TWI755466B - 硬碟用基板及使用其之硬碟裝置 - Google Patents

硬碟用基板及使用其之硬碟裝置 Download PDF

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Abstract

本發明是為了獲得一種薄型的硬碟用基板及使用其之硬碟裝置，可抑制硬碟表面的發生損傷，並抑制旋轉時的表面振動發生。本發明的硬碟用基板(1)，是在鋁合金基板(2)的表面形成有NiP鍍膜(3)之硬碟用基板，其特徵在於，鋁合金基板(2)之維氏硬度為60Hv以上，NiP鍍膜(3)之鍍膜厚和鋁合金基板(2)之板厚的比為3.8%以上，硬碟用基板(1)之楊氏模數為74.6GPa以上，且硬碟用基板(1)之維氏硬度為293Hv以上。

Description

硬碟用基板及使用其之硬碟裝置
[0001] 本發明係關於硬碟用基板及使用其之硬碟裝置。
[0002] 隨著硬碟裝置的大容量化、小型化，硬碟用基板之板厚的薄型化不斷進展。藉由使硬碟用基板的厚度變薄，可將硬碟裝置內之硬碟積載量(片數)增多，而謀求硬碟裝置的大容量化。 　　[0003] 例如，在專利文獻1記載，外徑1.89吋之使用了Al合金基板之磁記錄用基板的板厚為0.635mm，NiP鍍層的膜厚為7μm以上。而且，在專利文獻2記載，為了讓磁碟的耐衝撃性能提高，使表面處理膜之維氏硬度成為既定值以上。 　　[0004] 　　[專利文獻1] 日本特開平8-7251號公報 　　[專利文獻2] 日本特開平9-198640號公報
[發明所欲解決之問題] 　　[0005] 然而，若Al合金基板的厚度變薄，在硬碟裝置內當硬碟旋轉時有發生表面振動(顫振(flutter))的疑慮。 　　[0006] 此外，若Al合金基板的厚度變薄，硬碟用基板的耐力降低，而使硬度降低。因此，起因於摔落的撞撃、顫振等而在硬碟裝置內造成磁頭等接觸硬碟時，容易在硬碟的表面發生損傷。 　　[0007] 本發明是有鑑於上述問題點而開發完成的，其目的是為了提供一種薄型的硬碟用基板及使用其之硬碟裝置，可抑制硬碟表面的損傷，並抑制旋轉時的表面振動發生。 [解決問題之技術手段] 　　[0008] 用以解決上述問題之本發明的硬碟用基板，是在鋁合金基板的表面形成有NiP鍍膜之硬碟用基板，其特徵在於，前述鋁合金基板之維氏硬度為60Hv以上，該NiP鍍膜之鍍膜厚和前述鋁合金基板之板厚的比為3.8%以上，前述硬碟用基板之楊氏模數為74.6GPa以上，且前述硬碟用基板之維氏硬度為293Hv以上。 　　[0009] 本發明的硬碟用基板，其特徵在於，前述鋁合金基板的板厚為0.338mm以上0.635mm以下，前述NiP鍍膜之鍍膜厚為兩面合計22μm以上60μm以下。 　　此外，本發明還包含使用上述硬碟用基板之硬碟裝置。 [發明效果] 　　[0010] 依據本發明，當將該硬碟用基板運用於硬碟裝置的情況，在硬碟的表面不容易發生損傷，在硬碟旋轉時能讓顫振的振幅降低。 　　[0011] 與本發明有關之進一步的特徴，根據本說明書的敘述、所附圖式即可明白。此外，上述以外之課題、構成及效果，根據以下實施形態的說明即可明白。
