专利名称：磁盘用玻璃基板的表面加工方法和磁盘用玻璃基板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于硬盘等的磁盘用玻璃基板的表面加工方法以及磁盘用玻璃基板。
背景技术：
磁盘工作中存在于产生最大拉伸应力的基板内周部端面的损伤，是影响磁盘用玻璃基板的机械强度的要素之一，着眼于此，专利文献
l:特开平7-230621号公报公开了至少需对内周部端面进行蚀刻处理，使其达到规定的表面粗糙度。用三维测长SEM进行测定时，在基准长度240jnm、 Ra截止波长80jLim的情况下，专利文献1中所记载的玻璃基板的内周部或外周部端面的粗糙度在任意选择的至少4个部位的Ra平均值为1. 0~ 6. OjLim，峰顶数量的平均值为8~30个。
专利文献2:发明专利第3527075号公报公开了为了防止磁盘用玻璃基板中引起热粗糙的粒子发生，需将玻璃基板的表面粗糙度控制在规定范围内。该技术方案的直接目的并不是提高玻璃基板的机械强度，而是提供一种内周端面部(倒角、侧壁)的表面粗糙度Ra不到1jnm、 Rmax在0. 010~4jjm (10~權0服)之间的玻璃基板。
而且，如专利文献2所记载的(0010段落)"在施行化学蚀刻(化学研磨)的状态下，玻璃基板的端面会成为喷砂状态的面，用化学蚀刻来处理玻璃基板的端面等这些现有技术中所采取的端面处理水平是不足够的，……(省略)……而且，如果施行化学蚀刻，玻璃基板的内周端面和外周端面之间容易产生偏芯的问题，在这点上对玻璃基板的端面施行化学蚀刻也存在着问题。"因此化学研磨存在着一些问题。
另一方面，作为提高磁盘用玻璃基板的机械强度的方法，有化学强化处理这一方法。化学强化处理是指，例如将玻璃基板浸渍到加热
至400 ~ 500。C左右高温的、以硝酸钾盐为主要成分的熔融盐浴中，将其保持0. 5~ 12个小时左右，通过玻璃基板表层的Na离子与硝酸钾盐的K离子的离子交换来进行的方法。即是指，通过将玻璃中离子半径小的Na离子用离子半径大的K离子进行置换，对最表层施加压缩应力来进行强化。虽然磁盘用玻璃基板的主表面镀有用于磁记录的磁性膜，但由于这种化学强化处理，会产生在玻璃基板的表层上浓化的K离子使磁性膜腐蚀的问题。另外，进行化学强化处理，还有相当耗时费力及必须增加成本等问题。
专利文献l:特开平7-230621号公报
专利文献2:发明专利第3527075号公报
以往，众所周知机械强度有随蚀刻深度(化学研磨深度)的增大而增强的倾向。而且，作为这种蚀刻量(由化学研磨而产生的表层研磨除去的深度)，例如如根据专利文献l中记载的，需将蚀刻深度控制在5 25jam,优选10 ~ 30 ja m左右的范围内(0039段落)，以往如果不将蚀刻量提高到10jum以上就无法得到足够的机械强度。
但是，如果将蚀刻量提高到lOjam以上，就会出现加工尺寸精度下降，圆度出现偏差的问题，因此希望将蚀刻量控制在低于5 jam。如果将蚀刻量控制在低于5jLim，蚀刻所造成的加工尺寸精度下降，圆度出现偏差的问题就能得到解决。
发明内容
本发明的目的在于制造出一种玻璃基板，所述玻璃基板不进行会给磁性膜带来有害影响且高成本的化学强化处理，以少量的蚀刻量而具有足够的机械强度(圆环强度10kgf以上)。
此外，本发明的目的还在于制造出一种玻璃基板，所述玻璃基板不进行化学强化处理和化学研磨而具有所需最低限度(圆环强度5kgf )以上的机械强度。
4本发明的第一技术方案为一种磁盘用玻璃基板的表面加工方法，基特征在于，通过对圆环状磁盘用玻璃基板的内周部端面进行机械研
