WO2001085629A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von dünnen scheibenförmigen glasrohlingen durch pressen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von dünnen scheibenförmigen glasrohlingen durch pressen Download PDF

Info

Publication number
WO2001085629A1
WO2001085629A1 PCT/EP2001/005105 EP0105105W WO0185629A1 WO 2001085629 A1 WO2001085629 A1 WO 2001085629A1 EP 0105105 W EP0105105 W EP 0105105W WO 0185629 A1 WO0185629 A1 WO 0185629A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
glass
tool
glass blank
temperature distribution
pressing
Prior art date
Application number
PCT/EP2001/005105
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Bonitz
Steffen Körner
Wolfgang Semar
Original Assignee
Schott Glas
Carl-Zeiss-Stiftung Trading As Schott Glas
Carl-Zeiss-Stiftung
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE2000122932 external-priority patent/DE10022932A1/de
Priority claimed from DE10101588A external-priority patent/DE10101588A1/de
Application filed by Schott Glas, Carl-Zeiss-Stiftung Trading As Schott Glas, Carl-Zeiss-Stiftung filed Critical Schott Glas
Priority to DE10191769D priority Critical patent/DE10191769D2/de
Priority to AU63901/01A priority patent/AU6390101A/en
Priority to DE10191769A priority patent/DE10191769B4/de
Publication of WO2001085629A1 publication Critical patent/WO2001085629A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/088—Flat discs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
    • C03B11/125—Cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/02—Press-mould materials
    • C03B2215/03—Press-mould materials defined by material properties or parameters, e.g. relative CTE of mould parts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/40—Product characteristics
    • C03B2215/44—Flat, parallel-faced disc or plate products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/76—Pressing whereby some glass overflows unrestrained beyond the press mould in a direction perpendicular to the press axis

