JP4266095B2

JP4266095B2 - Glass ceramics

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Publication number: JP4266095B2
Application number: JP2002059453A
Authority: JP
Inventors: 俊剛八木; 球子片岡; 直雪後藤
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2022-03-05
Also published as: JP2003261353A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスセラミックスに関するものであり、特に、情報記憶装置に用いられる基板の中でも、接触記録方式に好適なスティクションフリーな基板表面を有し、ドライブ構成部材に合致する熱膨張特性と高記憶密度化に好適な表面特性を兼ね備えた、情報記憶媒体用ガラスセラミックス基板およびこの情報記憶媒体用基板に成膜プロセスを施し形成される情報記憶媒体として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータのマルチメディア化やデジタルビデオカメラ、デジタルカメラ等の普及によって、動画や音声等のデータが扱われるようになり、高記憶密度化の情報記憶装置の需要が大きく伸びてきている。そのため情報記憶媒体は、記録密度を大きくするために、ビットおよびトラック密度を増加させ、ビットセルのサイズを縮小化する必要がある。そしてヘッドは、ビットセルの縮小化に伴って、情報記憶媒体表面により近接した状態で作動するようになる。最近では、このような情報記憶媒体の面記録密度の向上が著しく向上（年率１００％前後）するに伴い、ヘッドの浮上高さが０．０２５μｍ以下と非常に低下しており、ニアコンタクトレコーディング方式あるいは完全に接触するコンタクトレコーディング方式の方向に進みつつある。このうちコンタクトレコーディングに対応するためにはヘッドとディスクのスティクションを防止することは必須である。これに対応するために基板上にテクスチャーとなる凹凸が必要となる。この凹凸に関しては、大き過ぎれば、磁気ヘッドが当該凹凸へクラッシュしやすくなり、これにより磁気ヘッドまたは磁気媒体の破損を生じやすくなる。逆に、小さ過ぎる場合は、磁気ヘッドと磁気媒体表面の吸着現象（スティクション）を生じやすくなり、これにより磁気ヘッドまたは磁気媒体の破損を生じ易くなる。これを回避するためには、磁気ヘッドが低浮上高さで安定して浮上し続けることと同時に、磁気ヘッドと磁気媒体表面の吸着現象（スティクション）を生じにくくするために、磁気ヘッドと磁気媒体表面の接触面積をできるだけ少なくする事が必要になる。しかし、磁気ヘッドの低浮上化を実現するためには、磁気媒体表面の平滑度を良好にする、すなわち表面粗度を低減しなければならないため、基板表面も同様に良好な平滑性＝表面粗度の低減が求められるが、その一方で、磁気ヘッドと磁気媒体表面の吸着現象（スティクション）を生じにくくしようとすれば、できるだけ磁気媒体表面の平滑度を悪化させる、すなわち表面粗度を大きくしなければならないため、基板表面も同様に平滑性の悪い＝大きい表面粗度が求められる事になり、このように求められる表面状態は、相反するものとなっている。このため、従来はこれらの条件における妥協点を見いだして使用しており、高密度記録への対応という点において、自ずとその限界を生じていた。
【０００３】
また、情報容量の増大化に伴い、さらなる磁性膜の微細化、高精度化、薄膜化が進み、基板材から溶出するアルカリ成分（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）についてもより低溶出量であることを要求されている。これは基板中に移動可能なアルカリ成分が入ると、時間の経過に伴って、磁性膜中にアルカリ成分が拡散し、これが原因となって磁性体の結晶粒子の粗大化や磁性膜表面へのアルカリ成分の析出等を生じ、磁性膜の磁気特性や表面特性を低下させる原因となるためである。
【０００４】
更にこれらの情報記憶媒体については、モバイル用（ＡＰＳカメラ、携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カードドライブ）、デスクトップＰＣ用（ハードディスクドライブ）、サーバー用（ハードディスクドライブ）、新規高記録密度媒体用（垂直磁気記憶媒体、アイランド型（Island type）磁気記憶媒体、半導体メモリー用記憶媒体）等の用途展開も始まりつつあり、これらの新規用途への展開も含めて、基板に求められる物理的，化学的，電気的特性はより高度になっている。
【０００５】
従来、磁気ディスク基板材には、アルミニウム合金が使用されているが、アルミニウム合金基板では、種々の材料欠陥の影響により、研磨工程における基板表面の突起またはスポット状の凹凸を生じ、平滑性の点で前記の高密度記憶媒体用基板として十分でない。またアルミニウム合金は軟かい材料で、ヤング率，表面硬度が低いため、ドライブの高速回転において振動が激しく変形が生じやすいということや、薄形化に対応することが難しいという欠点を有している。更にヘッドの接触による変形傷を生じ易く、磁性膜を損傷させたり高速回転時の変形等、今日の高密度記録化の要求に十分対応し得るものではない。
【０００６】
また、アルミニウム合金基板の問題点を解消する材料として化学強化ガラスのアルミノシリケートガラス（ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｎａ₂Ｏ）などが知られているが、この場合、
（１）研磨は化学強化後に行なわれ、ディスクの薄板化における強化層の不安定要素が高い。
（２）ガラス中にＬｉ₂Ｏ，Ｎａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏ成分を必須成分として含有するため、成膜特性が悪化し、Ｌｉ₂Ｏ，Ｎａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏ溶出防止のためのエッチング処理や全面バリアコート処理が必要となり、基板の微少うねり等の問題等、製品の低コスト安定生産性が難しい欠点がある。
【０００７】
そして、前記化学強化したガラス基板の欠点を克服する材料として、結晶化ガラスが挙げられる。特開平６−３２９４４０号公報に記載のＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ−ＭｇＯ−Ｐ₂Ｏ₅系結晶化ガラスは、主結晶相として二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）およびα−クォーツ（α−ＳｉＯ₂）を有し、α−クォーツ（α−ＳｉＯ₂）の球状粒子サイズをコントロールする事で、従来のメカニカルテクスチャ、ケミカルテクスチャを不要とし、研磨して成る表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）を１５〜５０Åの範囲で制御を可能とした、基板表面全面テクスチャ材として非常に優れた材料である。しかしながら、この基板は、析出粒子の頂上部の形状については何ら制御されたものではなく、また析出結晶の面密度についても１×１０⁶／ｍｍ²を大きく越えるものであり、すなわちこれはＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）方式へ対応した従来の基板であるため、常に基板とヘッドがほぼ接触または接触状態となる記録方式には適合しない。つまり、この特許における表面粗度では、粗さがあまりにも大きすぎ且つ滑らかではないので、磁気ヘッドの浮上量が低減されず、高密度記録の実現が困難であり、更に接触記録を行った際に基板、ヘッドの損傷、が生じてしまう。また、主結晶相は二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）であり、化学強化ガラスよりも少量ではあるが、今日求められつつある更なるアルカリ成分の溶出量低減問題に関して何ら議論されていない。
【０００８】
特開平１０−４５４２６号公報に記載のＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ−Ｋ₂Ｏ−ＭｇＯ−ＺｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅−Ａｌ₂Ｏ₃系または、ＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ−Ｋ₂Ｏ−ＭｇＯ−ＺｎＯ−Ｐ₂Ｏ₅−Ａｌ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂系結晶化ガラスは、主結晶相が二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂），二珪酸リチウム及びα−クォーツ（α−ＳｉＯ₂）の混晶、または二珪酸リチウム及びα−クリストバライト（α−ＳｉＯ₂）の混晶の少なくとも一種以上であることを特徴とした、レーザーテクスチャー用ガラスセラミックスが開示されている。しかし、今日目標とするコンタクトレコーディングまたはニアコンタクトレコーディング方式に用いようとすると、２次粒子構造を持たない表面特性のため、基板とヘッドの吸着現象（スティクション）が発生し易く、また磁気ヘッドの浮上が非常に不安定となるため、安定した磁気信号の入出力を行うことが困難となり易い。更に主結晶相は二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）であるため、今日求められつつある更なるアルカリ成分の溶出量低減問題に関して何ら議論されていない。
【０００９】
その他にも、特開平１１−１６１４３号公報，特開２０００−１１９０４２，特開２０００−３０２４８１，特開２０００−２３３９４１にも、主結晶相が二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂），二珪酸リチウム及びα−クォーツ（α−ＳｉＯ₂）の混晶、または二珪酸リチウム及びα−クリストバライト（α−ＳｉＯ₂）の混晶の少なくとも一種以上であることを特徴とした情報磁気記憶媒体用ガラスセラミックス基板が開示されているが、この基板も前記ガラスセラミックスと同様に、２次粒子構造を持たない表面特性により、表面粗度（Ｒａ）が著しく低く、このため基板とヘッドの吸着現象が発生し易く、また磁気ヘッドの浮上が非常に不安定となるため、コンタクトレコーディングまたはニアコンタクトレコーディングにおいて、安定した磁気信号の入出力を行うことが困難となり易い。更に主結晶相は二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）であるため、今日求められつつある、より高度なアルカリ成分の溶出量低減問題に関して何ら議論されていない。
【００１０】
特開平９−３５２３４号公報には、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｌｉ₂Ｏ系ガラスにおいて、主結晶相が二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）とβ−スポジューメン（Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂）からなる磁気ディスク用基板が記載されているが、この結晶化ガラスの主結晶相は、負の熱膨張特性（結果として基板は低膨張特性となる）を有するβ−スポジューメン（Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂）であり、α−石英（α−ＳｉＯ₂）やα−クリストバライト（α−ＳｉＯ₂）結晶等ＳｉＯ₂系の正の熱膨張特性（結果として基板は高膨張特性となる）を有する結晶の析出を規制したものである。この結晶化ガラスは、磁気ディスクとしての研磨して成る表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）は、２０Å以下（実施例で開示される表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）は１２〜１７Å）と、上記要求に対してはまだ粗く、スティクションフリー基板材としては用いることが出来ない、また、記憶容量向上に伴う磁気ヘッドの低浮上化に十分対応することができない。また、主結晶として負の熱膨張特性を有する結晶を析出させた材料は、情報記憶媒体装置の構成部品との平均線膨張係数の差に関して悪影響を与える事は明白である。加えて結晶化熱処理温度に関しても８２０〜９２０℃と高温を必要とし、低コスト、量産性を妨げるものであると同時に、主結晶相は二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）であり、今日求められつつある更なるアルカリ成分の溶出量低減問題に関して何ら議論されていない。
【００１１】
国際公開番号ＷＯ９７／０１１６４には、上記特開平９−３５２３４号公報を含み、新たに上記組成系の結晶化熱処理を低温化（６８０〜７７０℃）した、磁気ディスク用結晶化ガラスが開示されているが、その改善効果は不十分であり、実施例中で開示されるすべての結晶化ガラスの結晶相は、やはり負の熱膨張特性を有する、β−ユークリプタイト（Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）を析出させるものであり、情報記憶媒体装置の構成部品との平均線膨張係数の差に関して悪影響を与えてしまう。また、主結晶相は二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）であり、今日求められつつある更なるアルカリ成分の溶出量低減問題に関して何ら議論されていない。
【００１２】
特開平１１−３４３１４３号公報には、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ−Ｙ₂Ｏ₃−ＴｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ系ガラスにおいて、主結晶相が石英固溶体（ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系からなる石英固溶体）にエンスタタイト（ＭｇＡｌ₂Ｏ₃）を含む情報記録媒体用基板が開示されているが、この結晶化ガラスの主結晶相は、負の熱膨張特性（結果として基板は低膨張特性となる）を有するβ−石英固溶体結晶を含む物であるため、本発明のα−石英系（クオーツ、クリストバライト）とは熱的性質である熱膨張特性の観点から全く異なる基板であり、したがって本願において述べている所望の平均線膨張係数を得ることは難しいものである。