[0013] 接下來，說明本發明的實施形態。 　　圖1係硬碟用基板的剖面之示意圖。 　　[0014] 硬碟用基板1構成為，在鋁合金基板(以下稱為Al合金基板)2的表面形成有非磁性的表面處理膜、即NiP鍍膜3。NiP鍍膜3是形成於Al合金基板2的兩面。硬碟構成為，在硬碟用基板1的表面形成有磁性膜。硬碟裝置，是裝載有複數片硬碟且具備馬達、磁頭。 　　[0015] 本實施形態的硬碟用基板，是大容量的硬碟用基板，且是耐衝撃性及顫振性能優異的磁碟用基板。 　　[0016] 硬碟用基板，近年不斷薄型化，而且隨著薄型化，位於硬碟裝置內之硬碟的搭載片數不斷增加。特別是在近線(near-line)儲存的硬碟用途，記錄容量不斷大容量化。此外，硬碟的表面和磁頭的浮動塊(slider)表面間的距離也越來越短，如此也能謀求記錄容量的大容量化。 　　[0017] 然而，隨著硬碟的薄型化，當硬碟在硬碟裝置內旋轉時，有使顫振性能惡化而使硬碟搖晃的疑慮，特別是硬碟用基板的板厚為0.635mm以下時更為顯著。 　　[0018] 下式(1)係表示硬碟的顫振性能之式子。
Figure 02_image001
W:硬碟的振幅、F:基板轉動頻率、a:基板外半徑、ν:泊松比、E:楊氏模數、β:基板的阻尼因數、h:基板的板厚、λ:基板形狀參數 　　[0019] 若硬碟的顫振性能惡化，磁頭及與硬碟相接的部位對硬碟表面的碰撞次數增加，例如，碰撞會破壞硬碟的保護膜或磁性膜，而使資料的可靠性變差。因此，作為硬碟用基板，必須讓楊氏模數提高且讓顫振(基板的振幅)降低，而且，為了對於磁頭及與硬碟相接的部位之碰撞將強度提高，必須將耐力及硬度提高。 　　[0020] 本發明的硬碟用基板1，Al合金基板2之維氏硬度為60Hv以上，NiP鍍膜3之鍍膜厚和Al合金基板2之板厚的比為3.8%以上，硬碟用基板1之楊氏模數為74.6GPa以上，且硬碟用基板1之維氏硬度為293Hv以上。 　　[0021] NiP鍍膜3之鍍膜厚(b1+b2)和Al合金基板2之板厚(a1)的比、即鍍膜厚比率(鍍膜厚/Al厚(%))可由下式(2)算出。
Figure 02_image003
[0022] 在本實施例的說明，是將硬碟用基板1之兩面之NiP鍍膜3的鍍膜厚之合計值稱為「NiP鍍膜3之鍍膜厚」，將硬碟用基板1之單面之NiP鍍膜3的鍍膜厚稱為「NiP鍍膜3之單側鍍膜厚」。 　　[0023] 硬碟用基板1較佳為，Al合金基板2的板厚為0.338mm以上0.635mm以下，NiP鍍膜3的鍍膜厚為22μm以上60μm以下。再者，NiP鍍膜3的鍍膜厚更佳為22μm以上40μm以下。例如，當Al合金基板2的板厚為0.617mm的情況，NiP鍍膜之鍍膜厚較佳為22μm以上。 　　[0024] 本實施形態的硬碟用基板之製造方法係包含：將Al合金基板磨削而形成基板之基板形成步驟、對基板實施無電鍍NiP而在基板的表面形成無電鍍NiP鍍膜之鍍敷步驟、將形成有無電鍍NiP鍍膜之基板的表面研磨之研磨步驟、以及將研磨後的鍍膜洗淨之洗淨步驟。 　　[0025] 在上述各步驟中的鍍敷步驟可進行(1)脫脂處理、(2)水洗、(3)蝕刻處理、(4)水洗、(5)去污處理、(6)水洗、(7)1次鋅酸鹽處理、(8)水洗、(9)去鋅酸鹽處理、(10)水洗、(11)2次鋅酸鹽處理、(12)水洗、(13)無電鍍NiP、(14)水洗、(15)乾燥、(16)退火。 　　[0026] 在上述(13)無電鍍NiP所使用的鍍液，較佳為析出速度快且耐蝕性佳者。例如析出速度較佳為6.0μm/h以上。