Definitions

  • the invention relates to a method for producing thin, disc-shaped glass blanks by pressing glass items in an upper and lower tool having a forming tool which is brought together to form the desired thickness of the glass blank, the deformation of the glass item in the radial direction not being hindered by the mold edge of the molding tool becomes.
  • the invention also relates to a device according to the preamble of claim 10.
  • Thin disk-shaped semi-finished glass products are understood to mean in particular hard disk blanks, optical elements, spherical and aspherical lens arrays, structured bodies and substrates.
  • Optical elements in particular mean lenses in the broadest sense, i.e. dif ractive, refractive and reflective optical elements.
  • Lens arrays are also understood here as integrator plates.
  • Substrates are understood in particular to be substrates for printed circuit boards or for printing on electrical circuits. These electrically insulating carrier plates for electrical components and circuits can be structured or unstructured.
  • Microstructured bodies or components as well as aspherical molded parts have so far been produced by reheating blanks, which are then shaped.
  • the information to be stored is usually stored on the usually circular hard disk memory in circular paths arranged in sectors around the center.
  • the information is digitally encoded by partially “magnetizing” or “non-magnetizing” areas of the hard disk.
  • the information stored on the hard disk is read or scanned in such a way that the reading head moves close above the surface of the rapidly rotating hard disk and senses which areas are magnetized or non-magnetized.
  • the read head and hard disk must be equidistant from each other, ie both must always have a fixed, constant distance from each other. Due to the fact that the magnetic fields of the magnetized areas of the hard disk begin to overlap at a certain distance from the surface, it is necessary for the read head to work properly that the distance between the read head and the hard disk be as small as possible. In practice, the distance between the read head and the hard disk is in the nanometer range.
  • the hard disk which rotates rapidly around its center during operation, should not expand excessively in the radial direction as a result of the centrifugal forces caused by the rotation, ie it should have a high radial rigidity.
  • An expansion of the hard disk in the radial direction leads to the information stored on defined circular paths migrating radially outward or to an increase in the diameter of these circular paths and thus to a location of the information which is no longer precisely defined locally. This means that the instruction sent to the read head about the location of certain information and its actual location on the hard disk no longer match. An error-free reading of the information can no longer be guaranteed.
  • the radial expansion of the hard drive due to rotation or centrifugal force is essentially determined by Young's modulus. Due to the high Young's modulus of elasticity of certain types of glass, these are particularly suitable as a carrier material for hard disk storage due to their high radial rigidity.
  • the hard disk when a certain rotational speed is exceeded, the hard disk begins to flutter in the area of its edges and / or makes wobbling movements.
  • the limit speed above which the hard disk tends to make these movements can be influenced directly by the axial thickness of the hard disk. As the thickness increases, the limit speed is shifted towards higher speeds or the tendency to flutter or tumble is reduced at the same speed. Counteracting flutter or wobble by increasing the axial thickness is not expedient, since this increases the radial expansion effect described above due to the increase in centrifugal force - increase in mass.
  • the choice of a suitable material provides a remedy, whereby again glass has proven to be advantageous, i.e. fluttering or wobbling less than other materials with the same axial thickness and the same rotation speed.
  • the carrier material has to in view of the small distance that must be maintained between the read head and the hard disk, but also to avoid the smallest imbalances allow high-precision machining or grinding. This requirement is also excellently met by glass as the carrier material, since in contrast to metallic materials, glass has no microstructure and thus permits processing in the smallest dimensions.
  • the hard disk blanks made of glass are essentially produced in two process steps.
  • a glass drop is introduced via a feeder into a molding tool which has an upper and lower tool and a lateral boundary and is pressed between the upper and lower tool and the lateral boundary to form a glass blank.
  • the post-processing that follows hot forming involves several grinding and polishing processes.
  • the aim of the post-processing is to bring the glass blank to the specified final geometrical dimensions, ie to remove excess material and to reduce the warp, the ripple and the surface roughness.
  • the warp In the foreground for the process described here or for the production of hard disk blanks is the warp, which can be regarded as the curvature of the glass blank, ie the thickness of the glass blank decreases from the center to the edge.
  • the importance of the warp for production becomes clear if it is taken into account that the read head for scanning the information must be guided close to the surface of the hard disk during operation and that this is much more difficult with a curved surface compared to a flat surface or one much more effort would be required to control the read head movement.
  • the warp present in the component can be reduced only to a small extent and with great effort in the course of post-processing.
  • the reason for this is an effect that can also be called "flattening the warps" during post-processing.
  • This is to be understood to mean that the relatively thin glass blank, which usually has a curvature - a warp - loses its curvature or loses its curvature due to the clamping between two grinding or polishing disks carried out in the course of the post-processing and the axial forces introduced into it Curvature between the panes is flattened and is therefore no longer accessible for processing.
  • both sides of the glass blank are made simultaneously processed. After the grinding process has been completed and the disks moved apart, the curvature of the machined hard disk blank is more or less pronounced.
  • the effect of "flattening the warp" occurs particularly clearly in the case of thin substrates or in the case of hard disk blanks of small axial thickness, since they oppose the flattening with a low resistance and are therefore particularly accessible to reworking by grinding.
  • the upper and lower tools were cooled in the center. Up to 300 ° C temperature differences between the center and periphery were set.
  • the pressed glass item with a thickness of 0.9 mm showed deviations from the parallelism of a maximum of 20 ⁇ m.
  • This object is achieved with a method with which the viscosity of the glass batch is set to less than 10 dPas when it is delivered to the molding tool, the pressing is carried out with formation of a biconcave contour of the outer surface of the glass blank, and the cooled glass blank under Use of flat grinding tools with a diameter which is larger than the diameter of the glass blank, while at least part of the biconcave excess of the edge of the glass blank is removed and / or polished.
  • a round disc By moving the upper and lower tools together, a round disc can now be pressed from the glass item with a round contour, without the glass item having to be limited in its radial extent by a molding tool.
  • the moving together can for example be path or force controlled or also e.g. can be carried out with a limit stop.
  • the setting of the viscosity of the glass batch when it is delivered to the mold to below 10 dPas has the advantage that the glass batch diverges radially and thus approximates the shape of the ice.
  • the blank is symmetrical with respect to one perpendicular to the The central axis is level - and both grinding tools achieve the same material removal, there is a glass blank with plane-parallel outer surfaces - i.e. without warp - after grinding or polishing.
  • Pressing without radial limitation of the glass batch by means of a shaping tool has the advantage that a comparatively smooth surface structure with a corresponding curvature at the edge is formed on the outer edge of the glass batch due to the surface tension of the cooling glass and the temperature difference of the glass.