磨，使其表面粗糙度以Rmax表示为9nm以下，随后，对该内周部端面进行化学研磨，将其表层研磨除去2 〃m以上。
通过第一工序的机械研磨，对玻璃基板的内周部端面的表面粗糙度进行以往没有的镜面加工。本发明人发现通过这种镜面加工，即使将第二工序中化学研磨的研磨深度比以往减小，也能得到可足够实用化的圆环强度。此外，化学研磨的研磨深度在小于2//m的情况下，可能无法得到足够的机械强度(圆环强度10kgf以上)。
此外本发明的第二技术方案为一种磁盘用玻璃基板的表面加工方法，其特征在于，通过对圆环状磁盘用玻璃基板的内周部端面以及外周部端面进行机械研磨，使其表面粗糙度以Rmax表示为9認以下，随后，对该内周部端面以及外周部端面进行化学研磨，将其表层研磨除去2 m以上。
工，使外周部的机械强度也达到足够程度，即使在对外周施加冲击的情况下，如掉落、磁头的冲撞等，玻璃基板也难以破裂。此外，使粒子也难以产生。
此外本发明的第三技术方案为根据本发明的第一或者第二技术方案所述的磁盘用玻璃基板的表面加工方法，所述化学研磨对表层的研磨深度不到5^m。
通过机械研磨使表面粗糙度以Rmax表示为9nm以下，即使化学研磨产生的表层的研磨深度不到5pm也能得到足够的机械强度(圆环强度10kgf以上)。通过使化学研磨产生的表层的研磨深度为不到5//m,可以防止加工尺寸精度下降，圆度出现偏差。
此外本发明的第四技术方案为一种磁盘用玻璃基板，其特征在于，圆环状磁盘用玻璃基板的内周部端面的表面粗糙度以Rmax表示为9nm以下。
通过将玻璃基板的内周部端面加工成以往没有的镜面，造成机械
5强度降低的表面微小裂紋就会减少，即使不进行化学研磨，也能使其
具有所需最低限度(圆环强度5kgf )以上的机械强度。如果经过化学研磨，就能使其具有足够的机械强度(圆环强度10kgf以上)。
此外，通过将内周部端面加工成以往没有的镜面，粒子的产生则会减少。
此外本发明的第五技术方案为一种磁盘用玻璃基板，其特征在于，
Rmax表示为9nm以下。
通过将玻璃基板的外周部端面与内周部端面同样也加工成以往没有的镜面，外周部的机械强度也会增大，即使在对外周施加沖击的情况下，玻璃基板也难以破裂。如果经过化学研磨，外周部的机械强度就会更加增大。
此外，通过将内周部端面和外周部端面加工成以往没有的镜面，粒子的产生则会更加减少。
此外，本发明中的Rmax是指，为了确保lnm的精度，使用原子力显微镜(Atomic Force Microscope,以下简称AFM)的轻敲模式，测量出测量区域(5^m x 5〃m的正方形区域)中的最大高度(从最深的谷的谷底到最高的峰的峰顶的高度)，在随机选择的至少4个部位进行这种测量，测量出的最大高度中的最大值。
本申请的技术方案1~3的发明，由于通过机械研磨，对玻璃基板的内周部端面的表面粗糙度进行了以往没有的镜面加工，因此即使将随后的化学研磨中的研磨深度降至2//m，也能得到足够的圆环强度。
由于化学研磨中的研磨深度能降至很低，因此能够保证尺寸精度和圆度，同时能够大幅减少化学研磨工序所需要的时间及成本。
本申请的技术方案4、 5的发明，通过将玻璃基板的内周部端面加工成以往没有的镜面，造成机械强度降低的表面微小裂紋就会减少，即使不进行化学研磨，也能使其具有所需最低限度以上的机械强度。如果经过化学研磨，就能使其具有足够的机械强度(圓环强度10kgf以上)。
6而且，由于很少产生粒子，信息的写入、读取都能稳定地进行。
