專利名稱：磁盤上的玻璃一陶瓷襯底及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于硬磁盤記錄裝置的磁盤襯底，更具體地說，涉及一種表面性能改進(jìn)了的能避免磁頭附著到CSS(接觸起止)型磁盤中的磁盤上的玻璃-陶瓷作成的磁盤襯底，將這種磁盤襯底進(jìn)行成膜處理而形成的磁盤和制造這種磁盤襯底的方法。
個(gè)人計(jì)算機(jī)用于多媒體用途的趨勢日益增加，而這種趨勢需要更大記錄容量的硬磁盤裝置。為此，磁盤的位編號和磁道密度必須增加而一位單元的尺寸要縮小以增加表面記錄密度。對磁頭來說，由于位單元尺寸減小，它運(yùn)行時(shí)要更接近磁盤表面，因此，發(fā)展一種避免磁頭附著到磁盤表面和隨之而來的頭碰壞和磁膜毀壞的技術(shù)就變得很重要。在CSS型磁盤裝置中，磁頭重復(fù)一個(gè)操作，即在裝置運(yùn)行前磁頭和磁盤接觸，裝置開始運(yùn)行時(shí)磁頭從磁盤上抬起。若磁頭和磁盤的接觸面是鏡面，則磁頭附著到磁盤上導(dǎo)致由于磨擦增加磁盤不能順利開始旋轉(zhuǎn)而造成損壞盤面。因此，這種磁盤需滿足兩個(gè)相互矛盾的要求即磁頭更低和避免磁頭的碰戳。一般說來，磁盤襯底需具有如下特征(1)在CSS型磁盤中，若磁盤在盤著陸區(qū)，即磁盤上磁頭操作起止區(qū)域，表面粗糙度(Ra)低于50_的光滑表面，由于磁盤高速旋轉(zhuǎn)造成接觸阻力增加將產(chǎn)生磁頭和磁盤之間的附著。另一方面，若磁盤有著陸區(qū)表面粗糙度大于300A的粗糙表面，危險(xiǎn)在于會產(chǎn)生磁頭損壞。因此，需要控制著陸區(qū)表面上的凸起或凹陷的粗糙度為50_到300_和也要控制著陸區(qū)內(nèi)這種凸起或凹陷的間隔為10μm到200μm。(2)由于磁盤的記錄密度提高，頭抬起的程度應(yīng)降到0.025μm或更低的量級，磁盤表面的數(shù)據(jù)區(qū)應(yīng)具有表面粗糙度(Ra)為3_-9_的表面以便能使磁頭保持上述抬起程度。(3)磁盤襯底不應(yīng)有各向異性晶體，外來物或其他缺陷，而應(yīng)具有質(zhì)密，精細(xì)和均勻的結(jié)構(gòu)。(4)磁盤的材料應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和硬度以承受高速旋轉(zhuǎn)和與磁頭的接觸。(5)磁盤的材質(zhì)不能含Na2O和F成分，因?yàn)镹a2O和F成分在成膜過程中造成鈉離子分散而導(dǎo)致膜性能惡化。(6)磁盤的材質(zhì)要具有抗沖洗和各種化學(xué)物質(zhì)腐蝕的化學(xué)耐用性。
通常用鋁合金作磁盤襯底材料。但是鋁合金襯底由于材料固有的缺陷在拋光時(shí)會得到有凸起或點(diǎn)狀凸起和凹陷的襯底表面。結(jié)果，鋁合金襯底不夠平。而且，由于鋁合金是一種軟的材料，會發(fā)生變形結(jié)果由于磁盤和磁頭接觸而變形導(dǎo)致記錄的內(nèi)容毀壞而不能滿足磁盤薄化的新要求以及高密度記錄盤的要求。
本領(lǐng)域中公知的能克服鋁合金襯底的上述缺陷的材料是用如鈉氧化鈣玻璃(SiO2-CaO-Na2O)和硅鋁酸鈉玻璃(SiO2-Al2O3-Na2O)的化學(xué)回火玻璃作的磁盤玻璃襯底。但是，這種玻璃襯底有下述缺點(diǎn)(1)化學(xué)回火后進(jìn)行拋光，因此回火后的層在打薄盤襯底時(shí)會產(chǎn)生不穩(wěn)定性。(2)為提高CSS特性，襯底必須進(jìn)行機(jī)械或化學(xué)處理即所謂的構(gòu)造。由于機(jī)械處理或用激光束等熱處理因化學(xué)回火后的層變形造成裂開或其他缺陷，構(gòu)造必須用化學(xué)刻蝕或晶粒生長的方法來進(jìn)行，但這樣不能以有競爭力的生產(chǎn)成本來大規(guī)模生成該產(chǎn)品。(3)由于包含Na2O成分作為玻璃的一個(gè)基本組分，玻璃的成膜特性惡化，而必須進(jìn)行表面涂層處理以避免Na2O成分的析出。這樣也不能用具有競爭力的成本大規(guī)模生產(chǎn)該產(chǎn)品。
本領(lǐng)域公知的除了鋁合金襯底和化學(xué)回火后的玻璃襯底外，為一些玻璃-陶瓷作成的襯底。如，日本專利申請公開號6-329440公開了一種SiO2-Li2O-MgO-P2O5體系的玻璃-陶瓷，它包括二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)和α-石英(alpha-SiO2)為主要晶相。這種玻璃-陶瓷成為出色的材料原因在于，通過控制α-石英的球形顆粒的顆粒尺寸，不再需要通常的機(jī)構(gòu)構(gòu)造或化學(xué)構(gòu)造而拋光后表面的表面粗糙度(Ra)控制在15_到30_的范圍之內(nèi)。這種玻璃陶瓷不能滿足上述希望的表面粗糙度(Ra)3_到9_，也不能充分滿足上述迅速增大記錄容量所必須的降低磁頭抬起程度的趨勢。而且，對這種玻璃陶瓷根本沒有關(guān)于本說明書后文所描述的著陸區(qū)的討論。
日本專利申請公開號7-169048公開了一種包括金和銀為感光金屬的SiO2-Li2O體系的感光玻璃陶瓷，其特征在于數(shù)據(jù)區(qū)和著陸區(qū)形成在磁盤襯底表面上。這種玻璃陶瓷的主要晶相為硅酸鋰(Li2O·SiO2)和/或二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)。若用硅酸鋰(Li2O·SiO2)，玻璃陶瓷的化學(xué)耐用性差造成嚴(yán)重的使用問題。而且，在形成著陸區(qū)時(shí)，襯底的一部分(即著陸區(qū))結(jié)晶化并用6％的HF溶液進(jìn)行化學(xué)刻蝕。但是，襯底帶有結(jié)晶化的部分和未結(jié)晶化的部分使得該襯底機(jī)械上和化學(xué)上不穩(wěn)定。至于用HF溶液進(jìn)行化學(xué)刻蝕，由于蒸發(fā)和其他原因很難控制HF溶液的濃度，因此該方法不適于大規(guī)模的生產(chǎn)。
公知的在磁盤的表面形成著陸區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)的方法有數(shù)種。如，日本專利申請公開號6-290452公開了一種用523nm波長的脈沖激光在碳襯底上形成著陸區(qū)的方法。但是，其具有下述缺陷(1)碳襯度的成形是用高壓下加壓和在約2600℃的高溫焙燒，因此難于以低成本大規(guī)模生產(chǎn)。(2)碳襯底的表面硬度高，因此，端部分的加工和表面的精細(xì)拋光很難，因此難以低成本大規(guī)模生產(chǎn)。(3)在脈沖激光作用下利用碳的氧化和升華形成著陸區(qū)。由于碳是一種引起極強(qiáng)的熱氧化反應(yīng)的材料，形成的著陸區(qū)不穩(wěn)定而因此在可重現(xiàn)性生產(chǎn)上遇到嚴(yán)重問題。
日本專利申請公開號7-65359和美國專利號5062021公開了一種用脈沖激光在鋁合金上形成著陸區(qū)的方法。鋁合金具有如上述缺陷。另外，激光照射后由于熔化部分的氧化反應(yīng)和熔化部分在表面上留下的斑點(diǎn)的襯底表面會有缺陷。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種消除了已有技術(shù)中磁盤襯底的上述缺陷的玻璃陶瓷磁盤襯底，它能在磁頭進(jìn)行CSS操作的著陸區(qū)穩(wěn)定地抬起磁頭，以及能降低磁頭在數(shù)據(jù)區(qū)抬起的程度以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)區(qū)的高記錄密度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種通過將這種磁盤襯底施行成膜處理所形成的磁盤。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種制造這種磁盤玻璃陶瓷襯底的方法。
