TW201834986A - 圓頂或碗形玻璃及製造圓頂或碗形玻璃之方法 - Google Patents

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Abstract

玻璃片包括第一主要表面、相對第一主要表面的第二主要表面,及在第一主要表面與第二主要表面間延伸的邊緣表面。玻璃片包括0.3毫米至2毫米的厚度。玻璃片包括圓頂或碗形。

Description

圓頂或碗形玻璃及製造圓頂或碗形玻璃之方法
本申請案根據專利法法規主張西元2018年2月12日申請的美國臨時專利申請案第62/629338號和西元2017年2月24日申請的美國臨時專利申請案第62/463198號的優先權權益,本申請案依賴該等臨時申請案全文內容且該等臨時申請案全文內容以引用方式併入本文中。
本發明大體係關於玻璃片與玻璃基板及製造玻璃片與玻璃基板的方法。更特別地,本發明係關於用於硬碟機的玻璃基板,及利用玻璃製造製程或系統來製造玻璃基板的方法,例如利用玻璃抽拉設備。
自從IBM於1956年設計及製造第一台磁性記錄硬碟機(HDD)以來,已逾六十年。驅動機容量為約4.4百萬位元組(MB),此和1980年初出現的第一台個人電腦硬碟一樣。目前可取得儲存容量10兆位元組(TB)等級的HDD並用於現代電腦系統。隨著新技術到來,每驅動機成本和驅動機實體大小都將大幅縮減。這些重要發展結合使得市場對HDD的需求不斷增加。
HDD將資訊儲存於碟片,碟片由具鐵磁薄膜塗層的非磁性厚基板組成。主要硬碟機形式因子有二:2.5”(65毫米(mm)),此一般使用玻璃基板,及3.5”(95 mm),此一般使用鋁基板。出於固態驅動機的HDD價格壓力迫使HDD製造商設法降低驅動機的每TB成本。降低成本的兩種最佳方法為增加每驅動機的碟片數量及提高碟片的面密度(TB/吋2 )。增加碟片數量需使用薄碟片,以維持恆定驅動機形式因子。在此情況下,期增加基板材料剛度來補償因厚度減小引起的剛度降低。此因素驅使HDD製造商考慮將玻璃用於95 mm HDD。提高面密度需使用稱作熱輔助磁性記錄(HAMR)的新磁性薄膜技術。此技術需在沉積期間高溫(例如高於600℃)退火處理磁性薄膜。由於處理溫度高,鋁基板無法用於HAMR。此亦推動95 mm HDD應用採用玻璃基板。
有許多屬性與HDD磁碟效能相關。例如,隨著HDD組件的磁碟數量增加,碟片厚度和間距變得很小,平坦度便具相關性。薄碟片具有非常小的撓曲剛度,在搬運期間及操作狀態極有可能損壞。操作時,基板的任何翹曲(即出平面(out of plane)扭曲)將放大碟片的動態響應,及提高因讀/寫頭相對讀/寫資訊的磁軌定位不準導致讀/寫錯誤的風險。在最糟情況下,磁頭會「碰撞」磁碟,造成HDD突發故障。提高面密度的主要因素之一係為減小磁軌寬度,以便在相同磁碟半徑寫入更多磁軌。隨著磁軌寬度減小,驅動機對碟片出平面扭曲的敏感度增加。故可預期在不嚴格限制磁碟平坦度的情況下,讀/寫錯誤將隨高面密度及薄碟片而增加。
習知玻璃硬碟基板由多步驟製程製造,此涉及下列基本步驟:(1)將玻璃圓盤壓製成型,(2)利用核心鑽孔及邊緣劃線/研磨,將圓盤塑形成磁碟「毛坯(blank)」,(3)研光(lapping)毛坯表面,使毛坯厚度減至近似最終預定厚度,(4)斜裁及邊緣拋光毛坯,(5)在一或更多步驟中研光毛坯,以進一步減小毛坯厚度及消除出於先前步驟的表面損壞,及(6)拋光毛坯,以達到夠低表面粗糙度,以沉積平滑磁性膜。壓製成型的圓盤厚度一般大於1 mm,此需要數個研光步驟來將厚度減至小於0.7 mm的目標厚度,故此方法很難經濟地製造基板。在大量材料移除期間,利用壓製成型也很難精確控制或維持毛坯形狀。
因此,本領域需提供高效能玻璃磁碟用於HDD,及提供改良製程來達成高效能玻璃磁碟。