图l为玻璃基板的研磨、加工工序的示意图2为玻璃基板的粗略截面图； 图3为测量圆环强度的示意图； 图4为化学研磨深度和圆环强度的关系的示意图。
符号说明
1 玻璃基板 2台
3 钢球
4 主表面
5 内周部端面
6 外周部端面
7 侧壁
8 倒角部
具体实施例方式
首先，根据图l说明本发明的研磨方法工序例的概要。
在"第一阶段""边缘加工"中，将玻璃板加工成圆形制作成圆 形坯盘，再将中央部穿孔为一个圆形，制成做圆环状的玻璃基板素材。
在"第二阶段"中，对作为玻璃基板正背面平面部的主表面4(数 据面、图2)进行机械研磨。该主表面的机械研磨是通过粗磨加工成 留出精密研磨(精磨)的研磨量的规定尺寸。
在"倒角精磨"中，对圆环状的玻璃基板的中央穿孔的内周部端 面5 (图2)和外周部端面6 (图2)进行机械研磨。内周部端面5是 圆形玻璃板中央穿孔圆的侧壁7，如果有倒角部8，则也包括在此部分 内。外周部端面6是圆形玻璃板外周部分的侧壁7，如果有倒角部8，
7则也包括此部分。
作为进行机械研磨的方法，是使用在水溶液等液体中分散有游离 磨粒的研磨液，使由质地柔软或质地坚硬的研磨用无纺布等制成的研 磨垫旋转接触、滑动接触来进行的。这些机械研磨，分阶段地使用从 大粒径到小粒径的游离磨粒，直至规定的表面粗糙度为止。这一机械
研磨完成时，至少使内周部端面的表面粗糙度为以Rmax表示在9nm 以下。
在"化学研磨"中，至少对玻璃基板的内周部端面进行化学研磨。 例如将其浸渍到作为化学研磨液的周知的由0. 5 ~ 5体积°/。的氢氟酸和
5~50体积％的硫酸混合而成的研磨液(室温~约70X:)中进行。化学 研磨对表层的研磨深度，可通过适当改变研磨液的浓度、温度、时间 容易地控制。
由于一般化学研磨是将玻璃基板浸渍在化学研磨液中进行的，因 此玻璃基板的外表面全体都会同时被化学研磨。
"精磨"为主表面的最终加工研磨，使用在水溶液等液体中分散 有游离磨粒的研磨液，对玻璃基板表面进行研磨。作为游离磨粒，可 使用氧化铈、氧化锰、二氧化钛氧化物、氧化硅和金刚石磨粒等。在 这个最终加工研磨过程中，将玻璃基板夹在粘贴有氨基甲酸酯*人工 皮革等研磨垫的上下平板之间，使其边旋转边进行研磨。随后经过"清 洗"、"最终检查"的工序，圆环状磁盘用玻璃基板即告完成。
作为适用于本发明的玻'璃基板的玻璃材料，可使用一般的氧化物 玻璃，可举出铝硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、钠铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸 盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英玻璃等。例如，作为这种组成的玻璃的 例子，可以例举出含有5~15质量％的Na20、 0~ 10质量％的Li20、 5~ 15质量％的人1203、 0-6质量^的CaO、 2 ~ 10质量％的Ti02、 53~75质 量％的Si02、将Nb氧化物以及/或者V氧化物进行Nb20s换算或V力5换 算则含有0. 1 ~ 10质量％的玻璃材料；含有5~15质量％的Na20、 0~10 质量％的Li20、 5~ 15质量°/。的A1203、 0-6质量y。的CaO、 2~10质量°/0 的Ti02、 0-5质量。/。的Zr02 53 ~ 75质量°/。的Si02、将Nb氧化物以及/