【００１３】
欧州特許公開公報１１２５９０１号公報には、本願と同様な主結晶相を含有するガラスセラミックスが開示されているが、これに開示されている実施例のガラスセラミックスも析出結晶を微細且つ均一に析出させたもので、その研磨後の表面粗度（Ｒａ）は２．２以下と非常に平滑度が高い。このため、今日目標とするコンタクトレコーディングまたはニアコンタクトレコーディング方式に用いようとすると、２次粒子構造を持たない表面特性により、基板とヘッドの吸着現象（スティクション）が発生し易く、また磁気ヘッドの浮上が非常に不安定となるため、安定した磁気信号の入出力を行うことが困難となり易い。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術に見られる諸欠点を解消しつつ、情報記憶媒体の記憶容量の増大に合わせ、磁気ヘッドの接触記録における安定した低浮上とスティクションを生じることのない好適な表面を有し、高精度化される磁性膜に対するアルカリ成分問題を回避した、情報記憶媒体用ガラスセラミックス基板に好適なガラスセラミックス、ならびにこのガラスセラミックス基板上に磁気媒体の被膜を形成してなる磁気情報記憶媒体を提供することにある。
【００１５】
【課題を解消するための手段】
本願発明者はこれに関する試験研究を鋭意行った結果、ＳｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ−Ｋ₂Ｏ−（ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ，ＣａＯの中から選ばれる少なくとも１種以上）−（Ｙ₂Ｏ₃，ＷＯ₃，Ｌａ₂Ｏ₃，Ｂｉ₂Ｏ₃の中から選ばれる少なくとも１種以上）−Ｐ₂Ｏ₅−Ａｌ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂系のガラスを特定の熱処理条件により処理して得られたガラスセラミックスは、その主結晶相がα−クリストバライト，α−クリストバライト固溶体，α−クオーツ，α−クオーツ固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上の主結晶相を含み、低熱膨張または負熱膨張の特性を有する結晶相を実質的に含まず、更に、研磨加工時にピットを形成しやすくなる二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）結晶相を実質的に含まないため、今日求められつつある更なるアルカリ成分の溶出量低減問題に対応し得ると同時に、このガラスセラミックスは結晶化処理において適宜１次粒子が凝集した２次粒子を析出させることができ、これにより従来とは異なる表面状態に制御することが可能となり、これにより表面状態が前述のような相反する条件を両方とも満足することができる表面状態が可能となった。更に詳述すれば、ガラスセラミックスの析出結晶相を、従来のように微細且つ均一に析出させるのではなく、微細な析出結晶を凝集させて大きな凝集２次粒子とすることにより、この凝集２次粒子が表面に露出することによりできる大きな凹凸の上部を、凝集２次粒子直径よりも大きい曲率を有する形状として、その凹凸の高さを低減させる、すなわち、緩やかな凹凸を有する表面磁気ヘッドと磁気媒体表面の接触面積を低減する事により、磁気媒体表面とヘッドのスティクションを抑えながらも、磁気ヘッドの安定した低浮上化を実現し得るという、従来にない基板表面を有する事のできるガラスセラミックスを得るに至ったものである。更にドライブ構成部品に合致する熱膨張特性に制御することが可能なものでもある。
【００１６】
すなわち、請求項１に記載の発明は、主結晶相にα−クリストバライト，α−クリストバライト固溶体，α−クォーツ，α−クォーツ固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上を含有し、
質量百分率（酸化物基準）で、
ＳｉＯ ₂ ６５〜７２．５％
Ｌｉ ₂ Ｏ４〜７％
ＭｇＯ＋ＺｎＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＣａＯ２〜１５％
Ｐ ₂ Ｏ ₅ １．０〜２．５％
ＺｒＯ ₂ ０．５〜７％
Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ５％以上１０％未満
の範囲の各成分を含有し、
二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂），珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・ＳｉＯ₂），β−スポジューメン，β−ユークリプタイト，β−石英，エンスタタイト，ディオプサイト，ペタライト，マイカ，キータイト，α−トリジマイト，フルオロリヒテライト（fluorrichterite）およびこれらの固溶体を実質的に含有せず、更にＢ成分，Ｃｒ成分およびＭｎ成分を実質的に含まず、−５０〜＋７０℃における平均線膨張係数が＋６５×１０^-7℃^-1〜＋１４０×１０^-7℃^-1の範囲であり、前記主結晶相は一次粒子が凝集した凝集２次粒子構造であり、前記主結晶相の一次結晶粒子直径（平均）は０．１０μｍ未満，凝集２次粒子直径（平均）は０．３〜２．０μｍであること特徴とするガラスセラミックスであり、請求項２に記載の発明は、前記ガラスセラミックス中の凝集２次粒子の単位面積あたりの個数は、１×１０⁵〜１×１０⁶ヶ／ｍｍ²である請求項１に記載のガラスセラミックスであり、請求項３に記載の発明は、−５０＋７０℃における平均線膨張係数が＋６７×１０^-7℃^-1〜＋１３０×１０^-7℃^-1の範囲であることを特徴とする、請求項１または２に記載のガラスセラミックスであり、請求項４に記載の発明は、表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）が２．３〜１４．０Å、Ｒｍａｘ（最大高さ）が１００〜１５０Åであり、且つ、前記凝集２次粒子の基板表面上に露出した凸部の頂上部の曲率半径（平均）が２．５〜８μｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のガラスセラミックスであり、請求項５に記載の発明は、ＰｂＯ成分を実質的に含有しないことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のガラスセラミックスであり、請求項６に記載の発明は、ガラスセラミックスの組成は質量百分率（酸化物基準）で、
ＳｉＯ₂ ６５〜７２．５％％
Ｌｉ₂Ｏ４〜７％
Ｋ₂Ｏ０〜３％
ＭｇＯ０〜２．５％
ＣａＯ０〜２．５％
ＭｇＯ＋ＺｎＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＣａＯ２〜１５％
Ｙ₂Ｏ₃＋ＷＯ₃＋Ｌａ₂Ｏ₃＋Ｂｉ₂Ｏ₃ ０〜３％
ＳｎＯ₂ ０〜３％
Ｐ₂Ｏ₅ １．０〜２．５％
ＺｒＯ₂ ０．５〜７％
ＴｉＯ₂ ０〜５％
Ａｌ₂Ｏ₃ ５％以上１０％未満
Ｓｂ₂Ｏ₃＋Ａｓ₂Ｏ₃ ０〜１％
の範囲の各成分を含有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のガラスセラミックスであり、請求項７に記載の発明は、ガラスセラミックスの組成は質量百分率（酸化物基準）で、
ＳｉＯ₂ ６５〜７０％
Ｌｉ₂Ｏ６〜７％
Ｋ₂Ｏ１〜３％
ＭｇＯ０．５〜２％
ＣａＯ０〜２．５％
ＭｇＯ＋ＺｎＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＣａＯ４〜１０％
Ｙ₂Ｏ₃＋ＷＯ₃＋Ｌａ₂Ｏ₃＋Ｂｉ₂Ｏ₃ ０〜３％
ＳｎＯ₂ ０〜３％
Ｐ₂Ｏ₅ １．５〜２．５％
ＺｒＯ₂ ０．５〜５％
ＴｉＯ₂ ０〜４％
Ａｌ₂Ｏ₃ ７〜９％
Ｓｂ₂Ｏ₃＋Ａｓ₂Ｏ₃ ０〜０．５％
の範囲の各成分を含有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のガラスセラミックスであり、請求項８に記載の発明は、
質量百分率（酸化物基準）で、
ＳｉＯ ₂ ６５〜７２．５％
Ｌｉ ₂ Ｏ４〜７％
ＭｇＯ＋ＺｎＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＣａＯ２〜１５％
Ｐ ₂ Ｏ ₅ １．０〜２．５％
ＺｒＯ ₂ ０．５〜７％
Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ５％以上１０％未満
の範囲の各成分を含有する
原ガラスを４００℃〜６００℃で１〜７時間熱処理して核形成した後、６５０℃〜７５０℃で１〜７時間熱処理して結晶成長させ、研磨した後の表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）が２．３〜１４Åであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のガラスセラミックスの製造方法であり、請求項９に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載のガラスセラミックス基板上に、磁性膜および必要に応じてＮｉ−Ｐメッキ、または下地層、保護層、潤滑膜等を形成してなる情報記憶媒体ディスクである。
【００１７】
本発明のガラスセラミックスの主結晶相とその結晶粒子径（平均），平均線膨張係数，表面特性，組成，熱処理条件等を限定した理由を以下に述べる。尚、組成は原ガラスと同様酸化物基準の質量％で表示する。尚、本明細書において主結晶相とは、析出比が比較的大きい結晶相全てを指す。すなわち、Ｘ線回折におけるＸ線チャート（縦軸はＸ線回折強度，横軸は回折角度）において、もっとも析出割合の多い結晶相のメインピーク（もっとも高いピーク）のＸ線回折強度を１００とした場合、各析出結晶相のメインピーク（各結晶相におけるもっとも高いピーク）のＸ線回折強度の比（以下、Ｘ線強度比という。）が３０以上あるもの全てを主結晶相という。
【００１８】
本明細書中「二珪酸リチウム………を実質的に含まず」とは、当該結晶相の含有量がガラスセラミックスの物理的化学的な特性に影響を及ぼさない程度、すなわちＸ線強度比が１０未満、好ましくは５未満、もっとも好ましくは１未満であり、もしくは不純物程度のレベルであることを意味する。
【００１９】
また、本明細書中「Ｂ成分，Ｃｒ成分………を実質的に含まず」とは、当該成分の含有量がガラスセラミックスの物理的化学的な特性に影響を与えない程度、すなわち意識的に添加するものではないということであり、他の原料の不純物として混入するレベルは含まれることを意味する。具体的には、多くとも０．５％未満であり、好ましくは０．１％未満，より好ましくは０．０５％未満、もっとも好ましくは０．０１％未満である。
【００２０】
まず、主結晶相についてであるが、所望の平均線膨張係数を得るためには主結晶相に比較的大きい正の膨張係数を有する、α−クリストバライト，α−クリストバライト固溶体，α−クォーツ，α−クォーツ固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上を含むものが好ましい。特に、前記の主結晶相を選ぶことによって、化学的耐久性、物理的特性にも優れるものを容易に得ることができる。また、所望の凝集２次粒子を形成するにおいても制御し易い、好適な析出結晶相である。尚、前記主結晶相以外の結晶のＸ線強度比は２０未満が好ましく、更に好ましくは１０未満、もっとも好ましくは５未満である。
【００２１】
そして、主結晶相に二珪酸リチウムおよびこの固溶体を含有させないことで、研磨加工時のメカノケミカル的な影響による、基板表面の微細な穴（ピット）を低減化する事が可能となるので実質的に含まないことが好ましい。また、本発明のガラスセラミックスの主結晶相には、負の熱膨張特性を有するβ−スポジューメン，β−ユークリプタイト，β−石英（β−ＳｉＯ₂），キータイトおよびこれらの固溶体や、低い平均線膨張係数を有するディオプサイト，エンスタタイト，ペタライト，マイカ，フルオロリヒテライト(fluorrichiterite)およびこれらの固溶体等も、所望の平均線膨張係数を得るという点から、実質的に含まないことが好ましい。そして、二珪酸リチウムと同様な理由により珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・ＳｉＯ₂）およびこれらの固溶体、比較的低温域（１５０℃以下）において急激な異常膨張を示すα−トリディマイトおよびこれらの固溶体も実質的に含まないことが望ましい。尚、本願ガラスセラミックスの主結晶相中には上記の結晶相の他にも、α−クリストバライト，α−クリストバライト固溶体，α−クォーツ，α−クォーツ固溶体より平均線膨張係数の低い析出結晶相を含まないことが望ましい。
【００２２】
次に主結晶相の結晶粒子直径と基板の表面特性についてであるが、具体的には、前記析出結晶の一次粒子直径（平均）を０．１０μｍ未満に制御し、且つこの一次粒子の凝集体である凝集２次粒子直径（平均）を０．３〜２．０μｍに制御することが、前記要求を満足するのに好適である。またこの時、凝集２次粒子の分布状態は、面密度（平均）において１×１０⁵〜１×１０⁶ヶ／ｍｍ²であることが好ましい。そして、研磨加工後のガラスセラミックス表面に露出した凝集２次粒子の凸部の頂上部の曲率半径（平均）を２．５〜８μｍとなるようにするのが好ましい。そしてこの結果、研磨加工後の表面粗度Ｒａで２．３〜１４Å、Ｒｍａｘで１００〜１５０Åの範囲となるように表面性状制御することが好ましい。尚、研磨加工後のガラスセラミックス表面に露出した凝集２次粒子の凸部の頂上部の面を、より滑らかにできるという点において、一次粒子直径（平均）は０．０５μｍ未満がより好ましく、０．０２μｍ未満がもっとも好ましい。また、磁気ヘッドの浮上量を更に低く安定させるためのより緩やかな凹凸と磁気ヘッドと磁気媒体の接触面積をより適切な範囲とするには、凝集２次粒子の分布状態が面密度（平均）において１×１０⁵〜６×１０⁵ヶ／ｍｍ²であることが好ましく、１×１０⁵〜３×１０⁵ヶ／ｍｍ²であることがもっとも好ましい。更に、研磨加工後のガラスセラミックス表面に露出した凝集２次粒子の凸部の頂上部の曲率半径（平均）は２．７〜７．８μｍがより好ましく、２．９〜７．６μｍがもっとも好ましい。そして、研磨加工後の表面粗度Ｒａでは２．５〜１２Å、Ｒｍａｘでは１０２〜１４８Åの範囲となるように表面性状制御することが、更に好ましく、Ｒａでは２．９〜１０Å、Ｒｍａｘでは１０４〜１４６Åとすることがもっとも好ましい。
【００２３】