本發明的一些實施例係關於玻璃片。玻璃片包括第一主要表面、相對第一主要表面的第二主要表面,及在第一主要表面與第二主要表面間延伸的邊緣表面。玻璃片包括0.3毫米(mm)至2 mm的厚度。玻璃片包括圓頂或碗形。
本發明的另一些其他實施例係關於環狀玻璃基板。環狀玻璃基板包括第一主要表面、相對第一主要表面的第二主要表面,及在第一主要表面與第二主要表面間延伸的邊緣表面。環狀玻璃基板包括0.3 mm至2 mm的厚度。環狀玻璃基板包括圓頂或碗形。
本發明的又一些其他實施例係關於處理玻璃的方法。方法包括朝抽拉方向形成熔融玻璃帶。方法包括控制帶定型區在抽拉方向上及橫切抽拉方向的溫度梯度,以將帶塑形成圓頂或碗形。方法包括切割帶,以形成包含圓頂或碗形的玻璃片。
本文所述實施例提供示例性基板磁碟形狀,以最小化HDD操作期間的碟片出平面扭曲。本文所述實施例亦提供示例性全片形狀,由此可有效切割磁碟。附加實施例亦提供融合形成製程,藉此可獲得全片。此實施例能低成本製造HDD基板並具備採用薄碟片或HAMR技術的設計效能優勢。應注意典型融合製程無法製造具預定固有形狀的片材。更確切地說,典型融合製程需控制全片翹曲和邊緣/角部梯度,因此HDD應用所需長度尺度上的翹曲通常會被忽視。
所述及主張實施例能減少操作期間的磁碟出平面扭曲,以最大化磁碟的面密度,進而容許磁頭/磁碟間距最小化。隨著磁碟製造商趨向發展更薄碟片,益發需要最小化基板形狀造成出平面扭曲。
由玻璃片切割具示例性形狀的玻璃基板係有利的,因如此能以較低成本製造。所述融合片處理優於習知壓製/模製處理,因為融合片可製作成具有更接近目標厚度的厚度,融合表面具有低粗糙度且無接觸軋輥、模具、錫浴等引起的缺陷。
本發明的附加特徵和優點將詳述於後,熟諳此技術者在參閱或實行所述實施例,包括以下詳細實施方式說明、申請專利範圍和附圖後,在某種程度上將變得更清楚易懂。
應理解以上概要說明和下述詳細說明乃描述不同實施例,及擬提供概觀或架構以對主張標的的本質和特性有所瞭解。所含附圖提供對不同實施例的進一步瞭解,故當併入及構成說明書的一部分。圖式描繪所述不同實施例,並連同實施方式說明一起用來解釋主張標的的原理和操作。
現將詳述本發明實施例,實施例範例乃圖示如附圖。儘可能以相同的元件符號表示各圖中相同或相仿的零件。然本發明可以許多不同形式體現,故不應解釋成限定於本文所述實施例。
範圍在此表示成從「約」一特定值及/或到「約」另一特定值。依此表示範圍時,另一實施例將包括從一特定值及/或到另一特定值。同樣地,數值以先行詞「約」表示成近似值時,當理解特定值會構成另一實施例。更應理解各範圍的終點相對另一終點係有意義的,並且獨立於另一終點。
本文所用方向用語僅參考繪圖使用,例如上、下、右、左、前、後、頂部、底部、垂直、水平,而無意隱射絕對位向。
除非明確指出,否則在此提及的任何方法不擬解釋成需按特定順序進行方法步驟或需要任何設備、特定位向。是以當方法請求項未實際敘述步驟依循順序,或任一設備請求項未實際敘述個別部件順序或位向,或者申請專利範圍和實施方式未具體指出步驟限於特定順序,或未提及設備部件的特定順序或位向時,不擬推斷任何相關順序或位向。此適用任何可能的非明示解釋基礎,包括:步驟安排、操作流程、部件順序或部件位向相關邏輯事態;從語法組織或標點得出的顯然意義;及說明書所述實施例數量或類型。
除非內文清楚指明,否則本文所用單數形式「一」和「該」包括複數意涵。故除非內文清楚指明,否則如指稱「一」部件包括具二或更多部件的態樣。
本文所用「熔融玻璃」應解釋為意指熔融材料,其在冷卻後即可進入玻璃態。「熔融玻璃」與「熔體」係當同義詞使用。熔融玻璃可形成如主矽酸鹽玻璃,然本發明不限於此。
