DE10032565A1 - Magnetscheibensubstrat, Magnetaufzeichnungsmedium und Verfahren zum Herstellen eines Magnetscheibensubstrats - Google Patents
Magnetscheibensubstrat, Magnetaufzeichnungsmedium und Verfahren zum Herstellen eines MagnetscheibensubstratsInfo
- Publication number
- DE10032565A1 DE10032565A1 DE10032565A DE10032565A DE10032565A1 DE 10032565 A1 DE10032565 A1 DE 10032565A1 DE 10032565 A DE10032565 A DE 10032565A DE 10032565 A DE10032565 A DE 10032565A DE 10032565 A1 DE10032565 A1 DE 10032565A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- substrate
- temperature
- magnetic disk
- linear expansion
- expansion coefficient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
- G11B5/8404—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers manufacturing base layers
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
- G11B5/73—Base layers, i.e. all non-magnetic layers lying under a lowermost magnetic recording layer, e.g. including any non-magnetic layer in between a first magnetic recording layer and either an underlying substrate or a soft magnetic underlayer
- G11B5/739—Magnetic recording media substrates
- G11B5/73923—Organic polymer substrates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Magnetic Record Carriers (AREA)
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
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 × 10-10 m 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Diese Beispiele und das Vergleichsbeispiel sind dazu gedacht, die Eigenschaften von Magnet
aufzeichnungsmedien zu erläutern.
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.
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.
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
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
Radial Direction = Radiale Richtung
sonst wie bei
sonst wie bei
Fig.
4
Warpage Amount Verwindungsbetrag
After Molding = Nach dem Formen
After HH Test = Nach dem HH-Test
sonst wie
After Molding = Nach dem Formen
After HH Test = Nach dem HH-Test
sonst wie
Fig.
4
Expansion Displacement Amount = Ausdehnungsversatzbetrag
Temperature = Temperatur
Mold Fixed Surface = Oberfläche an fixierter Seite der Form
Mold Moving Surface = Oberfläche an bewegbarer Seite der Form
Temperature = Temperatur
Mold Fixed Surface = Oberfläche an fixierter Seite der Form
Mold Moving Surface = Oberfläche an bewegbarer Seite der Form
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
Heating Temperature = Erwärmungstemperatur
Mold Fixed Surface = Oberfläche an fixierter Seite der Form
Mold Moving Surface = Oberfläche an bewegbarer Seite der Form
Wie
Fig.
7
Wie
Fig.
8
Wie
Fig.
7
Wie
Fig.
8
Wie
Fig.
7
Wie
Fig.
8
Expansion Displacement Amount = Ausdehnungsversatzbetrag
Temperature = Temperatur
Ex. = Bsp.
Comp.Ex. = Vergl.-bsp.
Temperature = Temperatur
Ex. = Bsp.
Comp.Ex. = Vergl.-bsp.
Coefficient of Linear Expansion = Linearer Expansionskoeffizient
Ex. = Bsp.
Comp.Ex. = Vergl.-bsp.
Ex. = Bsp.
Comp.Ex. = Vergl.-bsp.
Claims (11)
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.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19363999 | 1999-07-07 | ||
JP23479699A JP2001076335A (ja) | 1999-07-07 | 1999-08-20 | 磁気ディスク基板、磁気記録媒体、および磁気ディスク基板の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10032565A1 true DE10032565A1 (de) | 2001-01-11 |
Family
ID=26507989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10032565A Ceased DE10032565A1 (de) | 1999-07-07 | 2000-07-05 | Magnetscheibensubstrat, Magnetaufzeichnungsmedium und Verfahren zum Herstellen eines Magnetscheibensubstrats |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001076335A (de) |
DE (1) | DE10032565A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1760699A1 (de) * | 2005-08-30 | 2007-03-07 | Konica Minolta Opto, Inc. | Substrat für ein magnetisches Informationsaufzeichnungsmedium und Verfahren zur Substratherstellung für ein magnetisches Informationsaufzeichnungsmedium |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5764332B2 (ja) * | 2011-01-07 | 2015-08-19 | 日東電工株式会社 | 偏光板 |
-
1999
- 1999-08-20 JP JP23479699A patent/JP2001076335A/ja active Pending
-
2000
- 2000-07-05 DE DE10032565A patent/DE10032565A1/de not_active Ceased
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1760699A1 (de) * | 2005-08-30 | 2007-03-07 | Konica Minolta Opto, Inc. | Substrat für ein magnetisches Informationsaufzeichnungsmedium und Verfahren zur Substratherstellung für ein magnetisches Informationsaufzeichnungsmedium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001076335A (ja) | 2001-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69425414T2 (de) | Magnetplattensubstrat und Magnetplatte welche dieses verwendet | |
DE69811958T2 (de) | Wiederbeschreibbare optische datenspeicherplatte mit verbessenter planheit | |
DE2648303C3 (de) | Magnetaufzeichnungselement und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE69026182T2 (de) | Magnetplattengerät und Magnetplatte | |
DE60011163T2 (de) | Glassubstrat für ein magnetisches Medium und Herstellungsverfahren desselben | |
DE10304865A1 (de) | Magnetische Medien mit verbesserter Austauschkopplung | |
DE10349317A1 (de) | Texturieren von Substraten für magnetische Platten | |
DE112018003329T5 (de) | Magnetisches aufzeichnungsmedium | |
DE69120308T2 (de) | Magnetooptischer Aufzeichnungsträger und Verfahren zur Bearbeitung seiner Oberfläche | |
DE19524220A1 (de) | Magnetisches Aufzeichnungsmedium, Verfahren zu dessen Herstellung, und Aufnahme- und Wiedergabeverfahren | |
JP2010192065A (ja) | 磁気テープ表層における潤滑剤層の厚み評価方法 | |
US7220446B2 (en) | Management technique of friction coefficient based on surface roughness, substrate for information recording medium, information recording medium and manufacture method thereof | |
DE69311664T2 (de) | Biaxial orientierter basisfilm und daraus hergestellte diskette für magnetische aufzeichnung mit hoher dichte | |
DE69525685T2 (de) | Optisches Aufzeichnungsmedium und Verfahren zu seiner Anwendung | |
DE69128215T2 (de) | Magnetischer Aufzeichnungsträger | |
DE69317065T2 (de) | Optische Platte mit Nabe und Giessform zum Giessen ihres Plattensubstrats | |
DE3639682C2 (de) | Magnetische Aufzeichnungsplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE69117808T2 (de) | Magnetooptische Platte und Verfahren zur Herstellung | |
DE69914133T2 (de) | Informationsaufzeichnungsmedium | |
DE10032565A1 (de) | Magnetscheibensubstrat, Magnetaufzeichnungsmedium und Verfahren zum Herstellen eines Magnetscheibensubstrats | |
DE3538442C2 (de) | ||
US6203892B1 (en) | Magnetic recording medium and manufacturing method therefor | |
DE69936668T2 (de) | Magnetisches aufzeichnungsmedium, herstellungsverfahren und magnetischer diskettenapparat | |
DE68910849T2 (de) | Magnetisches Dünnschichtmedium und Verfahren zu seiner Herstellung. | |
WO1996037885A1 (de) | Direkt kontaktierbare platte für vertikale magnetische datenspeicherung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: KRAMER - BARSKE - SCHMIDTCHEN, 81245 MUENCHEN |
|
8131 | Rejection |