專利名稱：磁信息存儲媒體用的玻璃陶瓷基板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是信息存儲裝置上用的磁信息存儲媒體用基板，尤其涉及這種磁信息記錄媒體，它具有適于近似接觸自動記錄方式及接觸自動記錄方式的超平滑基板表面，在CSS(接觸、開始、停止)方式中，在為防止磁盤和磁頭的吸附的起仃區(qū)的表面特性良好的磁盤等信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板以及在該磁信息存儲介質用的基板上實施成膜工藝。再者，在本說明書中，所謂“磁信息存儲媒體”，意味著是在用作個人計算機硬盤的固定型硬盤、可拆卸型硬盤、卡片型硬盤、數(shù)字顯示照相機、數(shù)字攝相機中可能使用的磁信息存儲媒體等盤狀磁信息存儲媒體。
近年來，由于個人計算機的多媒體化以及數(shù)字顯示照相機、數(shù)字攝相機的普及，要處理動畫和聲音等的大量數(shù)據(jù)，大容量的磁信息存儲裝置的需要大大上升。因此，磁信息存儲媒體，為了加大存儲密度，使位和磁道密度增加，故必須縮小位單元的尺寸。這樣，磁頭隨著位單元的縮小化，在更接近磁言息存儲媒體基板的狀態(tài)下工作。由此，磁頭對磁信息存儲媒體基板，在上浮低的狀態(tài)(近似接觸)或接觸狀態(tài)(接觸)下工作的場合，作為磁信息存儲裝置的起動、停止技術有兩種方式，①在磁信息存儲媒體基板的特定部位(主要是磁信息存儲媒體內的外側未存儲部位)設置實施防止磁頭吸附處理(網紋加工)的專門進行CSS(接觸、開始、停止)的起仃區(qū)的方式；②斜面加載方式，即在磁信息存儲媒體停止中，磁頭于磁信息存儲媒體外徑以外的場所待機，磁盤起動時，磁信息存儲媒體旋轉后，磁頭被加載在磁頭信息存儲媒體上，然后，緩慢地把磁頭降至媒體上，停止時，在磁信息存儲媒體旋轉的狀態(tài)使磁頭上升，然后，被加載到磁信息存儲媒體外徑之外的場所。
采用①的CSS方式，當磁頭和磁信息存儲媒體兩者的接觸面必須比鏡面光滑時，在靜止時發(fā)生吸附，就會有隨著靜止摩擦系數(shù)的增大，旋轉的起動不順利，磁信息存儲媒體表面損傷等問題。對這種情況，用②的斜面加載方式，在磁盤起動，停止時，磁頭在磁信息存儲媒體外徑的外部，只在磁盤起動中，將磁頭加載在磁信息存儲媒體上。為了加載磁頭，該方式要有精密的動作控制，然而，由于不需要CSS方式必要的起仃區(qū)，可將起仃區(qū)專用的部位作為數(shù)據(jù)區(qū)，這可以增加該部分存儲容量，并且，也可以解決磁盤起動時，磁信息存儲媒體表面損傷的問題，這是其優(yōu)點。
如上所述，磁信息存儲媒體對于隨著存儲容量的增大的、磁頭低上浮化或接觸狀態(tài)所引起的磁信號輸入輸出和防止磁頭-磁信息存儲媒體間的吸附的相反的要求，探討二種方式，但是，任何一種方式，其數(shù)據(jù)區(qū)域的表面特性是平滑性必須高于原有的，然而，對基板也同樣要求比原有更平滑的表面。而且，就這些存儲媒體而言，對于現(xiàn)在的固定型磁信息存儲裝置，可拆卸式及卡片式等磁信息存儲裝置處于研究、實用階段，而數(shù)字顯示照相機和數(shù)字攝相機的用途正在開始擴大，包括對其強度等條件，對基板所要求的特性更高。
原來，磁盤基板材料使用鋁合金，然而，在鋁合金基板，由于種種材料缺陷的影響，在研磨工序的基板表面產生突起或斑點狀凹凸，平滑性不理想。另外，由于鋁合金是軟材料，易發(fā)生變形，難以使其薄形化，并且由于磁頭的接觸易產生變形劃傷而損傷媒體等，不能適應當今高密度存儲的要求。
另外，作為解決鋁合金基板的問題的材料，已知有化學強化玻璃的堿石灰玻璃(SiO2-CaO-Na2O)和鋁硅酸鹽玻璃(SiO2-Al2O3-Na2O)，在這種情況下，①研磨是在化學強化后進行，磁盤薄板化的強化層的不穩(wěn)定因素多。
②對于基板，為要提高起動停止(CSS)恃性，在基板表面上制成凹凸，形成網紋，然而，機械或熱(激光加工)處理等，因化學強化層變形而發(fā)生斷裂，就要用化學蝕刻法及晶間生長成膜法，但有難以低成本地穩(wěn)定生產的缺點。
