JPH10255246A - 磁気記録媒体用ガラス基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヤング率や耐熱性が高く、表面平滑性や表面
均質性に優れ、かつ強度の大きい新たな磁気記録媒体用
及び情報記録媒体のガラス基板の提供。 【解決手段】 例えば、Li-Si-O-C 系ガラス、Na-Si-O-
C 系ガラス、Mg-Si-Al-O-C系ガラス、Ca-Si-Al-O-C系ガ
ラス等のオキシカーバイドガラスからなる磁気記録媒体
用基板及び情報記録媒体用基板。この基板は、例えば、
比弾性率／３６×１０⁶ Nm/kg 以上であり、ヤング率が
100GPa以上であり、表面粗さ(Ra)が５Å以下であり、ま
たはガラス転移点が７００℃以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オキシカーバイド
ガラスを用いた磁気記録媒体用ガラス基板及び情報記録
媒体用ガラス基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高強度や高耐衝撃性を必要とされ
る磁気ディスク用ガラス基板としては、基板表面をイオ
ン交換法で強化した強化ガラス基板や、結晶化処理を施
した結晶化ガラス基板などが知られている。強化ガラス
基板としては、例えば、特開平１−２３９０３６号公報
に開示された磁気ディスク用ガラス基板がある。このガ
ラス基板は、重量％表示で、SiO₂を５０〜６５％、Al₂O
₃ を0.５〜１４％、R₂O（ただしＲはアルカリ金属）を
１０〜３２％、 ZnOを１〜１５％、B₂O₃を1.１〜１４％
含むガラスの基板表面に、アルカリイオンによるイオン
交換法によって圧縮応力層を形成し強化されたガラス基
板である。また、結晶化ガラス基板としては、例えば、
米国特許５３９１５２２公報に開示された磁気ディスク
用結晶化ガラス基板がある。このガラス基板は、重量％
表示で、SiO₂を６５〜８３％、Li₂Oを８〜１３％、K₂O
を０〜７％、 MgOを0.５〜5.５％、 ZnOを０〜５％、 P
bOを０〜５％、（ただしMgO+ZnO+PbO を0.５〜５％）P₂
O₅を１〜４％、Al₂O₃ を０〜７％、As₂O₃+Sb₂O₃ を０〜
２％含み、主結晶として微細なLi₂O・2SiO₂ 結晶粒子を
含む結晶化ガラスからなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
ＨＤＤ（Hard disk driver）の小型化、薄型化、磁気記
録の高密度化に伴って、磁気ヘッドの低浮上化及び磁気
ディスクの高速回転化が急速に進んでいる。そのため、
ディスク基板の強度や弾性率、表面平滑度などが一層厳
しく要求されてきている。今後、ＨＤＤの高容量化、小
型化、耐衝撃に対する要求がさらに高まるのは必至であ
り、磁気記録媒体用基板材料としては薄型化、高強度、
優れた表面平坦性、高耐衝撃性などが対する要求がさら
に高まることは間違いない。そのため、特開平１−２３
９０３６公報に開示されているような従来の化学強化ガ
ラスでは、弾性率が約８０GPa 程度で今後のＨＤＤの厳
しい要求に対応できなくなるおそれがある。また、化学
強化ガラス基板は表裏両面の応力層が均一かつ同等の応
力をもつように形成されていないと基板の反りを生じる
欠点がある。さらに、磁気記録の媒体の製造過程におい
ては、ガラス基板上に磁性層を設けた後に、磁性層の保
磁力等の特性を向上させるために所定の熱処理を施され
る場合があるが、上記従来のイオン交換強化ガラスでは
ガラスの転移点温度も５００℃程度と耐熱性に乏しいの
で、高保磁力が得られないという問題がある。

