JPS63306529A - Substrate for magnetic disk - Google Patents

Substrate for magnetic disk

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JPS63306529A
JPS63306529A JP14076887A JP14076887A JPS63306529A JP S63306529 A JPS63306529 A JP S63306529A JP 14076887 A JP14076887 A JP 14076887A JP 14076887 A JP14076887 A JP 14076887A JP S63306529 A JPS63306529 A JP S63306529A
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JP
Japan
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magnetic disk
layer
disk substrate
thickness
less
Prior art date
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Application number
JP14076887A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Inoue
和生 井上
Yoshio Masuda
喜男 増田
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve heat resistance, weatherability and recording density by providing two intermediate layers formed of a ceramics material on both faces of a central layer formed of a composite of nonmetallic heat resistant fiber materials and ceramics material and coating glass layers on the outside surfaces thereof. CONSTITUTION:The central layer has a specified thickness and is constituted of the composite of one or >=two kinds of the nonmetallic heat resistant fiber materials selected from inorg. fibers, inorg. whiskers, carbon fibers and carbon whiskers and the ceramics. The intermediate layers having a specified thickness are formed of the ceramics material on both faces thereof. The surface layers 3 formed by glass coating are disposed on both faces of such substrate base. The heat resistance and weatherability are thereby improved and the high- density recording is enabled.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、磁気ディスク用基板に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application fields] The present invention relates to a magnetic disk substrate.

[従来の技術] 近年、磁気ディスク装置の飛躍的な進歩と、磁気記録媒
体としての磁気ディスクの高記録密度化により、下記■
乃至■に示すように、磁気ディスク用基板の特性向上が
要望されている。
[Prior Art] In recent years, with the rapid progress of magnetic disk devices and the increase in the recording density of magnetic disks as magnetic recording media, the following
As shown in (2) to (3), there is a demand for improved characteristics of magnetic disk substrates.

■先ず、磁気ディスクを高密度化するために、基板の表
面性状として、表面粗さが可及的に小さく、欠陥が少な
いこと、 ■磁気ヘッドの追従性を良好にするために、磁気ディス
ク用基板はうねりが小さく且つ微小突起がない表面形状
を有すること、 ■磁気媒体が担持される基板として、表面処理性が良好
で磁性がなく、耐熱性及び耐候性が優れた化学的性質を
有すること、 ■磁気ヘッドと接触する虞れがあるので、耐久性を確保
するために硬度及び強度が優れていること、そして、 ■良好な浮上特性を有すると共に、良好な耐CSS <
コンタクト、スタート、ストップ)性を有すること、 が要求される。
■Firstly, in order to increase the density of magnetic disks, the surface roughness of the substrate must be as small as possible and have few defects. ■In order to improve the tracking performance of the magnetic head, The substrate must have a surface shape with small undulations and no microprotrusions; ■As a substrate for supporting magnetic media, it must have good surface treatment properties, no magnetism, and chemical properties with excellent heat resistance and weather resistance. , ■ Since there is a risk of contact with the magnetic head, it must have excellent hardness and strength to ensure durability, and ■ It must have good flying characteristics and good CSS resistance.
(contact, start, stop) characteristics are required.

ところで、従来、磁気ディスク用基板には、アルミニウ
ム合金が使用されていたが、前述の要求■〜■を満足す
るために、下記(A)〜(C)に示すような対策が考え
られている。つまり、(A)基板のアルミニウム合金母
材を高純度化すること、 (B)アルミニウム合金基板表面にアルマイト皮膜を形
成し、研磨加工性と耐摩擦性を向上させること、 (C)アルミニウム合金基板表面に、N1−P等のめっ
き膜を形成し研磨加工性を向上させること、等がある。
By the way, aluminum alloys have conventionally been used for magnetic disk substrates, but in order to satisfy the above-mentioned requirements (■ to ■), the following measures (A) to (C) have been considered. . In other words, (A) highly purifying the aluminum alloy base material of the substrate, (B) forming an alumite film on the surface of the aluminum alloy substrate to improve polishing workability and friction resistance, (C) aluminum alloy substrate For example, a plating film such as N1-P may be formed on the surface to improve polishing workability.

しかしながら、上記の各方法は、以下に示すような問題
点を有する。先ず、(A)のように、アルミニウム合金
母材を更に一層高純度化することは、製造工程上、極め
て困難である。また、高純度アルミニウム合金は耐食性
及び清浄度の面で取り扱いが困難である。
However, each of the above methods has the following problems. First, as shown in (A), it is extremely difficult to further purify the aluminum alloy base material due to the manufacturing process. Furthermore, high-purity aluminum alloys are difficult to handle in terms of corrosion resistance and cleanliness.

また、アルミニウム合金母材を高純度化しても、金属材
料としての硬度及び剛性には限度があり、更に平坦度及
び平滑度等の形状精度を向上させるための加工性が悪い
Further, even if the aluminum alloy base material is highly purified, there are limits to its hardness and rigidity as a metal material, and furthermore, it has poor workability for improving shape accuracy such as flatness and smoothness.

更に、(B)においては、基板のアルミニウム自体が材
料となってアルマイト皮膜を形成するため、金属間化合
物がアルマイト皮膜中にとり込まれて欠陥となりやすい
Furthermore, in (B), since the aluminum of the substrate itself serves as a material to form the alumite film, intermetallic compounds are likely to be incorporated into the alumite film and cause defects.

