增强的镀镍工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种通过使衬底的玻璃表面顺序地与具有氧化剂的溶液、包含硅烷化合物的溶液、Pd/Sn溶液和含镍离子溶液接触来将镍镀覆到该表面上由此完成化学镀镍工艺的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增强的镀镍工艺相关申请的交叉引用本专利申请要求于2019年11月6日提交的名称为“ENHANCEDNICKELPLATINGPROCESS”的美国专利申请16/676,344以及于2018年11月8日提交的名称为“ENHANCEDNICKELPLATINGPROCESS”的美国专利申请62/757,658的优先权和权益，这两个专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
本专利技术整体涉及玻璃衬底特别是用于磁记录介质诸如硬盘驱动器中的衬底的化学镀镍。
技术介绍
化学镀镍(“ENP”)是用于在固体衬底的表面上沉积镍或镍合金层的工艺。该工艺通常涉及将衬底浸入含有镍离子的镀覆溶液的浴中。还原剂诸如水合次磷酸钠(NaPO2H2·H2O)与衬底的表面材料反应以沉积镍或镍合金。铝常常用作形成硬盘驱动器(HDD)盘片的衬底，并且在制造期间，此类铝衬底可使用化学镀镍用镍来镀覆。然而，常规铝衬底在0.6mm以下的厚度下具有不良刚度和平坦度，并且当由铝制成时，此类减小尺寸的HDD盘片可能遭受颤振(旋转期间的振动)。为了产生具有低颤振的厚度减小的盘片，此类HDD盘片可使用玻璃衬底来制造。用ENP在玻璃衬底上形成镍层(例如用于生产硬盘驱动器的盘)需要与使用铝衬底时不同的步骤。日本专利公布2000-163743中公开了这种工艺的一种替代形式，涉及将PdCl2溶液施加到硅烷化玻璃表面上，之后在200℃至350℃下进行热处理以使镍层退火到玻璃表面。美国专利公布20060210837提出类似的ENP工艺，该工艺涉及使用PdCl2在硅烷化表面上形成钯层，之后进行高温退火步骤。
技术实现思路
化学镀镍可用于制造硬盘驱动器的盘上的磁性层。在用于镀覆镍或镍合金层的本专利技术方法中，提供具有玻璃表面的衬底，例如，由玻璃材料形成的衬底。所述玻璃材料可以是无定形的或部分结晶的，并且可以是硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、无碱玻璃、硅铝酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃或铝硼硅酸盐玻璃。然后例如通过向表面施加磨料(诸如具有介于4μm与10μm之间的直径的微粒的浆液)使所述玻璃表面经受机械粗糙化以便形成粗糙化表面。所述衬底表面也可任选地与腐蚀性化学品接触，然后可被洗涤以从所述衬底的所述玻璃表面去除污染物。在粗糙化后，可将所述玻璃表面放置成与氧化剂接触以提供具有共价键合的羟基的氧化表面。所述氧化剂可为H2SO4、H2O2、HNO3、HF、铬酸、KMnO4或这些的组合的溶液。然后使所述氧化表面与包含具有一个或多个硅醇基的硅烷化合物诸如氨基硅烷、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷(EDAS)、3-2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基丙基三甲氧基硅烷(ETAS)和/或(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTES)的溶液接触。所述溶液中pH可介于10与12之间的所述硅烷化合物与所述氧化表面的羟基残基反应，并且通过硅醇键键合到所述玻璃表面，从而提供硅烷化玻璃表面。然后使所述硅烷化玻璃表面与包含钯离子和锡离子的混合物的溶液(“Pd/Sn溶液”)接触，所述溶液可被提供为PdCl2和SnCl2。所述溶液中的Sn浓度可介于2.0g/L与8.0g/L之间，并且所述Pd/Sn溶液可在介于20℃与40℃之间的温度下与所述硅烷化玻璃表面接触。来自所述Pd/Sn溶液的钯沉积在所述硅烷化玻璃表面上，从而形成活化表面。然后使所述活化表面与具有硝酸钠和草酸的促进剂溶液(例如，具有介于30％与40％之间的硝酸钠和介于10％与20％之间的草酸的溶液)接触。然后在镍化学预镀步骤中，使所述衬底表面与具有介于8与10之间的pH和介于20℃与30℃之间的温度的含镍离子溶液接触。然后通过以下步骤来完成所述工艺的镀覆部分：使所述衬底表面与具有介于4与6之间的pH和介于40℃与80℃之间的温度的含镍离子溶液接触，从而在所述玻璃表面上形成镍或镍合金层。所述含镍离子溶液可包括例如次磷酸钠。然后可将一种或多种附加材料和/或层沉积到所镀覆衬底上以形成磁记录层。根据本专利技术工艺具有镀覆有镍或镍合金层的玻璃表面的盘可结合到硬盘驱动器或其它磁记录装置中。附图说明图1为示出本专利技术化学镀镍方法的一个实施方案的步骤的流程图。图2为本专利技术化学镀镍方法的一个实施方案的示意图。图3示出根据本公开的实施方案的盘驱动器的俯视平面图。具体实施方式定义如本文所用，以下术语及其变型具有下文给出的含义，除非使用此类术语的上下文清楚地意指不同的含义。“氨基”是指化学基团-NX2，其中X为氢、烷基(直链、支链和/或环状)或芳基(包括杂烷基和杂芳基)，并且氮原子键合到另一原子或化合物。“烷氧基”是指化学基团-OR，其中R为烷基(直链、支链和/或环状)或芳基(包括杂烷基和杂芳基)，并且氧原子键合到另一原子或化合物。“玻璃”是指主要包含二氧化硅的大致无定形材料。“羟基”是指化学基团-OH，其中氧原子键合到另一原子或化合物。“均方粗糙度”或RMS为表面的实测微观峰和谷的平均值，并且是指表面与平均线的轮廓高度偏差的均方根平均值。RMS可由例如AFM(原子力显微镜)来测量。“硅烷化合物”是指具有四个取代基的硅化合物。在本专利技术工艺中，硅烷化合物包含键合到硅的至少一个或两个羟基或烷氧基，并且可包含三个羟基或烷氧基，此外还包含键合到硅的至少一个氨基。“硅醇基”是指结合到硅的羟基(-OH)或烷氧基。“硅醇键”是指硅醇基的氧与另一原子或化合物之间的共价键。“硅烷化”是指硅烷化合物通过硅醇键与表面的共价键合。“浆液”是指包含混合或悬浮在诸如水或水性溶液的液体中的细小颗粒的半液体混合物。如本文所用的术语“在…上方”、“在…下方”、“介于…之间”和相对位置或取向的其它术语是指一层相对于其它层的相对位置。因此，除非本文另外描述，否则沉积或设置在另一层上方或下方的一个层可与另一层直接接触，或者可具有一个或多个中间层。术语“包含(comprise)”和该术语的变型诸如“包含(comprising)”和“包含(comprises)”并非旨在排除其它添加剂、组分、整数或步骤。除非上下文中的用法另外指明，否则本文所用的术语“一个(a/an)”和“该(the)”以及类似指代物应被理解为涵盖单数和复数两者。被描述为“介于”两个值“之间”的范围包括指示值。化学镀镍工艺可对由玻璃材料形成的表面执行本专利技术ENP工艺，并且玻璃表面可为将对其执行ENP工艺的玻璃衬底的表面，即，使得玻璃表面为玻璃衬底的整体部分。玻璃材料可为无定形玻璃，但衬底可另选地为完全或部分结晶的或包括结晶组分。无定形玻璃可例如为硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、无碱玻璃、硅铝酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃或铝硼硅酸盐玻璃。在一些实施方案中，为了形成高刚度的玻璃衬底，可通过使玻璃材料经受低温离子交换来化学强化玻璃材料。用作本专利技术ENP工艺的衬底的玻璃材料可商购获得，并且此类材料的示例描述于例如美国专利6,134,918；6,916,558；7,169,487；和7,259,936中。...