③由于玻璃中含有作為必須成分的Na2O成分，成膜性惡化，為防止Na2O的溶出，要全面處理阻擋層，故也有難以低成本地穩(wěn)定生產的缺點。
對于鋁合金基板及化學強化玻璃基板，已知有幾種結晶化玻璃。例如，特開平6-329440號公報記載的SiO2-Li2O-MgO-P2O5體系結晶化玻璃含有作為主結晶相的焦硅酸鋰(Li2O·2SiO2)及α-石英(α-SiO2)，因可以控制α-石英(α-SiO2)的球形粒徑，故不用原來的機械網紋及化學網紋，研磨成的表面糙度(Ra)可控制在15-50的范圍，它作為基板表面的全面網紋材料是最優(yōu)異的材料，然而，作為目標的表面粗糙度(Ra)3-9及存儲容量快速提高加在一起，仍不能充分適應低上浮性。另外，對下述的起仃區(qū)的議論完全沒有了。
特開平7-169048號公報公開了特征是在磁盤用的基板表面上形成存儲區(qū)和起仃區(qū)的、在SiO2-Li2O體系的玻璃中含有感光性金屬Au和Ag的感光性結晶化玻璃，然而，該結晶化玻璃的主結晶相由硅酸鋰(Li2O·SiO2)及或焦硅酸鋰(Li2O·2SiO2)構成，尤其是，硅酸鋰(Li2O·SiO2)通?；瘜W耐久性差，實用時問題大。并且，當起仃區(qū)形成時，基板的一部分(起仃區(qū))結晶化，用6％HF溶液進行化學蝕刻，使盤的基板形成未結晶化部和結晶化部，對熱、機械作用的不穩(wěn)定因素加大。另外，用HF進行化學蝕刻，由于HF溶液揮發(fā)等問題，濃度難以控制，難以大量生產。
特開平9-35234號公報公開了，在SiO2-Al2O3-Li2O體系玻璃中，由主結晶相為焦硅酸鋰(LiO-2SiO2)和β-鋰輝石(Li2O·Al2O3·4SiO2)構成的磁盤用基板，然而，該結晶化玻璃的主結晶相是具有負的熱膨脹特性(作為結果是使基板的膨脹性低)的β-鋰輝石(Li2O·Al2O3·4SiO2)，限制具有α-石英(α-SiO2)及α-方石英(α-SiO2)結晶等SiO2體系的正的熱膨脹性(作為結果是使基板的膨脹性高)的結晶的析出。該結晶化玻璃，研磨成磁盤中心線的平均表面糙度為小于20，但是，實施例公開的中心線平均表面糙度為12-17，比上述要求粗，隨著存儲容量的提高，不能完全適應磁頭低上浮化。另外，在析出的β-鋰輝石中，必要的、不可缺少的Al2O3成分含5％以上，并且使作為主結晶的、具有負膨脹性的結晶析出的材料，與信息存儲媒體裝置的構成部件的熱膨脹率差所給予的不利影響也就清楚了。加上，結晶化熱處理溫度必須要有820-920℃的高溫，因此，妨礙了其低成本和大量生產。
國際公開號WO97/01164包括了上述特開平9-35234號公報，公開了降低上述組成體系中的Al2O3成分的下限并使結晶化熱處理低溫化(680-770℃)的磁盤用結晶化玻璃，但該改善效果不明顯，在實施例中公開的全部結晶化玻璃的結晶相仍使具有負的熱膨脹特性的β-鋰霞石(Li2O·Al2O3·2SiO2)析出，對于與信息存儲介質裝置的構成構件的熱膨脹率差，給予壞影響。還有，在這些公報中，其特征是，實質上不含有MgO成分。
關于磁盤基板表面的起仃區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū)的形成，已知有幾種技術。例如，特開平6-290452號公報公開了對炭基板用波長523nm的脈沖激光形式起仃區(qū)的方法，然而，在這種場合下還有以下問題①炭基板，采用高壓壓力機及2600℃的高溫燃燒而得到成型品，妨礙了低成本及大量生產。
②炭基板，表面硬度高，端面加工及表面精密研磨困難，妨礙了低成本及大量生產。
③起仃區(qū)的形成方法，可利用脈沖激光的炭氧化以及氣化，然而，對熱氧化反應激烈的材料，因加工形狀不穩(wěn)定，重現(xiàn)性有問題。
另外，特開平7-65359號公報，公開了用脈沖激光的鋁合金基板起仃區(qū)形成方法，但是，每種上述記載的鋁合金基板的問題，當然，鋁合金基板用激光加工，由于激光照射后的加工面會形成金屬特有的熔解部位的氧化以及飛沫殘留等缺點，在實用上有問題。
