JP2886872B2 - 磁気ディスク用基板および磁気ディスク - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気ディスクに係り、磁気ヘッドの粘着を起
こしにくく、耐摺動信頼性，ヘッド浮上特性にすぐれか
つ、低コストな磁気ディスクを製造するに好適な磁気デ
ィスク用基板および磁気ディスクに関する。
こしにくく、耐摺動信頼性，ヘッド浮上特性にすぐれか
つ、低コストな磁気ディスクを製造するに好適な磁気デ
ィスク用基板および磁気ディスクに関する。
従来より、薄膜磁気ディスク用基板表面は、ヘッドの
粘着防止等の要求から鏡面であるより、むしろ適度な粗
さが必要とされてきた。例えば特開昭62−248133号公報
に記載のように、Ni−Ｐ表面にテキスチャーと呼ぶ同心
円状溝を機械加工する方法とか、特開昭60−38720号公
報のように、アルミナ−TiCセラミクス基板の材料の凹
凸を用いる方法とか、あるいは特開昭61−123016号公報
にあるように下地めっき膜中に微粒子を分散させる方法
とかの方法が考案され、前記の目的を達成する試みが行
われて来た。
粘着防止等の要求から鏡面であるより、むしろ適度な粗
さが必要とされてきた。例えば特開昭62−248133号公報
に記載のように、Ni−Ｐ表面にテキスチャーと呼ぶ同心
円状溝を機械加工する方法とか、特開昭60−38720号公
報のように、アルミナ−TiCセラミクス基板の材料の凹
凸を用いる方法とか、あるいは特開昭61−123016号公報
にあるように下地めっき膜中に微粒子を分散させる方法
とかの方法が考案され、前記の目的を達成する試みが行
われて来た。
〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術による基板では、ディスク性能・コスト
・量産性の観点から見て全ての必要特性を達成するもの
はなく、どれかの特性が不満足なまま使わざるを得ない
状況であった。以下それについて述べる。
・量産性の観点から見て全ての必要特性を達成するもの
はなく、どれかの特性が不満足なまま使わざるを得ない
状況であった。以下それについて述べる。
Ni−Ｐ基板の鏡面研磨加工表面に下地Cr膜，磁性媒
体，保護膜，潤滑油膜を形成した磁気ディスクでは、ヘ
ッドの停止時において、ディスクとヘッドの接触面に潤
滑油や水分が集まり、ヘッド粘着現象を生じる。そのた
め、ディスクの回転不能や、ヘッドの保持機構部品の破
壊や変形を生じ、問題となる。
体，保護膜，潤滑油膜を形成した磁気ディスクでは、ヘ
ッドの停止時において、ディスクとヘッドの接触面に潤
滑油や水分が集まり、ヘッド粘着現象を生じる。そのた
め、ディスクの回転不能や、ヘッドの保持機構部品の破
壊や変形を生じ、問題となる。
このため、Ni−Ｐ研磨表面に同心円状の溝を加工する
テキスチャー加工と呼ぶものを行い、ディスクの表面を
粗して、粘着を防ぐことが、現在広く行われている。し
かし、テキスチャー加工には、以下に述べる、本質的な
問題がある。テキスチャー加工は微小な砥粒でNi−Ｐ表
面を切削加工する機構であるため、本質的に加工時の材
料の塑性流動によるバリや、切粉の再付着により、ヘッ
ドに衝突する凸起を生じやすい。このため、ディスク全
面にわたってたとえば0.2μｍ程度のスペーシングでヘ
ッドを浮上させる表面を形成するのが難しい。
テキスチャー加工と呼ぶものを行い、ディスクの表面を
粗して、粘着を防ぐことが、現在広く行われている。し
かし、テキスチャー加工には、以下に述べる、本質的な
問題がある。テキスチャー加工は微小な砥粒でNi−Ｐ表
面を切削加工する機構であるため、本質的に加工時の材
料の塑性流動によるバリや、切粉の再付着により、ヘッ
ドに衝突する凸起を生じやすい。このため、ディスク全
面にわたってたとえば0.2μｍ程度のスペーシングでヘ
ッドを浮上させる表面を形成するのが難しい。
将来、ディスクの記録密度を増加させるためには、ス
ペーシング距離の段階的低減が必要となるが、その時、
現在のテキスチャー加工では問題が多い。
ペーシング距離の段階的低減が必要となるが、その時、
現在のテキスチャー加工では問題が多い。
Ni−Ｐテキスチャー基板のもう一つの問題点はコスト
である。Al素材から出発し、Al素材表面の機械加工,Ni
−Ｐめっきの処理,Ni−Ｐ表面の研磨加工、そして研磨
後表面のテキスチャー加工を行って完成するディスク基
板は、工程数が多く、かならずしも安価ではない。これ
は一つには、ディスク基板がAlとNi−Ｐの異なる二つの
材料の多層膜からなる複合体であるためである。一方、
セラミックスやガラスのような単一材料の基板では、工
程数も短く済み低価格化が可能となる。
である。Al素材から出発し、Al素材表面の機械加工,Ni
−Ｐめっきの処理,Ni−Ｐ表面の研磨加工、そして研磨
後表面のテキスチャー加工を行って完成するディスク基
板は、工程数が多く、かならずしも安価ではない。これ
は一つには、ディスク基板がAlとNi−Ｐの異なる二つの
材料の多層膜からなる複合体であるためである。一方、
セラミックスやガラスのような単一材料の基板では、工
程数も短く済み低価格化が可能となる。
以上述べたようにNi−Ｐ層をテキスチャー加工するに
はヘッド浮上性とコストについて、本質的な問題を有し
ている。本発明は後で述べるように、これらの問題点を
解決しうる。
はヘッド浮上性とコストについて、本質的な問題を有し
ている。本発明は後で述べるように、これらの問題点を
解決しうる。
次に、従来技術であるセラミックス基板について、述
べる。これは先に引用したように、Al2O3−TiCのような
複合セラミックス基板を用い、一旦は平面に研磨加工を
した後に、複合材料間の材料物性の差を利用して、化学
的にあるいは物理的にエッチングにより段差を形成する
ものである。
べる。これは先に引用したように、Al2O3−TiCのような
複合セラミックス基板を用い、一旦は平面に研磨加工を
した後に、複合材料間の材料物性の差を利用して、化学
