[发明专利]玻璃组合物

说明书

本发明提供一种杨氏模量和比弹系数高、较低的高温粘度和优异的气泡度的玻璃组合物。玻璃组合物，其组成按重量百分比表示，含有：SiO₂：30‑46％、B₂O₃：0.5‑6％、Al₂O₃：10‑30％、CaO：4‑20％、MgO：2‑15％、Y₂O₃：13‑32％，Al₂O₃/B₂O₃为4‑36。本发明使用常用的化工原料，通过合理安排各组分的含量，使本发明玻璃的比弹系数高于34，杨氏模量在100Gpa以上,具备较低的高温粘度和优异的气泡度，适用于硬盘基板制作以及其他需要高杨氏模量材料的领域。

技术领域

本发明涉及一种杨氏模量和比弹系数高的玻璃组合物，且其具备较低的高温粘度和优异的气泡度，适用于制作硬盘基板以及半导体封装领域。

背景技术

硬盘的读取速度是和硬盘的转速相关的，硬盘的转速越快，读取速度越高。目前商用的硬盘普遍转速在5200RPM-10000RPM之间，若要继续提升转速，必须提升硬盘基板材料的比弹系数，原因在于用作制作基片的材料的比弹系数越大，硬盘基片在高速旋转中产生的变形就越小，因此硬盘就能达到更高的转速。由于比弹系数是材料杨氏模量和密度之比(比弹系数＝杨氏模量/密度)，因此，想要提升比弹系数，材料就需要更大的杨氏模量和更小的密度。目前转速5200RPM-10000RPM转速的硬盘所用的材料的比弹系数基本在28-32之间，若硬盘转速需要超过12000RPM甚至是15000RPM以上，所用玻璃材料的比弹系数需要超过34才能满足。

硬盘转速的提升也带来电机主轴磨损急剧加大的问题，这就要求高转速硬盘的基片需要做得更薄以降低重量，从而降低电机主轴的磨损来提升硬盘的寿命。目前主流的硬盘基片的杨氏模量为80GPa左右，设计厚度为0.65mm左右。若要将硬盘基片厚度减薄到0.4mm甚至更薄，那就需要基片材料具备100GPa以上的杨氏模量。

目前硬盘的存储密度越来越高，这就需要在更高的温度下将磁性材料溅镀到基板材料上，这就要求硬盘基板材料具备更高的耐热性，通常认为玻璃材料的转变温度(Tg温度)需要高于750℃才能满足未来新一代硬盘技术的要求。另外，在硬盘的制作高温流程中，尤其是在未来温度更高的工艺条件下，若玻璃材料中含有碱金属离子，如Na⁺、K⁺、Li⁺等，这些碱金属离子容易在高温加工过程中析出污染磁性材料。

目前现有技术通常是采用SiO₂-Al₂O₃-RO(RO是指碱土金属氧化物)无碱玻璃系统，如CN1207086A公开的玻璃系统虽然能实现3.00以下的密度以及36左右的比弹系数，但是此体系玻璃的高温粘度非常大，在1400℃温度的粘度一般在400泊-600泊以上，在生产过程中需要高达1550℃-1600℃的工艺温度和较长时间的澄清过程排除气泡，这就意味着更低的良品率，更短的炉体寿命及其更高的电能消耗。更为重要的是，此类玻璃需要得到良好的气泡度需要采用As₂O₃作为澄清剂，这是目前环保要求所不允许的。硬盘基板中存在气泡对于转速高达5200RPM-15000RPM的读取过程中会产生重心偏离，导致致命的问题，所以硬盘基板玻璃对气泡度要求很高，一般来说需要玻璃毛坯中的气泡度达到A0级及其以上才能满足要求。上述文献中描述的玻璃在实际生产中气泡度达到A0级别是非常困难的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种杨氏模量和比弹系数高、较低的高温粘度和优异的气泡度的玻璃组合物。