磁记录介质基板用玻璃及磁记录介质基板的制作方法
【专利说明】
[00011关联申请的相互参照
[0002] 本申请基于2013年9月11日申请的日本特愿2013-188315号主张优先权，在此特别 引用其全部记载作为公开。
技术领域
[0003] 本发明涉及适合于作为硬盘等磁记录介质的基板材料的磁记录介质基板用玻璃 及使用该玻璃的磁记录介质基板。
【背景技术】
[0004] 伴随着因特网等信息相关基础技术的发展，对磁盘、光盘等信息记录介质的需求 也在快速增加。计算机等的磁存储(记录)装置的主要构成要素是磁记录介质和磁记录再生 用的磁头。作为磁记录介质，已知有软盘和硬盘。其中，作为硬盘(磁盘)用的基板材料，例如 有铝基板、玻璃基板、陶瓷基板、碳基板等，在实用上，根据尺寸、用途而主要使用铝基板和 玻璃基板。在笔记本个人计算机用硬盘驱动器中，除了耐冲击性以外，伴随着磁记录介质的 高密度记录化而对提高盘基板的表面平滑性的要求变得越来越严格，因此，用表面硬度、刚 性差的铝基板来应对是存在极限的。因此，玻璃基板的开发成为当前主流(例如参照日本特 开2001-134925号公报、日本特开2011-251854号公报、日本特开2004-43295号公报或英语 同族 US2003/220183A1、美国专利第 7,309,671号、1^2008/053152六1及美国专利第7,767， 607号、日本特开2005-314159号公报或英语同族US2005/244656A1及美国专利第7，595，273 号，在此特别引用它们的全部记载作为公开）。
[0005] 另外，近年来，以谋求磁记录介质的更进一步的高密度记录化为目的，正在探讨研 究使用Fe-Pt系、Co-Pt系等的磁各向异性能高的磁性材料(高Ku(磁晶各向异性常数)磁性 材料）（例如参照日本特开2004-362746号公报或英语同族US2004/229006A1及美国专利第 7,189,438号，在此特别引用它们的全部记载作为公开）。虽然为了高记录密度化需要减小 磁性粒子的粒径，但是另一方面，当粒径减小时，由热涨落造成的磁特性的劣化会成为问 题。因为高Ku磁性材料不易受到热涨落的影响，所以期待会有助于高密度记录化。
【发明内容】
[0006] 但是，高Ku磁性材料为了实现高的Ku而需要得到特定的晶体取向状态，因此，需要 在高温下进行成膜或在成膜后在高温下进行热处理。因而，为了形成由这些高Ku磁性材料 构成的磁记录层，要求玻璃基板具有能够承受上述高温处理的高耐热性，即高的玻璃化转 变温度。
[0007] 另一方面，构成磁记录介质的玻璃基板还要求高的机械强度。磁记录介质以例如 每1分钟数千转~数万转进行高速旋转，因此要求玻璃基板具有在高速旋转时不会引起大 的变形的高的刚性(杨氏模量）。此外，还要求优秀的耐冲击性，使得玻璃基板不会由于磁头 和磁记录介质的冲击或磁记录装置自身的冲击而产生裂缝或破裂等损伤。特别是，对于像 近年来正在研究的热辅助方式的磁记录介质那样适用于极高的记录密度的磁记录介质用 的玻璃基板，要求特别高的机械强度。
[0008] 然而，当为了应对磁记录介质的高记录密度化而进行玻璃的组成调整使得玻璃基 板的耐热性提高时，存在机械强度降低的倾向。
[0009] 本发明的一个方式提供一种同时具有高耐热性和高机械强度的磁记录介质基板 用玻璃及磁记录介质基板。
[0010] 本发明的一个方式涉及一种磁记录介质基板用玻璃，其中，
[0011] 作为必要成分，包含3丨〇2、1^20、恥20、及1%0，
[0012] 包含合计为6~15摩尔％的选自Li20、Na20及K20的碱金属氧化物，
[0013] 包含合计为10~30摩尔％的选自MgO、CaO、SrO及BaO的碱土类金属氧化物，
[0014] Li20的含量相对于上述的碱金属氧化物的合计含量的摩尔比{Li20/(Li20+Na 20+ K20)}超过0且为0.3以下，
[0015] MgO的含量相对于上述的碱土类金属氧化物的合计含量的摩尔比{Mg0/(Mg0+Ca0+ Sr0+Ba0)}为0.80以上，
[0016]玻璃化转变温度为650°C以上，并且 [0017] 杨氏模量为80GPa以上。
[0018] 上述的磁记录介质基板用玻璃是由具有高耐热性和高机械强度的玻璃组合物形 成的玻璃，同时具有高玻璃化转变温度和高杨氏模量。
