專利名稱：磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的制造方法，特別是涉及這樣一種磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的制造方法，該方法包括磁盤加工，研磨，拋光和清洗步驟，同時在研磨過程中能夠抑制例如鐵離子和/或磨料粒對玻璃基底的沾污，從而容易和高效地形成其雜質(zhì)被很好控制的磁記錄介質(zhì)用玻璃基底。
隨著磁盤記錄裝置的存儲容量顯著提高，人們一直希望減小磁盤記錄裝置的磁頭浮動高度，從而提高磁記錄盤的記錄密度。為減少磁頭的浮動高度，人們希望開發(fā)出一種磁記錄介質(zhì)用基底，其表面平滑度非常優(yōu)異，在其表面上僅有少量的沉積和很少量的表面缺陷。
由于普通的磁記錄介質(zhì)用基底具有優(yōu)異的表面平滑度，人們已經(jīng)采用了通過用鎳-磷(Ni-P)的鍍敷鋁合金板，然后在多步驟過程中拋光該板的主表面來制備每一個基底。
然而，近來磁盤記錄裝置被應(yīng)用于例如筆記本電腦的手提式個人電腦中，為提高磁盤記錄裝置的反應(yīng)速度，磁記錄介質(zhì)要在不小于10000rpm的高速下旋轉(zhuǎn)。由于這種原因，就需要開發(fā)一種能夠承受這樣惡劣條件的具有高強度的磁盤記錄介質(zhì)用基底?，F(xiàn)在已經(jīng)采用了一種玻璃基底，它能夠滿足上述要求。
這類廣為采用的磁記錄介質(zhì)用基底包括，例如，一種化學強化玻璃基底，其強度是通過化學強化處理而得到改善，或者一種結(jié)晶玻璃基底，它通過將玻璃熔融和成型而形成基底玻璃，將玻璃基底長時間保持在600至800℃范圍內(nèi)的高溫下，從而在離基底內(nèi)部分析出結(jié)晶相。
化學強化玻璃基底是通過，例如，熔化玻璃材料，將熔融材料制成用于化學強化的玻璃基底，然后將玻璃基底進行研磨和拋光處理，并將其浸入熔融的例如硝酸鈉或硝酸鉀的鹽中，在其表面上形成一層壓應(yīng)力層，這樣提高它的斷裂強度。這種結(jié)晶玻璃基底是包含40％-80％的結(jié)晶玻璃相和20％-60％的非結(jié)晶玻璃相，其強度是由于結(jié)晶相的作用而提高的。
通常，在包括磁盤加工，研磨，拋光和清洗步驟的磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的制造方法中，前述的玻璃基底在這些加工步驟中被暴露在各種雜質(zhì)中。特別是，在減小玻璃材料(坯料)厚度的步驟(研磨步驟)中，進行這一步驟時要使用包含例如碳化硅、氧化鋁或氧化鋯的磨料粒的研磨液，并且同時還要將研磨液循環(huán)，一些磨料粒就會留在玻璃基底的表面上。此外還會出現(xiàn)一些嚴重的問題，使得玻璃表面沾污了例如鐵，這是因為研磨過程中使用的表面操作臺是由鑄鐵制成的并且研磨液在研磨操作中循環(huán)使用。
如果磨料粒留在玻璃基底上，在接下來的拋光步驟中玻璃基底上就會形成刮痕，而且如果產(chǎn)生的刮痕在拋光過程中沒有被消除，它們就會留在玻璃基底上成為表面缺陷。
另外，如果含鐵的雜質(zhì)仍然留在作為最終產(chǎn)品的磁記錄介質(zhì)的磁盤上，磁盤將產(chǎn)生嚴重的問題，那就是在高溫和潮濕的環(huán)境下，為檢測磁盤的可靠性，在加速測試的條件下，被沾污的部分上就會形成氣泡。