而且，所生成的NiP鍍膜較佳為，當在濃度30%的硝酸中於40℃浸漬7分鐘的情況，具有腐蝕面積1.3%以下的耐蝕性。 　　[0027] 在硬碟用基板的製造方法中，當Al合金基板的板厚薄化到0.635mm以下的情況，相較於Al合金基板的板厚為例如0.8mm之較厚的情況，NiP鍍膜3的膜厚必須更厚。因此，若欲使用習知之析出速度慢的鍍液來將鍍膜增厚，會對生產性造成阻害。 　　[0028] 相對於此，在本實施形態，雖是使用Al合金基板的板厚為0.635mm以下之薄化者，但因為無電鍍NiP鍍液是使用上述析出速度快者，並不會對生產性造成阻害。此外，雖析出速度加快時會有耐蝕性降低的疑慮，但在本實施形態，是使用耐蝕性佳者，因此不會減損耐蝕性。因此，當將硬碟用基板運用於硬碟裝置的情況，可效率良好地生產出：在硬碟的表面不容易發生損傷且在硬碟旋轉時能讓顫振的振幅降低之硬碟用基板。 　　[0029] 依據上述硬碟用基板1，可讓顫振(基板的振幅)降低，能提高對於磁頭及與硬碟相接的部位之碰撞之耐力及強度。 　　[0030] [實施例] ＜基板的製作＞ 　　在維氏硬度60Hv以上、板厚0.617mm之Al合金基板(依JIS H4000所規定之5000系列的5086鋁合金)之表面，使用無電鍍NiP法實施各種鍍膜厚的非晶質NiP鍍敷。 　　[0031] Al合金基板，是使用厚度0.617mm且維氏硬度60Hv、75Hv之合計2種。在鍍敷前處理，是採用兩次(double)鋅酸鹽處理，(i)使用由磷酸三鈉、界面活性劑所組成之公知脫脂液，於50℃進行2分鐘的脫脂處理，(ii)使用含有硫酸、磷酸之公知的蝕刻液，於50℃進行2分鐘的蝕刻處理，(iii)使用含有硝酸之公知的去污液，於20℃進行30秒的去污處理，(iv)使用由氫氧化鈉、鋅、鐵及其錯合劑所組成之公知的鹼性鋅酸鹽處理液，於20℃進行30秒的一次鋅酸鹽處理，(v)使用與去污液同樣的液體，於20℃進行30秒的去鋅酸鹽處理，(vi)使用與一次鋅酸鹽處理同樣的液體，於20℃進行30秒的二次鋅酸鹽處理。又在前述(i)~(vi)之各步驟間實施水洗處理。接著，使用公知的蘋果酸-琥珀酸系無電鍍鎳鍍液，以成為目的膜厚的方式進行任意時間的無電鍍鎳。 　　[0032] [評價1:維氏硬度] 　　為了求出所製作的鍍敷基板的維氏硬度，使用維氏硬度計((株)明社製、顯微維氏硬度試驗機MVK-G2)，以100g荷重進行測定。測定方法是依JISZ2244的規定來進行。一邊用高精度硬度基準片((株)山本科學工具研究社製，HMV200)確認精度，一邊測定。 　　[0033] 表1顯示，當Al合金基板的維氏硬度為60Hv的情況，NiP鍍膜之膜厚和Al合金基板之板厚的比率(鍍膜厚比率)、與硬碟用基板1之維氏硬度的測定結果。表2顯示，當Al合金基板的維氏硬度為75Hv的情況，NiP鍍膜之膜厚和Al合金基板之板厚的比率(鍍膜厚比率)、與硬碟用基板1之維氏硬度的測定結果。圖2是將表1及表2的測定結果用曲線表示。 　　[0034] 在表1及表2中，單側鍍膜厚是指Al合金基板2之一側之NiP鍍膜的膜厚(b1或b2之一方)，基本上Al合金基板之一側的膜厚和另一側的膜厚是相同值。亦即，單側鍍膜厚的2倍為鍍膜厚。
Figure 02_image005
Figure 02_image007
[0035] 求取鍍膜厚/Al厚的比(鍍膜厚比率)與維氏硬度的關係式，獲得下式(3)、(4)。 　　當Al合金基板之維氏硬度60Hv、厚度0.617mm的情況，