的にあるいは物理的にエッチングにより段差を形成する
ものである。
本法ではAl2O3とTiCの二つの材料の分散状態により、
最終表面の凸起の高さや凸起間の寸法が決定されるた
め、非常に高度な分散技術が必要となる。
最終表面の凸起の高さや凸起間の寸法が決定されるた
め、非常に高度な分散技術が必要となる。
このAl2O3−TiC基板を評価した所、次の２点で問題が
あった。第一に、重いこと、もう一つはボイドの存在で
ある。重量に関してはAl2O3（アルミナ）の比重が約４
と金属Alの1.5倍程ある。これは高速回転する磁気ディ
スクの機構からは、好ましくない特性である。ただし、
セラミックスの強度が大きい分、板の厚みを減少して対
策する方法は残されている。
あった。第一に、重いこと、もう一つはボイドの存在で
ある。重量に関してはAl2O3（アルミナ）の比重が約４
と金属Alの1.5倍程ある。これは高速回転する磁気ディ
スクの機構からは、好ましくない特性である。ただし、
セラミックスの強度が大きい分、板の厚みを減少して対
策する方法は残されている。
しかし、もう一つの問題であるボイドは材料・プロセ
スから決まる本質的な問題である。すなわち、セラミッ
クス基板の形成において、セラミックス粉末を焼結して
形成するために、粉末粒子間の空隙が完全には、消滅で
きない。このため、高圧ホットプレス法等が検討されて
はいるが、ボイドを皆無には出来ない。ボイドには加工
油や水分がしみ込んで残存しやすく、上側に形成する膜
に欠陥を発生させたり、膜の間の密着力を低下させる。
スから決まる本質的な問題である。すなわち、セラミッ
クス基板の形成において、セラミックス粉末を焼結して
形成するために、粉末粒子間の空隙が完全には、消滅で
きない。このため、高圧ホットプレス法等が検討されて
はいるが、ボイドを皆無には出来ない。ボイドには加工
油や水分がしみ込んで残存しやすく、上側に形成する膜
に欠陥を発生させたり、膜の間の密着力を低下させる。
上記の２点で複合セラミックを用いた基板は実際の使
用について問題がある。これに対し、後述するように、
本発明はこれらの問題がなく、本質的にすぐれた基板材
料を提供する。
用について問題がある。これに対し、後述するように、
本発明はこれらの問題がなく、本質的にすぐれた基板材
料を提供する。
従来技術の三番目に挙げた、めっき膜中に微粒子を分
散させる方法は、具体的にはNi−Ｐ化学めっき液中に、
Al2O3やSiCなどの数μｍオーダー、あるいはサブミクロ
ンオーダーの微粒子を混入し、めっき膜中に微粒子を取
込ませるものである。これにより、Ni−Ｐマトリックス
中に、硬質微粒子が点在した膜が形成される。
散させる方法は、具体的にはNi−Ｐ化学めっき液中に、
Al2O3やSiCなどの数μｍオーダー、あるいはサブミクロ
ンオーダーの微粒子を混入し、めっき膜中に微粒子を取
込ませるものである。これにより、Ni−Ｐマトリックス
中に、硬質微粒子が点在した膜が形成される。
本法の最大の問題は、Al2O3やSiC等の微粒子がめっき
膜中に均一に分散できないことであり、粒子密度の場所
による粗密が生じる。そのために磁気ディスク基板のよ
うに、全面にわたり、均一な表面粗さや表面形状が要求
されるものには不適当である。さらに、Ni−Ｐは250℃
程度の加熱により強磁性体化する問題も有する。
膜中に均一に分散できないことであり、粒子密度の場所
による粗密が生じる。そのために磁気ディスク基板のよ
うに、全面にわたり、均一な表面粗さや表面形状が要求
されるものには不適当である。さらに、Ni−Ｐは250℃
程度の加熱により強磁性体化する問題も有する。
他方磁気ディスク用基板として、強化ガラスを用いる
ことは知られている。これは通常のガラス表面のナトリ
ウムイオンをそれよりイオン半径の大きなカリウムイオ
ン等にイオン交換処理し、表面に圧縮応力を有する強化
層を設けることにより、割れにくいガラス基板を形成す
るものである。
ことは知られている。これは通常のガラス表面のナトリ
ウムイオンをそれよりイオン半径の大きなカリウムイオ
ン等にイオン交換処理し、表面に圧縮応力を有する強化
層を設けることにより、割れにくいガラス基板を形成す
るものである。
この強化ガラス基板を実際に用いて、磁気ディスクを
形成するときには、その表面にNi−Ｐめっき膜と同様な
テキスチャー加工を行って表面を適度に粗して用いる必
要がある。しかし、圧縮応力が強く入ったガラス表面を
テキスチャー加工するとチッピング（かげ）等が生じ易
く、表面形状が均一な無欠陥なテキスチャー加工面を形
成するのは、かなり難しい。
形成するときには、その表面にNi−Ｐめっき膜と同様な
テキスチャー加工を行って表面を適度に粗して用いる必
要がある。しかし、圧縮応力が強く入ったガラス表面を
テキスチャー加工するとチッピング（かげ）等が生じ易
く、表面形状が均一な無欠陥なテキスチャー加工面を形
成するのは、かなり難しい。
本発明の目的は、これら従来技術の問題点を解決し、
ディスク特性にすぐれた磁気ディスク用基板を提供する
ことにある。
ディスク特性にすぐれた磁気ディスク用基板を提供する
ことにある。
すなわち、磁気ディスク基板に要求される、非磁性，
軽量性，機械的強度および無欠陥性を始めとし、特に摺
動信頼性に関連する、ヘッド粘着を防止する適切な表面
粗さ，表面形状や実際に磁気ディスクを製造するときに
必要となる生産性，耐熱性，低価格性などの上記すべて
の総合特性において、従来の基板よりすぐれた新規な磁
気ディスク用基板および磁気ディスクを提供することを
本発明の目的とする。
軽量性，機械的強度および無欠陥性を始めとし、特に摺
動信頼性に関連する、ヘッド粘着を防止する適切な表面
粗さ，表面形状や実際に磁気ディスクを製造するときに
必要となる生産性，耐熱性，低価格性などの上記すべて
の総合特性において、従来の基板よりすぐれた新規な磁
気ディスク用基板および磁気ディスクを提供することを
本発明の目的とする。
上記目的は、非晶質であるガラスを連続相とし、該ガ