本發(fā)明的發(fā)明人為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的進(jìn)行了大量的研究和實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果而得出了本發(fā)明，即在一個(gè)特定的溫度范圍內(nèi)對SiO2-Li2O-K2O-MgO-ZnO-P2O5-Al2O3體系或SlO2-Li2O-K2O-MgO-ZnO-P2O5-Al2O3-ZrO2體系的基底玻璃或上述任一體系還包括NiO，CoO，MnO2，V2O5，CuO和Cr2O3中至少兩種為著色劑的玻璃進(jìn)行熱處理而得到的玻璃陶瓷，具有二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)和α-石英(alpha-SiO2)的混晶或二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)和α-方英石(alpha-SiO2)的精細(xì)球形晶粒的混晶中的任一種的晶相，拋光后非常平并由于用激光器(CO2激光器或激光二極管-泵浦的固態(tài)激光器)處理時(shí)這種材料具有出色的加工性能，而極有利于在磁盤襯底表面形成著陸區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，提供一種磁盤的玻璃陶瓷襯底，它具有數(shù)據(jù)區(qū)和首陸區(qū)，所述的著陸區(qū)帶由激光束輻射形成的多種凸起或凹陷。
本發(fā)明中所用的激光器是CO2激光器或激光二極管泵浦的固態(tài)激光器。
本發(fā)明中所述的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器是Nd-YAG激光器，Nd-YVO4激光器或Nd-YLF激光器。
本發(fā)明之一方面為所述的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器的波長在0.2μm-0.6μm的范圍內(nèi)或在1.05μm-1.40μm的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的另一方面為拋光了的著陸區(qū)表面的表面粗糙度(Ra)為3_到9_而由激光束在著陸區(qū)形成的凸起或凹陷的高度為50_到300_且這些凸起和凹陷的表面粗糙度(Ra)為10_到50_。
本發(fā)明的又一方面為凸起或凹陷的間距在10μm到200μm的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的又一方面為所用的玻璃陶瓷為SiO2-Li2O-K2O-MgO-ZnO-P2O5-Al2O3體系或SiO2-Li2O-K2O-MgO-ZnO-P2O5-Al2O3-ZnO3體系的玻璃陶瓷。
本發(fā)明的又一方面為磁盤的玻璃陶瓷襯底是通過熱處理由以下面的重量百分比構(gòu)成的基底玻璃來形成的SiO270-80％Li2O 9-12％
K2O 2-5％MgO+ZnO1.2-5％其中MgO0.5-5％ZnO0.2-3％P2O51.5-3％Al2O32-5％Sb2O30-1％As2O30-1％所述的玻璃陶瓷的主晶相為二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，二硅酸鋰和α-石英(alpha-SiO2)的混晶和二硅酸鋰和α-方英石(alpha-SiO2)的混晶中至少一種，而所述的激光器為CO2激光器。
本發(fā)明的另一方面為玻璃陶瓷襯底除包括上述成分外還包括0.5-5％的ZrO2。
本發(fā)明的另一方面為磁盤的玻璃陶瓷襯底包括NiO，CoO，MnO2，V2O5，CuO，Cr2O3中的至少兩種成份為著色劑。
本發(fā)明的另一方面為磁盤的玻璃陶瓷襯底是通過對由以下述重量百分比構(gòu)成的基底玻璃熱處理而形成的SiO270-80％Li2O 9-12％
K2O 2-5％MgO+ZnO 1.2-5％其中MgO 0.5-5％ZnO 0.2-3％P2O51.5-3％Al2O32-5％Sb2O30-1％As2O30-1％V2O5+CuO+Cr2O3+MnO2+CoO+NiO0.08-2.5％其中V2O50.02-0.8％CuO 0.02-0.8％Cr2O30-0.8％MnO20.02-0.8％CoO0-0.8％
NiO0-0.8％所述的玻璃陶瓷的主晶相為二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，二硅酸鋰和α-石英(alpha-SiO2)的混晶和二硅酸鋰和α-方英石(alpha-SiO2)的混晶中至少一種，而所述的激光器為激光二極管泵浦的固態(tài)激光器。
本發(fā)明的另一方面為，玻璃陶瓷襯底除包括上述成分外，還包括0.5-5％的ZrO2。
本發(fā)明的另一方面為在所述的玻璃陶瓷中，波長為1.06μm的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器在0.635mm厚度處的透射百分比為80％到40％。
本發(fā)明的另一方面為玻璃陶瓷的晶相為二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)或二硅酸鋰和α-石英(alpha-SiO2)的混晶，二硅酸鋰的晶粒具有球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑從0.1到0.5μm，α-石英晶粒具有顆粒聚集而得的球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑從0.3到1.0μm。
本發(fā)明的另一方面為玻璃陶瓷的晶相為二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)或二硅酸鋰和α-方英石(alpha-siO2)的混晶，二硅酸鋰的晶粒具有球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑為0.1到0.5μm，α-方英石晶粒具有聚集顆粒構(gòu)成的球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑從0.2到1.0μm。
本發(fā)明的另一方面為磁盤的玻璃陶瓷襯底是通過對由以下述重量百分比構(gòu)成的基底玻璃進(jìn)行熱處理而形成的SiO270-80％Li2O 9-12％K2O 2-5％MgO+ZnO1.2-5％其中MgO0.5-5％
ZnO 0.2-3％P2O51.5-3％ZrO20.5-5％Al2O32-5％Sb2O30-1％As2O30-1％NiO0.5-3％CoO0.5-3％MnO20-0.5％V2O50-0.5％CuO0-1％Cr2O30-1.5％所述的玻璃陶瓷主晶相為二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，二硅酸鋰和α-石英(alpha-SiO2)的混晶和二硅酸鋰和α-方英石(alpha-SiO2)的混晶中至少一種，而所述的激光器為激光二極管泵浦的固態(tài)激光器。
本發(fā)明的另一方面為在玻璃陶瓷中波長為0.2μm-0.6μm或1.05μm-1.40μm的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器在0.635mm厚處的透射百分比為0％到40％。
本發(fā)明的另一方面為玻璃陶瓷的晶相為二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)或二硅酸鋰和α-石英(alpha-SiO2)的混晶或二硅酸鋰和α-方英石(alpha-SiO2)的混晶，二硅酸鋰的晶粒具有球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑為0.05μm到0.3μm，α-方英石的晶粒具有球形顆粒構(gòu)成且直徑取值范圍從0.10μm到0.50μm而α-石英的晶粒具有顆粒聚集而得的球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑的取值范圍從0.10μm到1.00μm。