更にまた、基板表面に薄膜磁性媒体(γ−Fe2O3)
を形成するための熱処理工程において、基板と皮膜との
間の熱膨張係数の差が大きいために、クラックや基板の
変形が発生しやすい。
Furthermore, a thin film magnetic medium (γ-Fe2O3) is placed on the surface of the substrate.
In the heat treatment process for forming the film, cracks and deformation of the substrate are likely to occur due to the large difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the film.

更にまた、(C)のようにめっき膜を形成すると、熱処
理によって帯電しやすくなるという問題点がある。
Furthermore, when a plating film is formed as shown in (C), there is a problem that it becomes easily charged by heat treatment.

このように、前述の■乃至■の要求を、金属材料で満足
させることは極めて困難である。
As described above, it is extremely difficult to satisfy the above-mentioned requirements (1) to (2) using metallic materials.

そこで、例えば、特開昭56−19527号、60−2
2733号、66−138730号、60−15183
7号、60−229224号、60−229233号、
61−13434号、61−42730号、61−10
5725号、61−122910.61−123034
号、61−131229号、61−132576号等に
おいては、磁気ディスク基板としてセラミックス又はセ
ラミックスとガラスとの複合体を使用することが提案さ
れている。
Therefore, for example, JP-A-56-19527, 60-2
No. 2733, No. 66-138730, No. 60-15183
No. 7, No. 60-229224, No. 60-229233,
61-13434, 61-42730, 61-10
No. 5725, 61-122910.61-123034
No. 61-131229, No. 61-132576, etc., propose the use of ceramics or a composite of ceramics and glass as a magnetic disk substrate.

一般にセラミックス材料は、アルミニウム合金材料に比
して耐熱性、耐摩擦性、耐候性、絶縁性、機械的強度及
び化学的安定性において、はるかに優れている。
Generally, ceramic materials are far superior to aluminum alloy materials in terms of heat resistance, friction resistance, weather resistance, insulation, mechanical strength, and chemical stability.

例え゛ば、アルミニウム合金材料はビッカース硬度が1
00kg/cot程度であるのに対し、セラミックス材
料は600kg/cut以上のビッカース硬度を有する
。また、曲げ強度は、アルミニウム合金材料においては
1000kg/−程度であるのに対し、セラミックス材
料においては2000 kg/co!以上である。
For example, aluminum alloy material has a Vickers hardness of 1
00 kg/cut, whereas ceramic materials have a Vickers hardness of 600 kg/cut or more. Furthermore, the bending strength of aluminum alloy materials is about 1000 kg/co!, while that of ceramic materials is 2000 kg/co! That's all.

このため、セラミックス材料は、各種分野において、広
範囲の用途に利用されている。
For this reason, ceramic materials are used in a wide range of applications in various fields.

[発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、セラミックス材料及びガラス材料は、主
として、イオン結合と共有結合とによって構成されてい
るなめ、延性を欠くと共に、外力を加えた場合に、金属
のように塑性変形を起こすことがない、そして、セラミ
ックス材料及びガラス材料は、破壊応力を超える外力が
印加されると、脆性破壊を起こす。
[Problems to be solved by the invention] However, ceramic materials and glass materials are mainly composed of ionic bonds and covalent bonds, and lack ductility, and when external force is applied, they do not behave like metals. Ceramic materials and glass materials, which do not undergo plastic deformation, undergo brittle fracture when an external force exceeding the fracture stress is applied.

従って、仮に、ディスクドライブ装置内で、ディスク基
板が何らかの原因で破壊応力に達した場合には、基板だ
けでなく、ディスクドライブ装置自体に重大な損傷を与
えてしまう虞れがある。
Therefore, if the disk substrate in the disk drive device reaches breaking stress for some reason, there is a risk of serious damage not only to the substrate but also to the disk drive device itself.

また、この磁気ディスク用基板の表面に薄膜磁性媒体を
形成して磁気ディスクを製造するが、媒体の薄膜化及び
高純度化の要求により、基板を構成するセラミックス表
面の更に一層の無孔化及び無歪化が必要である。
In addition, a magnetic disk is manufactured by forming a thin film magnetic medium on the surface of this magnetic disk substrate, but due to the demand for thinner and higher purity media, the ceramic surface that constitutes the substrate has to be made even more non-porous. It is necessary to eliminate distortion.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、
高強度であり、脆性破壊せず、平坦度及び平滑度が優れ
ていると共に、耐熱性及び耐候性が優れており、媒体の
記録密度の向上及び高速度化を可能とする磁気ディスク
用基板を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and
A magnetic disk substrate that has high strength, does not cause brittle fracture, has excellent flatness and smoothness, and has excellent heat resistance and weather resistance, making it possible to improve the recording density and speed of media. The purpose is to provide.

[問題点を解決するための手段] 本発明に係る磁気ディスク用基板は、非金属耐熱繊維材
料とセラミックス材料との複合体で形成された中心層と
、この中心層の両面に夫々セラミックス材料で形成°さ
れた2層の中間層と、この中間層の外側面に夫々ガラス
材料を被覆して形成された2層の表面層と、を有する積
層体であることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The magnetic disk substrate according to the present invention has a central layer formed of a composite of a nonmetallic heat-resistant fiber material and a ceramic material, and a ceramic material on both sides of the central layer. It is characterized by being a laminate having two intermediate layers formed and two surface layers formed by coating the outer surfaces of the intermediate layers with a glass material, respectively.

