專利名稱：用于磁信息存儲媒體的玻璃陶瓷基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在信息存儲裝置中使用的磁信息存儲媒體的基板，尤其是有關(guān)具有適合于接觸記錄方式的超平滑基板表面的，在用于磁盤等的磁信息存儲媒體的玻璃陶瓷基板以及用于該磁信息存儲媒體的基板上實施成膜處理形成的磁信息存儲媒體。并且，在本說明書中，所謂“磁信息存儲媒體”是指作為在小型計算機(jī)的硬盤使用的，固定型硬盤、活動型硬盤、卡片型硬盤、數(shù)字電視攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)等中可使用的磁信息存儲媒體等的盤狀磁信息存儲媒體。
近年來，因小型計算機(jī)的多媒體化和數(shù)字電視攝像機(jī)，數(shù)字照相機(jī)等的普及而處理運動圖象和聲音等大的數(shù)據(jù)，這促進(jìn)了大容量磁信息存儲裝置的需要。因此，為了加大記錄密度，磁信息存儲媒體必須增加比特以及磁道密度，縮小比特單元的尺寸。并且，隨著比特單元的縮小，磁頭以更接近磁信息存儲媒體表面的狀態(tài)移動。這樣，磁頭對于磁信息媒體基板，以低漂浮狀態(tài)(接近接觸)或接觸狀態(tài)(接觸)移動。
如上所述，隨著存儲容量的增加，磁頭成低漂浮化或接觸狀態(tài)，磁信息存儲媒體的基板的表面特性在平滑性上必須高于已有技術(shù)。還有，關(guān)于這些存儲媒體，對于目前的固定型磁信息存儲裝置，可拆方式和卡片方式等的磁信息存儲裝置處于研究和應(yīng)用階段，數(shù)字電視攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)等的用途開展也正開始，還包括給予其強(qiáng)度等的條件，對基板所要求的特性就更高。
過去，在磁盤基板的材料中，盡管使用鋁合金，但由于在鋁合金基板中，各種材料缺陷影響會產(chǎn)生研磨工序的基板表面突起或點狀凹凸，平滑性不良。而且，由于鋁合金是軟材料，所以易產(chǎn)生變形，相應(yīng)做薄是困難的。還有，因與磁頭接觸產(chǎn)生變形傷殘而使介質(zhì)損傷等，所以難于充分滿足當(dāng)今高密度記錄的要求。
作為解決了鋁合金基板問題的材料，雖然公知的有化學(xué)強(qiáng)化玻璃的鈉石灰玻璃(SiO2-CaO-Na2O)和硅酸鋁玻璃(SiO2-Al2O3-Na2O)，在這情況下(1)在化學(xué)強(qiáng)化后進(jìn)行研磨，盤薄型板化的強(qiáng)化層的不穩(wěn)定因素高。
(2)為了提高起動/停止(CSS)特性，在基板表面上作成凹凸網(wǎng)紋，但是，由于機(jī)械處理或熱處理(激光加工)，因化學(xué)強(qiáng)化層變形而產(chǎn)生裂痕，可以必需實施化學(xué)蝕刻法和成膜晶界生長法，其缺點是難于實現(xiàn)產(chǎn)品的低成本穩(wěn)定的生產(chǎn)。
(3)由于把在玻璃中的Na2O成分作為必要成分，所以成膜特性變差，為了防止Na2O的析出，必須作全面屏障涂層處理，這樣就難以實現(xiàn)低成本穩(wěn)定生產(chǎn)。
對于鋁合金基板和化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板，某些結(jié)晶玻璃是公知的。例如，日本公開專利JP-A-6-329440號公報記載的SiO2-Li2O-MgO-P2O5系結(jié)晶玻璃具有作為主結(jié)晶相的二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)以及α石英(α-SiO2)，通過控制α石英(α-SiO2)球狀粒子大小，不使用已有的機(jī)械網(wǎng)紋、化學(xué)網(wǎng)紋，網(wǎng)紋使表面粗糙度(Ra)控制在15～50范圍內(nèi)，作為整個基板表面而進(jìn)行研磨材料是非常優(yōu)異的材料，但是作為目標(biāo)的表面粗糙度(Ra)作成3～9時，這不能充分地與飛速發(fā)展的記錄容量提高而進(jìn)行低漂浮化相適應(yīng)。并且，不能完全與后述的著陸區(qū)域相提并論。