本發(fā)明的另一方面，提供一種制造帶數(shù)據(jù)區(qū)和著陸區(qū)的磁盤玻璃陶瓷襯底的方法，包括下列步驟；將以下述重量百分比構(gòu)成的基底玻璃熔融SiO270-80％Li2O 9-12％K2O 2-5％MgO+ZnO1.2-5％其中MgO0.5-5％ZnO0.2-3％P2O51.5-3％Al2O32-5％Sb2O30-1％As2O30-1％
將成型的玻璃在450℃-550℃的溫度范圍內(nèi)熱處理1到12小時(shí)以產(chǎn)生晶核；然后該玻璃在680℃～750℃溫度范圍內(nèi)熱處理1到12小時(shí)以結(jié)晶；將玻璃表面拋光達(dá)表面粗糙度為3_到9_，和用CO2激光器的激光束照射在著陸區(qū)使之形成許多凸起和凹陷，所述的凸起或凹陷的高度在50_到300_的范圍之內(nèi)而表面粗糙度(Ra)在10_到50_的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的另一方面為一種采用除上述成分外還包括0.5-5％的ZrO2的基底玻璃并在680°到780℃的范圍內(nèi)的結(jié)晶溫度制造玻璃-陶瓷襯底的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)方面為提供一種制造帶有數(shù)據(jù)區(qū)和著陸區(qū)的磁盤用的磁盤襯底的方法，包括下列步驟熔融以下面重量百分比構(gòu)成的基底玻璃SiO270-80％Li2O 9-12％K2O 2-5％MgO+ZnO1.2-5％其中MgO0.5-5％ZnO0.2-3％P2O51.5-3％Al2O32-5％
Sb2O30-1％As2O30-1％V2O5+CuO+Cr2O3+MnO2+CoO+NiO0.08-2.5％其中V2O50.02-0.8％CuO 0.02-0.8％Cr2O30-0.8％MnO20.02-0.8％CoO0-0.8％NiO0-0.8％將熔融的玻璃按所要求的形狀定型；將定型后的玻璃在450°-550℃范圍內(nèi)的溫度下熱處理1到12小時(shí)以生成晶核；然后將該玻璃在680℃-750℃溫度范圍內(nèi)熱處理1-12小時(shí)以結(jié)晶；將玻璃表面拋光達(dá)表面粗糙度為3_-9_；和用激光二極管泵浦的固態(tài)激光器在著陸區(qū)形成許多突起或凹陷，所述的突起或凹陷的高度在0.50_到300_范圍內(nèi)，而表面粗糙度(Ra)為10_-50_。
本發(fā)明的另一方面為采用除包括上述組分外還包括0.5-5％的ZrO2的基底玻璃和采用680℃-780℃的結(jié)晶溫度來制造玻璃陶瓷襯底的方法。
本發(fā)明的另一方面為提供一種制造帶數(shù)據(jù)區(qū)和著陸區(qū)的磁盤用的玻璃陶瓷襯底的方法，包括下列步驟將以下述重量百分比構(gòu)成的基底玻璃熔融SiO270-80％Li2O 9-12％K2O 2-5％MgO+ZnO1.2-5％其中MgO0.5-5％ZnO0.2-3％P2O51.5-3％ZrO20.5-5％Al2O32-5％Sb2O30-1％As2O30-1％NiO0.5-3％
CoO0.5-3％MnO20-0.5％V2O50-0.5％CuO 0-1％Cr2O30-1.5％將熔融的玻璃按需要形狀成型；將成型的玻璃在450℃到550℃的溫度下熱處理1到12個(gè)小時(shí)以產(chǎn)生晶核；再將該玻璃在680°到750℃的范圍內(nèi)熱處理1到12小時(shí)以結(jié)晶；將玻璃表面拋光達(dá)表面粗糙度3_到9_；和用激光二極管泵浦的因態(tài)激光器的激光束照射以在著陸區(qū)形成許多凸起和凹陷，所述的凸起或凹陷的高度范圍從50_到300_，而表面粗糙度(Ra)的范圍為10_到50_。
本發(fā)明的又一方面為提供一種具有在所述的玻璃陶瓷襯底上形成磁介質(zhì)膜的磁盤。
本發(fā)明的玻璃陶瓷襯底組合物表示成以其基底玻璃中的氧化物組合物為基礎(chǔ)。各組分的上述取值范圍的選擇是基于下述原因。
SiO2是基底玻璃進(jìn)行熱處理產(chǎn)生作為主晶相的二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，α-石英(alpha-SiO2)和/或α-方英石(α-SiO2)晶體的重要組分。若該組分的量低于70％，則玻璃陶瓷中產(chǎn)生的晶體不穩(wěn)定且其結(jié)構(gòu)將變得過于粗糙。若該組分超過80％，熔融和形成基底玻璃將產(chǎn)生困難。
Li2O也是由熱處理基底玻璃產(chǎn)生作為主晶相的二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)晶體的重要組分。若該組分的量低于9％，則晶體的生長和基底玻璃熔融變得困難，若該組分的量超過12％，玻璃陶瓷長出的晶體不穩(wěn)定且其結(jié)構(gòu)將變得過于粗糙，而且化學(xué)耐用性和玻璃陶瓷的硬度變差。
K2O組分改善了基底玻璃的熔融特性和防止晶粒太粗糙。若該組分的量低于2％，就不能得到上述效果，若該組分的量超過5％，長出的晶體太粗糙，晶相會出現(xiàn)變化同時(shí)化學(xué)耐用性劣化。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)MgO和ZnO是得到作為主晶相的二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，α-石英(alpha-SiO2)和α-方英石(alpha-SiO2)的球形晶粒的重要組分。若MgO的量低于0.5％，ZnO低于0.2而ZnO和MgO的總量低于1.2％，則不能產(chǎn)生上述效果，若MgO的量過5％，ZnO超過3％而MgO和ZnO的總量超過5％，不能長出所要的晶體。
P2O5組分是玻璃陶瓷的成核劑的基本組分。若該組分的量低于1.5％，則不能充分地形成核而由此得到的晶體變得過于粗糙，若該組分的量超過3％，則產(chǎn)生反玻璃化現(xiàn)象導(dǎo)致難以大規(guī)模生產(chǎn)。
Al2O3組分改善了玻璃陶瓷的化學(xué)耐用性和硬度。若該組分的量低于2％，則不能得到上述效果，若該組分的量超過5％，則破壞了熔融性能并出現(xiàn)反玻璃現(xiàn)象，長出的晶體變成β-鋰輝石(Li2O·Al2O3·4SiO2)。
若本發(fā)明的玻璃陶瓷襯底是SiO2-Li2O-K2O-MgO-ZnO-P2O5-Al2O3-ZrO3系統(tǒng)制得的，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)ZrO2組分是非常重要的，其功能和P2O5成分一樣作為成核劑而且非常明顯地有利于精細(xì)晶粒的生長并提高玻璃陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)耐用性。若該組分的量低于0.5％，將不能得到這些有益的結(jié)果，若該組分的量超過5％，則對基底玻璃熔融有困難且生成了不熔的部分如ZrSiO4。
可加入As2O3和/或Sb2O3在熔融基底玻璃時(shí)作精煉劑。各組分加到1％就夠了。
若用激光二極管泵浦的固態(tài)激光器的激光束輻射著陸區(qū)以形成凸起或凹陷，要得到對激光束充分的吸收必須加入著色劑。若用CO2激光器形成凸起或凹陷，加著色劑不是必不可少的，但CO2激光束照在含著色劑的體系上是可接受的。
本發(fā)明中，至少要使用NiO，CoO，MnO2，V2O5，CuO和Cr2O3中的兩個(gè)不同的著色劑。本發(fā)明的帶著色劑的玻璃陶瓷按所采用的作為基本組分的著色劑分為V2O5-CuO-MnO2體系和NiO-CoO體系。