[作用] 本発明においては、磁気ディスク用基板は、中心層と、
この中心層の両面に積層された2つの中間層と、この中
間層の外側に積層された2つの表面層との5層積層体で
ある。そして、中心層は非金属耐熱繊維材料とセラミッ
クス材料との複合体で形成されている。このような非金
属耐熱繊維材料としては、無機繊維、無機ウィスカー、
炭素繊維又は炭素ウィスカーがあり、これらの2種以上
を組み合わせたものでもよい、このような中心層をセラ
ミックス材料で形成された2層の中間層が挟むように積
層されているから、基板は強度が高いのに加えて脆性破
壊しにくい。
[Function] In the present invention, the magnetic disk substrate includes a center layer,
This is a 5-layer laminate including two intermediate layers laminated on both sides of this central layer and two surface layers laminated on the outside of this intermediate layer. The center layer is formed of a composite of a nonmetallic heat-resistant fiber material and a ceramic material. Such nonmetallic heat-resistant fiber materials include inorganic fibers, inorganic whiskers,
There are carbon fibers or carbon whiskers, and a combination of two or more of these types may be used.The substrate is laminated with two intermediate layers made of ceramic materials sandwiching such a center layer, which increases the strength of the substrate. In addition to having a high level of resistance, it is also difficult to cause brittle fracture.

更に、表面層はガラス材料で形成されているから、基板
の平坦度及び平滑度が優れている。
Furthermore, since the surface layer is formed of a glass material, the flatness and smoothness of the substrate are excellent.

[実施例コ 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について詳
細に説明する。第1図は本発明の実施例に係る磁気ディ
スク用基板の要部断面図である。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view of a main part of a magnetic disk substrate according to an embodiment of the present invention.

中心層1は一定の厚さを有し、無機繊維、無機ウィスカ
ー、炭素繊維及び炭素ウィスカーから選択された1種又
は2種以上の非金属耐熱繊維材料と、セラミックスとの
複合体で構成されている。中心層1の両面には、一定の
厚さを有する中間層2がセラミックス材料で形成されて
いる。このように構成される基板支持体の両面に、ガラ
スコーティングして形成された表面層3が配設されてい
る。
The center layer 1 has a certain thickness and is composed of a composite of ceramics and one or more nonmetallic heat-resistant fiber materials selected from inorganic fibers, inorganic whiskers, carbon fibers, and carbon whiskers. There is. On both sides of the center layer 1, intermediate layers 2 having a constant thickness are formed of a ceramic material. Surface layers 3 formed by glass coating are disposed on both sides of the substrate support constructed in this manner.

中心層1の無機繊維としては、ガラス繊維の外に、アル
ミナ、ジルコニア、ムライト、シリカ、SiC,Si3
 N4 、若しくはチタン酸カリウム等のセラミックス
繊維等がある。また、これらの無機材料のウィスカーを
使用してセラミックスとの複合体にしてもよいし、又は
炭素繊維若しくはそのウィスカー等も使用することがで
きる。
In addition to glass fiber, the inorganic fibers in the center layer 1 include alumina, zirconia, mullite, silica, SiC, and Si3.
Examples include ceramic fibers such as N4 or potassium titanate. Further, whiskers of these inorganic materials may be used to form a composite with ceramics, or carbon fibers or their whiskers may also be used.

中心層1として使用する繊維は、中間層2を構成するセ
ラミックス材料との複合化が可能であり、この繊維層と
セラミックス材料層との界面において良好な密着性が得
られるものが好ましい。この繊維層とセラミックス材料
層との複合体からなる中心層1を設けることにより、デ
ィスク基板の脆性破壊が防止される。
The fibers used for the center layer 1 are preferably those that can be composited with the ceramic material constituting the intermediate layer 2 and that provide good adhesion at the interface between the fiber layer and the ceramic material layer. By providing the center layer 1 made of a composite of the fiber layer and the ceramic material layer, brittle fracture of the disk substrate is prevented.

従って、脆性破壊防止の観点からは、この複合体からな
る中心層1は厚い方が好ましいが、複合体層が厚すぎる
と、ディスク基板の機械的強度が低下するのに加え、セ
ラミックス材料層(中間層2)との界面における複合体
層(中心層1)の凹凸がガラスコーテイング膜(表面層
3)の表面にまで現われてしまい、良好な表面平滑性が
得られなくなる。このため、複合体で形成された中心層
1は、ディスク基板全体の厚さの20乃至80%の厚さ
にすることが好ましい、この中心層lが基板全体の厚さ
の20%より小さい場合はディスクの靭性向上の効果が
得られなくなる一方、80%を超えると良好な表面平滑
性が得られないからである。
Therefore, from the viewpoint of preventing brittle fracture, it is preferable for the center layer 1 made of this composite to be thick; however, if the composite layer is too thick, the mechanical strength of the disk substrate will decrease, and the ceramic material layer ( The unevenness of the composite layer (center layer 1) at the interface with the intermediate layer 2) appears on the surface of the glass coating film (surface layer 3), making it impossible to obtain good surface smoothness. For this reason, it is preferable that the center layer 1 formed of a composite has a thickness of 20 to 80% of the total thickness of the disk substrate, and if this center layer 1 is smaller than 20% of the total thickness of the disk substrate. This is because, while the effect of improving the toughness of the disk cannot be obtained, if it exceeds 80%, good surface smoothness cannot be obtained.

