專利名稱：一種用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拋光漿料，特別是涉及一種用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，屬于計算機存儲器硬盤制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著存儲器硬盤容量及存儲密度的快速上升，要求磁頭去讀更小、更弱的信號，因而磁頭與磁盤磁介質(zhì)之間的距離需要進一步減小以提高輸出信號的強度。目前，產(chǎn)品化地計算機磁頭的飛行高度已降低到10nm左右，，預(yù)計下一代將降低到7-8nm，并且已有人在進行磁頭與磁盤間準(zhǔn)接觸乃至直接接觸讀寫的研究。隨著磁頭與磁盤間運行如此的接近，對磁盤表面質(zhì)量的要求也越來越高。當(dāng)硬盤表面具有波度時，磁頭就會隨著高速旋轉(zhuǎn)的存儲器硬盤的波動上下運動。然而，如果波度超過一定的高度時，磁頭就不再能隨著波度運動，它就會與磁盤基片表面碰撞，發(fā)生所謂的“磁頭壓碎”，磁頭壓碎會損壞磁頭或存儲器硬盤表面上的磁介質(zhì)，從而導(dǎo)致磁盤設(shè)備發(fā)生故障或讀寫信息的錯誤。另一方面，當(dāng)存儲器硬盤表面上存在數(shù)微米的微凸起時也會發(fā)生磁頭壓碎。此外，當(dāng)硬盤表面存在凹坑時，就不能完整地寫入信息，導(dǎo)致信息讀出的失敗，就會發(fā)生錯誤。因此，在形成磁介質(zhì)之前，對磁盤基片進行超精拋光，使基片的表面粗糙度和波紋度降至最小是很重要的，同時還必須完全去除微凸起、細(xì)小凹坑、劃痕、拋光條痕、表面塵埃等表面缺陷。
在對磁盤基片進行超精拋光時，一般采用二步或兩步以上拋光的方法，即先采用含有粒徑較大磨粒的拋光液進行初拋，以去除基片表面上的較大波度和表面缺陷，然后進行第二步拋光，即精拋光或最終拋光，第二步拋光的目的是使表面粗糙度及波紋度降低到最小，并消除劃痕、微凸起、細(xì)小凹坑、拋光條痕等表面缺陷。
近幾年來，已有一些專利報道了存儲器硬盤的磁盤基片的拋光組合物及拋光方法，如專利公開號CN1379074A，CN1357586A，CN1316477A。根據(jù)本發(fā)明者研究的結(jié)果，隨著硬盤制造商對存儲器硬盤的基片表面加工質(zhì)量的提高，已有的化學(xué)機械拋光組合物及拋光方法專利技術(shù)所能得到的最終表面粗糙度、波紋度及表面缺陷的控制，不能滿足存儲器硬盤的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，通過添加潤滑劑來減小拋光墊與盤片的過度摩擦，調(diào)整磨料的在拋光中的運動規(guī)律，防止拋光條痕的產(chǎn)生，采用平衡溶劑來提高拋光液的穩(wěn)定性及化學(xué)機械作用的均一性。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的一種用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，含有磨料、氧化劑和水，其特征在于該拋光漿料還含有水溶性潤滑劑和拋光平衡劑。
在上述拋光漿料中，所述磨料選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯中的任何一種或兩種以上的混合物，其磨料的含量為1-20wt％，優(yōu)選為3-8wt％；所述磨料優(yōu)選為膠體二氧化硅，其平均粒度為10-200納米，優(yōu)選為20-80納米；
所述氧化劑為選自硝酸、過硝酸、過氧化氫、碘酸、高碘酸、硝酸鐵、硝酸鋁中的至少一種，其氧化劑的含量為0.1-12wt％，優(yōu)選為0.3-5wt％；所述氧化劑優(yōu)選為硝酸鐵，其水溶液的雜質(zhì)顆粒度小于200納米；所述水為去離子水或蒸餾水；所述水溶性潤滑劑為脂肪酸聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪胺聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪酸多元醇酯的一種或兩種以上的混合物，其潤滑劑的含量為0.2-20wt％，優(yōu)選為1-5wt％；所述拋光平衡劑為水溶性醇，優(yōu)選為異丙醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇的一種或兩種以上的混合物，其平衡劑的含量為0.05-20wt％，優(yōu)選為0.5-6wt％；所述拋光漿料的PH值為1-4。