為去除這些雜質(zhì)，拋光步驟需在使用超聲波下的多級階段中進行，在完成研磨過程之后，將玻璃基底浸入在例如鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸的無機酸中，或者例如甲酸、草酸、檸檬酸、酒石酸或羥基乙酸的有機酸中被清洗，以防止鐵的沾污。這需要使用大型設(shè)備。另外，有效的酸清洗需要使用例如高溫和高酸濃度的嚴格條件。出于這種原因，這樣的酸清洗步驟就要使用具有高抗酸性的昂貴裝置，同時應(yīng)當仔細看護以確保安全和衛(wèi)生。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種容易而有效地生產(chǎn)磁性記錄介質(zhì)用玻璃基底的方法，它不需要在應(yīng)用超聲波時使用任何多級清洗過程和酸清洗過程，同時能夠去除任何沾污的可能。
本發(fā)明的發(fā)明者已進行了各種研究來實現(xiàn)上述目標，并認識到在研磨過程中抑制例如鐵離子和/或磨料粒對玻璃基底的沾污，比改進去除雜質(zhì)的方法更有效，并發(fā)現(xiàn)上述目標能夠通過使用雙面研磨裝置和冷卻液來實現(xiàn)，在該雙面研磨裝置中，含有磨料粒的薄板狀非鐵磨石被粘附在雙面研磨裝置的上下表面操作臺的表面上，該雙面研磨裝置和冷卻液取代了在通常的研磨操作中使用的鑄鐵表面操作臺和包含磨料粒的研磨液，因而發(fā)明人實現(xiàn)了本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，它提供了一種制造磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的方法，其中包括磁盤加工，研磨，拋光和清洗步驟，該方法的特征在于研磨步驟是在使用雙面研磨裝置和冷卻液下進行的，在該裝置中，包含磨料粒的薄板狀非鐵金屬粘結(jié)砂輪、樹脂粘結(jié)砂輪或陶瓷粘結(jié)砂輪與該裝置的上下表面操作臺的表面粘連。
本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的制造方法將在下文中詳細地描述。
本發(fā)明的制造方法利用包含磨料粒的薄板狀非鐵金屬粘結(jié)砂輪、樹脂粘結(jié)砂輪或陶瓷粘結(jié)砂輪。在這一點上，磨料粒并不限于任何特殊的一種，但優(yōu)選使用的是，例如那些包含金剛石磨粒、立方氮化硼磨粒、碳化硼磨粒、碳化硅磨粒、氧化鋯磨?；蛘哐趸X磨粒，特別優(yōu)選的是包含金剛石的磨料粒。
適用于本發(fā)明的制造方法中的非鐵金屬粘結(jié)砂輪是，例如粘結(jié)鎳基材料、粘結(jié)鎢基材料、粘結(jié)鈷基材料、粘結(jié)銅基材料和粘結(jié)它們的混合物的材料。另外，在這里可使用的樹脂粘結(jié)砂輪是，例如酚樹脂粘結(jié)和聚酰亞胺樹脂粘結(jié)砂輪。此外，陶瓷粘結(jié)砂輪可以是，例如玻璃質(zhì)粘結(jié)材料和陶瓷材料粘結(jié)砂輪。
在本發(fā)明的制造方法中，磨料粒的磨粒尺寸優(yōu)選為大約5至30μm，砂輪中磨料粒含量的優(yōu)選范圍是0.5至3體積％。另外，砂輪具有薄板狀外形，例如，實際上砂輪為圓盤狀，它的厚度為2至7mm，直徑為5至30mm。
在本發(fā)明制造方法中優(yōu)選使用的是包含金剛石磨粒的金屬粘結(jié)砂輪，例如在日本專利特開昭60-21942、61-33890、6133891和特開平1-33309所公開的砂輪。
在本發(fā)明的制造方法中，使用上面所討論的那些薄板狀砂輪，是通過將它們粘接在用于研磨磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的雙面研磨裝置的上下表面操作臺的表面上。關(guān)于這點，薄板狀砂輪被排列和粘接在表面操作臺上，如在注冊設(shè)計№.770021和日本專利特開平6-22790中所公開的那樣，當打磨開始時研磨步驟就開始進行了。