この中心層は紙抄法、プレス成形法、シート成形法、又
は含浸法等によりシート状に成形することができる。
This center layer can be formed into a sheet by a paper making method, a press molding method, a sheet molding method, an impregnation method, or the like.

なお、無機繊維、炭素繊維又はこれらのウィスカー等の
含有率が3体積%未溝である場合は、繊維添加により脆
性破壊を防止せんとする効果が得られなくなる。このた
め、中心層1を構成する複合体における繊維及び/又は
ウィスカーの含有率は3体積%以上とするのが好ましい
Note that if the content of inorganic fibers, carbon fibers, or their whiskers is 3% by volume, the effect of preventing brittle fracture cannot be obtained by adding fibers. For this reason, it is preferable that the content of fibers and/or whiskers in the composite constituting the center layer 1 be 3% by volume or more.

中間層2は、A4120S 、ZrO2,5iC1又は
5ilN4等の任意のセラミックス材料で形成すること
ができる。なお、この中間層2としては、繊維との複合
体で形成された中心層1との界面において良好な密着性
が得られ、強固な積層体が形成されるものであることが
必要である。このセラミックス材料からなる中間層2に
より、磁気ディスク基板の剛性及び機械的強度が向上し
、良好な表面平滑性を得ることができる。
The intermediate layer 2 can be made of any ceramic material such as A4120S, ZrO2, 5iC1 or 5ilN4. The intermediate layer 2 needs to have good adhesion at the interface with the center layer 1 formed of a composite with fibers and form a strong laminate. The intermediate layer 2 made of this ceramic material improves the rigidity and mechanical strength of the magnetic disk substrate, and provides good surface smoothness.

このセラミックス材料からなる中間層2は、下記(a)
乃至(C)に示す方法により、複合体の中心層1上に形
成することができる。
The intermediate layer 2 made of this ceramic material is as follows (a)
It can be formed on the center layer 1 of the composite by the methods shown in (C).

(a)先ず、テープ成形法、カレンダロール法、又は押
出成形法により、予めセラミックス材料よりなるシート
を成形し、中心層1の複合体層の両面に、このセラミッ
クスシートをプレス法により圧着するか、又は熱圧着す
る。その後、セラミックスシートと複合体層とをCIP
法(冷間静水圧成形法)等により一体化し、次いで焼成
してセラミックスシートを緻密化させる。
(a) First, a sheet made of a ceramic material is formed in advance by a tape molding method, a calender roll method, or an extrusion molding method, and this ceramic sheet is pressed onto both sides of the composite layer of the center layer 1 by a press method. , or thermocompression bonding. After that, the ceramic sheet and the composite layer are subjected to CIP.
The ceramic sheets are integrated by a method such as a cold isostatic pressing method, and then fired to make the ceramic sheets dense.

(b)中心層1の複合体層の両面に、粉末プレス法又は
CIP法等によりセラミックス材料からなる層を形成し
、次いで、この積層体を焼成してセラミックス層を緻密
化させる。
(b) Layers made of a ceramic material are formed on both sides of the composite layer of the center layer 1 by a powder pressing method, a CIP method, etc., and then this laminate is fired to densify the ceramic layer.

(c)中心層1の複合体の両面に、蒸着法、スパッタリ
ング法、イオンスパッタリング法、CVD法又はゾル−
ゲル法等によりセラミックス薄膜を形成する。
(c) Apply a vapor deposition method, sputtering method, ion sputtering method, CVD method or sol-
A ceramic thin film is formed using a gel method or the like.

この中間層2は、磁気ディスク用基板の剛性及び機械的
強度を高め、表面平滑性を向上させるためには、可及的
に緻密な焼結体であることが好ましい、このため、中間
層2を構成するセラミックス材料の全気孔率は、0乃至
3%の範囲にあることが好ましい。
This intermediate layer 2 is preferably a sintered body as dense as possible in order to increase the rigidity and mechanical strength of the magnetic disk substrate and improve the surface smoothness. It is preferable that the total porosity of the ceramic material constituting the porosity is in the range of 0 to 3%.

なお、中間層2の厚さが厚い程、磁気ディスク基板の表
面平滑性が向上するが、中間層2の厚さが厚すぎると、
磁気ディスク基板のかさ比重が大きくなりすぎ、高速回
転時の耐CSS <コンタクト、スタート、ストップ)
性が阻害される外、脆性破壊が起き易くなる。このため
、中間層2の厚さは、後述の実施例におけるように、2
層合わせて基板全体の厚さの7乃至80%、好ましくは
、20乃至40%にするのが良い。
Note that the thicker the intermediate layer 2, the better the surface smoothness of the magnetic disk substrate, but if the intermediate layer 2 is too thick,
The bulk specific gravity of the magnetic disk substrate becomes too large, resulting in poor CSS resistance during high-speed rotation (contact, start, stop)
In addition to impeding its properties, brittle fracture becomes more likely to occur. Therefore, the thickness of the intermediate layer 2 is set to 2 as in the embodiment described later.
The total thickness of the layers is preferably 7 to 80%, preferably 20 to 40%, of the total thickness of the substrate.

セラミックス材料で形成された中間層2が上述の範囲よ
り薄い場合には、中心層1とセラミックス材料の中間層
2との間の界面の凸凹がガラスコーテイング膜で形成さ
れた表面層3の表面に現れてしまい、良好な表面平滑性
が得られなくなる。
When the intermediate layer 2 made of a ceramic material is thinner than the above range, the unevenness of the interface between the central layer 1 and the intermediate layer 2 made of a ceramic material may cause the surface layer 3 formed of a glass coating film to become uneven. As a result, good surface smoothness cannot be obtained.