在JP-A-7-169048號公報中，雖然公開了以在磁盤用基板表面上形成記錄區(qū)域和著陸區(qū)域為特征的，在SiO2-Li2O系玻璃中含有感光性金屬Au、Ag的感光性結(jié)晶玻璃，但是，這種結(jié)晶玻璃的主結(jié)晶相是由硅酸鋰(Li2O·SiO2)和/或二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)組成，尤其是硅酸鋰(Li2O·SiO2)，通常耐化學(xué)性差，這在實用上有很大問題。還有，當(dāng)著陸區(qū)域形成時，基板的一部分(著陸區(qū)域)形成結(jié)晶，利用HF6％溶液進(jìn)行化學(xué)蝕刻，但是，對于盤基板提供未結(jié)晶部分和結(jié)晶部分來說，增加了熱和機(jī)械的不穩(wěn)定因素。還有，有關(guān)用HF溶液的化學(xué)蝕刻，也由于溶液揮發(fā)等問題，濃度難于控制，批量生產(chǎn)性差。
在JP-A-9-35234號公報中雖然披露了在SiO2-Al2O3-Li2O系玻璃中，由二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)和β-鋰輝石(Li2O·Al2O3·4SiO2)構(gòu)成主結(jié)晶相的磁盤用基板，但是，該結(jié)晶玻璃的主結(jié)晶相是具有負(fù)熱膨脹特性(作為結(jié)果，基板具有了低膨脹特性)的β-鋰輝石(Li2O·Al2O3·4SiO2)，這就限制了具有α石英(α-SiO2)和α方英石(α-SiO2)結(jié)晶等SiO2系的正熱膨脹特性(作為結(jié)果，基板具有了高膨脹特性)的結(jié)晶析出。該結(jié)晶玻璃作為磁盤的研磨成形的中心線平均表面粗糙度在20以下，但是在實施例中所公開的中心線平均表面粗糙度在12～17范圍，這對于上述要求仍然粗糙，不能充分適應(yīng)隨著存儲容量提高對磁頭低漂浮化的要求。而且，很明顯析出具有負(fù)熱膨脹特性的β-鋰輝石結(jié)晶的材料，對與信息存儲媒體裝置構(gòu)成部件的熱膨脹率差，產(chǎn)生壞的影響。加上有關(guān)結(jié)晶熱處理溫度也必須為820～920℃的高溫，所以妨礙了低成本和批量生產(chǎn)。
在國際公開號WO97/01164專利中，包括上述JP-A-9-35234號公報，公開了重新降低上述組成系列的Al2O3成分下限，而使結(jié)晶熱處理低溫(680～770℃)化的磁盤用結(jié)晶玻璃，但是其改善效果并不理想，在實施例中公開的所有結(jié)晶玻璃的結(jié)晶相依然是析出具有負(fù)熱膨脹特性的β-鋰霞石(Li2O·Al2O3·2SiO2)結(jié)晶，這仍對信息存儲媒體裝置的構(gòu)成部件的熱膨脹率差產(chǎn)生壞的影響。并且，在這些公報中，是將實質(zhì)上不含MgO成分作為特征公開。
本發(fā)明目的在于提供一種磁信息存儲媒體，在克服上述已有技術(shù)的缺點同時，兼?zhèn)渑c高記錄密度相適應(yīng)的良好表面特性，在磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板以及該玻璃陶瓷基板上形成磁媒體敷膜。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明者反復(fù)地銳義試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，可獲得這樣的磁信息存儲用玻璃陶瓷在SiO2-Li2O-K2O-MgO-ZnO-P2O5-Al2O3-ZrO2系玻璃中，在規(guī)定的熱處理范圍得到的結(jié)晶玻璃，其主結(jié)晶相是從二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)、石英(SiO2)、石英固溶體(SiO2固溶體)、方英石(SiO2)、方英石固溶體(SiO2固溶體)中選擇至少一種以上，而且，結(jié)晶顆粒都由微小球狀顆粒形體組成，研磨成形的表面特性在平滑性方面優(yōu)異。