本發(fā)明的目的，一方面是解決上述原有技術中出現(xiàn)的各種缺點，另一方面是提供一種兼有在磁頭的起動·停止(接觸、起動、停止)部存在的起仃區(qū)。使磁頭的穩(wěn)定上浮成為可能的、在數(shù)據(jù)區(qū)(也包含斜面加載方式)使對應于高存儲密度的數(shù)據(jù)區(qū)的低上浮化或接觸狀態(tài)的磁信息輸入、輸出成為可能的以前沒有的具備良好特性的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板及其制造方法，以及在該玻璃陶瓷板上形成磁媒體其他覆蓋膜的磁信息存儲媒體。
本發(fā)明人為了達到上述目的，反復精心試驗研究的結果，得到一種在SiO2-Li2O-K2O-MgO-ZnO-P2O5-Al2O3-ZrO2體系的玻璃中，其主結晶相系是從α-石英(α-SiO2)、α-石英固溶體(α-SiO2固溶體)、α-方石英(α-SiO2)、α-方石英固溶體(α-SiO2)中選擇至少一種以上及焦硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，具有特定范圍的熱膨脹系數(shù)，結晶粒子系由微細的球狀粒子形態(tài)構成，研磨形成的表面特性具較好的平滑性，因用CO2激光加工使加工特性優(yōu)良從而對磁信息存儲媒體基板表面的起仃區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū)的形成更加有利的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷，因此實現(xiàn)本發(fā)明。
即，權利要求1記載的發(fā)明，是磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，其特征是，主結晶相為從α-石英(α-SiO2)、α-石英固溶體(α-SiO2固溶體)、α-方石英(α-SiO2)以及α-石英固溶體(α-SiO2固溶體)中選擇至少一種以上和焦硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，在-50～+70℃的熱膨脹系數(shù)為+65～+130×10-7/℃。研磨加工后的表面粗糙度(Ra)為3-9玻璃；權利要求2記載的發(fā)明，是特征為實質上不含有Na2O和PbO的權利要求1記載的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板；權利要求3記載的發(fā)明是權利要求1或2記載的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，其特征是，焦硅酸鋰結晶粒子具有球狀粒子形態(tài)，其粒徑在0.05-30μm的范圍內，α-石英及α-石英固溶體的結晶粒子具有多個粒子凝集而成的球狀粒子形態(tài)，其粒徑在0.10-1.00μm的范圍內，α-方石英及α-方英石固溶體的結晶粒子具有球狀粒子形態(tài)，其粒徑在0.10-0.50μm范圍內；權利要求4記載的發(fā)明是權利要求1-3的任何一項記載的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，其特征是，玻璃陶瓷所含各種成分的重量百分率為如下SiO270-80％Li2O 9-12％K2O2-5％MgO 0.5-4.8％ZnO 0.2-3％但MgO+ZnO 1.2-5％P2Os 1.5-3％ZrO20.5-5％Al2O32-5％Sb2O3+As2O30-2％權利要求5記載的發(fā)明是權利要求1-4的任何一項記載的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，其特征是，為了使含有上述范圍的各種成分的原玻璃形成核，于成核溫度450-550℃熱處理1-12小時，并且，為了結晶成長，于680-800℃的結晶化溫度熱處理1-12小時后，研磨表面至3-9的表面粗糙度(Ra)；權利要求6記載的發(fā)明是權利要求1-5中任何一項記載的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