現參照第1圖,第1圖圖示部分示例性硬碟機(HDD)100。部分HDD 100包括部分外殼102、心軸104、墊片106和磁碟108。為簡化起見,乃省略HDD 100的其他部件。心軸104可旋轉機械耦接至外殼102。墊片106機械耦接至心軸104並將磁碟108夾持其間。墊片106的外徑可大於磁碟108的內徑。在某些示例性實施例中,墊片106的外徑為約25 mm至35 mm(例如31 mm)。磁碟108可包括翹曲(誇大繪示於第1圖),此定義為磁碟108的負出平面最大值110與磁碟108的正出平面最大值112間的差異。在示例性實施例中,磁碟108具有小於0.20微米(μm)的翹曲。
測定由融合形成製程製造用於HDD操作的示例性最佳磁碟形狀。磁碟的楊氏模數據測為約80吉帕(GPa)至86 GPa(例如83 GPa)。磁碟的帕松比(Poisson’s ratio)據測為約0.20至0.26(例如0.23)。磁碟的密度據測為約2500公斤/立方公尺(kg/m3 )至2700 kg/m3 (例如2590 kg/m3 )。磁碟的厚度為約0.3 mm至2 mm(例如0.7 mm)或約0.3 mm至0.7 mm,內徑為約20 mm至30 mm(例如25 mm),外徑為約 60 mm至100 mm(例如67 mm、95 mm)。在操作狀態下,磁碟108以各種速度夾在墊片106間旋轉。
為決定最佳目標磁碟形狀,磁碟形狀可以圓盤的x與y卡氏座標的二階多項式函數來特性化。考量融合形成製程及簡化最佳化製程,二階項將遵照下式1所示。係數A和B定義為設計變量,在本發明中可微調。Z =A x 2 +B y 2 1
第2A圖至第2D圖使用以毫米為單位的卡氏座標X、Y、Z圖示在融合形成製程中製造的示例性形狀。第2A圖圖示碗形,第2B圖圖示圓柱形,第2C圖圖示鞍形,第2D圖圖示圓頂形。各形狀利用上式1的不同組係數A與B繪示於第2A圖至第2D圖。對於第2A圖的碗形,A=4,B=2(即Z =4x 2 +2y 2 )。對於第2B圖的圓柱形,A=4,B=0(即Z =4x 2 )。對於第2C圖的鞍形,A=2,B=-2(即Z =2x 2 -2y 2 )。對於第2D圖的圓頂形,A=-4,B=-2(即Z =-4x 2 -2y 2 )。
對應第2A圖至第2D圖的四種形狀受到重力和夾持力(例如墊片所致)下的變形形狀分別繪示於第3A圖至第3D圖。第3A圖至第3D圖使用以毫米為單位的卡氏座標X、Y、Z圖示示例性初始磁碟形狀(即夾在墊片間前且無重力作用)和最終磁碟形狀(即夾在墊片間後且具重力作用)。參照第3A圖至第3D圖,碗形(第3A圖)、圓柱形(第3B圖)、鞍形(第3C圖)和圓頂形(第3D圖)受到重力的出平面位移分別為4.48 μm、5.19 μm、5.19 μm和6.66 μm。若同時考量重力及磁碟按7200轉每分鐘旋轉,則碗形、圓柱形、鞍形和圓頂形的翹曲分別為4.26 μm、4.83 μm、4.83 μm和6.36 μm。在此二情況下,碗形優於其他候選形狀。進一步研究A和B值可確定採行對稱可最小化翹曲,當A=B=0.8時,翹曲值為0.17 μm。A、B和Z以毫米為單位時,示例性最佳形狀可以下式2表述。2
第4圖使用以毫米為單位的卡氏座標X、Y、Z圖示示例性最佳磁碟形狀,此在硬碟操作條件下產生近乎平坦形狀。至於最佳磁碟形狀,應考量至少兩個問題。第一,若目標係絕對平坦磁碟,據察翹曲為約1.00 μm,此遠大於預定值0.17 μm。此表示目標平坦形狀在操作狀態下不提供最小翹曲。第二,若在磁碟安裝過程無法識別碗形,則很有可能使用最糟形狀-圓頂形。故若在HDD組裝過程無法維持磁碟形狀位向,則鞍形(繞x-y平面呈對稱)也許是較佳解決方案。
自由振動分析結果指出,翹曲對固有頻率和振動模式的影響微乎其微。動態量與出平面磁碟振動響應直接相關。故可確定式2的最佳解在操作狀態及紊流造成磁碟振動下的確為最佳。