次に情報記憶媒体用ガラスセラミックスに適した平均線膨張係数について詳述する。記録密度の向上に伴って、磁気ヘッドと媒体のポジショニングに高精度を要するため、媒体基板やディスクの各構成部品には高い寸法精度が要求される。そのためこれら構成部品に対する平均線膨張係数の差の影響も無視できなくなるので、これらの平均線膨張係数の差を極力少なくしなければならない。さらに厳密には、これら構成部品の平均線膨張係数よりも媒体基板の平均線膨張係数は極くわずかに大きいことが好ましい場合がある。特に小型の磁気情報記憶媒体に使用される構成部品の熱膨脹係数は、＋９０×１０^-7℃^-1〜＋１００×１０^-7℃^-1程度のものが良く用いられており、基板もこの程度の熱膨脹係数が必要とされるが、ドライブメーカーによってはこの範囲からはずれた熱膨脹係数（＋６０前後×１０^-7℃^-1〜＋１５０前後×１０^-7℃^-1）を有する材料を構成部品に用いる場合がある。以上のような理由により、本発明の結晶系で強度との兼ね合いを図りながら、用いる構成部品の材質に広く対応しうるよう、平均線膨張係数範囲を決めなければならず、その範囲は−５０〜＋７０℃の範囲において、＋６５×１０^-7℃^-1〜＋１４０×１０^-7℃^-1であることが好ましい。さらには、平均線膨張係数は＋６７×１０^-7℃^-1以上または１３０×１０^-7℃^-1がより好ましく、＋７２×１０^-7℃^-1以上または＋１１０×１０^-7℃^-1以下がもっとも好ましい。
【００２４】
次に原ガラスの組成範囲を前記の様に限定した理由について以下に述べる。まず、Ｃｒ成分およびＭｎ成分は結晶粒径の粗大化を生じ易く、更に２次凝集粒子を著しく粗大化させ、所望の凝集２次粒子直径を得難くなり易いため、実質的に含まない方が好ましい。またＢ成分（一例としてＢ₂Ｏ₃成分）はガラスセラミックスの化学的耐久性を低下させる傾向があるため、これも実質的に含まない方が好ましい。更に、ＰｂＯ成分は環境上好ましくない成分のため、極力含まないことが好ましい。
【００２５】
ＳｉＯ₂成分は、原ガラスの熱処理により、主結晶相として析出するα−クリストバライト，α−クリストバライト固溶体，α−クオーツ，α−クオーツ固溶体を生成するきわめて重要な成分であるが、その含有量が６５％未満では、得られたガラスセラミックスの析出結晶が不安定で組織が粗大化し易く、また７５％を超えると原ガラスの溶融・成形性が困難になる。尚、前記効果をより高く、より容易に得ようとするならば、その含有量は６５％以上、または７２．５％以下とするとより好ましく、更に、６６％以上、または７０％以下とするともっとも好ましい。
【００２６】
Ｌｉ₂Ｏ成分は、現ガラスの溶融性を向上させる重要な成分であるが、その含有量が４％未満では、上記効果が得られず原ガラスの溶融が困難となり、また、７％を超えるとＬｉイオン溶出の問題を生じ、二珪酸リチウム結晶の生成が増加する。尚、前記効果をより高く、より容易に得ようとするならば、その含有量は５％以上とするとより好ましく、更に６％以上とするともっとも好ましい。
【００２７】
Ｋ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ成分は、Ｌｉ₂Ｏ成分と混合することでガラスマトリックス中からのアルカリイオン溶出を更に抑制する効果を有する成分である。これはこれらアルカリ成分を混合共存させることによって、電気的性質（体積抵抗率）を改善することによるものであり、Ｌｉ₂Ｏ成分を単独で含むガラスにＫ₂Ｏ，Ｎａ₂Ｏ成分を混合共存させて体積抵抗率を向上させ、ガラス中のアルカリイオンの移動度を抑制し、最終的にはアルカリイオン溶出を更に抑制させる効果が得られるというものである。尚、これら成分の含有量については、Ｋ₂Ｏ成分は３％以内、Ｎａ₂Ｏ成分は３％以内で十分であり、これ以上含有するとかえってアルカリ溶出量を増加させる傾向となってしまう。尚、前記効果をより高く、より容易に得ようとするならば、Ｋ₂Ｏ成分含有量は１．５％以上とするのがより好ましく、更に２．０％以上とするのがもっとも好ましい。尚、上記アルカリイオン溶出を更に抑制する効果において、Ｎａ₂Ｏ成分はＫ₂Ｏ成分よりもその効果が低く、場合によっては、かえってアルカリイオン抑制効果を阻害する場合もあるためその添加には十分注意を払うべきであり、Ｎａ₂Ｏ成分は含まない方が確実にアルカリイオン溶出効果を得ることができる場合が多いことから、これらのリスクを考慮すると、含まない方がより好ましい。
【００２８】
ＭｇＯ，ＣａＯ成分は、ガラスの溶融性を向上させると同時に析出結晶の粗大化を防止し、２次粒子成長を促進するために不可欠な成分であるが、その成分含有量が各々２．５％を超えると、かえって２次粒子の成長が不安定になる。尚、前記効果をより高く、より容易に得ようとするならば、ＭｇＯ成分含有量は０．１％以上とするとより好ましく、更に０．５％以上、または２．０％以下とするともっとも好ましい。またＣａＯ成分については、ＭｇＯ成分とほぼ同様の効果を有するため、ＭｇＯ成分を補助するものとして使用することが可能である。もし、ＣａＯ成分をＭｇＯ成分の補助として添加しようとする場合は、その含有量は０．１％以上、または３．０％以下とするのが好ましい。尚、０．３％以上、または２．５％以下とするのがより好ましく、更に０．４％以上、または２．２％以下とするともっとも好ましい。またＭｇＯ成分およびＣａＯ成分の両方を用いる場合の好ましい範囲は、両成分の合計含有量で、１．０％以上、または４．０％以下、更により好ましい範囲は、１．５％以上、または３．５％以下である。
【００２９】
ＺｎＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ成分もＭｇＯ、ＣａＯ成分と同様にガラスの溶融性を向上させると同時に析出結晶の粗大化を防止する成分であるため、ＭｇＯ、ＣａＯ成分と同様に添加しうるが、これら５成分の合計含有量は２％以上であることが好ましく、また１５％を超えると、得られる結晶が不安定で組織が粗大化しやすくなる。尚、前記効果をより高く、より容易に得ようとするならば、これら５成分の合計含有量を４％以上、または１３％以下とするとより好ましく、５％以上、または１０％以下とするともっとも好ましい。また各成分の含有量については、ＺｎＯ成分を１．０％以上、または１１％以下、ＳｒＯ成分を５％以下、またはＢａＯ成分を５％以下とするとより好ましく、更に、ＺｎＯ成分を２％以上、または８％以下、ＳｒＯ成分を１．５％以下、またはＢａＯ成分を２．０％以下とするともっとも好ましい。
【００３０】
Ｐ₂Ｏ₅成分は本発明において、ガラスの結晶核形成剤として不可欠であるが、結晶核形成を促進して析出結晶相の粗大化を防ぐためには、その量は１．０％以上が好ましく、また原ガラスの乳白失透を防ぎ、量産安定性を保つためには２．５％以下が好ましい。尚、前記効果をより高く、より容易に得ようとするならば、１．２％以上とするとより好ましく、更に１．５％以上とするともっとも好ましい。
【００３１】
ＺｒＯ₂成分はＰ₂Ｏ₅成分と同様にガラスの結晶核形成剤として機能する上に、析出結晶の微細化と材料の機械的強度向上および化学的耐久性の向上に顕著な効果を有することが見出された極めて重要な成分である。その量は０．５％以上が好ましい。しかし、過剰に加えると原ガラスの溶融が困難となると同時にＺｒＳｉＯ₄等の溶け残りが発生し易くなるために、ＺｒＯ₂成分量は７％以下が好ましい。尚、前記効果をより容易且つ効率良く得ようとするならば、この成分含有量を５．５％以下とするとより好ましく、更に４．０％以下とするともっとも好ましい。
【００３２】
ＴｉＯ₂成分は溶融性を向上すると同時に、材料の化学的耐久性の向上に寄与し、更に、ガラスの結晶核形成剤としての効果も持ち合わせているため、所望の特性を得る際の調整的補助剤として添加することが可能である。そして、上記効果を得るには、その含有量範囲の下限が０．１％とするのか好ましく、上限は５％とするのが好ましい。これ以上添加するとガラスの安定性に影響を及ぼし、更に結晶化の際に、析出結晶相の粗大化，異質結晶の析出（例えば、β−スポジューメン等）を引き起こしやすくなる。より好ましくはが０．５％以上、または４％以下である。但し、この成分がなくても、ＺｒＯ₂成分やその他の成分を色々調整することにより、本願の所望のガラスセラミックスを得ることも可能であるため、析出結晶相の粗大化，異質結晶の析出というリスクを徹底的に排除したい場合は、ＴｉＯ₂成分を用なくても良い。
【００３３】
ＳｎＯ₂成分はＺｒＯ₂成分と同様にガラスの結晶核形成剤として機能する成分であり、結晶核形成をより活性化させようとするのであれば、その量は３％以内で充分である。尚、通常の場合においては、ＺｒＯ₂成分が添加されていれば、ＳｎＯ₂成分を添加しなくてもその他の成分を調整することにより、前記所望の特性を得ることができる場合があり、この場合はかえって添加しない方が好ましい。
【００３４】
Ａｌ₂Ｏ₃成分は、ガラスセラミックスの化学的耐久性および機械的強度、特に硬度を向上させる成分であり、その量は５％以上であることが好ましが、過剰に含有すると、溶融性，耐失透性が悪化し、更に析出結晶相が低膨張結晶のβ−スポジューメン（Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂）となってしてしまう。β−スポジューメン（Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂）の析出は材料の平均線膨張係数を著しく低下させるため、この結晶の析出は避ける必要がある。したがって、Ａｌ₂Ｏ₃成分は１０％未満であることが好ましい。尚、前記効果をより高く、より容易に得ようとするならば、この成分の含有量は５．５％以上、または９．５％以下とするのがより好ましく、更に６．０％以上、または９．０％以下とするともっとも好ましい。
【００３５】
Ｙ₂Ｏ₃、ＷＯ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃の各成分は、Ｌｉ₂Ｏ成分低含有組成において、低下した溶融性を改善すると共に、ガラスの高ヤング率化をもたらす成分であるが、その合計量は３％以下で充分であり、３％を超えると安定した結晶の析出が困難となる。尚、前記効果をより高く、より容易に得ようとするならば、これら４成分の合計量は２．５％を上限とするのがより好ましく、また２．０％以下とするのがもっとも好ましい。また各成分の含有量の上限については、Ｙ₂Ｏ₃成分は２．５％以下、ＷＯ₃成分は１．０％以下、Ｌａ₂Ｏ₃成分は１．０％以下、またはＢｉ₂Ｏ₃成分は１．０％以下とするとより好ましく、更にＹ₂Ｏ₃成分は２．０％以下、ＷＯ₃成分は０．５％以下、Ｌａ₂Ｏ₃成分は０．５％以下、またはＢｉ₂Ｏ₃成分は０．５％以下とするともっとも好ましい。
【００３６】
Ｓｂ₂Ｏ₃およびＡｓ₂Ｏ₃成分はガラス溶融の際の清澄剤として添加しうるが、それらの成分の和は１％以下で充分である。
【００３７】
また、各諸特性の微調整または改善や着色を目的として、前記の諸特性を損なわぬ範囲で、それぞれ最高５％までのＧａ₂Ｏ₃，ＧｅＯ₂，Ｃｒ₂Ｏ₃，ＣｕＯ，Ｆｅ₂Ｏ₃，ＭｎＯ₂，ＣｏＯ，Ｎｂ₂Ｏ₅，Ｔａ₂Ｏ₅，ＴｉＯ₂，Ｖ₂Ｏ₅，ＣｅＯ₂，Ｇｄ₂Ｏ₃，Ｂ₂Ｏ₃成分を任意で含有させることができる。もし、微調整の目的でこれら成分を添加する必要がある場合は、その合計量を５％以下とすることが好ましく、３％以下とすることがより好ましい。
【００３８】
次に、本発明にかかる磁気情報記憶媒体用ガラスセラミックス基板を製造するには、まず上記の組成を有するガラスを通常用いられている方法により溶解し、均質化等の工程を経た後、この溶融ガラスの熱間成形および/または冷間加工を行う。前記工程内においてアニール処理を必要に応じて行っても良い。このようにして得られた原ガラスはいずれも軟化点が７００℃未満であった。次いで、４００〜６００℃の範囲の温度で約１〜７時間熱処理して結晶核を形成し、続いて６５０〜７５０℃の範囲の温度で約１〜７時間熱処理して結晶化を行う。尚、５００〜６００℃の範囲の温度で約３〜６時間熱処理して結晶核を形成し、続いて６６０〜７３０℃の範囲の温度で約２〜５時間熱処理して結晶化を行うと、より好ましい特性を得ることが容易となる。
【００３９】
こうして熱処理により結晶化されたガラスセラミックスの主結晶相はα−クリストバライト，α−クリストバライト固溶体，α−クォーツ，α−クォーツ固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上を含有し、二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂），珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・ＳｉＯ₂），β−スポジューメン，β−ユークリプタイト，β−石英，エンスタタイト，ディオプサイト，ペタライト，マイカ，キータイト，α−トリジマイト，フルオロリヒテライト（fluorrichterite）およびこれらの固溶体を実質的に含有せず、その構造は凝集した２次粒子（平均粒径０．３〜２．０μｍ粒子）が適度（面密度による分布状態（平均）で１×１０⁵〜６×１０⁵ヶ／ｍｍ²）に分散したものであった。
【００４０】
次にこの熱処理結晶化したガラスセラミックスを通常用いられている方法によりラッピングした後ポリシングすることにより、表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）が３．０Å以上、１０．０Å以下、Ｒｍａｘが１０５〜１４５Åの範囲内の情報記憶媒体用ディスク基板が得られた。また、このディスク基板上に磁性膜および必要に応じてＮｉ−Ｐメッキ、または下地層、保護層、潤滑膜等を形成して、情報磁気記憶媒体ディスクが得られた。
【００４１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施例について説明する。表１〜4は本発明の情報記憶媒体用ディスク用ガラスセラミックス基板の実施組成例（Ｎｏ．１〜１０）および比較組成例として従来のＬｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂系ガラスセラミックス２種（比較例１：特開昭６２−７２５４７号公報記載のもの、比較例２：特開平９−３５２３４号公報記載のもの）を、これらガラスセラミックスの核形成温度・時間，結晶化温度・時間，結晶相，結晶粒子直径（平均），平均線膨張係数（温度範囲は−５０〜＋７０℃），比重，研磨して成る表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）の値を共に示す。尚、表中の結晶相についてはα−クリストバライト固溶体を「α−クリストバライトSS」、α−クォーツ固溶体を「α−クォーツSS」と表記した。
【００４２】
【表１】