在V2O5-CuO-MnO2的著色劑體系中，V2O5，CuO和MnO2組分作為著色劑的基本組分，在激光二極管泵浦的固態(tài)激光器的激光束照射以在著陸區(qū)形成凸起和凹陷時(shí)提高激光吸收效果而不對玻璃的晶體微結(jié)構(gòu)造成不利影響。若各著色劑的量低于0.02％，不能獲得上述效果，若各著色劑的量大于0.8％，則生長的晶體將變得過于粗糙。V2O5+CuO+MnO2的總量優(yōu)選地應(yīng)在0.08％到2.5％的范圍內(nèi)。在用激光二極管泵浦的固態(tài)激光器進(jìn)行激光處理時(shí)，V2O5-CuO-MnO2體系著色的玻璃陶瓷在激光波長(1.06μm)可獲得的透射百分比在厚0.635mm的板上為80％到40％。在這種著色劑體系中，由于Cr2O3，CoO和/或NiO組分具有和V2O5，CuO和MnO2組分相似的效果而可以選擇加入。這些可選著色劑各組分的量若超過0.8％，則長出的晶體顆粒將變得過于粗糙。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用激光二極管泵浦的固態(tài)激光器對玻璃陶瓷進(jìn)行充分加熱而不過分增加所采用的激光波長(即，0.2μm-0.6μm或1.05μm-1.40μm)處的激光輸出的特別優(yōu)選透射百分比在板厚0.635μm處為0％到40％。將透射百分比的值確定在該范圍內(nèi)，可掌握激光照射時(shí)間為最小值因此在襯底表面部分不會產(chǎn)生過分的應(yīng)力，能夠穩(wěn)定地形成凸起或凹陷而確保襯底的大規(guī)模生產(chǎn)。
上述從0％到40％的優(yōu)選透射百分比通過采用NiO-CoO體系為著色劑可實(shí)現(xiàn)。
在NiO-CoO體系中，NiO，CoO，V2O5，MnO2，CuO和Cr2O3組分用作著色劑以在用激光二極管泵浦的固態(tài)激光器在著陸區(qū)形成凹陷或凸起時(shí)提高激光吸收效果而不產(chǎn)生對玻璃晶相微結(jié)構(gòu)的不利影響。NiO和CoO組分，尤其是CoO組分是重要的組分，它們吸收波長為0.2μm-0.6μm和1.05μm-1.40μm的激光，因此降低了玻璃陶瓷襯底的透射百分比。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)只用CoO組分在該波長范圍內(nèi)的吸收存在一個(gè)限度，結(jié)果透射百分比降低得不夠，而NiO組分和CoO一起用，在整個(gè)波長范圍內(nèi)透射百分比充分降低，由此可得到0％-40％的透射百分比。所以，為得到所要求的透射百分比，NiO和CoO都是必不可少的。若各成分的量低于0.5％，則不能得到所要求的效果，若各成分的量超過3％，則長出的晶體將變得過于粗糙。
由于MnO2，V2O5，CuO和Cr2O3也有利于補(bǔ)充NiO和CoO對透射百分比的降低，也可加入。若MnO2的量超過0.5％，CuO超過1％，Cr2O3超過1.5％，則長出的晶粒將變得過于粗糙而對透射百分比有不利的影響。若V2O5的量超過1.5％，長出的晶粒將變得過于粗糙，而由于熱處理結(jié)晶時(shí)只由V2O5的降低效應(yīng)則對玻璃陶瓷的色調(diào)會產(chǎn)生不利影響。
為制造磁盤的玻璃陶瓷襯底，對具有上述組合物的基底玻璃進(jìn)行熱定型和/或冷定型，在450℃到550℃的溫度范圍內(nèi)加熱約1到12小時(shí)以產(chǎn)生晶核，然后在680°到780°的溫度范圍內(nèi)加熱約1到12小時(shí)以結(jié)晶。
在上述條件下結(jié)晶的玻璃陶瓷可以是二硅酸鋰(LiO·2SiO2)，二硅酸鋰和α-石英(alpha-SiO2)的混晶或二硅酸鋰和α-方英石(alpha-SiO2)的混晶。二硅酸鋰的晶粒具有球形顆粒結(jié)構(gòu)且在不含著色劑或含v2O5-CuO-MnO2的著色劑體系的體系中直徑在0.1μm到0.5μm的范圍內(nèi)，而在含NiO-CoO著色劑體系的體系中直徑從0.05μm到0.30μm。α-石英晶粒具有顆粒聚集而成的球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑在0.30μm到1.0μm的范圍內(nèi)。α-方英石的晶粒具有球形顆粒結(jié)構(gòu)且在不含著色劑或含V2O5-CuO-MnO2著色劑體系的體系中直徑從0.20μm到1.0μm而在含NiO-CoO著色劑體系的體系中直徑為0.10μm到0.50μm。
由于上述的特定的成分，特定的晶相和顆粒直徑，本發(fā)明的玻璃陶瓷襯底的熔點(diǎn)在950℃到1150℃的范圍內(nèi)，且具有其他如后文所述非常適于穩(wěn)定用激光照射形成凹陷或凸起的條件。
經(jīng)上述熱處理得到的玻璃陶瓷進(jìn)行常規(guī)的拋光和打磨處理從而得到了表面粗糙度(Ra)為3_到9_的磁盤玻璃陶瓷襯底。
然后，該玻璃陶瓷襯底用CO2激光器或激光二極管泵浦的固態(tài)激光器加工以在著陸區(qū)形成凸起或凹陷。
用于在著陸區(qū)形成凸起或凹陷的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器的激光波長限于0.3μm-0.6μm或1.05μm-1.40μm。用該波長的激光束照射以在間隔為10μm到200μm的范圍內(nèi)的著陸區(qū)中形成凸起或凹陷，其高度范圍從50_到300_而表面粗糙度(Ra)從10_到50_。這樣得到了如圖1所示的磁盤玻璃陶瓷襯底，它具有形成了高度從50_到300_的凸起或凹陷的著陸區(qū)和非常光滑的數(shù)據(jù)區(qū)。在圖1中，玻璃陶瓷襯底1有帶有位于中心孔5外圍的著陸區(qū)3和在著陸區(qū)3外圍的數(shù)據(jù)區(qū)2。參數(shù)4代表著陸區(qū)3內(nèi)側(cè)形成的稱為“環(huán)”的部分。圖2所示為著陸區(qū)上形成的凸起或凹陷的形狀。圖3所示為著陸區(qū)形成的凸起的形狀。圖4所示為著陸區(qū)形成的凸起或凹陷的間隙。圖5所示為著陸區(qū)形成的凸起或凹陷的高度。
通常用于表面變化如材料的切削，焊接和微處理的激光器分為Ar激光器，CO2激光器，激基締合物激光器，激光二極管泵浦的固態(tài)激光器。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明的玻璃陶瓷激光加工中，適合的激光器僅限于激光二極管泵浦的固態(tài)激光器和CO2激光器，因?yàn)锳r激光器和激基締合物激光器產(chǎn)生的凸起或凹陷的形狀不合適且由于熔融材料的飛濺也造成表面缺陷。
為用激光二極管泵浦的固態(tài)激光器或CO2激光器在著陸區(qū)形成凸起或凹陷，將拋光后的玻璃陶瓷用心軸卡緊后旋轉(zhuǎn)，脈沖激光束垂直以予定間隙照在著陸區(qū)的表面上。
在用脈沖激光照射時(shí)，若為激光二極管泵浦的固態(tài)激光器，采用直徑從2μm到50μm的光斑，對CO2激光器則采用15μm到50μm的光斑。根據(jù)進(jìn)行處理的玻璃陶瓷組分控制激光照射條件如激光輸出和脈沖寬度等。