將融合形成玻璃片切割成小段容許玻璃帶經熱歷程產生的平面內應力減輕一些。由於平面內應力減輕成很小量值,玻璃擷取「固有」形狀開始透過局部曲率主導所得小玻璃片形狀。依此,固有形狀固定到「定型區」內的玻璃,此以溫度為界,在該溫度下,瞬時熱膨脹係數(CTE)以極低速率變化。為由融合形成製程製造玻璃片,玻璃片應具有類似待切割最佳磁碟的曲率。第5圖使用以毫米為單位的卡氏座標X、Y、Z圖示基於第4圖所示最佳磁碟形狀的示例性最佳融合形成全玻璃片。
第6A圖至第6B圖及第7A圖至第7B圖圖示定型區內的玻璃帶瞬時形狀和所得固有形狀計算比較,此將玻璃段的無重力形狀拼接在一起。第6A圖圖示玻璃帶的示例性帶定型區形狀,第6B圖圖示就基線條件而言,小玻璃段形狀的示例性固有形狀。第7A圖圖示玻璃帶的示例性帶定型區形狀,第7B圖圖示就帶位置強制在定型區內的條件而言,小玻璃段形狀的示例性固有形狀。第6A圖至第6B圖及第7A圖至第7B圖各自包括x軸的橫越抽拉位置、y軸的距根部距離和z軸的位移(以毫米為單位)。
參照圖式可知,當定型區內的玻璃帶形狀(第6A圖及第7A圖)因機械裝置改變,以致限制熱引發平面應力的作用時,固有形狀(第6B圖及第7B圖)亦會改變。在示例性融合抽拉製程中,機械裝置可限於維持原始玻璃表面,意即帶形狀變化需利用熱手段實現。為達成上述預定最佳形狀,需調整溫度分佈,使爭議區的邊界受到張力,而中心區受到橫越抽拉及向下抽拉壓縮。此應力型樣本身將於玻璃帶中表現呈碗/圓頂形,從而製造預定玻璃磁碟形狀。出於玻璃基板或片的力學結構,片邊緣受到張力且中心受到壓縮的應力型樣將造成圓頂形(或碗形),片邊緣受到壓縮且中心受到張力的應力型樣將產生鞍形。
第8圖係示例性玻璃製造設備210,例如融合下拉製造設備。在一些實施例中,玻璃製造設備210包含玻璃熔爐212,熔爐212包括熔化容器214。除了熔化容器214,玻璃熔爐212還可選擇性包括一或更多附加部件,例如加熱元件(例如燃燒器及/或電極),配置以加熱原料及使原料轉變成熔融玻璃。在進一步實施例中,玻璃熔爐212包括熱管理裝置(例如隔熱部件),用以減少熔化容器的熱損失。在另一些實施例中,玻璃熔爐212包括電子裝置及/或機電裝置,以助於原料熔化成玻璃熔體。再者,玻璃熔爐212可包括支撐結構(例如支撐底座、支撐構件等)或其他部件。
在一些實施例中,熔爐212併為玻璃製造設備的部件及配置以製造玻璃物件,例如無限長度的玻璃帶,然在進一步實施例中,玻璃製造設備配置以形成其他玻璃物件,例如、但不限於玻璃棒、玻璃管、玻璃封套(例如用於照明裝置的玻璃封套,例如燈泡)和玻璃透鏡,然許多其他玻璃物件亦包含在內。在一些實例中,熔爐併為玻璃製造設備的部件,設備包含狹槽抽拉設備、浮浴設備、下拉設備(例如融合下拉設備)、上拉設備、壓製設備、軋延設備、拉管設備或任何其他受惠本發明的玻璃製造設備。舉例來說,第8圖圖示玻璃熔爐212為融合下拉玻璃製造設備210的部件,用以融合抽拉玻璃帶供後續處理成個別玻璃片或將玻璃帶捲繞至捲軸上。
玻璃製造設備210(例如融合下拉設備210)可選擇性包括上游玻璃製造設備216設在相對玻璃熔化容器214上游。在一些實例中,部分或整個上游玻璃製造設備216可併為玻璃熔爐212的一部分。如第8圖所示實施例所示,上游玻璃製造設備216包括原料儲倉218、原料輸送裝置220和馬達222連接至原料輸送裝置。儲倉218可配置以儲存一定量的原料224,及依箭頭226指示經由一或更多進料口供給玻璃熔爐212的熔化容器214。原料224一般包含一或更多玻璃形成金屬氧化物和一或更多改質劑。在一些實例中,原料輸送裝置220由馬達222提供動力,使原料輸送裝置220得將預定量原料224從儲倉218輸送到熔化容器214。在進一步實例中,馬達222提供原料輸送裝置220動力,以依據相對熔融玻璃流動方向在熔化容器214下游感測的熔融玻璃位準,按控制速率引入原料224。熔化容器214內的原料224隨後可加熱形成熔融玻璃228。