ラス相中に結晶相を散在する複合体である結晶化ガラス
を用いて、表面に凸起の平均高さが0.005〜0.20μｍの
範囲の微小な結晶相の凸起を形成することにより達成さ
れる。
ラス相中に結晶相を散在する複合体である結晶化ガラス
を用いて、表面に凸起の平均高さが0.005〜0.20μｍの
範囲の微小な結晶相の凸起を形成することにより達成さ
れる。
上記問題解決のために結晶化ガラスがどのように作用
するかを、結晶化ガラス中の分散粒子として存在する結
晶化部分と、連続したマトリックス層であるガラス層に
大別して説明する。
するかを、結晶化ガラス中の分散粒子として存在する結
晶化部分と、連続したマトリックス層であるガラス層に
大別して説明する。
その前に、結晶化ガラスの材料と製造プロセスを概説
する。結晶化ガラスとはアルカリ金属酸化物（Li2O，Na
2O，K2O）やアルカリ土類酸化物（MgO,CaO,BaO,SrO）や
Al2O3，SiO2等より選び組合せた材料よりなるものであ
る。製造法は原料溶融後にガラス板化し、その後結晶化
のための熱処理等により、非晶質ガラス中に部分的に、
例えばLi2O・2SiO2等の結晶を析出させるものである。
する。結晶化ガラスとはアルカリ金属酸化物（Li2O，Na
2O，K2O）やアルカリ土類酸化物（MgO,CaO,BaO,SrO）や
Al2O3，SiO2等より選び組合せた材料よりなるものであ
る。製造法は原料溶融後にガラス板化し、その後結晶化
のための熱処理等により、非晶質ガラス中に部分的に、
例えばLi2O・2SiO2等の結晶を析出させるものである。
結晶化部の寸法は後で述べるように100Å〜3.0μｍ程
度が好適範囲であり、寸法と密度は、熱処理条件により
制御できる。この結晶化部の組成は、Li2O・2SiO2，Li2
O・SiO2，Li2O・Al2O3・2SiO2，Li2O・Al2O3・4SiO2，S
iO2あるいは2MgO・2Al2O3・5SiO2などである。結晶化部
は、一般にマトリックス層と比較して硬く、科学的にも
安定なため、加工方法・条件を適切に選ぶことにより、
基板表面に均一に分散する微小凸起となる。この微小凸
起は、磁気ヘッドの点状接触点となるため、潤滑油や水
分を原因とするヘッドとの粘着現象を防ぐ効果を有す
る。また、ディスクが高速回転する時に間歇的に接触す
る磁気ヘッドとの衝突による、磁性膜の損傷を防ぐ役目
をする。さらに、この微小の凸起は磁気ヘッドのスライ
ダー面に堆積する汚れをクリーニングする作用をも有す
る。このため、ヘッドの墜落や衝突を防止し、ディスク
装置の信頼性寿命を飛躍的に増加させる効果をも有す
る。
度が好適範囲であり、寸法と密度は、熱処理条件により
制御できる。この結晶化部の組成は、Li2O・2SiO2，Li2
O・SiO2，Li2O・Al2O3・2SiO2，Li2O・Al2O3・4SiO2，S
iO2あるいは2MgO・2Al2O3・5SiO2などである。結晶化部
は、一般にマトリックス層と比較して硬く、科学的にも
安定なため、加工方法・条件を適切に選ぶことにより、
基板表面に均一に分散する微小凸起となる。この微小凸
起は、磁気ヘッドの点状接触点となるため、潤滑油や水
分を原因とするヘッドとの粘着現象を防ぐ効果を有す
る。また、ディスクが高速回転する時に間歇的に接触す
る磁気ヘッドとの衝突による、磁性膜の損傷を防ぐ役目
をする。さらに、この微小の凸起は磁気ヘッドのスライ
ダー面に堆積する汚れをクリーニングする作用をも有す
る。このため、ヘッドの墜落や衝突を防止し、ディスク
装置の信頼性寿命を飛躍的に増加させる効果をも有す
る。
すなわち、従来広く実用化されている、テキスチャー
加工表面が有する作用・効果以上の特性を、この結晶化
したガラス表面にある微小凸起は有する。
加工表面が有する作用・効果以上の特性を、この結晶化
したガラス表面にある微小凸起は有する。
微結晶は上述のように、本質的には非晶質体が安定な
結晶体へと変態する自然現象により生じ、凸起はガラス
部と結晶化部の硬度等の材料物性の差を用いて形成して
いる。本質的に形成工程に無理がないプロセスである。
そのため従来のテキスチャー加工で問題となるバリ、チ
ッピング、切粉の再付着という問題がない。さらに、結
晶微粒子の寸法と密度を最適化することにより、凸起の
高さを制御でき、その結果基板全面において、ヘッド浮
上特性が非常にすぐれた面を形成できる。
結晶体へと変態する自然現象により生じ、凸起はガラス
部と結晶化部の硬度等の材料物性の差を用いて形成して
いる。本質的に形成工程に無理がないプロセスである。
そのため従来のテキスチャー加工で問題となるバリ、チ
ッピング、切粉の再付着という問題がない。さらに、結
晶微粒子の寸法と密度を最適化することにより、凸起の
高さを制御でき、その結果基板全面において、ヘッド浮
上特性が非常にすぐれた面を形成できる。
結晶化部はガラス連続層に生じるミクロクラックの終
点になるため、クラックの成長，拡大を制御する作用を
持つ。このため結晶化ガラスの機械的強度や硬度が増加
し割れにくくなり、磁気ディスク基板として十分な機械
強度を実現する作用効果も有する。
点になるため、クラックの成長，拡大を制御する作用を
持つ。このため結晶化ガラスの機械的強度や硬度が増加
し割れにくくなり、磁気ディスク基板として十分な機械
強度を実現する作用効果も有する。
次に連続層としてのガラス層の作用・効果を以下に示
す。
す。
（１）材料組成的に非磁性であり、加熱等により磁化す
る心配がまったくないこと。（２）地球上に豊富に存在
する元素（Al,Si,Na,O等）よりなる原材料のため本質的
に安価であること。（３）材料的には、単一基板材料で
あるため、工程数が少なくて済み製造コストを低くでき
る。（４）溶融過程を経てガラス化して形成するため、
焼結材料で問題となる、ボイド，空隙が無い。
る心配がまったくないこと。（２）地球上に豊富に存在
する元素（Al,Si,Na,O等）よりなる原材料のため本質的
に安価であること。（３）材料的には、単一基板材料で
あるため、工程数が少なくて済み製造コストを低くでき
