JPH0752030A

JPH0752030A - 陽極酸化処理基盤及び研磨方法

Info

Publication number: JPH0752030A
Application number: JP22207593A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nagakura; 豊永倉; Kozo Hoshino; 星野晃三
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-08-13
Filing date: 1993-08-13
Publication date: 1995-02-28

Abstract

(57)【要約】【目的】陽極酸化処理基盤として、研磨後の表面の粗
度及びうねりを従来より小さくすることができる研磨技
術を提供する。【構成】陽極酸化処理基盤の研磨工程において、粗研
磨・仕上げ研磨の２段階研磨とし、かつ、粗研磨剤のｐ
Ｈを８以上１０以下、仕上げ研磨剤のｐＨを６以上１０
以下とする条件で研磨を行う。粗研磨条件を最大研磨剤
砥粒径：５μm以下、研磨圧力：４０〜２００g／cm²と
し、仕上げ研磨条件を研磨量：０.１μm以上０.６μm以
下とするのが望ましい。研磨前に酸性溶液により３分以
内の処理を施し、表面に過剰に存在するＣuを溶解する
ことが望ましい。この研磨方法により、表面粗度Ｒaが
１nm以下で、かつ、うねりが１０nm以下であり、表面に
形成されている陽極酸化皮膜厚さが４μm以上８μm以下
の磁気ディスク用基盤が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は陽極酸化処理基盤の研磨
方法及び同研磨法を適用した基盤に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンピュータ等の記録媒体とし
て使用される磁気ディスク等の基盤材としては、軽量
である、非磁性である、剛性を有する、精密加
工、研磨により良好な表面精度が簡単に得られる、等の
理由により、アルミニウム合金が使用されてきた。

【０００３】これらのアルミニウム合金は、通常Ｎi−
Ｐ等の非磁性メッキを施し、更にこのメッキ膜を平滑な
ものとするためにメッキ膜研磨を行う必要がある。この
後、磁気ヘッドの吸着防止のため、所謂テクスチャを行
う。そして、磁性膜のスパッタリングを行い、磁気ディ
スクとして使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年ではコン
ピュータの性能の向上及び小型化に伴い、ディスクには
高密度化が求められている。この高密度化に対応するた
めに、ヘッド浮上量を小さくすることが検討されてき
た。このヘッドの低浮上を可能とするためには、ディス
ク表面の突起、うねり等を低減することが必須となる。
しかし、従来のＮi−Ｐメッキ基盤では、吸着防止のた
めの機械的テクスチャが必須とされ、表面粗度を小さく
することができなかった。

【０００５】そこで、機械的なテクスチャに変わる手法
として、化学的なテクスチャを施すことが検討されてき
ている。しかし、この化学的なテクスチャはＮi−Ｐに
は適用できない。そのため、コストが非常に高くなるに
も拘らず、化学的テクスチャが可能なガラス基盤等が検
討されてきている。

【０００６】一方で、アルミニウム合金でも、基盤表面
に陽極酸化皮膜を形成させ、更に酸化皮膜のポア中にＣ
uを電析させた基盤では、化学的テクスチャが可能とな
ることが判明している。すなわち、ケミカルエッチング
により酸化皮膜のみ溶解させ、ポア中のＣuを残すこと
により、Ｃuの微小突起を形成させる方法(特開平２−２
８５５号参照)である。この方法によれば、コストアッ
プを最小限に押さえることが可能となる。

【０００７】しかし、従来、この陽極酸化処理基盤で
は、研磨後の表面の粗度及びうねりがＮi−Ｐに比べて
大きく、そのため、ヘッドの低浮上特性が十分に得られ
ず、量生産が困難であり、実質上使用されていなかっ
た。

【０００８】本発明は、このような実情を鑑み、陽極酸
化処理基盤として、研磨後の表面の粗度及びうねりを従
来より小さくすることができる研磨技術を提供すること
を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明者らが鋭意検討した結果、陽極酸化処理基盤
の研磨後の表面粗度がＮi−Ｐに比較して劣るのは、電
析させたＣuが研磨の邪魔をするためであることを究明
した。すなわち、Ｃuは金属であるために、研磨時に基
盤表面やパフ布等に粘りつき、このため、研磨が均一に
行われないことを究明したものである。

【００１０】また、Ｃuは陽極酸化処理後に電析させた
ものであるが、この電析量はアルミニウムの結晶粒毎に
量が異なることが判明した。すなわち、アルミニウムの
結晶方向により、陽極酸化処理膜の性質が異なるため、
結晶粒毎にＣuの電析量が異なり、結果として研磨時に
結晶粒間で段差が生じてしまい、うねりが悪くなること
を究明した。

【００１１】これらの究明点に基づき、本発明者らが更
に検討を進めた結果、研磨剤のｐＨを管理して、弱アル
カリ性とすることにより、機械的研磨の上に化学的な効
果を含んだ研磨をすることができ、上記の粗度及びうね
りを改善できることを究明した。

【００１２】更に研磨時間の短縮につき検討した。従
来、陽極酸化処理基盤の研磨としては、１段研磨が行わ
れていた。しかし、この方法では、仕上げ面の粗度を十
分に低くするために砥粒を非常に微細なものとすること
が必須となる。そのため、研磨速度が遅く、また長時間
の研磨が必要になるためにうねりが生じてしまうという
問題があった。

【００１３】ところが、研磨工程を、粗い砥粒を使用す
る粗研磨と、微細な砥粒を使用する仕上げ研磨の２段階
とすることにより、研磨時間を短縮し、かつうねりを小
さくすることができることを見い出した。すなわち、砥
粒の大きい粗研磨により研磨を高速に行い、かつ表面に
強いうねりが生じるのを防止し、その後、微細な砥粒を
使用する仕上げ研磨を短時間行うことにより表面を仕上
げる方法である。

【００１４】以上の知見に基づき、従来は実用上使用し
得なかった陽極酸化処理基盤を性能面及び量生産面で実
用化し得る研磨技術を開発し、ここに本発明を完成した
ものである。

【００１５】すなわち、本発明は、陽極酸化処理基盤の
研磨工程において、粗研磨・仕上げ研磨の２段階研磨と
し、かつ、粗研磨剤のｐＨを８以上１０以下、仕上げ研
磨剤のｐＨを６以上１０以下とする条件で研磨を行うこ
とを特徴とする陽極酸化処理基盤の研磨方法を要旨とし
ている。

【００１６】また、他の本発明は、表面粗度Ｒaが１nm
以下で、かつ、うねりが１０nm以下であり、表面に形成
されている陽極酸化皮膜厚さが４μm以上８μm以下であ
ることを特徴とする磁気ディスク用基盤を要旨としてい
る。

【００１７】

【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。

【００１８】本発明においては、研磨工程を、粗い砥粒
を使用する粗研磨と、微細な砥粒を使用する仕上げ研磨
の２段階研磨とする。すなわち、砥粒の大きい粗研磨に
より研磨を高速に行い、かつ表面に強いうねりが生じる
のを防止し、その後、微細な砥粒を使用する仕上げ研磨
を短時間行うことにより表面を仕上げる方法である。こ
の２段階研磨により、研磨時間を短縮し、かつうねりを
小さくすることができる。なお、この２段階の研磨は、
個々別々に行っても良く、また、２段を連続で行っても
良いが、研磨時間を短縮する場合には、２段連続の研磨
が望ましい。

【００１９】但し、粗研磨剤及び仕上げ研磨剤のｐＨを
厳密に管理することが必要である。

【００２０】粗研磨時の研磨剤ｐＨ：粗研磨剤として
は、ｐＨ＝８以上とする。これはｐＨが８未満の場合に
は、研磨面の粗度及びうねりに問題が生じるためであ
る。従来使用されていた酸性研磨剤では、化学研磨の効
果が非常に小さいために、Ｃuを十分に取り除くことが
できない。またＣuを溶解するほどｐＨを低くすると、
ポア中のＣuも欠落してしまい、基盤として使用するこ
とができない。

【００２１】ｐＨ＝８以上の研磨剤を使用すると、陽極
酸化処理表面の極表層が研磨中に化学溶解する。そのた
め、陽極酸化処理表面に付着したＣuも流れ落ちて、研
磨面の粗度及びうねりが改善される。この時、ｐＨ＝８
程度の弱アルカリ性ではＣuは殆ど溶解しないため、ポ
ア中のＣuの溶解は生じない。しかし、ｐＨが１０を超
えると、後工程のエッチングにてしみが生じてしまう。
このしみが生じた部位は、他の部位より粗度が大きくそ
のため、ヘッドの低浮上が不可能となる。したがって、
粗研磨時の研磨剤ｐＨは、８以上１０以下とする。

【００２２】仕上げ研磨時の研磨剤ｐＨ：仕上げ研磨
は、基盤の粗度・うねりのレベルアップのために行う。
仕上げ研磨剤のｐＨが６未満では、研磨中にアルカリ性
の粗研磨剤と反応し、研磨面精度に悪影響を与えるの
で、望ましくない。また、ｐＨが１０を超えると研磨後
の洗浄を十分注意して行わないと、後工程のエッチング
にてしみの原因となる。したがって、特に量生産を考慮
し、仕上げ研磨剤のｐＨは６以上１０以下とする。

【００２３】なお、粗研磨並び仕上げ研磨の他の条件
は、ｐＨ管理に比べ、特に制限するものではないが、以
下の条件で行うのが望ましい。

【００２４】粗研磨時の研磨圧力：粗研磨時の研磨圧力
が２００g／cm²を超えると、端面だれが大きくなり、ま
た基盤の粗度が悪くなってしまう。また、３０g／cm²未
満では、研磨速度が非常に遅くなり、また、うねりが大
きくなる。したがって、粗研磨時の研磨圧力は３０g／c
m²以上、２００g／cm²以下とするのが望ましい。

【００２５】粗研磨時の研磨剤流量：粗研磨時の研磨剤
の流量は、基盤のうねりに非常に強い影響を与える。研
磨剤の流量が多すぎるとうねりが悪くなり、また、少な
すぎると研磨速度が非常に遅くなり、量産には適用でき
ない。したがって、粗研磨時の研磨剤の流量は１５０cc
／min／m²以上、５５０cc／min／m²以下とするのが望ま
しい。

【００２６】また、この研磨剤流量によって基盤のうね
りのコントロール、すなわち、磁気ヘッド浮上量のコン
トロールが可能となる。研磨剤流量が多い場合には、基
盤のうねりが大きくなり、ヘッドの浮上量を高くするこ
とができる。逆に流量を少なくすれば基盤をうねりが小
さくなり、ヘッドの浮上量を低くすることができる。こ
こで、ヘッド浮上量を高くする目的は、ノートブック型
パソコンなどへＨＤＤを搭載する場合、耐衝撃性が非常
に問題となるためである。

【００２７】なお、研磨機のサイズ及び研磨剤を流入さ
せる穴の数、分布が異なると、適正な研磨剤の流量が異
なってくる。すなわち、適正研磨剤の流量は、(研磨剤
の単位当たりの流量)×(上板の面積)で計算するが、通
常研磨機のサイズが大きくなると、上記の計算以上に研
磨剤流量を増やすことが必要であるので留意する。

【００２８】粗研磨の研磨剤粒径：粗研磨の研磨剤の砥
粒径は、小さい程、粗度は良好となる。これは、粗研磨
でのスクラッチ等は、仕上げ研磨では研磨量が少ないた
め取り除くことが難しいためである。しかし、砥粒径が
小さすぎても研磨速度が遅くなり、またうねりが生じ易
いという問題も生じる。このため、研磨剤の砥粒径は最
大サイズで５μm以下が望ましく、更には３μm以上５μ
m以下が望ましい。

【００２９】仕上げ研磨時の研磨量：仕上げ研磨におけ
る研磨量は、０.１μm以上、０.６μm以下とするのか望
ましい。仕上げ研磨量は、粗研磨のスクラッチ等を削り
落すために、最低０.１μm必要である。しかし、研磨量
が多すぎても研磨時間及び研磨剤の浪費になるばかり
か、研磨面のうねりまで悪くなる。これは、仕上げ研磨
では微細な砥粒を使用するため、研磨量が多くなると、
うねりが生じてしまうためである。

【００３０】次に、これらの基盤の望ましい作製方法を
示す。

【００３１】まず、基盤材用のアルミニウムとしては、
晶出物若しくは金属間化合物が、微細・多数であること
が必須となる。これは、ヘッドの吸着防止のために金属
間化合物が非常に大きな役割を果たすためである。この
ようなアルミニウム合金としては、先に特願平３−１７
１７４４号にて提案したものが望ましい。

【００３２】すなわち、Ｍg：３.７〜５.３％を必須成
分として含み、残部がＡl及び不純物からなり、不純物
のうち、Ｆe：０.０４％以下、Ｓi：０.０５％以下、Ｍ
n：０.０１％込まん、Ｃr：０.０１％未満、Ｃu：０.０
５％以下、Ｚn：０.０５％以下、Ｔi：０.０３％以下で
ある組成で、Ａl−Ｆe系の晶出物の最大サイズが５μm
以下であり、且つＭg−Ｓi系の最大サイズが７μm以下
であり、更にＭg−Ｓi系の晶出物の存在率が３００個／
mm²以上のアルミニウム合金である。

【００３３】次いで熱処理を行う。これは、後工程で磁
性膜をスパッタリングするために、基盤に熱が加わるた
めである。このスパッタリング時には温度が急激に高く
なるため、歪み取り焼鈍を予め行っておかないと基盤が
変形してしまう。そこで、１００〜５００℃／分程度の
昇温速度でスパッタリング前に歪み取り焼鈍を行ってお
く必要がある。また、この熱処理工程は研磨前に行うこ
とが望ましい。これは研磨後に熱処理を行うと、陽極酸
化処理ポア中に含有されているＣuが熱により基盤表面
に移動し、研磨面の粗度が粗くなってしまうためであ
る。