玻璃製造設備210亦可選擇性包括下游玻璃製造設備230相對熔融玻璃228的流動方向設在玻璃熔爐212下游。在一些實例中,部分下游玻璃製造設備230可併為玻璃熔爐212的一部分。然在一些情況下,後述第一連接導管232或下游玻璃製造設備230的其他部分可併為玻璃熔爐212的一部分。
下游玻璃製造設備230可包括第一調節(即處理)容器,例如澄清容器234,位於熔化容器214下游及由上述第一連接導管232耦接至熔化容器214。在一些實例中,熔融玻璃228利用第一連接導管232從熔化容器214重力供給至澄清容器234。例如,重力可驅使熔融玻璃228從熔化容器214經由第一連接導管232的內部路徑而至澄清容器234。然應理解其他調節容器亦可設在熔化容器214下游,例如在熔化容器214與澄清容器234之間。在一些實施例中,調節容器用於熔化容器與澄清容器間,其中出自主要熔化容器的熔融玻璃在次要容器中進一步加熱以繼續熔化製程,或在進入澄清容器前冷卻至低於熔融玻璃在主要熔化容器的溫度。
下游玻璃製造設備230可進一步包括另一調節容器,例如混合設備236,例如攪拌容器,用以混合從澄清容器234往下游流動的熔融玻璃。混合設備236可用於提供均質玻璃熔體組成,進而減少澄清熔融玻璃離開澄清容器後存有的化學或熱不均勻性。如圖所示,澄清容器234由第二連接導管238耦接至混合設備236。在一些實施例中,熔融玻璃228利用第二連接導管238從澄清容器234重力供給至混合設備236。例如,重力可驅使熔融玻璃228從澄清容器234經由第二連接導管238的內部路徑而至混合設備236。通常,混合設備內的熔融玻璃包括自由表面,其中自由體積在自由表面與混合設備頂部間延伸。應注意雖然所示混合設備236相對熔融玻璃流動方向係在澄清容器234下游,但在其他實施例中,混合設備236可設在澄清容器234上游。在一些實施例中,下游玻璃製造設備230包括多個混合設備,例如澄清容器234上游的混合設備和澄清容器234下游的混合設備。多個混合設備可具相同設計或彼此為不同設計。在一些實施例中,一或更多容器及/或導管可包括靜態混合葉片設置於內,以促進熔融材料混合及後續均質化。
下游玻璃製造設備230可進一步包括另一調節容器,例如輸送容器240,輸送容器可位於混合設備236下游。輸送容器240可調節待供給下游成型裝置的熔融玻璃228。例如,輸送容器240可當作累積槽及/或流量控制器,以調整及利用出口導管244提供一致流量的熔融玻璃228至成型體242。在一些實例中,輸送容器240內的熔融玻璃包括自由表面,其中自由體積從自由表面向上延伸到輸送容器頂部。如圖所示,混合設備236由第三連接導管246耦接至輸送容器240。在一些實例中,熔融玻璃228利用第三連接導管246從混合設備236重力供給至輸送容器240。例如,重力可驅使熔融玻璃228從混合設備236經由第三連接導管246的內部路徑而至輸送容器240。
下游玻璃製造設備230可進一步包括成型設備248,包含上述成型體242且包括入口導管250。出口導管244可設置以將熔融玻璃228從輸送容器240輸送到成型設備248的入口導管250。在融合下拉玻璃製造設備中,成型體242可包含凹槽252設在成型體上表面和會合形成表面254(僅圖示一表面),形成表面254在抽拉方向上沿成型體底緣(根部)256會合。經由輸送容器240、出口導管244和入口導管250輸送到成型體凹槽的熔融玻璃溢出凹槽壁,並如熔融玻璃分離流般沿會合形成表面254降下。應注意成型體凹槽內的熔融玻璃包含自由表面,自由體積從熔融玻璃的自由表面延伸到設置成型體的封閉區頂部。沿至少部分會合形成表面往下流動的熔融玻璃由壩體與邊緣導引器截獲及導引。熔融玻璃分離流在底下接合及順著根部產生單一熔融玻璃帶258,此係藉由施加向下張力至玻璃帶而從根部256朝抽拉方向260拉製,例如利用重力及/或拉輥對,以於熔融玻璃冷卻及材料黏度增加時控制玻璃帶尺寸。因此,抽拉路徑260橫切玻璃帶258的寬度延伸。玻璃帶258在定型區268經歷黏彈性轉變並獲得機械性質而賦予玻璃帶258穩定尺寸特性。
