JP2006286139A

JP2006286139A - 磁気ディスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板の強化方法、およびそれを用いてなるハードディスクドライブ

Info

Publication number: JP2006286139A
Application number: JP2005107567A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Kawamura; 次男河村; Seiji Inaba; 誠二稲葉; Yoshio Uchiyama; 義夫内山
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2005-04-04
Filing date: 2005-04-04
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】落下などの衝撃が負荷されてもガラスディスクの外周部分が損傷することのない、磁気ディスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板の強化方法、およびそれらを用いてなるハードディスクドライブを提供する。
【解決手段】ハードディスクドライブにおいて読み書き用のヘッドが設けられた磁気ディスク外周部の直近の磁気ディスク用ガラス基板の外周端部周辺の外周端部から所定幅の上下面および外周端面に、ガラス表面またはガラス内部に超短パルスレーザー光を集光照射して異質相を形成させる強化処理方法を用いて強化処理部分を設けたガラス基板を用いてハードディスクドライブを構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は磁気ディスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板の強化方法、およびそれを用いてなるハードディスクに関する。

近年、ハードディスクドライブにおいては大容量化が求められており、ガラス製のディスク基板に磁性層および潤滑層を設けたガラス磁気ディスクが用いられるようになっている。しかし、ガラスは脆性材料であるので、ハードディスクドライブを製造する時の取り扱い、製品としての流通したりコンピュータ部品として使用する際に落下するなどして過度の衝撃が負荷されると比較的容易に損傷してしまう。そのため、このような衝撃が負荷された際に損傷することのないように、ガラス磁気ディスクに用いるガラス基板を強化する対策が考えられ、一般的な板ガラスで実施されている風冷強化法やイオン交換を用いる化学強化処理法を用いてガラス表面に圧縮応力を付与する方法を用いた強化処理が行われている。また、特許文献１に記載されているように、ガラス材料に超短波長のパルスレーザー光を集光照射してガラス材料の表面あるいはガラス材料の内部に異質相を形成させる強化処理も提案されている。

一方、ガラス磁気ディスクを装填したハードディスクドライブに落下などにより外部から衝撃が負荷された場合、損傷の大半は、衝撃の応力が集中するガラス磁気ディスクをハードディスクドライブに固定しているスピンドルモータのハブ、スペーサ、ディスク押えの周辺部、すなわちドーナツ状の形状を有するガラス磁気ディスクの中心孔周辺の内縁部で生じる。しかし、ハードディスクドライブは可能な限りコンパクトな形状とする必要があるため、図５に示すように、ガラス磁気ディスク１０を収納するハードディスクドライブ２０のケーシングの内壁２１、読み書き用のヘッドを移動させるスライダー２３、読み書き用のヘッドを収納するための部材２４などが、ガラス磁気ディスク１０の外周部に極めて接近して設けられており、特に読み書き用のヘッドを収納するための部材２４はガラス磁気ディスク１０にオーバーラップする状態で設けられており、ハードディスクドライブに落下などの衝撃が負荷された場合に、読み書き用のヘッドを収納するための部材２４がガラス磁気ディスク１０の外周部分に接触して損傷してしまう可能性がある。

ガラス磁気ディスクのガラス基板を局部的に強化処理する方法として、特許文献２には、ガラス磁気ディスク基板の内径部分と外径部分に選択的に強化剤を塗布して熱処理して拡散させる強化方法が記載されている。しかしこの方法では、磁気記録層をスパッターする際に、強化によりイオン交換されたナトリウムやリチウムがスパッター雰囲気と反応してガラス磁気ディスク基板表面に突起などの異物を形成して磁気ディスクメディアとした後に欠陥となることがある。