[0019] 根据本发明，能够提供一种磁记录介质基板及包括该基板的磁记录介质，该磁记 录介质基板具有能够承受形成由高Ku磁性材料构成的磁记录层时的高温热处理的高耐热 性以及能够承受高速旋转和冲击的高机械强度。
【附图说明】
[0020] 图1是化学强化玻璃基板中的应力分布的示意图。
[0021] 图2是化学强化玻璃基板中的应力分布的示意图。
[0022]图3是式（1)的说明图。
[0023]图4是式（1)的说明图。
[0024]图5是示出摩尔比{Mg0/(Mg0+Ca0+Sr0+Ba0)}与化学强化玻璃基板的断裂韧性值 的关系的图。
[0025]图6是示出摩尔比{Ca0/(Mg0+Ca0+Sr0+Ba0)}与化学强化玻璃基板的断裂韧性值 的关系的图。
【具体实施方式】
[0026]在本发明的一个方式的磁记录介质基板用玻璃中，作为必要成分包含Si〇2、Li2〇、 Na20、及MgO,包含合计为6~15摩尔％的选自Li20、Na20及K 20的碱金属氧化物，包含合计为 1〇~30摩尔％的选自Mg0、Ca0、SrO及BaO的碱土类金属氧化物，Li 20的含量相对于上述的碱 金属氧化物的合计含量的摩尔比{Li20/(Li20+Na 20+K20)}大于0且为0.3以下，MgO的含量相 对于上述的碱土类金属氧化物的合计含量的摩尔比{Mg0/(Mg0+Ca0+Sr0+Ba0)}为0.80以 上，玻璃化转变温度为650°C以上，且杨氏模量为80GPa以上。
[0027] 本发明的另一个方式涉及：
[0028] 由本发明的一个方式的磁记录介质基板用玻璃构成的磁记录介质基板;以及
[0029] 将本发明的一个方式的磁记录介质基板用玻璃化学强化而成的磁记录介质基板。
[0030] 以下，对本发明的一个方式的磁记录介质基板用玻璃及基板的诸特性进行说明。 只要没有特别说明，设以下的诸特性对于化学强化了的基板是指化学强化后的值。
[0031] 1.玻璃化转变温度
[0032]如上所述，在通过高Ku磁性材料的导入等来谋求磁记录介质的高记录密度化的情 况下，在磁性材料的高温处理等中，磁记录介质用玻璃基板被暴露在高温下。此时，为了不 损害基板的极高的平坦性，要求磁记录介质用玻璃基板具有优秀的耐热性。作为耐热性的 指标使用玻璃化转变温度，本发明的一个方式的玻璃具有650°C以上的玻璃化转变温度，因 此即使在高温处理后也能够维持优秀的平坦性。因此，本发明的一个方式的玻璃适于制作 具有高Ku磁性材料的磁记录介质用基板。玻璃化转变温度的优选的范围为670°C以上。玻璃 化转变温度的上限例如为750°C左右，但玻璃化转变温度越高越优选，没有特别限定。另外， 玻璃化转变温度是在化学强化前后大致固定的值。
[0033] 2.杨氏模量
[0034]作为磁记录介质的变形，除了 HDD的温度变化导致的变形以外，还有高速旋转导致 的变形。为了抑制高速旋转时的变形，如上所述，要求提高磁记录介质基板的杨氏模量。本 发明的一个方式的玻璃具有80GPa以上的杨氏模量，因此能够抑制高速旋转時的基板变形， 即使在具有高Ku磁性材料的高记录密度化了的磁记录介质中，也能够正确地进行数据的读 取、写入。
[0035] 杨氏模量的优选的范围为81GPa以上，更优选为82GPa以上，进一步优选为83GPa以 上，再进一步优选为84GPa以上，更进一步优选为85GPa以上，再更进一步优选为86GPa以上。 杨氏模量的上限没有特别限定，但为了使其它特性为优选的范围，例如可考虑将95GPa作为 上限的目标。另外，杨氏模量也是在化学强化处理前后大致固定的值。
[0036] 3.热膨胀系数
[0037]当构成磁记录介质用玻璃基板的玻璃与HDD的主轴材料(例如不锈钢等)的热膨胀 系数的差大时，磁记录介质会因 HDD工作时的温度变化而变形，产生记录再生故障等而使可 靠性降低。特别是，具有由高Ku磁性材料构成的磁记录层的磁记录介质的记录密度极高，因 此即使是磁记录介质的微小的变形也容易引起上述故障。通常HDD的主轴材料在100~300 °C的温度范围内具有55X1(T7/°C以上的平均线膨胀系数(热膨胀系数），本发明的一个方式 的玻璃在100~300°C的温度范围内的平均线膨胀系数为55 X 1(TV°C以上，因此能够提高可 靠性，能够提供适合于具有由高Ku磁性材料构成的磁记录层的磁记录介质的基板。