【０００４】また、米国特許５３９１５２２公報に開示
されているような従来の結晶化ガラスは、弾性率や耐熱
性の点では、上記の化学強化ガラス基板より少々優れて
いる。しかるに、表面粗さがRaでせいぜい１０Å程度
と、表面平滑度が乏しく、磁気ヘッドの低浮上化に限界
がある。そのため、従来の結晶化ガラスでは、磁気記録
の高密度化に対応できないという問題がある。また一
方、特開平３−２７３５２５公報に開示されているよう
なグラシカーボンを利用した磁気記録媒体は、耐熱性や
軽量性の点では上記の化学強化ガラス基板や結晶化ガラ
ス基板より優れており、高密度記録が期待される。しか
るに、グラシカーボンは表面欠陥が多く、高密度記録に
は対応できないと考えられる。さらに、弾性率が３０GP
a 程度と非常に低く、機械的強度の点ではガラス材料よ
り劣るため、基板の厚みを大きくとる必要があり、基板
の小型化や薄型化に対応できないという問題がある。

【０００５】そこで、本発明は将来の磁気記録媒体用基
板の薄型化、高強度、高耐衝撃性、高耐熱性などの要求
を考慮してなされたもので、本発明は、ヤング率や耐熱
性が高く、表面平滑性や表面均質性に優れ、かつ強度の
大きい新たな磁気記録媒体用のガラス基板を提供するこ
とを目的とする。さらに本発明は、ヤング率や耐熱性が
高く、表面平滑性や表面均質性に優れ、かつ強度の大き
い新たな情報記録媒体用のガラス基板を提供することも
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、オキシカーバイドガラスからなることを
特徴とする磁気記録媒体用基板である。さらに本発明
は、オキシカーバイドガラスからなることを特徴とする
情報記録媒体用基板に関する。

【０００７】

【発明の実施の態様】本発明のガラス基板について説明
する。オキシカーバイドガラスは、酸化物ガラスに炭化
物を含有したガラスで、酸炭化物（Oxycarbide）ガラス
とも呼ばれ、炭酸イオンをその構造に取り込んだもので
ある。オキシカーバイドガラスは、酸化物ガラス中の二
価の酸素イオンの一部を四価の炭酸イオンにより置換さ
れた構造を有する。このため、酸化物ガラスよりガラス
フォーマとの間に多くの化学結合が形成されてガラスの
網目構造がもっと強固になる。このため、高ヤング率、
高硬度、高強度を示すなどの優れた物理的性質を有し、
磁気記録媒体用基板や情報記録媒体用基板として優れた
特性を有する。

【０００８】オキシカーバイドガラスの種類、成分、組
成は、特に制限されない。オキシカーバイドガラスは、
化学組成を連続的に変化させることができ、添加量によ
っては周期表の大部分の元素がこれらのガラスの構造に
入る。また、オキシカーバイドガラス中の炭素含有量も
特に制限されない。これは組成系によっては、わずかな
炭素含有量で物性が飛躍的に向上する場合もあるし、逆
に炭素含有量を多くして又は適当量とすることで物性が
飛躍的に向上する場合もあるからである。

【０００９】本発明のオキシカーバイドガラスからなる
基板は、高強度、高耐衝撃性という観点から比弾性率が
３６×１０⁶ Nm／kg以上であることが好ましい。さらに
本発明のオキシカーバイドガラスからなる基板は、高強
度、高耐衝撃性という観点からヤング率が１００GPa 以
上であることが好ましい。また本発明のオキシカーバイ
ドガラスからなる基板は、高い表面平滑性、表面均質性
という観点から、表面粗さ（Ra）が５Å以下であること
が好ましい。また本発明のオキシカーバイドガラスから
なる基板は、耐熱性が高いという観点から、ガラス転移
点が７００℃以上であることが好ましい。上記各物性を
有するガラスは、以下に例示するオキシカーバイドガラ
スから適宜選択することができる。