，其特征是，在有數(shù)據(jù)區(qū)和起仃區(qū)的信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板中，該起仃區(qū)有用CO2激光照射形成的無數(shù)個凹凸或突起；權利要求7的記載的發(fā)明是權利要求1-6中任何一項記載的磁信息存儲的媒體用玻璃陶瓷基板，其特征是，在起仃區(qū)，用CO2激光形成無數(shù)個凹凸或突起，該凹凸或突起的高度為50-300，表面粗糙度(Ra)為10-50，該凹凸或突起的間隔為10-200μm；權利要求8記載的發(fā)明，在權利要求1-7中的任何一項記載的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板上形成磁性膜，以及視必要形成底層、保護層和潤滑膜的磁盤。
下面介紹本發(fā)明的玻璃陶瓷基板的主結晶相，及其粒徑·粒子形態(tài)，熱膨脹率，表面特性，組成，熱處理條件，限定網紋后表面的理由。還有，組成用同樣的氧化的基準表示。
首先，主結晶相應該是從α-石英(α-SiO2)、α-石英固溶體(α-SiO2固溶體)、α-方石英(α-SiO2)及α-方石英固溶體(α-SiO2固溶體)中至少選擇一種以上以及焦硅酸鋰(Li2O·2SiO2)。這是因為主結晶相是左右熱膨脹率、機械強度、結晶形態(tài)以及起因于它們的表面特性的重要因素，由于實現(xiàn)了作為上述高密度存儲用的基板所要求的各種特性，所以，必須用它們作為主結晶相。
其次，關于熱膨脹率，因為隨著存儲密度的提高對磁頭和媒體的配置也要求高精度，故要求媒體基板及盤的各個結構零件尺寸精度高。因此，不能無視這些結構零件間的熱膨脹系數(shù)之差的影響，所以，這些熱膨脹系數(shù)之差必須極小。尤其是，小型磁信息存在媒體所用的構成部件的熱膨脹率，最好是+90～+100×10-7/℃，基板也要有這樣大小的熱膨脹系數(shù)，可是，通過傳動的設計，有時可使用偏離上述范圍的熱膨脹系數(shù)(+70左右～+125左右×10-7/℃)的材料制作成結構零件。根據(jù)上述理由，本發(fā)明的結晶體系，一邊要謀求兼顧強度，一邊要能廣泛適應所用構成部件的材質，則熱膨脹系數(shù)應在-50～+70℃溫度范圍內為+65-130×10-7/℃。
其次，關于基板實質上不含Na2O和PbO的理由，在磁性膜的高精度化和精細化中，材料中的Na2O是有害的成分。這是由于鈉離子使磁性膜粒子異常成長及取向性顯著降低，當該成分在基板中存在時，成膜過程中向磁性膜內擴散，從而使磁特性下降。另外，關于PbO，因環(huán)境方面是不理想的成分，應盡力避免使用。
其次，關于基板的表面特性，在CSS方式中，起仃區(qū)(磁帶的起動、停止部位)的表面狀態(tài)，其凹凸或突起在50以下，由于靜止時產生的接觸阻力增大，磁頭和媒體基板發(fā)生吸附，磁盤起動時，磁媒體或磁頭發(fā)生破損的危險性顯著增高。一方面，在表面狀態(tài)的凹凸或突起大于300的粗糙表面，磁盤起動后，由于會發(fā)生磁頭壓扁等，因此，起仃區(qū)的表面狀態(tài)必須是50-300高度，其凹凸或突起的間隔要控制在10-20μm，其表面粗糙度(Ra)要求控制在10-50的表面狀態(tài)。
另外，隨著磁信息儲存媒體的面存儲密度的提高，磁頭的上浮高度在0.025μm以下并有降低的傾向時，磁盤表面的數(shù)據(jù)區(qū)，要求可能上浮高度的表面粗糙度(Ra)為3-9。用斜面加載方式，媒體的全部面能成為數(shù)據(jù)區(qū)，這種場合下不加工網紋，要求全區(qū)域的表面糙度(Ra)為3-9。
其次，關于這些析出結晶的粒子形態(tài)和粒徑，為要得到有上述平滑性(在數(shù)據(jù)區(qū)為3-9)的玻璃陶瓷基板，其結晶粒子和形態(tài)是重要的因素。比上述各結晶的結晶粒徑大或小，都不能得到所希望的表面粗糙度。另外，由于形態(tài)是球狀，它們露出研磨后的表面，由于平滑而不發(fā)生張力等，得到良好的表面。