影響用激光輻射在襯底表面形成凸起或凹陷的基本條件為(1)激光輸出，(2)激光脈沖長度和(3)激光光斑直徑，即在襯底表面的照射面積。就襯底材料來講，玻璃和長出的晶體的熔點(diǎn)影響凸起或凹陷的形成。特別是對使用激光二極管泵浦的激光器的襯底材料，在所用的激光波長(0.2μm-0.6μm或1.05μm-1.40μm)處的吸收特性，即在所用激光波長處的低透射百分比為最重要的參數(shù)，而影響凸起或凹陷形成的其他參數(shù)為激光所照射(加熱)的玻璃和長出的晶體的熔點(diǎn)。例如，用普通玻璃作的襯底沒有晶體長出不能選擇性吸收所用的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器的波長，因此襯底表面不被加熱而不能形成突起或凹陷。既使這種普通玻璃經(jīng)改性能吸收所用的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器的波長，但這種玻璃的熔點(diǎn)比玻璃陶瓷的熔點(diǎn)低見表1所示，結(jié)果，玻璃熔融的部分被激光照射時(shí)變得不穩(wěn)定難于控制凸起或凹陷的形成)，此外，由于在激光照射部分和激光未照射部分間的熱應(yīng)變產(chǎn)生了微觀裂紋而明顯降低了襯底的強(qiáng)度。在玻璃陶瓷襯底中，長出的晶體的類型顯著地影響玻璃陶瓷的熔點(diǎn)。本發(fā)明的玻璃陶瓷襯底比玻璃襯底熔點(diǎn)高，因此激光照射能穩(wěn)定地形成凸起或凹陷。相反，普通的玻璃陶瓷如那種MgO-Al2O3-SiO2，ZnO-Al2O3-SiO2和Li2O-Al2O3-SiO2體系不能選擇性吸收所用的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器波長，因此不能加熱襯底而形成突起或凹陷。既使這些常規(guī)的玻璃陶瓷變成能吸收所用激光波長的材料，由于這些材料的熔點(diǎn)比本發(fā)明的玻璃陶瓷高，見下表1所示，也必須進(jìn)行大輸出量的激光加工。結(jié)果，在這些玻璃陶瓷中，因應(yīng)變產(chǎn)生微裂紋而難以形成所要求形狀的突起或凹陷。
表1熔點(diǎn)Al2O3-SiO2玻璃 800℃-900℃MgO-Al2O3-SiO21300℃-1400℃玻璃陶瓷ZnO-Al2O3-SiO21250℃-1350℃玻璃陶瓷Li2O-Al2O3-SiO21300℃-1400℃玻璃陶瓷本發(fā)明的玻璃陶瓷 950℃-1150℃用激光處理在著陸區(qū)形成的突起或凹陷的玻璃陶瓷襯底進(jìn)行成膜處理，這實(shí)質(zhì)是已知的，而由此形成了高記錄密度磁盤。更具體地，這種玻璃陶瓷襯底在真空中加熱，然后噴鍍處理，鍍以鉻中間層，鈷合金磁層和碳保護(hù)層，之后再在保護(hù)層的表面涂以潤滑材料層而得到磁盤。
下面結(jié)合


本發(fā)明的實(shí)例。

在附圖中圖1是在本發(fā)明磁盤的玻璃陶瓷襯底的中央開口外圍形成的著陸區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)狀況的俯視平面圖；圖2是表示在著陸區(qū)形成的凸起和凹陷的形狀的剖面圖；圖3是表示在著陸區(qū)形成的凸起的形狀的剖面圖；圖4是在著陸區(qū)形成的突起和凹陷的間距的剖面圖；圖5是在著陸區(qū)形成的突起和凹陷的高度的剖面圖；圖6所示為HF蝕刻后的本發(fā)明實(shí)例8中的玻璃陶瓷晶體結(jié)構(gòu)的SEM(掃描電子顯微鏡)圖像；圖7所示為HF蝕刻后的比較例2中的已有技術(shù)的晶體結(jié)構(gòu)的SEM圖像；圖8是用激光二極管泵浦的固態(tài)激光器(Nd-YAG激光器，激光波長為1.064μm)的激光照射后的例10的SEM圖像；圖9是用CO2激光器激光照射后的例3的SEM圖像；圖10為用CO2激光器激光照射后的已有技術(shù)的硅酸鋁回火玻璃的SEM圖像；和圖11是激光二極管泵浦的激光器(Nd-YAG激光器，激光波長為0.266μm)激光照射后的已有技術(shù)的硅酸鋁回火玻璃的SEM圖象。
例子現(xiàn)在說明本發(fā)明的玻璃陶瓷襯底的優(yōu)選實(shí)例。表2到4所示為涉及不包括著色劑的體系和包括V2O5-CuO-MnO2著色劑體系的體系的組合物實(shí)例(N0.1到N0.7)以及成核溫度，結(jié)晶溫度，主晶相，晶粒的顆粒直徑，玻璃陶瓷的色彩表現(xiàn)，Nd-YAG激光器的1.06μm波長激光在板厚0.635mm處的透射百分比和波長為10.5μm的激光透射百分比，所選用激光器類型，表面粗糙度(Ra)，激光處理后的著陸區(qū)Ra，激光處理后的數(shù)據(jù)區(qū)Ra，拋光后數(shù)據(jù)區(qū)Ra和突起或凹陷的高度。在后面的表中各組分的量用重量百分比表示。
表2例子(重量％)No 1 2 3SiO279.0 75.877.0Li2O 10.5 10.010.0P2O52.0 2.5 2.5ZrO21.5Al2O33.5 2.5 3.0MgO 1.2 2.3 2.5ZnO 0.7 0.5 0.8K2O2.8 3.5 4.0V2O50.4MnO20.4CuO 0.4Cr2O3CoOSb2O30.2As2O30.3 0.2成核溫度(℃)520 540 480結(jié)晶溫度(℃)730 720 710色彩白綠 白晶相和直徑Li2Si2O5Li2Si2O5Li2Si2O50.1μm0.1μm 0.1μmα-方英石 α-石英0.2μm0.1μm
表2(續(xù))例子(重量％)No1 2 3晶粒形狀 Li2Si2O5Li2Si2O5Li2Si2O5球形球形 球形α-方英石 α-方英石球形球形透過百分比1.06μmT％ 88％62％ 89％10.5μmT％ 0％ 0％ 0％脈沖激光類型 CO2YAG CO2表面粗糙度(Ra)(_)著陸區(qū)20 2318數(shù)據(jù)區(qū)7 2 8突起和凹陷290_ 300_ 290_高度(_)
表3例子 (重量％)No 4 5 6SiO275.875.5 76.3Li2O 10.011.0 10.2P2O52.5 2.7 2.5ZrO21.5 1.5Al2O32.5 3.5 2.0MgO 2.0 2.6 2.0ZnO 0.5 0.5 0.5K2O3.2 4.0 3.0V2O50.6 0.6MnO20.6 0.6CuO 0.6 0.6Cr2O3CoOSb2O30.2 0.2 0.2As2O3成核溫度(℃)540 450 480結(jié)晶溫度(℃)700 690 700色彩綠 白綠表3(續(xù))例子 (重量％)No4 5 6晶相和直徑Li2Si2O5Li2Si2O5Li2Si2O50.1μm 0.2μm 0.1μmα-石英0.1μm晶粒形狀 Li2Si2O5Li2Si2O5Li2Si2O5球形球形 球形α-石英球形透過百分比1.06μmT％ 55％88％ 53％10.5μmT％ 0％ 0％0％脈沖激光類型 YAG CO2YAG表面粗糙度(Ra)(_)著陸區(qū)22 17 21數(shù)據(jù)區(qū)4 3 5突起和凹陷300_ 280_ 300_高度(_)
表4(重量％)No. 7SiO276.0Li2O 10.5P2O52.5ZrO21.5Al2O32.8MgO 1.0ZnO 0.5K2O 4.0V2O50.1MnO20.1CuO NiO0.8Cr2O3CoOSb2O30.2As2O3
表4(續(xù))(重量No. 7成核溫度(℃) 520結(jié)晶溫度(℃) 720色彩 深棕色晶相和直徑Li2Si2O50.1μmα-石英0.3μm晶粒形狀 Li2Si2O5球形α-石英球形透過百分比1.06μmT％ 41％10.5μmT％ 0％脈沖激光類型 YAG表面粗糙度(Ra)(_)著陸區(qū)20數(shù)據(jù)區(qū)3突起和凹陷高度(_)280_
表5到8所示為涉及包括NiO-CoO著色劑體系的體系的組合物實(shí)例(No.8到No.17)和關(guān)于已有技術(shù)中的Li2O-SiO2體系的玻璃陶瓷(日本專利申請公開號昭和-62-72547為比較例1和日本專利申請公開號昭和-63-210039為比較例2)的兩個(gè)比較例，以及成核溫度，結(jié)晶溫度，主晶相，晶粒直徑，晶粒形狀，玻璃陶瓷的顏色表觀，激光波長為0.02μm-0.6μm和1.05μm-1.40μm的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器在板厚0.635mm處的平均透射百分比，拋光后數(shù)據(jù)區(qū)的表面粗糙度(Ra)，著陸區(qū)采用的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器的類型，所用波長，激光照射形成的突起或凹陷的高度和表面粗糙度(Ra)。
表5例子 (重量％)No. 8 9 10SiO275.775.775.5Li2O10.510.510.5P2O52.5 2.5 2.5ZrO21.5 1.5 1.5Al2O32.5 2.5 2.5MgO 1.6 1.2 1.0ZnO 0.5 0.5 0.5K2O 3.2 3.0 2.8NiO 0.7 0.7 1.0CoO 0.8 0.8 1.0MnO20.1 0.1V2O50.1 0.1CuO 0.1 0.1Cr2O30.6 1.0Sb2O30.2 0.2 0.2
表5(續(xù))例子(重量％)No. 89 10成核溫度(℃)540 540 540結(jié)晶溫度(℃)720 730 710色彩深蘭 深蘭 深蘭晶相和直徑 Li2Si2O5Li2Si2O5Li2Si2O50.1μm 0.1μm0.1μm晶粒形狀Li2Si2O5Li2Si2O5Li2Si2O5球狀 球狀 球狀透過百分比0.2μm平均值～10.0 8.0 4.00.6μm1.05μm0.635mmt ～35.5 34.0 28.01.40μm激光類型NdYAG NdYVO4NdYAG激光波長0.532μm 0.532μm 1.064μm突起或凹陷高度(_) 250A 280A 200A著陸區(qū)的表面粗糙度(Ra) 18_ 19_ 15_數(shù)據(jù)區(qū)的表面粗糙度(Ra) 3_ 4_ 3_
表6例子 (重量％)No. 11 12 13SiO276.576.075.0Li2O 10.010.511.0P2O51.8 2.0 2.5ZrO20.8 1.0 1.5Al2O32.5 2.5 2.5MgO 0.6 0.5 0.8ZnO 0.3 0.5 1.0K2O2.0 2.0 3.0NiO 1.5 2.0 1.0CoO 1.5 2.0 1.0MnO20.4 0.2 0.1V2O50.4 0.3CuO 0.5 0.3 0.3Cr2O31.0 0.1Sb2O30.2 0.2 0.2成核溫度(℃) 550 540 540
表6(續(xù))例子 (重量％)No. 11 1213結(jié)晶溫度(℃)750 740 750色彩蘭黑 深蘭 深蘭晶相和直徑 Li2Si2O5Li2Si2O5Li2Si2O50.1μm 0.1μm0.1μmα-方英石α-石英 α-石英0.1μm 0.2μm0.3μm晶粒形狀Li2Si2O5Li2Si2O5Li2Si2O5球形 球形 球形α-方英石α-石英 α-石英球形 球形 球形透過百分比0.2μm平均值～5.0 7.0 6.00.6μm1.05μm0.635mmt ～10.0 13.0 30.01.40μm激光類型NdYAG NdYVO4NdYLF激光波長1.064μm 1.064μm 1.047μm突起或凹陷高度(_) 300_180_ 150_著陸區(qū)的表面粗糙度(Ra) 20_ 14_ 13_數(shù)據(jù)區(qū)的表面粗糙度(Ra) 5_ 7_ 9_
表7例子(重量％)No. 14 15 16SiO275.776.075.5Li2O 10.510.510.7P2O52.5 2.2 2.3ZrO21.5 1.5 1.7Al2O32.5 2.3 2.2MgO 1.6 1.5 1.6ZnO 0.5 0.5 0.6K2O3.0 3.0 3.0NiO 0.8 1.0 1.2CoO 0.8 0.9 0.6MnO20.1 0.1 0.05V2O50.1 0.1 0.05CuO 0.2 0.2 0.3Cr2O3Sb2O30.2 0.2 0.2成核溫度(℃) 530 500 480結(jié)晶溫度(℃) 710 730 720
表7(續(xù))例子(重量％)No. 14 15 16色彩深蘭 深蘭 深蘭晶相和直徑 Li2Si2O5Li2Si2O5Li2Si2O50.1μm 0.1μm 0.1μmα-石英 α-石英0.1μm 0.1μm晶粒形狀Li2Si2O5Li2Si2O5Li2Si2O5球形 球形 球形α-石英 α-石英0.1μm 0.1μm透過百分比0.2μm平均值～8.0 10.0 7.00.6μm1.05μm0.635mmt ～32.0 36.0 31.01.40μm激光類型NdYAG NdYVO4NdYVO4激光波長1.064μm 0.532μm 1.064μm突起或凹陷高度(_) 100_150_200_著陸區(qū)的表面粗糙度(Ra) 11_ 14_ 16_數(shù)據(jù)區(qū)的表面粗糙度(Ra) 3_ 4_ 3_
表8(重量％)例子 比較例No. 17 1 2SiO276.0 71.0 82.0Li2O 10.5 12.0 8.5P2O52.01.92.5ZrO21.0Al2O32.09.63.1MgO 1.0 Na2O1.5ZnO 0.33.8K2O3.2 CaO 3.6NiO 1.50.4 Na2O 1.6CoO 1.5 SrOMnO20.10.4V2O50.2 PbOCuO 0.4 0.9Cr2O30.1Sb2O30.2As2O30.3成核溫度(℃)480550 540結(jié)晶溫度(℃)730780 800
表8(續(xù))(重量％)例子 比較例No. 17 12色彩深蘭 白 白晶相和直徑 Li2Si2O5Li2Si2O5Li2Si2O50.1μm 1.2μm 1.5μmα-石英 α-方英石α-方英石0.1μm 0.5μm 0.3μm晶粒形狀Li2Si2O5Li2Si2O5Li2Si2O5球形 針狀 針狀α-石英 α-方英石α-方英石球狀 球狀 球狀透過百分比0.2μm平均值～8.0 45.0 48.00.6μm1.05μm0.635mmt ～ 20.0 87.0 86.01.40μm激光類型NdYAG激光波長1.064μm突起或凹陷高度(_) 80_著陸區(qū)的表面粗糙度(Ra) 10_數(shù)據(jù)區(qū)的表面粗糙度(Ra) 6_ 14_ 12_
為制造上述實(shí)例中的玻璃陶瓷襯底，包括氧化物，碳酸鹽和硝酸鹽的材料在普通的熔融儀器中在約1350℃到約1450℃的溫度下混合熔融。熔融的玻璃被攪拌均勻并定型成盤狀，然后退火得成型玻璃。然后，將該成型玻璃進(jìn)行熱處理在450到550℃內(nèi)加熱約1到12小時(shí)以生成晶核，之后熱處理在680℃到780℃下加熱約1到12小時(shí)以結(jié)晶生成所需的玻璃陶瓷。然后，該玻璃陶瓷用平均顆粒直徑為5μm到30μm的打磨顆粒打磨約10到20分鐘，而后用平均顆粒直徑從0.5μm到2μm的氧化鈰最后拋光約30到60分鐘。然后，為在著陸區(qū)形成突起或凹陷，拋光后的玻璃陶瓷襯底用定位的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器或CO2激光器進(jìn)行激光加工，當(dāng)玻璃陶瓷襯底旋轉(zhuǎn)時(shí)用脈沖激光照射。
脈沖激光照射要按玻璃陶瓷襯底的特定組分而相應(yīng)地控制條件，如激光波長，激光輸出，激光光斑直徑，焦距和激光脈沖寬度等。
對于例子1-7，著陸區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)的表面粗糙度(Ra)用表面粗糙度測量裝置Tencor P2(商標(biāo))來測量。
對例8-17，數(shù)據(jù)區(qū)的表面粗糙度(Ra)和著陸區(qū)的突起或凹陷的高度及表面粗糙度(Ra)用光學(xué)表面粗糙度分析器Zygo(商標(biāo))來測量。
如表2到8和圖6和7所示，本發(fā)明的實(shí)例和關(guān)于已有技術(shù)的Li2O-SiO2體系的比較例在晶粒直徑和二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)的晶粒形狀上彼此完全不同。在本發(fā)明的玻璃陶瓷中，二硅酸鋰，α-石英和α-方英石具有球形晶粒結(jié)構(gòu)且顆粒直徑小。相反，在比較例1和2的玻璃陶瓷中，二硅酸鋰具有針狀顆粒結(jié)構(gòu)且顆粒直徑大達(dá)1.0μm以上。當(dāng)要求有一非常光滑的表面時(shí)，比較例中的這種晶粒結(jié)構(gòu)和顆粒直徑在拋光后對表面粗糙度有不利的影響，并會由于晶粒從襯底脫出而產(chǎn)生缺陷。這樣，比較例1和2的玻璃陶瓷難以得到表面粗糙度的12_或更低的非常光滑的表面特性。