【００４３】
【表２】

【００４４】
【表３】

【００４５】
【表４】

【００４６】
本発明の上記実施例のガラスは、いずれも酸化物、炭酸塩、硝酸塩等の原料を混合し、これを通常の溶解装置を用いて約１３５０〜１５００℃の温度で溶解し攪拌均質化した後、ディスク状に成形・冷却しガラス成形体を得た。その後これを４００〜６００℃で約１〜７時間熱処理して結晶核形成後、６５０〜７５０℃で約１〜７時間熱処理結晶化して、所望のガラスセラミックスを得た。ついで上記ガラスセラミックスを８００＃〜２０００＃のダイヤモンドペレットにて約５〜３０分ラッピングし、その後粒子直径（平均）０．０２〜３μｍの研磨剤酸化セリュームにて約３０〜６０分間研磨し仕上げた。
【００４７】
各結晶相の１次および凝集２次結晶粒子直径（平均）については透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により求めた。各結晶相の結晶種はＸ線回折（ＸＲＤ）装置により同定した。表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ：JIS B0601-1994）、Ｒｍａｘ（最大高さ：JIS B0601-1982）については、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により求めた。また、２次粒子個数については三次元像よりカウントし、曲率半径についても同様にＡＦＭより算出した。比重についてはＪＯＧＩＳ（日本光学硝子工業会規格）０５−１９７５：光学ガラスの比重の測定方法により、平均線膨張係数についてはＪＯＧＩＳ（日本光学硝子工業会規格）１６−１９７６：光学ガラスの常温付近の平均線膨張係数の測定方法により測定した。
【００４８】
Ｌｉイオン溶出量の測定はイオンクロマトグラフィーにより行った。測定の測定条件は、フィルムパックに超純水８０ｍｌ（室温）とディスク（直径：６５ｍｍ×厚さ：０．６３５ｍｍ，中央の穴径：２０ｍｍ）をパックし、その後約３０℃に保温された乾燥機内に３時間保持した後、ディスクを取り出しイオンクロマト測定を行った。
【００４９】
表１〜３に示されるとおり、本発明と従来のＬｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂系ガラスセラミックスの比較例とでは、結晶相が異なり、本発明のガラスセラミックス基板は、二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｓｉ₂Ｏ₅）の析出がなく、いずれもα−クリストバライ，α−クリストバライト固溶体，α−クオーツ，α−クオーツ固溶体の中から選ばれる少なくとも１種以上であった。さらに比較例１のガラスセラミックスは二珪酸リチウムの結晶粒子直径（平均）が１．５μｍ、比較例２のガラスセラミックスはβ−スポジューメンの結晶粒子直径（平均）が０．２μｍと、いずれも比較的大きな針状ないし米粒形状であるが、これはより平滑性を求められる状況において、研磨して成る表面粗度や欠陥に影響するものであり、比較例１、２のガラスセラミックスはいずれも表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）が所望の値より大きい、または、Ｒｍａｘが所望の範囲（１００〜１５０Å）に入っていない等、所望の表面特性を得ることが困難であることを示すものである。また、平均線膨張係数（×１０^-7℃^-1）は、４８，４９と低膨張となっており、磁気情報記憶媒体用基板材として磁気情報記憶媒体用装置に不適合である。
【００５０】
また上記の実施例により得られたガラスセラミックス基板に、ＤＣスパッタ法により、Ｃｒ中間層（８０ｎｍ）、Ｃｏ−Ｃｒ磁性層（５０ｎｍ）、ＳｉＣ保護膜（１０ｎｍ）を成膜した。次いでパーフルオロポリエーテル系潤滑剤（５ｎｍ）を塗布して、情報記憶媒体を得た。これによって得られた情報記憶媒体は、その良好な表面粗度により、接触記録方式においても磁気ヘッドの安定した低浮上を実現し、またヘッド破損・媒体破損等の問題を何ら生じることなく使用することができ、確実な磁気信号の入出力を行うことができた。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、上記従来技術に見られる諸欠点を解消しつつ、高記録密度化に対応したヘッドの接触記録方式に対応するスティクションフリーな表面特性を有しつつも、磁気ヘッドの安定した低浮上を実現し、且つガラス中のアルカリ成分を極力低減させるのと同時にアルカリ溶出・研磨加工時の表面欠陥（ピット）を起こす二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）結晶や低膨張性性結晶相等の析出を抑制した、情報記憶媒体用基板に好適なガラスセラミックスおよびその製造方法、ならびにこのガラスセラミックス基板上に磁気媒体の被膜を形成してなる磁気情報記憶媒体を提供することができる。
【００５２】
また、このガラスセラミックスは、研磨された表面に各種の膜を形成することにより、光フィルターとしても用いることができる。特にその良好な機械的または物理的強度（微細な形状に加工する際のチッピングやカケの発生が少なくなる）と、必要にして十分に大きい平均線膨張係数（誘電体膜に必要十分な圧縮応力を与えることにより、使用温度の変動に対する膜の屈折率変動が抑制され、フィルタを透過する光の中心波長の温度安定性が著しく向上する）から、ＷＤＭ用またはＤＷＤＭ用のバンドパスフィルターやＧａｉｎ−Ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇフィルタ等の基板にも好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のガラスセラミックスにおける、ガラスマトリックスと析出結晶相の状態を表す模式図
【図２】本願のガラスセラミックスにおける、ガラスマトリックスと析出結晶相の状態を表す模式図
【符号の説明】
１ガラスマトリックス
２析出結晶：１次粒子：α−クォーツ，α−クリストバライト，前記結晶の固溶体の中から選ばれる一種以上
３析出結晶：２次凝集粒子：α−クォーツ，α−クリストバライト，前記結晶の固溶体の中から選ばれる一種以上[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to glass ceramics, and in particular, among substrates used in information storage devices, has a stiction-free substrate surface suitable for a contact recording method, and has a high thermal expansion characteristic and high matching with drive components. The glass-ceramics substrate for information storage media having surface characteristics suitable for increasing the storage density and the information storage medium formed by subjecting the information storage medium substrate to a film forming process are suitable.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the use of multimedia in personal computers and the widespread use of digital video cameras, digital cameras, and the like, data such as moving images and audio has been handled, and the demand for information storage devices with high storage density has greatly increased. For this reason, in order to increase the recording density of the information storage medium, it is necessary to increase the bit and track density and reduce the size of the bit cell. As the bit cell shrinks, the head operates in a state closer to the information storage medium surface. Recently, as the improvement in the surface recording density of such information storage media has improved remarkably (around 100% per annum), the flying height of the head has been greatly reduced to 0.025 μm or less. Or it is moving in the direction of the contact recording system which contacts completely. Of these, in order to support contact recording, it is essential to prevent stiction between the head and the disk. In order to cope with this, the texture becomes uneven on the substrate. If the unevenness is too large, the magnetic head is liable to crash into the unevenness, thereby easily causing damage to the magnetic head or the magnetic medium. On the other hand, if it is too small, an adsorption phenomenon (stiction) between the magnetic head and the surface of the magnetic medium is likely to occur, thereby easily damaging the magnetic head or the magnetic medium. In order to avoid this, the magnetic head keeps flying stably at a low flying height, and at the same time, it makes it difficult for the magnetic head and the magnetic medium surface to be attracted (stiction). It is necessary to reduce the contact area of the medium surface as much as possible. However, in order to realize low flying height of the magnetic head, the smoothness of the surface of the magnetic medium has to be improved, that is, the surface roughness must be reduced. On the other hand, if the magnetic head and the magnetic medium surface are less likely to cause the sticking phenomenon (stiction), the smoothness of the magnetic medium surface is deteriorated as much as possible, that is, the surface roughness is increased. Therefore, the substrate surface is similarly required to have poor smoothness = high surface roughness, and the surface states thus obtained are contradictory. For this reason, conventionally, a compromise between these conditions has been found and used, and this has naturally been limited in terms of compatibility with high-density recording.
[0003]
In addition, with the increase in information capacity, further miniaturization, high precision, and thinning of magnetic films have progressed, and the amount of alkaline components (Li, Na, K) eluted from the substrate material is lower. It is requested. This is because when an alkali component that can move into the substrate enters, the alkali component diffuses into the magnetic film with the passage of time, and this causes coarsening of crystal grains of the magnetic material and the surface of the magnetic film. This is because precipitation of an alkali component or the like occurs, which causes a decrease in the magnetic characteristics and surface characteristics of the magnetic film.
[0004]
In addition, these information storage media are for mobile use (APS cameras, mobile phones, digital cameras, digital video cameras, card drives), desktop PCs (hard disk drives), servers (hard disk drives), and new high-density media. Applications such as (perpendicular magnetic storage media, island type magnetic storage media, semiconductor memory storage media) are beginning to be developed, and the physical and chemical requirements for substrates, including the development of these new applications. The electrical and electrical characteristics are becoming more advanced.
[0005]
Conventionally, an aluminum alloy is used for the magnetic disk substrate material. However, the aluminum alloy substrate has projections or spot-like irregularities on the surface of the substrate in the polishing process due to various material defects. Therefore, it is not sufficient as a substrate for the high-density storage medium. Aluminum alloy is a soft material with low Young's modulus and low surface hardness, so it has the disadvantages that it is prone to vibration and high deformation at high speed rotation of the drive, and it is difficult to cope with thinning. . Furthermore, deformation scratches due to contact with the head are likely to occur, and it is not possible to sufficiently meet today's demands for high-density recording, such as damage to the magnetic film and deformation during high-speed rotation.
[0006]
In addition, as a material to solve the problems of aluminum alloy substrates, chemically strengthened glass aluminosilicate glass (SiO2)₂-Al₂O_Three-Na₂O) is known, but in this case,
(1) Polishing is performed after chemical strengthening, and the unstable elements of the strengthening layer in the thinning of the disk are high.
(2) Li in the glass₂O, Na₂O, K₂Since the O component is contained as an essential component, the film forming characteristics deteriorate, and Li₂O, Na₂O, K₂Etching treatment for preventing O dissolution and whole surface barrier coating treatment are required, and there are drawbacks that low-cost and stable productivity of the product is difficult, such as problems such as slight waviness of the substrate.
[0007]
And crystallized glass is mentioned as a material which overcomes the fault of the chemically strengthened glass substrate. SiO described in JP-A-6-329440₂-Li₂O-MgO-P₂O_FiveBased on crystallized glass, lithium disilicate (Li₂O ・ 2SiO₂) And α-quartz (α-SiO₂) And α-quartz (α-SiO₂) By controlling the spherical particle size, the conventional mechanical texture and chemical texture are unnecessary, and the surface roughness Ra (arithmetic average roughness) obtained by polishing can be controlled in the range of 15 to 50 mm. It is an excellent material as a texture material for the entire surface. However, this substrate is not controlled at all with respect to the shape of the top of the precipitated particles, and the surface density of the precipitated crystals is 1 × 10 10.⁶/ Mm²In other words, since this is a conventional substrate corresponding to the CSS (Contact Start / Stop) method, it is not suitable for a recording method in which the substrate and the head are almost in contact with each other. That is, with the surface roughness in this patent, the roughness is too large and not smooth, so the flying height of the magnetic head is not reduced, it is difficult to realize high-density recording, and further when contact recording is performed Damage to the substrate and head. The main crystal phase is lithium disilicate (Li₂O ・ 2SiO₂Although there is a smaller amount than chemically strengthened glass, there is no discussion about the further problem of reducing the elution amount of alkali components that is being demanded today.
[0008]
SiO described in JP-A-10-45426₂-Li₂OK₂O-MgO-ZnO-P₂O_Five-Al₂O_ThreeSystem or SiO₂-Li₂OK₂O-MgO-ZnO-P₂O_Five-Al₂O_Three-ZrO₂In the crystallized glass, the main crystal phase is lithium disilicate (Li₂O ・ 2SiO₂), Lithium disilicate and α-quartz (α-SiO₂) Or mixed crystals of lithium disilicate and α-cristobalite (α-SiO₂) Is a glass ceramic for laser texture, characterized in that it is at least one kind of mixed crystal. However, when it is used for the contact recording or near-contact recording method that is targeted today, the surface characteristics that do not have the secondary particle structure are likely to cause a sticking phenomenon (stiction) between the substrate and the head. Since levitation becomes very unstable, it is difficult to input and output stable magnetic signals. Further, the main crystal phase is lithium disilicate (Li₂O ・ 2SiO₂Therefore, there is no discussion about the further problem of reducing the elution amount of the alkaline component that is being demanded today.