【００３４】この熱処理後、酸性の溶液により前処理を
行っても良い。これは、陽極酸化処理基盤の表面に存在
する過剰なＣuを取り除くために行う処理である。この
ような過剰なＣuを取り除くことにより研磨後の粗度を
改善できる。但し、この前処理が強く過ぎると、ポア中
のＣuが溶解してしまい、基盤として使用することがで
きない。また、量産時の生産性及び作業性を考慮する
と、処理時間は３分以内が望ましく、また処理温度は６
０℃以下が望ましい。

【００３５】以下に本発明の実施例を示す。

【００３６】

【実施例１】表１に示す組成のアルミニウム合金を薄板
連鋳法により、６mmの板に鋳造した。その後４５０℃で
均熱を行い、続いて冷間圧延にて１.３mm厚に仕上げ
た。次に、この板材を打ち抜き加工して外径６５mm、内
径２０mmの中空円盤とし、その後、３５０℃の温度で２
時間の歪み取り焼鈍を行った。

【００３７】更に円盤の表面を研削加工してサブストレ
ートとした後、酸化皮膜厚さが１０μmとなるように陽
極酸化処理を行った。この陽極酸化処理基盤にＣuを電
析させ、その後３００℃で熱処理を行い、試験材を作製
した。

【００３８】上記の如く作製した基盤を使用して、１段
研磨と２段研磨の差異を調査した。試験条件を表２に、
試験結果を表３に示す。なお、２段研磨における砥粒径
及び研磨速度は、粗・仕上げ研磨全体での値を示す。ま
た、評価は、粗度が１nm以下で、うねりが１０nm以下、
研磨速度０.５μm／分以上のものを○、粗度が１nm以下
で、うねりが１０nm以下、研磨速度が０.３μm／分以上
のものを△、それ以外のものを×とした。

【００３９】表３から、２段研磨は１段研磨に比較して
粗度・うねりとも良好で、また研磨速度も速いことがわ
かる。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】

【表３】

【００４３】

【実施例２】実施例１と同様にして作製した基盤を使用
して、粗研磨剤のｐＨを変化させて研磨試験を行った。
表４及び表５に示す研磨条件で、以下の研磨工程とし
た。

【００４４】粗研磨 ↓ (粗研磨剤＋仕上げ研磨剤による連続研磨(研磨時間１分)) 仕上げ研磨 ↓ 乾燥 ↓ 粗度測定

【００４５】試験結果を表５に示す。なお、評価は、粗
度≦０.４nm、かつ、うねり≦４.０nm以下で、しみの生
じないものを◎、粗度≦０.７nm、かつ、うねり≦７.０
nmで、しみの生じないものを○、粗度≦１.０nm、か
つ、うねり≦１０nmで、しみが生じないものを△、粗度
＞１nm若しくはうねり＞１０nm若しくはしみが生じた場
合を×にて評価した。

【００４６】表５から、本発明例は低浮上用基盤の研磨
方法及び研磨剤として優れていることがわかる。

【００４７】

【表４】

【００４８】

【表５】

【００４９】

【実施例３】実施例１と同様の方法で作製した陽極酸化
処理基盤の研磨面粗度に及ぼす仕上げ研磨条件の影響を
調査した。粗研磨の条件を表６に示す。また、試験結果
を表７に示す。表７から、本発明による研磨条件にて優
れた表面粗度が得られることがわかる。

【００５０】

【表６】

【００５１】

【表７】

【００５２】

【実施例４】研磨面粗度に及ぼす酸性溶液による前処理
の影響を調査した。研磨条件を表８に示す。また、その
結果を表９に示す。この結果から、処理時間３分以内で
あれば、いずれの溶液であってもＣuの溶解も生じず、
非常に粗度及びうねりを改善できることがわかる。

【００５３】

【表８】

【００５４】

【表９】

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
陽極酸化処理基盤の研磨後の表面の粗度及びうねりを従
来より顕著に小さくすることができ、実用化を可能にし
た効果は顕著である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極酸化処理基盤の研磨工程において、
粗研磨・仕上げ研磨の２段階研磨とし、かつ、粗研磨剤
のｐＨを８以上１０以下、仕上げ研磨剤のｐＨを６以上
１０以下とする条件で研磨を行うことを特徴とする陽極
酸化処理基盤の研磨方法。
【請求項２】粗研磨条件を最大研磨剤砥粒径：５μm
以下、研磨圧力：４０〜２００g／cm²とし、仕上げ研磨
条件を研磨量：０.１μm以上０.６μm以下とする請求項
１に記載の方法。
【請求項３】請求項１に記載の陽極酸化処理基盤の研
磨工程において、研磨前に酸性溶液により３分以内の処
理を施し、表面に過剰に存在するＣuを溶解することを
特徴とする研磨前処理方法。
【請求項４】表面粗度Ｒaが１nm以下で、かつ、うね
りが１０nm以下であり、表面に形成されている陽極酸化
皮膜厚さが４μm以上８μm以下であることを特徴とする
磁気ディスク用基盤。