【００１０】オキシカーバイドガラスとしては、例え
ば、Li−Si−Ｏ−Ｃ系、Na−Si−Ｏ−Ｃ系、Ｋ−Si−Ｏ
−Ｃ系、Ｍ−Si−Ｏ−Ｃ（Ｍはアルカリ土類金属）、Li
−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Na−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Ｋ−Al−
Si−Ｏ−Ｃ系、Mg−Si−Ｏ−Ｃ系、Ca−Si−Ｏ−Ｃ系、
Sr−Si−Ｏ−Ｃ系、Ba−Si−Ｏ−Ｃ系、Mg−Al−Si−Ｏ
−Ｃ系、Ca−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Sr−Al−Si−Ｏ−Ｃ
系、Ba−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Ｙ−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Ｂ
−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、La−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Ｒ−Al−
Si−Ｏ−Ｃ系（Ｒは希土類金属イオン）、Nd−Al−Si−
Ｏ−Ｃ系、Ce−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Si−Ｏ−Ｃ系の組成
のガラス、及びこれらの組成を二つ以上混合した組成か
らなるガラスを挙げることができる。特に、磁気記録基
板用ガラス基板としては、比重が比較的に低く、ヤング
率が大きく、耐熱性が高く、かつアルカリの溶出のない
Mg−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Ca−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Ｙ−Al
−Si−Ｏ−Ｃ系、Mg−Si−Ｏ−Ｃ系、Ca−Si−Ｏ−Ｃ
系、Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Ce−Al−Si−Ｏ−Ｃ系の組成の
ガラス、またはこれらの組成を二つ以上混合した組成か
らなるオキシカーバイドガラスを用いることが好まし
い。

【００１１】オキシカーバイドガラスの製造方法に関し
ては、特に制限されず、各種製造方法を利用できる。例
えば、溶融体中にCO₂ ガスをパブリングで導入する方
法、多孔質ガラスを炭酸ガスで高温処理しこれを無孔化
する方法、ゾルーゲル法、ＣＶＤ法などが知られてい
る。なお、オキシカーバイドガラスの諸特性は、炭素含
有量、原料、原料として加える炭素源となる化合物の種
類、溶解温度、溶解時間、溶解雰囲気、溶融体の冷却速
度、不純物の混入の有無、るつぼの種類、溶解ガラスの
量などによって影響を受けるので、これらの条件を適宜
に選択して製造することが適当である。

【００１２】オキシカーバイドガラスの製造方法におい
ては、例えば、原料としてSiO₂、 MgO、CaO 、Y₂O₃、Al
₂O₃ 、Li₂Oなどの金属酸化物や、Mg₂C、Al₄C₃ 、SiC な
どの金属炭化物及び金属酸化物と金属炭化物との混合物
などを使用することができる。尚、金属酸化物として
は、熱分解によりこれらの金属酸化物を形成できる炭酸
塩、水酸化物、シュウ酸塩などを原料とすることもでき
る。これらの原料は十分に混合し、溶融することで、オ
キシカーバイドガラスが得られる。このとき、混合物の
溶融は、例えば、１４００〜１９００℃の温度範囲にお
いて、１〜５０時間程度、窒素またはアルゴンなどの不
活性ガス雰囲気下にて行い、溶融後ガラス化することが
好ましい。ガラス化したオキシカーバイドガラスは、清
澄後、周知のプレス成型や、ダウンドロー成型などの方
法により、板状ガラスに成型され、その後、研削、研磨
などの加工が施され所望のサイズ、形状の基板とされ
る。

【００１３】なお、研磨では、ラッピング（砂掛け）及
び酸化ナトリウムなどの研磨粉によるポリシング（精密
研磨）を行うことで、表面精度を例えばRaで３〜８Åの
範囲にすることができる。なお、本発明のガラスにおい
ては、基板の表面平滑性を悪化させない範囲であれば、
ガラスにTiO₂、ZrO₂などの結晶化生成剤を添加するか、
或いは、結晶核生成剤を添加せずにガラスをその転移点
温度より高い温度で熱処理することによって、ガラスの
一部を結晶化させてもよい。また、炭素系セラミックス
の成分を含むガラス、或いは焼結炭素系セラミックスに
似た状態を含むガラスとしてもよい。さらに、本発明の
ガラス基板は、透明、半透明、不透明のいずれの態様も
含まれる。さらに、ガラス中にSiC 、アルミナ繊維など
のセラミックス繊維、カーボン繊維、ボロン繊維、ガラ
ス繊維、各種ウィスカなどのファイバ又は強化剤を入れ
て、高温域における高度の力学特性を付与してもよい。