[0038]上述平均线膨胀系数的优选的范围为60 X1(T7/°C以上，更优选的范围为63X10 一 7/°C以上，进一步优选的范围为65X1(T7/°C以上，再进一步优选的范围为70Xl(rV°C以 上，更进一步优选的范围为75X1(TV°C以上。如果考虑主轴材料的热膨胀特性，则上述的平 均线膨胀系数的上限优选为例如120X1(T 7/°C左右，更优选为100X1(T7/°C，进一步优选为 88X1(TV°C。另外，热膨胀系数是在化学强化前后大致固定的值。
[0039]此外，在一个方式中，优选500~600°C的温度范围内的平均线膨胀系数为60X10 一 7/°C以上。更优选的范围为65X10_7/°C以上，进一步优选的范围为70X10_ T/°C以上。上述 的平均线膨胀系数的上限优选为例如100X10_7/°C以下，更优选为90X1(T7/°C。通过使用 500~600°C的温度范围内的平均线膨胀系数在上述范围内的玻璃来制作基板，从而能够可 靠地防止在对高Ku磁性材料等的多层膜进行成膜后在退火处理过程中或处理后多层膜从 玻璃基板剥离、在退火处理过程中基板从保持构件掉落。
[0040] 4.比模量?比重
[0041] 为了抑制使磁记录介质进行高速旋转时的变形(基板的弯曲），作为基板材料优选 具有高比模量的玻璃。比模量也是在化学强化前后大致固定的值，但本发明的一个方式的 玻璃的比模量的优选的范围为30.0 MNm/kg以上。比模量更优选为超过30.0 MNm/kg，进一步 优选为30.5MNm/kg以上。其上限例如为40.0 MNm/kg左右，但没有特别限定。比模量是将玻璃 的杨氏模量除以密度的量。在此，只要认为密度是对玻璃的比重附加了 g/cm3的单位的量即 可。通过玻璃的低比重化，除了能够使比模量增大以外，还能够使基板轻量化。通过基板的 轻量化，可实现磁记录介质的轻量化，可减少磁记录介质的旋转所需的功率，能够抑制HDD 的功耗。本发明的一个方式的玻璃的比重的优选的范围为2.90以下，更优选的范围为2.80 以下，进一步优选的范围为不足2.70。
[0042] 5.断裂韧性值
[0043]断裂韧性值可用以下的方法来测定。
[0044] 使用AKASHI公司制造的装置MVK-E，以压入荷重P[N]将维氏压头压入到加工成板 状的试样而在试样中导入压痕及裂缝。当设试样的杨氏模量为E[GPa]、压痕对角线长度为d [m]、表面裂缝的半长为a[m]时，断裂韧性值Klc；[Pa · m1/2]可用下式表示。
[0045] Kic=[0.026(EP/3i)1/2(d/2)(a)-2]/[(Jia)- 1/2]
[0046] 构成本发明的一个方式的基板的玻璃的断裂韧性值(荷重P = 9.81N(1000gf))优 选为0.9MPa · m1/2以上。断裂韧性与耐热性有此消彼长的关系，当为了提高磁记录介质的记 录密度而提高基板的耐热性时，断裂韧性值会降低，耐冲击性也会降低。相对于此，根据本 发明的一个方式，能够提供一种在提高断裂韧性值的同时使耐热性、刚性、热膨胀特性平衡 的适合于对应高记录密度的磁记录介质的玻璃基板。断裂韧性值的优选的范围为1 .OMPa · m1/2以上，更优选的范围为1. IMPa · m1/2以上，进一步优选的范围为1.2MPa · m1/2以上。通过 使断裂韧性值为〇.9MPa · m1/2以上，从而能够提供耐冲击性优秀、可靠性高的对应高记录密 度的磁记录介质。另外，只要没有特别说明，在本发明中断裂韧性值是指将荷重P设为9.81N (lOOOgf)而测定的断裂韧性值。为了准确地测定压痕对角线长度d、表面裂缝的半长a，优选 在玻璃的平滑面例如抛光了的面进行断裂韧性值的测定。此外，在本发明中，对于由化学强 化了的玻璃构成的基板，其断裂韧性值设为化学强化了的玻璃的值。上述断裂韧性值会根 据玻璃组成而变化，还会根据化学强化条件而变化，因此，为了得到由化学强化了的玻璃构 成的本发明的一个方式的磁记录介质基板，能够通过调整组成及化学强化处理条件使上述 断裂韧性值为所需的范围。