在本發(fā)明的制造方法中，在研磨操作中從玻璃基底上磨去的玻璃組份在循環(huán)冷卻液中積累下來，少量的砂輪組份也積累在其中從而損壞了玻璃基底。因此，最好是不斷地去除循環(huán)過程中冷卻液內(nèi)聚積的這些成分，或者間歇地以預(yù)定的途徑去除循環(huán)冷卻液中出現(xiàn)的這些成分。
因此，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，最好是去除在研磨步驟使用的冷卻液中出現(xiàn)的固體成分，然后在該步驟中循環(huán)使用冷卻液。
作為用于去除研磨步驟中使用的冷卻液中固體成分的裝置，在此可以列舉的是，例如，通過用像硅藻土、紙或織物的過濾介質(zhì)的過濾來分離；離心分離；和用沉積法分離。用沉積法分離的效率與離心分離相比很低；用紙或織物作為過濾介質(zhì)來過濾的分離與用硅藻土過濾的分離相比效率較低。另一方面，如果大量的固體成分要被去除，那么用硅藻土過濾的分離將會有較低的過濾速度。因此，當考慮到上述事實的時候，最好先用離心分離去除絕大多數(shù)具有大顆粒尺寸的顆粒，然后再用硅藻土高效地過濾而去除細小的顆粒。如果在研磨過程中使用的冷卻液內(nèi)出現(xiàn)固體成分，則用包含連續(xù)排列的離心分離機和硅藻土分離裝置的分離系統(tǒng)去除，經(jīng)過處理的冷卻液中出現(xiàn)的固體成分的量減少到不大于0.2g/L的水平。
將經(jīng)過了前述研磨操作的玻璃基底浸泡在超聲波浴中2分鐘，然后在設(shè)計一種方法來保持基底清潔的同時將其烘干。如果玻璃基底經(jīng)歷了前述的研磨操作，玻璃基底的雜質(zhì)可以僅通過單級超聲波清洗步驟而被充分地抑制。換句話說，其雜質(zhì)被充分控制的玻璃基底，能夠容易地制造而不會在后續(xù)的步驟(拋光步驟)中產(chǎn)生任何麻煩。
磁記錄介質(zhì)用玻璃基底能夠通過使玻璃基底經(jīng)歷前述的研磨步驟，接著清洗，然后使其經(jīng)歷根據(jù)常規(guī)的制造這類玻璃基底的拋光和清洗步驟來制造。
在下文中通過參考下面的實施例和對比實施例將詳細地描述本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于這些特殊的實施例中。
實施例1根據(jù)制造磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的常規(guī)過程，硅酸鋰結(jié)晶玻璃板(由K.KOHARA處獲得的TS-10SX；包含70％至80％的石英-方石英和余量為非結(jié)晶玻璃相)經(jīng)過內(nèi)徑和外徑加工而成為大量的環(huán)狀基底，每一個具有65mm的外徑，20mm的內(nèi)徑和1.2mm的厚度。
制造大量的圓盤狀包含金剛石磨粒的金屬粘結(jié)砂輪，其中磨料粒是#1000金剛石磨粒，粘結(jié)金屬的成分為Ni-15Cu-15Sn-0.5P，其厚度為5mm，直徑為15mm。將3000片包含金剛石磨粒的生產(chǎn)的金屬粘結(jié)砂輪粘接在雙面研磨裝置(SPEEDFAM有限公司生產(chǎn)的16B-5L-III)的上下表面操作臺的每一個表面上。當使用前述的雙面研磨裝置和用Noritake Cool CG-250MD(Noritake有限公司生產(chǎn))作為冷卻液提供冷卻水來研磨1.2mm厚的環(huán)狀基底時，上下表面操作臺以相反的方向旋轉(zhuǎn)。研磨步驟是在下述的條件下進行的150g/cm2的研磨壓力；上下表面操作臺的轉(zhuǎn)速為30rpm；研磨時間為15分鐘和冷卻液的流動速度為10L/min。最初的研磨使每一個環(huán)狀基底的厚度為0.85mm。隔一段時間，在研磨裝置外部，通過使用離心分離機CF-150(Toto分離機有限公司生產(chǎn))和硅藻土過濾裝置RRF-20TA(Mitaka工業(yè)有限公司生產(chǎn))過濾冷卻液，過濾后的冷卻液被循環(huán)使用。
