JP7318146B1 - 磁気ディスク用基板 - Google Patents
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(1)少なくとも片面の外周側領域に位置する複数の視野領域にて、ISO25178に規定される算術平均高さSaを、走査型光干渉法を用い、カットオフ波長を1.0mmとするガウシアンフィルタを介して中波長側領域でそれぞれ測定したときの最大値が、0.50nm以下である、磁気ディスク用基板。
(2)前記算術平均高さSaの平均値が0.40nm以下である、上記(1)の磁気ディスク用基板。
(3)前記算術平均高さSaの標準偏差が0.10nm以下である、上記(1)又は(2)の磁気ディスク用基板。
(4)厚さ寸法が0.50mm未満である、上記(1)~(3)のいずれかの磁気ディスク用基板。
(5)外径寸法が95mm以上である、上記(1)~(4)のいずれかの磁気ディスク用基板。
(6)少なくとも片面の外周側領域に位置する複数の視野領域にて、ISO25178に規定される算術平均高さSaを、走査型光干渉法を用い、カットオフ波長を1.0mmとするガウシアンフィルタを介して中波長側領域でそれぞれ測定したときの最大値が、0.50nm以下である、磁気ディスク。
「ISO25178に規定される算術平均高さSa」とは、基板の表面における、平均面に対する各点の高さの差の絶対値の算術平均である。換言すると、3次元における算術平均高さであり、面粗さについての一般的な評価指標とされている。なお、基板表面の輪郭曲線は、長い波長から成るうねり曲線と短い波長から成る粗さ曲線とに分けられるが、これら曲線から検出したい波長領域の輪郭曲線(例えばうねり曲線)だけを検出(抽出)し、それ以外の輪郭曲線(例えば粗さ曲線)は検出しないようにするのに適した、分岐点となる波長が、「カットオフ波長」である。例えばガウシアンフィルタを介して、カットオフ波長から離れた、より短波長側の凹凸成分と、より長波長側の大きなうねり成分とを除去する、すなわちカットオフ波長1.0mmを中心とする中波長側領域で測定すれば、専ら微小なうねり成分を評価することができる。
磁気ディスク用基板の外周側領域とは、磁気ディスク基板の外周縁と、その外周縁から数mm内周側に画定される仮想円に囲まれた領域を指す。図1は、本発明に従う磁気ディスク用基板1の上面における外周側領域2の一例を示したものである。外周側領域2は、磁気ディスク用基板1の上面視において、磁気ディスク用基板1の外周縁3と、その外周縁3から数mmだけ中心側に同心円として描かれる仮想内円4とによって囲まれた領域を指す。なお、外周側領域2に位置する複数の視野領域にて測定した算術平均高さSaを、以下で「外周側領域のSa」ということがある。
磁気ディスク用基板1において、外周側領域のSaの測定箇所である複数の視野領域は、外周側領域2内に2領域以上あればよく、その個数に特に制限はない。確実性を確保する観点からは視野領域が3箇所以上、例えば4箇所以上であることが好ましく、製品検査の簡便さの観点からは例えば16箇所以下であることが好ましい。より好ましくは、6~12箇所、例えば8箇所の視野領域で測定した算術平均高さSaの内から、最大値を採用する。
走査型光干渉法は、3次元形状等を測定する際の一般的な方法である。この方法においては、光源から照射された光をビームスプリッターで2つに分け、一方を参照面、もう一方をサンプル表面に照射し、双方から反射された光をカメラに結像する。その上で、試料表面の凹凸によって生じる光路差で得られる干渉縞の情報を高さ情報に変換し、3次元形状を作成する。走査型光干渉法に基づく測定器は各社から市販されており、本発明においてはそれら市販品のいずれを用いてもよい。
以上のような、少なくとも片面の外周側領域に位置する複数の視野領域にて、ISO25178に規定される算術平均高さSaを、走査型光干渉法を用い、カットオフ波長を1.0mmとしたガウシアンフィルタを介して中波長側領域でそれぞれ測定したときの最大値が、0.50nm以下である磁気ディスク用基板であれば、ヘッドクラッシュのリスクを低減することができる。ヘッドクラッシュのリスクをさらに低減する観点からは、外周側領域のSaの最大値は0.40nm以下、特に0.30nm以下であることが好ましい。なお、外周側領域のSaは小であるほど好ましいため、その下限値について考慮する必要はない。しかし、製造工程の簡便さを考慮し、例えば下限値を0.20nm、あるいは0.15nmとしてもよい。
