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Title:
METHOD OF SURFACE FINISH FOR GLASS SUBSTRATE FOR MAGNETIC DISK AND GLASS SUBSTRATE FOR MAGNETIC DISK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/146522
Kind Code:
A1
Abstract:
[PROBLEMS] To obtain a glass substrate for information recording disk with satisfactory circular ring strength through minimizing of polished depth at chemical polishing without performing any chemical strengthening treatment. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] The surface roughness of the edge face of inner circumferential portion of a doughnut-shaped glass substrate for magnetic disk is regulated by mechanical polishing to 9 nm or less in terms of Rmax. Subsequently, the edge face of inner circumferential portion is subjected to chemical polishing so that the surface layer thereof as much as 2 μm or more is polished off. By such unprecedented mirror finish of the surface roughness of the edge face of inner circumferential portion through mechanical polishing, a satisfactory circular ring strength can be attained even when the polished depth at chemical polishing is reduced to less than in the prior art. The polished depth of less than 5 μm is satisfactory.

Inventors:
UCHIYAMA YOSHIO (JP)
DOI HIROSHI (JP)
ISHIDA GEN (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/055406
Publication Date:
December 04, 2008
Filing Date:
March 24, 2008
Export Citation:
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Assignee:
TOYO KOHAN CO LTD (JP)
UCHIYAMA YOSHIO (JP)
DOI HIROSHI (JP)
ISHIDA GEN (JP)
International Classes:
G11B5/84; B24B9/00; G11B5/73
Foreign References:
JPH0912333A1997-01-14
JP2007102842A2007-04-19
JP2006164373A2006-06-22
JPH11120546A1999-04-30
JPH09124343A1997-05-13
JP2005285276A2005-10-13
JPH10198942A1998-07-31
Attorney, Agent or Firm:
KAMBE, Makoto et al. (7 Honshio-cho, Shinjuku-ku, Tokyo 03, JP)
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Claims:
ドーナツ状の磁気ディスク用ガラス基板の内周部端面を機械的研磨により表面粗さをRmaxで9nm以下とし、
引き続き、
該内周部端面を化学的研磨してその表層を2μm以上研磨除去する
ことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の表面仕上げ方法。
ドーナツ状の磁気ディスク用ガラス基板の内周部端面及び外周部端面を機械的研磨により表面粗さをRmaxで9nm以下とし、
引き続き、
該内周部端面及び外周部端面を化学的研磨してその表層を2μm以上研磨除去する
ことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の表面仕上げ方法。
前記化学的研磨による表層の研磨深さが5μm未満である請求項1又は2の磁気ディスク用ガラス基板の表面仕上げ方法。
ドーナツ状の磁気ディスク用ガラス基板の内周部端面の表面粗さがRmaxで9nm以下であることを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板。
ドーナツ状の磁気ディスク用ガラス基板の内周部端面及び外周部端面の表面粗さがRmaxで9nm以下であることを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板。
Description:
磁気ディスク用ガラス基板の表 仕上げ方法及び磁気ディスク用ガラス基板

 本発明は、ハードディスクなどに用いら る磁気ディスク用ガラス基板の表面仕上げ 法、及び磁気ディスク用ガラス基板に関す 。

 磁気ディスク用ガラス基板の機械的強度 支配する要因の一つとして、磁気ディスク 稼動中に最大引っ張り応力の発生する基板 周部端面に存在する傷であることに着目し 少なくとも内周部端面をエッチング処理し 所定の表面粗さにすることが<特許文献1: 開平7-230621号公報>に開示されている。特 文献1に記載されているガラス基板は、内周 部または外周部端面の粗さが、3次元測長SEM より測定したとき、基準長さ240μm、Raカット オフ波長80μmにおいて、任意に選んだ少なく も4カ所におけるRaの平均値が1.0~6.0μm、山の 数の平均値が8~30個のものである。