本出願に関する先行技術文献情報として次のものがある。
特開２００３−０２８６０４号公報特開平０９−０２７１５０号公報

本発明は、落下などの衝撃が負荷されてもガラス磁気ディスク、特にガラス磁気ディスクの外周部分が損傷することのない、磁気ディスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板の強化方法、およびそれを用いてなるハードディスクドライブを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の磁気ディスク用ガラス基板は、ハードディスクドライブに用いるド−ナツ状形状の磁気ディスク用ガラス基板であって、該磁気ディスク用ガラス基板の上下面の外周端から２ｍｍ内周側の位置までの部分および外周端面に、強化処理部分を設けてなることを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板（請求項１）である。
また、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の強化方法は、ハードディスクドライブに用いるド−ナツ状形状の磁気ディスク用ガラス基板の強化方法であって、該磁気ディスク用ガラス基板の上下面の外周端から２ｍｍ内周側の位置までの部分および外周端面に、超短波長のパルスレーザー光を集光照射して磁気ディスク用ガラス基板表面および／または磁気ディスク用ガラス基板の内部に異質相を形成させて強化処理部分を設けることを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の強化方法（請求項２）である。
そして、本発明の磁気ディスク用ガラス基板は、上記（請求項１）の磁気ディスク用ガラス基板を用いてなるハードディスクドライブ（請求項３）である。

本発明の磁気ディスク用ガラス基板は、基板の上下面の外周端から２ｍｍ内周側の位置までの部分および外周端面に、ガラス表面またはガラス内部に異質相を形成させる強化処理方法を用いて強化処理部分を設けているので、落下などの衝撃が負荷された際に、読み書き用のヘッドを収納するための部材に接触しても外周部に極めて損傷が生じにくい。また、イオン交換法による強化法によらない本発明の磁気ディスク用ガラス基板を用いた磁気ディスクメディアにおいては、基板表面の突起などの異物形成による欠陥を生じることがない。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。本発明においては図１に示すように、ドーナツ状のガラス磁気ディスク１０に用いるガラス基板において、ガラス基板の上下面１３ａおよび１３ｂの外周端１１から２ｍｍ内周側の位置１２までの部分、および外周端面１４に、それぞれハッチングで示す強化処理部分１０ａおよび１０ｂを設けることを特徴とする。

本発明のガラス基板に用いるガラス材料としては、通常の酸化物ガラスを用いることができるが、クラック発生が少ない組成のガラスを用いることが好ましい。このような組成のガラスとしては、例えば５〜１５mass％のＮａ_２Ｏ、０〜１０mass％のＬｉ_２Ｏ、５〜１５mass％のＡｌ_２Ｏ_３、０〜６mass％のＣａＯ、２〜１０mass％のＴｉＯ_２、５３〜７５mass％のＳｉＯ_２、Ｎｂ酸化物および／またはＶ酸化物をＮｂ_２Ｏ_５換算またはＶ_２Ｏ_５換算で０．１〜１０mass％含有するガラス材料、５〜１５mass％のＮａ_２Ｏ、０〜１０mass％のＬｉ_２Ｏ、５〜１５mass％のＡｌ_２Ｏ_３、０〜６mass％のＣａＯ、２〜６mass％のＴｉＯ_２、０〜５mass％のＺｒＯ_２、５３〜７５mass％のＳｉＯ_２、Ｎｂ酸化物および/またはＶ酸化物をＮｂ_２Ｏ_５換算またはＶ_２Ｏ_５換算で０．１〜１０mass％含有するガラス材料、あるいは５〜１５mass％のＮａ_２Ｏ、０〜１０mass％のＬｉ_２Ｏ、５〜１５mass％のＡｌ_２Ｏ_３、０．５〜６mass％のＣａＯ、２〜１０mass％のＴｉＯ_２、０〜５mass％のＺｒＯ_２、５３〜７５mass％のＳｉＯ_２を含有し、かつ１〜１５％のＢ_２Ｏ_３と０〜５mass％のＫ_２Ｏを含有するガラス材料、もしくは５〜１５mass％のＮａ_２Ｏ、０〜１０mass％のＬｉ_２Ｏ、５〜１５mass％のＡｌ_２Ｏ_３、０．５〜６mass％のＣａＯ、２〜１０mass％のＴｉＯ_２、０〜５mass％のＺｒＯ_２、５３〜７５mass％のＳｉＯ_２を含有し、かつ０〜１５mass％のＢ_２Ｏ_３と０．５〜５mass％のＫ_２Ｏを含有するガラス材料などを挙げることができる。