  • the hard disk blank produced by the method according to the invention has a smooth and damage-free surface that fully meets the quality requirements. Post-processing of the radial edge of the hard disk blank is therefore unnecessary.
  • An upper and a lower tool are preferably used, each of which deforms convexly due to the temperature distribution of the glass batch during the pressing.
  • the convex deformation of the upper and lower tools can be achieved and adjusted in different ways.
  • the tools can have flat plates that expand more in the center of the contact surface than at the edge due to the hot glass item, which is preferably placed in the center of the lower tool, and thus assume the desired convex contour.
  • the convex deformation can either be too small or too strong.
  • an upper and a lower tool are preferably used, which have a radially symmetrical temperature distribution, the temperature being radial from the center decreases towards the outside in such a way that the tools deform convexly due to the temperature distribution of the glass batch during pressing.
  • the concave contour of the glass batch was regarded as disadvantageous in the prior art and this contour was counteracted by appropriate temperature distribution of the molding tool, the concave contour of the glass batch is aimed at according to the invention and is polished or polished. Maintain grinding process. It was surprising that the effect, which is considered to be disadvantageous, can advantageously be used for the production of flat glass blanks when grinding or polishing.
  • Methods in which the pressed glass blank in the mold is cooled below the upper cooling point are particularly favorable. This prevents the outer contour impressed on the glass blank by the molding tool from undergoing disadvantageous changes. A stabilization of the biconcave outer contour of the glass blank produced by the pressing process can be ensured by cooling the glass blank in the mold below the upper cooling point. Cooling below the upper cooling point ensures an essentially sufficient dimensional stability of the blank, so that the glass blank, if it has temperatures below the transformation temperature, without the risk of an unwanted, permanent shape change can be removed from the mold for the purpose of further cooling.
  • Methods are particularly favorable in which, during the cooling of the glass blank to below the upper cooling point, the temperature distribution or guidance in the glass blank is positively controlled in such a way that the glass blank is cooled faster in the radially outer edges than in the middle.
  • forced control means that the cooling process of the glass batch is directly influenced. This can be done in different ways. For example, by means of an air blower, heat can be extracted from the glass item via forced convection and the cooling process can be accelerated.
  • cooling channels can be provided in the mold for this purpose.
  • the temperature distribution or control of the mold and thus the cooling of the mold itself can also be influenced by a corresponding structural design of the mold and thus indirectly on the temperature distribution or control in the glass blank.
  • Constructive means for example, that the molds can be designed - for example, by varying the material thickness - that certain areas of the mold cool down faster than others.
  • the temperature distribution or guidance of the upper and / or lower tool is controlled in the area of the surface in contact with the glass during the pressing process in such a way that the glass blank initially cools or solidifies in the outer areas.
  • This inhomogeneous temperature distribution and the forced cooling of the glass blank from the outside inwards has the consequence that the glass blank solidifies with the build-up of radial tensile stresses directed towards the center.
  • the glass item By setting the lowest possible viscosity of the glass fed in and a radially symmetrical temperature distribution at least in the lower tool, the glass item being placed on the lower tool in this way If the axis of symmetry of the glass batch coincides with the axis of symmetry of the radially symmetrical temperature distribution, it is achieved that after feeding in the glass batch, it is distributed radially symmetrically on the lower tool and its contour closely approximates that of an ideal circular shape.
  • the radially symmetrical temperature distribution is particularly important in the case of particularly thin semi-finished products to be pressed, since it makes a decisive contribution to obtaining even very thin radially symmetrical end products.
  • the pressed glass is allowed to cool in the mold to below the upper cooling point before it is transported or processed further. This ensures that the smooth and damage-free surface of the hard disk blank is maintained at the radial edges.
  • the pressing device is characterized in that the upper and / or lower tool have a flat or concave contact surface at room temperature and the upper and / or lower tool are exposed to the hot glass mass and a lower temperature on their rear side in the area of their rear surfaces Contact surfaces are expandable and thereby the contact surfaces assume a convex outer contour.
  • Means are preferably provided for setting a temperature distribution or guiding the upper and / or lower tool at least in the area of the surface in contact with the glass during the pressing process. These means of adjusting the temperature distribution or guidance make it possible to specifically set the degree of the convex outer contour of the tools and thus the degree of the concave outer contour of the glass blank.
  • a molding tool is preferably used, the glass contact surfaces of which have no preferred direction (s) of the surface structure. It has been shown that preferred directions in the surface structure of low-viscosity glass prevent a circular contour from forming. The glass then preferably flows along a preferred direction of the surface structure, so that the contour of the glass item placed on the lower tool deviates too much from the ideal circular shape.
  • a molding tool is advantageously used, the glass contact surfaces of which have a surface roughness Iv, ⁇ 50 ⁇ m (R z mean roughness depth according to DIN4768). Because it was found that when the glass batch is pressed by the molding tool, the surface roughness of the molding tool is imaged on the surface of the glass, in particular as long as the glass has not yet cooled below the transformation temperature. If a mold with the above-mentioned surface roughness is used, the reworking of the axial surfaces of the hard disk blank is also minimized.
  • the scope of the present invention also includes the use of the method according to the invention for the production of hard disks and hard disk blanks, electrically insulating carrier plates for electrical circuits and components, in particular for substrates for printed circuit boards and for substrates for printing on electrical circuits.
  • Such components have so far not been produced according to the prior art by means of pressing processes, since the conventional processes did not allow the pressing of such thin substrates.
  • aspheres and microstructured bodies could only be produced by pressing reheated blanks and not by directly pressing blanks.
  • Fig. 1 the glass item fed into the mold before
  • the molding tool consists at least of an upper tool 1 and a lower tool 3, the upper tool 1 and the lower tool 3 being arranged opposite one another for carrying out the pressing process, so that the glass item 2 fed in is can be pressed between them.
  • Both the contact surface 7 of the upper tool 1 and the contact surface 8 of the lower tool 3 are flat at low temperatures.
  • the glass item 2 is placed on the lower tool 3 at a temperature of approximately 1200 ° C.
  • the lower tool 3 was aligned under the feeder in such a way that the axis of symmetry of the deposited glass batch 2 coincided with the axis of symmetry of the radially symmetrical temperature distribution.
  • the tolerances for the amount of glass deposited are very narrow so that hard disk blanks with a constant radius can be produced.
  • Alumosilicate and lanthanum heavy-flint glasses are preferably used as low-viscosity glasses.
  • the upper tool 1 is moved away towards the lower tool 3.
  • the glass item 2 is pressed into a flat, circular disc.
  • a desired thickness of the hard disk blank in the range between 0.8 and 1.5 mm, the movement of the upper tool 1 is automatically stopped.
  • Fig. 2 shows the fed glass item 2 during the pressing process between the upper tool 1 and lower tool 3.