生產(chǎn)大量的包含金剛石磨粒的圓盤狀金屬粘結(jié)砂輪，其中的磨料粒是#1500金剛石磨粒，粘結(jié)金屬的成分是Ni-15Cu-15Sn-0.5P，5mm的厚度和15mm的直徑。將制得的3000片包含金剛石磨粒的金屬粘結(jié)砂輪粘接在雙面研磨裝置(SPEEDFAM有限公司生產(chǎn)的16B-5L-III)的上下表面操作臺的每一個表面上。當使用前述的雙面研磨裝置和用Noritake Cool CG-250MD(Noritake有限公司生產(chǎn))作為冷卻液提供冷卻水來研磨0.85mm厚的環(huán)狀基底時，上下表面操作臺以相反的方向旋轉(zhuǎn)。研磨步驟是在下述的條件下進行的100g/cm2的研磨壓力；上下表面操作臺的轉(zhuǎn)速為30rpm；研磨時間為12分鐘和冷卻液的流動速度為10L/min。第二次研磨使每一個環(huán)狀基底的厚度為0.67mm。隔一段時間，在研磨裝置外部，通過使用離心分離機CF-150(Toto分離機有限公司生產(chǎn))和硅藻土過濾裝置RRF-20TA(Mitaka工業(yè)有限公司生產(chǎn))過濾冷卻液，過濾后的冷卻液被循環(huán)使用。
在前述第二次研磨后得到的厚度為0.67mm的環(huán)狀玻璃基底，通過浸入在超聲波清洗浴中2分鐘而被清洗，超聲波為28KHz，流動速度為2L/分鐘。此后，這些基底在可以抑制任何對基底污染的條件下被烘干。
然后，將在前述的第二次研磨后得到的環(huán)狀基底(100片)被固定在16B雙面拋光裝置(Hamai有限公司生產(chǎn))上，用Mirek 801(包含CeO2研磨材料；平均磨粒尺寸D50＝1.5m；Mitsui Mining & Smelting有限公司生產(chǎn))作為研磨材料，用MCH15A(發(fā)泡氨基甲酸乙酯；Rodel Nitta有限公司生產(chǎn))作為砂紙，拋光這些玻璃基底以使玻璃基底每一邊減少的厚度為15m(第一拋光步驟)。
將在前述第一拋光步驟后得到的玻璃基底(100片)同樣被固定在Hamai有限公司生產(chǎn)的16B雙面拋光機上，接著通過使用Mitsui Mining & Smelting有限公司生產(chǎn)的包含0.5重量％CEP的研磨液(包含100重量份的氧化鈰和1重量份的氧化硅的固體溶液；平均顆粒尺寸D50＝0.2μm)作為研磨材料，和Rodel Nitta有限公司生產(chǎn)的MHC 14E(發(fā)泡氨基甲酸乙酯)作為砂紙，在研磨壓力為60g/cm2，轉(zhuǎn)速為30rpm和研磨時間為20分鐘的條件下，將基底的兩面拋光(第二拋光步驟)。第二拋光步驟的結(jié)果是生產(chǎn)出0.638mm厚環(huán)狀玻璃基底。
使用SPEEDFAM有限公司生產(chǎn)的用于玻璃基底的清洗裝置和Kanebo公司生產(chǎn)的海綿盤，將經(jīng)過上述拋光的玻璃基底擦洗3次(每一次3秒鐘)。接著，用Kyodo Fats & Oils有限公司生產(chǎn)的SPC397(弱堿性清洗劑)作為清洗劑，將這些玻璃基底進行浸漬清洗，而后用超聲波和超純凈水分5次淋浴漂洗。然后，將玻璃基底浸泡在異丙醇中，并在異丙醇蒸汽中烘干。
考慮到研磨步驟中在玻璃基底表面上形成的和留在其上的刮痕，淺的刮痕通過拋光步驟消失了，即使在拋光步驟后深的刮痕仍然以凹槽(坑)的形式保留下來。此外，這些凹槽有連接成虛線的可能性。將由經(jīng)過前述單個拋光步驟后得到的100片玻璃基底中隨機選出的20片玻璃基底的表面用放大率為125倍的差示干涉顯微鏡觀察。然而，在本實施例中并沒有觀察到任何缺陷。