成型設備248可進一步包括二上拉輥對270、二下拉輥對274和熱控制單元266。各拉輥對270、274透過信號路徑由控制器控制(第9圖)。每一拉輥對270、274接觸或夾緊玻璃帶258並旋轉以朝指示方向260移動玻璃帶。第一上拉輥對270配置在玻璃帶258的第一(即左側)邊緣,第二上拉輥對270配置在玻璃帶258的第二(即右側)邊緣正對第一上拉輥對270處。第一下拉輥對274配置在玻璃帶258的第一(即左側)邊緣,第二下拉輥對274配置在玻璃帶258的第二(即右側)邊緣正對第一下拉輥對274處。拉輥對270、274和熱控制單元266控制以在定型區268內給予玻璃帶258預定形狀,此將參照第9圖描述於後。在一些實施例中,玻璃帶258由玻璃分離設備(未圖示)於玻璃帶彈性區分離成個別玻璃262,然在進一步實施例中,玻璃帶可捲繞到捲軸上及儲放待進一步處理。
第9圖圖示第8圖玻璃製造設備的上拉輥對270與下拉輥對274和熱控制單元266的側視圖。第9圖亦圖示控制器280。拉輥對270包括拉輥270a、270b(統稱拉輥對270)。拉輥對270透過信號路徑282由控制器280控制。拉輥270a配置在玻璃帶258的第一側邊,拉輥270b配置在玻璃帶258的第二側邊正對拉輥270a處。拉輥270a、270b接觸或夾緊玻璃帶258並旋轉以朝指示方向260移動玻璃帶。拉輥對274包括拉輥274a、274b(統稱拉輥對274)。拉輥對274透過信號路徑284由控制器280控制。拉輥274a配置在玻璃帶258的第一側邊,拉輥274b配置在玻璃帶258的第二側邊正對拉輥274a處。拉輥274a、274b接觸或夾緊玻璃帶258並旋轉以朝指示方向260移動玻璃帶。在其他實施例中,可排除拉輥對270及/或274,或除拉輥對270、274外,還可使用附加拉輥對。
熱控制單元266透過信號路徑286由控制器280控制。雖然熱控制單元266在第9圖係圖示為配置在玻璃帶258的第二側邊,但在其他實施例中,熱控制單元266可配置在玻璃帶258的第一側邊取代玻璃帶258的第二側邊配置,或除第二側邊配置外,另配置在第一側邊。控制器280可控制熱控制單元266和拉輥對270、274的操作,以給予玻璃帶258預定形狀。
在如所示定型區268內,溫度相依熱膨脹係數為非線性。由於玻璃帶258的形狀將決定製得玻璃基板的出平面變形或翹曲,故可結合使用拉輥對270、274及由熱控制單元266提供控制熱梯度來控制玻璃帶258的形狀。熱控制單元266可以控制方式添加能量至玻璃帶258(即加熱)及/或從玻璃帶258提取能量(即冷卻)。熱控制單元266和拉輥對270、274用於影響玻璃帶258形狀的具體方法取決於玻璃組成和其他因素,例如玻璃流密度、熱控制方法和玻璃帶258的尺寸。
熱控制單元266皆會影響垂直方向(即抽拉方向216)與水平方向(即橫切抽拉方向216)的溫度梯度和冷卻速率。溫度梯度協同拉輥對270、274作業。拉輥對270、274可包括出平面偏移,以控制玻璃帶258的位置,及可變力矩控制、傾斜位置和捏(即正交)力,以控制作用於玻璃帶258的機械張力量。溫度梯度亦控制因熱衝擊而作用於玻璃帶258的張力,此係基於玻璃材料性質。