また、中間層2が上述の範囲より厚い場合には、磁気デ
ィスク基板としての規格上、全体の厚さが規定されてい
るため、その分、中心層の厚さが薄くなるので、脆性破
壊しやすくなる。
In addition, if the intermediate layer 2 is thicker than the above range, the overall thickness is specified in the standards for magnetic disk substrates, so the thickness of the center layer will be correspondingly thinner, resulting in brittle failure. It becomes easier.

中間層2を形成°するセラミックス材料の結晶粒径は、
後述する表面層3を構成するガラスコーテイング膜面に
おけるピンホール及び気泡等の欠陥を少なくするために
、最大結晶粒径で100μm以下、平均結晶粒径で50
μm以下にすることが望ましい、結晶粒径がこれらの値
を超えて粗大で17と、ガラスコーテイング面における
欠陥数が300以上になり、後述するように、高密度記
録が困難になる。
The crystal grain size of the ceramic material forming the intermediate layer 2 is
In order to reduce defects such as pinholes and bubbles on the surface of the glass coating film constituting the surface layer 3 described later, the maximum crystal grain size is 100 μm or less, and the average crystal grain size is 50 μm or less.
If the crystal grain size exceeds these values and is coarse and 17 μm or less, the number of defects on the glass coating surface will be 300 or more, making high-density recording difficult, as will be described later.

このセラミックス材料で形成された中間層2の表面には
若干の孔が存在する。このため、基板の表面平滑性を高
めるために、この中間層2の上にガラスコーテイング膜
を被覆して表面層3を形成する。
There are some pores on the surface of the intermediate layer 2 formed of this ceramic material. Therefore, in order to improve the surface smoothness of the substrate, a surface layer 3 is formed by covering the intermediate layer 2 with a glass coating film.

表面層3を構成するガラスコーテイング膜の厚さは、3
乃至500μm、好ましくは10乃至300μmにする
のがよい。
The thickness of the glass coating film constituting the surface layer 3 is 3
The thickness is preferably from 10 to 300 μm, preferably from 10 to 300 μm.

ガラスコーテイング膜の厚さが3μm未満であると、下
地のセラミックス層の表面の微細孔がガラスコーテイン
グ膜の表面にまで表われ、基板の表面平滑性が劣化する
If the thickness of the glass coating film is less than 3 μm, micropores on the surface of the underlying ceramic layer will appear on the surface of the glass coating film, and the surface smoothness of the substrate will deteriorate.

一方、ガラスコーテイング膜の厚さが500μmを超え
ると、ガラスコーテイング膜内にガラス化の際に発生す
る気泡が取り込まれ、ガラスコーテイング膜の表面を研
磨した際に前述の気泡がピンホールとなって現れてしま
い、高密度記録をすることができなくなる。
On the other hand, when the thickness of the glass coating film exceeds 500 μm, air bubbles generated during vitrification are incorporated into the glass coating film, and when the surface of the glass coating film is polished, the air bubbles become pinholes. appears, making it impossible to perform high-density recording.

ガラスコーテイング膜からなる表面層3の形成方法とし
ては、ガラス組成になり得る粉末スラリー若しくはペー
ストを印刷又は塗装により塗布し、次いで加熱して溶融
させることにより、ガラス化させれば良い。
The surface layer 3 made of a glass coating film can be formed by applying a powder slurry or paste that can have a glass composition by printing or painting, and then heating and melting it to vitrify it.

また、ガラス組成になり得る粉末をテープ成形法等によ
りシートに成形し、このシートを中間層2の表面に張り
つけた後、これを加熱することによりガラス化させるこ
ともできる。
Further, it is also possible to form a powder that can have a glass composition into a sheet by a tape forming method or the like, apply this sheet to the surface of the intermediate layer 2, and then heat it to vitrify it.

更に、ガラス組成の造粒粉末を、溶射法により中間層2
にコーティングしてもよい。
Furthermore, a granulated powder having a glass composition is applied to the intermediate layer 2 by a thermal spraying method.
may be coated.

更にまた、ガラス組成になり得るゾルを中間層2の表面
に塗布した後、これをゲル化させて熱処理することによ
り゛、ガラス化しても良い。
Furthermore, after coating the surface of the intermediate layer 2 with a sol that can have a glass composition, it may be vitrified by gelling it and heat-treating it.

この際、ガラスコーテイング膜で形成された表面層3の
熱膨張率が、下地のセラミックス中間層2の熱膨張率に
対して、0乃至1000℃の温度範囲で15X10−7
/℃以上の差を有すると、ガラスコーテイング膜内に生
ずる歪みが大きくなり、磁気記録媒体作成の際に印加さ
れる熱衝撃により、磁気記録媒体のガラスコーテイング
膜にひび及び亀裂が発生する虞れがある。従って、表面
M3と中間層2との間の熱膨張率の差は、O乃至100
0℃の範囲で15X10−77℃以下にすることが好ま
しい。
At this time, the coefficient of thermal expansion of the surface layer 3 formed of the glass coating film is 15X10-7 in the temperature range of 0 to 1000°C with respect to the coefficient of thermal expansion of the underlying ceramic intermediate layer 2.
If the difference is greater than /℃, the strain generated within the glass coating film will increase, and there is a risk that cracks and fissures will occur in the glass coating film of the magnetic recording medium due to the thermal shock applied during the production of the magnetic recording medium. There is. Therefore, the difference in thermal expansion coefficient between the surface M3 and the intermediate layer 2 is between O and 100
It is preferable to keep the temperature within the range of 0°C to 15×10-77°C or less.