る。（４）溶融過程を経てガラス化して形成するため、
焼結材料で問題となる、ボイド，空隙が無い。
その他、結晶化ガラスは結晶化という自然現象を利用
しているため、析出する微結晶粒子は本質的に均一に分
散する特性を持つ。
しているため、析出する微結晶粒子は本質的に均一に分
散する特性を持つ。
以上に示したように結晶化ガラスは析出結晶層とマト
リックスガラス層がそれぞれの長所を出し合い、また、
その相互作用によりすぐれた物性を持つ。よって、磁気
ディスク用高性能基板として好適な複合材料である。
リックスガラス層がそれぞれの長所を出し合い、また、
その相互作用によりすぐれた物性を持つ。よって、磁気
ディスク用高性能基板として好適な複合材料である。
実施例１ 以下に、本発明の一実施例を説明する。結晶化ガラス
を用いた磁気ディスク基板の製造工程は材料調整から出
発し、以下続いて加熱溶融，ガラス板の形成，円板形状
の加工，核発生熱処理，核成長熱処理，表面研磨加工の
順序で行うのが基本である。
を用いた磁気ディスク基板の製造工程は材料調整から出
発し、以下続いて加熱溶融，ガラス板の形成，円板形状
の加工，核発生熱処理，核成長熱処理，表面研磨加工の
順序で行うのが基本である。
製造工程は上記に限ったものではなく、例えば表面研
磨加工の替りにスパッタエッチングや化学的エッチング
を行っても良いし、円板形状加工後に円板表面の高速の
平坦平滑性実現のための機械加工を実施してから熱処理
しても良い。また熱処理は一段で済ますこともできる。
磨加工の替りにスパッタエッチングや化学的エッチング
を行っても良いし、円板形状加工後に円板表面の高速の
平坦平滑性実現のための機械加工を実施してから熱処理
しても良い。また熱処理は一段で済ますこともできる。
技術内容，材料特性に応じて工程の順序や、工程の内
容を変更することは、本発明の主旨に反するものではな
い。
容を変更することは、本発明の主旨に反するものではな
い。
以下に上記した代表的な工程手順に従って、実施例を
説明していく。本実施例においては材料としてLi2O−Si
O2−P2O5系を用いた。すなわち、Li2O成分が19.4wt％，
SiO2成分が77.9wt％，P2O5成分が2.7wt％になるよう
に、原料粉末であるLi2CO3，SiO2，H3PO4を秤量し、通
常の方法で混合した。
説明していく。本実施例においては材料としてLi2O−Si
O2−P2O5系を用いた。すなわち、Li2O成分が19.4wt％，
SiO2成分が77.9wt％，P2O5成分が2.7wt％になるよう
に、原料粉末であるLi2CO3，SiO2，H3PO4を秤量し、通
常の方法で混合した。
次に材料を1400℃で加熱溶融した後、液体金属スズを
用いたフロート法を用い、厚さ2.0mmのガラス板に形成
する。このガラス板より直径130−内径40の寸法にガラ
ス円板を機械加工により切出した。
用いたフロート法を用い、厚さ2.0mmのガラス板に形成
する。このガラス板より直径130−内径40の寸法にガラ
ス円板を機械加工により切出した。
次にガラス円板を熱処理炉に入れ、10℃/min.の昇温
速度で550℃まで加熱後に１分間保持し、その後10℃/mi
n.の昇温速度で600℃まで昇温し、同温度で１分間保持
した後に冷却した。冷却は５℃/minの速度で行った。
速度で550℃まで加熱後に１分間保持し、その後10℃/mi
n.の昇温速度で600℃まで昇温し、同温度で１分間保持
した後に冷却した。冷却は５℃/minの速度で行った。
上記の550℃の熱処理はガラス中に結晶核を発生する
ための処理であり、その後の600℃の熱処理はその結晶
核を成長し、所定の寸法にするための処理である。磁気
ディスク用の結晶化ガラス基板では、ガラス中に析出す
る結晶核の密度と寸法が、磁気ディスクとしての特性と
密度に関連するため、特に重要となる。
ための処理であり、その後の600℃の熱処理はその結晶
核を成長し、所定の寸法にするための処理である。磁気
ディスク用の結晶化ガラス基板では、ガラス中に析出す
る結晶核の密度と寸法が、磁気ディスクとしての特性と
密度に関連するため、特に重要となる。
上記した熱処理の温度と時間は、結晶核の密度と寸法
を決定する。従って本実施例で示した条件以外にも必要
に応じて熱処理温度と時間を変えることはかまわない。
一般的には核形成温度はガラス転移温度より少し高い温
度が好ましく、核成長温度は核発生の処理温度よりは高
く、かつ軟化温度よりは低い温度が好適な範囲である。
を決定する。従って本実施例で示した条件以外にも必要
に応じて熱処理温度と時間を変えることはかまわない。
一般的には核形成温度はガラス転移温度より少し高い温
度が好ましく、核成長温度は核発生の処理温度よりは高
く、かつ軟化温度よりは低い温度が好適な範囲である。
次に熱処理冷却後のガラス基板を研磨加工機で加工す
る。研磨機は研磨定盤を上下に２枚設けたもので、加工
するガラス基板を治具を用いてその中間にはさみ、定盤
を回転することにより、加工する。
る。研磨機は研磨定盤を上下に２枚設けたもので、加工
するガラス基板を治具を用いてその中間にはさみ、定盤
を回転することにより、加工する。
当研磨加工の目的は、結晶化ガス表面に微細な凸起を
作るためである。すなわち結晶化ガラス中のガラス部分
が結晶化部と比較して、硬度が低いため比較的すみやか
に研磨加工され、結果として表面に微細な凸起を形成で
きる。この場合結晶化部が凸起となる。しかも、好適な
事には、万一表面に異常に高い凸起がある場合定盤加圧
力がその点に集中するため、このような高い凸起はすみ
やかに除去される。
作るためである。すなわち結晶化ガラス中のガラス部分
が結晶化部と比較して、硬度が低いため比較的すみやか
に研磨加工され、結果として表面に微細な凸起を形成で
きる。この場合結晶化部が凸起となる。しかも、好適な
事には、万一表面に異常に高い凸起がある場合定盤加圧
力がその点に集中するため、このような高い凸起はすみ
やかに除去される。