  • the upper and lower tools 1, 3 thus have a monoconvex on their contact surfaces 7 ', 8' facing the glass post 2 Outer contour on.
  • the glass blank 4 is given a biconcave outer contour at the end of the pressing process.
  • Fig. 3 shows the between the upper grinding wheel 5 and the lower grinding wheel 6 and cooled glass blank 4. It can be clearly seen that the glass blank 4 due to its biconcave outer contour can not be flattened between the grinding wheels 5,6, and in particular a Glass blank 4 adhering warp can not be flattened and is therefore accessible for processing by the grinding wheels 5,6.
  • the ideal shape 4 "of the finished hard disk blank is shown in FIG. 3 by two broken lines. It is characterized in that it has two plane-parallel outer surfaces.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen von dünnen scheibenförmigen Glasrohlingen durch Pressen von Glasposten in einem Oberwerkzeug (1) und Unterwerkzeug (3) aufweisenden Formwerkzeug beschrieben. Die Verformung des Glaspostens (2) wird in radialer Richtung nicht durch den Formrand des Formwerkzeuges behindert. Die Viskosität des Glaspostens wird bei der Abgabe an das Formwerkzeug auf unter (5) dPas eingestellt. Das Pressen wird unter Ausbildung einer bikonkaven Kontur der Außenfläche des Glasrohlings (4) durchgeführt. Der abgekühlte Glasrohling wird unter Verwendung von planen Schleifwerkzeugen (5, 6: Figur 3), die einen Durchmesser aufweisen, det größer ist als der Durchmesser des Glasrohlings (4), unter Abtragen mindestens eines bikonkaven Übermaßes des Glasrohlingrandes geschliffen oder poliert. Es wird auch eine entsprechende Vorrichtung beschrieben.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON DÜNNEN SCHEIBENFÖRMIGEN GLASROHLI NGEN DURCH PRESSEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dünnen scheibenförmigen Glasrohlingen durch Pressen von Glasposten in einem Ober- und Unterwerkzeug aufweisenden Formwerkzeug, das zur Ausbildung der gewünschten Dicke des Glasrohlings zusammengefahren wird, wobei die Verformung des Glaspostens in radialer Richtung nicht durch den Formrand des Formwerkzeuges behindert wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruches 10.
Unter dünnen scheibenförmigen Glashalbzeugen werden insbesondere Festplattenrohlinge, optische Elemente, sphärische und asphärische Linsenarrays, strukturierte Körper und Substrate verstanden.
Mit optischen Elementen sind insbesondere Linsen im weitesten Sinne gemeint, d.h. dif raktive, refraktive und reflektierende optische Elemente. Unter Linsenarrays werden hier auch Integratorplatten verstanden. Unter Substraten werden insbesondere Substrate für Leiterplatten oder zum Aufdrucken elektrischer Schaltkreise verstanden. Diese elektrisch isolierenden Trägerplatten für elektrische Komponenten und Schaltkreise können strukturiert oder unstrukturiert sein.
Mikrostrukturierte Körper bzw. Bauteile sowie asphärische Formteile werden bisher durch Wiedererwärmen von Rohlingen hergestellt, die danach in Form gebracht werden.
In der Vergangenheit wurde als Trägermaterial für Festplattenspeicher von Computern Aluminium verwendet. In der jüngsten Vergangenheit wird als Trägermaterial zunehmend Glas verwendet. Die Gründe hierfür liefern die überaus vorteilhaften Werkstoffeigenschaften von Glas im Hinblick auf das spezielle Anforderungsprofil. Dieses Anforderungsprofil leitet sich aus der Arbeitsweise des Festplattenspeichers ab. Die zu speichernden Informationen werden in der Regel auf dem üblicherweise kreisförmigen Festplattenspeicher auf um den Mittelpunkt konzentrisch angeordneten Kreisbahnen in Sektoren abgelegt. Die digitale Codierung der Informationen erfolgt durch partielles "Magnetisieren" bzw. "Nichtmagnetisieren" von Bereichen der Festplatte. Das Lesen bzw. Abtasten der auf der Festplatte gespeicherten Informationen erfolgt in der Weise, daß der Lesekopf sich dicht über der Oberfläche der sich schnell drehenden Festplatte bewegt und dabei sensiert, welche Bereiche magnetisiert bzw. nichtmagnetisiert sind. Dabei müssen Lesekopf und Festplatte äquidistant zueinander sein, d.h. beide müssen ständig einen fest vorgegebenen, konstanten Abstand zueinander haben. Aufgrund der Tatsache, daß sich die Magnetfelder der magnetisierten Bereiche der Festplatte in einem gewissen Abstand zur Oberfläche anfangen zu überlagern, ist es für ein einwandfreies Arbeiten des Lesekopfes erforderlich, den Abstand zwischen Lesekopf und Festplatte so klein wie möglich zu wählen. In der Praxis liegt der Abstand zwischen Lesekopf und Festplatte im Nanometer-Bereich.
Damit ergeben sich an das Trägermaterial für die Festplatte vorrangig die folgenden drei Anforderungen.
Die im Betrieb schnell um ihren Mittelpunkt rotierende Festplatte soll sich infolge der durch die Rotation hervorgerufenen Fliehkräfte in radialer Richtung nicht übermäßig dehnen, d.h. eine hohe radiale Steifigkeit aufweisen. Eine Dehnung der Festplatte in radialer Richtung führt zu einem Wandern der auf definierten Kreisbahnen abgelegten Informationen radial nach außen bzw. zu einer Durchmesservergrößerung dieser Kreisbahnen und damit zu einem lokal nicht mehr exakt definierten Aufenthaltsort der Informationen. Dies bedeutet, daß die dem Lesekopf zugeleitete Anweisung über den Aufenthaltsort gewisser Informationen und ihr tatsächlicher Aufenthaltsort auf der Festplatte nicht mehr übereinstimmen. Ein fehlerfreies Ablesen der Informationen kann nicht mehr gewährleistet werden. Die radiale Ausdehnung der Festplatte infolge Rotation bzw. Fliehkraftwirkung bestimmt sich im wesentlichen über das Young'sche E- Modul. Aufgrund des hohen Young'schen E-Moduls bestimmter Glassorten eignen sich diese wegen der hohen radialen Steifigkeit besonders als Trägermaterial für Festplattenspeicher.
Des weiteren beginnt die Festplatte bei Überschreiten einer gewissen Rotationsgeschwindigkeit im Bereich ihrer Ränder zu flattern und/oder vollzieht Taumelbewegungen. Die Grenzgeschwindigkeit, oberhalb derer die Festplatte zu diesen Bewegungen neigt, kann unmittelbar über die axiale Dicke der Festplatte beeinflußt werden. Mit zunehmender Dicke wird die Grenzgeschwindigkeit zu höheren Geschwindigkeiten hin verschoben bzw. die Neigung zum Flattern oder Taumeln bei gleicher Geschwindigkeit reduziert. Ein Flattern oder Taumeln durch eine Vergrößerung der axialen Dicke entgegenzuwirken ist nicht sinnvoll, da hierdurch der zuerst beschriebene Effekt des radialen Ausdehnens infolge Fliehkraftzunahme - Vergrößerung der Masse - verstärkt wird. Abhilfe schafft die Wahl eines geeigneten Werkstoffes, wobei sich wiederum Glas als vorteilhaft erwiesen hat, d.h. im Vergleich zu anderen Werkstoffen bei gleicher axialer Dicke und gleicher Rotationsgeschwindigkeit weniger stark flattert bzw. taumelt.
Des weiteren muß das Trägermaterial u.a. im Hinblick auf den geringen Abstand, der zwischen Lesekopf und Festplatte einzuhalten ist, aber auch zur Vermeidung kleinster Unwuchten eine hochpräzise Bearbeitung bzw. Schleifbarkeit zulassen. Auch diese Forderung wird von Glas als Trägermaterial in hervorragender Weise erfüllt, da Glas im Gegensatz zu metallischen Werkstoffen keine Gefügestruktur aufweist und somit eine Bearbeitung in kleinsten Abmessungen zuläßt.
Nach dem Stand der Technik werden die aus Glas bestehenden Festplattenrohlinge im wesentlichen in zwei Verfahrensschritten hergestellt. Im ersten Schritt wird ein Glastropfen über einen Speiser in ein Formwerkzeug, das ein Ober- und Unterwerkzeug und eine seitliche Begrenzung aufweist, eingeleitet und zwischen Ober- und Unterwerkzeug und seitlicher Begrenzung zu einem Glasrohling verpreßt. Die sich an die Heißformgebung anschließende Nachbearbeitung beinhaltet mehrere Schleifund Poliervorgänge. Ziel der Nachbearbeitung ist es, den Glasrohling auf die vorgegebenen geometrischen Endabmessungen zu bringen, d.h. überschüssiges Material abzutragen und den Warp, die Welligkeit und die Oberflächenrauhigkeit zu reduzieren. Im Vordergrund für das hier beschriebene Verfahren bzw. für die Herstellung von Festplattenrohlingen ist der Warp, der als Wölbung des Glasrohlings angesehen werden kann, d.h. die Dicke des Glasrohlings nimmt vom Zentrum zum Rand hin ab. Die Bedeutung des Warps für die Fertigung wird deutlich, wenn berücksichtigt wird, daß im Betrieb der Lesekopf zum Abtasten der Informationen dicht über der Oberfläche der Festplatte zu fuhren ist und dies bei einer gewölbten Oberfläche im Vergleich zu einer ebenen Oberfläche wesentlich schwieriger ist bzw. einen wesentlich höheren Aufwand bezüglich der Steuerung der Lesekopfbewegung erfordert würde.