[0009]
In addition, JP-A-11-16143, JP-A-2000-119042, JP-A-2000-302481, and JP-A-2000-233941 disclose that the main crystal phase is lithium disilicate (Li₂O ・ 2SiO₂), Lithium disilicate and α-quartz (α-SiO₂) Or mixed crystals of lithium disilicate and α-cristobalite (α-SiO₂The glass ceramic substrate for information magnetic storage media characterized in that it is at least one kind of mixed crystal of the above) is also disclosed in the same manner as the glass ceramic because of its surface characteristics not having a secondary particle structure. The surface roughness (Ra) is remarkably low, so that the adsorption phenomenon between the substrate and the head tends to occur, and the flying of the magnetic head becomes very unstable, so that a stable magnetic signal can be obtained in contact recording or near contact recording. It is difficult to input / output these. Further, the main crystal phase is lithium disilicate (Li₂O ・ 2SiO₂Therefore, there is no discussion on the more advanced alkaline component elution reduction problem that is being sought today.
[0010]
JP-A-9-35234 discloses SiO.₂-Al₂O_Three-Li₂In the O-based glass, the main crystal phase is lithium disilicate (Li₂O ・ 2SiO₂) And β-spodumene (Li₂O ・ Al₂O_Three・ 4SiO₂The main crystal phase of the crystallized glass is a β-spodumene (Li) having negative thermal expansion characteristics (resulting in low expansion characteristics of the substrate).₂O ・ Al₂O_Three・ 4SiO₂Α-quartz (α-SiO)₂) And α-Cristobalite (α-SiO₂) SiO such as crystals₂This regulates the precipitation of crystals having the positive thermal expansion characteristics of the system (resulting in the substrate having high expansion characteristics). In this crystallized glass, the surface roughness Ra (arithmetic average roughness) obtained by polishing as a magnetic disk is 20 mm or less (the surface roughness Ra (arithmetic average roughness) disclosed in the examples is 12 to 17 mm)). However, it is still rough to meet the above requirements and cannot be used as a stiction-free substrate material, and it cannot sufficiently cope with the low flying height of the magnetic head accompanying an increase in storage capacity. Further, it is apparent that a material in which a crystal having a negative thermal expansion characteristic as a main crystal is adversely affected with respect to a difference in average linear expansion coefficient from a component of the information storage medium device. In addition, the crystallization heat treatment temperature also requires a high temperature of 820 to 920 ° C., which hinders low cost and mass productivity, and at the same time the main crystal phase is lithium disilicate (Li₂O ・ 2SiO₂However, there is no discussion about the further problem of reducing the elution amount of the alkaline component that is being demanded today.
[0011]
International Publication No. WO97 / 01164 discloses a crystallized glass for a magnetic disk which includes the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-35234, and which has been newly reduced in the temperature of crystallization heat treatment of the above composition system (680-770 ° C.). However, the improvement effect is insufficient, and the crystal phase of all the crystallized glasses disclosed in the examples is β-eucryptite (Li₂O ・ Al₂O_Three・ 2SiO₂), Which adversely affects the difference in average linear expansion coefficient from the components of the information storage medium device. The main crystal phase is lithium disilicate (Li₂O ・ 2SiO₂However, there is no discussion about the further problem of reducing the elution amount of the alkaline component that is being demanded today.
[0012]
JP-A-11-343143 discloses SiO.₂-Al₂O_Three-MgO-Y₂O_Three-TiO₂-Li₂In O-based glass, the main crystal phase is quartz solid solution (MgO-Al₂O_Three-SiO₂Quartz solid solution) and enstatite (MgAl₂O_Three), The main crystal phase of the crystallized glass includes β-quartz solid solution crystals having negative thermal expansion characteristics (resulting in low expansion characteristics of the substrate). Therefore, the α-quartz system (quartz, cristobalite) of the present invention is a completely different substrate from the viewpoint of thermal expansion characteristics, which is a thermal property, and thus the desired average linear expansion coefficient described in the present application is obtained. That is difficult.
[0013]
European Patent Publication No. 1125901 discloses glass ceramics containing the same main crystal phase as that of the present application, but the glass ceramics of the examples disclosed therein also precipitate precipitated crystals finely and uniformly. Therefore, the surface roughness (Ra) after polishing is 2.2 or less and the smoothness is very high. For this reason, if it is going to be used in the target contact recording or near contact recording method that is targeted today, the substrate and head adsorption phenomenon (stiction) is likely to occur due to the surface characteristics that do not have a secondary particle structure. Since levitation becomes very unstable, it is difficult to input and output stable magnetic signals.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages found in the prior art and to achieve stable low flying and no stiction in contact recording of a magnetic head in accordance with an increase in storage capacity of an information storage medium. A glass ceramic suitable for a glass ceramic substrate for an information storage medium, which has a surface and avoids an alkali component problem with respect to a magnetic film to be improved in precision, and a magnet formed by forming a film of a magnetic medium on the glass ceramic substrate An object is to provide an information storage medium.
[0015]
[Means for solving problems]
The inventor of the present application diligently conducted research on this, and as a result, SiO₂-Li₂OK₂O— (at least one selected from MgO, ZnO, SrO, BaO, CaO) — (Y₂O_Three, WO_Three, La₂O_Three, Bi₂O_Three-At least one selected from among₂O_Five-Al₂O_Three-ZrO₂Glass ceramics obtained by treating glass of a specific type under specific heat treatment conditions have at least one main crystal phase selected from α-cristobalite, α-cristobalite solid solution, α-quartz, α-quartz solid solution Lithium disilicate (Li) which does not substantially contain a crystal phase having the characteristics of low thermal expansion or negative thermal expansion, and easily forms pits during polishing.₂O ・ 2SiO₂) Since it does not substantially contain a crystal phase, it can cope with the further problem of reducing the elution amount of the alkaline component that is required today, and at the same time, this glass ceramic is a secondary particle in which primary particles are appropriately aggregated in the crystallization process. As a result, it is possible to control the surface state to be different from the conventional surface state, which makes it possible to achieve a surface state in which the surface state can satisfy both of the conflicting conditions as described above. . More specifically, instead of precipitating the precipitated crystal phase of the glass ceramics finely and uniformly as in the prior art, the aggregated secondary particles are formed by agglomerating fine precipitated crystals into large aggregated secondary particles. The upper part of the large irregularities formed by exposing the particles to the surface is formed into a shape having a curvature larger than the diameter of the aggregated secondary particles, so that the height of the irregularities is reduced, that is, the surface magnetic head having a gentle irregularity and the magnetic Glass ceramics that can have an unprecedented substrate surface that can achieve stable and low flying of the magnetic head while suppressing stiction between the surface of the magnetic medium and the head by reducing the contact area of the surface of the medium. It is what led to. Furthermore, it is possible to control the thermal expansion characteristics to match the drive components.
[0016]
  That is, the invention according to claim 1 contains at least one selected from α-cristobalite, α-cristobalite solid solution, α-quartz, α-quartz solid solution in the main crystal phase,
In mass percentage (oxide basis)
SiO ₂ 65-72.5%
Li ₂ O 4-7%
MgO + ZnO + SrO + BaO + CaO 2-15%
P ₂ O _Five 1.0-2.5%
ZrO ₂ 0.5-7%
Al ₂ O _Three 5% or more and less than 10%
Containing each component in the range of
Lithium disilicate (Li₂O ・ 2SiO₂), Lithium silicate (Li₂O ・ SiO₂), Β-spodumene, β-eucryptite, β-quartz, enstatite, diopsite, petalite, mica, keatite, α-tridymite, fluorrichterite and their solid solutions Furthermore, the B component, Cr component and Mn component are not substantially contained, and the average linear expansion coefficient at −50 to + 70 ° C. is + 65 × 10^-7℃^-1~ + 140 × 10^-7℃^-1The primary crystal phase has an aggregated secondary particle structure in which primary particles are aggregated, the primary crystal particle diameter (average) of the primary crystal phase is less than 0.10 μm, and the aggregated secondary particle diameter (average) is The glass ceramic is 0.3 to 2.0 μm, and the invention according to claim 2 is characterized in that the number of aggregated secondary particles in the glass ceramic per unit area is 1 × 10 6.^Five~ 1x10⁶Months / mm²The glass ceramic according to claim 1, wherein the average linear expansion coefficient at −50 + 70 ° C. is + 67 × 10.^-7℃^-1~ + 130 × 10^-7℃^-1The glass ceramic according to claim 1 or 2, wherein the invention according to claim 4 is characterized in that:surfaceRoughness Ra (arithmetic mean roughness) is 2.3 to 14.0 mm, Rmax (maximum height) is 100 to 150 mm, andAboveThe glass ceramic according to any one of claims 1 to 3, wherein the radius of curvature (average) of the tops of the convex portions exposed on the substrate surface of the aggregated secondary particles is 2.5 to 8 µm. The invention according to claim 5 is the glass ceramic according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it does not substantially contain a PbO component, and the invention according to claim 6 The composition of glass ceramics is mass percentage (oxide basis)
    SiO₂                                   65-72.5%%
    Li₂O 4-7%
    K₂O 0-3%
    MgO 0-2.5%
    CaO 0-2.5%
    MgO + ZnO + SrO + BaO + CaO 2-15%
    Y₂O_Three+ WO_Three+ La₂O_Three+ Bi₂O_Three         0-3%
    SnO₂                                      0-3%
    P₂O_Five                                  1.0-2.5%
    ZrO₂                                  0.5-7%
    TiO₂                                      0-5%
    Al₂O_Three                                    5% or more and less than 10%
    Sb₂O_Three+ As₂O_Three                         0 to 1%
The glass ceramic according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the composition of the glass ceramic has a mass percentage (based on an oxide). )so,
    SiO₂                                   65-70%
    Li₂O 6-7%
    K₂O 1-3%
    MgO 0.5-2%
    CaO 0-2.5%
    MgO + ZnO + SrO + BaO + CaO 4-10%
    Y₂O_Three+ WO_Three+ La₂O_Three+ Bi₂O_Three         0-3%
    SnO₂                                      0-3%
    P₂O_Five                                  1.5-2.5%