Figure 02_image009
當Al合金基板之維氏硬度75Hv、厚度0.617mm的情況，
Figure 02_image011
[0036] (耐衝撃性試驗及評價方法) 　　對於上述實施例1-4及比較例3、4、5進行耐衝撃性試驗。在耐衝撃性試驗，在杜邦製之衝撃試驗器具裝設劃線針(TRUSCO社製，KB-PK)，在衝頭和試片台之間夾住硬碟用基板，讓落錘落下而形成凹陷，對於凹陷深度利用數位顯微鏡((株)浩視社製，KH-8700)之3D測定進行測定。 　　[0037] 衝撃值的計算方法如下所示。 　　落錘M:11.9784g 　　落錘落下高度h:0.05m 　　衝頭m:13.0840g 　　假定到達停止的時間為0.001s的情況， 　　衝撃值『G』=(M/(M+m)×√2gh-停止時的速度)÷到達停止的時間(s)=475.2m/s2 =48.5G 　　[0038] (評價基準) 　　在不同部位將凹陷深度進行10點測定，將其平均值大於120μm者評價為耐衝撃性NG「×」，將凹陷深度的平均值為120μm以下者評價為耐衝撃性OK「○」。 　　[0039] (評價結果) 　　上述試驗的結果，實施例1、2、3、4成為「○」，即耐衝撃性OK的評價。而且，比較例3、4、5成為「×」，即耐衝撃性NG的評價。 　　如表1及圖2所示般，隨著鍍膜厚比率上升，維氏硬度會提高，在鍍膜厚比率為3.82%以上之實施例1-4，成為維氏硬度超過293.0Hv之高強度材。 　　[0040] [評價2:楊氏模數] 　　為了求出所製作之維氏硬度60Hv的鍍敷基板之楊氏模數，使用楊氏模數試驗裝置(日本Technoplas社製，JE-RT)，於室溫大氣氛圍下利用自由共振法進行測定。 　　[0041] 將基板切割成寬度10mm、長度60mm，用金屬細線懸吊於振動節點的位置而讓其進行自由端共振，用式(5)算出楊氏模數E。
Figure 02_image013
其中，E:楊氏模數、fE :彎曲共振頻率、m:質量、L:板的長度、w:板的寬度、t:板的厚度 　　[0042] 表3顯示，當Al合金基板的維氏硬度為60Hv的情況，NiP鍍膜之膜厚和Al合金基板之板厚的比率(鍍膜厚比率)、與硬碟用基板1之楊氏模數的測定結果，圖3是將表3的測定結果用曲線表示。
Figure 02_image015
[0043] 根據比較例11~比較例20求取鍍膜厚/Al厚的比(鍍膜厚比率)與楊氏模數的關係式，而成為下式(6)。
Figure 02_image017
[0044] 如表3及圖3所示般，隨著鍍膜厚比率上升，楊氏模數會提高，在鍍膜厚比率為3.82%以上的實施例8-12，楊氏模數超過74.6GPa而使顫振性能顯著提昇。 　　[0045] 表4及表5顯示，在根據Al合金基板的板厚為0.617mm的測定結果所作成之式(6)中，將Al合金基板的板厚為0.559mm之鍍膜厚比率代入x，而算出之Al合金基板的板厚0.559mm且Al合金基板的維氏硬度60Hv的情況之硬碟用基板1的維氏硬度及楊氏模數的數值(參考值)，圖4及圖5是將表4及表5的參考值用曲線表示。表4及表5所示的參考值，是根據表1-3所示的實施例1-12及比較例1-22所算出。
Figure 02_image019
Figure 02_image021
[0046] 求取鍍膜厚比率與維氏硬度(參考值)的關係式，成為下式(7)。