其次，下面敘述關于將原玻璃的組成范圍限定在上述范圍的理由。即，SiO2成分，由于原玻璃的熱處理，是生成作為生結晶相析出焦硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，α-石英(α-SiO2)，α-石英固溶體(α-SiO2固溶體)，α-方石英(α-SiO2)，α-方石英固溶體(α-SiO2固溶體)結晶的極重要成分，其量小于70％時，得到的玻璃陶瓷的析出結晶不穩(wěn)定，組織易粗大化，另外，當大于80％時，原玻璃的熔融、成型困難。
Li2O成分，由于原玻璃的熱處理，是生成作為主結晶相的焦硅酸鋰(Li2O·2SiO2)結晶的極重要成分，然而，由于其量小于9％，在上述結晶析出變難的同時，原玻璃的熔融變難，另外，當大于12％時，結晶不穩(wěn)定，組織易變粗，化學耐久性惡化。
K2O成分是提高玻璃的熔融性，同時防止析出結晶變粗的成分，當其量小于2％，則得不到上述效果，另外，當大于5％時，析出的結晶變粗，結晶相變化以及化學耐久性惡化，并且，成膜時向媒體的擴散增多，招致媒體的異常成長及取向性下降，危險性增高。
MgO、ZnO成分是發(fā)現(xiàn)使作為本發(fā)明主結晶相的焦硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，α-石英(α-SiO2)，α-石英固溶體(α-SiO2固溶體)，α-方石英(α-SiO2)，α-方石英固溶體(α-SiO2固溶體)的各結晶粒子析出成球粒子形態(tài)重要成分，但是，MgO成分小于0.5％、ZnO成分小于0.2％，二者合計小于1.2％時，得不到上述效果，另外，MgO成分，ZnO成分分別大于4.8％和3％，二者的合計量大于5％時，難以析出所希望的結晶。
P2O5成分在本發(fā)明中，作為玻璃結晶核形成劑是不可缺少的，但是，其量小于1.5％時，結晶核的形成不充分，析出的結晶變粗，另外，當大于3％時，原玻璃的乳白失透，大量生產性能惡化。
ZrO2成分與P2O5成分同樣具有作為玻璃結晶核形成劑的功能，是對析出微細結晶、材料強度的提高以及化學耐久性的增強有顯著的效果的極重要成分，然而，其量小于0.5％時，得不到上述效果，另外，當超過5％時，原玻璃的熔融困難，同時發(fā)生ZrSiO4的熔化殘留。
Al2O3成分是提高玻璃陶瓷的化學耐久性及硬度的成分，然而，其量小于2％時，得不到上述效果，另外，當超過5％時，熔融性和失透性惡化，析出的結晶相發(fā)生相變化，成為低膨脹結晶的β-鋰輝石(Li2O·Al2O3·4SiO2)。β-鋰輝石(Li2O·Al2O3·4SiO2)及β-方英石(β-SiO2)的析出由于使材料的熱膨脹系數(shù)顯著降低，故要避免這類結晶的析出。
Sb2O3及/或As2O3成分是作為玻璃熔融時的澄清劑而添加的，然而，其合計量小于2％就足夠了。
其他，基板材料要求結晶各向異性，無夾雜物和雜質等的缺陷，組織致密均勻，細微，以及，在高速旋轉和磁頭的接觸以及可拆的存儲裝置一類攜帶型使用時具有堅固的機械強度、高相氏模量和表面硬度。本發(fā)明的玻璃陶瓷基板能完全滿足這些條件。
接著，在制造本發(fā)明這樣的磁信息存儲媒體用的玻璃陶瓷基板時，熔解有上述組成的玻璃，進行熱成形及/或冷加工后，在450-550℃范圍的溫度熱處理1-12小時，形成結晶核，然后在680-800℃范圍的溫度熱處理約1-12小時，進行結晶化。
通過這樣的熱處理，結晶化了的玻璃陶瓷的主結晶相為，從α-石英(α-SiO2)、α-石英固溶體(α-SiO2固溶體)、α-方石英(α-SiO2)以及α-方石英固溶體(α-SiO2固溶體)中選擇至少1種上以和焦硅酸鋰(Li2O·2SiO2)。焦硅酸鋰的結晶粒子具有球狀粒子構造，其大小為具有0.05-0.30μm范圍的粒徑。另外，α-方石英及α-方英石固溶體的結晶粒子具有球狀粒子構造，其大小為具有0.10-0.50μm范圍的粒徑。另外，α-石英、α-石英固溶體的結晶粒子具有多個粒子凝集的球狀粒子構造，其大小為具有0.10-1.00μm范圍的粒徑。
然后，將該熱處理結晶化了的玻璃陶瓷按通常方法研磨后拋光，得到表面粗糙度(Ra)為3-9范圍的磁盤基板用材。