從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的權(quán)利要求1記載的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，其特征是，主結(jié)晶相是從二硅酸鋰(Li2O·2SiO2，X射線衍射法的最大峰值強(qiáng)度的面間隔d＝3.57～3.62)、石英(SiO2，X射線衍射法的最大峰值強(qiáng)度的面間隔d＝3.33～3.41)、石英固溶體(SiO2固溶體，X射線衍射法的最大峰值強(qiáng)度的面間隔d＝3.33～3.41)、方英石(SiO2，X射線衍射法的最大峰值強(qiáng)度的面間隔d＝4.04～4.14)、方英石固溶體(SiO2固溶體，X射線衍射法的最大峰值強(qiáng)度的面間隔d＝4.04～4.14)中選擇至少一種以上，-50～+70℃的熱膨脹系數(shù)為+62～+130×10-7/℃，楊氏模量是80～150GPa，維氏硬度是4.5～15.0GPa，比重是2.2～2.8，研磨加工后的表面粗糙度(Ra)是3～9，Al2O3含有量是2～＜10％。
根據(jù)權(quán)利要求1的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，權(quán)利要求2記載的本發(fā)明特征是，實質(zhì)上不含有Na2O，PbO。
根據(jù)權(quán)利要求1或2的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，權(quán)利要求3記載的本發(fā)明特征是，二硅酸鋰的結(jié)晶顆粒直徑是0.05～0.30μm，石英以及石英固溶體的結(jié)晶顆粒直徑是0.10～1.00μm，方英石以及方英石固溶體的顆粒直徑是0.10～0.50μm。
根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，權(quán)利要求4記載的本發(fā)明特征是，玻璃陶瓷所含各成分重量百分比是SiO270～80％Li2O 9～12％K2O 2～5％MgO0～5％ZnO0～3％其中，MgO+ZnO 0～5％P2O51.5～3％ZrO20.5～5％Al2O32～＜10％Sb2O3+As2O30～2％根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，權(quán)利要求5記載的本發(fā)明特征是，為了核的形成，將含有前述范圍各成分的原始玻璃在450～550℃溫度下熱處理1～10小時之后，為了結(jié)晶生長，再在680～800℃溫度下加熱1～12小時，然后將表面研磨成粗糙度(Ra)3～9。
權(quán)利要求6記載的本發(fā)明特征是，磁盤是在基板上形成磁性膜以及根據(jù)需要形成底層、保護(hù)層、潤滑膜。
下面敘述限定本發(fā)明玻璃陶瓷基板主結(jié)晶相及其顆粒直徑和顆粒形狀、熱膨脹率、表面特性、組成、熱處理條件的理由。而且，用同樣的氧化物基準(zhǔn)表示組成。
首先說明有關(guān)主結(jié)晶相，其應(yīng)當(dāng)是從二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)、石英(SiO2)、石英固溶體(SiO2固溶體)、方英石(SiO2)、方英石固溶體(SiO2固溶體)中選擇至少一種以上。這是主結(jié)晶相影響熱膨脹率、機(jī)械強(qiáng)度、結(jié)晶形狀和由此引起的表面特性的重要因素。為了實現(xiàn)作為前述高密度記錄用基板所要求的各種特性，這些必須是主結(jié)晶相。作為有關(guān)結(jié)晶相的α、β型沒有進(jìn)行規(guī)定的理由是，即便析出這些結(jié)晶系列，通過適當(dāng)?shù)目刂迫慷寄軡M足結(jié)晶玻璃的物理性能。