關(guān)于在烘干過的玻璃基底表面上的微小沉積物，通過用激光型表面缺陷探測器RZ-3000(Hitachi Electronic Engineering有限公司生產(chǎn))測定沉積物的直徑為1至2μm。這一測試是用由經(jīng)過前述單個拋光步驟后得到的100片玻璃基底中隨機選出的20片玻璃基底進行的。直徑為1至2μm的沉積物的數(shù)量總共是68(平均每一個玻璃基底為3.4)。另外，用SEM-EDS分析這68個沉積物，結(jié)果是沒有檢測到鐵離子。
根據(jù)前述方法制成的玻璃基底沒有任何的離子例如鐵離子的污染，同時磨料粒的沾污的也是很低的。因此，發(fā)現(xiàn)這一玻璃基底是非常適用于作為磁記錄介質(zhì)用玻璃基底。
對比實施例1根據(jù)生產(chǎn)磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的常規(guī)過程，硅酸鋰結(jié)晶的玻璃板(K.KOHARA生產(chǎn)的TS-10SX；包含70％至80％的石英-方石英和余量為非結(jié)晶玻璃相)經(jīng)過內(nèi)徑和外徑加工而成為大量的環(huán)狀基底，每一個具有65mm的外徑，2mm的內(nèi)徑和1.2mm的厚度。
在這個對比實施例中，使用有鑄鐵的上下表面操作臺的雙面研磨裝置16B-5L-III(SPEEDFAM有限公司生產(chǎn))作為研磨機，包含150g/L的#400碳化硅(SiC)磨料粒的液體作為研磨液。將前述的1.2mm厚的環(huán)狀玻璃基底在注入研磨液時，通過相反方向旋轉(zhuǎn)上下表面操作臺而研磨。研磨步驟是在下述的條件下進行的200g/cm2的研磨壓力；上下表面操作臺的轉(zhuǎn)速為30rpm；研磨時間為25分鐘和冷卻液的流動速度為5L/分鐘(第一研磨步驟)。第一研磨步驟使每一個環(huán)狀基底的厚度為0.85mm。
接著使用有鑄鐵的上下表面操作臺的雙面研磨裝置16B-5L-III(SPEEDFAM有限公司生產(chǎn))作為研磨機，包含100g/L的#1500三氧化二鋁(Al2O3)磨料粒的液體作為研磨液。將前述的0.8mm厚的環(huán)狀玻璃基底在注入研磨液的同時通過相反方向旋轉(zhuǎn)上下表面操作臺而研磨。研磨步驟是在下述的條件下進行的200g/cm2的研磨壓力；上下表面操作臺的轉(zhuǎn)速為30rpm；研磨時間為30分鐘和冷卻液的流動速度為5L/分鐘(第二研磨步驟)。第二研磨步驟使每一個環(huán)狀基底的厚度為0.67mm。
將經(jīng)過前述第二次研磨得到的厚度為0.67mm的環(huán)狀玻璃基底通過浸入在超聲波清洗浴中2分鐘而清洗，超聲波為28KHz，流動速度為2L/分鐘。此后，將這些基底在可以抑制任何對基底污染的條件下烘干。
然后，將經(jīng)過前述第二次研磨得到的厚度為0.67mm的環(huán)狀玻璃基底經(jīng)過與實施例1中相同的第一拋光，第二拋光，清洗和烘干過程。將由前述單個拋光步驟后得到的100片玻璃基底中隨機選出的20片玻璃基底的表面用放大率為125倍的差示干涉顯微鏡觀察。結(jié)果，在選自20片玻璃基底中的8片玻璃基底上，發(fā)現(xiàn)了由于在研磨過程中形成和留下來玻璃基底表面的的刮痕產(chǎn)生的缺陷。
關(guān)于在烘干的玻璃基底表面上的微小沉積物，通過用實施例1中所使用的相同的過程確定了直徑范圍是1至2μm的沉積物的數(shù)量。這一測試是用由經(jīng)過前述單個拋光步驟后得到的100片玻璃基底中隨機選出的20片玻璃基底進行的。具有1至2μm的沉積物的數(shù)量總共是104(平均每一個玻璃基底為5.2)。另外，用SEM-EDS分析這104個沉積物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在104個沉積物中檢測到32個鐵離子。
根據(jù)前述的方法制成的玻璃基底被例如鐵離子的離子和磨料粒污染。因而，所生產(chǎn)的磁記錄介質(zhì)用玻璃基底就不適于作為磁記錄介質(zhì)用玻璃基底。
如上面所詳細描述的那樣，根據(jù)本發(fā)明的制造磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的方法能夠簡單而有效地生產(chǎn)磁記錄介質(zhì)用玻璃基底，這種方法并不需要在使用超聲波和酸清洗下的多階段清洗過程，而且能夠除去任何污染的可能性。
權(quán)利要求
1.一種制造磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的方法，包括磁盤加工，研磨，拋光和清洗步驟，其特征在于，通過使用冷卻液和用于研磨磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的雙面研磨裝置進行研磨步驟，其中將包含磨料粒的薄板狀非鐵金屬粘結(jié)砂輪、樹脂粘結(jié)砂輪或陶瓷粘結(jié)砂輪粘接在該裝置的上下表面操作臺的表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的制造磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的方法，其中磨料粒是金剛石、立方氮化硼、碳化硼、碳化硅、氧化鋯或者氧化鋁磨粒。
3.如權(quán)利要求2所述的制造磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的方法，其中磨料粒是金剛石磨粒。
4.如權(quán)利要求1-3中任一所述的制造磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的方法，其中將在研磨步驟中使用的冷卻液內(nèi)的固體成分去除，然后將該冷卻液循環(huán)至裝置中。
5.如權(quán)利要求4所述的制造磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的方法，其中冷卻液中出現(xiàn)的固體成分通過用硅藻土作為過濾介質(zhì)而被去除。
全文摘要
一種制造磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的方法,包括磁盤處理,研磨,拋光和清洗步驟,該方法的特征在于,通過使用冷卻液和用于研磨磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的雙面研磨裝置進行研磨步驟,其中將包含磨料粒的薄板狀非鐵金屬粘結(jié)砂輪、樹脂粘結(jié)砂輪或陶瓷粘結(jié)砂輪粘接在該裝置的上下表面操作臺的表面上。這種制造磁記錄介質(zhì)用玻璃基底的方法能夠簡單而且有效地生產(chǎn)磁記錄介質(zhì)用玻璃基底,這種方法并不需要在使用超聲波和酸清洗下的多階段清洗過程,而且能夠除去任何污染的可能性。
文檔編號B24B55/03GK1338728SQ01124320
公開日2002年3月6日 申請日期2001年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月21日
發(fā)明者藤村明男, 黑田映一, 保坂俊雄, 永島裕司 申請人:三井金屬礦業(yè)株式會社