本発明の磁気ディスク用基板は、公知のどのような基板で形成されていても良く、そのサイズや材質に特に制限はない。しかしながら、本発明の効果は、特に厚さ寸法が0.5mm未満である薄肉の磁気ディスク用基板で顕著となる。こうした薄肉の基板では、剛性が低いため、外周側領域の面高さSaが大きいと、ハードディスクの信頼性に大きく影響するためである。同様の理由から、外径寸法が95mm以上である磁気ディスク用基板で、本発明の効果は顕著となる。なお、外形寸法の上限値に特に制限はないが、一般的なハードディスクドライブのサイズを考慮すると、例えば97mm以下とすることができる。厚さ寸法の下限値にも特に制限はないが、磁気ディスクの剛性を考慮すると、例えば0.30mm程度以上としてもよい。
アルミニウム合金からなる基板(本願明細書では、単に「アルミニウム合金基板」という場合がある。)は、欠陥が発生し難く、機械的特性や加工性も良好で低コストであるため、磁気ディスク用基板として好適である。アルミニウム合金基板の材質にも特に制限はなく、種々の公知のものを使用することができるが、従来から使用されているマグネシウム(Mg)や銅(Cu)、亜鉛(Zn)、クロム(Cr)等の元素を含有する合金が好ましい。これら合金は慣用材料のため低コストである上、高強度でかつ欠陥が発生し難い利点を有する。また、剛性を向上させ得る鉄(Fe)やマンガン(Mn)、ニッケル(Ni)等の元素を含有することもできる。こうした剛性が高い基板は、フラッタリング抑制の上で有利である。より好ましくは、A5000番台又はA8000番台の合金、特にA5086を使用する。こうした合金であれば、基板に欠陥が発生し難く、また十分な機械的特性を付与することができる。
ガラス基板は、欠陥が発生し難く、機械的特性や加工性も良好という特徴と共に、塑性変形し難い利点も有するので、磁気ディスク用基板として好適である。ガラス基板の材料にも特に制限はなく、アモルファスガラスや結晶化ガラスなどのガラスセラミックスを用いることができる。なお、基板の平坦度や成形性、加工性の観点から、アモルファスガラスを用いることが好ましい。材質にも特に制限はなく、例としてアルミノシリケートガラス(アルミノケイ酸ガラス)、ソーダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、ボロシリケートガラス(ホウケイ酸ガラス)、さらには風冷又は液冷等の処理を施した物理強化ガラスや、化学強化ガラス等が挙げられるが、これらに限定されない。中でも、アルミノシリケートガラス、特にアモルファスのアルミノシリケートガラスが好ましい。こうした材質の基板は、平坦度や強度の点で優れ、長期信頼性も良好となり得る。
図2は、本発明に従う磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造工程の一例を示すフロー図である。図2において、アルミニウム合金成分の調製工程(ステップS101)、アルミニウム合金の鋳造工程(ステップS102)、均質化処理工程(ステップS103)、熱間圧延工程(ステップS104)、冷間圧延(ステップS105)は、溶解鋳造でアルミニウム合金素材を製造し、これをアルミニウム合金板にする工程である。次いで、ブランキング・加圧平坦化処理工程(ステップS106)によって、アルミニウム合金からなるディスクブランクが製造される。そして、製造したディスクブランクに対して切削加工・研削加工工程(ステップS107)等の前処理を行い、円環状のアルミニウム合金板を作製する。この基板にジンケート処理工程(ステップS108)及び無電解Ni-Pめっき処理工程(ステップS109)を行い、磁気ディスク用アルミニウム合金基板が製造される。製造された磁気ディスク用アルミニウム合金基板(ブランク基板)は、粗研磨工程(ステップS110)及び精密研磨工程(ステップS111)に付され、磁性体の付着工程(ステップS112)によって磁気ディスクとなる。
図3は、本発明に従う磁気ディスク用ガラス基板の製造工程の一例を示すフロー図である。はじめに、所定の厚さのガラス板を準備する(ステップS201~S202)。次に、準備したガラス板をコアリングして、内外周の端面研磨加工を行うことで、円環状のガラス基板を成形・加工する(ステップS203~S204)。つぎに、成形したガラス基板を、所望によりダイヤモンドペレット等を用いたラッピング工程(ステップS205)に付す。続いて、あるいはステップS204の後に、ガラス基板を上下から一括して研磨パッドで挟圧し、複数のガラス基板を例えば酸化セリウム砥粒により、同時に研磨する粗研磨工程を行い(ステップS206)、所望により化学強化処理(ステップS207)を施した後、例えばコロイダルシリカ砥粒による精密研磨工程を行う(ステップS208)。次いで、磁性体の付着工程(ステップS209)によって磁気ディスクを製造する。