    ZrO₂                                  0.5-5%
    TiO₂                                      0-4%
    Al₂O_Three                                    7-9%
    Sb₂O_Three+ As₂O_Three                         0-0.5%
The glass ceramic according to any one of claims 1 to 6, characterized by containing each component in the range of
  In mass percentage (oxide basis)
SiO ₂ 65-72.5%
Li ₂ O 4-7%
MgO + ZnO + SrO + BaO + CaO 2-15%
P ₂ O _Five 1.0-2.5%
ZrO ₂ 0.5-7%
Al ₂ O _Three 5% or more and less than 10%
Contains each component in the range
The raw glass was heat treated at 400 ° C. to 600 ° C. for 1 to 7 hours to form nuclei, then heat treated at 650 ° C. to 750 ° C. for 1 to 7 hours to grow crystals, and the surface roughness Ra (arithmetic average roughness) after polishing The glass ceramic manufacturing method according to any one of claims 1 to 7, wherein the invention according to claim 9 is characterized in that7An information storage medium disk in which a magnetic film and, if necessary, Ni—P plating, or an underlayer, a protective layer, a lubricating film, and the like are formed on the glass ceramic substrate according to any one of the above.
[0017]
The reasons for limiting the main crystal phase of the glass ceramic of the present invention and its crystal particle diameter (average), average linear expansion coefficient, surface characteristics, composition, heat treatment conditions, etc. will be described below. The composition is expressed in terms of mass% based on oxide as in the case of the original glass. In the present specification, the main crystal phase refers to all crystal phases having a relatively high precipitation ratio. That is, in the X-ray chart in X-ray diffraction (the vertical axis is the X-ray diffraction intensity and the horizontal axis is the diffraction angle), the X-ray diffraction intensity of the main peak (the highest peak) of the crystal phase with the highest precipitation ratio is 100. In this case, all the crystals having a ratio of X-ray diffraction intensities (hereinafter referred to as X-ray intensity ratios) of the main peaks (the highest peak in each crystal phase) of each precipitated crystal phase are referred to as main crystal phases.
[0018]
In this specification, “substantially free of lithium disilicate...” Means that the content of the crystal phase does not affect the physicochemical properties of the glass ceramic, that is, the X-ray intensity ratio is It means less than 10, preferably less than 5, most preferably less than 1, or a level on the order of impurities.
[0019]
In the present specification, “substantially free of B component, Cr component...” Means that the content of the component does not affect the physical and chemical properties of the glass ceramic, that is, conscious This means that it is not added to the above, and it means that a level mixed as an impurity of other raw materials is included. Specifically, it is less than 0.5% at most, preferably less than 0.1%, more preferably less than 0.05%, and most preferably less than 0.01%.
[0020]
First, regarding the main crystal phase, in order to obtain a desired average linear expansion coefficient, α-cristobalite, α-cristobalite solid solution, α-quartz, α-having a relatively large positive expansion coefficient in the main crystal phase. Those containing at least one selected from a quartz solid solution are preferred. In particular, by selecting the main crystal phase, one having excellent chemical durability and physical characteristics can be easily obtained. Further, it is a suitable precipitated crystal phase that is easy to control in forming the desired aggregated secondary particles. The X-ray intensity ratio of the crystals other than the main crystal phase is preferably less than 20, more preferably less than 10, and most preferably less than 5.
[0021]
By not including lithium disilicate and this solid solution in the main crystal phase, it becomes possible to reduce the fine holes (pits) on the substrate surface due to the mechanochemical influence during polishing. It is preferable not to include. The main crystal phase of the glass ceramic of the present invention includes β-spodumene, β-eucryptite, β-quartz (β-SiO) having negative thermal expansion characteristics.₂), Keatite and their solid solutions, and diopsite, enstatite, petalite, mica, fluorrichiterite, and their solid solutions having a low average linear expansion coefficient, also obtain a desired average linear expansion coefficient. Therefore, it is preferable that it is not substantially contained. And for the same reason as lithium disilicate, lithium silicate (Li₂O ・ SiO₂) And their solid solutions, and α-tridymite that exhibits rapid abnormal expansion in a relatively low temperature range (150 ° C. or lower) and these solid solutions are desirably substantially free of these. In addition to the above crystal phase, the main crystal phase of the present glass ceramic includes α-cristobalite, α-cristobalite solid solution, α-quartz, α-quartz solid solution, and a precipitated crystal phase having a lower average linear expansion coefficient than that of the crystal phase. Desirably not.
[0022]
Next, regarding the crystal particle diameter of the main crystal phase and the surface characteristics of the substrate, specifically, the primary particle diameter (average) of the precipitated crystal is controlled to be less than 0.10 μm, and the aggregate of the primary particles. It is suitable for satisfying the above requirement to control the aggregated secondary particle diameter (average) of 0.3 to 2.0 μm. At this time, the distribution state of the aggregated secondary particles is 1 × 10 in terms of areal density (average).^Five~ 1x10⁶Months / mm²It is preferable that And it is preferable to make it the curvature radius (average) of the top part of the convex part of the aggregation secondary particle exposed on the surface of the glass-ceramics after grinding | polishing process become 2.5-8 micrometers. As a result, it is preferable to control the surface properties so that the surface roughness Ra after polishing is 2.3 to 14 mm and the Rmax is 100 to 150 mm. In addition, the primary particle diameter (average) is more preferably less than 0.05 μm in that the top surface of the convex portions of the aggregated secondary particles exposed on the surface of the glass ceramic after polishing is smoother. Most preferred is less than 0.02 μm. Further, in order to make the contact area between the magnetic head and the magnetic medium more appropriate to make the flying height of the magnetic head more stable and to make the contact area between the magnetic head and the magnetic medium more appropriate, the distribution state of the aggregated secondary particles is the surface density (average). 1 x 10^Five~ 6 × 10^FiveMonths / mm²Is preferably 1 × 10^Five~ 3x10^FiveMonths / mm²Most preferably. Further, the radius of curvature (average) of the convex portions of the agglomerated secondary particles exposed on the surface of the glass ceramic after polishing is more preferably 2.7 to 7.8 μm, most preferably 2.9 to 7.6 μm. . It is more preferable to control the surface properties so that the surface roughness Ra after polishing is in the range of 2.5 to 12 mm and Rmax is in the range of 102 to 148 mm. Ra is 2.9 to 10 mm, and Rmax is 104 to 140 mm. Most preferably, it is 146 mm.
[0023]
Next, the average linear expansion coefficient suitable for glass ceramics for information storage media will be described in detail. As the recording density is improved, high precision is required for positioning of the magnetic head and the medium. Therefore, high dimensional accuracy is required for each component of the medium substrate and the disk. Therefore, since the influence of the difference in average linear expansion coefficient on these components cannot be ignored, the difference in these average linear expansion coefficients must be reduced as much as possible. More precisely, it may be preferred that the average linear expansion coefficient of the media substrate is very slightly greater than the average linear expansion coefficient of these components. In particular, the thermal expansion coefficient of components used for small magnetic information storage media is + 90 × 10^-7℃^-1~ + 100 × 10^-7℃^-1However, depending on the drive manufacturer, a thermal expansion coefficient that is out of this range (about + 60 × 10 × 10) is often used.^-7℃^-1~ + 150 around × 10^-7℃^-1) May be used for components. For the reasons described above, the average linear expansion coefficient range must be determined so as to be widely compatible with the material of the component used while balancing the strength with the crystal system of the present invention, and the range is −50. + 65 × 10 in the range of ~ 70 ° C^-7℃^-1~ + 140 × 10^-7℃^-1It is preferable that Furthermore, the average linear expansion coefficient is + 67 × 10^-7℃^-1Or 130 × 10^-7℃^-1Is more preferable, + 72 × 10^-7℃^-1Or + 110 × 10^-7℃^-1The following is most preferred.
[0024]
Next, the reason for limiting the composition range of the original glass as described above will be described below. First, the Cr component and the Mn component tend to cause coarsening of the crystal grain size, and the secondary agglomerated particles are remarkably coarsened, making it difficult to obtain a desired agglomerated secondary particle diameter. preferable. Also, the B component (for example, B₂O_ThreeSince the component) tends to lower the chemical durability of the glass ceramic, it is preferable that this component is not substantially contained. Furthermore, since the PbO component is an environmentally unfavorable component, it is preferable that the PbO component is not contained as much as possible.
[0025]
SiO₂The component is an extremely important component that forms α-cristobalite, α-cristobalite solid solution, α-quartz, α-quartz solid solution precipitated as the main crystal phase by heat treatment of the original glass, but its content is less than 65% In this case, the precipitated crystal of the obtained glass ceramic is unstable and the structure tends to be coarsened, and if it exceeds 75%, it becomes difficult to melt and form the original glass. In order to obtain the above effect more easily and more easily, the content is more preferably 65% or more, or 72.5% or less, and more preferably 66% or more, or 70% or less. preferable.
[0026]
Li₂The O component is an important component that improves the meltability of the current glass. However, if its content is less than 4%, the above effect cannot be obtained, and it becomes difficult to melt the original glass. This causes ion elution problems and increases the production of lithium disilicate crystals. In order to obtain the above effect more easily and more easily, the content is more preferably 5% or more, and most preferably 6% or more.
[0027]