 磁気ディスク用ガラス基板においてサーマ アスペリティを引き起こすパーティクル発 を防止するために、ガラス基板の表面粗さ 所定の範囲にすることが<特許文献2:特許 3527075号公報>に開示されている。これは ガラス基板の機械的強度向上を直接目的と たものではないが、内周端面部(面取、側壁) の表面粗さRaが1μm未満、Rmaxが0.010~4μm(10~4000nm )としたガラス基板である。
 そして、特許文献2の記述(0010段落)に「化学 エッチング(化学的研磨)を施した状態ではガ ス基板の端面は、なし地状態の面になって り、ガラス基板の端面を化学エッチングに って処理する等の従来行われていた端面処 レベルでは不十分であり、・・・(省略)・ ・なお、化学エッチングを施すと、ガラス 板の内周端面と外周端面との間で芯ずれを こしやすいという問題があり、この面にお てもガラス基板の端面に化学エッチングを すことには問題がある。」とあるように、 学的研磨は問題を抱えている。

 一方、磁気ディスク用ガラス基板の機械的 度を向上する方法として、化学強化処理が る。化学強化処理は、例えば400~500℃程度の 高温に加熱された硝酸カリウム塩を主体とす る溶融塩浴中にガラス基板を浸漬し、0.5~12時 間程度保持し、ガラス基板表層のNaイオンと 酸カリウム塩のKイオンとをイオン交換する ことにより行われる。すなわち、ガラス中の イオン半径の小さいNaイオンを、イオン半径 大きいKイオンで置換することにより最表層 に圧縮応力を加えて強化するものである。磁 気ディスク用ガラス基板の主表面には、磁気 記録のための磁性膜が施工されるが、このよ うな化学強化処理により、ガラス基板の表層 に濃化されたKイオンが磁性膜を腐食させる いう問題がある。また、化学強化処理を行 には、かなりの手間とコストを必要とする いう問題もある。

特開平7-230621号公報

特許第3527075号公報

 従来、機械的強度はエッチング深さ(化学的 研磨深さ)の増大とともに上昇傾向を示すこ は知られている。そして、そのエッチング (化学的研磨による表層の研磨除去深さ)とし ては、例えば、特許文献1によれば、エッチ グ深さを5~25μm、好ましくは10~30μm程度の範 とする記述がある(0039段落)ように、従来は エッチング量を10μm以上としなければ十分な 機械的強度を得ることができなかった。
 しかし、エッチング量を10μm以上とすると 仕上げ寸法精度が低下し、真円度にバラツ が出るという問題があり、エッチング量は5 m未満が望ましい。エッチング量を5μm未満と すれば、エッチングによる仕上げ寸法精度の 低下、真円度にバラツキが出るという問題は 解消される。

 本発明は、磁性膜に悪影響を及ぼしコスト ともなる化学強化処理を行うことなく、少 いエッチング量で十分な機械的強度(円環強 度10kgf以上)を有するガラス基板を製造できる ようにすることを課題とする。
 また本発明は、化学強化処理及び化学的研 を行うことなく、必要最小限(円環強度5kgf) 上の機械的強度を有するガラス基板を製造 きるようにすることも課題とする。

(請求項1)
 本発明は、ドーナツ状の磁気ディスク用ガ ス基板の内周部端面を機械的研磨により表 粗さをRmaxで9nm以下とし、引き続き、該内周 部端面を化学的研磨してその表層を2μm以上 磨除去することを特徴とする磁気ディスク ガラス基板の表面仕上げ方法である。
 ガラス基板の内周部端面の表面粗さを、第 工程の機械研磨により従来にない鏡面仕上 とする。そのような鏡面仕上げとすること より、第二工程の化学的研磨における研磨 さを従来より低減しても十分実用できる円 強度を得ることを見出した。なお、化学的 磨における研磨深さが2μmに満たない場合は 、十分な機械的強度(円環強度10kgf以上)を得 ことができない可能性がある。