8或者V氧化物进行Nb20s换算或V20s换算则含有0. 1 ~ 10质量％的玻璃 材料；或者含有5~ 15质量％的Na20、 0~ 10质量°/。的Li20、 5~15质 量％的A1203、 0. 5~6质量％的CaO、 2~10质量°/。的Ti02、 0~5质量％ 的Zr02 53 ~ 75质量°/。的Si02、且含有0~ 15质量°/。的B力3和0~ 5质量 %的K20的玻璃材料等。特别是，如果使用含有5~15质量％的Na2O、0~ 10质量y。的LhO、 5~ 15质量％的A1203、 0. 5~6质量％的CaO、 2~10 质量％的Ti02、 0-5质量y。的Zr02、 53 ~ 75质量％的Si02、且含有0 ~ 15质量％的B力3和0 ~ 5质量％的K20的玻璃材料，效果尤其显著。
实施例
对钠钙玻璃进行第一轮处理，边缘加工，制作成外径约65(J)mm, 内径20cJ)mm，厚约0. 9mm的圆环状坯盘。
随后，在第二阶段(主表面的机械研磨)中，将主表面研磨到表 面粗糙度以Ra表示为1 以下。
随后，在倒角精磨中，使用在水溶液等液体中分散有粒径在数^/m 以下的氧化铈等的游离磨粒的研磨液，使由质地柔软的研磨用无纺布 等制成的研磨垫进行旋转接触、滑动接触，对内周部端面进行机械研 磨。制作出6种样品，它们在此机械研磨后内周部端面的表面粗糙度 以Rmax表示分别为2. 7 (nm) 、 5. 1 (nm) 、 9. 0 (nm) 、 15 (nm)、 1500 (nm) 、 3000 (nm)。
随后，将样品浸渍到3体积％的氢氟酸和10体积°/。的硫酸的混合液， 温度40C的化学研磨液中，进行化学研磨。化学研磨中的研磨深度设 定为l/zm、 2//m、 4〃m，其中 一部分i殳定为5 〃m、 7.5//m、 10//m。
化学研磨中的研磨深度通过改变化学研磨时间来调整。另外，其 中一部分未进行化学研磨。
随后，再对主表面进行精磨加工，将主表面粗糙度加工成以Ra 表示为2rnn以下。
实施例和比较例的表面粗糙度在Rmax值不到15nm的情况下，通 过AFM测量，求得表面粗糙度Rmax值及Ra值。
9表面粗糙度在Rmax为15nm以上的情况下，通过触针式表面粗糙 度测量计测量，以JIS B0601为基准，求得表面粗糙度Rmax值及Ra 值。
随后，对于如上述方法制成的样品，调查其圆环强度。圆环强度 的测量按下述方法进行。如图3所示，将玻璃基板l放置于内径60mm 的圆筒状台2上，将外径28. 57mm的钢球3ii置于玻璃基板1的内径 部，对钢球施加载荷，将玻璃基板破损时的载荷作为其圆环强度。
表1及图4显示了各个样品的机械研磨后的内周部端面的Rmax (nra)、化学研磨中内周部端面的研磨深度(//m)、化学研磨后内周 部端面的Rmax (nm)、以及圆环强度(kgf )的关系。
另外，表l中，No. l~No. 13的实施例是技术方案4、 5的发明的 实施例，No. 3、 No. 4、 No.,7、 No. 8、 No. 11、 No. 12的实施例是4支术方 案1~3的发明的实施例。
此外，图4中，nm单位的数字表示机械研磨后内周部端面的Rmax 值(小数点以后四舍五入)。
表1
机械研磨后化学研磨深度化学研磨后圆环强度
实施例/比较例Umax (咖)// mRmax (nm)kgf
No. 1实施例2. 7未研磨未研磨7. 2
No. 2实施例2. 712. 79. 5
No. 3实施例2. 722. 712. 3
No. 4实施例2. 742. 716. 0
No. 5实施例5. 1未研磨未研磨6. 0
No. 6实施例5. 115. 17. 8
No. 7实施例5. 125. 111. 2