K₂O, Na₂O component is Li₂It is a component which has an effect which further suppresses alkali ion elution from the glass matrix by mixing with O component. This is due to the improvement of electrical properties (volume resistivity) by mixing these alkali components together.₂K containing glass containing O component alone₂O, Na₂By mixing and coexisting the O component, the volume resistivity is improved, the mobility of alkali ions in the glass is suppressed, and finally the effect of further suppressing alkali ion elution is obtained. In addition, about content of these components, it is K₂O component is within 3%, Na₂The O component is sufficient within 3%, and if it is contained more than this, it tends to increase the amount of alkali elution. If the effect is higher and easier to obtain, K₂The O component content is more preferably 1.5% or more, and most preferably 2.0% or more. Incidentally, in the effect of further suppressing the alkali ion elution, Na₂O component is K₂The effect is lower than that of the O component, and in some cases, the effect of suppressing alkali ions may be hindered.₂Since it is often the case that the alkaline ion elution effect can be surely obtained when the O component is not included, it is more preferable that the O component is not included in consideration of these risks.
[0028]
The MgO and CaO components are indispensable components for improving the meltability of the glass and at the same time preventing the coarsening of the precipitated crystals and promoting the growth of secondary particles, but the content of each component is 2.5%. On the other hand, the growth of secondary particles becomes unstable. In order to obtain the above effect more easily and more easily, the MgO component content is more preferably 0.1% or more, and most preferably 0.5% or more, or 2.0% or less. . Further, since the CaO component has substantially the same effect as the MgO component, it can be used as an auxiliary to the MgO component. If the CaO component is added as an auxiliary to the MgO component, the content is preferably 0.1% or more or 3.0% or less. In addition, it is more preferable to set it as 0.3% or more or 2.5% or less, and it is the most preferable when it is set as 0.4% or more or 2.2% or less. The preferred range when using both the MgO component and the CaO component is 1.0% or more, or 4.0% or less, and an even more preferred range is 1.5% or more, or the total content of both components 3.5% or less.
[0029]
The ZnO, SrO, and BaO components are components that improve the meltability of the glass as well as the MgO and CaO components and at the same time prevent the coarsening of the precipitated crystals. Therefore, these components can be added in the same manner as the MgO and CaO components. The total content of the components is preferably 2% or more, and if it exceeds 15%, the resulting crystals are unstable and the structure tends to become coarse. In order to obtain the above effect more easily and more easily, the total content of these five components is more preferably 4% or more, or 13% or less, and most preferably 5% or more, or 10% or less. preferable. The content of each component is more preferably 1.0% or more or 11% or less for the ZnO component, 5% or less for the SrO component, or 5% or less for the BaO component, and further 2% or more for the ZnO component. Or 8% or less, SrO component is 1.5% or less, or BaO component is 2.0% or less.
[0030]
P₂O_FiveIn the present invention, the component is indispensable as a crystal nucleating agent for glass. However, in order to promote crystal nucleation and prevent coarsening of the precipitated crystal phase, the amount is preferably 1.0% or more. In order to prevent milky white devitrification and to maintain mass production stability, 2.5% or less is preferable. In order to obtain the above effect more easily and more easily, it is more preferably 1.2% or more, and most preferably 1.5% or more.
[0031]
ZrO₂Ingredient is P₂O_FiveIn addition to functioning as a crystal nucleating agent for glass as well as the ingredients, it has been found to have a significant effect on the refinement of precipitated crystals and the mechanical strength and chemical durability of the material. It is an ingredient. The amount is preferably 0.5% or more. However, if added excessively, melting of the original glass becomes difficult and at the same time ZrSiO_FourZrO is likely to be left undissolved.₂The component amount is preferably 7% or less. In order to obtain the above effect more easily and efficiently, the content of this component is more preferably 5.5% or less, and most preferably 4.0% or less.
[0032]
TiO₂In addition to improving the meltability, the components contribute to the improvement of the chemical durability of the material, and also have the effect as a crystal nucleating agent for glass. It is possible to add. And in order to acquire the said effect, it is preferable that the minimum of the content range shall be 0.1%, and it is preferable that an upper limit shall be 5%. If it is added more than this, it will affect the stability of the glass, and during the crystallization, it becomes easy to cause coarsening of the precipitated crystal phase and precipitation of foreign crystals (for example, β-spodumene). More preferably, it is 0.5% or more or 4% or less. However, even without this component, ZrO₂It is possible to obtain the desired glass ceramics of the present application by adjusting various components and other components, so if you want to thoroughly eliminate the risk of coarsening of the precipitated crystal phase and precipitation of foreign crystals, TiO₂It is not necessary to use an ingredient.
[0033]
SnO₂Ingredients are ZrO₂Similar to the component, it is a component that functions as a crystal nucleating agent for glass, and if it is intended to activate crystal nucleation more, the amount is sufficient within 3%. In normal cases, ZrO₂If the ingredients are added, SnO₂In some cases, the desired characteristics can be obtained by adjusting other components without adding the components. In this case, it is preferable not to add them.
[0034]
Al₂O_ThreeThe component is a component that improves the chemical durability and mechanical strength, particularly the hardness, of the glass ceramic, and its amount is preferably 5% or more. However, if it is contained excessively, it is meltable and devitrification resistant. The β-spodumene (Li₂O ・ Al₂O_Three・ 4SiO₂). β-spodumene (Li₂O ・ Al₂O_Three・ 4SiO₂) Significantly lowers the average coefficient of linear expansion of the material, so this crystal precipitation must be avoided. Therefore, Al₂O_ThreeThe component is preferably less than 10%. In order to obtain the above effect more easily and more easily, the content of this component is more preferably 5.5% or more, or 9.5% or less, and more preferably 6.0% or more, Or it is most preferable when it is 9.0% or less.
[0035]
Y₂O_Three, WO_Three, La₂O_Three, Bi₂O_ThreeEach component of Li₂In a low O component composition, it is a component that improves the lowered meltability and increases the Young's modulus of the glass, but the total amount is sufficient to be 3% or less. Precipitation becomes difficult. In order to obtain the above effect more easily and more easily, the total amount of these four components is more preferably 2.5%, and most preferably 2.0% or less. . For the upper limit of the content of each component,₂O_ThreeIngredient 2.5% or less, WO_ThreeComponent is 1.0% or less, La₂O_ThreeIngredient is 1.0% or less, or Bi₂O_ThreeThe component is more preferably 1.0% or less, and further Y₂O_ThreeIngredient is 2.0% or less, WO_ThreeIngredient is 0.5% or less, La₂O_ThreeThe component is 0.5% or less, or Bi₂O_ThreeThe component is most preferably 0.5% or less.
[0036]
Sb₂O_ThreeAnd As₂O_ThreeAlthough the components can be added as a fining agent during glass melting, the sum of these components is sufficient to be 1% or less.
[0037]
In addition, for the purpose of fine-tuning, improving, or coloring each property, up to 5% of Ga can be used within the range that does not impair the properties.₂O_Three, GeO₂, Cr₂O_Three, CuO, Fe₂O_Three, MnO₂, CoO, Nb₂O_Five, Ta₂O_Five, TiO₂, V₂O_Five, CeO₂, Gd₂O_Three, B₂O_ThreeIngredients can optionally be included. If it is necessary to add these components for the purpose of fine adjustment, the total amount is preferably 5% or less, more preferably 3% or less.
[0038]
Next, in order to produce a glass ceramic substrate for a magnetic information storage medium according to the present invention, the glass having the above composition is first melted by a commonly used method, subjected to a process such as homogenization, and then melted. Hot forming and / or cold working of glass. Annealing treatment may be performed in the process as necessary. The raw glass thus obtained had a softening point of less than 700 ° C. Next, heat treatment is performed at a temperature in the range of 400 to 600 ° C. for about 1 to 7 hours to form crystal nuclei, followed by heat treatment at a temperature in the range of 650 to 750 ° C. for about 1 to 7 hours for crystallization. In addition, when crystallizing by performing heat treatment at a temperature in the range of 500 to 600 ° C. for about 3 to 6 hours to form crystal nuclei, followed by heat treatment at a temperature in the range of 660 to 730 ° C. for about 2 to 5 hours, It becomes easy to obtain more preferable characteristics.
[0039]
The main crystal phase of the glass ceramic crystallized by the heat treatment in this manner contains at least one selected from α-cristobalite, α-cristobalite solid solution, α-quartz, α-quartz solid solution, and lithium disilicate (Li₂O ・ 2SiO₂), Lithium silicate (Li₂O ・ SiO₂), Β-spodumene, β-eucryptite, β-quartz, enstatite, diopsite, petalite, mica, keatite, α-tridymite, fluorrichterite and their solid solutions The structure is agglomerated secondary particles (average particle size of 0.3 to 2.0 μm particles) with a moderate (distribution state (average) by surface density of 1 × 10 × 10^Five~ 6 × 10^FiveMonths / mm²).
[0040]
Next, this heat treated crystallized glass ceramic is lapped by a commonly used method and then polished, so that the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) is 3.0 to 10.0 mm and Rmax is 105 to An information storage medium disk substrate in the range of 145 mm was obtained. Further, an information magnetic storage medium disk was obtained by forming a magnetic film and, if necessary, Ni-P plating or an underlayer, a protective layer, a lubricating film, etc. on this disk substrate.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, preferred embodiments of the present invention will be described. Tables 1 to 4 show conventional composition examples (Nos. 1 to 10) of glass ceramic substrates for disks for information storage media of the present invention and conventional Lithium as comparative composition examples.₂O-SiO₂2 types of glass ceramics (Comparative Example 1: those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-72547, Comparative Example 2: those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-35234), nucleation temperature / time, crystal of these glass ceramics Together with the temperature, time, crystal phase, crystal particle diameter (average), average linear expansion coefficient (temperature range is -50 to + 70 ° C), specific gravity, and surface roughness Ra (arithmetic average roughness) formed by polishing. Show. For the crystal phases in the table, α-cristobalite solid solution is expressed as “α-cristobalite SS”, and α-quartz solid solution is expressed as “α-quartz SS”.
[0042]
[Table 1]