(請求項2)
 また本発明は、ドーナツ状の磁気ディスク ガラス基板の内周部端面及び外周部端面を 械的研磨により表面粗さをRmaxで9nm以下とし 、引き続き、該内周部端面及び外周部端面を 化学的研磨してその表層を2μm以上研磨除去 ることを特徴とする磁気ディスク用ガラス 板の表面仕上げ方法である。
 ガラス基板の外周部端面も、内周部端面と 様に表面仕上げすることで、外周部におけ 機械的強度も十分なものとなり、落下や磁 ヘッドの衝突など、外周に衝撃が加わった 合においてもガラス基板が割れにくくなる また、パーティクルが発生しにくくなる。

(請求項3)
 また本発明は、前記化学的研磨による表層 研磨深さが5μm未満である請求項1又は2の磁 ディスク用ガラス基板の表面仕上げ方法で る。
 機械的研磨により表面粗さをRmaxで9nm以下と することで、化学的研磨による表層の研磨深 さが5μm未満であっても十分な機械的強度(円 強度10kgf以上)を得ることができる。化学的 磨による表層の研磨深さを5μm未満とするこ とで、仕上げ寸法精度が低下し、真円度にバ ラツキが出ることを防ぐことができる。

(請求項4)
 また本発明は、ドーナツ状の磁気ディスク ガラス基板の内周部端面の表面粗さがRmaxで 9nm以下であることを特徴とする磁気ディスク 用ガラス基板である。
 ガラス基板の内周部端面を従来にない鏡面 仕上げることで、機械的強度低減の原因と る表面のマイクロクラックが減少し、化学 研磨を行わなくても、必要最小限(円環強度 5kgf)以上の機械的強度を有するものとなる。 学的研磨を行ったものであれば、十分な機 的強度(円環強度10kgf以上)を有するものとな る。
 また、内周部端面を従来にない鏡面に仕上 ることで、パーティクルの発生が少なくな 。

(請求項5)
 また本発明は、ドーナツ状の磁気ディスク ガラス基板の内周部端面及び外周部端面の 面粗さがRmaxで9nm以下であることを特徴とす る磁気ディスク用ガラス基板である。ガラス 基板の外周部端面も、内周部端面と同様に従 来にない鏡面とすることで、外周部における 機械的強度も大きくなり、外周に衝撃が加わ った場合においてもガラス基板が割れにくく なる。化学的研磨を行ったものであれば、外 周部における機械的強度がさらに大きくなる 。
 また、内周部端面及び外周部端面を従来に い鏡面に仕上げることで、パーティクルの 生がいっそう少なくなる。
 なお、本発明におけるRmaxは、1nmの精度を確 保するために、原子間力顕微鏡(Atomic Force Mi croscope 以下 AFMと略称する)のタッピングモ ドを使用し、測定領域(5μm×5μmの正方形領域 )における最大高さ(最も深い谷の谷底から最 高い山の山頂までの高さ)を測定し、この測 定をランダムに選んだ少なくとも4カ所で行 、測定された最大高さの中の最も大きい値 ある。

 本願の請求項1~3の発明は、ガラス基板の内 部端面の表面粗さを、機械的研磨で従来に い鏡面仕上げとしているから、その後の化 的研磨における研磨深さを2μmに低減しても 十分な円環強度を得ることができる。
 化学的研磨における研磨深さが小さくてす から、寸法精度・真円度の保持が出来ると もに化学的研磨工程に要する時間及びコス を大幅に低減できる。
 本願の請求項4、5の発明は、ガラス基板の 周部端面を従来にない鏡面に仕上げること 、機械的強度低減の原因となる表面のマイ ロクラックが減少し、化学的研磨を行わな ても、必要最小限以上の機械的強度を有す ものとなる。化学的研磨を行ったものであ ば、十分な機械的強度(円環強度10kgf以上)を するものとなる。
 さらに、パーティクルの発生が少ないので 情報の書き込み、読み取りが安定して行わ るようになる。