ガラス基板の外周部分に強化処理部分を設ける方法としては、ガラス材料を強化するために行われている公知の強化処理方法を用いることができる。例えば、数ｎＪ〜１ｍＪのエネルギーを有する１×１０^−１５秒のオーダーのパルス幅、４００〜１０００ｎｍの超短波長のパルスレーザー光をレンズ等を用いて１００μｍ以下のスポット状に収斂し、収斂点をドーナツ状のガラス基板のヘッド収納用部品とガラスディスクが接触する可能性がある位置より少なくとも２ｍｍ内周側の位置から外周端までの上下面および外周端面の内部および／または表面（図２に収斂点の例を×で示す）において走査移動させ、これらの部分に周囲の部分とは異質な相を形成させる。または、これらの部分の表面に硝酸カリウムを塗布し、３００〜５００℃に加熱してガラス中のＮａイオンと硝酸カリウムのＫイオンを交換し、表面に圧縮応力を付与する。これらのいずれかの強化処理方法を用いて、ガラスディスクの内縁部に強化処理部分を設けることができる。このように、強化処理は、ガラスディスクの中心孔周辺の内縁部分の両面および／または内部まで行うことが望ましい。

以下、実施例にて本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
５．０mass％のＮａ_２Ｏ、３．６mass％のＬｉ_２Ｏ、１２．７mass％のＡｌ_２Ｏ_３、０．５mass％のＣａＯ、３．７mass％のＴｉＯ_２、５７．３mass％のＳｉＯ_２、７．６mass％のＢ_２Ｏ_３、１．８mass％のＫ_２Ｏ、７．８mass％のＮｂ_２Ｏ_５からなるドーナツ状のガラス基板を、外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍの寸法に研磨し精密洗浄した後、ガラス研磨基板を水平方向および高さ方向に移動自在で、かつ水平面に対して０〜３６０°の範囲の角度で回転自在のステージ上に置き、ガラス研磨基板の片側の表面に、チタンサファイアレーザーから発振された、パルス幅１．２×１０^−１３秒、波長６００ｎｍの超短波長のパルスレーザー光をレンズ等を用いて３０μｍのスポット状に収斂して出力を５０ｍＷに調整した位置を固定した後、ステージをガラス研磨基板の中心孔と同心の６１mm径、６１．３ｍｍ径６１．６ｍｍ径、６１．９ｍｍ径、６２．２ｍｍ径、６２．５ｍｍ径、６２．８ｍｍ径、６３．１ｍｍ径、６３．４ｍｍ径、６３．７ｍｍ径、６４ｍｍ径、６４．３ｍｍ径、６４．６ｍｍ径、６４．９ｍｍ径の１４列のそれぞれの周上を円状に移動させて、ガラス研磨基板の外周端部から２ｍｍ内周側までの部分の表面に異質相を形成させた。次いで、ガラス研磨基板の他の側の表面に、上記と同様にして外周端部から２ｍｍ内周側までの部分の表面に異質相を形成させた。さらに、ガラス研磨基板の外周端面上の幅方向のガラス基板上面から０．２ｍｍ、およびガラス基板下面から０．２ｍｍの部分にパルスレーザー光をスポット状に収斂し、ステージを３６０°回転させながら、外周端面の２カ所の周上に移動させて異質相を形成させた。このようにして外縁部および外周端面に強化処理を施したガラスディスクを準備した。

（実施例２）
ガラス基板として、実施例１と同様の組成および実施例１と同様の寸法形状を有するドーナツ状のガラス研磨基板の表裏の両面に、実施例１と同様にして異質相を形成させた後、パルスレーザー光の収斂する位置をガラス研磨基板面表面から０．２ｍｍの深さの位置に固定して、実施例１と同様にしてガラス研磨基板面の表裏両面から０．２ｍｍの深さの位置の外周端部から２ｍｍ内周側までの部分および外周端面に異質相を形成させた。このようにして外周端部から２ｍｍの外縁部表面および外周端面、外周端部から２ｍｍの外縁部の表裏両面から深さ０．２ｍｍの位置、および外周端面から深さ０．２ｍｍの位置に異質相を形成させた。このようにして外縁部の表面および内部および外周端面の表面および内部に強化処理を施したガラスディスクを準備した。

