[发明专利]玻璃陶瓷

说明书

本发明涉及新型玻璃陶瓷，该玻璃陶瓷轻质，却具有足够高的机械强度和透光性，并且具有可以与其它材料相匹配的热膨胀特性。更进一步说，本发明涉及具有既适用作为信息存贮介质的基体、又适用作为高密度记录材料和用作滤光器(特别是WDM或DWDM滤光器或晶粒平平整过滤器)的杰出平滑性的玻璃陶瓷，上述信息存贮介质要有与磁信息存贮装置组成部件的材料相匹配的热膨胀特性，上述滤光器要有与多层膜的良好粘接性、适宜的热膨胀特征和杰出的透光性。

目前个人电脑的多媒体趋势和数字摄像机和数字相机的发展需要处理大量的数据，例如移动图象和声音，并且人们日益需要信息存贮装置能够高记录密度地记录信息。为了适应这种趋势，要求信息存贮装置降低其位单元尺寸，以增加记录密度。当位尺寸降低时，磁头就会将会进步靠近信息存贮介质如磁盘的表面进行操作。当磁头在信息存贮介质上以较低的滑动高度(接近接触)状态或呈接触状态操作时，信息存贮介质表面的超级平滑性将变成一个重要的因素。另一方面，与常规的接触区域系统不同的是，人们开发出了斜坡负载系统，根据该系统，除了当磁头移动到磁盘以外时起动或终止磁头时以外，磁头与磁盘表面完全接触。因此人们要求信息存贮介质的表面更进一步地光滑。

另外，随着信息处理量的增加，就需要更细、更准确和更薄的磁膜并且这要求较少的碱成分(Li/na和K)由基体中脱离出来。

此外，这种新型信息存贮介质在移动物体上还出现了一些新的运用，包括APS相机、蜂窝电话、数字相机、数字摄像机和插卡式驱动器、手提和桌面个人电脑的硬盘驱动器、服务器的硬盘驱动器以及新型高记录密度介质，包括垂直磁记录介质、岛磁记录介质和用于半导体记忆的存贮介质。为了适应这些新的要求，就需要信息存贮介质的基体具有更高的物理、化学和电性能。

传统上，人们一直采用铝合金来作为磁盘基体。但是，在铝合金基体中，由于材料的缺陷，会在抛光过程中在基体的表面上形成突起或斑点状突起和凹陷，并且如上所说，作为信息存贮介质的基体，其平滑性是不够的。铝合金是一种较软的材料，其杨氏模量和表面硬度较低，因而会在驱动器的高速转动过程中发生振动，这样会使介质变形。铝合金还难以使基体变薄。此外，铝合金基体在与磁头接触时会受到损坏。因此，铝合金不能充分适应日前高密度记录的需要。

作为一种可以消除铝合金这些缺陷的材料，人们已知的是经过化学钢化的玻璃，如铝硅酸盐玻璃(SiO₂-Al₂O₃-Na₂O)。但是这种经过化学钢化的玻璃的缺点在于(1)由于在化学钢化之后需要进行抛光，增强层在使磁盘变薄时会不稳定，以及(2)由于玻璃含有Li₂O、Na₂O和K₂O成分作为必要成分，成膜性能会下降并且需要进行腐蚀或全表面阻挡涂层，以防止这些成分脱离出来。另外经过化学钢化的玻璃基体在基体表面上具有少量起伏并且难以用较低成本稳定地生产这种产品。

为了克服化学钢化玻璃基体的这些缺陷，人们已知有某些玻璃-陶瓷基体。公开在日本专利延迟公开6-329440中的SiO₂-Li₂O-MgO-P₂O₅玻璃陶瓷是一种特别好的全表面纹理材料，它含有作为主晶相的二硅酸锂(Li₂O·2SiO₂)和α-石英(α-SiO₂)并且其中通过控制α-石英的晶粒尺寸可以省去常规的机械或化学纹理形成过程并且表面粗糙度Ra(数学平均粗糙度)控制在15～50埃。但是目前所追求的表面粗糙度Ra为5.0埃或更低，优选地为3.0埃或更低，更优选地为2.0埃或更低，而现有的玻璃陶瓷不能充分地与伴随高密度记录的低滑动高度趋势相吻合。此外现有的玻璃陶瓷含有主晶相二硅酸锂(Li₂O·2SiO₂)并且没有考虑到碱成分脱出和在抛光过程中形成小斑点的问题，虽然玻璃陶瓷中的碱成分量小于化学钢化玻璃的。