并且，這樣的基板為了形成起仃區(qū)的凹凸或突起，用CO2激光時起仃區(qū)進行照射。在激光照射后的起仃區(qū)，形成50-300的凹凸或突起，其間隔為25-250μm，表面糙度為10-50的范圍。在

圖1中，玻璃陶瓷基板1有，圍繞著位于中心的圓形孔5的起仃區(qū)3和其外側的數(shù)據(jù)區(qū)2。還有，4是環(huán)；在圖2中，表示在起仃區(qū)所形成的凹凸的形狀。在圖3中表示在起仃區(qū)所形成的突起的形狀。在圖4中表示起仃區(qū)所形成的凹凸或突起的間隔。在圖5中表示起仃區(qū)所形成的凹凸或突起的高度。
一般已知的材料表面重整(切斷、焊接、精細加工)所用的激光大致分成Ar激光、CO2激光、激元激光以及LD激光固體激光，尤其對于本發(fā)明的玻璃陶瓷激光加工，Ar激光和激元激光會產生因加工表面的形狀以及飛沫引起表面缺陷，故限定使用CO2激光。
在用CO2激光形成起仃區(qū)時，使研磨過的玻璃陶瓷基板一邊通過主軸以夾緊的狀態(tài)旋轉，一邊在垂直基板表面方向以一定間隔照射脈沖激光，形成起仃區(qū)的凹凸或突起。
關于這種脈沖激光照射，CO2激光光點直徑約10-50μm，與玻璃陶瓷的組成相符，對激光輸出和激光脈沖寬度等諸條件進行控制。
影響采用CO2激光照射在基板表面形成凹凸或突起的諸條件，主要有①激光輸出；②激光脈沖長度；③激光光點直徑，即基板表面的照射面積等，然而，在受激光照射一側的基板材質中，尤其是，激光照射(升溫)對玻璃熔融點(MeltingPoint)及析出結晶熔點的影響。例如，在不析出結晶的一般玻璃基板中，與表1所示的玻璃陶瓷相比，其熔點低，經受激光照射時，熔融部非常不穩(wěn)定，凹凸或突起形狀難以控制。另外，在激光照射部和未照射部，因受熱的原因而發(fā)生變形及微小的裂縫，使基板強度顯著降低。在玻璃陶瓷基板中，因析出結晶的種類引起熔點差別很大。本發(fā)明的玻璃陶瓷比玻璃基板的熔點高，激光照射后的凹凸或突起形狀穩(wěn)定。與此相反，一般的MgO-Al2O3-SiO2體系、ZnO-Al2O3-SiO2體系、Li2O-Al2O3-SiO2體系等玻璃陶瓷，與表1所示的本發(fā)明的玻璃陶瓷相比，由于其熔點高，必須用高輸出的激光加工，同時，作為目標的凹凸或突起的形成難以控制。
圖1是表示圍繞本發(fā)明CSS方式磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板的一個實施例中心的圓形孔的起仃區(qū)與數(shù)據(jù)區(qū)的俯視圖。
圖2是表示同一實施例的起仃區(qū)上所形成的凹凸形狀的剖面圖。
圖3是表示同一實施例的起仃區(qū)上所形成的突起形狀的剖面圖。
圖4是表示同一實施例的起仃區(qū)上所形成的凹凸或突起的間隔的剖面圖。
圖5是表示同一實施例的起仃區(qū)上所形成的凹凸或突起的高度的剖面圖。
圖6是表示本發(fā)明的玻璃陶瓷(實施例2)的HF蝕刻后的粒子構造電子掃描顯微鏡照片圖。
圖7是表示已有的玻璃陶瓷(比較例1)HF蝕刻后的粒子構造的電子掃描顯微鏡照片圖。
圖8是表示本發(fā)明的玻璃陶瓷(實施例3)的CO2激光照射后的凹凸的電子掃描顯微鏡照片圖。
圖9是表示已有的鋁硅酸鹽體系強化玻璃的CO2激光照射后凹凸的電子掃描顯微鏡照片圖。
圖10是表示在起仃區(qū)進行磁頭起動、停止的起仃區(qū)方式的磁信息存儲裝置的圖。
圖11是表示在磁信息存儲媒體基板外進行磁頭的起動、停止的斜面加載方式的磁信息存儲裝置的圖。
下面說明本發(fā)明的最好實施例。表1為各種玻璃或玻璃陶瓷制造時的原料熔融溫度一覽表。表2-5對于本發(fā)明的磁盤用的玻璃陶瓷基板的實施組成例(No.1-10)及作為比較組成例的2種已有的Li2O-SiO2體系的玻璃陶瓷(比較例1特開昭62-72547號公報記載的；比較例2特開平9-35234號公報記載的)，共同表示這些玻璃陶瓷的核形成溫度、結晶化溫度、結晶相、結晶粒徑、結晶粒子形態(tài)、數(shù)據(jù)區(qū)研磨成的表面粗糙度(Ra)、起仃區(qū)用CO2激光照射得到的凹凸或突起的高度和表面粗糙度Ra的值。
表1
表2
表3
表4<
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表5
本發(fā)明的上述實施例玻璃，全部都混合氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽等原料，用一般熔解裝置，在約1350-1450℃的溫度將其熔解，攪拌均勻后，成形為圓盤狀，冷卻，得到玻璃成型體。然后，將其在450-550℃熱處理約1-12小時，結晶核形成后。在680-800℃熱處理約1-12小時使其結晶，得到所希望的玻璃陶瓷。然后，用平均粒徑5-30μm的砂粒，將上述玻璃陶瓷研磨約10-60分鐘，在平均粒徑0.5-2μm的氧化鈰中，研磨約30-60分鐘。并且，把研磨過的玻璃陶瓷固定在CO2激光照射體系內，旋轉玻璃陶瓷圓盤基板，照射脈沖激光，在起仃區(qū)形成凹凸或突起。
這種CO2激光照射，通過使激光輸出、激光束的直徑、焦點距離、激光脈沖寬度等諸條件與玻璃陶瓷的組成組合來進行控制。
再對形成了起仃區(qū)的玻璃陶瓷圓盤，用光學表面粗糙度解析裝置Zygo，求出數(shù)據(jù)區(qū)的表面粗糙度(Ra)，起仃區(qū)的凹凸或突起的高度和表面粗糙度Ra。
本發(fā)明的實施例及比較例的結晶形態(tài)示于圖6、圖7，另外，本發(fā)明的實施例及已知的鋁硅酸鹽體系強化玻璃的激光照射后的表面狀態(tài)示于圖8、圖9。圖6是表示本發(fā)明的實施例(No.2)玻璃陶瓷的HF蝕刻后粒子結構的電子掃描型顯微鏡照片，圖7是表示已有的玻璃陶瓷(比較例1)的HF蝕刻后粒子結構的電子掃描型顯微鏡照片，圖8為本發(fā)明實施例(No.3)的玻璃陶瓷的照射CO2激光后的電子掃描型顯微鏡照片，圖9為鋁硅酸鹽體系強化玻璃的照射CO2激光后的電子掃描顯微鏡照片。
如表2-5及圖6、圖7所示，本發(fā)明與已有的Li2O-SiO2體系的玻璃陶瓷比較例，結晶相的焦硅酸鋰(Li2Si2O5)的結晶粒徑及結晶形態(tài)完全不同，本發(fā)明的玻璃陶瓷，從α-石英、α-石英固溶體、α-方石英及α-方英石固溶體中選擇至少一種以上及焦硅酸鋰(Si2Si2O5)是球狀形狀(對α-石英是凝集成球狀形態(tài))，并且，結晶粒徑精細。
與此相反，比較例1的玻璃陶瓷，焦硅酸鋰(Li2Si2O5)是針狀形態(tài)，且結晶粒徑在1.0μm以上。這些使在要求比較平滑的狀況研磨成的表面粗糙度及結晶粒子的脫落產生的缺陷受到影響，比較例1、2的玻璃陶瓷難以得到小于12的平滑性特別優(yōu)良的表面。另外，比較例2的玻璃陶瓷，在其主結晶相中含有β-方英石，熱膨脹系數(shù)(×10-7/℃)為61，變成低膨脹，與磁信息存儲媒體的裝置的各組成零件的熱膨脹率差大。
關于圖8、圖9所示的用激光加工的表面狀態(tài)，如上述已有技術記載的那樣，與已有的鋁基板及化學強化玻璃產生的缺點相反，本發(fā)明的玻璃陶瓷是如圖8所示的均質，能進行形狀優(yōu)異的激光加工。圖9所示的化學強化玻璃(SiO2-Al2O3-Na2O，K2O離子交換)能清楚地看到，用激光加工不穩(wěn)定，污濁的表面狀態(tài)。關于這些，可以認為本發(fā)明的玻璃陶瓷與非晶態(tài)的玻璃相比，耐熱性優(yōu)良，并且，沒有強化玻璃特有的表面強化層與內部未強化層之間的應力變化，在本發(fā)明的玻璃陶瓷內部析出的結晶相，具有防止各種外部作用所生成的微小裂縫擴大的效果由于這些的綜合效果，提高對激光照射的耐久性。
另外，在由上述實施例所得到的玻璃陶瓷基板上，用DC濺射法，形成Cr中間層(80nm)、Co-Cr磁性層(50nm)、SiC保護膜(10nm)。然后，涂布全氟聚醚類潤滑劑(5nm)，得到信息磁存儲媒體。由此得到的信息磁存儲媒體因具有良好的表面粗糙度，能降低已有的磁頭上浮高度，另外，用斜面加載方式即使進行磁頭和媒體接觸狀態(tài)的輸入、輸出能進行不發(fā)生磁頭破損·媒體破損的磁信號的輸入、輸出。