No. 8实施例5. 145. 115. 0
No. 9实施例9. 0未研磨未研磨5. 4
No. 10实施例9. 019. 06. 8
No. 11实施例9. 029. 010. 3
10No. 12实施例9. 049. 014. 0
No. 13比较例15未研磨未研磨4. 8
No. 14比较例151156. 0
No. 15比较例152157. 9
No. 16比较例154159. 5
No. 17比较例1500未研磨未研磨4. 3
No. 18比较例1500215006. 0
No. 19比较例150015007. 5
No. 20比较例15007. 5150010
No. 21比较例3000未研磨未研磨4
No. 22比较例3000530006
No. 23比较例30007. 530006. 5
No. 24比较例300010300011
如表l明确显示，在使机械研磨后内周部端面的Rmax值为9nm 以下的场合时，即使在不进行化学研磨时，圆环强度也能确保在所需 最低限度(5kgf)以上，进行化学研磨时，通过使其化学研磨深度在 2〃m以上就能达到足够的圆环强度(lOkgf以上)。此外，通过使化 学研磨深度为4/ym，就能得到14kgf以的上足够的圆环强度，因此化 学研磨深度不足5〃m就已足够。
另一方面，在4吏才几械研磨后内周部端面的Rmax值为15nm、 1500nm、 3000nm的场合，如果不进行化学研磨，圆环强度就达不到所需的最低 限度(5kgf)。即使在进行化学研磨的场合，该化学研磨深度如不达 到7.5〃m以上，则无法得到足够的圆环强度(10kgf以上)。
而且，化学研磨后的Rmax值与进行化学研磨前的Rmax值相比没 有变化。
ii
权利要求
1.一种磁盘用玻璃基板的表面加工方法，其特征在于，通过对圆环状磁盘用玻璃基板的内周部端面进行机械研磨，使其表面粗糙度以Rmax表示为9nm以下，随后，对该内周部端面进行化学研磨，将其表层研磨除去2μm以上。
2. —种磁盘用玻璃基板的表面加工方法，其特征在于， 通过对圆环状磁盘用玻璃基板的内周部端面以及外周部端面进行机械研磨，使其表面粗糙度以Rmax表示为9nm以下，随后，对该内周 部端面以及外周部端面进行化学研磨，将其表层研磨除去2jnm以上。
3. 根据权利要求1或者2所述的磁盘用玻璃基板的表面加工方法， 其中所述化学研磨产生的表层的研磨深度不到5jLim。
4. 一种磁盘用玻璃基板，其特征在于，圆环状磁盘用玻璃基板的内周部端面的表面粗糙度以Rmax表示为 9nm以下。
5. —种磁盘用玻璃基板，其特征在于，圆环状磁盘用玻璃基板的内周部端面以及外周部端面的表面粗糙 度以Rmax表示为9nm以下。
全文摘要
本发明公开了一种能免去化学强化处理，将化学研磨中的研磨深度降至非常小的程度，来得到具有足够的圆环强度的信息记录磁盘用玻璃基板。其技术方案的要点是，通过对圆环状磁盘用玻璃基板的内周部端面进行机械研磨，使其表面粗糙度以Rmax表示为9nm以下，随后对该内周部端面进行化学研磨，将其表层研磨除去2μm以上。由于通过机械研磨，对内周部端面的表面粗糙度进行了以往没有的镜面加工，因此即使将化学研磨的研磨深度比以往减小，也能得到足够的圆环强度。研磨深度不到5μm即足够。
文档编号G11B5/84GK101542606SQ200880000030
公开日2009年9月23日 申请日期2008年3月24日 优先权日2007年5月30日
发明者内山义夫, 土井博史, 石田元 申请人:东洋钢钣株式会社