[0043]
[Table 2]

[0044]
[Table 3]

[0045]
[Table 4]

[0046]
In the glass of the above examples of the present invention, all the raw materials such as oxides, carbonates, nitrates, etc. are mixed, melted at a temperature of about 1350-1500 ° C. using a normal melting apparatus, and homogenized with stirring. Then, it was molded into a disk shape and cooled to obtain a glass molded body. Thereafter, this was heat-treated at 400 to 600 ° C. for about 1 to 7 hours to form crystal nuclei, and then heat-treated and crystallized at 650 to 750 ° C. for about 1 to 7 hours to obtain a desired glass ceramic. Next, the glass ceramic was lapped with 800 # to 2000 # diamond pellets for about 5 to 30 minutes, and then polished with a polishing oxide oxide having a particle diameter (average) of 0.02 to 3 μm for about 30 to 60 minutes for finishing. .
[0047]
The primary and aggregated secondary crystal particle diameters (average) of each crystal phase were determined by a transmission electron microscope (TEM). The crystal species of each crystal phase was identified by an X-ray diffraction (XRD) apparatus. The surface roughness Ra (arithmetic mean roughness: JIS B0601-1994) and Rmax (maximum height: JIS B0601-1982) were determined by an atomic force microscope (AFM). The number of secondary particles was counted from a three-dimensional image, and the radius of curvature was similarly calculated from AFM. For specific gravity, JOGIS (Japan Optical Glass Industry Association Standard) 05-1975: According to measurement method of specific gravity of optical glass, for average linear expansion coefficient, JOGIS (Japan Optical Glass Industry Association Standard) 16-1976: around normal temperature of optical glass It measured by the measuring method of an average linear expansion coefficient.
[0048]
Li ion elution was measured by ion chromatography. Measurement conditions were as follows: 80 ml of ultrapure water (room temperature) and a disk (diameter: 65 mm × thickness: 0.635 mm, center hole diameter: 20 mm) were packed in a film pack, and then dried at a temperature of about 30 ° C. After holding in the apparatus for 3 hours, the disk was taken out and ion chromatography measurement was performed.
[0049]
As shown in Tables 1 to 3, the present invention and conventional Li₂O-SiO₂The glass phase of the glass ceramic substrate of the present invention is different from that of the comparative example of the glass-based glass ceramics.₂Si₂O_Five), And all were at least one selected from α-cristobalite, α-cristobalite solid solution, α-quartz, α-quartz solid solution. Further, the glass ceramic of Comparative Example 1 has a lithium disilicate crystal particle diameter (average) of 1.5 μm, and the glass ceramic of Comparative Example 2 has a β-spodumene crystal particle diameter (average) of 0.2 μm. Although it is a large needle shape or rice grain shape, this affects the surface roughness and defects formed by polishing in a situation where smoothness is required. Both the glass ceramics of Comparative Examples 1 and 2 have a surface roughness. The degree Ra (arithmetic mean roughness) is larger than a desired value, or Rmax is not in a desired range (100 to 150 mm), which indicates that it is difficult to obtain desired surface characteristics. . Further, the average linear expansion coefficient (× 10^-7℃^-1) Has a low expansion of 48 and 49, and is incompatible with the magnetic information storage medium device as a substrate material for the magnetic information storage medium.
[0050]
In addition, a Cr intermediate layer (80 nm), a Co—Cr magnetic layer (50 nm), and a SiC protective film (10 nm) were formed on the glass ceramic substrate obtained in the above example by DC sputtering. Next, a perfluoropolyether lubricant (5 nm) was applied to obtain an information storage medium. The information storage medium thus obtained realizes stable low flying of the magnetic head even in the contact recording method due to its good surface roughness, and can be used without causing any problems such as head damage and medium damage. It was possible to input and output magnetic signals reliably.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, while eliminating the disadvantages found in the above prior art, it has stiction-free surface characteristics corresponding to the contact recording method of the head corresponding to the higher recording density. Lithium disilicate (Li) that realizes stable low flying of the magnetic head and reduces the alkali component in the glass as much as possible and causes surface defects (pits) during alkali elution and polishing₂O ・ 2SiO₂) Glass ceramics suitable for information storage medium substrates, which suppresses precipitation of crystals, low-expansion crystal phases, and the like, a method for producing the same, and a magnetic information storage medium in which a film of a magnetic medium is formed on the glass ceramics substrate Can be provided.
[0052]
The glass ceramics can also be used as an optical filter by forming various films on the polished surface. In particular, its good mechanical or physical strength (less chipping and chipping when processing into fine shapes) and a sufficiently large average linear expansion coefficient (necessary and sufficient compressive stress for dielectric film) To suppress the fluctuation of the refractive index of the film with respect to the fluctuation of the operating temperature, and the temperature stability of the center wavelength of the light transmitted through the filter is remarkably improved). Therefore, a bandpass filter for WDM or DWDM, Gain- It is also suitable for a substrate such as a flattening filter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the state of a glass matrix and a precipitated crystal phase in a conventional glass ceramic.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the state of the glass matrix and the precipitated crystal phase in the glass ceramic of the present application.
[Explanation of symbols]
1 Glass matrix
2 Precipitated crystals: primary particles: α-quartz, α-cristobalite, one or more kinds selected from the solid solution of the crystals
3 Precipitated crystal: secondary agglomerated particles: one or more selected from α-quartz, α-cristobalite, solid solution of the crystal

Claims

The main crystal phase contains at least one selected from α-cristobalite, α-cristobalite solid solution, α-quartz, α-quartz solid solution,
In mass percentage (oxide basis)
SiO ₂ 65-72.5%
Li ₂ O 4-7%
MgO + ZnO + SrO + BaO + CaO 2-15%
P ₂ O ₅ 1.0-2.5%
ZrO ₂ 0.5-7%
Al ₂ O ₃ 5% or more and less than 10%
Containing each component in the range of
Lithium disilicate (Li ₂ O · 2SiO ₂ ), lithium silicate (Li ₂ O · SiO ₂ ), β-spodumene, β-eucryptite, β-quartz, enstatite, diopsite, petalite, mica, keatite, It is substantially free of α-tridymite, fluorrichterite and solid solutions thereof, and further substantially free of B component, Cr component and Mn component, and an average linear expansion coefficient at −50 to + 70 ° C. is +65 The main crystal phase is an aggregated secondary particle structure in which primary particles are aggregated, and the primary crystal particle diameter (average) of the main crystal phase is in the range of × 10 ⁻⁷ ° C. ⁻¹ to + 140 × 10 ⁻⁷ ° C. ^−1. ) Is less than 0.10 μm, and the aggregated secondary particle diameter (average) is 0.3 to 2.0 μm.

The glass ceramic according to claim 1, wherein the number of aggregated secondary particles per unit area in the glass ceramic is 1 × 10 ⁵ to 1 × 10 ⁶ particles / mm ² .

3. The glass ceramic according to claim 1, wherein an average linear expansion coefficient at −50 + 70 ° C. is in a range of + 67 × 10 ⁻⁷ ° C. ⁻¹ to + 130 × 10 ⁻⁷ ° C. ⁻¹ .

Surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) 2.3～14.0A, an Rmax (maximum height) is 100～150A, and, the top of the convex portion exposed on the substrate surface of said aggregate secondary particles The glass ceramic according to any one of claims 1 to 3, wherein the radius of curvature (average) of the portion is 2.5 to 8 µm.

The glass ceramic according to any one of claims 1 to 4, wherein the glass ceramic does not substantially contain a PbO component.

The composition of the glass ceramic is mass percentage (oxide basis), SiO ₂ 65 to 72.5 % Li ₂ O 4 to 7% K ₂ O 0 to 3% MgO 0 to 2.5% CaO 0 to 2.5% MgO + ZnO + SrO + BaO + CaO 2-15% Y ₂ O ₃ + WO ₃ + La ₂ O ₃ + Bi ₂ O ₃ 0-3% SnO ₂ 0-3% P ₂ O ₅ 1.0-2.5% ZrO ₂ 0.5-7% TiO _{₂ 0~5%} Al ₂ O ₃ from 5% to less than 10%, characterized in that it contains the components of _{_{_{Sb 2 O 3 + as 2 O}}} 3 0~1% range, any one of claims 1 to 5 Glass ceramics described in 1.

In the composition of the glass ceramic mass percentage (oxide _{_{basis), SiO 2 65~70% Li 2}} O 6~7% K 2 O 1~3% MgO 0.5~2% CaO 0~2.5% MgO + ZnO + SrO + BaO + CaO 4 _{_{~10% Y 2 O 3 + WO}} 3 + La 2 O 3 + Bi 2 O 3 0~3% SnO 2 0~3% P 2 O 5 1.5~2.5% ZrO 2 0.5~5% TiO 2 0 characterized in that it contains a _{_{~4% Al 2 O 3 7~9%}} Sb 2 O 3 + as 2 O 3 0~0.5% of each ingredient in the range, according to claim 1 Glass ceramics.

In mass percentage (oxide basis)
SiO ₂ 65-72.5%
Li ₂ O 4-7%
MgO + ZnO + SrO + BaO + CaO 2-15%
P ₂ O ₅ 1.0-2.5%
ZrO ₂ 0.5-7%
Al ₂ O ₃ 5% or more and less than 10%
The raw glass containing each component in the range of nucleation by heat treatment at 400C to 600C for 1 to 7 hours, followed by heat treatment at 650C to 750C for 1 to 7 hours for crystal growth, The method for producing glass ceramics according to any one of claims 1 to 7, wherein the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) after polishing is 2.3 to 14 mm.

Glass ceramic substrate to according to any one of claims 1 to 7 made by forming at least a magnetic layer information storage medium disc.