磁盘用基板的制造方法技术领域
本发明涉及磁盘用基板的制造方法,具体地说,涉及包括基板的端面研磨处理的
磁盘用基板的制造方法。
背景技术
如今,在个人计算机、笔记本型个人计算机、或者DVD(Digital Versatile Disc,
数字通用光盘)记录装置等中内置有用于数据记录的硬盘装置。特别是在笔记本型个
人计算机等以便携性为前提的设备中所用的硬盘装置中,使用在非磁性体的磁盘用基
板上设置有磁性层的磁盘。作为磁盘用基板,例如使用玻璃基板。
对于该磁盘来说,为了防止磁盘产生热刺(Thermal Asperity)障碍而再生发生错误
动作、或者为了防止无法再生,磁盘的表面需要被抛光成极其平滑并且无异物的高度
洁净的面。
作为异物附着于磁盘用玻璃基板的表面的原因,不仅有玻璃基板的主表面的表面
形状,还考虑了玻璃基板的端面的表面形状。即,若磁盘用基板的端面的表面形状不
平滑,则该端面会刮擦树脂制外壳的壁面等,由于该刮擦而产生树脂或玻璃的微粒(颗
粒)。并且,这种微粒或气氛中的微粒会被磁盘用玻璃基板的端面捕捉并蓄积。在磁
盘用玻璃基板的端面所蓄积的微粒在后工序中或者在搭载于硬盘装置后会成为粉尘
产生源,导致异物附着于光盘基板的表面。
通常,磁盘用玻璃基板的端面利用研磨刷和研磨浆料进行研磨,但该研磨中,研
磨力小、加工速率慢,难以在短时间大量地制造磁盘用玻璃基板。另一方面,还已知
下述方法:通过对包含磁性颗粒和研磨磨粒的磁性浆料施加磁场,从而对磁盘用玻璃
基板进行研磨(专利文献1)。
具体地说,在对磁性浆料施加磁场而进行研磨的方法中,在对作为磁盘用玻璃基
板的原材料的磁盘用玻璃基板的中心部的圆孔的内周端面进行研磨的工序中,在圆孔
的内周侧形成磁场,在该圆孔内利用磁场来保持上述磁性浆料,使磁场相对于圆孔的
内周侧的端面移动,从而使研磨剂相对于圆孔的内周侧的端面移动,利用磁性研磨法
对圆孔的内周侧的端面进行研磨。
更具体地说,成对的磁铁设置于磁盘用玻璃基板的外侧和圆孔的内周侧,因而,
通过成对的磁铁所形成的磁力线沿着磁盘用玻璃基板的径向。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-50501号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,在上述磁盘用玻璃基板的磁性研磨中,除了磁盘用玻璃基板的圆孔的内周
侧以外还在外周侧也设置磁铁,因而,研磨对象的内侧端面与外周侧所设置的磁铁之
间的距离变大,无法充分保持磁性浆料。其结果,存在研磨速率小、无法高效地减小
研磨对象的内侧端面的表面粗糙度的问题。
另外,磁盘用玻璃基板的端面具有玻璃基板的侧壁面和设置于该侧壁面与主表面
之间的倒角面。在该端面,在使用上述磁性研磨法的情况下,玻璃基板的侧壁面与倒
角面之间研磨速率存在差异,无法同时实现所希望的研磨加工余量。因此,即便侧壁
面的研磨结束,有时倒角面的研磨也未结束,倒角面产生研磨残留。这种情况下,在
对倒角面进一步进行研磨时,侧壁面也同时被研磨,因而侧壁面的尺寸因研磨而发生
变化,无法实现目标端面形状。此外,对研磨结束的侧壁面会进行多余的研磨,因而
会多余地使用磁性浆料,制造上的浪费多。这种问题不仅发生于玻璃基板,在非磁性
体的基板、例如铝合金制基板的端面研磨中也同样会发生。
因此,本发明的目的在于提供一种磁盘用基板的制造方法,其在玻璃基板等磁盘
用基板的端面研磨处理中能够调整基板的侧壁面与倒角面之间的研磨速率之比。
用于解决课题的方案
本发明的一个方式为一种磁盘用基板的制造方法,其包括下述端面研磨处理:利
用包含研磨磨粒和磁性颗粒的磁功能性流体同时对具有圆板状的基板的侧壁面和设
置于上述侧壁面与上述基板的主表面之间的倒角面的端面进行研磨。该制造方法中,
在上述端面研磨处理之前,预先取得研磨磨粒的粒径相对于磁性颗粒的粒径的粒径比
与利用具有该粒径比的磁性颗粒和研磨磨粒的磁功能性流体对基板的端面进行研磨
时基板的倒角面的研磨速率相对于基板的侧壁面的研磨速率之比的关系,根据作为上
述端面研磨处理的对象的基板的侧壁面与倒角面之间的目标研磨速率之比,设定上述
粒径比的值,制作具有成为所设定的粒径比的值的磁性颗粒和研磨磨粒的磁功能性流
体,
在上述端面研磨处理中,
通过磁产生单元形成上述磁功能性流体的块,
使作为端面研磨处理的对象的基板的端面在与上述块接触的状态下相对移动,从
而对基板的端面进行研磨。
在上述端面研磨处理中,优选的是,利用磁产生单元形成在作为端面研磨处理的
对象的基板的厚度方向行进的磁力线,将所制作的上述磁功能性流体配置于上述磁力
线,由此沿着上述磁力线来保持上述磁功能性流体,使作为端面研磨处理的对象的基
板的端面在与由上述磁力线所保持的上述磁功能性流体接触的状态下相对移动,从而
对基板的端面进行研磨。
优选使上述端面研磨处理中所用的上述磁功能性流体中的上述粒径比为0.6以