従って当加工法を用いれば、基板面内で凸起の高さが
よく揃った加工表面を得ることができる。従って、磁気
ヘッドに衝突する異常に高い凸起がなく、かつ、摺動信
頼性や粘着を防止するに必要十分な微細で均一な凸起を
有する表面が得られる。
よく揃った加工表面を得ることができる。従って、磁気
ヘッドに衝突する異常に高い凸起がなく、かつ、摺動信
頼性や粘着を防止するに必要十分な微細で均一な凸起を
有する表面が得られる。
尚、当研磨加工の定盤加圧力，回転速度，時間や研磨
材質は、加工面の微細凸起形状を支配する重要なもので
ある。
材質は、加工面の微細凸起形状を支配する重要なもので
ある。
次に有機溶剤，純水を用い、ブラッシングや超音波を
用いて、基板の表面を洗浄した。
用いて、基板の表面を洗浄した。
その後、真空スパッタ装置内にて300℃で真空ベーク
した後クロム下地膜,Co−Ni磁性膜およびカーボン保護
膜を瞬時形成する。最後に大気中で表面にフッ素系炭化
水素よりなる潤滑油を塗布して磁気ディスクとして完成
する。尚、Cr下地層は場合によっては設けなくてもかま
わない。
した後クロム下地膜,Co−Ni磁性膜およびカーボン保護
膜を瞬時形成する。最後に大気中で表面にフッ素系炭化
水素よりなる潤滑油を塗布して磁気ディスクとして完成
する。尚、Cr下地層は場合によっては設けなくてもかま
わない。
本実施例に係る磁気ディスクの性能を試験した所、記
録密度は65,000bit/inchを達成し、この時のヘッドの最
小浮上高さは0.08μｍであった。また、摺動信頼性とし
て耐CSS特性（Ｃontact Ｓtart Ｓtop）を評価した所、
50,000回まで実施しても、ヘッドクラッシュを生じるこ
となく、かつ試験後の磁気ヘッドスライダー面に汚れ等
の付着は皆無であった。
録密度は65,000bit/inchを達成し、この時のヘッドの最
小浮上高さは0.08μｍであった。また、摺動信頼性とし
て耐CSS特性（Ｃontact Ｓtart Ｓtop）を評価した所、
50,000回まで実施しても、ヘッドクラッシュを生じるこ
となく、かつ試験後の磁気ヘッドスライダー面に汚れ等
の付着は皆無であった。
粘着力も従来のコーティングディスクと同等以下の低
い値を示し、実用上の問題は無いことを確認した。
い値を示し、実用上の問題は無いことを確認した。
実施例２ 実施例１においては材料としてLi2O−SiO2−P2O5系を
用いたが、結晶化ガラス材料としてはこれに限るもので
はなく、以下の材料系も好適なディスク用結晶化ガラス
基板を提供する。
用いたが、結晶化ガラス材料としてはこれに限るもので
はなく、以下の材料系も好適なディスク用結晶化ガラス
基板を提供する。
Li2O−SiO2系 Li2O−Al2O3−SiO2系 Li2O−MgO−Al2O3−SiO2系 MgO−Al2O3−SiO2系 Na2O−Al2O3−SiO2系 BaO−Al2O3−SiO2系 また、上記の材料系より得られる析出結晶相として
は、次のものがある。
は、次のものがある。
Li2O・SiO2 Li2O・2SiO2 LiO2・Al2O3・2SiO2 Li2O・Al2O3・4SiO2 SiO2 2MgO・2Al2O3・5SiO2 これらの析出相は出発材料，熱処理条件および後に述
べる核形成促進剤などによって決定されるもので、様々
な組合せで析出するものであり、決して一義的に決まる
ものではない。
べる核形成促進剤などによって決定されるもので、様々
な組合せで析出するものであり、決して一義的に決まる
ものではない。
一般に結晶化ガラスを作製するのに核形成剤の添加が
しばしば行われている。例えば、金や銀や銅とセリウム
との組合せで生じる金属コロイドを用いる方法がある。
その他にもTiO2，ZrO2，P2O5のような酸化物も核形成促
進剤として使用可能であり、これ以外にもNb,Ta,Mo,W元
素などを用いても良い。一方、ガラス材料の種類によっ
ては核形成剤を添加しなくても良いものもある。
しばしば行われている。例えば、金や銀や銅とセリウム
との組合せで生じる金属コロイドを用いる方法がある。
その他にもTiO2，ZrO2，P2O5のような酸化物も核形成促
進剤として使用可能であり、これ以外にもNb,Ta,Mo,W元
素などを用いても良い。一方、ガラス材料の種類によっ
ては核形成剤を添加しなくても良いものもある。
実施例３ 実施例１の場合に、二段階の熱処理工程により生じた
析出結晶相は平均密度５×104ケ／mm2であり、平均粒子
の寸法は、0.05μｍであった。
析出結晶相は平均密度５×104ケ／mm2であり、平均粒子
の寸法は、0.05μｍであった。
この析出結晶相の出発材料が同一の場合には平均密度
と平均粒子の寸法は、二段階の熱処理温度と時間によっ
て決定される。ここで重要なのは熱処理条件ではなく、
得られる析出結晶相の密度と寸法である。我々は数多く
の基板サンプルと、その基板を用いた時のディスクの性
能を評価した実験結果から、析出結晶相の平均粒子の径
が0.01〜3.0μｍであり、その平均密度が102〜106ケ／m
m2の範囲であることが、ディスク用基板として好適な特
性範囲であることを明らかにした。
と平均粒子の寸法は、二段階の熱処理温度と時間によっ
て決定される。ここで重要なのは熱処理条件ではなく、
得られる析出結晶相の密度と寸法である。我々は数多く
の基板サンプルと、その基板を用いた時のディスクの性
能を評価した実験結果から、析出結晶相の平均粒子の径
が0.01〜3.0μｍであり、その平均密度が102〜106ケ／m
m2の範囲であることが、ディスク用基板として好適な特
性範囲であることを明らかにした。
粒子径が100Å以下であると、基板上に形成する微小
な凸起が小さすぎてしまい、磁気ヘッドとの粘着という
不具合を生じる。他方、粒子径が3.0μｍ以上になると
表面の凸起が大きくなり過ぎ、磁気ヘッドの浮上障害と
なるような凸起が多数生じて不具合である。またビット
エラーも増加する。
な凸起が小さすぎてしまい、磁気ヘッドとの粘着という
不具合を生じる。他方、粒子径が3.0μｍ以上になると