第10圖圖示示例性玻璃片300,用於形成複數個環狀玻璃基板302。玻璃片300可為利用第8圖及第9圖的玻璃製造設備形成的融合玻璃片。玻璃片300包括第一主要表面304、相對第一主要表面304的第二主要表面306,及在第一主要表面304與第二主要表面306間延伸的邊緣表面308。在某些示例性實施例中,玻璃片300的厚度(即第一主要表面304與第二主要表面306間的距離)為約0.3 mm至2 mm或約0.3 mm至0.7 mm。玻璃片300具有圓頂或碗形。玻璃片300可切割形成複數個環狀玻璃基板302。雖然在第10圖所示實例中,複數個環狀玻璃基板302係依六角形圖案配置,但在其他實例中,複數個環狀玻璃基板302可依另一適合圖案配置以由玻璃片300切割。複數個環狀玻璃基板302中每一環狀玻璃基板302可利用雷射或另一適合製程由玻璃片300切割。
第11圖圖示示例性環狀玻璃基板350。環狀玻璃基板350可由玻璃片切割,例如第10圖的玻璃片300。環狀玻璃基板350可用於製造HDD磁碟。環狀玻璃基板350包括第一主要表面354、相對第一主要表面354的第二主要表面356,及在第一主要表面354與第二主要表面356間延伸的邊緣表面358。在某些示例性實施例中,環狀玻璃基板350的厚度(即第一主要表面354與第二主要表面356間的距離)為約0.3 mm至2 mm或約0.3 mm至0.7 mm。環狀玻璃基板350具有圓頂或碗形。在某些示例性實施例中,環狀玻璃基板350的直徑為約90 mm至100 mm。環狀玻璃基板350可具有80 GPa至86 GPa的楊氏模數、0.20至0.26的帕松比及2500 kg/m3 至2700 kg/m3 的密度。環狀玻璃基板350可具有小於約0.20 mm的翹曲。
熟諳此技術者將明白,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可對本發明實施例作各種更動與潤飾。因此本發明擬涵蓋後附申請專利範圍所界定的各種更動與潤飾和均等物。
100‧‧‧HDD
102‧‧‧外殼
104‧‧‧心軸
106‧‧‧墊片
108‧‧‧磁碟
110‧‧‧負出平面最大值
112‧‧‧正出平面最大值
210‧‧‧玻璃製造設備
212‧‧‧熔爐
214‧‧‧熔化容器
216‧‧‧上游玻璃製造設備
218‧‧‧儲倉
220‧‧‧輸送裝置
222‧‧‧馬達
224‧‧‧原料
226‧‧‧箭頭
228‧‧‧熔融玻璃
230‧‧‧下游玻璃製造設備
232、238、246‧‧‧導管
234‧‧‧澄清容器
236‧‧‧混合設備
240‧‧‧輸送容器
242‧‧‧成型體
244‧‧‧出口導管
248‧‧‧成型設備
250‧‧‧入口導管
252‧‧‧凹槽
254‧‧‧會合形成表面
256‧‧‧根部
258‧‧‧玻璃帶
260‧‧‧抽拉方向
262‧‧‧玻璃片
266‧‧‧熱控制單元
268‧‧‧成型區
270、274‧‧‧拉輥對
270a-b‧‧‧拉輥
274a-b‧‧‧拉輥
280‧‧‧控制器
282、284、286‧‧‧信號路徑
300‧‧‧玻璃片
302‧‧‧玻璃基板
304、306‧‧‧表面
308‧‧‧邊緣表面
350‧‧‧環狀玻璃基板
354、356‧‧‧表面
358‧‧‧邊緣表面
第1圖圖示部分示例性硬碟機(HDD);
第2A圖至第2D圖圖示以融合形成製程製造的示例性形狀;
第3A圖至第3D圖圖示示例性初始與最終磁碟形狀;
第4圖圖示示例性磁碟形狀,此在硬碟操作條件下產生近乎平坦形狀;
第5圖圖示示例性融合形成全玻璃片並具有和第4圖所示一樣的曲率;
第6A圖圖示玻璃帶的示例性帶定型區形狀;
第6B圖圖示就基線條件而言,小玻璃段形狀的示例性固有形狀;
第7A圖圖示玻璃帶的示例性帶定型區形狀;
第7B圖圖示就帶位置強制在定型區內的條件而言,小玻璃段形狀的示例性固有形狀;
第8圖圖示示例性玻璃製造設備;