Nach dem Stand der Technik kann aufgrund der vergleichsweise geringen axialen Dicke der gepreßten Festplattenrohlinge der im Bauteil vorhandene Warp im Rahmen der Nachbearbeitung nur in geringem Maße und mit großem Aufwand reduziert werden. Ursächlich hierfür ist ein Effekt, der auch als "Flachdrücken des Warps" während der Nachbearbeitung bezeichnet werden kann. Hierunter ist zu verstehen, daß der relativ dünne und in der Regel eine Wölbung - einen Warp - aufweisende Glasrohling durch das im Rahmen der Nachbearbeitung durchgeführte Einspannen zwischen zwei Schleif- bzw. Polierscheiben und der dadurch in ihn eingeleiteten axialen Kräfte seine Wölbung verliert bzw. seine Wölbung zwischen den Scheiben flachgedrückt wird und infolgedessen einer Bearbeitung nicht mehr zugänglich ist. Beim Schleifen bzw. Polieren werden beide Seiten des Glasrohlings gleichzeitig bearbeitet. Nach Beendigung des Schleifvorganges und Auseinanderfahren der Scheiben bildet sich dann die Wölbung des bearbeiteten Festplattenrohlings wieder mehr oder weniger stark aus. Besonders deutlich tritt der Effekt des "Flachdrückens des Warp" bei dünnen Substraten bzw. bei Festplattenrohlingen geringer axialer Dicke auf, da diese dem Flachdrücken einen geringen Widerstand entgegensetzen und damit einer Nachbearbeitung durch Schleifen in besonders geringen Maße zugänglich sind.
Aufgrund dieses Effektes ist man in der Praxis dazu übergegangen, Glasrohlinge von größerer Dicke zu pressen. Diese weisen genau wie die Glasrohlinge geringerer axialer Dicke einen Warp auf, bieten aber bei der sich anschließenden Nachbearbeitung infolge ihrer größeren axialen Dicke einen größeren Widerstand gegen das Flachdrücken zwischen den Schleifscheiben und damit einen größeren Widerstand gegen das Flachdrücken des Warps, so daß der bei den Glasrohlingen größerer axialer Dicke vorhandene Warp einer Nachbearbeitung zugänglich ist und durch sie reduziert werden kann. Die Steigerung der Fertigungsgenauigkeit durch Herstellung von Glasrohlingen größerer axialer Dicke bringt zwei entscheidende Nachteile mit sich. Das große axiale Übermaß des Glasrohlings vor der Nachbearbeitung durch Schleifen und Polieren führt einerseits zu wesentlich längeren Bearbeitungszeiten, dadurch daß mehr Material abgetragen werden muß, und andererseits bedingt durch eben diese wesentlich zeitintensiveren Arbeitsschritte zu wesentlich höheren Herstellungskosten.
Aus der JP 11-228152A ist ein Verfahren zur Herstellung von Harddiscs bekannt, bei dem der Glasposten ohne Kontakt zum Formrand des aus Ober- und Unterwerkzeug bestehenden Formwerkzeuges gepreßt wird. Allerdings wird offensichtlich ein Randbereich des gepreßten Glaspostens abgetrennt, so daß eine Bearbeitung der Endkanten notwendig wird. Der heiße Glasposten wird auf ein Unterwerkzeug aufgegeben, das eine radialsymmetrische Temperaturverteilung annimmt. Auch das Oberwerkzeug nimmt eine radialsymmetrische Temperaturverteilung an, wobei die Temperaturen vom Zentrum nach außen abnehmen. Hierbei zeigte es sich, daß die Dicke des verpressten Glaspostens an der Oberseite vom Rand zum Zentrum der Glasscheibe hin abnahm.
Um diesem Effekt entgegenzuwirken und eine planparallele Scheibe zu schaffen, wurden Ober- und Unterwerkzeug im Zentrum gekühlt. Hierbei wurden bis zu 300 C° Temperaturunterschiede zwischen Zentrum und Peripherie eingestellt. Der verpresste Glasposten der Dicke 0,9 mm zeigte Abweichungen von der Parallelität von maximal 20 μm.
Obwohl dieses Verfahren eine sehr gute Parallelität bei dünnen Glasrohlingen ermöglicht kann diese Parallelität beim nachfolgenden, zwingend notwendigen Poliervorgang nicht aufrechterhalten werden. Unebenheiten, die nach wie vor vorhanden sind, werden durch den Poliervorgang verstärkt, so daß die beim Glasrohling vorhandenen Unebenheiten in der Größenordnung von 2 % sich auf das Doppelte aufschaukeln können, weil die Glasscheibe bzw. der Glasrohling durch die Unebenheiten nicht plan auf dem Polierwerkzeug aufliegt, so daß sich beim Polieren der Glasrohling bewegt und somit die Unebenheiten verstärken. Die durch das Preß verfahren erreichten Vorteile werden dadurch zunichte gemacht.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von dünnen Glasscheiben bereitzustellen, bei dem nach dem Schleif- oder Poliervorgang eine verbesserte Planität der Glasscheibe erreicht wird. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, eine geeignete Preßvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, mit dem die Viskosität des Glaspostens bei der Abgabe an das Formwerkzeug auf unter 10 dPas eingestellt wird, das Pressen unter Ausbildung einer bikonkaven Kontur der Außenfläche des Glasrohlings durchgeführt wird und der abgekühlte Glasrohling unter Verwendung von planen Schleifwerkzeugen mit einem Durchmesser der größer dem Durchmesser des Glasrohlings ist, unter Abtragen mindestens eines Teils des bikonkaven Übermaßes des Glasrohlingrandes geschliffen und/oder poliert wird.
Durch das Zusammenfahren des Ober- und Unterwerkzeuges kann nun aus dem Glasposten mit runder Kontur eine runde Scheibe gepreßt werden, ohne daß der Glasposten in seiner radialen Ausdehnung durch ein Formwerkzeug begrenzt werden müßte. Das Zusammenfahren kann beispielsweise weg- oder kraftgesteuert oder auch z.B. über einen Anschlag wegbegrenzt durchgeführt werden.
Die Einstellung der Viskosität des Glaspostens bei der Abgabe an das Formwerkzeug auf unter 10 dPas hat den Vorteil, daß der Glasposten radial auseinanderläuft und somit sich der Kr eisform annähert.
Die beidseitig und gezielt in den Glasrohling eingebrachte, nach innen gerichteten Wölbungen führen dazu, daß der in dem so geformten Glasrohling vorhandene Warp während der sich anschließenden Nachbearbeitung nicht flachgedrückt wird bzw. daß das nach dem Stand der Technik bekannte Flachdrücken des gewölbten Glasrohlings zwischen den Schleifscheiben verhindert wird. Hierdurch ist der Warp im Rahmen des Schleifens und Polierens einer weiteren Bearbeitung zugänglich. Infolge seiner bikonkaven Außenkontur liegt der zwischen den Schleif- bzw. Polierscheiben angeordnete Glasrohling zu Beginn der Nachbearbeitung nur mit seinen äußeren Rändern auf den Schleifscheibenoberflächen auf. Die Bearbeitung beider Seiten des Glasrohlings erfolgt gleichzeitig, wobei infolge der Außenkontur des Glasrohlings ein Materialabtrag beginnend an den äußeren Rändern und dann zunehmend in Richtung Mittelachse erfolgt. Im Idealfall, d.h. für den Fall, daß beide Außenseiten des Glasrohlings nach dem Pressen die gleiche Wölbung aufweisen - also der Rohling symmetrisch bezüglich einer senkrecht zur Mittelachse angeordneten Ebene ist - , und beide Schleifwerkzeuge gleichen Materialabtrag realisieren, liegt nach dem Schleifen bzw. Polieren ein Glasrohling mit planparallelen Außenflächen - also ohne Warp - vor.
Das Pressen ohne radiale Begrenzung des Glaspostens durch ein Formgebungswerkzeug hat den Vorteil, daß aufgrund der Oberflächenspannung des erkaltenden Glases und der Temperaturdifferenz des Glases gegenüber der Umgebungsluft sich am äußeren Rand des Glaspostens eine vergleichsweise glatte Oberflächenstruktur mit entsprechender Krümmung am Rand ausbildet. Am Rand weist der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Festplattenrohling eine glatte und beschädigungsfreie Oberfläche auf, die den Qualitätsanforderungen voll genügt. Eine Nachbearbeitung des radialen Randes des Festplattenrohlings ist damit überflüssig.
Vorzugsweise werden ein Ober- und ein Unterwerkzeug verwendet, die sich durch die Temperaturverteilung des Glaspostens während des Pressens jeweils konvex verformen.
Die konvexe Verformung von Ober- und Unterwerkzeug kann auf unterschiedliche Weise erreicht und eingestellt werden. So können die Werkzeuge beispielsweise plane Platten aufweisen, die sich durch den heißen Glasposten, der vorzugsweise mittig auf dem Unterwerkzeug abgelegt wird, im Zentrum der Kontaktfläche stärker ausdehnen als am Rand und somit die gewünschte konvexe Kontur annehmen. Je nach Art des Materials der Werkzeuge und der damit verbundenen Wärmeausdehnungskoeffizienten kann unter Umständen die konvexe Verformung entweder zu gering oder zu stark ausfallen.
Um den Grad der konvexen Verformung zu steuern, werden vorzugsweise ein Ober- und ein Unterwerkzeug verwendet, die eine radialsymmetrische Temperaturverteilung aufweisen, wobei die Temperatur vom Zentrum radial nach außen derart abnimmt, daß sich die Werkzeuge durch die Temperaturverteilung des Glaspostens während des Pressens jeweils konvex verformen.
Eine andere Möglichkeit, insbesondere für Werkzeugmaterialien mit großen Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht darin, Werkzeuge zu verwenden, die ohne Glasposten, d.h. im kalten Zustand, eine konkave Oberflächenkontur aufweisen. Durch die Wärme und die Temperaturverteilung, die durch den Glasposten vorgegeben wird, wird die konkave Kontur über eine plane in eine konvexe Kontur überführt, die aber aufgrund der konkaven Voreinstellung geringer ausfällt als bei einer in kaltem Zustand planen Platte eines Ober- bzw. Unterwerkzeuges .