【００１４】本発明では、必要に応じガラス基板の表面
に、エッチング処理や成膜、或いはレーザー光照射など
の手段でテクスチャリング処理を施してもよい。具体的
には、ガラス基板の表面に弗化水素酸と硝酸との混合液
よりなるエッチング液で湿式エッチングして、ガラス表
面に凹凸を付けテクスチャリング処理を施すことができ
る。また、ガラス基板の表面に、アルミニウムなどの凹
凸膜を設けることで、ガラス表面にテクスチャリング処
理を施すことができる。なお、上述した本発明のガラス
基板は、耐熱性、表面平滑性、化学耐久性、光学的性
質、硬度及び強度に優れているので、光ディスクなどの
電子光学用ガラス基板、次世代ＬＣＤとして期待される
低温多結晶シリコン液晶表示装置用の耐熱性ガラス基
板、或いは電気、電子部品用のガラス基板としても好適
に使用できる。

【００１５】

【発明の効果】本発明の基板は、オキシカーバイドガラ
スからなるので、耐熱性、耐久性、表面平滑性に優れ、
かつ強度の大きい磁気記録媒体用ガラス基板が提供でき
る。特に、本発明によれば、１００GPa 以上大きなヤン
グ率または３６（１０⁶ Nm／kg）以上の高い比弾性率及
び７００℃以上の高い耐熱性を有し、優れた表面平滑性
（表面粗さRa＜５Å）をもち、かつ強度の大きい磁気記
録媒体用ガラス基板を提供できる。また、本発明のガラ
ス基板は、耐熱性に優れるため、磁気膜の特性向上に必
要な熱処理を基板の変形無しに施すことができ、平坦性
に優れるため、磁気ヘッドの低浮上化即ち高密度記録化
が達成でき、比弾性率及び強度が大きいので、磁気ディ
スクの薄型化を達成できると共に磁気ディスクの破損も
避けられる。さらにガラスとしても比較的安定に得るこ
とができ、工業的規模での生産が容易であるため、次世
代磁気記録媒体用基板ガラスとして大きく期待できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明す
る。 実施例１〜３ 表１には実施例１〜３のガラス組成をモル％で示した。
これらのガラスを溶解する際の出発原料としては、Si
O₂、Al₂O₃ 、Al(OH)₃ 、MgO 、CaCO₃ 、Y₂O₃、TiO₂、Zr
O₂、SiC などを用いて表１に示した所定の割合に２００
〜５００ｇ秤量し、十分に混合して調合バッチと成し、
これをモリブデンるつぼに入れ、高周波炉を用いて１６
５０℃でアルゴン雰囲気で約５時間ガラスの溶解を行っ
た。熔融後、ガラス融液をるつぼに入れたまま、ガラス
の転移点温度まで放冷してから直ちにアニール炉に入
れ、ガラスの転移温度範囲で約１時間アニールして炉内
で室温まで放冷してガラスを得た。