下。
另外,本发明的另一方式也为一种磁盘用基板的制造方法,其包括下述端面研磨
处理:利用包含研磨磨粒和磁性颗粒的磁功能性流体同时对具有圆板状的基板的侧壁
面和设置于上述侧壁面与上述基板的主表面之间的倒角面的端面进行研磨。在该制造
方法的上述端面研磨处理中,
通过磁产生单元形成上述磁功能性流体的块,
使作为端面研磨处理的对象的基板的端面在与上述块接触的状态下相对移动。此
时,上述端面研磨处理中所用的上述磁功能性流体中研磨磨粒的粒径相对于磁性颗粒
的粒径的粒径比为0.6以下。
在上述端面研磨处理中,优选的是,利用磁产生单元形成在作为端面研磨处理的
对象的基板的厚度方向行进的磁力线,将所制作的上述磁功能性流体配置于上述磁力
线,由此沿着上述磁力线来保持上述磁功能性流体,使作为端面研磨处理的对象的基
板的端面在与由上述磁力线所保持的上述磁功能性流体接触的状态下相对移动,从而
对基板的端面进行研磨。
需要说明的是,优选使上述端面研磨处理中所用的上述磁功能性流体中的上述粒
径比为0.1以上。
上述研磨磨粒的平均粒径d50优选处于0.1μm~10μm的范围。
上述磁性颗粒的平均粒径d50优选处于0.5μm~20μm的范围。
上述基板与上述磁功能性流体的接触位置处的上述基板相对于上述磁性浆料的
圆周速度的相对速度优选为50m/分钟~500m/分钟。
发明的效果
根据上述的磁盘用基板的制造方法,能够调整磁盘用玻璃基板等基板的侧壁面与
倒角面之间的研磨速率之比。
附图说明
图1的(a)~(c)是对本实施方式的端面研磨处理中所用的研磨装置进行说明的图。
图2是对本实施方式的端面研磨处理进行说明的图。
图3是示出本实施方式的端面研磨处理中所用的研磨磨粒相对于磁性颗粒的粒
径比与倒角面相对于侧壁面的研磨速率之比之间的关系的一例的图。
图4是对为了得到本实施方式中所用的研磨速率之比而测定的研磨加工余量进
行说明的图。
图5是示出本实施方式的侧壁面的研磨速率的指数的一例的图。
图6是对本实施方式的端面研磨处理之中同时进行玻璃基板的内周侧端面和外
周侧端面的端面研磨处理的示例进行说明的图。
具体实施方式
下面,对本发明的磁盘用玻璃基板的制造方法进行详细说明。
本申请发明人在产生磁力线的空间内利用包含研磨磨粒和磁性颗粒的磁功能性
流体同时对侧壁面和倒角面进行研磨的端面研磨处理中,一边对该研磨的条件进行各
种变更,一边调查侧壁面与倒角面的研磨加工余量,结果发现,研磨加工余量会因研
磨磨粒与磁性颗粒的粒径比而发生变化,根据该技术思想想到了以下的技术。
(磁盘和磁盘用玻璃基板)
本实施方式的磁盘呈圆板形的中心部分被挖空成同心圆形的环状,在环的中心的
周围旋转。该磁盘至少具备磁盘用非磁性基板和磁性层。本实施方式中,使用玻璃基
板作为非磁性基板,也可以使用铝合金制基板。需要说明的是,除了磁性层以外,例
如还可以在玻璃基板上成膜出附着层、软磁性层、非磁性底层、垂直磁记录层、保护
层和润滑层等。附着层例如使用Cr合金等。附着层作为与玻璃基板的粘接层而发挥
功能。软磁性层例如使用CoTaZr合金等。非磁性底层例如使用粒状非磁性层等。垂
直磁记录层例如使用粒状磁性层等。保护层使用由氢碳形成的材料。润滑层例如使用
氟系树脂等。
磁盘中所用的玻璃基板也呈圆板形的中心部分被挖空成同心圆形的环状。玻璃基
板的内周侧端面和外周侧端面包含侧壁面和倒角面。侧壁面在截面观察中为相对于玻
璃基板的主表面垂直延伸的面。倒角面在截面观察中在侧壁面与主表面之间设有两
个,是相对于侧壁面倾斜并朝向主表面以直线状或圆弧状延伸的面。需要说明的是,
倒角面在截面观察中可以组合有直线状和圆弧状。
对磁盘用玻璃基板的直径没有特别限制,玻璃基板例如可以用于公称1.8英寸~
3.5英寸大小的基板。对板厚也没有特别限制,例如可以为0.3mm~3mm。
作为本实施方式中的磁盘用玻璃基板的材料,可以使用铝硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、
硼硅酸盐玻璃等。特别是,从能够实施化学强化、并且能够制作主表面的平面度和基
板的强度方面优异的磁盘用玻璃基板的方面出发,可以适宜地使用铝硅酸盐玻璃。
对本实施方式的玻璃基板的组成没有限定,作为铝硅酸盐玻璃,优选使用由下述
组成构成的铝硅酸盐玻璃:以氧化物基准进行换算,以摩尔%表示,具有50%~75%
的SiO2;超过0%且为15%以下的Al2O3;合计为12%~35%的选自Li2O、Na2O和
K2O中的至少一种成分;合计为0%~20%的选自MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO中
的至少一种成分;以及合计为0%~10%的选自ZrO2、TiO2、La2O3、Y2O3、Ta2O5、
Nb2O5和HfO2中的至少一种成分。
另外,本实施方式的玻璃基板例如也可以如日本特开2009-99239号公报所公开
