玻璃板的制造方法、玻璃板的倒角方法和磁盘的制造方法与流程

文档序号:26001146发布日期:2021-07-23 21:17阅读:211来源:国知局
玻璃板的制造方法、玻璃板的倒角方法和磁盘的制造方法与流程

本发明涉及进行圆盘形状的玻璃板的端面的形状加工的玻璃板的制造方法、通过激光的照射在圆盘形状的玻璃板的端面形成倒角面的玻璃板的倒角方法、使用了玻璃板的制造方法或倒角方法的磁盘的制造方法。



背景技术:

用于数据记录的硬盘装置使用了磁盘,该磁盘在圆盘形状的非磁性体的磁盘用玻璃基板设有磁性层。

在制造磁盘用玻璃基板时,对于作为最终产品即磁盘用玻璃基板的基础的圆盘形状的玻璃坯板的端面来说,为了不使微细的颗粒附着于主表面而对磁盘的性能产生不良影响,优选使容易产生颗粒的端面的表面光滑。另外,从以良好的精度将磁盘组装到hdd装置中的方面出发,进一步优选将玻璃板的端面统一成目标形状,以使在玻璃基板的主表面形成磁性膜时适合把持玻璃基板的外周端面的夹具的把持。

作为用于使玻璃板的端面为目标形状的方法,已知利用激光对玻璃板的边缘进行倒角加工的方法(专利文献1)。具体而言,使用超短脉冲激光,将边缘切削成所期望的倒角形状,在利用超短脉冲激光进行处理后,接着照射co2激光。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特表2017-511777号公报



技术实现要素:

发明所要解决的课题

根据上述方法,在玻璃板的端面形成侧壁面和倒角面的端面的形状加工中,利用超短脉冲激光对边缘进行切削后照射co2激光,由此将所除去的部件分离。但是,由于利用超短脉冲激光进行的边缘切削的精度,无法加工成目标形状的端面,端面的形状难以成为适合在上述磁性膜形成时利用夹具把持的目标形状,有时存在偏差。另外,由于合用超短激光和co2激光来进行端面的形状加工,因此形状加工的操作繁杂。

近年来,在磁盘用玻璃基板中,为了增大硬盘驱动装置(以下称为hdd装置)的容量,倾向于减薄磁盘的玻璃板、增加组装到hdd装置中的磁盘的片数。这种情况下,为了抑制因减薄玻璃基板而容易发生的玻璃板的振动,使用可提高玻璃板的刚性的玻璃材料。刚性高的玻璃材料大体上软化点高,因此难以利用激光进行形状加工。因此,为了利用激光将厚度薄、软化点高的玻璃板的端面加工成目标形状,并且抑制端面的形状与目标形状的偏差,与以往相比需要更细致地设定激光的照射条件。

因此,本发明的目的在于提供一种玻璃板的制造方法和磁盘的制造方法,其在利用激光进行圆盘形状的玻璃板的端面的形状加工时,端面的形状相对于目标形状没有偏差,能够通过简单的操作进行端面的形状加工。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式为进行圆盘形状的玻璃板的端面的形状加工的玻璃板的制造方法。圆盘形状的上述玻璃板具有主表面和与上述主表面垂直的端面。该制造方法包括下述步骤:对上述端面照射激光,相对于上述端面使上述激光沿上述圆盘形状的上述玻璃板的圆周方向相对移动,同时将上述端面加工成目标形状,

对上述端面照射的上述激光的截面强度分布为单模,将上述端面中的照射位置上的上述激光的光束在上述玻璃板的厚度方向的宽度设为w1[mm],将上述玻璃板的厚度设为th[mm],将上述激光的功率密度设为pd时,w1>th,pd×th为0.8~3.5[w/mm]。

本发明的另一方式为进行圆盘形状的玻璃板的端面的形状加工的玻璃板的制造方法。圆盘形状的上述玻璃板具有主表面和与上述主表面垂直的端面。

该制造方法包括下述步骤:对上述端面照射激光,相对于上述端面使上述激光沿上述圆盘形状的上述玻璃板的圆周方向相对移动,同时在上述端面形成倒角面,加工成目标形状,

对上述端面照射的上述激光的截面强度分布为单模,将上述端面中的照射位置上的上述激光的光束在上述玻璃板的厚度方向的宽度设为w1[mm],将上述玻璃板的厚度设为th[mm],将上述激光的功率密度设为pd时,w1>th,将pd×th设为x,将上述激光沿着上述端面移动的移动速度设为y时,按照y在11.2·x-4.7以下的范围内的方式调节上述pd×th的值和上述移动速度的值。

上述激光优选从上述端面的法线方向照射至上述玻璃板的上述端面。

在上述形状加工中,优选按照在上述端面形成侧壁面和倒角面的方式来设定上述激光的照射条件,上述侧壁面与上述玻璃板的相向的2个主表面正交,上述倒角面连接上述侧壁面的两侧的端与上述主表面的端。

优选按照上述倒角面沿着上述主表面的长度c相对于上述厚度th之比(c/th)为0.1~0.7的方式来设定上述照射条件。

优选的是,通过上述激光形成的上述端面的表面粗糙度rz为0.3μm以下,算术平均粗糙度ra为0.03μm以下。

优选的是,对上述端面照射的上述激光的光束为椭圆形,对上述端面照射的上述激光的光束在上述圆周方向的长度w2相对于上述玻璃板的直径d之比(w2/d)为0.03~0.3。

优选按照通过上述激光的照射形成的上述玻璃板的直径与上述激光照射前的上述玻璃板的直径相比增大的方式来设定上述功率密度pd。

上述激光沿着上述端面移动的移动速度优选为0.7~100[mm/秒]。

上述玻璃板的杨氏模量优选为70[gpa]以上。

上述玻璃板的线膨胀系数优选为100×10-7[1/k]以下。

上述厚度th优选为0.7mm以下。

上述玻璃板的制造方法优选包括对进行了上述形状加工的上述玻璃板的上述主表面进行磨削或研磨的步骤,

在上述形状加工后且上述主表面的磨削或研磨前,不进行上述端面的研磨,或者即便进行上述端面的研磨,上述端面的研磨导致的加工余量也为5μm以下。

本发明的另一方式为一种通过激光的照射在圆盘形状的玻璃板的端面形成倒角面的玻璃板的倒角方法。上述倒角面的形成前的上述玻璃板的上述端面至少在上述玻璃板的厚度方向的中心部具有与主表面垂直的面。该倒角方法中,