而且，作為規(guī)定析出結(jié)晶相面間隔的理由是，在結(jié)晶玻璃中，析出結(jié)晶成為母玻璃中析出的形態(tài)，成為受周圍的玻璃、其他結(jié)晶影響的形態(tài)。因此X射線衍射峰值有少許變動，為了可靠地指定主結(jié)晶相而規(guī)定面間隔。
接著敘述熱膨脹率，隨著記錄密度的提高，由于在磁頭和媒體的定位時要求高精度，所以，在媒體基板和盤的各構(gòu)成部件中要求高精度尺寸。因此，不能無視與這些構(gòu)成部件的熱膨脹系數(shù)差的影響，必須盡可能地減小這些熱膨脹系數(shù)差。然而，在制造信息磁存儲裝置的廠家中，由于各公司分別獨自進(jìn)行不同的選定，所以，要廣泛地對應(yīng)所用構(gòu)成部件的材料，在-50～+70℃范圍內(nèi)，熱膨脹系數(shù)應(yīng)當(dāng)是+62～+130×10-7/℃。
接著敘述有關(guān)比重，現(xiàn)在，所述磁信息存儲媒體的記錄密度以及數(shù)據(jù)傳輸速度有顯著地提高，隨之而來的趨勢是使，磁信息存儲媒體以高速轉(zhuǎn)動。為了與此相適應(yīng)，所用的基板材料必須是能夠盡可能防止因高速轉(zhuǎn)動時基板的撓曲而引起的振動。比重是與該振動密切相關(guān)的要因之一，如果比重超過2.8，雖然也與轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，但在高速轉(zhuǎn)動時因基板本身質(zhì)量易引起振動的傾向就很明顯。另一方面，如果比重小于2.2，則作為高速轉(zhuǎn)動時盤基板的質(zhì)量是有利的，但是，自然必須限定產(chǎn)生上述效果的組成，在該限定的組成中，不能滿足其他物理特性。從而，當(dāng)與各物理特性均衡地考慮時，則比重應(yīng)當(dāng)是2.2～2.8。還有，為了與高速轉(zhuǎn)動相適應(yīng)，較好是在2.2～2.6的范圍內(nèi)，最好是在2.3～2.5的范圍內(nèi)。
作為為了防止高速轉(zhuǎn)動時的振動的理想特性，還要舉出楊氏模量。即若楊氏模量高，則能防止高速轉(zhuǎn)動時盤的振動，所以，至少楊氏模量必須是80GPa。另一方面，從防止振動的角度考慮，上限越高越好，但是太高，則為此的組成，又使比重增高，超出前述的比重范圍，進(jìn)而由于基板本身的加工性能明顯下降，所以，上限應(yīng)當(dāng)是150GPa。如果從防止振動和加工性等均衡地考慮，較好的是90～130GPa，最好是95～120Gpa。
如上所述，關(guān)于楊氏模量和比重，在防止高速轉(zhuǎn)動時的振動方面，成為非常重要的因素。當(dāng)更詳細(xì)地研究一下有關(guān)該均衡的問題時，經(jīng)過比較，可知具有最佳范圍。即，當(dāng)楊氏模量(GPa)/比重的值是37～50時，則可很容易地解決上述問題，再有當(dāng)規(guī)定為40～50時，則可知能夠獲得更高級的匹配。
接著描述有關(guān)維氏硬度，最近，便攜式計算機(jī)等可攜帶的信息機(jī)器顯著地增加，在其中所用的存儲裝置和可拆型存儲媒體等中，除了對前述盤振動的媒體基板的機(jī)械強(qiáng)度要求外，還要求必須具有一定的表面硬度，以耐搬運時的沖擊。因此，為了解決這些課題，表面硬度必須大于4.5GPa。另一方面，若太高，則基板的可加工性能差，所以，上限必須規(guī)定為15GPa。較好是4.7～12GPa，最好是4.9～10Gpa。
接著描述有關(guān)基板實質(zhì)上不含Na2O、PbO的理由。在磁性膜的高精度化和微小化中，材料中的Na2O是有問題的成分。這是由于Na離子明顯使磁性膜顆粒異常生長和取向性降低，所以該成分一旦存在于基板中，則在成膜中擴(kuò)散到磁性膜中，從而使磁特性降低。另外，對于PbO，由于是在環(huán)保方面差的成分，所以應(yīng)盡量避開。