的那样,为由下述组成构成的无定形的铝硅酸盐玻璃:以质量%表示计,具有57%~
75%的SiO2;5%~20%的Al2O3(其中SiO2与Al2O3的总量为74%以上);合计超过0%
且为6%以下的ZrO2、HfO2、Nb2O5、Ta2O5、La2O3、Y2O3和TiO2;超过1%且为9%
以下的Li2O;5%~18%的Na2O(其中质量比Li2O/Na2O为0.5以下);0%~6%的K2O;
0%~4%的MgO;超过0%且为5%以下的CaO(其中,MgO与CaO的总量为5%以下,
且CaO的含量多于MgO的含量);0%~3%的SrO+BaO。
(端面研磨处理)
图1的(a)~(c)是对作为本实施方式的玻璃基板的制造方法中的一个处理的端面
研磨处理中所用的装置进行说明的图,图2是对本实施方式的端面研磨处理进行说明
的图。图2的示例说明了玻璃基板的内周侧端面的研磨。关于端面研磨,玻璃基板的
外周侧端面的研磨也可以通过相同的方法适用。
在端面研磨处理中,通过磁产生单元形成后述的磁功能性流体的块,使作为端面
研磨处理的对象的基板的端面在与上述块接触的状态下相对移动,从而对基板的端面
进行研磨。
此时,利用磁产生单元形成在作为端面研磨处理的对象的基板的厚度方向行进的
磁力线,将所制作的磁功能性流体配置于该磁力线,由此沿着磁力线来保持磁功能性
流体,使作为端面研磨处理的对象的基板的端面在与由磁力线所保持的磁功能性流体
接触的状态下相对移动,从而对基板的端面进行研磨。
对进行端面研磨的装置10的概要进行说明,如图1的(a)所示,装置10包括作
为永久磁铁的一对磁铁12、14、和间隔物16,呈在一个方向延伸的旋转体形状。在
磁铁12与磁铁14之间设有间隔物16。进行端面研磨的玻璃基板11被未图示的保持
工具所保持。使装置10贯通于被保持工具所保持的玻璃基板11的圆形的孔,使后述
的包含磁性颗粒和研磨磨粒的磁功能性流体的块20(参照图1的(c)、图2)与玻璃基板
11的内周侧端面接触。磁功能性流体在装置10的周围成为圆环形的块20。此时,按
照玻璃基板11的中心轴与装置10的磁铁12、14和间隔物16的中心轴朝向相同方向
的方式来配置玻璃基板11。对装置10和玻璃基板11分别进行保持的未图示的保持
工具与未图示的驱动马达机械连接。旋转体形状的装置10和玻璃基板11的保持工具
在各自的中心轴的周围旋转,使玻璃基板11的端面与块20相对移动。如图2所示,
玻璃基板11的端面与块20的旋转方向可以为相同方向,也可以为相反方向。由此,
能够对玻璃基板11的内周侧端面进行研磨。需要说明的是,也可以设置外装部件以
覆盖磁铁12、14和间隔物16。在图2所示的示例中,玻璃基板11的中心轴和装置
10的中心轴被偏置,但玻璃基板11的中心轴和装置10的中心轴也可以一致。
对玻璃基板11的内周侧端面进行研磨时,通过装置10的中心轴的周围的旋转,
磁功能性流体的块20进行旋转,另一方面,玻璃基板11也在中心轴周围进行旋转。
此时,为了高效地进行端面研磨,玻璃基板11与磁功能性流体的块20的接触位置处
的玻璃基板11的相对于磁性浆料的块20的圆周速度的相对速度优选为50m/分钟~
500m/分钟,上述相对速度更优选为200m/分钟~400m/分钟。需要说明的是,也可以
使玻璃基板11的内周侧端面的整个圆周与块20的整个圆周接触而使其旋转。磁功能
性流体的块20形成为圆环形,因而,能够不使圆孔的形状变形而对作为玻璃基板11
的圆形的贯通孔的内壁面的内周侧端面进行研磨。这种情况下,优选玻璃基板11的
转速例如为500rpm~4000rpm,块20的转速例如为50rpm~300rpm。需要说明的是,
如后所述,在对玻璃基板11的外周侧端面进行研磨的情况下,也优选玻璃基板11
的转速例如为500rpm~4000rpm,块20的转速例如为50rpm~300rpm。通过这样的
转速,能够高效地进行端面研磨。
从高效地进行端面研磨处理的方面出发,玻璃基板11的旋转方向与块20的旋转
方向优选在玻璃基板11与块20的接触位置为相反方向。另一方面,从减小端面研磨
处理后的端面的表面凹凸的方面考虑,玻璃基板11的旋转方向与块20的旋转方向在
玻璃基板11与块20的接触位置优选为相同方向。
需要说明的是,只要能够使玻璃基板11的端面与块20相对移动,则也可以不旋
转块20而旋转玻璃基板11。
对端面研磨更具体地进行说明,磁铁12和磁铁14相互接近从而作为磁产生单元
发挥功能,形成图1的(b)所示的磁力线19。该磁力线19的一部分从磁铁12、14的
中心以直线状行进,在玻璃基板11的厚度方向行进。另外,磁力线19的一部分按照
从磁铁12、14的中心向外侧突出的方式行进,并且在玻璃基板11的厚度方向行进。
在图1的(b)所示的示例中,在玻璃基板11的厚度方向,以相互对置并隔开的状态配
置有N极的面和S极的面的磁铁对被用作磁产生单元。面相互对置是指面与面平行
地相向、即正对。为了使磁铁12的N极的端面与磁铁14的S极的端面之间的间隔
距离为预先确定的距离,在磁铁12、14之间设有由非磁性体构成的间隔物16。使磁
铁12的N极的端面与磁铁14的S极的端面之间的间隔距离为预先确定的距离是因
为:除了使磁力线19的一部分如图1的(b)所示那样在磁铁12与磁铁14之间的凹状
槽内向图中的下方行进以外,还使磁力线19的一部分向磁铁12和磁铁14的外侧突
出,从而沿着装置10的外周来制作图1的(c)所示的磁性浆料的块20。块20是与玻
璃基板11的端面接触、在与该端面之间进行相对运动的部分,因此从确保块20的刚
性的方面考虑,希望磁力较强。因此,优选磁铁12的N极的端面与磁铁14的S极
的端面之间的间隔距离短,但间隔距离过短的情况下,无法充分形成块20。因此,
磁铁12的N极的端面与磁铁14的S极的端面之间的间隔距离规定为某个特定范围。
在本实施方式的玻璃基板的端面研磨中,从提高研磨速率的方面出发,优选玻璃
基板11的端面在块20的内部在与磁力线正交的方向被挤压,从而被研磨。通过在与
磁力线正交的方向进行挤压,玻璃基板11的端面受到来自块20的很大阻力,研磨得
以促进。
本实施方式的玻璃基板11的端面按照与磁性浆料的块20内部的连接磁铁12的
N极与磁铁14的S极的磁力线、即磁力线从N极或者从S极延伸并在S极或者N极
结束的磁力线所保持的部分接触的方式被挤压至块20的内部。沿着连接磁铁12的N
极与磁铁14的S极的磁力线所保持的磁性浆料的部分与磁力线在磁极未结束的部分
相比刚性提高,可实现高研磨速率。另一方面,玻璃基板11的主表面与大部分被玻
璃基板11遮断而未到达磁极的磁力线所保持的刚性低的块20的部分接触,因而,即
便块20与玻璃基板11的主表面接触,也基本上不被研磨。
块20形成于将间隔物16的外周面作为槽底面、并将磁铁12和磁铁14的端面作
为侧壁面的凹状的槽内,可以将玻璃基板的端面挤压至该槽内的块20内,但也可以
如图1的(c)所示那样,从磁铁12与磁铁14之间的凹部突出,将玻璃基板的端面挤
压至该突出部内。
如上所述按照侧壁面和倒角面同时被研磨的方式将玻璃基板11挤入块20的内
部,但此时玻璃基板的主表面中的与块20接触的部分实质上不被研磨。
需要说明的是,在图1的(a)~(c)和图2所示的示例中,使用了永久磁铁作为磁
产生单元,但也可以使用电磁铁。另外,为了将磁铁12的N极的端面与磁铁14的S
极的端面之间的间隔距离确保为一定的距离,使用了间隔物16,但也可以不使用间
隔物16,而使磁铁12、14被未图示的外装部件固定从而将磁铁12的N极的端面与
磁铁14的S极的端面之间的间隔距离确保一定。
端面研磨中使用的磁功能性流体例如使用包含含有3g/cm3~5g/cm3由Fe形成的
磁性颗粒的非极性油以及表面活性剂的磁流变流体。本说明书中,通过使该磁流变流
体中包含研磨磨粒,从而形成磁功能性流体。非极性油或者极性油例如在室温(20℃)
下具有100~1000(mPa·秒)的粘度。如后所述,从能够适当地调整倒角面相对于侧
壁面的研磨速率之比的方面出发,磁性颗粒的平均粒径d50(直径)优选为2.0μm~
7.0μm。平均粒径d50是粒径分布的中值。
对于由磁功能性流体形成的块20来说,在磁功能性流体在磁力线上以块的方式
形成时,研磨磨粒也与磁性颗粒同样地被包含于块20中。磁功能性流体中的研磨磨
粒因磁悬浮效应而被挤出至磁力梯度低的部分,因此集中存在于玻璃基板的所要研磨
的端面附近。而且,通过磁力线而形成具有相对较高的弹性特性的块,因而通过将玻
璃基板的端面挤压至块20,能够高效地进行研磨。即,能够提高研磨速率,能够高
效地进行研磨。
作为磁功能性流体中包含的研磨磨粒,可以使用氧化铈、胶态二氧化硅、氧化锆、
氧化铝磨粒、金刚石磨粒、二氧化硅磨粒、SiC磨粒等公知的玻璃基板的研磨磨粒。
关于研磨磨粒的粒径,从能够适当地调整倒角面相对于侧壁面的研磨速率之比、能够
高效地得到高品质的表面的方面出发,例如为0.4μm~3.0μm。通过使用该范围的研
磨磨粒,能够良好地研磨玻璃基板的内周侧端面。在磁功能性流体中例如包含3体
积%~15体积%的研磨磨粒。需要说明的是,研磨速率是用研磨加工余量除以研磨时
间而得到的值,因而若为相同的研磨时间,则研磨速率之比与研磨加工余量之比为相
同值,含义相同。因此,该情况下,调整研磨速率之比也可以为调整研磨加工余量之
比。
从形成块20、高效地进行端面研磨的方面出发,优选通过磁流变流体的浓度调
整使利用了磁流变流体的磁功能性流体的粘度在室温(20℃)下为1000~2000[mPa·
秒]。粘度低(磁流变流体的浓度低)时,难以形成块20,难以在挤压至玻璃基板11的
端面的状态下进行相对运动而进行研磨。另一方面,磁功能性流体的粘度过高的情况
下,块20在研磨中形成沿着玻璃基板11的端部形状而凹陷的形状,难以由该形状复
原,块20强烈残留有玻璃基板11的形状,因此难以形成均匀的挤压状态。另外,从
形成块20、高效地进行端面研磨的方面出发,磁产生单元中的磁通密度优选为0.3~
2[特斯拉]。另外,在施加0.4[特斯拉]的磁场的状态下,磁流变流体的屈服应力优选
为30kPa以上、更优选为30kPa~60kPa。
本实施方式中,在这样的端面研磨处理之前,预先取得研磨磨粒的粒径相对于磁
性颗粒的粒径的粒径比与利用具有该粒径比的磁性颗粒和研磨磨粒的磁性浆料进行
端面研磨处理时玻璃基板11的倒角面的研磨速率相对于玻璃基板11的侧壁面的研磨
速率之比的关系。此外,根据玻璃基板11的侧壁面与倒角面的目标研磨速率之比,
设定上述粒径比的值,制作具有成为所设定的粒径比的值的磁性颗粒和研磨磨粒的磁
功能性流体。制作这样的磁功能性流体是由于发现了下述现象:在研磨磨粒相对于磁
性颗粒的粒径比与倒角面相对于侧壁面的研磨速率之比之间存在相关关系,如后所
述,上述粒径比越小,则上述研磨速率之比越高。
图3是示出研磨磨粒相对于磁性颗粒的粒径比与倒角面的研磨速率相对于侧壁
面的研磨速率之比之间的关系的一例的图。在图3所示的示例中,使用了磁性颗粒的
平均粒径d50(直径)为2μm、4μm、7μm的Fe形成的磁性颗粒,使用了氧化锆磨粒作
为研磨磨粒。此时,通过对研磨磨粒的平均粒径d50(直径)进行各种变更,从而使上
述粒径比进行各种变更。
需要说明的是,为了求出侧壁面的研磨速率和倒角面的研磨速率,如图4所示,
利用轮廓形状测量仪在端面研磨处理的前后测定了端面的侧壁面11a和倒角面11b的
截面形状。根据所测定的截面形状得到侧壁面11a的板厚方向的中央部与沿着倒角面
11b的面的方向的中央部的研磨加工余量P1、P2,从而求出研磨速率之比。需要说明
的是,图4是对研磨加工余量进行说明的图。
由图3可知,在磁性颗粒的平均粒径d50(直径)为2μm、4μm、7μm的任一情况
下,均显示出大致相同的相关关系。由该相关关系可知,通过减小粒径比(减小研磨
磨粒的粒径、或者增大磁性颗粒的粒径),可以使倒角面11b相对于侧壁面11a的研
磨速率之比提高。因此,在倒角面11b发生研磨残留的情况下,通过减小研磨磨粒的
平均粒径d50(直径)、或者增大磁性颗粒的粒径,能够使侧壁面11a与倒角面11b的
研磨速率大致相同,能够不发生研磨残留而进行研磨。
这样,使用研磨磨粒的平均粒径d50(直径)相对于磁性颗粒的平均粒径d50(直径)
之比,能够确定研磨速率之比。由此可知,通过变化磁性颗粒和研磨磨粒中的任意一
种的平均粒径d50(直径)来调整粒径比,从而能够调整侧壁面11a与倒角面11b之间
的研磨速率之比。
在研磨磨粒的平均粒径d50(直径)在0.1μm~10μm的范围的情况下确认到这样的
相关关系。另外,在磁性颗粒的平均粒径d50(直径)在0.5μm~20μm的范围的情况下
确认到这样的相关关系。其中,从能够以更好地精度实现目标研磨速率之比、能够高
效地得到高品质的表面的方面考虑,优选研磨磨粒的平均粒径d50(直径)为0.4μm~
3.0μm;从能够以更好地精度实现目标研磨速率之比、能够高效地得到高品质的表面
的方面考虑,优选磁性颗粒的平均粒径d50(直径)为2.0μm~7.0μm。
这种关系的产生原理还不清楚,但推测如下。即,如图1的(c)所示,磁功能性
流体为块20的状态下,磁功能性流体中的磁性颗粒形成沿着磁力线而排列的磁性颗
粒的线,块20具有高的刚性。此时,在磁性颗粒的周围分散有研磨磨粒。在该状态
下若玻璃基板11的端面进入块20的内部,则块20发生弹性变形而使形状变化。另
一方面,由于块20的高刚性,玻璃基板11的端面能够挤压至块20,由于该挤压力
和块20与玻璃基板11的端面之间的相对速度,玻璃基板11的端面相对于块20而滑
动,端面被研磨。此时,由于块20的形状变形,研磨磨粒的粒径越大则欲挤进磁性
颗粒的上述线的力越大,因而上述线容易切断。
此处,由于玻璃基板11的端面进入块20内,因而块20内的磁性颗粒的线沿着
由侧壁面11a和倒角面11b构成的端面的形状以谷形凹陷而变形,块20朝向玻璃基
板11的端面而产生阻力。此时,位于变形的块20内的侧壁面11a的附近的磁性颗粒
的线的区域从与磁性颗粒的线的延伸的方向正交的方向受到侧壁面11a的力,与此相
对,位于倒角面11b的附近的磁性颗粒的线的区域由于位于变形为谷形的线的倾斜部
分,因而沿着玻璃基板11进入的方向延伸。该线的倾斜部分从玻璃基板11受到玻璃
基板11进入的方向的力。特别是,在位于倒角面11b附近的线的倾斜部分,若大粒
径的研磨磨粒挤进线,则从玻璃基板11受到朝向玻璃基板11的进入方向的力,上述
线上的磁性颗粒间的距离变长,因而上述线变得容易被切断。因此,该区域的磁性浆
料无法维持高的刚性,因而被磁性颗粒的线所支撑的研磨磨粒对倒角面11b所提供的
力降低。因此,倒角面11b的研磨速率与侧壁面11a相比容易降低。另一方面,在研
磨磨粒的粒径小的情况下,欲挤进位于倒角面11b附近的磁性颗粒的线的研磨磨粒的
力弱,因而难以发生线的切断。
即便在研磨磨粒的粒径一定、磁性颗粒的粒径变化的情况下,也可以说为上述情
况。因此,若增大研磨磨粒相对于磁性颗粒的粒径比,则倒角面11b相对于侧壁面
11a的研磨速率之比降低,若减小粒径比,则倒角面11b相对于侧壁面11a的研磨速
率之比提高,接近1.0。
关于利用这样的磁性浆料进行端面研磨处理后的侧壁面11a和倒角面11b的表面
粗糙度,最大高度Rz(JIS B0601:2001)优选为0.15μm以下。由此,在侧壁面11a和
倒角面11b产生的微小的槽的深度变浅,因而微粒附着的可能性减少。另外,端面研
磨处理后的侧壁面11a和倒角面11b的算术平均粗糙度Ra(JIS B0601:2001)优选为
0.015μm以下。
这样的表面粗糙度是利用激光显微镜在50μm见方的评价区域、在下述条件下测
定时的最大高度Rz和算术平均粗糙度Ra。此时,高度方向的分辨率优选为1nm以
下。另外,观察倍率根据测定面的大小在1000倍~3000倍左右的范围内适宜选择即
可。
观察倍率:3000倍、
高度方向(Z轴)的测定间距:0.01μm、
截止值λs:0.25μm、
截止值λc:80μm。
需要说明的是,若减小粒径比,则倒角面11b相对于侧壁面11a的研磨速率之比
提高,但研磨磨粒的粒径变小,因而研磨力降低,研磨速率的值自身降低。图5是示
出侧壁面11a的研磨速率的指数的一例的图。在图5所示的示例中,使磁性颗粒的平
均粒径d50(直径)固定为2μm,对研磨磨粒的平均粒径d50(直径)的粒径进行各种变化。
上述研磨速率的指数是将粒径比1.2条件下的研磨速率设为1.00而标准化的指数(指
数越高则研磨速率越高)。由图5可知,粒径比越小则研磨速率越低。因此,为了不
使玻璃基板11的端面研磨处理的处理时间为长时间,粒径比优选为0.1以上、更优
选为0.2以上。
需要说明的是,在玻璃基板的制造过程中,侧壁面11a和倒角面11b通过用磨削
磨石磨削玻璃基板的端面的形状加工而形成。由该磨削磨石所形成的侧壁面11a和倒
角面11b的表面粗糙度在很多情况下为相同程度。因此,端面研磨处理中的侧壁面
11a和倒角面11b所需要的研磨加工余量在很多情况下大致相同。因此,该情况下,
在端面研磨处理中,优选侧壁面11a和倒角面11b的研磨速率大致相同。从该方面考
虑,优选使侧壁面11a与倒角面11b的研磨速率之比为0.8以上,更优选为0.9以上。
若使研磨速率之比小于0.8,则倒角面11b的研磨速率与侧壁面11a的研磨速率相比
变得极低,若配合侧壁面11a的研磨加工余量而结束端面研磨处理,则有时倒角面会
产生研磨残留,倒角面的表面粗糙度相对于目标较粗糙。另一方面,对于端面研磨处
理来说,若配合倒角面的研磨加工余量而结束端面研磨处理,则至结束所需要的时间
长,生产率降低。因此,为了实现上述优选的研磨速率之比,优选利用上述优选的研
磨速率之比和图3所示的相关关系来确定研磨磨粒相对于磁性颗粒的粒径比。
为了使上述研磨速率之比为0.8以上,根据图3所示的相关关系,粒径比为0.6
以下。因此,在本实施方式的一个方式中,端面研磨处理中所用的磁性浆料中相对于
磁性颗粒的粒径的研磨磨粒的粒径比为0.6以下。此时,从不大幅降低侧壁面11a的
研磨速率的方面考虑,上述粒径比优选为0.1以上、更优选为0.2以上。即,通过使
粒径比为0.1以上0.6以下、进而为0.2以上0.6以下,能够大致同时结束侧壁面11a
和倒角面11b的研磨,并且研磨时间不变长,能够高效地进行玻璃基板11的端面研
磨处理。
需要说明的是,根据侧壁面11a和倒角面11b的形状加工的方式,刚进行完形状
加工后的侧壁面11a和倒角面11b的表面粗糙度有时会产生差异。这种情况下,侧壁
面11a和倒角面11b的研磨加工余量也不同。因此,可以根据不同的研磨加工余量来
确定研磨速率之比,利用图3所示的相关关系来确定粒径比。由此,在使侧壁面11a
和倒角面11b的研磨加工余量不同而进行端面研磨的情况下,通过调整研磨速率之
比,能够使侧壁面11a的研磨结束时刻和倒角面11b的研磨结束时刻统一。
以上说明的端面研磨处理是玻璃基板11的内周侧端面的端面研磨处理,但也可
以适用于玻璃基板11的外周侧端面的端面研磨处理。
图6是对同时进行玻璃基板11的内周侧端面和外周侧端面的端面研磨处理的示
例进行说明的图。
在图6所示的示例中,对玻璃基板11的内周侧端面进行研磨,并且同时对玻璃
基板11的外周侧端面进行研磨。即,使形成有块20的装置10贯通于设置于玻璃基
板11的中心的圆形的贯通孔,使磁性浆料的块20与玻璃基板11的内周侧端面接触。
同时,在磁铁12、14和与间隔物16同样的磁铁60、64之间的未图示的间隔物的外
周的表面形成磁性浆料的块62。按照块62与玻璃基板11接触的方式来决定磁铁60、
64和未图示的间隔物的位置。磁铁60、64和未图示的间隔物与磁铁12、14和间隔
物16同样地与未图示的驱动马达机械连接,能够旋转。因此,使包括磁铁12、14
和间隔物16的装置10及包括磁铁60、64和未图示的间隔物的装置在与玻璃基板11
不同的方向旋转,由此能够同时对玻璃基板11的内周侧端面和外周侧端面进行研磨,
能够实现高效的端面研磨。需要说明的是,在图6所示的示例中示出了下述情况:作
为玻璃基板11的旋转轴的中心轴相对于作为磁铁12、14和间隔物16的旋转轴的中
心轴偏置,仅玻璃基板11的内周侧端面的一部分与块20接触,进行端面研磨。当然,
作为玻璃基板11的旋转轴的中心轴也可以与作为磁铁12、14和间隔物16的旋转轴
的中心轴一致,玻璃基板11的内周端面整体均匀且同时被研磨。
关于这样的端面研磨处理,也可以将多个玻璃基板沿着包括磁铁和间隔物的装置
的中心轴向进行排列,进而在装置的外周形成多个块20、62,使每个块20、62与不
同的玻璃基板抵接,从而同时对多个玻璃基板的端面进行研磨。
本实施方式的侧壁面11a在截面观察中相对于玻璃基板的主表面垂直地延伸,倒
角面11b在截面观察中相对于侧壁面倾斜并朝向主表面以直线状延伸,但侧壁面11a
和倒角面11b在截面观察中也可以形成为圆弧状。
需要说明的是,本实施方式中,对进行一片玻璃基板的端面研磨处理的方式进行
了说明,但也可以通过端面研磨处理同时对将主表面彼此粘贴而层积两片以上而成的
基板层积体的各层积基板的端面进行研磨。这种情况下,层积基板的主表面可以利用
粘接剂、例如热固化性树脂等进行粘贴而制成基板层积体。由此,基板的生产率提高。
以上的端面研磨处理作为以下说明的玻璃基板的制造方法的一个处理来进行。
(玻璃基板的制造方法)
接着,对本实施方式的磁盘用玻璃基板的制造方法进行说明。首先,通过模压成
型制作作为具有一对主表面的板状的磁盘用玻璃基板的原材料的玻璃坯料(模压成型
处理)。需要说明的是,本实施方式中通过模压成型来制作玻璃坯料,但也可以采用
公知的浮法、再拉法、或者熔融法来形成玻璃板,从玻璃板切割出与上述玻璃坯料相
同形状的玻璃坯料。接着,在所制作的玻璃坯料的中心部分形成圆孔,制成环形(圆
环状)的玻璃基板(圆孔形成处理)。接着,对形成有圆孔的玻璃基板进行形状加工(形
状加工处理)。由此形成玻璃基板。接着,对于经形状加工的玻璃基板进行端面研磨(端
面研磨处理)。对进行了端面研磨的玻璃基板的主表面进行磨削(磨削处理)。接着,对
玻璃基板的主表面进行第1研磨(第1研磨处理)。接着,根据需要对玻璃基板进行化
学强化(化学强化处理)。接着,对玻璃基板进行第2研磨(第2研磨处理)。其后,对
第2研磨处理后的玻璃基板进行超声波清洗(超声波清洗处理)。经过以上的处理,得
到磁盘用玻璃基板。以下,对各处理进行详细说明。
(a)模压成型处理
利用切割机将熔融玻璃流的前端部切断,将切断的熔融玻璃块夹入一对金属模具
的模压成型面之间,进行模压,将玻璃坯料成型。进行规定时间的模压后,打开金属
模具,取出玻璃坯料。
(b)圆孔形成处理
对于玻璃坯料,利用钻等形成圆孔,由此也可以得到开有圆形孔的盘状的玻璃基
板。
(c)形状加工处理
在形状加工处理中,对于圆孔形成处理后的玻璃基板的端面进行倒角加工。倒角
加工使用磨削磨石等来进行。通过倒角加工,在玻璃基板的端面形成下述端面,所述
端面具有相对于玻璃基板的主表面垂直延伸的基板的侧壁面和设置于该侧壁面与主
表面之间并与侧壁面倾斜地延伸的倒角面。
(d)端面研磨处理
在端面研磨处理中,对于玻璃基板的内侧端面和外周侧端面,利用上述的磁功能
性流体通过图1所示的端面研磨处理进行镜面抛光。此时,在磁功能性流体中,除了
磁性颗粒以外,还包含氧化铈、氧化锆、二氧化硅、金刚石等研磨磨粒。需要说明的
是,可以更换端面研磨处理与下述磨削处理的处理顺序。
(e)磨削处理
在磨削处理中,使用具备行星齿轮机构的双面磨削装置对玻璃基板的主表面进行
磨削加工。具体地说,一边将玻璃基板保持在设置于双面磨削装置的保持部件的保持
孔内,一边对玻璃基板的两侧的主表面进行磨削。双面磨削装置具有上下一对定盘(上
定盘和下定盘),在上定盘和下定盘之间夹持玻璃基板。并且,通过使上定盘或下定
盘中的任意一者或两者进行移动操作,使玻璃基板和各定盘相对移动,由此可以对玻
璃基板的两主表面进行磨削。
(f)第1研磨处理
接着,对磨削的玻璃基板的主表面实施第1研磨。具体地说,一边将玻璃基板保
持在设置于双面研磨装置的研磨用载具的保持孔内,一边对玻璃基板的两侧的主表面
进行研磨。第1研磨的目的在于除去磨削处理后的主表面所残留的伤痕或变形,或者
对微小的表面凹凸(微观波纹度、粗糙度)进行调整。
第1研磨处理中,使用与利用固定磨粒的磨削处理中所用的双面磨削装置具有同
样构成的双面研磨装置,一边提供研磨浆料一边对玻璃基板进行研磨。第1研磨处理
中,使用包含游离磨粒的研磨浆料。作为第1研磨中所用的游离磨粒,例如使用氧化
铈磨粒或者氧化锆磨粒等。双面研磨装置也与双面磨削装置同样地在上下一对定盘之
间夹持玻璃基板。在下定盘的上表面和上定盘的底面安装有整体为圆环形的平板的研
磨垫(例如树脂抛光材料)。并且,通过使上定盘或下定盘中的任意一者或两者移动操
作,从而使玻璃基板和各定盘相对移动,由此对玻璃基板的两主表面进行研磨。
(g)化学强化处理
对玻璃基板进行化学强化的情况下,作为化学强化液,使用例如硝酸钾与硫酸钠
的混合熔融液等,将玻璃基板浸渍于化学强化液中。
(h)第2研磨(最终研磨)处理
接着,对玻璃基板实施第2研磨。第2研磨处理的目的在于主表面的镜面研磨。
在第2研磨中,也使用与第1研磨中所用的双面研磨装置具有同样构成的双面研磨装
置。具体地说,一边将玻璃基板的外周侧端面保持在设置于双面研磨装置的研磨用载
具的保持孔内,一边对玻璃基板的两侧的主表面进行研磨。第2研磨处理与第1研磨
处理不同处在于:游离磨粒的种类和颗粒尺寸不同以及树脂抛光材料的硬度不同。例
如将包含胶态二氧化硅作为游离磨粒的研磨液供给至双面研磨装置的研磨垫与玻璃
基板的主表面之间,对玻璃基板的主表面进行研磨。
本实施方式中,进行化学强化处理,但根据需要也可以不进行化学强化处理。除
了第1研磨处理和第2研磨处理以外,也可以进一步加入其它的研磨处理,也可以通
过一个研磨处理来完成两个主表面的研磨处理。另外,上述各处理的顺序可适当变更。
(实施例)
为了确认本实施方式的效果,利用以下的方法制作了玻璃基板。
具体地说,对通过模压法得到的圆盘状的玻璃坯料实施圆孔形成处理,得到中央
部具有圆孔的圆盘状玻璃基板。利用具备一对磨削定盘的双面磨削装置来进行该圆盘
状玻璃板的上下主表面的磨削处理,使板厚为0.7mm。接着,对该圆盘状玻璃板的端
面进行形状加工处理,使倒角宽度为0.15mm、倒角角度为45°,得到内周侧端面和
外周侧端面,之后实施端面研磨处理。在形状加工处理中使用成型磨石,首先通过不
倾斜磨石的磨削处理来进行粗加工,接着改变磨石,通过斜率为3°的螺旋磨削处理
来进行抛光加工。
之后,对进行了形状加工处理的玻璃基板的侧壁面和倒角面实施各种端面研磨处
理。玻璃基板11的端面与块20的旋转方向在端面与块20接触的加工点为相同方向。
需要说明的是,关于端面研磨处理以外的处理,以根据上述实施方式的内容来进行,
制造出磁盘用玻璃基板。
作为端面研磨处理以后的处理,具体地说,依次进行
·第1研磨(利用氧化铈(d50:1μm)和硬质的聚氨酯研磨垫来进行)、
·化学强化处理、
·第2研磨(利用胶态二氧化硅(d50:30nm)和软质的聚氨酯研磨垫来进行)、
·清洗处理,
制造磁盘用玻璃基板。所制造的磁盘用玻璃基板是外径约65mm、内径约20mm、
板厚约0.635mm的公称2.5英寸大小的磁盘用玻璃基板。
在端面研磨处理中,将磁性颗粒的平均粒径d50固定为2μm,对研磨磨粒的平均
粒径d50进行各种变化,变更粒径比,求出侧壁面相对于倒角面的研磨速率之比。在
端面研磨处理中,将内周侧端面作为研磨对象。
所使用的磁流变流体在室温(20℃)下具有1000(mPa·秒)的粘度。
使用Fe颗粒作为磁性颗粒,使用氧化锆颗粒作为研磨磨粒。
研磨速率比由进行了3分钟端面研磨后的侧壁面和倒角面的中央部的研磨加工
余量求出。
表1示出粒径比和研磨速率比的结果。
[表1]
由此可知,为了使侧壁面与倒角面的研磨速率大致相同而使研磨速率比为0.8以
上,粒径比优选为0.6以下。通过使粒径比为0.4以下,可以使研磨速率比为0.85以
上,是更优选的。在外周侧端面的研磨中也得到了与上述的内周侧端面同样的结果。
另外,将磁性颗粒的平均粒径d50固定为5μm,对研磨磨粒的平均粒径d50进行
各种变化,变更粒径比,求出侧壁面的研磨速率的指数。关于研磨速率的指数,将后
述的粒径比为1.20的样品8的研磨速率设为1.00。研磨速率的值越小则意味着研磨
速率的指数越小。
使用Fe颗粒作为磁性颗粒,使用氧化锆颗粒作为研磨磨粒。
研磨速率比由进行了3分钟端面研磨后的侧壁面和倒角面的中央部的研磨加工
余量求出。
表2示出粒径比和研磨速率比的结果。
[表2]
由表2可知,若减小粒径比,则侧壁面的研磨速率降低。为了确保侧壁面的研磨
速率的指数为0.80以上,粒径比优选为0.1以上。特别是,为了高效地进行端面研磨
处理,粒径比更优选为0.2以上。
以上,对本发明的磁盘用玻璃基板的制造方法进行了详细的说明,但本发明不限
定于上述实施方式和变形例,当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改
良、变更。
符号说明
10 装置
11 玻璃基板
11a 侧壁面
11b 倒角面
12、14 磁铁
16 间隔物
20、62 块