 まず、本発明の研磨方法の工程例の概要を 1に基づいて説明する。
 「1stラップ」「エッジ加工」では、ガラス を円形に加工して円形ブランクとし、さら 中央部を円形に穿孔して、ドーナツ状のガ ス基板の素材とする。
 「2ndラップ」では、ガラス基板の表裏平面 である主表面4(データ面、図2)を機械的研磨 する。この主表面の機械的研磨は、粗研磨に より精密研磨(ポリッシュ)による研磨代を残 た所定の寸法まで仕上げる。
 「チャンファーポリッシュ」では、ドーナ 状のガラス基板の中央穿孔の内周部端面5( 2)及び外周部端面6(図2)を機械的研磨する。 周部端面5とは、円形ガラス板の中央穿孔円 側壁7であり、面取部8がある場合はその部 を含む。外周部端面6とは、円形ガラス板の 周部分の側壁7であり、面取部8がある場合 その部分を含む。
 機械的研磨する方法としては、遊離砥粒を 溶液等の液体に分散させた研磨液を使用し 軟質又は硬質の研磨用不織布などからなる 磨パッドを回転接触、スライド接触させて う。これらの機械的研磨は、所定の表面粗 になるまで大径の遊離砥粒から小径のもの と段階的に使い分けて行う。この機械的研 終了時において、少なくとも内周部端面の 面粗さをRmaxで9nm以下とする。
 「化学的研磨」では、ガラス基板の少なく も内周部端面を化学的研磨する。使用する 学的研磨液としては、例えば0.5~5体積%フッ と5~50体積%硫酸を混合した公知の研磨液(室 ~約70℃)への浸漬により行われる。化学的研 磨による表層の研磨深さは、研磨液の濃度、 温度、時間を適宜変化させることにより容易 に制御できる。
 通常は、化学的研磨は、化学的研磨液にガ ス基板を浸漬して行うので、ガラス基板の 面全体が同時に化学研磨される。
 「ポリッシュ」は主表面の最終仕上げ研磨 、遊離砥粒を水溶液等の液体に分散させた 磨液を使用してガラス基板表面を研磨する 遊離砥粒としては、酸化セリウム、マンガ 酸化物、チタニア酸化物、珪素酸化物、ダ ヤモンド砥粒などが使用される。この最終 上げ研磨では、ウレタン・人工皮革などの 磨パッドを貼り付けた上下定盤の間に挟ん ガラス基板を回転させながら研磨する。そ 後「洗浄」「最終検査」を経て、ドーナツ の磁気ディスク用ガラス基板が完成する。

 本発明に適用するガラス基板のガラス材料 しては、通常の酸化物ガラスを用いること できるが、アルミノシリケートガラス、ソ ダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガ ス、アルミノボロシリケートガラス、ボロ リケートガラス、石英ガラス等が挙げられ 。例えば、このような組成のガラスの一例 しては、5~15mass%のNa 2 O、0~10mass%のLi 2 O、5~15mass%のAl 2 O 3 、0~6mass%のCaO、2~10mass%のTiO 2 、53~75mass%のSiO 2、 Nb酸化物および/またはV酸化物をNb 2 O 5 換算またはV 2 O 5 換算で0.1~10mass%含有するガラス材料、5~15mass% Na 2 O、0~10mass%のLi 2 O、5~15mass%のAl 2 O 3 、0~6mass%のCaO、2~10mass%のTiO 2 、0~5mass%のZrO 2 、53~75mass%のSiO 2、 Nb酸化物および/またはV酸化物をNb 2 O 5 換算またはV 2 O 5 換算で0.1~10mass%含有するガラス材料、あるい 5~15mass%のNa 2 O、0~10mass%のLi 2 O、5~15mass%のAl 2 O 3 、0.5~6mass%のCaO、2~10mass%のTiO 2 、0~5mass%のZrO 2 、53~75mass%のSiO 2 を含有し、かつ0~15mass%のB 2 O 3 と0~5mass%のK 2 Oを含有するガラス材料などを挙げることが きる。特に、5~15mass%のNa 2 O、0~10mass%のLi 2 O、5~15mass%のAl 2 O 3 、0.5~6mass%のCaO、2~10mass%のTiO 2 、0~5mass%のZrO 2 、53~75mass%のSiO 2 を含有し、かつ0~15mass%のB 2 O 3 と0~5mass%のK 2 Oを含有するガラス材料を使用すると特に効 が大きい。

