JP2001261365A - 基板用ガラス - Google Patents
基板用ガラスInfo
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- Magnetic Record Carriers (AREA)
- Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
Abstract
供。 【解決手段】モル%で、Al2O3:10〜50、Ca
O:20〜70、SiO2:0〜25、MgO:0〜2
5、SrO:0〜25、BaO:0〜25、ZnO:0
〜25、TiO2:0〜25、ZrO2:0〜15、Li
2O:0〜15、Na2O:0〜15、K2O:0〜1
5、Y2O3:0〜25、La2O3:0〜25、である基
板用ガラス。
Description
ディスク等の情報記録媒体、バンドパスフィルタ等の光
回路部品、等の基板に用いられるガラスに関する。
気ディスク(ハードディスク)用基板の材料としては、
アルミニウム、ガラス、セラミックス、カーボンなどが
知られている。現在では、サイズや用途に応じて主にア
ルミニウムおよびガラスが実用化されている。なかでも
ガラス基板は、表面の平滑性や機械的強度が優れている
ため、その使用範囲が拡大している。
スとして、モル%表示の組成が、SiO2:65.3
%、Al2O3:8.6%、ZrO2:3.5%、Li
2O:12.5%、Na2O:10.1%、であるガラス
(以下「従来ガラス」という。)が例示される。
の問題を解決するために、高ヤング率のガラスが求めら
れている。このような問題を解決するガラスとして、特
開平10−81542号公報には、ヤング率が100G
Pa以上であるガラスが開示されている。
においては、ガラスまたは結晶化ガラスからなる基板が
用いられている。たとえば、光回路の分波用または合波
用バンドパスフィルタには、結晶化ガラス基板に種々の
セラミックス薄膜またはガラス薄膜を積層したものが用
いられてきている。このような基板用の結晶化ガラスと
して、モル%表示の組成が、SiO2:74.5%、A
l2O3:3.8%、MgO:1.1%、CaO:0.1
%、ZnO:0.4%、ZrO2:0.6%、Li2O:
18.1%、Na2O:0.1%、K2O:1.2%、P
2O5:0.1%、である結晶化ガラス(以下「従来結晶
化ガラス」という。)が例示される。この従来結晶化ガ
ラスには、Li2O・2SiO2等の結晶が析出してい
る。
の金属材料が用いられており、ガラス基板とその周囲で
用いられる金属材料の膨張係数マッチングが重要であ
る。たとえば、ガラス基板を固定しているクランプはス
テンレス鋼等の金属である。このガラス基板は磁気ディ
スク使用時には高速で回転し、その際、駆動モータ等の
発熱によってクランプの温度は90℃またはそれ以上に
上昇する。
きいほど、このクランプの温度上昇により次のような問
題が生じる可能性が高くなる。すなわち、クランプによ
るガラス基板の固定が緩んだり、またはガラス基板に歪
みやたわみが生じ、その結果、データ記録箇所の位置ず
れが起って書き込みエラーまたは読み込みエラーが生じ
る。なお、金属材料の50〜350℃における平均線膨
張係数αは、典型的には110×10-7/℃程度であ
る。
を解決するために、基板に用いられるガラスのヤング率
が高いことが求められている。前記従来ガラスのαは8
7×10-7/℃であり、前記膨張係数マッチングの問題
の解決が図られているが、ヤング率は83GPaであり
決して高くはない。
回路部品用基板においても、基板とその積層薄膜との膨
張係数マッチングが重要である。たとえば、該光回路部
品を通過した光の中心波長の温度依存性を0.003n
m/℃以下にするためには、基板のαは80×10-7/
℃以上であることが求められる。また、基板は研磨加工
されるので高強度したがって高ヤング率であることが求
められている。
/℃であり、またそのヤング率は94GPaであって比
較的高いが、結晶化工程が必須であり、したがって製造
工程がガラス基板に比べて多い問題がある。本発明は、
以上の課題を解決する、高ヤング率かつ高膨張係数の基
板用ガラスの提供を目的とする。
準のモル%表示で、実質的に、 Al2O3 10〜50、 CaO 20〜70、 SiO2 0〜25、 MgO 0〜25、 SrO 0〜25、 BaO 0〜25、 ZnO 0〜25、 TiO2 0〜25、 ZrO2 0〜15、 Li2O 0〜15、 Na2O 0〜15、 K2O 0〜15、 Y2O3 0〜25、 La2O3 0〜25、 からなる基板用ガラスを提供する。また、本発明は、前
記基板用ガラスからなる情報記録媒体用ガラス基板およ
び光回路部品用ガラス基板を提供する。
超であるケイ酸塩ガラスまたはケイ酸塩結晶化ガラスに
おいて高ヤング率および高膨張係数を同時に満たすこと
が困難であるのは、ケイ酸塩ガラスまたはケイ酸塩結晶
化ガラスのガラス構造に由来することを見出し、本発明
に至った。
ガラスという。)の液相温度は1400℃以下であるこ
とが好ましい。1400℃超ではガラス製造時に失透す
るおそれがある。より好ましくは1350℃以下、特に
好ましくは1300℃以下、最も好ましくは1250℃
以下である。
以上であることが好ましい。90GPa未満では、基板
がたわんだり反ったりするおそれがある、または基板の
強度が低くなりすぎるおそれがある。より好ましくは1
00GPa以上、特に好ましくは110GPa以上であ
る。
グ率Eを密度dで除したものE/dは34GPa/g/
cm3以上であることが好ましい。34GPa/g/c
m3未満では基板がたわんだり反ったりするおそれがあ
る。より好ましくは35GPa/g/cm3以上、特に
好ましくは36GPa/g/cm3以上、最も好ましく
は37GPa/g/cm3以上である。
平均線膨張係数αは70×10-7/℃以上であることが
好ましい。70×10-7/℃未満では、磁気ディスクの
金属製クランプ、バンドパスフィルタの積層薄膜、等と
の膨張係数マッチングが困難になるおそれがある。より
好ましくは80×10-7/℃以上、特に好ましくは84
×10-7/℃以上、最も好ましくは89×10-7/℃以
上である。
%表示で、実質的に、 Al2O3 20〜35、 CaO 45〜60、 SiO2 4〜9、 MgO 0〜10、 SrO 0〜10、 BaO 0〜10、 ZnO 0〜10、 TiO2 0〜10、 ZrO2 0〜7、 Li2O 0〜8、 Na2O 0〜6、 K2O 0〜6、 Y2O3 0〜4、 La2O3 0〜4、 からなり、Al2O3およびCaOの含有量の合計とSi
O2の含有量の比(Al2O3+CaO)/SiO2が10
以上であることが好ましい。
ル%を単に%と表示して説明する。Al2O3はガラスを
安定化させる成分であり必須である。50%超ではガラ
ス化が困難になる。好ましくは45%以下、より好まし
くは40%以下、特に好ましくは35%以下である。1
0%未満でもガラス化が困難になる。好ましくは15%
以上、より好ましくは20%以上である。
必須である。70%超ではガラス化が困難になる。好ま
しくは65%以下、より好ましくは60%以下である。
20%未満でもガラス化が困難になる。好ましくは30
%以上、より好ましくは40%以上、特に好ましくは4
5%以上である。
化させ、また液相温度を低下させるために、25%まで
含有してもよい。25%超ではEおよび/またはαが小
さくなりすぎるおそれがある。好ましくは20%以下、
より好ましくは15%以下、特に好ましくは12%以
下、最も好ましくは9%以下である。
0.1%以上であることが好ましい。0.1%未満では
ガラス化が困難になるおそれがある、または液相温度が
高くなりすぎるおそれがある。好ましくは1%以上、よ
り好ましくは3%以上、特に好ましくは4%以上であ
る。
合、Al2O3およびCaOの含有量の合計とSiO2の
含有量の比(Al2O3+CaO)/SiO2は2以上で
あることが好ましい。ここで、(Al2O3+CaO)/
SiO2は、Eおよび/またはαに影響する因子であ
る。この比が2未満ではEおよび/またはαが小さくな
りすぎる。好ましくは4以上、より好ましくは6以上、
特に好ましくは8以上、最も好ましくは10以上であ
る。
ために、または液相温度を低下させるために、25%ま
で含有してもよい。25%超ではかえって液相温度が高
くなりすぎるおそれがある。好ましくは20%以下、よ
り好ましくは15%以下、特に好ましくは10%以下で
ある。MgOを含有する場合、その含有量は1%以上で
あることが好ましい。より好ましくは3%以上、特に好
ましくは5%以上である。
いが、溶融ガラスの粘度を小さくするために、または液
相温度を低下させるために、それぞれ25%まで含有し
てもよい。25%超ではEが小さくなりすぎるおそれが
ある。それぞれの含有量は、好ましくは20%以下、よ
り好ましくは15%以下、特に好ましくは10%以下で
ある。SrOを含有する場合、またはBaOを含有する
場合、それぞれの含有量は1%以上であることが好まし
い。より好ましくは3%以上、特に好ましくは4%以上
である。
ために、または液相温度を低下させるために、25%ま
で含有してもよい。25%超ではかえって液相温度が高
くなりすぎるおそれがある。好ましくは20%以下、よ
り好ましくは15%以下、特に好ましくは10%以下で
ある。ZnOを含有する場合、その含有量は1%以上で
あることが好ましい。より好ましくは3%以上、特に好
ましくは4%以上である。
るために、または化学的耐久性を高くするために、25
%まで含有してもよい。25%超では液相温度が高くな
りすぎるおそれがある。好ましくは20%以下、より好
ましくは15%以下、特に好ましくは10%以下であ
る。TiO2を含有する場合、その含有量は1%以上で
あることが好ましい。より好ましくは2%以上、特に好
ましくは3%以上である。
るために、または化学的耐久性を高くするために、25
%まで含有してもよい。25%超では液相温度が高くな
りすぎるおそれがある。好ましくは20%以下、より好
ましくは15%以下、特に好ましくは10%以下、最も
好ましくは7%以下である。ZrO2を含有する場合、
その含有量は1%以上であることが好ましい。より好ま
しくは2%以上、特に好ましくは3%以上である。
ために、またはEを大きくするために、またはαを大き
くするために、15%まで含有してもよい。15%超で
は液相温度が高くなりすぎるおそれがある。好ましくは
10%以下、より好ましくは8%以下、特に好ましくは
6%以下である。Li2Oを含有する場合、その含有量
は1%以上であることが好ましい。より好ましくは2%
以上、特に好ましくは3%以上である。
小さくするために、またはαを大きくするために、それ
ぞれ15%まで含有してもよい。15%超ではEが小さ
くなりすぎるおそれがある。好ましくは10%以下、よ
り好ましくは7%以下、特に好ましくは5%以下であ
る。Na2Oを含有する場合、またはK2Oを含有する場
合、それぞれの含有量は1%以上であることが好まし
い。より好ましくは2%以上、特に好ましくは3%以上
である。
ために25%まで含有してもよい。25%超では液相温
度が高くなりすぎるおそれがある。好ましくは15%以
下、より好ましくは10%以下、特に好ましくは5%以
下である。Y2O3を含有する場合、その含有量は1%以
上であることが好ましい。より好ましくは2%以上であ
る。なお、液相温度をより低くしたい場合はY2O3を実
質的に含有しないことが好ましい。
るために25%まで含有してもよい。25%超では液相
温度が高くなりすぎるおそれがある。好ましくは15%
以下、より好ましくは10%以下、特に好ましくは5%
以下である。La2O3を含有する場合、その含有量は1
%以上であることが好ましい。より好ましくは2%以上
である。
るが、その他の成分を本発明の目的を損なわない範囲で
含有してもよい。前記その他成分の含有量の合計は25
モル%以下であることが好ましい。より好ましくは15
モル%以下、特に好ましくは10モル%以下である。前
記その他成分について以下に述べる。
2O3、MnO、Fe2O3、CoO、NiO、CuO、G
a2O3、GeO2、Nb2O5、MoO3、CeO2、Pr2
O3、Nd2O3、Pm2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2
O3、Tb2O3、Dy2O3、Ho 2O3、Er2O3、Tm2
O3、Yb2O3、HfO2、Ta2O5およびWO3からな
る群(以下この群を群Aという。)から選ばれる1種以
上の成分を含有してもよい。群Aの成分の含有量の合計
は20モル%以下であることが好ましい。20モル%超
では、液相温度が高くなりすぎるおそれがある、または
密度が大きくなりすぎ比弾性率が低下するおそれがあ
る。より好ましくは15モル%以下、特に好ましくは1
0モル%以下、最も好ましくは3モル%以下である。ま
た、群Aの成分を含有する場合、それらの含有量の合計
は0.1モル%以上であることが好ましい。より好まし
くは1モル%以上、特に好ましくは2モル%以上であ
る。
スを安定化させるために、B2O3、P2O5、TeO2、
PbO、Bi2O3等を含有してもよい。これらの含有量
の合計は10モル%以下であることが好ましい。ガラス