【技术保护点】
1.一种用于将镍或镍合金层镀覆到具有玻璃表面的衬底上的方法，依次包括以下步骤：/n(a)提供所述衬底；/n(b)使所述衬底的所述表面经受机械粗糙化以便形成粗糙化表面；/n(c)使所述衬底的所述粗糙化表面与氧化剂接触，由此提供具有共价键合的羟基的氧化表面；/n(d)使所述氧化表面与包含具有一个或多个硅醇基的硅烷化合物的溶液接触，其中所述溶液中的所述硅烷化合物与所述氧化表面的羟基残基反应并且通过硅醇键键合到所述玻璃表面，由此提供硅烷化玻璃表面；/n(e)使所述硅烷化玻璃表面与包含钯离子和锡离子的混合物的溶液(“Pd/Sn溶液”)接触，其中来自所述Pd/Sn溶液的钯沉积在所述硅烷化玻璃表面上，由此形成活化表面；/n(f)使所述活化表面与包含硝酸钠和草酸的促进剂溶液接触；/n(g)使所述衬底表面与具有介于20℃与30℃之间的温度的含镍离子溶液接触，以便执行镍化学预镀步骤；和/n(h)使所述衬底表面与具有介于40℃与80℃之间的温度的含镍离子溶液接触，由此在所述玻璃表面上形成镍或镍合金层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181108 US 62/757,658;20191106 US 16/676,3441.一种用于将镍或镍合金层镀覆到具有玻璃表面的衬底上的方法，依次包括以下步骤：
(a)提供所述衬底；
(b)使所述衬底的所述表面经受机械粗糙化以便形成粗糙化表面；
(c)使所述衬底的所述粗糙化表面与氧化剂接触，由此提供具有共价键合的羟基的氧化表面；
(d)使所述氧化表面与包含具有一个或多个硅醇基的硅烷化合物的溶液接触，其中所述溶液中的所述硅烷化合物与所述氧化表面的羟基残基反应并且通过硅醇键键合到所述玻璃表面，由此提供硅烷化玻璃表面；
(e)使所述硅烷化玻璃表面与包含钯离子和锡离子的混合物的溶液(“Pd/Sn溶液”)接触，其中来自所述Pd/Sn溶液的钯沉积在所述硅烷化玻璃表面上，由此形成活化表面；
(f)使所述活化表面与包含硝酸钠和草酸的促进剂溶液接触；
(g)使所述衬底表面与具有介于20℃与30℃之间的温度的含镍离子溶液接触，以便执行镍化学预镀步骤；和
(h)使所述衬底表面与具有介于40℃与80℃之间的温度的含镍离子溶液接触，由此在所述玻璃表面上形成镍或镍合金层。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底由玻璃材料形成，并且所述玻璃表面为所述衬底的表面。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述玻璃材料为硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、无碱玻璃、硅铝酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃或铝硼硅酸盐玻璃。


4.根据权利要求2所述的方法，其中所述玻璃材料为无定形玻璃。


5.根据权利要求2所述的方法，其中所述玻璃材料为部分结晶的。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述使所述衬底的所述表面经受机械粗糙化的步骤包括向所述表面施加磨料。


7.根据权利要求6所述的方法，其中所述磨料为具有介于4μm与10μm之间的直...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·阿卜杜勒瓦迪，S·M·刘，S·L·林，
申请(专利权)人：西部数据技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US