并且，隨著磁信息存儲媒體的面記錄密度提高，因磁頭漂浮高度處于0.025μm以下降低的方向，所以盤表面數(shù)據(jù)區(qū)域要求是使該漂浮高度可能的表面粗糙度(Ra)＝3～9。如Ra大于該值，則低漂浮的磁頭與媒體相碰，引起磁頭和媒體的損壞，會發(fā)生無法輸入和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)鍵問題。
接著描述有關(guān)這些析出結(jié)晶顆粒直徑。為了得到具有上述平滑性(在數(shù)據(jù)區(qū)域為3～9)的玻璃陶瓷基板，其結(jié)晶相的結(jié)晶顆粒直徑成為重要因素。即當(dāng)前述各結(jié)晶相的結(jié)晶顆粒直徑超出規(guī)定的范圍，則得不到所期待的表面粗糙度。而且，對于各結(jié)晶相的狀態(tài)，在所述表面粗糙度的范圍內(nèi)，當(dāng)要獲得表面粗糙度較大的情況下，最好使其作為球狀顆粒形態(tài)生長。其理由是，這些結(jié)晶相的球狀顆粒露出在研磨后的表面上，不改變其光滑性且不產(chǎn)生毛刺，可獲得良好的表面。相反，在所述表面粗糙度的范圍內(nèi)，在使獲得表面粗糙度小的情況下，最好使細(xì)小結(jié)晶均勻分散。
接著，下面描述將原始玻璃的組成范圍限定為上述狀態(tài)的理由。即SiO2成分是通過原始玻璃的熱處理產(chǎn)生作為主結(jié)晶相析出的二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)、石英(SiO2)、石英固溶體(SiO2固溶體)、方英石(SiO2)、方英石固溶體(SiO2固溶體)結(jié)晶的非常重要的成分，但是其量在小于70％時所得到的玻璃陶瓷析出結(jié)晶不穩(wěn)定，組織易于粗大，而，當(dāng)超過80％時則原始玻璃難于熔化成形。
Li2O成分是通過原始玻璃的熱處理產(chǎn)生作為主結(jié)晶相析出的二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)結(jié)晶的非常重要的成分，但是，其量少于9％時，上述結(jié)晶難以析出，同時，原始玻璃也難以熔化，而且，當(dāng)超過12％時，得到的結(jié)晶不穩(wěn)定，組織易于粗大，化學(xué)穩(wěn)定性差。
K2O成分是在使玻璃熔化性提高的同時，防止析出結(jié)晶粗大的成分，但是，若少于2％時，則達(dá)不到上述效果，若超過5％時，則析出結(jié)晶粗大，結(jié)晶相變化以及化學(xué)穩(wěn)定性差。在這些均衡中，特別好的范圍是在3～5％以下。
MgO、ZnO成分是具有促進(jìn)把當(dāng)作本發(fā)明主結(jié)晶相的二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)作為球狀顆粒，把石英(SiO2)、石英固溶體(SiO2固溶體)作為多個顆粒凝聚的球狀凝聚顆粒，把方英石(SiO2)、方英石固溶體(SiO2固溶體)作為促進(jìn)球狀顆粒析出的效果成分，可添加MgO達(dá)到5％，ZnO達(dá)到3％，其中MgO+ZnO達(dá)到5％，還有，MgO達(dá)到5％，ZnO超過3％，合計量超過5％，則難于析出理想的結(jié)晶。而且，為了使所述各結(jié)晶相成為球狀顆粒狀態(tài)獲得的較好范圍是，MgO是0.5～5％，ZnO是0.2～3％，MgO+ZnO是1.2～5％，最好范圍MgO是0.5～5％，ZnO是1～2.5％，MgO+ZnO是1.2～5％。
在本發(fā)明中，P2O5成分作為玻璃的結(jié)晶核成形劑是不可缺少的，但是，其量少于1.5％時結(jié)晶核形成不充分，析出結(jié)晶相粗大，而超過3％時，因原始玻璃乳白失透而批量生產(chǎn)性變差。