次に、本発明の実施例に係る磁気ディスク用基板につい
て、その特性を測定した結果を、上述の各構成要件及び
数値限定を採用する理由の根拠と共に説明する。
Next, the results of measuring the characteristics of the magnetic disk substrate according to the embodiment of the present invention will be explained together with the grounds for adopting the above-mentioned constituent elements and numerical limitations.

SiCウィスカーとSi3N4からなり、厚さが600
μmの複合体をHIP法(熱間静水圧成形法)により作
成した。この複合体は、中心層になるものであり、ウィ
スカーの添加量を、1体積%、3体積%、5体積%、9
体積%、15体積%及び20体積%と種々変化させた。
Made of SiC whiskers and Si3N4, thickness 600mm
A μm composite was produced by the HIP method (hot isostatic pressing method). This composite becomes the center layer, and the amount of whiskers added is 1% by volume, 3% by volume, 5% by volume, and 9% by volume.
The content was varied by volume%, 15% by volume, and 20% by volume.

このようにして作成した複合体の抗折強度(3点曲げ法
)と臨界応力拡大係数に+c(ノッチドビーム法)を測
定したところ、3体積%以上でウィスカー添加の効果が
現れ、9体積%及び15体積%にてKICが25及び3
0MN/m”2と高い靭性値を示した。
When the transverse strength (3-point bending method) and critical stress intensity factor +c (notched beam method) of the composite thus prepared were measured, the effect of whisker addition appeared at 3% by volume or more, and 9% by volume. and KIC of 25 and 3 at 15% by volume.
It showed a high toughness value of 0 MN/m"2.

・逆に20体積%においては、曲げ強度が1500kg
/−と低下してしまった。そこで、SiCウィスカーの
添加量を15体積%と選定した。
・On the other hand, at 20% by volume, the bending strength is 1500kg
It has decreased to /-. Therefore, the amount of SiC whiskers added was selected to be 15% by volume.

次に、この配合割合の複合体中心層の厚さを、直径が3
,5インチの磁気ディスク用基板についての規格で定め
られている厚さく1.27關)の10%(127μm)
、20%(254μm)。
Next, the thickness of the center layer of the composite with this blending ratio is determined by the diameter of 3
, 10% (127 μm) of the thickness 1.27 mm specified by the standard for 5-inch magnetic disk substrates.
, 20% (254 μm).

50%(635μm)、80%(1016μm)。50% (635 μm), 80% (1016 μm).

90%(1143μm)に夫々設定したサンプルを用意
し、その両面にSiCの中間層を形成し、更にSiCと
の熱膨張率の差が3X10−7/℃であるバリウム系ガ
ラスの表面層を形成して磁気ディスク用基板を作成した
Samples each set to 90% (1143 μm) were prepared, an intermediate layer of SiC was formed on both sides, and a surface layer of barium glass whose thermal expansion coefficient difference with SiC was 3X10-7/°C was further formed. A magnetic disk substrate was created using the following steps.

なお、表面ガラ°ス層の厚さは1層当なり30μmであ
り、残部をSiCの中一層で形成して、厚さが1.27
mmの磁気ディスク用基板とした。
The thickness of the surface glass layer is 30 μm per layer, and the remaining part is made of a single layer of SiC, with a thickness of 1.27 μm.
It was used as a substrate for a magnetic disk of mm.

各サンプルの各部の厚さく中間層及び表面層は夫々2層
合わせて)を下記第1表に示す。
The thickness of each part of each sample (including two layers each for the intermediate layer and the surface layer) is shown in Table 1 below.

第1表 但し、第1表中、%の欄は基板全体の厚さに対する割合
である。
Table 1 However, in Table 1, the % column indicates the ratio to the total thickness of the substrate.

各サンプルは、同一条件で表面研磨し、表面粗さを接触
式の表面粗さ測定器で測定した。また、上記磁気ディス
ク基板のKICを前述の方法と同様にして測定した。こ
れらの結果を下記第2表に示す。
The surface of each sample was polished under the same conditions, and the surface roughness was measured using a contact type surface roughness measuring device. Further, the KIC of the magnetic disk substrate was measured in the same manner as described above. These results are shown in Table 2 below.

第2表 この結果、中心層の厚さが、後述の評価により基板全体
の80%を超えると、中心層の凹凸が表面にまで現れて
し°まい、高密度記録用磁気ディスク基板として好まし
くないものとなり、また、20%未満では繊維添加によ
る靭性向上の効果が得られないことがわかった。
Table 2 As a result, if the thickness of the center layer exceeds 80% of the entire substrate according to the evaluation described below, the unevenness of the center layer will appear on the surface, making it undesirable as a magnetic disk substrate for high-density recording. Furthermore, it was found that if the amount is less than 20%, the effect of improving toughness by adding fibers cannot be obtained.

次に、磁気ディスク用基板としての中間層の厚さの最適
範囲を求めるために、中間層の厚さを、下記第3表のよ
うに、種々変化させた基板を作成した。
Next, in order to determine the optimal range of the thickness of the intermediate layer as a substrate for a magnetic disk, substrates were prepared in which the thickness of the intermediate layer was varied variously as shown in Table 3 below.