（比較例）
ガラス基板として、実施例１と同様の組成および実施例１と同様の寸法形状を有するドーナツ状の形状を有するガラス研磨基板を準備した。

これらの実施例１および２の外縁部および外周端面に強化処理を施したガラス基板、および比較例の外縁部および外周端面に強化処理を施さないガラス基板をそれぞれ１枚用いて、図３に示す構成のハードディスクドライブを作成した。すなわち、ハードディスクドライブ２０のケーシング２１に、読み書き用のヘッドを収納するための部材２４がガラス基板の外周部に約１ｍｍオーバーラップするようにしてガラス基板を装填し、ハードディスクドライブ２０を構成した。なお、読み書き用のヘッドを移動させるスライダーは装着しなかった。次いで、図４に示すように、ハードディスクドライブ２０を３０ｃｍ×３０ｃｍ×１５ｍｍのステンレス鋼板６上にガラス基板１０がステンレス鋼板６と平行になるようにして固定した。一方、コンクリート床面７上に上面に厚さ２ｍｍのシリコンゴム板９を貼付した厚さ３０ｍｍのステンレス鋼板８を設置しておき、その上にハードディスクドライブ２０を固定したステンレス鋼板６を任意の高さＨから落下させ、ガラス基板の少なくともどちらか一方が損傷する高さを測定した。この試験をガラス基板を替えて５回実施して損傷する高さを測定し、その平均値を損傷落下高さとした。これらの落下試験による損傷落下高さを表１に示す。

表１に示すように、本発明の外縁部および端面に強化部分を設けたガラス基板を組み込んで構成したハードディスクドライブは、外縁部および端面に強化部分を設けないガラス基板を組み込んで構成したハードディスクドライブよりも高い位置から落下させてより大きな衝撃強度を負荷しても損傷が生じにくい。

本発明による、ガラス基板の外縁部および端面の表面または／および内部に異質相を形成し圧縮応力を生じさせて外縁部および端面に強化処理部分を設けたガラス基板を用いたガラスディスクを組み込んで構成したハードディスクドライブは、高所からの落下などの大きな衝撃強度が負荷してもガラスディスクに損傷を生じることがなく、ハードディスクドライブを製造する時の取り扱い、製品として流通したりコンピュータ部品として使用する際に落下などの衝撃が負荷されてもガラスディスクが損傷する可能性が極めて小さく、高信頼性のハードディスクドライブとして好適に適用できる。また、ガラス基板の全面にではなく外縁部および外周端面のみに局部的に強化処理部分を設けるので、安価に強化することができる。

本発明のガラス基板の強化部分を示す概略図ガラス基板において、パルスレーザー光をスポット状に収斂する位置の例を示す概略図本発明のガラス基板を用いたハードディスクドライブの一例を示す概略図ハードディスクドライブ落下強度測定の説明図ハードディスクドライブのケーシングにガラス磁気ディスクを装填した状態を示す概略図

符号の説明

６ステンレス鋼板
７コンクリート床面
８ステンレス鋼板
９シリコンゴム板
１０ガラス磁気ディスク（ガラス基板）
１０ａガラス基板の強化処理部分
１０ｂガラス基板の強化処理部分
１１ガラス基板の強化処理部分の内周側の限界
１２ガラス基板の外周端
１３ａガラス基板の上面
１３ｂガラス基板の下面
１４外周端面
２０ハードディスクドライブ
２１ケーシング
２３ヘッドを移動させるスライダー
２４ヘッドを収納するための部材
Ｈ落下高さ

Claims

ハードディスクドライブに用いるド−ナツ状形状の磁気ディスク用ガラス基板であって、該磁気ディスク用ガラス基板の上下面の外周端から２ｍｍ内周側の位置までの部分および外周端面に、強化処理部分を設けてなることを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板。
ハードディスクドライブに用いるド−ナツ状形状の磁気ディスク用ガラス基板の強化方法であって、該磁気ディスク用ガラス基板の上下面の外周端から２ｍｍ内周側の位置までの部分および外周端面に、超短波長のパルスレーザー光を集光照射して磁気ディスク用ガラス基板表面および／または磁気ディスク用ガラス基板の内部に異質相を形成させて強化処理部分を設けることを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の強化方法。
請求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基板を用いてなるハードディスクドライブ。