【００１７】ガラスを３０×１０×１０mm、１０×１０
×２０mm、１０×１×２０mmに研磨した後、ヤング率、
比重、ＤＳＣの測定サンプルとした。φ６７mm×厚み５
mmの円盤ガラスをφ６５×厚み0.５mmに研磨して表面粗
さの測定サンプルとした。ＤＳＣの測定は１０×１×２
０mmの板状ガラスを１５０メッシュの粉末に磨き、５０
mgを秤量して白金パンに入れ、ＭＡＣ−３３００型ＤＳ
Ｃ装置を用いて行われた。ヤング率の測定は３０×１０
×１０mmのサンプルを用いて超音波法で行われた。測定
で得られたデータをガラスの組成と共に表１に示した。
なお、比較のため、特開平１−２３９０３６号に開示さ
れたイオン交換ガラス基板と特開平７−１８７７１１号
公報に記載されたガラス基板とをそれぞれ比較例１、２
として、表１に組成と特性を記載する。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１から明らかなように、実施例１〜３の
ガラス基板はガラス転移点が高いため、所望の熱処理
（通常７００℃以下で）に対しても十分に対応できる程
度の耐熱性があることが分かる。特に、ヤング率や比弾
性率などガラスの強度特性が大きいことから、磁気記録
媒体用基板として使用した場合、このガラス基板が高速
回転しても、基板に反りやブレが生じにくく、より基板
の薄型化にも対応できることが分かる。さらに、これら
のガラスの表面粗度（Ra）を５Å以下に研磨することが
でき、表面平滑性に優れているので、磁気ヘッドの低浮
上化を図ることができ、磁気記録媒体用ガラス基板とし
て有用である。

【００２０】これに対し、比較例１の化学強化ガラス基
板は、表面平滑性及び平坦性に優れているものの、耐熱
性や比弾性率などの特性で本発明のガラス基板に比べか
なり劣る。従って、磁気記録媒体を製造する際、高い保
磁力を得るために行う磁気層に対する熱処理が十分でき
ず、高保磁力を有する磁気記録媒体が得られない。ま
た、比較例２の結晶化ガラス基板は、比弾性率や平滑性
の点で本発明のガラスに比べ劣る。特に基板の平滑性が
大きな結晶粒子の存在によって損なわれるので、高密度
記録化を図ることができない。以上のことから、磁気記
録媒体用基板として使用するためには、上述した物理的
或いは機械的性質が優れていることが好ましく、本発明
の高比弾性率、高耐熱性をもつオキシカーバイドガラス
からなる基板が非常に有用であることが分かる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オキシカーバイドガラスからなることを
   特徴とする磁気記録媒体用基板。
2. 【請求項２】 比弾性率が３６×１０⁶ Nm／kg以上であ
   ることを特徴とする請求項１記載の基板。
3. 【請求項３】 ヤング率が１００GPa 以上であることを
   特徴とする請求項１記載の基板。
4. 【請求項４】 表面粗さ（Ra）が５Å以下である請求項
   １〜３のいずれか１項に記載の基板。
5. 【請求項５】 ガラス転移点が７００℃以上である請求
   項１〜４のいずれか１項に記載の基板。
6. 【請求項６】 オキシカーバイドガラスが、Li−Si−Ｏ
   −Ｃ系、Na−Si−Ｏ−Ｃ系、Ｋ−Si−Ｏ−Ｃ系、Li−Al
   −Si−Ｏ−Ｃ系、Na−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Ｋ−Al−Si−
   Ｏ−Ｃ系、Mg−Si−Ｏ−Ｃ系、Ca−Si−Ｏ−Ｃ系、Sr−
   Si−Ｏ−Ｃ系、Ba−Si−Ｏ−Ｃ系、Mg−Al−Si−Ｏ−Ｃ
   系、Ca−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Sr−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Ba
   −Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Ｙ−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Ｂ−Al−
   Si−Ｏ−Ｃ系、La−Al−Si−Ｏ−Ｃ系、Ｒ−Al−Si−Ｏ
   −Ｃ系（Ｒは希土類金属イオン）、Ce−Al−Si−Ｏ−Ｃ
   系、若しくはSi−Ｏ−Ｃ系の組成からなるガラス、また
   は上記組成を二つ以上混合した組成からなるガラスであ
   ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載
   の基板。
7. 【請求項７】 オキシカーバイドガラスからなることを
   特徴とする情報記録媒体用基板。