第3表 各サンプルは、前述と同様にして表面を研磨し、表面粗
さ及びKICを測定した。その結果を下記第4表に示す
Table 3 The surfaces of each sample were polished in the same manner as described above, and the surface roughness and KIC were measured. The results are shown in Table 4 below.

第4表 中間層の厚さが、全体の厚さの7%より小さくなると、
表面粗さ°が低下し、後述のように高密度記録には向か
なくなる。一方、中間層の厚さが全体厚さの80%を超
えると、破壊靭性X+Cが低下し、繊維添加効果が得ら
れない。
Table 4: When the thickness of the intermediate layer is less than 7% of the total thickness,
The surface roughness decreases, making it unsuitable for high-density recording as described later. On the other hand, if the thickness of the intermediate layer exceeds 80% of the total thickness, the fracture toughness X+C decreases and the effect of adding fibers cannot be obtained.

次に、中心層の厚さを635μmとし、ガラス層の厚さ
を、第2図の横軸に示すように変化させ、残部を中間層
とした磁気ディスク用基板を作成した。そして、この磁
気ディスク用基板に発生した気泡及びピンホール等の欠
陥の数を測定した。この結果を第2図に示す。
Next, a magnetic disk substrate was prepared in which the thickness of the center layer was 635 μm, the thickness of the glass layer was varied as shown on the horizontal axis in FIG. 2, and the remaining part was an intermediate layer. Then, the number of defects such as bubbles and pinholes generated on this magnetic disk substrate was measured. The results are shown in FIG.

後述のように、この欠陥数が300以下の場合には、高
密度記録が可能である。また、第2図から明らかなよう
に、ガラスコーテイング膜の厚さが300μm以下の場
合には、欠陥数が300以更に、前記サンプルN11L
3の基板に対し、結晶粒子の最大結晶粒径及び平均結晶
粒径を種々変化させた磁気ディスク用基板を作成した。
As described later, when the number of defects is 300 or less, high-density recording is possible. Moreover, as is clear from FIG. 2, when the thickness of the glass coating film is 300 μm or less, the number of defects is 300 or more, and the sample N11L
Magnetic disk substrates were prepared in which the maximum crystal grain size and the average crystal grain size of the crystal grains were varied in relation to the substrate No. 3.

そして、この磁気ディスク用基板の表面に発生した欠陥
数を測定した。第3図及び第4図は、欠陥数と、夫々最
大結晶粒径及び平均結晶粒径との関係を示す。
Then, the number of defects generated on the surface of this magnetic disk substrate was measured. FIGS. 3 and 4 show the relationship between the number of defects and the maximum crystal grain size and average crystal grain size, respectively.

この第3図及び第4図から明らかなように、最大結晶粒
径が、100μm以下の場合及び平均結晶粒径が50μ
m以下の場合には欠陥数が300以下となる。このため
、高密度記録するためには、最大結晶粒径が1100I
i以下、平均結晶粒径が50μm以下であることが好ま
しい。
As is clear from FIGS. 3 and 4, when the maximum crystal grain size is 100 μm or less and when the average crystal grain size is 50 μm or less,
When the number of defects is less than m, the number of defects is less than 300. Therefore, for high-density recording, the maximum crystal grain size must be 1100I.
i or less, the average crystal grain size is preferably 50 μm or less.

次に、各サンプルの磁気ディスク用基板に対し磁性体膜
を形成して磁気ディスクを作成した。先ず、上述の各基
板上に、Coを含むFeをターゲットとした反応スパッ
タリング法により、α−Fe203膜(厚さ0.21μ
m)を被着し、次いで、水素雰囲気中にて330℃で還
元してFe3O4膜とし、更に空気中にて330℃で酸
化させてγ−Fe2O3膜に変換して、高密度磁気ディ
スクを作成した。このようにして得られた磁気ディスク
について、浮上量が0,2μmの条件で、ヘッドを浮上
させて磁気ディスクとしての性能を試験しな。
Next, a magnetic film was formed on each sample magnetic disk substrate to create a magnetic disk. First, an α-Fe203 film (thickness 0.21μ
m), then reduced at 330°C in a hydrogen atmosphere to form a Fe3O4 film, and further oxidized in air at 330°C to convert into a γ-Fe2O3 film to create a high-density magnetic disk. did. The performance of the thus obtained magnetic disk as a magnetic disk was tested by flying the head under the condition that the flying height was 0.2 μm.

各サンプルの磁気ディスクについて、書き込み及び読み
取り時の信号エラーを検査したところ、サンプルN[L
l乃至4、サンプルNn、’7乃至11、サンプルN[
L12乃至16、サンプルN[L 19乃至23、及び
サンプルN[L26乃至29の基板は、その他の基板と
比較してエラー発生が極めて少なく、高密度記録上、好
適であることが確がめられな。
When we inspected the magnetic disks of each sample for signal errors during writing and reading, we found that sample N[L
1 to 4, sample Nn, '7 to 11, sample N[
The substrates of L12 to 16, Sample N [L 19 to 23, and Sample N [L26 to 29] have extremely low error occurrence compared to other substrates, and are not confirmed to be suitable for high-density recording. .

