Magnetscheibensubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Gesamtindexpositionierungsfehler in einer Kreisrichtung des Substrates geringer als 15 µm ist.

6. Magnetscheibensubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem, wenn das Substrat für 500 Stunden einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit bei einer Temperatur von 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% ausgesetzt worden ist, eine Änderung in einem Gesamtindexpositionierungsfehler in der Kreisrichtung des Substrates geringer als 10% ist.

7. Magnetscheibensubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine durchschnittliche Rauheit einer Oberfläche des Substrates geringer als 10 × 10^-10 m ist.

8. Magnetaufzeichnungsmedium, das ein Magnetscheibensubstrat nach einem der Ansprü che 1 bis 7 aufweist.

9. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 8, das einen Koeffizienten der statischen Reibung, nach 20.000 CSSs in einer CSS- Dauerhaftigkeitsmessung, von 0,3 oder weniger aufweist.

10. Verfahren zum Herstellen eines Magnetscheibensubstrates, wie es in einem der Ansprü che 1 bis 7 beansprucht ist, das den Schritt des Spritzgießens eines thermoplastischen Harzes, das eine Glasübergangs temperatur von 135 bis 165°C und eine Feuchtigkeitsabsorption von 0,001 bis 0,01% bei der Temperatur von 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80% aufweist, bei Formungsbedingungen, die eine Harztemperatur von 250 bis 400°C, eine Injektionsrate von 50 bis 300 mm/s, einen Formenklemmdruck von 30 bis 150 kg/cm² und eine For mentemperatur von 100 bis 160°C beinhalten, aufweist.

11. Verfahren zum Herstellen eines Magnetscheibensubstrates nach Anspruch 10, bei dem eine Wärmebehandlung des Substrates nach dem Spritzgießen ausgeführt wird.