Während beim Stand der Technik die konkave Kontur des Glaspostens als nachteilig angesehen wurde und durch entsprechende Temperaturverteilung des Formwerkzeugs dieser Kontur entgegengewirkt wurde, wird erfindungsgemäß die konkave Kontur des Glaspostens gezielt angestrebt und bis zum Polierbzw. Schleif Vorgang beibehalten. Es war überraschend, daß der als nachteilig angesehene Effekt für die Herstellung von planen Glasrohlingen beim Schleifen bzw. Polieren vorteilhaft genutzt werden kann.
Besonders günstig sind Verfahren, bei denen der gepreßte Glasrohling im Formwerkzeug überall unter den oberen Kühlpunkt abgekühlt wird. Hierdurch wird vermieden, daß die durch das Formwerkzeug dem Glasrohling aufgeprägte Außenkontur nachteilige Änderungen erfährt. Eine Stabilisierung der durch den Preßvorgang erzeugten bikonkaven Außenkontur des Glasrohlings kann durch ein Abkühlen des Glasrohlings im Formwerkzeug unter den oberen Kühlpunkt gewährleistet werden. Eine Abkühlung unter den oberen Kühlpunkt stellt eine im wesentlichen ausreichende Formstabilität des Rohlings sicher, so daß der Glasrohling, wenn er Temperaturen unterhalb der Transformationstemperatur aufweist, ohne Gefahr einer ungewollten, bleibenden Formänderung zum Zwecke der weiteren Abkühlung dem Formwerkzeug entnommen werden kann.
Besonders günstig sind Verfahren, bei denen während des Abkühlens des Glasrohlings bis unterhalb des oberen Kühlpunktes die Temperaturverteilung bzw. - führung im Glasrohling in der Art zwangsgesteuert wird, daß der Glasrohling in den radial äußeren Rändern schneller abgekühlt wird als in der Mitte. Zwangssteuerung bedeutet in diesem Zusammenhang, daß auf den Abkühlprozess des Glaspostens direkt Einfluß genommen wird. Dies kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann mittels eines Luftgebläses dem Glasposten über eine erzwungene Konvektion Wärme entzogen und der Abkühlungsprozess beschleunigt werden.
Vorteilhaft sind Verfahren, bei denen die Temperaturverteilung bzw. -führung im Glasrohling während des Abkühlens über die Temperaturverteilung bzw. - führung im Formwerkzeug zwangsgesteuert wird. Beispielsweise können zu diesem Zweck Kühlkanäle im Formwerkzeug vorgesehen werden. Auf die Temperaturverteilung bzw. -führung des Formwerkzeugs und damit auf die Abkühlung des Formwerkzeuges selbst kann aber auch über eine entsprechende konstruktive Gestaltung des Formwerkzeuges Einfluß genommen werden und somit indirekt auf die Temperaturverteilung bzw. -führung im Glasrohling. Konstruktiv bedeutet beispielsweise, daß sich die Formwerkzeuge so gestalten lassen - beispielsweise durch eine variierende Materialdicke - , daß gewisse Bereiche des Formwerkzeuges schneller abkühlen als andere.
Die Temperaturverteilung bzw. -führung des Ober- und/oder Unterwerkzeuges wird im Bereich der mit dem Glas während des Preßvorganges in Kontakt befindlichen Oberfläche in der Weise gesteuert, daß der Glasrohling zunächst in den äußeren Bereichen abkühlt bzw. erstarrt. D.h. Ober- bzw. Unterwerkzeug weisen in ihrer Mitte die höchste Temperatur auf, wobei die Temperatur von der Mitte ausgehend radial nach außen abnimmt. Somit verfestigt sich der Glasrohling bereits in seinen dem Umfang zugehörigen Bereichen während er zur Mitte hin noch höhere Temperaturen bzw. niedrige Viskositäten aufweist. Diese inhomogene Temperaturverteilung und die zwangsweise vorgenommene Abkühlung des Glasrohlings von außen nach innen hat zur Folge, daß der Glasrohling unter Aufbau von radialen, zum Mittelpunkt gerichteten Zugspannungen erstarrt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei bereits hinreichend verfestigten Außenbereichen die sich anschließend abkühlende Mitte infolge ihrer Abkühlung eine Volumenverkleinerung vollzieht und im Rahmen diese Schrumpfprozesses bestrebt ist die äußeren Bereiche nach innen zu ziehen. Ziel bzw. Vorteil dieses Verfahrensschrittes ist es, die durch den Preß Vorgang erzielte Form, insbesondere die bikonkave Außenkontur des Glasrohlings zu stabilisieren.
Vorteilhaft sind Verfahren, bei denen die Temperaturverteilung bzw. -führung in den verwendeten Formgebungswerkzeugen, insbesondere im Ober- und Unterwerkzeugen, getrennt voneinander eingestellt werden können.
Hierdurch wird dem Umstand Rechnung getragen, daß prinzipbedingt in der Praxis das Unterwerkzeug länger mit dem eingespeisten Glastropfen in Kontakt steht als das Oberwerkzeug. Aufgrund der unterschiedlich langen Zeitspannen die dem Ober- bzw. Unterwerkzeug für die Abkühlung der ihnen zugewandten Glasrohlingoberfläche eingeräumt wird, muß die Einstellung der Temperaturverteilung bzw. -führung im verwendeten Ober- bzw. Unterwerkzeug vorzugsweise getrennt voneinander erfolgen können. Dies ist von besonderem Interesse in bezug auf die Ausbildung einer bikonkaven und in bezug auf die Ebene senkrecht zur Mittelachse vorzugsweise symmetrischen Außenkontur des Glasrohlings.
Durch das Einstellen einer möglichst niedrigen Viskosität des eingespeisten Glases und einer radialsymmetrischen Temperaturverteilung mindestens im Unterwerkzeug, wobei der Glasposten derart auf dem Unterwerkzeug abgelegt wird, daß die Symmetrieachse des Glaspostens mit der Symmetrieachse der radialsymmetrischen Temperaturverteilung zusammenfällt, wird erreicht, daß nach dem Einspeisen der Glasposten sich radialsymmetrisch auf dem Unterwerkzeug verteilt und sich in seiner Kontur der einer idealen Kreisform stark annähert. Insbesondere bei besonders dünnen zu pressenden Halbzeugen ist die radialsymmetrische Temperaturverteilung von Bedeutung, da sie entscheidend dazu beiträgt, auch sehr dünne radialsymmetrische Endprodukte zu erhalten.
Vorteilhafterweise findet während der Abkühlung des verpreßten Glases bis unter den oberen Kühlpunkt (entspricht einer Viskosität von 1013 d.Pas) kein Kontakt des Glases an seinen radialen Rändern mit dem Formwerkzeug statt. Vielmehr läßt man das verpreßte Glas im Formwerkzeug bis unter den oberen Kühlpunkt abkühlen, bevor es weitertransportiert bzw. weiterverarbeitet wird. Dadurch wird sichergestellt, daß die glatte und beschädigungsfreie Oberfläche des Festplattenrohlings an den radialen Rändern beibehalten wird.
Die Preßvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und/oder Unterwerkzeug bei Raumtemperatur eine plane oder konkave Kontaktfläche aufweisen und sich das Ober- und/oder das Unterwerkzeug in folgender Beaufschlagung ihrer Kontaktflächen mit der heißen Glasmasse und einer niedrigeren Temperatur auf ihrer Rückseite im Bereich ihrer Kontaktflächen ausdehnbar sind und dadurch die Kontaktflächen eine konvexe Außenkontur annehmen.
Die so erzeugten konvexen Außenkonturen der Werkzeuge erzeugen im Zusammenspiel mit der Schrumpfung des Glaspostens bei der gezielten Abkühlung die bikonkave Außenkontur des Glasrohlings während des Preß Vorgangs. Vorzugsweise sind Mittel zur Einstellung einer Temperaturverteilung bzw. Führung des Ober- und/oder Unterwerkzeugs mindestens im Bereich der mit dem Glas während des Preßvorgangs in Kontakt befindlichen Oberfläche vorgesehen. Durch diese Mittel der Einstellung der Temperaturverteilung bzw. Führung wird es möglich, den Grad der konvexen Außenkontur der Werkzeuge und damit den Grad der konkaven Außenkontur des Glasrohlings gezielt einzustellen.
Hierbei kommt es auch darauf an, eine vorgebbare inhomogene Temperaturverteilung der Kontaktfläche Werkzeug/Glas einzustellen und eine auf diese Weise zwangsweise vorgenommene Abkühlung des Glasrohlings von außen nach innen zu erzielen, so daß der Glasrohling unter Aufbau von radialen, zum Mittelpunkt gerichteten Zugspannungen erstarrt.
Vorzugsweise wird ein Formwerkzeug verwendet, dessen Glaskontaktflächen keine Vörzugsrichtung(en) der Oberflächenstruktur aufweisen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß Vorzugsrichtungen in der Oberflächenstruktur bei niedrigviskosem Glas verhindern, daß sich eine kreisförmige Kontur bildet. Das Glas fließt dann bevorzugt längs einer Vorzugsrichtung der Oberflächenstruktur, so daß der auf dem Unterwerkzeug abgelegte Glasposten in seiner Kontur zu stark von der idealen Kreisform abweicht.
Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß vorteilhafterweise ein Formwerkzeug verwendet wird, dessen Glaskontaktflächen eine Oberflächenrauhigkeit I-v, < 50 μm (Rz gemittelte Rauhtiefe nach DIN4768). Denn es wurde festgestellt, daß beim Pressen des Glaspostens durch das Formwerkzeug die Oberflächenrauhigkeit des Formwerkzeuges auf der Oberfläche des Glases abgebildet wird, insbesondere solange sich das Glas noch nicht unter die Transformationstemperatur abgekühlt hat. Verwendet man ein Formwerkzeug mit der oben genannten Oberflächenrauhigkeit, wird auch das Nachbearbeiten der axialen Flächen des Festplattenrohlings minimiert. Zu dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zählt ebenfalls die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Festplatten und Festplattenrohlingen, elektrisch isolierender Trägerplatten für elektrische Schaltkreise und Komponenten, insbesondere für Substrate für Leiterplatten und für Substrate zum Aufdrucken elektrischer Schaltkreise. Derartige Bauteile wurden bisher nach dem Stand der Technik nicht mittels Pressverfahren hergestellt, da die herkömmlichen Verfahren das Pressen derartig dünner Substrate nicht erlaubten.