[発明の効果] 本発明によれば、繊維又はウィスカーとセラミックスと
の複合体からなる中心層と、セラミックス材料で形成さ
れた中間層と、ガラス材料を被覆して形成された表面層
との5層積層体としたから、得られた磁気ディスク用基
板は、高強度であり、耐熱性及び耐候性が優れており、
更に平坦度及び平滑度が優れていて、磁気ディスクにお
けるエラー発生の要因の一つである基板の欠陥数が減少
する。
[Effects of the Invention] According to the present invention, five layers are provided, including a central layer made of a composite of fibers or whiskers and ceramics, an intermediate layer made of a ceramic material, and a surface layer covered with a glass material. Since it is made into a layer laminate, the obtained magnetic disk substrate has high strength, excellent heat resistance and weather resistance,
Furthermore, the flatness and smoothness are excellent, and the number of substrate defects, which is one of the causes of errors in magnetic disks, is reduced.

従って、耐C3S (コンタクト、スタート、ストップ
)性が極めて優れ、外力が印加されても磁気ディスク用
基板が脆性破壊することがないので、装置の信頼性が高
い。
Therefore, C3S (contact, start, stop) resistance is extremely excellent, and the magnetic disk substrate does not undergo brittle fracture even when external force is applied, so the reliability of the device is high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例を示す断面図、第2図はガラス
コーテイング膜の厚さと欠陥数との関係を示すグラフ図
、第3図は中間層の最大結晶粒径と欠陥数との関係を示
すグラフ図、第4図は同じく平均結晶粒径と欠陥数との
関係を示すグラフ図である。
Fig. 1 is a cross-sectional view showing an example of the present invention, Fig. 2 is a graph showing the relationship between the thickness of the glass coating film and the number of defects, and Fig. 3 is a graph showing the relationship between the maximum crystal grain size of the intermediate layer and the number of defects. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the average grain size and the number of defects.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)非金属耐熱繊維材料とセラミックス材料との複合
体で形成された中心層と、この中心層の両側に夫々セラ
ミックス材料で形成された2層の中間層と、この中間層
の外側面に夫々ガラス材料を被覆して形成された2層の
表面層と、を有する積層体であることを特徴とする磁気
ディスク用基板。
(1) A central layer made of a composite of a non-metallic heat-resistant fiber material and a ceramic material, two intermediate layers made of ceramic materials on both sides of this central layer, and an outer surface of this intermediate layer. 1. A magnetic disk substrate characterized in that it is a laminate having two surface layers each coated with a glass material.
(2)前記中心層の厚さは、積層体全体の厚さの20乃
至80%であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の磁気ディスク用基板。
(2) The magnetic disk substrate according to claim 1, wherein the thickness of the center layer is 20 to 80% of the thickness of the entire laminate.
(3)前記中間層の厚さは、積層体全体の厚さの7乃至
80%であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の磁気ディスク用基板。
(3) The magnetic disk substrate according to claim 1, wherein the thickness of the intermediate layer is 7 to 80% of the thickness of the entire laminate.
(4)前記表面層の厚さは、3乃至500 μmであることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の磁気ディスク用基板。
(4) The magnetic disk substrate according to claim 1, wherein the surface layer has a thickness of 3 to 500 μm.
(5)前記中間層を構成するセラミックス材料は、最大
結晶粒径が100μm以下であり、平均結晶粒径が50
μm以下であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の磁気ディスク用基板。
(5) The ceramic material constituting the intermediate layer has a maximum crystal grain size of 100 μm or less and an average crystal grain size of 50 μm or less.
The magnetic disk substrate according to claim 1, wherein the magnetic disk substrate has a diameter of μm or less.
(6)前記中心層を構成するセラミックス材料は、最大
結晶粒径が100μm以下であり、平均結晶粒径が50
μm以下であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
又は第5項に記載の磁気ディスク用基板。
(6) The ceramic material constituting the central layer has a maximum crystal grain size of 100 μm or less and an average crystal grain size of 50 μm or less.
The magnetic disk substrate according to claim 1 or 5, wherein the magnetic disk substrate has a diameter of μm or less.
(7)前記表面層を構成するガラス材料の熱膨張率と、
前記中間層を構成するセラミックス材料の熱膨張率との
差が、0乃至1000℃の温度範囲で、15×10^−
^7/℃以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の磁気ディスク用基板。
(7) the coefficient of thermal expansion of the glass material constituting the surface layer;
The difference between the coefficient of thermal expansion of the ceramic material constituting the intermediate layer is 15×10^- in the temperature range of 0 to 1000°C.
The magnetic disk substrate according to claim 1, characterized in that the temperature is ^7/°C or less.
(8)前記非金属耐熱繊維は、無機繊維、無機ウィスカ
ー、炭素繊維及び炭素ウィスカーから選択された1種又
は2種以上の材料であることを特徴とする特許請求の範
囲第1項に記載の磁気ディスク用基板。
(8) The nonmetallic heat-resistant fiber is one or more materials selected from inorganic fibers, inorganic whiskers, carbon fibers, and carbon whiskers. Substrate for magnetic disks.
(9)前記中心層を構成する複合体の繊維及び/又はウ
ィスカーの含有率は、3体積%以上であることを特徴と
する特許請求の範囲第8項に記載の磁気ディスク用基板
(9) The magnetic disk substrate according to claim 8, wherein the content of fibers and/or whiskers in the composite constituting the center layer is 3% by volume or more.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007057306A (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Konica Minolta Medical & Graphic Inc Radiation image conversion panel using stimulable phosphor and method for manufacturing it

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