如上所述，如按照本發(fā)明，一邊解決在上述已有技術中看到的各種缺點，一邊在起仃區(qū)使磁帶的穩(wěn)定上浮成為可能，同時使在與記錄高密度化對應的數(shù)據(jù)區(qū)的低上浮成為可能，能提供兼有二種表面特性的這種磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板以及在該玻璃陶瓷基板上形成磁媒體覆蓋膜的磁信息存儲媒體。
權利要求
1.一種磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，其特征是，主結晶相為從α-石英(α-SiO2)、α-石英固溶體(α-SiO2固溶體)、α-方石英(α-SiO2)以及α-方石英固溶體(α-SiO2固溶體)中選擇至少一種以上和焦硅酸鋰(Li2O·2SiO2)，在-50～+70℃的熱膨脹系數(shù)為+65～+130×10-7/℃，研磨加工后的表面粗糙度(Ra)為3-9。
2.如權利要求1記載的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，其特征是實質上不含有Na2O和PbO。
3.如權利要求1或2中記載的磁信息存儲媒體的玻璃陶瓷基板，其特征是，焦硅酸鋰結晶粒子具有球狀粒子形態(tài)，其粒徑在0.05-0.30μm范圍內，α-石英及α-石英固溶體的結晶粒子具有多個粒子凝集的球狀粒子形態(tài)，其粒徑在0.10-1.00μm范圍內，α-方石英及α-方英石固溶體的結晶粒子具有球狀粒子形態(tài)，其粒徑在0.10-0.50μm范圍內。
4.如權利要求1-3的任何一項記載的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，其特征是，玻璃陶瓷板所含的各種成分其重量百分率是SiO270-80％Li2O9-12％K2O 2-5％MgO 0.5-4.8％ZnO 0.2-3％但MgO+ZnO1.2-5％P2Os1.5-3％ZrO20.5-5％Al2O32-5％Sb2O3+As2O30-2％
5.如權利要求1-4的任何一項記載的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，其特征是，為了使含有上述范圍各種成分的原玻璃形成核，應在450℃-550℃的核形成溫度熱處理1-12小時，并且，為使結晶成長，應在680-800℃的結晶化溫度熱處理1-12小時后，研磨表面使其粗糙度(Ra)為3-9。
6.如權利要求1-5的任何一項記載的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，其特征是，在有效數(shù)據(jù)區(qū)和起仃區(qū)的信息存儲媒體用的玻璃陶瓷基板上，用CO2激光照射該起仃區(qū)，形成無數(shù)個凹凸或突起。
7.如權利要求1-6的任何一項記載的磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板，其特征是，在起仃區(qū)用用CO2激光形成無數(shù)個凹凸或突起，其凹凸或突起的高度為50-300，表面糙度(Ra)為10-50，該凹凸或突起的間隔為10-200μm。
8.一種磁盤，是在權利要求1-7的任何一項記載的磁信息存儲媒體用的玻璃陶瓷基板上，形成磁性膜和根據(jù)需要形成底層、中間層、保護層及潤滑層等面構成的磁盤。
全文摘要
本發(fā)明提供磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板,它具備有在起停區(qū)能使磁頭的穩(wěn)定上浮,在其數(shù)據(jù)區(qū)(也包括加載方式),能使對應高存儲密度的低上浮化或在接觸狀態(tài)的磁信號輸入輸出的良好的表面特性。磁信息存儲媒體用玻璃陶瓷基板,其特征是,主結晶相為從焦硅酸鋰(Li
文檔編號C03B32/00GK1247171SQ9812061
公開日2000年3月15日 申請日期1998年9月5日 優(yōu)先權日1998年9月5日
發(fā)明者后藤直雪 申請人:株式會社小原