表面の凸起が大きくなり過ぎ、磁気ヘッドの浮上障害と
なるような凸起が多数生じて不具合である。またビット
エラーも増加する。
以上の結果から析出結晶相の好適な平均粒径は0.01〜
3.0μｍの範囲である。
3.0μｍの範囲である。
粒子密度に関しても同様に下限と上限があり、102ケ
／mm2以下の粒子密度になると、磁気ヘッドの粘着を生
じやすくなる。逆に粒子密度が106ケ／mm2を超えると、
磁気ヘッドのスライダー面の摩耗が大きくなることや信
号ノイズの増加が生じるといった不具合を生じる。
／mm2以下の粒子密度になると、磁気ヘッドの粘着を生
じやすくなる。逆に粒子密度が106ケ／mm2を超えると、
磁気ヘッドのスライダー面の摩耗が大きくなることや信
号ノイズの増加が生じるといった不具合を生じる。
以上の結果から析出結晶相の好適な密度は102〜106ケ
／mm2である。
／mm2である。
また、凸起となって表面に存在している結晶粒子の面
積の総和が、基板の単位面積に対して占める割合も重要
である。比率が30％を超えると、ヘッド浮上特性に不具
合を生じるため、30％以下が好適範囲であり、十分であ
る。
積の総和が、基板の単位面積に対して占める割合も重要
である。比率が30％を超えると、ヘッド浮上特性に不具
合を生じるため、30％以下が好適範囲であり、十分であ
る。
実施例４ 先の実施例１においては２段階の熱処理後に研磨加工
をすることにより、表面に凸起を形成した。表面におけ
る凸起の定量的表現としては、凸起の高さを用いる。こ
れは連続相であるガラス相が持つ表面粗さの中心位置を
基準線とし、そこから結晶相よりなる凸起の頂上までの
平均高さを言う。
をすることにより、表面に凸起を形成した。表面におけ
る凸起の定量的表現としては、凸起の高さを用いる。こ
れは連続相であるガラス相が持つ表面粗さの中心位置を
基準線とし、そこから結晶相よりなる凸起の頂上までの
平均高さを言う。
実施例１での研磨加工後の平均の凸起の高さは0.02μ
ｍであった。この平均の凸起の高さは、析出結晶相の寸
法，密度、および研磨加工条件により制御可能な量であ
るが、種々検討した結果、凸起の高さは0.005〜0.20μ
ｍの範囲が好適な範囲であることを明らかにした。
ｍであった。この平均の凸起の高さは、析出結晶相の寸
法，密度、および研磨加工条件により制御可能な量であ
るが、種々検討した結果、凸起の高さは0.005〜0.20μ
ｍの範囲が好適な範囲であることを明らかにした。
すなわち、凸起高さが0.20μｍを超えてより高くなる
と、表面粗さが大きくなつて、磁気ヘッドが安定して浮
上しなくなることやS/Nが悪くなる不具合を生じる。逆
に、その高さが0.005μｍ以下になると、表面特性が鏡
面のそれに近づくために、ヘッドとの粘着の発生等の不
具合を生じる。
と、表面粗さが大きくなつて、磁気ヘッドが安定して浮
上しなくなることやS/Nが悪くなる不具合を生じる。逆
に、その高さが0.005μｍ以下になると、表面特性が鏡
面のそれに近づくために、ヘッドとの粘着の発生等の不
具合を生じる。
以上の結果により、微小凸起の平均高さは0.005〜0.2
0μｍが好適な範囲であることが判る。
0μｍが好適な範囲であることが判る。
実施例５ 先の実施例１においては、結晶核成長のための熱処理
後に研磨加工を実施し、結晶相とガラス相の硬度差を利
用して、表面の凸起を形成した。この研磨加工は一応用
例であり、それ以外にも、ガラス基板を真空中にセット
して、Ar+イオンを高速で衝突させてエッチングする、
いわゆるイオンミーリングやスパッタエッチング法によ
っても代替可能である。
後に研磨加工を実施し、結晶相とガラス相の硬度差を利
用して、表面の凸起を形成した。この研磨加工は一応用
例であり、それ以外にも、ガラス基板を真空中にセット
して、Ar+イオンを高速で衝突させてエッチングする、
いわゆるイオンミーリングやスパッタエッチング法によ
っても代替可能である。
同様にAl2O3やSiCの微粒子を空気と共に吹きつけて、
加工する、いわゆるサンドブラスト処理と言われている
方法によっても可能である。
加工する、いわゆるサンドブラスト処理と言われている
方法によっても可能である。
さらに化学的方法としては、結晶相とガラス相のフッ
酸系の処理液に対するエッチング速度の差を利用し、結
晶相を凸起として形成する方法も可能である。この場合
は結晶化ガラス基板を一定時間、処理液に浸漬するとい
う、比較的安価なプロセスとなる得る長所がある。
酸系の処理液に対するエッチング速度の差を利用し、結
晶相を凸起として形成する方法も可能である。この場合
は結晶化ガラス基板を一定時間、処理液に浸漬するとい
う、比較的安価なプロセスとなる得る長所がある。
本発明によれば、結晶化ガラスの有するすぐれた特性
を活用する磁気ディスク用基板を形成できるため、以下
に挙げる数かずの実用上の効果が得られる。
を活用する磁気ディスク用基板を形成できるため、以下
に挙げる数かずの実用上の効果が得られる。
1.ヘッド浮上特性，ヘッド粘着特性の向上． 本発明に係る結晶化ガラス基板は、磁気ヘッドの粘着
現象を防ぎつつ、安定したヘッドの低浮上特性を実現で
きる。定量的に示せば、ヘッド粘着力の値として実績の
あるコーティングディスクのそれを1.0とすれば、従来
のNi−Ｐテキスチャー基板のそれは1.2〜1.3であるが、
本発明の値は0.9〜1.0である。
現象を防ぎつつ、安定したヘッドの低浮上特性を実現で
きる。定量的に示せば、ヘッド粘着力の値として実績の
あるコーティングディスクのそれを1.0とすれば、従来
のNi−Ｐテキスチャー基板のそれは1.2〜1.3であるが、
本発明の値は0.9〜1.0である。
磁気ヘッドの浮上特性に関しては、基板の状態でヘッ
ドに衝突する凸起が無いときの最小限界浮上量を比較す
る。従来のNi−Ｐテキスチャー基板のそれは0.15μｍに
対し、本発明の浮上量は0.08μｍである。
ドに衝突する凸起が無いときの最小限界浮上量を比較す
る。従来のNi−Ｐテキスチャー基板のそれは0.15μｍに
対し、本発明の浮上量は0.08μｍである。
重要なことはヘッド粘着力を低く保ったまま、ヘッド
の浮上量を0.08μｍまで低減できることである。
の浮上量を0.08μｍまで低減できることである。
これは、本発明に係るディスク基板の表面の凸起は本
質的には非晶質から結晶への相変化を活用して形成して
いるため、均一で再現性と制御性とに富むためである。
質的には非晶質から結晶への相変化を活用して形成して
いるため、均一で再現性と制御性とに富むためである。
また、形成した表面の凹凸の形状は円板面内で円周方
向にも半径方向にも等方的にも分布しているため、磁気
ヘッドの円周方向，半径方向での粘着力が等方的にな
る。これはテキスチャー加工が円周方向のみの一方向加
工で非対称である点と本質的に異なる。
向にも半径方向にも等方的にも分布しているため、磁気
ヘッドの円周方向，半径方向での粘着力が等方的にな
る。これはテキスチャー加工が円周方向のみの一方向加
工で非対称である点と本質的に異なる。
2.ヘッド・ディスク摺動信頼性の向上． 本発明に係る基板を用いて製造した薄膜磁気ディスク
の耐CSS回数は50,000回以上を記録し、従来から実績の
あるコーティングディスクと比較しても遜色はない。比
較として、テキスチャー加工したNi−Ｐ基板を用いて製
造した薄膜磁気ディスクのそれはCSSが32,000回でヘッ
ドクラッシュを生じた。
の耐CSS回数は50,000回以上を記録し、従来から実績の
あるコーティングディスクと比較しても遜色はない。比
較として、テキスチャー加工したNi−Ｐ基板を用いて製
造した薄膜磁気ディスクのそれはCSSが32,000回でヘッ
ドクラッシュを生じた。
結晶化ガラス基板を用いることにより、このように摺
動信頼性が向上するのは次の理由による。一つには、基
板表面に散在する結晶化部によりなる凸起先端が磁気ヘ
ッドのスライダー面に付着する汚れ等をクリーニングす
る効果をもつこと。
動信頼性が向上するのは次の理由による。一つには、基
板表面に散在する結晶化部によりなる凸起先端が磁気ヘ
ッドのスライダー面に付着する汚れ等をクリーニングす
る効果をもつこと。
二つには、散在する凸起の間の空間が、ヘッドディス
クの摺動で生じる微小な摩耗粉のトラップ場所になるこ
と。
クの摺動で生じる微小な摩耗粉のトラップ場所になるこ
と。
三つめには上記凸起先端のヘッドスライダーを支える
ため、粘着が生じにくくなり、かつ保護膜や媒体の面状
破壊を生じにくくしていることである。なお、ある確率
にて、凸起の先端では保護膜や媒体が除去され、硬い結
晶析出相が露出することもあるが、それによって本発明
の効果がそこなわれるものではない。
ため、粘着が生じにくくなり、かつ保護膜や媒体の面状
破壊を生じにくくしていることである。なお、ある確率
にて、凸起の先端では保護膜や媒体が除去され、硬い結
晶析出相が露出することもあるが、それによって本発明
の効果がそこなわれるものではない。
3.工程短縮 現在広く用いられているAl合金上にNi−Ｐめっき膜を
形成した２層構造の基板と比較し、本発明の結晶化ガラ
ス基板は単層，単一基板である。従って工程数の大巾低
減が出来る。Ni−Ｐ基板の場合は、一例を挙げればAlの
電解精錬より出発し、以下、鋳造，熱間圧延，冷間圧
延，円板プレス打抜き，内外径加工，表面荒加工，熱処
理，表面仕上加工，めっき前処理,Ni−Ｐめっき，めっ
き表面研磨加工を経て、ようやく基板が完成する。その
工程数は12にもなる。一方本発明の結晶化ガラス基板の
製造工程数は、実施例にも挙げたように、せいぜい６工
程であり、半減できる。この結果、製造設備費や加工費
も約半減でき、基板製造コスト低減に大きな効果をも
つ。
形成した２層構造の基板と比較し、本発明の結晶化ガラ
ス基板は単層，単一基板である。従って工程数の大巾低
減が出来る。Ni−Ｐ基板の場合は、一例を挙げればAlの
電解精錬より出発し、以下、鋳造，熱間圧延，冷間圧
延，円板プレス打抜き，内外径加工，表面荒加工，熱処
理，表面仕上加工，めっき前処理,Ni−Ｐめっき，めっ
き表面研磨加工を経て、ようやく基板が完成する。その
工程数は12にもなる。一方本発明の結晶化ガラス基板の
製造工程数は、実施例にも挙げたように、せいぜい６工
程であり、半減できる。この結果、製造設備費や加工費
も約半減でき、基板製造コスト低減に大きな効果をも
つ。
4.材料物性による効果 従来広く用いられているAl合金上にNi−Ｐめっき膜を
形成した基板では、Al合金の比重が2.63である。これに
対し、本発明に係る結晶化ガラス基板の比重は2.4〜2.5
であり、Al合金より少しだが軽い。従ってディスク装置
の回転機構等への負担が低減できる効果をもつ。
形成した基板では、Al合金の比重が2.63である。これに
対し、本発明に係る結晶化ガラス基板の比重は2.4〜2.5
であり、Al合金より少しだが軽い。従ってディスク装置
の回転機構等への負担が低減できる効果をもつ。
本発明による材料は、本質的に非磁性材料であるた
め、例え300℃〜400℃の加熱をしても、磁化する心配が
皆無である。これはNi−Ｐ基板が約250〜280℃以上で磁
化し、基板として使えなくなるのに比較し、プロセス上
の大きな耐熱マージンを持ち、十分な基板の脱ガス等が
可能となる。
め、例え300℃〜400℃の加熱をしても、磁化する心配が
皆無である。これはNi−Ｐ基板が約250〜280℃以上で磁
化し、基板として使えなくなるのに比較し、プロセス上
の大きな耐熱マージンを持ち、十分な基板の脱ガス等が
可能となる。
本発明に係る磁気ディスク基板は一度溶融し、液体状
態を経てからガラス化しているため、本質的にボイド欠
陥が無い。これはセラミックス基板が粉体焼結法で作ら
れ、ボイドを発生しやすい点と対称的である。ビットエ
ラーの極めて少ない磁気ディスクを製造できる。
態を経てからガラス化しているため、本質的にボイド欠
陥が無い。これはセラミックス基板が粉体焼結法で作ら
れ、ボイドを発生しやすい点と対称的である。ビットエ
ラーの極めて少ない磁気ディスクを製造できる。
本発明に係る磁気ディスク基板は材料物性として、通
常の一般のガラスと比較して、はるかに高強度である。
例えば一般的な板ガラスの曲げ強度が約500kg/cm2であ
るのに対し、本発明に係る結晶化ガラスは1500から最高
3500kg/cm2にも達する。
常の一般のガラスと比較して、はるかに高強度である。
例えば一般的な板ガラスの曲げ強度が約500kg/cm2であ
るのに対し、本発明に係る結晶化ガラスは1500から最高
3500kg/cm2にも達する。
これは、割れにくい、実用強度を持つ基板を形成でき
る。
る。
第１図は本発明に係る結晶化ガラス基板を有する磁気デ
ィスクの断面図を示す。 １…結晶化ガラス基板、２…Cr下地膜、３…Co−Ni系磁
性膜、４…カーボン保護膜（表面潤滑油塗布）。
ィスクの断面図を示す。 １…結晶化ガラス基板、２…Cr下地膜、３…Co−Ni系磁
性膜、４…カーボン保護膜（表面潤滑油塗布）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−63542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−225919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−316315（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】非晶質であるガラスを連続相とし、該ガラ
ス相中に結晶相を散在する複合体である結晶化ガラスを
用いて、表面に凸起の平均高さが0.005〜0.20μｍの範
囲の微小な結晶相の凸起を形成したことを特徴とする磁
気ディスク用基板。 - 【請求項２】非晶質であるガラスを連続相とし、該ガラ
ス相中に結晶相を散在する複合体である結晶化ガラスを
用いて、基板表面に凸起の平均高さが0.005〜0.20μｍ
の範囲の微小な結晶相の凸起を形成し、該基板上に、磁
性層、保護膜及び潤滑油層を設けたことを特徴とする磁
気ディスク。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1004969A JP2886872B2 (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 磁気ディスク用基板および磁気ディスク |
| US07/462,775 US5093173A (en) | 1989-01-13 | 1990-01-10 | Magnetic disc comprising a substrate of an amorphous glass continuous phase dispersed with crystal particles which produce a structurally defined surface on the substrate |
| US08/112,255 US5494721A (en) | 1989-01-13 | 1993-08-26 | Magnetic disc substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1004969A JP2886872B2 (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 磁気ディスク用基板および磁気ディスク |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22130397A Division JPH1091932A (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | 磁気ディスク用基板 |
| JP22130697A Division JPH1097716A (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | 磁気ディスク用基板の製造方法 |
| JP9221305A Division JP2948178B2 (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | 磁気ディスク用基板 |
| JP22130497A Division JP2950412B2 (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | 磁気ディスク用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02187922A JPH02187922A (ja) | 1990-07-24 |
| JP2886872B2 true JP2886872B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=11598423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1004969A Expired - Lifetime JP2886872B2 (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 磁気ディスク用基板および磁気ディスク |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5093173A (ja) |
| JP (1) | JP2886872B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5494721A (en) * | 1989-01-13 | 1996-02-27 | Hitachi, Ltd. | Magnetic disc substrate |
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