第9圖圖示第8圖玻璃製造設備的拉輥對和熱控制單元側視圖;
第10圖圖示示例性玻璃片,用於形成複數個環狀玻璃基板;及
第11圖圖示示例性環狀玻璃基板。
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Claims (20)

  1. 一種玻璃片,包含: 一第一主要表面;一第二主要表面,相對該第一主要表面;及一邊緣表面,在該第一主要表面與該第二主要表面間延伸,其中該玻璃片包含0.3 mm至2 mm的一厚度,且該玻璃片包含一圓頂或碗形。
  2. 如請求項1所述之玻璃片,其中該圓頂或碗形為一關係函數:Z =0.8x 2 +0.8y 2 ,其中Zxy 係以毫米為單位的卡氏座標值。
  3. 如請求項1所述之玻璃片,其中該圓頂或碗形為一關係函數:,其中Zxy 係以毫米為單位的卡氏座標值。
  4. 如請求項1所述之玻璃片,其中該玻璃片包含0.3 mm至0.7 mm的一厚度。
  5. 如請求項1所述之玻璃片,其中該玻璃片包含一融合玻璃片。
  6. 一種環狀玻璃基板,包含: 一第一主要表面;一第二主要表面,相對該第一主要表面;及一邊緣表面,在該第一主要表面與該第二主要表面間延伸,其中該環狀玻璃基板包含0.3 mm至2 mm的一厚度,及該環狀玻璃基板包含一圓頂或碗形。
  7. 如請求項6所述之環狀玻璃基板,其中該圓頂或碗形為一關係函數:Z =0.8x 2 +0.8y 2 ,其中Zxy 係以毫米為單位的卡氏座標值。
  8. 如請求項6所述之環狀玻璃基板,其中該圓頂或碗形為一關係函數:,其中Zxy 係以毫米為單位的卡氏座標值。
  9. 如請求項6所述之環狀玻璃基板,其中該環狀玻璃基板包含0.3 mm至0.7 mm的一厚度。
  10. 如請求項6所述之環狀玻璃基板,其中該環狀玻璃基板包含60 mm至100 mm的一直徑。
  11. 如請求項6所述之環狀玻璃基板,其中該環狀玻璃基板包含80 GPa至86 GPa的一楊氏模數、0.20至0.26的一帕松比及2500 kg/m3 至2700 kg/m3 的一密度。
  12. 如請求項6所述之環狀玻璃基板,其中該環狀玻璃基板包含小於0.20 mm的一翹曲。
  13. 一種處理玻璃的方法,該方法包含以下步驟: 朝一抽拉方向形成一熔融玻璃帶;控制該帶的一定型區在該抽拉方向上及橫切該抽拉方向的一溫度梯度,以將該帶塑形成一圓頂或碗形;及切割該帶,以形成包含該圓頂或碗形的一玻璃片。
  14. 如請求項13所述之方法,其中控制該定型區的該溫度梯度之步驟包含以下步驟:控制該帶的該定型區中的一熱控制單元,以控制該帶的該定型區在該抽拉方向上及橫切該抽拉方向的一冷卻速率。
  15. 如請求項13所述之方法,進一步包含以下步驟: 用複數個拉輥在該帶的該定型區中拖拉該帶,以將該帶塑形成該圓頂或碗形。
  16. 如請求項15所述之方法,進一步包含以下步驟: 控制該複數個拉輥中每一拉輥的一出平面偏移,以控制該帶的一位置。
  17. 如請求項15所述之方法,進一步包含以下步驟: 控制該複數個拉輥中每一拉輥的一力矩、一傾斜位置或一捏力,以控制作用於該帶的一機械張力量。
  18. 如請求項13所述之方法,其中形成該熔融玻璃帶之步驟包含以下步驟:形成包含0.3 mm至2 mm的一厚度的該熔融玻璃帶。
  19. 如請求項13所述之方法,其中該圓頂或碗形為一關係函數:Z =0.8x 2 +0.8y 2 ,其中Zxy 係以毫米為單位的卡氏座標值。
  20. 如請求項13所述之方法,進一步包含以下步驟: 切割該玻璃片,以形成包含一圓頂或碗形的複數個環狀玻璃基板。
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