磁気ディスク用基板は一般に、基板の材質がどのようなものであっても、磁性体を付着させるに先立ち、平坦化のための研磨処理に付される。この研磨工程では、研磨砥粒の径を調整した複数段階での研磨を行うことが好ましい。一般に、両面同時研磨機を用いて、粗研磨及び精密研磨を行うことが好ましく、本発明の磁気ディスク用基板も、市販のバッチ式の両面同時研磨機を用いて研磨することができる。なお、粗研磨に先立ち、ダミー研磨を行って研磨パッドの表面を管理しておくことが好ましい。
両面同時研磨機は通常、鋳鉄製の上定盤及び下定盤、複数の基板を上定盤と下定盤との間に保持するキャリア、並びに、上定盤及び下定盤の基板接触面に取り付けられた研磨パッドとを備える。研磨処理においては通常、キャリアによって上定盤と下定盤との間に複数の基板を保持し、上定盤と下定盤とによって各基板を所定の加工圧力で挟圧する。すると、各基板は上下から一括して研磨パッドによって挟圧される。次に、研磨パッドと各基板との間に研磨液を所定の供給量で供給しながら、上定盤と下定盤とを互いに異なる向きに回転させる。この際、キャリアもサンギアによって自転するため、基板は遊星運動を行う。これによって、基板は研磨パッドの表面を摺動し、両表面が同時に研磨される。
粗研磨処理の方法に特に制限はなく、基板の材質に応じた任意の条件で行うことができる。例えば、アルミニウム合金板の粗研磨は、粒径が0.1~1.0μmのアルミナを含む研磨液と、硬質又は軟質のポリウレタン等からなる研磨パッドとを用いて行うことができる。また、ガラス基板の粗研磨は、粒径が0.1~1.0μmの酸化セリウムを含む研磨液と、硬質のポリウレタン等からなる研磨パッドとを用いて行うことができる。しかしながら粗研磨処理の条件はこれらに限定されず、公知の研磨処理条件から所望のものを選定することができる。例えば、上記のアルミナや酸化セリウムの代わりに、所望の粒径のシリカ、酸化ジルコニウム、SiC、ダイヤモンド等の砥粒を使用しても良い。なお、硬質とは日本ゴム協会標準規格(準拠規格:SRIS0101)に定める測定方法で測定した硬度(アスカーC)が85以上のもの、軟質とは硬度が60~80のものをいう。
研磨処理の際には、上記のような粗研磨に先立ち、ダミー研磨を行って研磨パッドの表面を管理しておくことが好ましい。一般にダミー研磨工程は、ダミー基板を使用し、粗研磨工程と同様、好ましくは同一の条件で行う。使用するダミー基板は、特に制限はなく、例えばガラス基板の粗研磨の前にアルミニウム合金基板を用いてダミー研磨を行うこともできるが、製品のブランク基板と同種、特に製品のブランク基板と同様の条件で製造したブランク基板を用いることが好ましい。本発明におけるダミー研磨工程においては例えば、カットオフ波長を0.4~5.0mmとした長波長側領域で測定したときの算術平均うねりWaが2.5nm未満となるまで研磨して、研磨パッド表面を管理することもできる。
精密研磨の方法にも特に制限はなく、種々の公知の方法で行うことができる。例えばアルミニウム合金基板の精密研磨は、粒径が0.01~0.10μm程度のコロイダルシリカを含む研磨液と軟質の研磨パッドを用いて行うことができる。また、ガラス基板の精密研磨は、粒径が0.01~0.10μm程度、特に10~50nm程度のコロイダルシリカを含む研磨液と、発泡ウレタン等からなるより軟質の研磨パッドとを用いて行うことができる。勿論、精密研磨の条件もこれらに限定されない。所望の粒径の酸化セリウム、酸化ジルコニウム、SiC、ダイヤモンド等の砥粒を使用しても良い。また、こうした処理によって、基板の主表面が鏡面に研磨され、磁気ディスク用基板が製造される。なお、研磨後の基板は、中性洗剤、純水、IPA等を用いて洗浄することが好ましい。
上記のような方法により、本発明の磁気ディスク用基板を製造することができる。本発明の磁気ディスク用基板は、ウェービーサーフェス欠陥が低減し、ハードディスクの信頼性が大幅に向上する。
外周側領域のSaは、前記したように磁性体付着後に測定してもよい。上記実施形態の磁気ディスク用基板について規定したSaの最大値、平均値、標準偏差等の値は、磁性体が付された磁気ディスクで体現されていても、ヘッドクラッシュの抑制という本発明の課題を解決できる。本発明はまた、少なくとも片面の外周側領域に位置する複数の視野領域にて、ISO25178に規定される算術平均高さSaを、走査型光干渉法を用い、カットオフ波長を1.0mmとするガウシアンフィルタを介して中波長側領域でそれぞれ測定したときの最大値が、0.50nm以下である、磁気ディスクを包含する。