Asphären und mikrostrukturierte Körper konnten bisher nur durch Pressen wiedererwärmter Rohlinge und nicht durch direktes Pressen von Rohlingen hergeteilt werden.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 den in das Formwerkzeug eingespeisten Glasposten vor dem
Preßvorgang,
Fig. 2 den in das Formwerkzeug eingespeisten Glasposten während des
Preß Vorganges,
Fig. 3 den zwischen den Schleifscheiben eingespannten Glasrohling.
Fig. 1 zeigt den in das Formwerkzeug eingespeisten Glasposten 2 kurz nach seiner Einspeisung. Das Formwerkzeug besteht zumindest aus einem Oberwerkzeug 1 und einem Unterwerkzeug 3, wobei für die Durchführung des Preßvorganges das Oberwerkzeug 1 und das Unterwerkzeug 3 gegenüberliegend angeordnet werden, so daß der eingespeiste Glasposten 2 zwischen ihnen verpreßt werden kann. Sowohl die Kontaktfläche 7 des Oberwerkzeuges 1 als auch die Kontaktfläche 8 des Unterwerkzeuges 3 sind bei niedrigen Temperaturen plan.
Aus einem nicht dargestellten Platinspeiser wird der Glasposten 2 einer Temperatur von etwa 1200° C auf dem Unterwerkzeug 3 abgelegt. Zuvor ist der das Unterwerkzeug 3 unter dem Speiser so ausgerichtet worden, daß die Symmetrieachse des abgelegten Glaspostens 2 mit der Symmetrieachse der radialsymmetrischen Temperaturverteilung übereinstimmt. Außerdem sind die Toleranzen bei der Menge des abgelegten Glases sehr eng, damit Festplattenrohlinge mit konstantem Radius hergestellt werden können. Als niedrigviskose Gläser werden vorzugsweise Alumo-Silikat- und Lanthan- Schwerflint-Gläser eingesetzt.
Das Oberwerkzeug 1 wird weggesteuert auf das Unterwerkzeug 3 zubewegt. Dabei wird der Glasposten 2 zu einer flachen, kreisrunden Scheibe gepreßt. Bei einer gewünschten Dicke des Festplattenrohlings im Bereich zwischen 0,8 und 1 ,5 mm wird die Bewegung des Oberwerkzeugs 1 automatisch gestoppt.
Fig. 2 zeigt den eingespeisten Glasposten 2 während des Preßvorganges zwischen Oberwerkzeug 1 und Unterwerkzeug 3. Infolge der Beaufschlagung der Kontaktflächen 7 ' ,8' mit der hocherhitzten Glasmasse und einer im Vergleich zu den Kontaktflächen 7 ',8' niedrigeren Temperatur auf der Rückseite des Oberwerkzeuges 9 bzw. der Rückseite des Unterwerkzeuges 10 kommt es zu einer inhomogenen Temperaturverteilung in Unter- und Oberwerkzeug 1 ,3. Dies hat zur Folge, daß sich sowohl das Unterwerkzeug 3 als auch das Oberwerkzeug 1 im Bereich ihrer Kontaktflächen 7 ',8' stärker ausdehnen als auf ihrer Rückseite 9,10, wodurch sich sowohl die Kontaktfläche 7' des Oberwerkzeuges 1 als auch die Kontaktfläche 8' des Unterwerkzeuges 3 nach außen wölben. Ober- und Unterwerkzeug 1 ,3 weisen somit an ihren dem Glasposten 2 zugewandten Kontaktflächen 7 ',8' eine monokonvexe Außenkontur auf. Infolge dieser monokonvexen Außenkontur und durch das Zusammenspiel des Oberwerkzeuges 1 mit dem Unterwerkzeug 3 während des Preßvorganges erhält der Glasrohling 4 am Ende des Preßvorganges eine bikonkave Außenkontur.
Fig. 3 zeigt den zwischen der oberen Schleifscheibe 5 und der unteren Schleifscheibe 6 eingespannten und abgekühlten Glasrohling 4. Es ist deutlich zu erkennen, daß der Glasrohling 4 aufgrund seiner bikonkaven Außenkontur nicht zwischen den Schleifscheiben 5,6 flachgedrückt werden kann, und insbesondere ein dem Glasrohling 4 anhaftender Warp nicht flachgedrückt werden kann und somit einer Bearbeitung durch die Schleifscheiben 5,6 zugänglich ist. Die ideale Form 4" des fertig bearbeiteten Festplattenrohlings ist in Fig. 3 durch zwei Strichlinien dargestellt. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei planparallele Außenflächen aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von dünnen scheibenförmigen Glasrohlingen durch Pressen von Glasposten in einem Ober- und Unterwerkzeug aufweisenden Formwerkzeug, das zur Ausbildung der gewünschten Dicke des Glasrohlings zusammengefahren wird, wobei die Verformung des Glaspostens in radialer Richtung nicht durch den Formrand des Formwerkzeuges behindert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Viskosität des Glaspostens (2) bei der Abgabe an das Formwerkzeug auf unter 10 dPas eingestellt wird,
daß das Pressen unter Ausbildung einer bikonkaven Kontur der Außenfläche des Glasrohlings (4) durchgeführt wird und
daß der abgekühlte Glasrohling (4) unter Verwendung von planen Schleifwerkzeugen (5,6), deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Glasrohlings (4) ist, unter Abtragen mindestens eines Teils des bikonkaven Übermaßes des Glasrohlingrandes geschliffen und/oder poliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ober- und ein Unterwerkzeug (1,3) verwendet werden, die sich durch die Temperaturverteilung des Glaspostens (2) während des Pressens jeweils konvex verformen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Ober- und ein Unterwerkzeug (1 ,3) verwendet werden, die eine radialsymmetrische Temperaturverteilung aufweisen, wobei die Temperatur vom Zentrum radial nach außen derart abnimmt, daß sie die Werkzeuge durch die Temperaturverteilung des Glaspostens (2) während des Pressens jeweils konvex verformen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ober- und ein Unterwerkzeug (1,3) verwendet werden, die eine konkave Oberflächenkontur aufweisen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gepresste Glasrohling (4) im Formwerkzeug überall unter den oberen Kühlpunkt abgekühlt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß während des Abkühlens des Glasrohlings (4) bis unterhalb des oberen Kühlpunktes die Temperaturverteilung bzw. -führung im Glasrohling (4) in derart zwangsgesteuert wird, daß der Glasrohling (4) in den radial äußeren Rändern schneller abgekühlt wird als in der Mitte.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturverteilung bzw. -führung im Glasrohling (4) während des Abkühlens über die Temperaturverteilung bzw. -führung im Formwerkzeug zwangsgesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturverteilung bzw. -führung in den verwendeten Formgebungswerkzeugen (1,3) insbesondere im Ober- und Unterwerkzeug, getrennt voneinander eingestellt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasposten (2) derart auf dem Unterwerkzeug (3) abgelegt wird, daß die Symmetrieachsen von Glasposten (2) und radialsymmetrischer Temperaturverteilung zusammenfallen.
10. Vorrichtung zum Pressen von Glasposten mit einem Unter- und einem Oberwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und/oder Unterwerkzeug (1,3) bei Raumtemperatur eine plane oder konkave Kontaktfläche aufweisen und sich das Ober- und/oder das Unterwerkzeug infolge der Beaufschlagung ihrer Kontaktflächen (7' , 8') mit der heißen Glasmasse und einer niedrigeren Temperatur auf ihrer Rückseite im Bereich ihrer Kontaktflächen (7' , 8') ausdehnbar sind und dadurch die Kontaktflächen (7', 8') eine konvexe Außenkontur annehmen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Einstellung einer Temperaturverteilung bzw. -führung des Ober- und/oder Unterwerkzeuges (1 , 3) mindestens im Bereich der mit dem Glas während des Pressvorganges in Kontakt befindlichen Oberfläche vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur der Glas-Kontaktflächen (7' , 8') des Formgebungswerkzeugs (1, 3) keine Vörzugsrichtung aufweisen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskontaktflächen (7' , 8') des Formwerkzeuges (1 , 3) eine Oberflächenrauhigkeit P^ < 50 μm aufweisen.
14. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-9, zur Herstellung von Festplatten und Festplattenrohlingen, elektrisch isolierender Trägerplatten für elektrische Schaltkreise und Komponenten, insbesondere für Substrate für Leiterplatten und für Substrate zum Aufdrucken elektrischer Schaltkreise.
PCT/EP2001/005105 2000-05-11 2001-05-05 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von dünnen scheibenförmigen glasrohlingen durch pressen WO2001085629A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10191769D DE10191769D2 (de) 2000-05-11 2001-05-05 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von dünnen scheibenförmigen Glasrohlingen durch Pressen
AU63901/01A AU6390101A (en) 2000-05-11 2001-05-05 Method and device for producing thin discoid glass blanks by pressing
DE10191769A DE10191769B4 (de) 2000-05-11 2001-05-05 Verfahren, Verwendung und Vorrichtung zur Herstellung von dünnen scheibenförmigen Glasrohlingen durch Pressen