對圖8到11所示的表面狀況來講，和在已有技術(shù)的鋁襯底和化學(xué)回火玻璃襯底中產(chǎn)生上述缺陷相反，本發(fā)明的玻璃陶瓷襯底可以實(shí)現(xiàn)用激光加工形成具有如圖8和9所示的均勻和所要求形狀的突起或凹陷。正如從表示已有技術(shù)的化學(xué)回火玻璃(SiO2-Al2O3-Na2O，K2O離子交換)的圖10和11中可知，這種化學(xué)回火玻璃用激光二極管泵浦的固態(tài)激光器加工后表現(xiàn)出不穩(wěn)定性和不均勻的表面狀況。在圖11所示的化學(xué)回火玻璃中，用波長為1.064μm和0.523μm的激光照射不能得到足夠的加熱，激光加工是用0.266μm波長進(jìn)行的。結(jié)果如圖11所示產(chǎn)生不穩(wěn)定和不均勻的表面。
我們認(rèn)為本發(fā)明的玻璃陶瓷的抗熱性能優(yōu)于處于不定型狀態(tài)的化學(xué)回火玻璃，且沒有化學(xué)回火玻璃的回火表面和未回火表面間的應(yīng)變變化，并且有避免各種外部作用產(chǎn)生的微裂紋的生成的晶相，上述所有優(yōu)點(diǎn)的綜合效果是提高了用激光束照射形成突起成凹陷的性能。
權(quán)利要求
1.一種帶數(shù)據(jù)區(qū)和著陸區(qū)的磁盤用玻璃陶瓷襯底，所述的著陸區(qū)帶有許多用激光照射形成的突起或凹陷。
2.一種如權(quán)利要求1所述的磁盤用玻璃陶瓷襯底，其中所用的激光器是CO2激光器。
3.一種權(quán)利要求1所述的磁盤用玻璃陶瓷襯底，其中所用的激光器是激光二極管泵浦的固態(tài)激光器。
4.一種權(quán)利要求3所述的磁盤用玻璃陶瓷襯底，其中所述的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器是Nd-YAG激光器，Nd-YVO4激光器或Nd-YLF激光器。
5.一種權(quán)利要求4所述的磁盤用玻璃陶瓷襯底，其中所述的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器的波長在0.2μm-0.6μm或1.05μm-1.40μm的范圍內(nèi)。
6.一種權(quán)利要求1-5中任一個(gè)所述的磁盤用玻璃陶瓷襯底，其中著陸區(qū)拋光了的表面的表面粗糙度處于3_到9_的范圍內(nèi)，而激光在著陸區(qū)形成的突起或凹陷的高度在50_到300_的范圍內(nèi)，突起和凹陷的表面粗糙度(Ra)在10_到50_的范圍內(nèi)。
7.一種權(quán)利要求6所述的磁盤用玻璃陶瓷襯底其中突起或凹陷的間距在10μm到200μm的范圍內(nèi)。
8.一種權(quán)利要求1-7中任一個(gè)所述的玻璃陶瓷襯底，其中所用的玻璃陶瓷是SiO2-Li2O-K2O-MgO-ZnO-P2O5-Al2O3體系或SiO2-Li2O-K2O-MgO-ZnO-P2O5-Al2O3-ZrO2體系的玻璃陶瓷。
9.一種權(quán)利要求2，6，7和8中任一個(gè)所限定的磁盤用玻璃陶瓷襯底，由以下列重量百分比構(gòu)成的基底玻璃經(jīng)熱處理而形成SiO270-80％Li2O 9-12％K2O2-5％MgO+ZnO 1.2-5％其中MgO 0.5-5％ZnO 0.2-3％P2O51.5-3％Al2O32-5％Sb2O30-1％As2O30-1％所述的玻璃陶瓷的主晶相為二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，二硅酸鋰和α-石英(alpha-SiO2)的混晶和二硅酸鋰和α-方英石(alpha-SiO2)的混晶中至少一種，所述的激光器是CO2激光器。
10.一種權(quán)利要求2，6，7，8中任一個(gè)所限定的磁盤用玻璃陶瓷襯底，由以下列重量百分比構(gòu)成的基底玻璃經(jīng)熱處理形成SiO270-80％Li2O 9-12％K2O2-5％MgO+ZnO1.2-5％其中MgO0.5-5％ZnO0.2-3％P2O51.5-3％Al2O32-5％ZrO20.5-5％Sb2O30-1％As2O30-1％所述的玻璃陶瓷的主晶相是二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，二硅酸鋰與α-石英(alpha-SiO2)的混晶和二硅酸鋰與α-方英石(alpha-SiO2)的混晶中至少一種，所述的激光器是CO2激光器。
11.一種權(quán)利要求8所述的磁盤用玻璃陶瓷襯底，包括NiO，CoO，MnO2，V2O5，CuO，Cr2O3中至少兩種為著色劑。
12.一種權(quán)利要求11所述的磁盤用玻璃陶瓷襯底，由以下述重量百分比構(gòu)成的基底玻璃經(jīng)熱處理形成SiO270-80％Li2O 9-12％K2O2-5％MgO+ZnO1.2-5％其中MgO0.5-5％ZnO0.2-3％P2O51.5-3％Al2O32-5％Sb2O30-1％As2O30-1％V2O5+CuO+Cr2O3+MnO2+CoO+NiO 0.08-2.5％其中V2O50.02-0.8％CuO0.02-0.8％Cr2O30-0.8％MnO20.02-0.8％CoO0-0.8％NiO0-0.8％所述的玻璃陶瓷的主晶相為二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，二硅酸鋰和α-石英(alpha-SiO2)的混晶和二硅酸鋰和α-方英石(alpha-SiO2)的混晶中至少一種，所述的激光器是激光二極管泵浦的固態(tài)激光器。
13.一種權(quán)利要求11所限定的磁盤用玻璃陶瓷襯底，由以下列重量百分比構(gòu)成的基底玻璃經(jīng)熱處理形成SiO270-80％Li2O 9-12％K2O2-5％MgO+ZnO 1.2-5％其中MgO 0.5-5％ZnO 0.2-3％P2O51.5-3％Al2O32-5％ZrO20.5-5％Sb2O30-1％As2O30-1％V2O5+CuO+Cr2O3+MnO2+CoO+NiO 0.08-2.5％其中V2O50.02-0.8％CuO0.02-0.8％Cr2O30-0.8％MnO20.02-0.8％CoO0-0.8％NiO0-0.8％所述的玻璃陶瓷的主晶相是二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，二硅酸鋰和α-石英(alpha-SiO2)的混晶，和二硅酸鋰和α-方英石(alpha-SiO2)的混晶中的至少一種，所述的激光器是激光二極管泵浦的固態(tài)激光器。
14.一種權(quán)利要求12或13所述的磁盤用的玻璃陶瓷襯底，其中波長為1.06μm的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器在0.635mm厚處的透射百分比為80％到40％。
15.一種權(quán)利要求8-14中的任一個(gè)所限定的玻璃陶瓷襯底，其中玻璃陶瓷的晶相是二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)或二硅酸鋰和α-石英(alpha-SiO2)的混晶，二硅酸鋰的晶粒具有球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑在0.1μm到0.5μm范圍內(nèi)，而α-石英的晶粒具有顆粒聚集而得的球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑為0.3μm到1.0μm。
16.一種權(quán)利要求8-14中的任一個(gè)所限定的玻璃陶瓷襯底，其中玻璃陶瓷的晶相是二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)或二硅酸鋰和α-方英石(alpha-SiO2)的混晶，二硅酸鋰的晶粒具有球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑在0.1μm到0.5μm的范圍內(nèi)，α-方英石的晶粒具有顆粒聚集而得的球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑在0.2μm到1.0μm的范圍內(nèi)。
17.一種權(quán)利要求11所限定的磁盤用玻璃陶瓷襯底，由以下列重量百分比構(gòu)成的基底玻璃經(jīng)熱處理而形成的SiO270-80％Li2O 9-12％K2O2-5％MgO+ZnO 1.2-5％其中MgO 0.5-5％ZnO 0.2-3％P2O51.5-3％ZrO20.5-5％Al2O32-5％Sb2O30-1％As2O30-1％NiO 0.5-3％CoO 0.5-3％MnO20-0.5％V2O50-0.5％CuO 0-1％Cr2O30-1.5％所述的玻璃陶瓷襯底的主晶相為二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，二硅酸鋰和α-石英(alpha-SiO2)的混晶和二硅酸鋰和α-方英石(alpha-SiO2)的混晶中至少一種，所述的激光器是激光二極管泵浦的固態(tài)激光器。
18.一種權(quán)利要求17所述的磁盤用玻璃陶瓷襯底其中波長為0.2μm-0.6μm或1.05μm-1.40μm的激光二極管泵浦的固態(tài)激光器在0.635mm厚處的透射百分比為0％到40％。
19.一種權(quán)利要求17所限定的玻璃陶瓷襯底，其中玻璃陶瓷的晶相是二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)或二硅酸鋰和α-石英(alpha-SiO2)的混晶或二硅酸鋰和α-方英石(alpha-SiO2)的混晶，二硅酸鋰的晶粒具有球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑從0.05μm到0.3μm，α-方英石的晶粒具有球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑從0.10μm到0.50μm，而α-石英的晶粒具有顆粒聚集而得的球形顆粒結(jié)構(gòu)且直徑從0.10μm到1.00μm。
20.一種制造帶著陸區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)的磁盤用的玻璃陶瓷襯底的方法，包括下列步驟將以下列重量百分比構(gòu)成的基底玻璃熔融SiO270-80％Li2O 9-12％K2O2-5％MgO+ZnO1.2-5％其中MgO0.5-5％ZnO0.2-3％P2O51.5-3％Al2O32-5％Sb2O30-1％As2O30-1％將熔融的玻璃按所需形狀定型；將定型的玻璃熱處理在450℃到550℃下加熱1到12小時(shí)以生成晶核；然后將該玻璃熱處理在680℃到750℃加熱1到12小時(shí)以結(jié)晶；將玻璃表面拋光達(dá)表面粗糙度為3_到9_，和在著陸區(qū)用CO2激光器的激光束照射形成許多突起或凹陷，所述的突起或凹陷的高度在50_到300_而表面粗糙度(Ra)在10_到50_。
21.一種制造帶著陸區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)的磁盤用的玻璃襯底的方法，包括下列步驟將以下列重量百分比構(gòu)成的基底玻璃熔融SiO270-80％Li2O 9-12％K2O2-5％MgO+ZnO1.2-5％其中MgO0.5-5％ZnO0.2-3％P2O51.5-3％Al2O32-5％ZrO20.5-5％Sb2O30-1％As2O30-1％將熔融的玻璃按所要求的形狀定型；將定型的玻璃熱處理，在450℃-550℃下加熱1到12小時(shí)以生成晶核；將該玻璃進(jìn)一步熱處理在680℃到780℃加熱1到12小時(shí)以結(jié)晶；將玻璃表面拋光達(dá)表面粗糙度(Ra)為3_到9_，和用CO2激光器激光束照射在著陸區(qū)形成許多突起或凹陷，所述的突起或凹陷的高度從50_到300_而表面粗糙度(Ra)從10_到50_。
22.一種制造帶數(shù)據(jù)區(qū)和著陸區(qū)的磁盤用的磁盤襯底的方法，包括下列步驟將以下列重量百分比構(gòu)成的基底玻璃熔融SiO270-80％Li2O 9-12％K2O 2-5％MgO+ZnO1.2-5％其中MgO0.5-5％ZnO0.2-3％P2O51.5-3％Al2O32-5％Sb2O30-1％As2O30-1％V2O5+CuO+Cr2O3+MnO2+CoO+NiO 0.08-2.5％其中V2O50.02-0.8％CuO0.02-0.8％Cr2O30-0.8％MnO20.02-0.8％CoO0-0.8％NiO0-0.8％將熔融的玻璃按所要求的形狀定型；將定型的玻璃熱處理，在450℃-550℃加熱1到12小時(shí)以生成晶核；然后進(jìn)一步將該玻璃熱處理，在680℃-750℃加熱1到12小時(shí)以結(jié)晶；將玻璃表面拋光達(dá)表面粗糙度(Ra)為3_到9_，和用激光二極管泵浦固態(tài)激光器的激光束照射在著陸區(qū)形成許多突起或凹陷，所述的突起或凹陷的高度從50_到300_，表面粗糙度(Ra)從10_到50_。
23.一種制造帶數(shù)據(jù)區(qū)和著陸區(qū)的磁盤用的磁盤襯底的方法，包括下列步驟將以下列重量百分比構(gòu)成的基底玻璃熔融SiO270-80％Li2O 9-12％K2O 2-5％MgO+ZnO1.2-5％其中MgO0.5-5％ZnO0.2-3％P2O51.5-3％Al2O32-5％ZrO20.5-5％Sb2O30-1％As2O30-1％V2O5+CuO+Cr2O3+MnO2+CoO+NiO 0.08-2.5％其中V2O50.02-0.8％CuO0.02-0.8％Cr2O30-0.8％MnO20.02-0.8％CoO0-0.8％NiO0-0.8％將熔融的玻璃按所要求的形狀定型；將定型的玻璃熱處理，在450℃-550℃的范圍內(nèi)加熱1到12小時(shí)以生成晶核；然后再將該玻璃熱處理，在680℃-780℃的范圍內(nèi)加熱1到12小時(shí)以結(jié)晶；將該玻璃表面拋光達(dá)表面粗糙度(Ra)為3_到9_，和用激光二極管泵浦的固態(tài)激光器的激光束照射在著陸區(qū)形成許多突起或凹陷，所述的突起或凹陷的高度從50_到300_，而表面粗糙度(Ra)從10_到50_。
24.一種制造帶數(shù)據(jù)區(qū)和著陸區(qū)的磁盤用的玻璃陶瓷襯底的方法，包括下列步驟將以下述重量百分比構(gòu)成的基底玻璃熔融；SiO270-80％Li2O 9-12％K2O 2-5％MgO+ZnO1.2-5％其中MgO0.5-5％ZnO0.2-3％P2O51.5-3％ZrO20.5-5％Al2O32-5％Sb2O30-1％As2O30-1％NiO0.5-3％CoO0.5-3％MnO20-0.5％V2O50-0.5％CuO0-1％Cr2O30-1.5％將熔融的玻璃按所要求的形狀定型；將定型的玻璃熱處理，在450℃-550℃加熱1到12小時(shí)以生成晶核；然后再將該玻璃熱處理，在680℃-750℃加熱1到12小時(shí)以結(jié)晶；將該玻璃表面拋光達(dá)表面粗糙度為3_到9_，和用激光二極管泵浦的固態(tài)激光器的激光束照射在著陸區(qū)形成許多突起或凹陷，所述的突起或凹陷的高度從50_到300_，而表面粗糙度(Ra)從10_到50_。
25.一種帶有在權(quán)利要求1-19中的任一個(gè)所述的玻璃陶瓷襯度上形成磁介質(zhì)膜的磁盤。
全文摘要
提供一種帶數(shù)據(jù)區(qū)和著陸區(qū)的磁盤用的玻璃陶瓷襯底，能在著陸區(qū)穩(wěn)定地抬起磁頭和能減少數(shù)據(jù)區(qū)磁頭的抬升程度以實(shí)現(xiàn)高記錄密度。著陸區(qū)用激光束照射形成許多突起或凹陷?？捎肅O
文檔編號G11B5/62GK1167315SQ9611922
公開日1997年12月10日 申請日期1996年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月31日
發(fā)明者后藤直雪 申請人:株式會社小原