の清澄促進のために、SO3、As2O5、Sb2O5等を
含有してもよい。これらの含有量の合計は2モル%以下
であることが好ましい。
その後、徐冷工程、切断工程を経てガラス基板とされ
る。本発明においては結晶化工程は不要である。
および光回路部品用ガラス基板について説明する。本発
明の情報記録媒体用ガラス基板は、本発明のガラスから
なり、所望の寸法に切断されているガラス板であって、
情報記録媒体の基板に用いられる。ここでいう情報記録
媒体として、磁気ディスク、光ディスク等が例示され
る。
明のガラスからなり、所望の寸法に切断されているガラ
ス板であって、光回路部品の基板に用いられる。ここで
いう光回路部品として、高密度波長分割多重(DWD
M)光通信システムで使用される光合波用/光分波用バ
ンドパスフィルタ、利得平坦化フィルタ等が例示され
る。なお、本発明の光回路部品用ガラス基板の表面に
は、通常、積層薄膜が形成される。
示した組成となるように原料を調合して白金るつぼに入
れ、1450〜1650℃に加熱し3〜5時間溶融し
た。この際白金スターラにより2時間撹拌し溶融ガラス
を均質化した。次いで溶融ガラスを流し出して板状に成
形後、徐冷を行った。
g/cm3)、ヤング率E(単位:GPa)、50〜3
50℃における平均線膨張係数α(単位:10-7/℃)
および液相温度TL(単位:℃)を測定した。ヤング率
を密度で除した比弾性率E/d(単位:GPa/g/c
m3)の値とともに表に示す。d、E、α、TLの測定方
法は以下のとおりである。
デス法により測定した。 E:4cm×4cmのガラス板の両面が平行になるよう
に研磨して、厚さを10〜20mmとした試料につい
て、超音波パルス法により測定した。 α:直径5mm、長さ20mmの円柱状に加工し、熱機
械分析装置(リガク(株)製、商品名TMA8140)
を用いて5℃/分の昇温速度で測定し、50〜350℃
における平均線膨張係数を算出した。 TL:ガラスを乳鉢で2mm程度のガラス粒に粉砕し、
このガラス粒を白金ボートの上に並べて置く。この白金
ボートを温度傾斜炉に入れて24時間熱処理し、結晶が
析出しているガラス粒が位置していた部分の温度の最高
値を液相温度とした。
従来ガラス、例12は特開平10−81542号公報に
実施例3として開示されているガラスであり、いずれも
比較例である。
み込みエラー等のトラブルが起りにくい磁気ディスク等
の情報記録媒体を提供できる。また、強度が大きく温度
依存性の小さいバンドパスフィルタ等の光回路部品を提
供できる。さらに、結晶化工程が不要であり、結晶化ガ
ラス基板に比べて製造工程が少ない情報記録媒体用ガラ
ス基板または光回路用ガラス基板を提供できる。
Claims (7)
- 【請求項1】下記酸化物基準のモル%表示で、実質的
に、 Al2O3 10〜50、 CaO 20〜70、 SiO2 0〜25、 MgO 0〜25、 SrO 0〜25、 BaO 0〜25、 ZnO 0〜25、 TiO2 0〜25、 ZrO2 0〜15、 Li2O 0〜15、 Na2O 0〜15、 K2O 0〜15、 Y2O3 0〜25、 La2O3 0〜25、 からなる基板用ガラス。 - 【請求項2】SiO2の含有量が0.1モル%以上であ
って、Al2O3およびCaOの含有量の合計とSiO2
の含有量の比(Al2O3+CaO)/SiO2が2以上
である請求項1に記載の基板用ガラス。 - 【請求項3】液相温度が1400℃以下である請求項1
または2に記載の基板用ガラス。 - 【請求項4】ヤング率が90GPa以上である請求項
1、2または3に記載の基板用ガラス。 - 【請求項5】50〜350℃における平均線膨張係数が
70×10-7/℃以上である請求項1、2、3または4
に記載の基板用ガラス。 - 【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の基板用ガ
ラスからなる情報記録媒体用ガラス基板。 - 【請求項7】請求項1〜5のいずれかに記載の基板用ガ
ラスからなる光回路部品用ガラス基板。
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2000
- 2000-03-24 JP JP2000084060A patent/JP4273620B2/ja not_active Expired - Fee Related
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