 ソーダライムガラスを1stラップ、エッジ加 し、外径約65φmm、内径20φmm、厚さ約0.9mmの ーナツ状のブランクを作製した。
 次に、2ndラップ(主表面の機械的研磨)にお て、主表面の表面粗さがRaで1μm以下となる うに研磨した。
 次に、チャンファーポリッシュにおいて、 子径数μm以下の酸化セリウム等の遊離砥粒 水溶液等の液体に分散させた研磨液を使用 、軟質の研磨用不織布などからなる研磨パ ドを回転接触、スライド接触させ、内周部 面の機械的研磨を行った。この機械的研磨 の内周部端面の表面粗さがRmaxで2.7(nm)、5.1(n m)、9.0(nm)、15(nm)、1500(nm)、3000(nm)の6種類のサ プルを作成した。
 次に、3体積%フッ酸と10体積%硫酸の混合液 温度40℃の化学的研磨液にサンプルを浸漬し 、化学的研磨を行った。化学的研磨における 研磨深さは、1μm、2μm、4μmとし、一部のもの については5μm、7.5μm、10μmとした。
 化学的研磨における研磨深さは、化学的研 時間を変化させることで調整した。なお、 部のものについては化学的研磨を行わなか た。
 その後、さらに主表面のポリッシュ仕上げ 行い、主表面粗さがRaで2nm以下となるよう 仕上げた。

 実施例及び比較例の表面粗さは、Rmaxが15nm 満の場合は、AFMにより測定し、表面粗さRmax びRa値を求めた。
 表面粗さRmaxが15nm以上の場合は、触針式表 粗度計により測定し、JIS B 0601に準じて表 粗さRmax及びRa値を求めた。

 次に、上記のごとく作成したサンプルに いて、円環強度を調べた。円環強度測定は のように行った。図3に示すように、内径60m mの円筒状の台2の上にガラス基板1を載せ、外 径28.57mmの剛球3をガラス基板1の内径部に置き 、剛球に荷重をかけて、ガラス基板が破損し たときの荷重を円環強度とした。

 表1及び図4に、各サンプルについて、機械 磨後の内周部端面のRmax(nm)、化学的研磨にお ける内周部端面の研磨深さ(μm)、化学的研磨 の内周部端面のRmax(nm)、及び円環強度(kgf)の 関係を示す。
 なお、表1において、No.1~No.13の実施例は請 項4、5の発明の実施例であり、No.3、No.4、No.7 、No.8、No.11、No.12の実施例は請求項1~3の発明 実施例である。
 また、図4において、nm単位の数字は機械研 後の内周部端面のRmax(小数点以下を四捨五 したもの)を示す。

 表1から明らかなように、機械研磨後の内周 部端面のRmaxを9nm以下とした場合、化学的研 を行わない場合でも、円環強度が必要最小 (5kgf)以上確保され、化学的研磨を行った場 、その化学的研磨深さを2μm以上とすること 十分な円環強度(10kgf以上)を達成している。 また、化学的研磨深さを4μmとすることで、14 kgf以上の十分な円環強度を有することから、 化学的研磨深さは5μm未満で十分である。
 一方、機械研磨後の内周部端面のRmaxを15nm 1500nm、3000nmとした場合は、化学的研磨を行 ないと、円環強度が必要最小限(5kgf)に満た い。化学的研磨を行った場合でも、その化 的研磨深さを7.5μm以上としなければ、十分 円環強度(10kgf以上)を得ることができない。
 なお、化学的研磨後のRmaxは、化学的研磨を 行う前のRmaxと変化がなかった。

ガラス基板の研磨、仕上げ工程の説明 である。 ガラス基板の略断面図である。 円環強度測定の説明図である。 化学的研磨深さと円環強度の関係の説 図である。

符号の説明

 1 ガラス基板
 2 台
 3 鋼球
 4 主表面
 5 内周部端面
 6 外周部端面
 7 側壁
 8 面取部




 
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