Figure 02_image023
[0047] 而且，求取鍍膜厚比率與楊氏模數(參考值)的關係式，成為下式(8)。
Figure 02_image025
[0048] 表4及表5所示的硬碟用基板1，因為Al合金基板的板厚比實施例1-12更薄，其單側鍍膜厚宜比實施例1-12更厚。參考值4-7的維氏硬度超過293.0Hv而具有良好的顫振抑制效果。此外，參考值10-12的楊氏模數超過75.76Gpa而成為高強度材。 　　[0049] 表6顯示，Al合金基板的板厚0.559mm且Al合金基板的維氏硬度60Hv的情況之硬碟用基板1的維氏硬度之測定結果。
Figure 02_image027
[0050] 表6所示的實施例13之硬碟用基板1，Al合金基板之單側鍍膜厚為30μm，鍍膜厚比率為10.73。實施例13的硬碟用基板1，成為維氏硬度的測定結果616.0Hv之高強度材，相較於各比較例，其抑制表面發生損傷的效果更高。 　　[0051] 表7顯示，Al合金基板的板厚0.559mm且Al合金基板的維氏硬度60Hv的情況之硬碟用基板1的楊氏模數之測定結果。
Figure 02_image029
[0052] 表7所示的實施例14之硬碟用基板1，與實施例13同樣的，Al合金基板之單側鍍膜厚為30μm，鍍膜厚比率為10.73。實施例14的硬碟用基板1，成為楊氏模數之測定結果81.3GPa之顫振抑制效果良好者，相較於各比較例可使顫振性能顯著提昇。 　　[0053] 以上是針對本發明的實施形態詳細地敘述，但本發明並不限定於前述的實施形態，在不脫離申請專利範圍所記載之本發明的精神之範圍內，可進行種種的設計變更。
[0054] 1‧‧‧硬碟用基板 2‧‧‧鋁合金基板(Al合金基板) 3‧‧‧NiP鍍膜 a1‧‧‧鋁合金基板之板厚 b1、b2‧‧‧NiP鍍膜之膜厚
[0012] 　　圖1係硬碟用基板的剖面之示意圖。 　　圖2係顯示鍍膜厚和板厚的比、與維氏硬度的關係之曲線。 　　圖3係顯示鍍膜厚和板厚的比、與維氏硬度的關係之曲線。 　　圖4係顯示鍍膜厚和板厚的比、與維氏硬度的關係之曲線。 　　圖5係顯示鍍膜厚和板厚的比、與維氏硬度的關係之曲線。

Claims (6)

  1. 一種硬碟用基板，是在鋁合金基板的表面形成有NiP鍍膜之硬碟用基板，其特徵在於，前述鋁合金基板之維氏硬度為60Hv以上，前述鋁合金基板之板厚為0.338mm以上0.635mm以下，該NiP鍍膜之鍍膜厚和前述鋁合金基板之板厚的比為3.8%以上，前述硬碟用基板之楊氏模數為74.6GPa以上，且前述硬碟用基板之維氏硬度為293Hv以上。
  2. 如申請專利範圍第1項之硬碟用基板，其中，前述NiP鍍膜之鍍膜厚為22μm以上60μm以下。
  3. 如申請專利範圍第1項之硬碟用基板，其中，以按照前述鋁合金基板之板厚而使前述比成為3.8%以上的方式將前述NiP鍍膜之鍍膜厚設定成22μm以上60μm以下。
  4. 如申請專利範圍第1項之硬碟用基板，其中，前述NiP鍍膜為單層。
  5. 如申請專利範圍第1項之硬碟用基板，其中，前述硬碟用基板之維氏硬度為616Hv以下。
  6. 一種硬碟裝置，係使用如申請專利範圍第1至5項中任一項之硬碟用基板。
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