ZrO2成分與P2O5成分一樣起玻璃結(jié)晶核形成劑的作用，并且，發(fā)現(xiàn)是在析出結(jié)晶的細(xì)小化和提高材料的機(jī)械強(qiáng)度，以及提高化學(xué)穩(wěn)定性方面具有顯著效果的極重要成分，但是，在其量少于0.5％時無上述效果，而且，若超過5％時則原始玻璃難以熔化，同時，發(fā)生ZrSiO4等熔渣。
Al2O3成分是使玻璃陶瓷化學(xué)穩(wěn)定性以及硬度提高的成分，但是，其量少于2％時無上述效果，而大于10％時熔融性、失透性差，析出的結(jié)晶相變成低膨脹結(jié)晶的β鋰輝石(Li2O·Al2O3·4SiO2)。由于β鋰輝石(Li2O·Al2O3·4SiO2)的析出明顯地使材料的熱膨脹系數(shù)下降，所以，必須避免該結(jié)晶的析出。還有，也受熱處理條件的影響，當(dāng)Al2O3不太多時，由于不產(chǎn)生β鋰輝石，所以擴(kuò)大了熱處理條件的自由度，較好的范圍是2～8％，還有不管在怎樣的熱處理條件下，都不會產(chǎn)生β鋰輝石，這最好的范圍是2～6％。
Sb2O3以及成分可作為玻璃熔化時的澄清劑添加，其量在1％以下較為理想。
其他方面，還要求基板材料無各向異性結(jié)晶、異物、雜質(zhì)等的缺陷，組織緊密均勻、細(xì)小，具有充分地耐如高速轉(zhuǎn)動和磁頭接觸以及可拆存儲裝置的便攜式使用的機(jī)械強(qiáng)度，高的楊氏模量，表面硬度，本申請的玻璃陶瓷基板完全滿足這些條件。
其次，為了制造本發(fā)明的磁信息存儲媒體用的玻璃陶瓷基板，熔化具有上述組成的玻璃，在熱成形以及/或冷加工之后，在450～550℃溫度下熱處理1～12小時形成結(jié)晶核，接著在680～800℃的溫度下熱處理約1～12小時，進(jìn)行結(jié)晶。
通過這樣的熱處理，結(jié)晶的玻璃陶瓷主結(jié)晶相是從二硅酸鋰(Li2O·2SiO2)以及石英(SiO2)、石英固溶體(SiO2固溶體)、方英石(SiO2)、方英石固溶體(SiO2固溶體)中選擇至少一種以上，二硅酸鋰的結(jié)晶顆粒具有球狀顆粒構(gòu)造，其大小具有0.05～0.30μm的直徑，并且，方英石、方英石固溶體的結(jié)晶顆粒具有球狀顆粒構(gòu)造，其大小具有0.10～0.50μm的直徑。而且，石英、石英固溶體的結(jié)晶顆粒具有多個顆粒凝聚的球狀顆粒構(gòu)造，其大小具有0.10～1.00μm的直徑。
接著在用常規(guī)方法研磨該熱處理結(jié)晶的玻璃陶瓷之后，通過拋光，得到表面粗糙度(Ra)為3～9的磁盤基板材料。


圖1是表示包圍處于本發(fā)明磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板的中心的圓形孔的著陸區(qū)域與其外周相鄰的數(shù)據(jù)區(qū)域的仰視圖；圖2是表示在本發(fā)明著陸區(qū)域中形成的凹凸形狀的剖面圖；圖3是表示在本發(fā)明著陸區(qū)域中形成的突起形狀的剖面圖；圖4是表示在本發(fā)明著陸區(qū)域中形成的凹凸或突起高度的剖面圖；圖5是表示在本發(fā)明著陸區(qū)域中形成的凹凸或突起高度的剖面圖；圖6是表示本發(fā)明玻璃陶瓷(實施例2)的HF蝕刻后，顆粒構(gòu)造的電子掃描顯微鏡照片；圖7是表示已有的玻璃陶瓷(比較例1)的HF蝕刻后，顆粒構(gòu)造的電子掃描顯微鏡的照片；圖8是表示本發(fā)明玻璃陶瓷(實施例3)的CO2激光照射后，凹凸的電子掃描顯微鏡的照片；圖9是表示已有的硅酸鋁系列強(qiáng)化玻璃的CO2激光照射后，凹凸的電子掃描顯微鏡照片；圖10是表示使用在著陸區(qū)域進(jìn)行磁頭的啟動和停止的著陸區(qū)方式的磁信息存儲裝置圖；圖11是表示使用從磁信息存儲媒體基板脫離進(jìn)行磁頭的啟動和停止的集載方式的磁信息存儲裝置圖。