A5086合金(アルミニウム合金A)を常法に従って溶解した後にDC鋳造し、長さ7600mm、幅1310mm、板厚500mmのスラブを作製した。この作製したスラブの表裏面を各10mmずつ面削し、540℃で6時間の均質化処理を行った後、540℃で熱間圧延を開始し、板厚3.0mmとした。この熱間圧延板を冷間圧延し、板厚0.48mmとした。この冷間圧延板を、内径φ24mm×外径φ98mmにプレスで打抜き、30kg/cm2の加圧下で320℃、3時間の加圧焼鈍を行って平坦化した。さらに、内外周を切削加工することで内径寸法φ25mm×外径寸法φ97mmとした。この際、同時に内外周端面へチャンファー加工を施した。
脱脂処理は、例えば上村工業株式会社製のAD-68Fの脱脂液を用い、濃度:500mL/L、温度:45℃、処理時間:3分間の条件で行った。酸エッチング処理は、例えば上村工業株式会社製のAD-107Fのエッチング液を用い、濃度:50mL/L、温度:60℃、処理時間:2分間の条件で行った。ジンケート処理は、硝酸剥離処理を挟んだ2回のジンケート処理で行い、具体的には、第1ジンケート処理、純水洗浄、硝酸剥離処理、純水洗浄、及び第2ジンケート処理の順で行った。第1ジンケート処理は、例えば、上村工業株式会社製のAD-301F-3Xのジンケート処理液を用い、濃度:200mL/L、温度:20℃、処理時間:1分間の条件で行った。硝酸剥離処理は、硝酸濃度:30体積%、温度:25℃、処理時間:1分間の条件で行った。第2ジンケート処理は、第1ジンケート処理と同一の条件で行った。
粗研磨において、キャリアの厚さ寸法が0.3mmの両面研磨機を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行い、磁気ディスク用基板を作製した。
SiO2:65質量%、Al2O3:18質量%、Li2O:4質量%、Na2O:1質量%、K2O:0.2質量%、CaO:4質量%、ZrO2:0.8質量%を含有する成分組成を有するガラス素材の融液を、1600~1700℃で加熱・溶融することによってガラス素材を調製した(ステップS201)。次に、調製されたガラス素材の融液を、リドロー法を用いて、100mm、長さ10mのアルミノシリケートガラス板へと成形した(ステップS202)。その後、厚さが0.6mmに近いガラス板を選別してコアリング及び内外周の端面研磨(ガラスディスク内外径の切削、寸法調整、チャンファー加工、チャンファー加工部の研削加工)を行って、外径寸法が97mm、円孔の内径寸法が25mmの円環状のガラス基板を成形した(ステップS203~S204)。
粗研磨のキャリアを0.3mmとした以外は、実施例2と同様の操作を行い、磁気ディスク用基板を作製した。外周側領域のSaの測定結果を表1に示す。
(外周側領域のSa)
外周側領域のSaは、株式会社日立ハイテクサイエンス製VS1800に、倍率が2.5倍の対物レンズを取り付けた装置で測定した。図1に示すように外周側領域に均等に位置し、かつディスクの外周縁3から1mmだけ中心側の仮想外円5の内側に接した4.75mm角の8視野において、カットオフ波長を1.0mm(ガウシアンフィルタ)とした中波長側領域の算術平均高さSaをISO25178に従って測定し、最大値や平均値等を算出した。
「〇」:外周側領域のSaの最大値が0.50nm以下である場合
「×」:外周側領域のSaの最大値が0.50nm超である場合
2 外周側領域
3 外周縁
4 仮想内円
5 仮想外円
6 視野領域
Claims (5)
- 少なくとも片面の外周側領域に位置する複数の視野領域にて、ISO25178に規定される算術平均高さSaを、走査型光干渉法を用い、カットオフ波長を1.0mmとするガウシアンフィルタを介して中波長側領域でそれぞれ測定したときの最大値が、0.50nm以下であり、かつ
前記算術平均高さSaの標準偏差が0.10nm以下である、磁気ディスク用基板。 - 前記算術平均高さSaの平均値が0.40nm以下である、請求項1に記載の磁気ディスク用基板。
- 厚さ寸法が0.50mm未満である、請求項1又は2に記載の磁気ディスク用基板。
- 外径寸法が95mm以上である、請求項1又は2に記載の磁気ディスク用基板。
- 少なくとも片面の外周側領域に位置する複数の視野領域にて、ISO25178に規定される算術平均高さSaを、走査型光干渉法を用い、カットオフ波長を1.0mmとするガウシアンフィルタを介して中波長側領域でそれぞれ測定したときの最大値が、0.50nm以下であり、かつ
前記算術平均高さSaの標準偏差が0.10nm以下である、磁気ディスク。
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