采用本發(fā)明提供的拋光漿料對存儲器硬盤的磁盤基片進行拋光，可以降低存儲器硬盤的基片表面的粗糙度和波紋度，使得平均波紋度(Wa)和平均粗糙度(Ra)均小于0.7埃，并可以有效地消除凹坑、突起、劃痕、拋光條痕(polishing lines)等表面缺陷，并能以經(jīng)濟的高速度進行拋光。


圖1為初步拋光后的基片表面AFM形貌。
圖2為實施例4的基片表面形貌。
圖3為比較例2的基片表面形貌。
具體實施例方式
本發(fā)明提供的用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，含有磨料、氧化劑、水，水溶性潤滑劑和拋光平衡劑。
在本發(fā)明拋光漿料的組分中，適用的主要磨料選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯。磨料不限于這些磨料中的任何特定一種，但較好的是二氧化硅。二氧化硅包括膠體二氧化硅、熱解法二氧化硅和許多制備方法或性質(zhì)不同的其他類型的二氧化硅。
在以上磨料當(dāng)中，膠體二氧化硅能較好地用作本發(fā)明的磨料。制備膠體二氧化硅通常采用的方法為將硅酸鹽進行離子交換，得到晶種，然后進行晶粒生長，得到要求的膠體二氧化硅粒徑及粒徑分布。
上述磨料在拋光過程中通過機械磨削作用對要拋光的基片表面進行拋光。其中膠體二氧化硅的粒徑通常為10-200納米，優(yōu)選為20-80納米，膠體二氧化硅單分散或較寬的粒徑分布均可。是用激光粒度衍射粒度分布測量儀測得的平均粒度和粒度分布。如果膠體二氧化硅的平均粒徑超出200納米，則易產(chǎn)生劃痕，并且表面粗糙度較大。如果平均粒徑小于10納米，則磨削作用太弱，導(dǎo)致表面平整度較差，并且拋光過程噪音較大。
拋光液中膠體二氧化硅的含量為1-20％(重量)，最好為3-8％(重量)，以拋光液的總重量計。如果膠體二氧化硅的含量太低，機械作用低，表面平整度差，如果膠體二氧化硅的含量過高，則會導(dǎo)致劃痕增多。
作為本發(fā)明拋光的成分之一的氧化劑選自硝酸、過硝酸、過氧化氫、碘酸、高碘酸、硝酸鐵、硝酸鋁。氧化劑在拋光過程中提供化學(xué)作用，即對基片表面進行氧化，使基片表面脆化而易于磨去。優(yōu)選硝酸鐵作為氧化劑。
本發(fā)明中的拋光漿料中氧化劑的的含量為0.1-12wt％，最好為0.3-5wt％，以拋光漿料的總重量計。如果氧化劑的含量太低，化學(xué)作用太弱，拋光性能差，如果氧化劑的含量過高，則會導(dǎo)致腐蝕增加，拋光后基片表面的波紋度較大。
作為本發(fā)明拋光漿料的成分之一的潤滑劑采用脂肪酸聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪胺聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪酸多元醇酯的一種或幾種。拋光漿料中的潤滑劑通過表面吸附來減低拋光墊與基片間的過度摩擦，消除拋光條痕(polishing lines)。同時，潤滑劑還可以降低拋光漿料的表面張力，改善拋光漿料的流動性及在基片表面的鋪展性，影響拋光漿料中磨料的運動規(guī)律，以得到較好的拋光效果。
拋光漿料中潤滑劑的的含量為0.2-20wt％，最好為1-5wt％，以拋光液的總重量計。如果潤滑劑的含量太低，潤滑作用弱，起不到改善表面質(zhì)量的作用，如果潤滑劑的含量過高，則會潤滑過度，導(dǎo)致拋光效率低及拋光時間的延長。
作為本發(fā)明拋光液的成分之一的平衡劑采用異丙醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇的一種或一種以上。拋光液中的平衡劑通過其分子結(jié)構(gòu)中的羥基在膠體二氧化硅與溶劑水間起到橋連作用，以改善拋光液的穩(wěn)定性及均一性。
拋光液中平衡溶劑含量為0.05-20wt％，最好為0.5-6wt％，以拋光液的總重量計。如果平衡溶劑的含量太低，不足以穩(wěn)定拋光液，如果平衡溶劑的含量過高，則不會進一步提高拋光液的穩(wěn)定性，并導(dǎo)致拋光液成本的升高。
作為本發(fā)明拋光液的組分之一可以是去離子水或蒸餾水，主要是考慮到拋光漿料的穩(wěn)定性和拋光工藝中不希望有雜質(zhì)離子和顆粒存在。
本發(fā)明的拋光漿料可采用如下方法制備在水中混入所需用量的膠體二氧化硅、潤滑劑、平衡溶劑、氧化劑，這些成分在水中的分散或溶解是任意的。可采用攪拌或超聲波分散法進行分散。此外，這些成分的添加順序是任意的，可以先分散溶解任何一種，也可同時進行。
本發(fā)明的拋光漿料可加入pH值調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值至需要的范圍。為了達到本發(fā)明的較好的效果，pH值在1-4為好。pH值調(diào)節(jié)劑可以是有機酸、有機堿或無機酸、無機堿。
本發(fā)明拋光漿料適用于拋光存儲器硬盤的基片為Ni-P磁盤或鋁磁盤。拋光機可以為單面拋光機、雙面拋光機或其組合。拋光墊為絨面型、非織造型、植絨型、起絨型等。
采用本發(fā)明的化學(xué)機械拋光液及拋光方法，可以得到“高、精”的拋光表面。為了提高拋光效率，較好的是使用上述拋光漿料的拋光步驟作為最終的拋光步驟，即在用本發(fā)明的拋光液拋光前，基片最好先進行初步拋光，較好的是將經(jīng)初步拋光的基片的表面粗糙度降至Ra不大于10埃。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的實施方案作進一步說明
實施例1-8
在機械攪拌條件下，將所需用量的膠體二氧化硅(初始顆粒的平均粒度40納米)加入到去離子水中分散稀釋，然后依次加入已精制過的潤滑劑、平衡溶劑、氧化劑，充分?jǐn)噭蚝?，加入適量pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH至需要的范圍。以該方法制備實施例1-8和比較例1-3的實驗樣品，其具體配比見表1。
表1
拋光條件
拋光機雙面拋光機
被拋光基片95mm/50mil鎳磷敷鍍的鋁合金基片(已經(jīng)過初步拋光，其表面粗糙度Ra＝6)
被拋光基片數(shù)45片
拋光墊FK-1-N，其物理性質(zhì)見表2
拋光壓力80g/cm2
下盤轉(zhuǎn)速30rpm
拋光時間8.5min
拋光液流量400ml/min
表2 FK-1-N的物理性質(zhì)厚度重量密度可壓縮性 彈性 絨毛層厚度(mm) (g/m2) (g/cm3) (％)(％)(μm)0.80350 0.44 4.0 85 450
拋光完成后，接著對拋光基片進行洗滌和干燥，然后測量基片的表面形貌特征和磨削速率。用厚度儀測量拋光前后基片厚度差來獲得磨削速率。表面波紋度Wa、表面粗糙度Ra用Chapman MP2000+表面形貌儀(Chapman Instrument Inc.，美國)測試，其分辨力為0.3，測量波長分別為Ra 80μm及Wa 400μm。表面形貌用DI D-300原子力顯微鏡((Digital InstrumentCorp.，美國)觀察，其水平分辨力為0.1nm，垂直分辨力為0.01。對所有45片被拋光的基片進行測量，由平均值得到表面粗糙度、波紋度和磨削速率。所得的結(jié)果見表3。
表3
由表3的結(jié)果可見，本發(fā)明的拋光漿料的拋光性能優(yōu)于僅含常規(guī)鐵化合物的拋光組合物，實施例與比較例的磨削速率相近，但實施例能夠獲得更光滑的拋光表面(平均波紋度(Wa)和平均粗糙度(Ra)均小于0.7埃)，并且在原子力顯微鏡(AFM)下很少觀測到凹坑、突起、劃痕、拋光條痕(polishing lines)等微觀缺陷。經(jīng)初步拋光后的基片表面的原子力顯微鏡(AFM)下的形貌如圖1所示，實施例4的AFM形貌如圖2所示，比較例2的表面形貌如圖3所示。
權(quán)利要求
1、一種用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，含有磨料、氧化劑和水，其特征在于該拋光漿料還含有水溶性潤滑劑和拋光平衡劑。
2、按照權(quán)利要求1所述的用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，其特征在于所述磨料選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯中的任何一種或兩種以上的混合物，其磨料的含量為1-20wt％，優(yōu)選為3-8wt％。
3、按照權(quán)利要求2所述的用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，其特征在于所述磨料優(yōu)選為膠體二氧化硅，其平均粒度為10-200納米，優(yōu)選為20-80納米。
4、按照權(quán)利要求1所述的用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，其特征在于所述氧化劑為選自硝酸、過硝酸、過氧化氫、碘酸、高碘酸、硝酸鐵、硝酸鋁中的至少一種，其氧化劑的含量為0.1-12wt％，優(yōu)選為0.3-5wt％。
5、按照權(quán)利要求4所述的用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，其特征在于所述氧化劑優(yōu)選為硝酸鐵，其水溶液的雜質(zhì)顆粒度小于200納米。
6、按照權(quán)利要求1所述的用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，其特征在于所述水為去離子水或蒸餾水。
7、按照權(quán)利要求1所述的用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，其特征在于所述水溶性潤滑劑為脂肪酸聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪胺聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪酸多元醇酯的一種或兩種以上的混合物，其潤滑劑的含量為0.2-20wt％，優(yōu)選為1-5wt％。
8、按照權(quán)利要求1所述的用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，其特征在于所述拋光平衡劑為水溶性醇，優(yōu)選為異丙醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇的一種或兩種以上的混合物，其拋光平衡劑的含量為0.05-20wt％，優(yōu)選為0.5-6wt％。
9、按照權(quán)利要求1所述的用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，其特征在于所述拋光漿料的PH值為1-4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于存儲器硬盤的磁盤基片拋光漿料，屬于計算機存儲器硬盤制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的拋光漿料含有磨料、氧化劑和水，其特征在于該拋光漿料還含有水溶性潤滑劑和拋光平衡劑。所述水溶性潤滑劑為脂肪酸聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪胺聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪酸多元醇酯的一種或兩種以上的混合物，其含量為0.2－20wt％；所述拋光平衡劑為水溶性醇，其平衡劑的含量為0.05－20wt％。采用本發(fā)明提供的拋光漿料對存儲器硬盤的磁盤基片進行拋光，可以降低存儲器硬盤的基片表面的粗糙度和波紋度，使得平均波紋度和平均粗糙度均小于0.7埃，并可有效地消除凹坑、突起、劃痕、拋光條痕等表面缺陷，并能以經(jīng)濟的高速度進行拋光。
文檔編號B24B9/02GK1417278SQ0215546
公開日2003年5月14日 申請日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月13日
發(fā)明者雒建斌, 雷紅, 潘國順, 路新春 申請人:清華大學(xué)