将上述玻璃板的厚度设为th[mm],将上述激光的功率密度设为pd,将上述激光沿着上述端面移动的移动速度设为v时,控制pd×th与移动速度v,以通过对上述玻璃板的上述端面照射激光而使上述玻璃板的上述端面的边缘部软化和/或熔融而将上述边缘部倒角成带圆弧的形状,同时在上述倒角面形成后的上述端面也形成与上述玻璃板的主表面垂直的面。

在将上述pd×th设为x,将上述移动速度设为y时,

优选按照y为11.2·x-4.7以下且5.4·x-4.5以上的范围内的方式来调节上述pd×th的值和上述移动速度的值。

本发明的又一方式为一种玻璃板的制造方法,其特征在于,使用上述倒角方法进行圆盘形状的玻璃板的上述端面的倒角加工。

本发明的又一方式为一种磁盘的制造方法,其特征在于,在通过上述玻璃板的制造方法所制造的玻璃板的主表面形成磁性膜。

本发明的另一方式为一种磁盘的制造方法,其特征在于,在通过上述玻璃板的制造方法所制造的玻璃板的主表面形成磁性膜。

发明的效果

根据上述磁盘的制造方法,在利用激光进行圆盘形状的玻璃板的端面的形状加工时,端面的形状相对于目标形状没有偏差,能够通过简单的操作进行端面的形状加工。

附图说明

图1是对作为一个实施方式的玻璃板的制造方法中的激光的照射进行说明的图。

图2是对激光的照射位置处的光束的形状的一例进行说明的图。

图3是对激光的照射位置处的光束与光强度分布进行说明的图。

图4是对利用激光进行的形状加工后的端面的形状进行说明的图。

图5(a)~(c)是对激光的照射条件的差异导致的端面的形状的差异进行说明的图。

图6是示出实验例的评价结果的图。

具体实施方式

图1是对作为一个实施方式的玻璃板的制造方法中的激光的照射进行说明的图。图2是对激光的照射位置处的光束(光斑)的形状的一例进行说明的图。图3是对激光的照射位置处的光束与光强度分布进行说明的图。图4是对利用激光进行的形状加工后的端面的形状进行说明的图。

通过本实施方式的玻璃板的制造方法进行形状加工的玻璃板为圆盘形状,形成为在圆盘形状的中心位置开有圆孔的形状,以形成与外周端为同心圆状的内周端。

为了由该玻璃板制作将端面统一为目标形状的玻璃板,或者,为了使玻璃板的端面与主表面的连接部分不成为带棱角的边缘部,对玻璃板实施在玻璃板的主表面与端面的连接部分形成倒角的形状加工。

特别是,在制造开有圆孔的圆盘形状的磁盘用玻璃基板时,对于作为最终产品即磁盘用玻璃基板的基础的圆盘形状的玻璃板的端面的形状来说,为了以良好的精度将磁盘组装到hdd装置中,进而为了在玻璃基板的主表面形成磁性膜时利用夹具牢固地把持玻璃基板的端面,希望统一成目标形状。此外,为了不使微细的颗粒附着于主表面而对磁盘的性能产生不良影响,希望使容易产生颗粒的端面的表面光滑。为此,本实施方式中,为了进行用于倒角的形状加工而使用激光。

具体而言,如图1所示,开有圆孔16的圆盘形状的玻璃板10具有主表面12和端面14。端面14是与主表面12垂直的端面。在图1所示的示例中,外周端面为利用激光进行形状加工的端面14,但也可以将沿着圆孔16的内周端面作为利用激光进行形状加工的对象。

本实施方式中,对端面14照射激光,使激光l相对于端面14沿圆盘形状的玻璃板10的圆周方向相对移动,同时将端面14加工成目标形状。对于激光l来说,使从后述激光源20射出的激光l通过包含准直仪等的光学系统22而成为平行光后,藉由会聚透镜24使激光l会聚后,将扩展的激光l照射至端面14。

另一方面,将玻璃板10的中心位置作为旋转中心,使玻璃板10以恒定速度旋转。这样,使激光l和端面14在圆盘形状的玻璃板10的圆周方向上相互相对地移动,同时,激光l照射至玻璃板10的端面14的整个圆周。

此处,激光l对端面14的照射优选从进行照射的端面14的法线方向进行。关于激光l对端面14的照射,除了完全的法线方向(倾斜角度0度)以外,还包括相对于法线方向的倾斜角度为10度以内的范围内作为允许范围。

对端面14照射的激光l的截面强度分布为单模。即,激光l的截面强度分布为高斯分布。如图2所示,将这种激光l在端面14中的照射位置上的光束在玻璃板10的厚度方向的宽度设为w1[mm],将玻璃板10的厚度设为th[mm],将激光l的功率密度设为pd[w/mm2]时,在激光l的照射中,使用w1>th、pd×th为0.8~3.5[w/mm]的照射条件。此处,如图2所示,按照超出玻璃板10的厚度方向的两侧的方式照射激光l的光束。另外,通过使超出端面的两侧的宽度相同,能够在玻璃板10的厚度方向的两侧均等地进行倒角,能够使2个倒角面14c的形状相同。功率密度pd是将激光l的总功率p[w]除以激光l照射的部分的光束的面积所得到的值。在激光l的光束形成短轴半径为w1/2、长轴半径为w2/2的椭圆形(参照图2)时,功率密度pd规定为4×p/w1/w2/π[w/mm2](π为圆周率)。

此处,作为激光l的一例,使用co2激光,但只要是对玻璃具有吸收的振荡波长,就不限于co2激光。例如,可以举出co激光(振荡波长约5μm、10.6μm)、er-yag激光(振荡波长约2.94μm)等。在使用co2激光的情况下,波长优选为3μm以上。此外,更优选使波长为11μm以下。若波长短于3μm,玻璃难以吸收激光,有时无法将玻璃板10的端面14充分加热。另外,若波长长于11μm,则激光装置的获得有时困难。需要说明的是,对激光源20的振荡形式没有特别限定,可以为连续振荡光(cw光)、脉冲振荡光、连续振荡光的调制光中的任一种。但是,在脉冲振荡光和连续振荡光的调制光的情况下,激光l的相对移动速度快时在移动方向上有可能产生倒角面14c的形状不均。该情况下,振荡和调制的频率优选为1khz以上、更优选为5khz以上、进一步优选为10khz以上。

光束的宽度w1和后述的长度w2可以通过使用例如2片柱面透镜来调整激光l在玻璃板10的照射位置从而进行设定。另外,宽度w1可以由光束轮廓仪求出,长度w2可以由利用光束轮廓仪得到的光束形状与玻璃板的直径d求出。

通过使激光l的宽度w1大于玻璃板10的厚度th,还能使激光l充分地照射至端面14的主表面12侧的侧端,利用热使玻璃板10的一部分软化和/或熔融,由此能够形成倒角面。

若使激光l的宽度w1相对于玻璃板10的厚度的比例th/w1过大(即,th/w1过于接近1),则受到激光强度分布的梯度陡峭的范围的影响,玻璃板10的边缘部分的加热减弱,同时玻璃板端面的厚度方向的中心部分的加热增强。因此,容易成为后述球面形状的端面,故不优选。另外,若使激光l的宽度w1相对于玻璃板10的厚度的比例th/w1过小,则激光l对端面14的加热变得过小,有时难以形成倒角面。从上述方面出发,th/w1优选为0.3~0.9的范围内。

另一方面,在激光l的功率密度pd过低的情况下,端面14的加热不充分,未形成倒角面。另一方面,在功率密度pd过高的情况下,端面14整体因热而变圆成球状,球状的厚度方向的厚度大于玻璃板10的厚度th。

因此,作为照射条件,设为w1>th、pd×th=0.8~3.5[w/mm]。pd×th优选为3.0[w/mm]以下、更优选为1.0~2.8[w/mm]、进一步优选为1.2~2.3[w/mm]。

由于pd×th=0.8~3.5[w/mm],因此在玻璃板10的厚度th变薄而照射条件偏离pd×th=0.8~3.5[w/mm]的情况下,意味着能够提高功率密度pd。通过提高功率密度pd,能够利用功率密度pd弥补激光l所致的玻璃板10的照射面积变小的量,能够形成倒角面。

通过使用这种照射条件,可以使玻璃板10的端面14的形状不偏离目标形状而统一,能够形成倒角面。而且,能够使端面14的表面光滑。

上述实施方式中,可以限制pd×th的值的范围来形成倒角面14c,但通过控制pd×th的值和移动速度的值而对端面14照射激光l,能够有效地在玻璃板10的端面14形成倒角面14c。另外,通过更详细地控制pd×th的值和移动速度的值,不仅是倒角面14c,还能形成与玻璃板10的主表面12垂直的面、即侧壁面14t。由此,可以使端面14的形状相对于目标形状没有偏差而统一。而且,能够使端面14的表面光滑。这种情况下,形成倒角面14c前的玻璃板10的端面14在玻璃板10的厚度方向的至少中心部具有与主表面12垂直的面。通过对玻璃板10的端面14照射激光l,使玻璃板10的端面14的厚度方向的两侧的边缘部(主表面12与端面14的边界部分)、例如弯曲成直角的角部软化和/或熔融,将端面14的边缘部倒角成带圆弧的形状,同时能够在倒角后的端面14形成被玻璃板10的厚度方向的两侧的倒角面14c夹持的与主表面12垂直的面(侧壁面14t)。特别是,端面14优选具备与主表面12垂直的长度为厚度th的10分之1以上的面和倒角面14c。上述垂直的面(侧壁面14t)的长度t(参照图4)更优选为厚度th的5分之1以上。

根据一个实施方式,通过照射激光l而与倒角面14c一同形成的上述垂直的面不同于通过照射激光l而形成倒角面14c前的与端面14的主表面12垂直的面,是新形成的面,表面粗糙度rz和算术平均粗糙度ra因激光l的照射而降低。另外,从圆盘形状的玻璃板10的中心位置至垂直的面的半径方向的距离变大。

需要说明的是,与主表面12垂直的面是指,将相对于主表面12为90度±2度的范围作为允许范围的面。

这样,在端面14除了倒角面14c以外还形成与垂直的主表面12垂直的面(侧壁面14t)时,可以抑制形成有倒角面14c的玻璃板10的外径(直径)或内径(圆孔16的直径)在1个玻璃板10内、或者在玻璃板10之间产生偏差。例如若外径产生偏差,则在将多个玻璃板10作为磁盘的基板组装到hdd装置中并使其旋转时,容易扰乱气流,有可能增加磁头碰撞等故障。另外,在使用溅射装置等成膜装置形成磁性膜时,有可能无法把持玻璃板10的端面14而引起玻璃板10落下等故障。另外,若玻璃板10的内径产生偏差,则组装到hdd装置中时有时无法通过轴,另外,玻璃板10与轴之间的间隙变得过大,有可能破坏旋转平衡。

基于下述考虑,可以通过控制上述pd×th的值和移动速度的值来使倒角面14c的形状发生各种变化。

即,可知:在照射激光l前的玻璃板10的端面14的至少厚度方向的中心部为与主表面12垂直的面(侧壁面14t)时,通过调节照射激光l时的条件,可以在形成倒角面14c的同时形成与主表面12垂直的面(侧壁面14t)。其机理未必明确,但假设是:在端面14的倒角不进行(参照图5(a))的条件与端面14整体变圆(参照图5(b))的条件之间,存在形成端面14的垂直面的条件,该条件可以通过适当调整pd×th和移动速度来选择。即,例如,在使移动速度的值固定而增大pd×th的值的情况下,倒角面14c的形成假设为:端面14的变圆按照从边缘部开始、缓慢地向厚度方向的中心发展、最终端面14整体变圆的顺序推进。此处,伴随着变圆的推进,端面14的垂直面(侧壁面14t)的厚度方向的长度t缓慢地减少。

以下,利用磁盘用玻璃基板的制造方法,对包括这种玻璃板10的形状加工的玻璃板的制造方法进行说明。

与图1(a)所示的玻璃板10同样地,磁盘用玻璃基板也是设有圆孔的圆盘形状的薄板的玻璃基板。磁盘用玻璃基板的尺寸没有限制,磁盘用玻璃基板例如为公称直径2.5英寸或3.5英寸的磁盘用玻璃基板的尺寸。在公称直径3.5英寸的磁盘用玻璃基板的情况下,例如,外径(标称值)为95mm~97mm。在公称直径2.5英寸的磁盘用玻璃基板的情况下,例如,外径(标称值)为65mm~67mm。磁盘用玻璃基板的厚度例如为0.20mm~0.65mm、优选为0.30mm~0.53mm。在该玻璃基板的主表面上形成磁性层来制作磁盘。

与图4所示的玻璃板10的外周端部同样地,玻璃基板具备:一对主表面12、12;形成于外周端部的端面14的侧壁面14t;和介于侧壁面14t与主表面12、12之间的倒角面14c、14c,与外周端部的端面14同样地,在内周端部的端面也具备:未图示的侧壁面;和介于该侧壁面与主表面12、12之间的未图示的倒角面。

侧壁面14t是在与主表面12大致正交的方向延伸的面。大致正交是指,侧壁面14t相对于主表面12的倾斜角度在88度~92度的范围。图4所示的侧壁面14t沿着厚度方向的长度设为t[mm]。倒角面14c与主表面14平滑地连接,向侧壁面14t延伸。倒角面14c形成向外侧突出的弯曲形状,与侧壁面14t平滑地连接。因此,图4所示的倒角面14c沿着主表面12的长度c[mm]是相对于主表面12在倾斜角度超过2度且小于88度的范围倾斜的部分的长度。需要说明的是,如后述图5(c)所示,在端面14的形状为球面形状的情况下,将在玻璃板10的厚度方向上最厚的位置至最末端为止的主表面12方向的距离设为倒角面14c的长度c。

关于这种玻璃基板,例如,可以利用激光从预先制作的大玻璃板切割出比玻璃板10的尺寸略大的玻璃坯。

切割出玻璃坯前的大平板玻璃例如是使用浮法或下拉法制作的一定板厚的玻璃板。或者,也可以是利用模具将玻璃块压制成型而得到的玻璃板。玻璃板的板厚与成为最终产品即磁盘用玻璃基板时的目标板厚相比厚出磨削和研磨的加工余量,例如,厚几μm~几百μm左右。

需要说明的是,除了利用激光切割出玻璃坯的方法以外,也可以如现有这样使用下述方法:利用划线器在玻璃板形成切口线,通过加热等沿着切口线产生裂纹,将其割断。另外,也可以通过使用氢氟酸等蚀刻液的湿法蚀刻来切割出玻璃坯。

在利用激光进行从大平板玻璃切割出玻璃坯的处理时,作为激光,例如使用yag激光器、或者nd:yag激光器等固态激光器。因此,激光的波长例如在1030nm~1070nm的范围。这种情况下,激光例如为脉冲激光,脉冲宽度设为10×10-12秒以下(10皮秒以下)。激光的光能可以根据脉冲宽度和脉冲宽度的重复频率而适当调整。通过该激光的照射,能够在沿着欲切断的交界线上的离散位置处间断地形成缺陷。

之后,对于形成有缺陷的玻璃板的以上述交界线为界的外侧部分与内侧部分中的外侧部分,使其加热高于内侧部分,或者对外侧部分进行加热,将玻璃板的外侧部分和内侧部分分离。

或者,也可以沿着上述交界线照射其他种类的激光,从而通过激光的照射使沿着欲切断的交界线上离散地形成的缺陷以线状连续。例如,作为其他种类的激光,可以使用co2激光。通过该激光,可以形成线状的缺陷,以连接间断形成的缺陷。在这种情况下,根据需要,可以使以上述交界线为界的外侧部分和内侧部分中的外侧部分的加热高于内侧部分,或者对外侧部分进行加热,由此将玻璃板的外侧部分和内侧部分分离。这样,能够从平板玻璃切割出圆板形状的玻璃坯。如此形成的圆板形状的玻璃坯的端面的表面粗糙度rz例如为1~10μm,算术平均粗糙度ra例如为0.1~1μm。

此外,为了在切割出的圆板状的玻璃坯开出同心圆的圆孔,与上述方法同样地,通过激光照射并利用划线器开出圆孔,或者通过蚀刻开出圆孔。开有圆孔的玻璃坯成为制作磁盘用玻璃基板时的玻璃坯板。

为了在如此得到的图1所示的圆盘形状的玻璃板10的端面14(外周端部的端面和内周端部的端面)形成倒角面14c,利用激光l进行形状加工。在利用激光l的形状加工中,如上所述,优选从端面14的法线方向对玻璃板10(玻璃坯板)的端面14照射激光l,使端面14和激光l在圆盘形状的玻璃板10的圆周方向相对移动,同时将端面14的形状加工成目标形状。激光l为具有单模的截面强度分布的激光,作为激光l的照射条件,宽度w1>厚度th,并使pd×th为0.8~3.5[w/mm]。由此,能够使玻璃板10的端面14的形状相对于目标形状没有偏差而统一,能够形成倒角面14c。

另外,为了对至少在厚度方向的中心部具有与主表面12垂直的面的倒角前的玻璃板10的端面14照射激光l,由此使玻璃板10的端面14的边缘部软化和/或熔融,将端面14的边缘部倒角成带圆弧的形状,进而为了在进行倒角的同时,在倒角后的端面14也形成与玻璃板10的主表面垂直的面(侧壁面14t),控制pd×th的值和移动速度的值,对端面14照射激光。由此,能够使玻璃板10的端面14的形状相对于目标形状没有偏差而统一,能够形成与主表面12垂直的面和倒角面14c。

为了在端面14形成倒角面14c,根据一个实施方式,在w1>th、设pd×th为x、设激光l沿着端面14移动的移动速度为y时,按照y为11.2·x-4.7以下的范围内的方式调节pd×th的值和移动速度的值。

此外,如图4所示,为了使端面14除了具备倒角面14c以外还具备与主表面12垂直的面即侧壁面14t,根据一个实施方式,在w1>th、设pd×th为x、设激光l沿着端面14移动的移动速度为y时,按照y为11.2·x-4.7以下且5.4·x-4.5以上的范围内的方式调节pd×th的值和移动速度的值。

图5(a)~(c)是对激光l的照射条件的差异导致的端面14的形状的差异进行说明的图。图5(a)~(c)中,将照射条件中的厚度th固定为0.7mm、将宽度w1固定为1.0mm、将比例th/w1固定为0.7,进而将长度w2固定为10mm、将照射位置处的移动速度固定为2mm/秒,示出变更功率密度pd而变更pd×th时的端面14的形状的示例。需要说明的是,作为加工前的玻璃坯板,使用玻璃化转变温度tg为500℃、直径为95mm、端面与主表面垂直的玻璃坯板。端面14的表面粗糙度rz为5μm,算术平均粗糙度ra为0.5μm。激光l照射至玻璃坯板的外周端面。

图5(a)示出了未照射激光l的状态、即pd=0[w/mm2]的示例。图5(b)示出了pd=1.9[w/mm2](pd×th为1.33[w/mm])的照射条件下的端面14的形状,图5(c)示出了pd=4.0[w/mm2](pd×th为2.8[w/mm])的照射条件下的端面14的形状。

图5(c)所示的端面14的部分为球面形状,玻璃板10的外径减小,相应地,玻璃板10的厚度方向的长度比玻璃板10的厚度(主表面间的长度)长,虽然形成了倒角面14c,但作为具有一定厚度的玻璃基板是不优选的形状。

因此,关于利用激光l的照射条件,优选按照在端面14形成与主表面12正交的侧壁面14t和连接侧壁面14t的两侧的端与主表面12的端的倒角面14c的方式来设定照射条件。为了不使玻璃板10的外径减小、或者不使上述球面形状的厚度方向的长度比玻璃板10的厚度(主表面间的长度)长,例如,功率密度pd的范围优选设定为1.2[w/mm2]~3.0[w/mm2]。

根据一个实施方式,优选按照倒角面14c沿着主表面14的长度c相对于厚度th之比(c/th)为0.1~0.7的方式来设定照射条件pd×th和移动速度。通过使比(c/th)为0.1~0.7,能够发挥出在端面14与主表面12的连接部分没有角部的倒角面14c的功能。另外,在比(c/th)小于0.1的情况下,倒角面14c的形成不充分,在后续成膜工序等中边缘有可能容易缺损。另外,在比(c/th)超过0.7的情况下,主表面14上的数据记录区域有可能减少。因此,通过在0.8~3.5[w/mm]的范围内、优选在1.2~2.3[w/mm]的范围内调整pd×th,或者通过调整pd×th的值和移动速度的值,可以调整比(c/th)。比(c/th)更优选为0.25~0.5。

根据一个实施方式,优选按照侧壁面14t沿着厚度方向的长度t[mm]相对于厚度th之比(t/th)为0.1~0.8的方式来设定照射条件。比(t/th)小于0.1的情况下,侧壁面14t的形成不充分,难以测定玻璃板10的外径或内径,因此有可能产生测量偏差而难以进行生产管理。另外,在比(c/th)超过0.8的情况下,倒角面14c的形成不充分,在后续成膜工序等中边缘有可能容易缺损。

根据一个实施方式,通过激光l形成的端面14(倒角面14c、侧壁面14t)的表面粗糙度rz(jisb0601:2001)优选为0.3μm以下、更优选为0.2μm以下,算术平均粗糙度ra(jisb0601:2001)优选为0.03μm以下、更优选为0.02μm以下。表面粗糙度rz和算术平均粗糙度ra例如可以利用激光式的光学显微镜进行测定。通过利用上述照射条件的激光l进行端面14的照射,能够使倒角面14c和侧壁面14t平滑。

另外,如图1所示,在使激光l的照射位置沿着圆盘形状的玻璃板10的圆周方向相对移动地进行形状加工时,优选按照下述方式有效地利用激光l进行端面14的加热,即,以一定程度增长玻璃板10的圆盘形状的圆周方向的长度w2(参照图2),缓慢地提高利用激光l加热所致的端面14的温度,在照射位置的圆周方向的中心点达到最大温度。如此,能够增大激光l的照射位置处的移动速度,因此能够缩短加工时间。根据一个实施方式,如图2所示,对端面14照射的激光l的光束为椭圆形。这种情况下,照射到端面14的激光l的光束在玻璃板10的圆盘形状的圆周方向的长度w2相对于玻璃板10的直径d之比(w2/d)优选为0.03~0.3。比(w2/d)小于0.03的情况下,长度w2相对变短,因此无法充分地实现缓慢提高端面14的温度,难以缩短加工时间。比(w2/d)超过0.3的情况下,长度w2相对于玻璃板10沿着圆周方向的周长相对变长,因此,该情况下,激光l照射到玻璃板10的端面14的照射位置(激光l的照射方向上的位置)会因玻璃板10的曲率而大幅变化,其结果,光束扩展,在圆周方向上难以有效地进行加热。

另外,为了通过对玻璃板10的端面14照射激光而使玻璃板10的端面14的边缘部软化和/或熔融,将端面14的边缘部倒角成带圆弧的形状,进而为了在进行倒角的同时,在倒角后的端面14也形成与玻璃板10的主表面垂直的面,控制pd×th的值和移动速度的值而对端面14照射激光,该情况下,出于上述理由,比(w2/d)也优选为0.03~0.3。

需要说明的是,对于激光l所照射的端面14而言,若功率密度pd缓慢增大,则由于端面14的形状变圆,玻璃板10的直径d增加几十μm~几百μm,若进一步增大功率密度pd,则变圆的范围变宽,厚度方向的长度变宽而成为球面形状,由此玻璃板10的直径d减小。即,形状加工后的玻璃板10的直径d根据功率密度pd的大小而变化。图5(c)所示的示例是功率密度pd过度增大,端面14由于过度加热而成为球面形状,玻璃板10的直径变短的示例。图5(c)所示的玻璃板10的外径与作为目标的玻璃板10的直径相比较小,故不优选。另外,由于端面14的过度加热,球面形状也容易产生偏差,无法使玻璃板10的直径统一,故不优选。因此,优选的是,按照通过激光l的照射形成的玻璃板10的直径与激光l照射前的玻璃板10的直径相比增大的方式来设定功率密度pd。

激光l沿着端面14移动的移动速度优选为0.7~100[mm/秒]。此处,移动速度是指相对于端面14的相对移动速度。从加工效率的方面出发,利用激光l进行的形状加工优选的是,在激光l绕玻璃板10旋转1周时完成形状加工。此处,在移动速度超过100[mm/秒]的情况下,难以估计完成加工的时机,有可能难以使加工的起点和终点一致。另外,若移动速度低于0.7[mm/秒],端面的形状会因pd×th的微小变化而改变,因此难以控制端面形状。例如,即便得到了具有图4所示的侧壁面14t和倒角面14c的形状,但仅少量增加pd×th,端面14也会被过度加热而容易成为图5(c)所示的形状,因此难以进行稳定的生产。从这些方面出发,上述移动速度优选为0.7~100[mm/秒]。

需要说明的是,移动速度更优选为20~100[mm/秒]。若移动速度为20[mm/秒]以上,相对于pd×th变化的端面14的形状变化比较稳定,而且通过缩短加工时间而使生产率提高。因此,移动速度更优选为20~100[mm/秒]。

需要说明的是,为了促进利用激光l形成倒角,优选在利用该激光l进行倒角的形状加工时使玻璃板10的温度为高于室温的温度。此时,优选为tg-50℃(tg为玻璃板10的玻璃化转变温度)以下。此外,进行倒角的形状加工时的玻璃板10的温度更优选为150~400℃的范围。若玻璃板10的温度小于150℃,有时无法充分地形成倒角面14c。若玻璃板10的温度高于400℃,有时玻璃板10发生变形而难以使激光l照射至端面14。作为加热玻璃板10的方法,例如,可以在实施该倒角加工前加热玻璃板10,另外,也可以一边进行该倒角加工一边加热玻璃板10。其中,一边进行倒角加工一边进行玻璃板100的加热时,由于与激光l所致的加热的乘数效应而难以控制温度,因此端面14的形状的偏差有时变大。因此,在加热玻璃板10的情况下,优选在进行倒角加工前进行玻璃板10的加热。这种情况下,优选在倒角加工时对玻璃板10适当地进行保温。

对于如此进行了端面14的形状加工的玻璃板10,内周端部的端面也利用激光l进行了形状加工,之后,对玻璃板10进行各种处理以具有适合最终产品的特性。

例如,对形状加工后的端面14进行端面研磨处理。在端面研磨处理中,能够使倒角面14c和侧壁面14t的表面粗糙度rz为0.3μm以下,因此能够使端面研磨处理中的加工余量少于现有这样使用成形磨石来加工倒角面14c的情况,能够提高生产成本和生产效率。在一个实施方式中,可以完全不进行端面研磨处理。

在由玻璃板10制作磁盘用玻璃基板的情况下,在上述端面研磨处理后,将玻璃板10作为成为磁盘用玻璃基板前的中间体的玻璃板,进行玻璃板10的主表面12的磨削/研磨处理。

在磨削/研磨处理中,在玻璃板10的磨削后进行研磨。

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板10的主表面12进行磨削加工。具体而言,一边将玻璃板10保持在设置于双面磨削装置的保持部件的保持孔内,一边对玻璃板10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板10。并且,一边使上定盘或下定盘中的任意一者或两者进行移动操作并供给冷却剂,一边使玻璃板10和各定盘相对移动,由此可以对玻璃板10的两主表面进行磨削。例如,将用树脂固定有金刚石的固定磨粒形成为片状,将所形成的磨削部件安装至定盘,从而可以进行磨削处理。

接着,对磨削后的玻璃板10的主表面实施第1研磨。具体而言,一边将玻璃板10保持在设置于双面研磨装置的研磨用载具的保持孔内,一边对玻璃板10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上述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板10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、或者氧化锆等磨粒。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板10。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,从而使玻璃板10和各定盘相对移动,由此对玻璃板10的两主表面进行研磨。研磨磨粒的尺寸以平均粒径(d50)计优选为0.5~3μm的范围内。

第1研磨后,可以对玻璃板10进行化学强化。这种情况下,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,将玻璃板10浸渍于化学强化液中。由此,能够通过离子交换在玻璃板10的表面形成压缩应力层。

接着,对玻璃板10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,一边将玻璃板10保持在设置于双面研磨装置的研磨用载具的保持孔内,一边对玻璃板10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。树脂抛光材料的硬度优选比第1研磨处理时小。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板10的主表面之间,对玻璃板10的主表面进行研磨。第2研磨中所用的研磨磨粒的尺寸以平均粒径(d50)计优选为5~50nm的范围内。

需要说明的是,关于是否需要化学强化处理,考虑玻璃组成及必要性适当选择即可。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1个研磨处理来完成2个主表面的研磨处理。另外,上述各处理的顺序可适当变更。

这样,对玻璃板10的主表面进行研磨,可以得到满足磁盘用玻璃板10所要求的条件的磁盘用玻璃基板。

之后,在对主表面进行研磨而制作的玻璃板10至少形成磁性层,制作出磁盘。

这样,在玻璃板10的制造方法中,对进行了形状加工后的玻璃板10的主表面12进行磨削或研磨。这种情况下,在端面14的形状加工后、主表面12的磨削或研磨前,不进行端面14的研磨,或者即便进行端面14的研磨,也能使端面14的研磨所致的加工余量为5μm以下。因此,能够使玻璃板10的外径的变化为10μm以下。这是因为,通过激光l能够形成表面凹凸小的倒角面14c和侧壁面14t。

近年来,由于大数据分析等,对于硬盘驱动装置增大存储容量的要求愈发强烈。因此,正在研究增加1台硬盘驱动装置所搭载的磁盘的片数。通过增大组装到硬盘驱动装置中的磁盘的片数来实现存储容量的增大时,在磁盘驱动装置内的有限空间内需要减薄在磁盘厚度中占大部分的磁盘用玻璃基板的板厚。

此处,若减薄磁盘用玻璃基板的板厚,则玻璃基板的刚性降低,容易产生大的振动,并且该振动难以平息。若玻璃基板的振动的振幅大,则与相邻排列的磁盘接触的情况增多,另外,位于隔开一定间隔配置的多个磁盘的最上部的磁盘有时也会与硬盘驱动装置的磁盘收纳容器的顶面接触。在这种接触中,磁盘的一部分有时会缺损而产生颗粒。

因此,磁盘用玻璃基板的刚性低是不优选的。从该方面出发,根据一个实施方式,玻璃板10的杨氏模量优选为70[gpa]以上、更优选为80[gpa]以上、更进一步优选90[gpa]以上。

玻璃板10的厚度th优选为0.7mm以下、更优选为0.6mm以下。由此,可以增加1片或2片搭载于硬盘驱动装置内的磁盘的片数。

对这种玻璃板10的组成没有限定,优选为下述组成。

(玻璃1)

sio256~80摩尔%、

li2o1~10摩尔%、

b2o30~4摩尔%、

mgo与cao的总含量(mgo+cao)9~40摩尔%。

玻璃1的比重为2.75g/cm3以下,玻璃化转变温度tg为650℃以上。

(玻璃2)

sio256~80摩尔%、

li2o1~10摩尔%、

b2o30~4摩尔%、

mgo与cao的总含量(mgo+cao)4~40摩尔%,

sio2与zro2的总含量相对于al2o3含量的摩尔比((sio2+zro2)/al2o3)为2~13。

玻璃2的比重为2.50g/cm3以下,玻璃化转变温度tg为500℃以上,20℃的比模量为30gpa·cm3/g以上。

(玻璃3)

一种非晶质的氧化物玻璃,以摩尔%表示,含有:

含有:

sio2与al2o3的总含量(sio2+al2o3)65~80%、

mgo与cao的总含量(mgo+cao)11~30%、

mgo、cao、sro和bao的总含量(mgo+cao+sro+bao)12~30%、

mgo含量、0.7×cao含量、li2o含量、tio2含量和zro2含量之和(mgo+0.7cao+li2o+tio2+zro2)16%以上、

5×li2o含量、3×na2o含量、3×k2o含量、2×b2o3含量、mgo含量、2×cao含量、3×sro含量和bao含量之和(5li2o+3na2o+3k2o+2b2o3+mgo+2cao+3sro+bao)32~58%、

sio2含量、al2o3含量、b2o3含量、p2o5含量、1.5×na2o含量、1.5×k2o含量、2×sro含量、3×bao含量和zno含量之和(sio2+al2o3+b2o3+p2o5+1.5na2o+1.5k2o+2sro+3bao+zno)86%以下、以及

sio2含量、al2o3含量、b2o3含量、p2o5含量、na2o含量、k2o含量、cao含量、2×sro含量和3×bao含量之和(sio2+al2o3+b2o3+p2o5+na2o+k2o+cao+2sro+3bao)92%以下,

cao含量相对于mgo含量的摩尔比(cao/mgo)为2.5以下,

na2o含量相对于li2o含量的摩尔比(na2o/li2o)为5以下,

li2o含量相对于mgo与cao的总含量的摩尔比(li2o/(mgo+cao))为0.03~0.4,

sio2含量相对于li2o、na2o和k2o的总含量的摩尔比(sio2/(li2o+na2o+k2o))为4~22,

sio2与zro2的总含量相对于al2o3的摩尔比((sio2+zro2)/al2o3)为2~10,

tio2与al2o3的总含量相对于mgo与cao的总含量的摩尔比((tio2+al2o3)/(mgo+cao))为0.35~2,

mgo与cao的总含量相对于mgo、cao、sro和bao的总含量的摩尔比((mgo+cao)/(mgo+cao+sro+bao))为0.7~1,bao含量相对于mgo、cao、sro和bao的总含量的摩尔比(bao/(mgo+cao+sro+bao))为0.1以下,

p2o5含量相对于b2o3、sio2、al2o3和p2o5的总含量的摩尔比(p2o5/(b2o3+sio2+al2o3+p2o5))为0.005以下,

玻璃化转变温度为670℃以上且杨氏模量为90gpa以上,

比重为2.75以下,

100~300℃的平均线膨胀系数为40×10-7~70×10-7/℃的范围。

根据一个实施方式,玻璃板10优选由玻璃化转变温度tg为500℃以上的玻璃构成,更优选玻璃化转变温度tg为650℃以上。玻璃化转变温度tg越高,越能抑制对玻璃板10进行热处理时的热收缩和因热收缩而发生的变形。因此,考虑到在基板1形成磁盘的磁性膜等时的热处理,优选使玻璃化转变温度tg为500℃以上,更优选为650℃以上。

根据一个实施方式,玻璃板10优选由线膨胀系数为100×10-7[1/k]以下的材料构成,更优选由线膨胀系数为95×10-7[1/k]以下的材料构成,再进一步优选由线膨胀系数为70×10-7[1/k]以下的材料构成,特别优选线膨胀系数为60×10-7[1/k]以下。玻璃板10的线膨胀系数的下限例如为40×10-7[1/k]。此处所说的线膨胀系数是通过100℃与300℃之间的热膨胀差求出的线膨胀系数。通过使用这样的线膨胀系数,在形成磁性膜等时的加热处理中能够抑制热膨胀,在成膜装置的把持部件固定玻璃板10并把持外周端部的端面时,能够抑制把持部分周围的玻璃板10的热变形。例如,在现有的铝合金制基板中,线膨胀系数为242×10-7[1/k],而一个实施方式的玻璃板10中的线膨胀系数为51×10-7[1/k]。

[实验例]

为了确认上述玻璃板10的制造方法的效果,对激光l的照射条件、具体而言对pd×th[w/mm]进行各种变更,在这些条件下对端面14进行加工,并调查端面14的形状。此时,还调节了激光l沿着端面14移动的移动速度[mm/秒]。

在照射激光l前将玻璃板10整体加热至350℃,之后在维持玻璃板10的温度的状态下,对玻璃板10的外周端部的端面照射激光l。激光l的照射从端面14的法线方向进行。

另一方面,对于由照射激光l而形成的端面14的形状,由通过显微镜得到的放大照片,通过目视按照a~d的4个等级对形状进行评价。

评价a:端面14具备与主表面12垂直的面(侧壁面14t)和倒角面14c,上述垂直的面在厚度方向的长度t(参照图4)为厚度th的10分之1以上。

评价b:端面14不具备与主表面12垂直的面,仅具备倒角面14c,形成有倒角的部分在厚度方向的长度与原本的玻璃板的厚度th相同或者更短(长度t小于厚度th的10分之1)。

评价c:端面14为图5(c)所示的球形,形成有倒角的部分在厚度方向的长度比原本的玻璃板的厚度更长。

评价d:如图5(a)所示,端面14不具备倒角面14c。不合格产品。

在下述表1中,所使用的玻璃板10使用了直径95mm、厚度0.7mm的玻璃板。作为玻璃板的玻璃组成,使用了上述玻璃1。关于端面14上的激光l的光束,为厚度方向的宽度w1为1mm、圆周方向的长度w2为10mm的椭圆形,使光束在玻璃板10的端面14的两侧均等地超出。对激光l的功率密度pd和移动速度v进行了各种变更。

[表1]

下述表2中使用的玻璃板使用了直径95mm、厚度0.7mm的玻璃板;直径97mm、厚度0.7mm的玻璃板;直径65mm、厚度0.7mm的玻璃板;直径95mm、厚度0.6mm的玻璃板;直径95mm、厚度0.55mm的玻璃板。作为玻璃板的玻璃组成,使用了上述玻璃1。关于端面14上的激光l的光束,为厚度方向的宽度w1为1mm、圆周方向的长度w2进行了变更的椭圆形,对激光l的功率密度pd进行了各种变更。激光l沿着端面14移动的移动速度[mm/秒]固定为70[m/秒]。

与表1同样地,端面14的形状按照评价a~d的4个等级进行评价。

[表2]

图6是示出表1所示的评价结果的图。图6中,示出了条件1~40的曲线图。

根据图6,关于能够形成倒角面14c的条件,在移动速度v为0.7[mm/秒]以上的情况下,为了得到形成倒角面14c的评价a~c,至少pd×th为0.8[w/mm]以上。若移动速度v小于0.7[mm/秒],则成为评价a、b的pd×th的范围变得极窄,因此即便获得了具有垂直面和倒角面14c的形状,即便少量增加pd×th,端面14也会被过度加热,容易形成图5(c)所示的形状,难以进行稳定的生产。从该方面考虑,移动速度v优选为0.7[mm/秒]以上。

另一方面,如图6所示,在变更移动速度v的情况下,优选调整pd×th的值。这种情况下,设pd×th[mm/秒]为x、移动速度v[mm/秒]为y时,通过使y为11.2·x-4.7以下,从而能够形成倒角面14c。图6所示的直线l1表示y=11.2·x-4.7的直线。这种情况下,为了获得评价a,即,为了使端面具备倒角面14c和与主表面垂直的长度为厚度th的10分之1以上的面,优选使y为11.2·x-4.7以下且5.4·x-4.5以上。图6所示的直线l2表示y=5.4·x-4.5的直线。因此,设pd×th为x、移动速度v为y时,通过按照y为11.2·x-4.7以下且5.4·x-4.5以上的范围内的方式调节pd×th的值和移动速度v的值,端面14具备与主表面12垂直的面(长度为厚度th的10分之1以上的面)与倒角面14c。由此,如上所述,能够抑制玻璃板10的外径(直径)或内径(圆孔16的直径)在1个玻璃板10内、或者在玻璃板10之间产生偏差。

另外,为了避免评价c而得到评价b,即,为了获得端面14不具备与主表面12垂直的面而仅具备倒角面14c、倒角形成部在厚度方向的长度与原本的玻璃板的厚度相同或更短的玻璃板10(参照图5(c)),设pd×th为x、移动速度v为y时,优选按照为小于5.4·x-4.5且3.8·x-5.6以上的范围内的方式来调节pd×th的值和移动速度v的值。图6所示的直线l3表示y=3.8·x-5.6的直线。

另外,由表2的结果可知,即便变更玻璃板10的直径、厚度th、宽度w1、长度w2,若将pd×th的值和移动速度v的值设定在图6所示的评价a~c的范围,则评价结果也没有变化。

需要说明的是,在表1、2中的成为评价a、b的条件下,比(c/th)均为0.1~0.7的范围内。另外,在成为评价a~c的条件下,所有表面粗糙度rz为0.3μm以下、算术平均粗糙度ra为0.03μm以下。

综上所述,本实施方式的玻璃板的制造方法的效果明显。

以上,对本发明的玻璃板的制造方法、玻璃板的倒角方法和磁盘的制造方法进行了详细说明,但本发明不限定于上述实施方式和上述实验例,当然可以在不脱离本发明主旨的范围内进行各种改良及变更。

符号说明

10玻璃板

12主表面

14端面

14c倒角面

14t侧壁面

16圆孔

20激光源

22光学系统

24会聚透镜

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