[0047] 构成本发明的一个方式的基板的玻璃的断裂韧性值也能够用将荷重P设为4.9N (500gf)时的断裂韧性值来表示。该情况下，断裂韧性值(荷重P = 4.9N(500gf))优选为超过 0.9MPa · m1/2，更优选为1. OMPa · m1/2以上，进一步优选为1. IMPa · m1/2以上，再进一步优选 为1.2MPa ·ι?1/2以上，更进一步优选为1.3MPa ·ι?1/2以上。
[0048] 6.耐酸性
[0049] 在生产磁记录介质用玻璃基板时，将玻璃加工成盘状，将主表面加工为极为平坦 且平滑。然后，在上述的加工工序之后，通常对玻璃基板进行酸洗涤来除去作为附着在表面 的污物的有机物。在此，如果玻璃基板是耐酸性差的玻璃基板，则在上述的酸洗涤时会引起 面粗糙化，平坦性、平滑性受到损害，难以作为磁记录介质用玻璃基板使用。特别是对于要 求玻璃基板表面的高平坦性、高平滑性的具有由高Ku磁性材料构成的磁记录层的高记录密 度化的磁记录介质用玻璃基板，期望具有优秀的耐酸性。
[0050] 另外，在酸洗涤后，能够接着进行碱洗涤而除去附着在表面的抛光剂等异物，得到 更清洁的状态的基板。为了防止在碱洗涤时因面粗糙化而造成的基板表面的平坦性、平滑 性的降低，优选玻璃基板为耐碱性优秀的玻璃基板。从上述的低上浮量化的观点出发，具有 优秀的耐酸性和耐碱性、基板表面的平坦性、平滑性高也是有利的。在本发明的一个方式 中，通过进行玻璃组成的调整，特别是进行对化学耐久性有利的组成调整，从而能够实现优 秀的耐酸性和耐碱性。
[0051 ] 7.液相线温度
[0052]液相线温度是指，在将固体的玻璃以规定范围的速度升温并保持在各温度的情况 下，不析出晶体的最低的保持温度。当将玻璃熔融并对得到的熔融玻璃进行成型时，如果成 型温度低于液相线温度，则玻璃会晶化，不能生产均质的玻璃。因此，需要使玻璃成型温度 为液相线温度以上，但是当成型温度超过1300°C时，例如在对熔融玻璃进行压制成型时所 使用的压制成型模会与高温的玻璃反应而容易受到损伤。在将熔融玻璃浇铸到铸模中而进 行成型的情况下，铸模也同样容易受到损伤。考虑到这一点，本发明的一个方式的玻璃的液 相线温度优选为1300°C以下。液相线温度的更优选的范围是1280°C以下，进一步优选的范 围是1250°C以下。在本发明的一个方式中，通过进行上述的玻璃组成调整，从而能够实现上 述的优选的范围的液相线温度。下限没有特别限定，将800°C以上考虑为目标即可。
[0053] 8.光谱透射率
[0054]磁记录介质经过在玻璃基板上对包含磁记录层的多层膜进行成膜的工序进行生 产。在用当前成为主流的单片式的成膜方式在基板上形成多层膜时，例如，首先将玻璃基板 导入到成膜装置的基板加热区域，将玻璃基板加热升温至能够通过溅射等进行成膜的温 度。在玻璃基板的温度充分升温后，将玻璃基板移送到第一成膜区域，在玻璃基板上成膜相 当于多层膜的最下层的膜。接着，将玻璃基板移送到第二成膜区域，在最下层之上进行成 膜。通过像这样将玻璃基板依次移送到后级的成膜区域进行成膜，从而形成多层膜。上述加 热和成膜在利用真空栗进行了排气的低压下进行，因此玻璃基板的加热不得不采取非接触 方式。因此，关于玻璃基板的加热，适合利用辐射来进行加热。该成膜需要在玻璃基板的温 度不低于适合进行成膜的温度的期间进行。当各层的成膜所需的时间过长时，加热的玻璃 基板的温度会降低，产生在后级的成膜区域中得不到足够的玻璃基板温度的问题。为了经 长时间将玻璃基板保持为可进行成膜的温度，可考虑将玻璃基板加热至更高温度，但是，当 玻璃基板的加热速度小时，必须使加热时间更长，也必须加长玻璃基板停留在加热区域的 时间。因此，玻璃基板在各成膜区域中的停留时间也会变长，在后级的成膜区域中将不能保 持充分的玻璃基板温度。进而，也难以提高生产量。特别是在生产具有由高Ku磁性材料构成 的磁记录层的磁记录介质的情况下，为了在规定时间内将玻璃基板加热为高温，应进一步 提高玻璃基板的利用辐射的加热效率。
[0055] 在包含Si02、Al2〇3的玻璃中，在包含波长为2750~3700nm的区域中存在吸收峰。此 外，通过添加或作为玻璃成分导入后述的红外线吸收剂，能够提高对更短波长的辐射的吸 收，能够使其对波长为700nm~3700nm的波长区域进行吸收。为了通过辐射即红外线照射高 效地加热玻璃基板，优选使用在上述的波长区域存在光谱的极大的红外线。对于提高加热 速度，可以考虑使红外线的光谱极大波