符號的說明1.玻璃陶瓷基板2.數(shù)據(jù)區(qū)域3.著陸區(qū)域4.環(huán)的區(qū)域5.圓形孔接著說明本發(fā)明的最佳實施例。表1是制造各玻璃或玻璃陶瓷時的熔化原料溫度一覽表。表2～5同時表示本發(fā)明磁盤用玻璃陶瓷基板組成實施例(No.1～10)，以及作為組成比較例的Li2O-SiO2系2種玻璃陶瓷(比較例1JP-A-62-72547號公報記載的，比較例2JP-A-9-35234號公報記載的)的晶核形成溫度、結(jié)晶溫度、結(jié)晶相、結(jié)晶顆粒直徑、結(jié)晶顆粒形體、研磨數(shù)據(jù)區(qū)域形成的表面粗糙度(Ra)。
表1
表2
<p>表3
表4
表5
<p>本發(fā)明上述實施例的玻璃是把所有氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽等的原料混合，將這些用傳統(tǒng)的熔解裝置在約1350～1450℃溫度下熔解拌勻后作成盤狀，冷卻后得到成形體。其后將此在450～550℃溫度下熱處理約1～12小時形成結(jié)晶核之后，在680～800℃溫度下作1～12小時的熱處理結(jié)晶，得到所要求的玻璃陶瓷。接著將上述玻璃陶瓷用平均顆粒直徑為5～30μm的磨料研磨約10～60分鐘，其后用平均顆粒直徑為0.5～2μm的氧化鈰研磨約30～60分鐘后完成。再把研磨過的玻璃陶瓷沿CO2激光系統(tǒng)固定，使玻璃陶瓷盤基板轉(zhuǎn)動，照射脈沖激光，給著陸區(qū)域形成凹凸或突起。
圖6、7中表示本發(fā)明實施例例以及比較例的結(jié)晶形體。圖6是表示本發(fā)明實施例(No.2)玻璃陶瓷的HF蝕刻后，顆粒構(gòu)造的電子掃描顯微鏡照片；圖7是表示已有的玻璃陶瓷(比較例1)的HF蝕刻后，顆粒構(gòu)造的電子掃描顯微鏡照片；圖8是表示本發(fā)明玻璃陶瓷(實施例3)CO2激光照射后，凹凸的電子掃描顯微鏡照片；圖9是已有的硅酸鋁系列強(qiáng)化玻璃的CO2激光照射后，凹凸的電子掃描顯微鏡照片。
根據(jù)表2～5以及圖6、7，在本發(fā)明與已有的Li2O-SiO2系玻璃陶瓷比較例中，結(jié)晶相的二硅酸鋰(Li2Si2O5)的結(jié)晶顆粒直徑以及結(jié)晶形體全部不同，本發(fā)明的玻璃陶瓷從二硅酸鋰(Li2Si2O5)以及、石英(SiO2)、石英固溶體(SiO2固溶體)、方英石(SiO2)、方英石固溶體(SiO2固溶體)中選擇至少一種以上是球形體，而且結(jié)晶顆粒直徑是細(xì)小的，相反，比較例1的玻璃陶瓷的二硅酸鋰(Li2Si2O5)是針狀形體，而且結(jié)晶顆粒直徑大于1.0μm。在要求更加平滑的情況下，這對于通過研磨成的表面粗糙度和結(jié)晶顆粒的脫落產(chǎn)生的缺陷有影響，比較例1、2的玻璃陶瓷顯示了難于得到在11以下的更平滑的優(yōu)異表面特性。
再者，比較例2的玻璃陶瓷雖然在其主結(jié)晶相中含有β方英石，但是，因結(jié)晶顆粒直徑大，所以表面粗糙度(Ra)大，由于熱膨脹系數(shù)為61，還沒有達(dá)到所要求的范圍，所以對于磁信息存儲媒體用裝置不適合作為磁信息存儲媒體用材料。
在根據(jù)上述實施例得到的玻璃陶瓷基板上，用DC濺射法形成各膜Cr中間層(80nm)、Co-Cr磁性層(50nm)、SiC保護(hù)膜(10nm)。接著涂敷全氟聚醚系潤滑劑(5nm)，得到磁信息存儲媒體。這樣得到的磁信息存儲媒體，由于其良好的表面粗糙度，可比過去降低漂浮高度，并且，即便按照集載方式，以磁頭和媒體接觸的狀態(tài)作輸入輸出，也不會損壞磁頭和媒體，而可進(jìn)行磁信號的輸入輸出。
圖1表示本發(fā)明磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板的一個例子。具有著陸區(qū)域3和與其相鄰的數(shù)據(jù)區(qū)域2，著陸區(qū)域3包圍位于基板1中心的圓形孔5。4表示稱為環(huán)的區(qū)域。
圖2以及圖3分別表示在著陸區(qū)域形成的凹凸形狀一例和突起形狀的一例。并且，圖4以及圖5分別表示在著陸區(qū)域形成的凹凸或突起的間隔以及高度的一例。
圖10表示使用在著陸區(qū)域作磁頭的啟動和停止的著陸區(qū)方式的磁信息存儲裝置。此外，圖11表示使用脫離磁信息存儲媒體基板進(jìn)行磁頭的啟動和停止的磁頭集載方式的磁信息存儲裝置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，解決了上述已有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的問題，可提供能使磁頭穩(wěn)定漂浮，同時與高記錄密度相適應(yīng)的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板及其制造方法，還有在該玻璃陶瓷基板上形成磁媒體的磁信息存儲媒體。
權(quán)利要求
1.一種用于磁信息存儲媒體的玻璃陶瓷基板，其特征是，主結(jié)晶相是從二硅酸鋰(Li2O·2SiO2，X射線衍射法的最大峰值強(qiáng)度的面間隔d＝3.57～3.62)、石英(SiO2，X射線衍射法的最大峰值強(qiáng)度的面間隔d＝3.33～3.41)、石英固溶體(SiO2固溶體，X射線衍射法的最大峰值強(qiáng)度的面間隔d＝3.33～3.41)、方英石(SiO2，X射線衍射法的最大峰值強(qiáng)度的面間隔d＝4.04～4.14)、方英石固溶體(SiO2固溶體，X射線衍射法的最大峰值強(qiáng)度的面間隔d＝4.04～4.14)中選擇至少一種以上，-50～+70℃的熱膨脹系數(shù)為+62～+130×10-7/℃，楊氏模量是80～150GPa，維氏硬度是4.5～15.0GPa，比重是2.2～2.8，研磨加工后的表面粗糙度(Ra)是3～9，Al2O3含有量是2～＜10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于磁信息存儲媒體的玻璃陶瓷基板，其特征是，實質(zhì)上不包括Na2O，PbO。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的用于磁信息存儲媒體的玻璃陶瓷基板，其特征是，二硅酸鋰的結(jié)晶顆粒直徑是0.05～0.30μm，石英以及石英固溶體的結(jié)晶顆粒直徑是0.10～1.00μm，方英石以及方英石固溶體的顆粒直徑是0.10～0.50μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項的用于磁信息存儲媒體的玻璃陶瓷基板，其特征是，玻璃陶瓷所含各成分重量百分率是SiO270～80％Li2O9～12％K2O 2～5％MgO 0～5％ZnO 0～3％其中，MgO+ZnO 0～5％P2O51.5～3％ZrO20.5～5％Al2O32～＜10％Sb2O3+As2O30～2％
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項的用于磁信息存儲媒體的玻璃陶瓷基板，其特征是，為了晶核的形成，將含有前述范圍各成分的原始玻璃在450～550℃溫度下熱處理1～12小時之后，為了結(jié)晶生長，再在680～800℃溫度下加熱1～12小時，然后將表面研磨成粗糙度(Ra)3～9。
6.一種磁盤，是根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項的用于磁信息存儲媒體的玻璃陶瓷基板，其特征是，磁盤是在基板上形成磁性膜以及根據(jù)需要形成底層、保護(hù)層、潤滑膜。
全文摘要
一種用于磁信息存儲媒體的玻璃陶瓷基板,其特征是,主結(jié)晶相是從二硅酸鋰、石英、石英固溶體、方英石、方英石固溶體中選擇至少一種以上,－50～+70℃的熱膨脹系數(shù)為+62～+130×10
文檔編號G11B5/73GK1251355SQ9912240
公開日2000年4月26日 申請日期1999年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月10日
發(fā)明者山口勝彥, 后藤直雪 申請人:株式會社小原