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10022932.8 2000-05-11
DE10022920 2000-05-11
DE10022920.4 2000-05-11
DE2000122932 DE10022932A1 (de) 2000-05-11 2000-05-11 Verfahren zur Herstellung von Festplattenrohlingen
DE10101588A DE10101588A1 (de) 2000-05-11 2001-01-16 Verfahren zur Herstellung von Festplattenrohlingen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Verwendung des Verfahrens
DE10001588.7 2001-01-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001085629A1 true WO2001085629A1 (de) 2001-11-15

Family

ID=27213848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2001/005105 WO2001085629A1 (de) 2000-05-11 2001-05-05 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von dünnen scheibenförmigen glasrohlingen durch pressen

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU6390101A (de)
DE (1) DE10191769B4 (de)
WO (1) WO2001085629A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10142893A1 (de) * 2001-09-03 2003-10-30 Heraeus Quarzglas Rohling für ein optisches Bauteil sowie Verfahren zur Herstellung desselben
WO2011034037A2 (ja) * 2009-09-16 2011-03-24 Hoya株式会社 ガラスブランク、ガラスブランク製造方法、情報記録媒体用基板製造方法および情報記録媒体製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62216929A (ja) * 1986-03-19 1987-09-24 Canon Inc 光学素子の加圧成形方法
JPH06345457A (ja) * 1993-05-31 1994-12-20 Canon Inc 光学素子の成形方法
JPH0812352A (ja) * 1994-07-05 1996-01-16 Olympus Optical Co Ltd 光学素子の成形方法
JPH09255344A (ja) * 1996-03-21 1997-09-30 Toshiba Glass Co Ltd ガラス製トレイの成型金型
JPH10194760A (ja) * 1997-01-08 1998-07-28 Hoya Corp 肉薄板状ガラス及びその製造方法
JPH10236831A (ja) * 1996-12-26 1998-09-08 Hoya Corp 肉薄板状ガラスの製造方法及び情報記録媒体用ガラス基板の製造方法並びに磁気記録媒体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62216929A (ja) * 1986-03-19 1987-09-24 Canon Inc 光学素子の加圧成形方法
JPH06345457A (ja) * 1993-05-31 1994-12-20 Canon Inc 光学素子の成形方法
JPH0812352A (ja) * 1994-07-05 1996-01-16 Olympus Optical Co Ltd 光学素子の成形方法
JPH09255344A (ja) * 1996-03-21 1997-09-30 Toshiba Glass Co Ltd ガラス製トレイの成型金型
JPH10236831A (ja) * 1996-12-26 1998-09-08 Hoya Corp 肉薄板状ガラスの製造方法及び情報記録媒体用ガラス基板の製造方法並びに磁気記録媒体
JPH10194760A (ja) * 1997-01-08 1998-07-28 Hoya Corp 肉薄板状ガラス及びその製造方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 12, no. 82 15 March 1988 (1988-03-15) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 3 28 April 1995 (1995-04-28) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 5 31 May 1996 (1996-05-31) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 1 30 January 1998 (1998-01-30) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 12 31 October 1998 (1998-10-31) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 14 31 December 1998 (1998-12-31) *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10142893A1 (de) * 2001-09-03 2003-10-30 Heraeus Quarzglas Rohling für ein optisches Bauteil sowie Verfahren zur Herstellung desselben
DE10142893B4 (de) * 2001-09-03 2005-07-07 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Tempern eines Rohlings für ein optisches Bauteil aus Quarzglas
WO2011034037A2 (ja) * 2009-09-16 2011-03-24 Hoya株式会社 ガラスブランク、ガラスブランク製造方法、情報記録媒体用基板製造方法および情報記録媒体製造方法
JP2011063474A (ja) * 2009-09-16 2011-03-31 Hoya Corp ガラスブランク、ガラスブランク製造方法、情報記録媒体用基板製造方法および情報記録媒体製造方法
WO2011034037A3 (ja) * 2009-09-16 2011-05-05 Hoya株式会社 ガラスブランク、ガラスブランク製造方法、情報記録媒体用基板製造方法および情報記録媒体製造方法
CN102625782A (zh) * 2009-09-16 2012-08-01 Hoya株式会社 玻璃坯料、玻璃坯料制造方法、信息记录介质用基板制造方法以及信息记录介质制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU6390101A (en) 2001-11-20
DE10191769B4 (de) 2004-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3443607C2 (de)
EP1608485B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur fertigung von brillengläsern und anderen formkörpern mit optisch aktiven oberflächen
DE112008003157B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Scheinwerferlinse für einen Fahrzeugscheinwerfer
DE112012005570B4 (de) Formvorrichtung und Formverfahren für Glasgehäuse
DE2515558B2 (de) Verfahren zum Herstellen von optischen Linsen
WO1982001494A1 (en) A method in producing a lens or a mould for a lens
DE19847549C1 (de) Formgebungswerkzeug mit strukturierter Oberfläche zum Erzeugen von Strukturen auf Glas und seine Anwendung bei der Struktierung von Kanalplatten
DE102006019644B4 (de) Übertragungseinrichung mit einem Kardangelenkmechanismus und Übertragungsverfahren unter Verwendung der Übertragungseinrichtung
DE102009048590A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Abblocken von optischen Werkstücken, insbesondere Brillengläsern
EP2379247A1 (de) Verfahren zur herstellung der wälzkörper eines kugelrollenlagers
DE10191769B4 (de) Verfahren, Verwendung und Vorrichtung zur Herstellung von dünnen scheibenförmigen Glasrohlingen durch Pressen
DE102009018203A1 (de) Konzentratoroptik: Low-cost-Fertigung rotationssymmetrischer und longitudinaler optischer Elemente
DE69113327T2 (de) Verfahren zur Herstellung optischer Elemente.
DE2553325A1 (de) Linsen mit mehrfach-brennweite und verfahren zum herstellen derselben
DE102004043206B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von polygonförmigen Glaselementen
EP3800008A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum schleifen und/oder polieren planer flächen von werkstücken
DE102021127824A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächenbearbeitung
DE10101588A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Festplattenrohlingen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Verwendung des Verfahrens
DE69816238T2 (de) Verfahren zum Herstellen feinpolierter, nicht planarer, asphärischer Oberflächen
DE10022932A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Festplattenrohlingen
EP1283817B1 (de) Verfahren zur herstellung von dünnen glasartikeln durch pressen
EP2247541A1 (de) Vorrichtung zur herstellung von gegenständen aus glas durch heissformen und herstellungsverfahren
JPH0585747A (ja) ガラスレンズ成形用型及びガラスレンズ製造方法
DE10318597B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Brillengläsern
DE10101587A1 (de) Verfahren für die Herstellung dünner Linsen und Substrate, insbesondere Hard-Disk-Substrate, durch Pressen von dünnflüssigen, niedrigviskosen Gläsern und Verwendung des Verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

REF Corresponds to

Ref document number: 10191769

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20030130

Kind code of ref document: P

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10191769

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase
REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8607

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP