高刚性玻璃陶瓷基片制造技术

提供一种高刚性玻璃陶瓷基片，该基片含有至少一种选自顽辉石（ＭｇＳｉＯ↓［３］）、顽辉石固溶体（ＭｇＳｉＯ↓［３］固溶体）、钛酸镁和钛酸镁固溶体的成分作为主要结晶相，具有沉淀的结晶相的细晶粒（优选球形晶粒），具有优异的基础玻璃熔融性能，具有高抗脱玻性、易抛光性、抛光后表面优异的光滑度和能适应高速旋转的高杨氏模量。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种高刚性玻璃陶瓷基片，更具体地说涉及一种例如可在磁信息存储装置用作磁信息存储媒体的高刚性玻璃陶瓷基片，其具有适合于在近接触式记录系统和主要用在斜面装载系统的接触式记录系统中使用的高度平滑的基片表面，还能够适应磁信息存储媒体的高速旋转的要求。本专利技术还涉及一种在这种玻璃陶瓷基片上形成薄膜而制成的磁信息存储媒体如磁盘。在本说明书中，术语“磁信息存储媒体”意指盘形式的磁信息存储媒体并包括分别用于个人计算机的所谓硬盘的固定式硬盘、可取出式硬盘和卡式硬盘以及其它可用于高清晰度电视、数字摄像机和数字照像机中的盘形式的磁信息存储媒体。在本说明书中，术语“尖晶石”意指至少一种(Mg和/或Zn)Al2O4、(Mg和/或Zn)2TiO4和这两种晶体间的固溶体形式的混合物，术语“尖晶石固溶体”意指一种晶体，该晶体中其他成分与尖晶石混合和/或部分尖晶石被其他成分代替。近来用于多媒体的个人计算机和数字摄像机以及数字照相机的发展需要处理大量数据例如运动图象或声音数据，为此目的，需要具有大存储容量的磁信息存储装置。为了增加记录密度，在磁信息存储媒体领域中的趋势是降低位单元的大小从而增加位密度和磁道密度。结果，磁头以更近磁盘表面的方式工作。为解决相对于磁信息存储媒体以近接触状态或接触状态工作的磁头的起动和停止，发展了一种起落区系统，根据这一系统加工一个特殊部分(在盘的放射状内部或外部的一个未记录部分)用来防止磁头对盘的静摩擦。在目前的磁信息存储装置中，采用了CCS(接触开关)系统，根据这一系统，(1)磁头在开始工作前与磁信息存储媒体接触，(2)当磁头开始工作，磁头掠过磁信息存储媒体的表面。如果磁头和磁信息存储媒体的接触平面是非常平的镜面，磁头的静摩擦就出现，导致由于静摩擦增加，旋转的起动不平滑以及导致磁信息存储媒体表面或磁头的损坏。这样，磁信息存储媒体就遇到了降低磁头浮动高度以增加存储容量和防止磁头对磁信息存储媒体表面的静摩擦二者相冲突的需要。作为满足上述相冲突的需要的答案，已研制了一种斜面(ramp)装载技术，根据这一技术，工作中的磁头与磁信息存储媒体表面完全接触，但磁头的起动和停止是在磁信息存储媒体表面之外的区域进行。因而满足了对具有更光滑表面的磁信息存储媒体的需要。通过高速旋转磁信息存储媒体来高速传送信息的开发也正在进行。然而由于磁信息存储媒体的基片高速旋转会导致基片的偏转和变形，因此基片需要具有较高的杨氏模量。此外，除了目前使用的固定式硬盘，使用可取出式硬盘和卡式硬盘、需要高强度基片的磁信息存储媒体被认为是并正变得可行，并且正在进行将这种基片应用于高清晰度电视、数字摄像机、数字照相机和移动通信。在需要高刚性基片材料的情况下，铝合金不能提供足够的强度，并且如果增加基片厚度，就难以实现媒体的压块和轻质设计。为解决这一铝合金基片固有的问题，本
中已知可采用化学回火玻璃如在公开号为平8-48537和公开号为平5-32431等的日本专利申请中公开的铝-硅酸盐玻璃(SiO2-Al2O3-Na2O)。然而，这种化学回火玻璃存在如下的缺点(1)由于抛光在化学回火之后进行，在使盘变得更薄时，经化学回火的层是极不稳定的。(2)由于长时间使用之后化学回火相引起老化，导致磁信息存储媒体的磁特性恶化。(3)由于化学回火玻璃包含Na2O和K2O作为它的基本成分，这些碱性成分在经过成膜工艺形成的膜中扩散，因而使磁信息存储媒体的磁特性恶化。在玻璃整个表面上需要阻挡涂层以防止Na2O和K2O成分的扩散，这样就难以低成本稳定地生产产品。(4)进行化学回火是为了改进玻璃的机械强度，不过这主要利用表面层和内层间的回火应力。化学回火玻璃的杨氏模量是830GPa或其以下，这相当于一般的无定形玻璃并且这限制了将化学回火玻璃应用于高速旋转驱动器。因此化学回火玻璃不足以满足作为磁信息存储媒体基片的要求。除了铝合金基片和化学回火基片之外，在本
还公知一些玻璃-陶瓷基片。例如在公开号为平9-35234的日本专利申请和EP0781731Al公开的玻璃陶瓷基片含有Li2O·SiO2组成，还含有二硅酸锂和β-锂辉石的结晶相，或者二硅酸锂和β-方英石的结晶相。但在这些玻璃陶瓷基片中，关于杨氏模量和比重之间的相互关系完全没有考虑或建议。这些玻璃陶瓷的杨氏模量最大为100GPa。为了提高杨氏模量，公开号为平9-77531的日本专利申请公开了一种由SiO2-Al2O3-MgO-ZnO-TiO2体系构成的玻璃陶瓷和一种用于磁信息存储媒体的硬盘基片。这种玻璃陶瓷含有大量的尖晶石作为主要结晶相，还含有MgTi2O5和其它结晶相作为次结晶相，它的杨氏模量为96.5-165.5GPa。在这种材料中，主要结晶相仅仅是由(Mg/Zn)Al2O4和/或(Mg/Zn)2TiO4代表的尖晶石，次结晶相并不限于具体的晶体，但提到了可以是各种晶体。此外这种玻璃陶瓷与本专利技术的玻璃陶瓷不同，它含有大量Al2O3，而本专利技术包含较少量的Al2O3，并具有高的杨氏模量和对脱玻作用的抵抗力。这么大量的Al2O3会使基础玻璃的熔融特性和抗脱玻作用恶化，因此对生产造成不利影响。因此这种玻璃陶瓷仅仅是一种刚性材料。此外，该系统的玻璃陶瓷具有特别高的表面硬度(维氏硬度)，这对加工性能和大规模生产有不利影响。所以这种改进的玻璃陶瓷仍不足以作为高记录密度磁信息存储媒体的基片。WO98/22405公开了一种SiO2-Al2O3-MgO-ZrO2-TiO2-Li2O系统的玻璃陶瓷。这种玻璃陶瓷含有β-石英(quarts)固溶体作为主要结晶相，顽辉石、尖晶石和其他晶体作为次结晶相，晶粒直径为1000或以下。然而，这种玻璃陶瓷需要Li2O作为其组成中的基本成分，此外还需要β-石英固溶体作为其主要结晶相，因此这种玻璃陶瓷是与本专利技术完全不同的。因此，本专利技术的一个目的是克服现有技术的基片存在的问题并提供一种适合用作磁信息存储媒体的基片的高刚性玻璃陶瓷基片，该基片具有适合于高记录密度的斜面装载系统(即磁头的接触式记录)的优异的表面特性，能适应高速旋转的高杨氏模量和适合加工的表面硬度特性。本专利技术的另一目的是提供一种通过在这种玻璃陶瓷基片上形成磁信息存储薄膜制成的磁信息存储盘。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术人进行的综合研究和实验的结果发现可提供一种高刚性玻璃陶瓷基片，该基片含有至少一种选自顽辉石(MgSiO3)、顽辉石固溶体、钛酸镁(MgTi2O5)和钛酸镁固溶体的结晶相作为主要结晶相，含有沉淀的结晶相的细晶粒(优选球形晶粒)，具有基础玻璃优异的熔融性能、高抗脱玻性、易抛光性、抛光后表面优异的光滑度和具有适合高速旋转的高杨氏模量。这一发现导致了本专利技术。为实现本专利技术的目的，提供一种含有主要结晶相的高刚性玻璃陶瓷基片，所述的主要结晶相是至少一种选自顽辉石(MgSiO3)、顽辉石固溶体、钛酸镁(MgTi2O5)和钛酸镁固溶体的结晶相，构成玻璃陶瓷基片的玻璃陶瓷的杨氏115GPa-160Gpa范围内，并且含有小于20重量％的Al2O3成分。本专利技术一方面提供了一种含有主要结晶相的高刚性玻璃陶瓷基片，所述主要结晶相含有顽辉石(MgSiO3)或顽辉石固溶体作为第一结晶相，具有最大的沉淀率，构成玻璃陶瓷基片的玻璃陶瓷的杨氏模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有主要结晶相的高刚性玻璃陶瓷基片，所述主要结晶相选自顽辉石（ＭｇＳｉＯ↓［３］）、顽辉石固溶体ＭｇＳｉＯ↓［３］固溶体、钛酸镁（ＭｇＴｉ↓［２］Ｏ↓［５］）和钛酸镁固溶体（ＭｇＴｉ↓［２］Ｏ↓［５］固溶体）中的至少一种，构成玻璃陶瓷基片的玻璃陶瓷的杨氏模量在１１５ＧＰａ－１６０ＧＰａ范围内并含有小于２０重量％的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］成分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2000-5-2 133213/00;JP 1999-6-1 154052/991.一种含有主要结晶相的高刚性玻璃陶瓷基片，所述主要结晶相选自顽辉石(MgSiO3)、顽辉石固溶体MgSiO3固溶体、钛酸镁(MgTi2O5)和钛酸镁固溶体(MgTi2O5固溶体)中的至少一种，构成玻璃陶瓷基片的玻璃陶瓷的杨氏模量在115GPa-160GPa范围内并含有小于20重量％的Al2O3成分。2.一种含有主要结晶相的高刚性玻璃陶瓷基片，所述主要结晶相含有顽辉石或顽辉石固溶体作为具有最大沉淀率的第一结晶相，构成玻璃陶瓷基片的玻璃陶瓷的杨氏模量在115GPa-160GPa范围内并含有小于20重量％的Al2O3成分。3.一种含有主要结晶相的高刚性玻璃陶瓷基片，所述主要结晶相含有钛酸镁或钛酸镁固溶体作为具有最大沉淀率的第一结晶相，构成玻璃陶瓷基片的玻璃陶瓷的杨氏模量在115GPa-160GPa范围内并含有小于20重量％的Al2O3成分。4.一种含有主要结晶相的高刚性玻璃陶瓷基片，所述主要结晶相含有顽辉石或顽辉石固溶体作为具有最大沉淀率的第一结晶相，还含有至少一种选自钛酸镁、钛酸镁固溶体、尖晶石和尖晶石固溶体的成分作为沉淀率低于第一结晶相的第二结晶相，构成玻璃陶瓷基片的玻璃陶瓷的杨氏模量在115GPa-160GPa范围内并含有小于20重量％的Al2O3成分。5.一种含有主要结晶相的高刚性玻璃陶瓷基片，所述主要结晶相含有钛酸镁或钛酸镁固溶体作为具有最大沉淀率的第一结晶相，还含有至少一种选自顽辉石、顽辉石固溶体、尖晶石和尖晶石固溶体的成分作为沉淀率低于第一结晶相的第二结晶相，构成玻璃陶瓷基片的玻璃陶瓷的杨氏模量在115GPa-160GPa范...

【专利技术属性】
技术研发人员：中岛耕介，石冈顺子，山口胜彦，后藤直雪，岸孝之，
申请(专利权)人：株式会社小原，
类型：发明
国别省市：JP[日本]