(57)【要約】      （修正有）【課題】強化ガラス基板からなるハードディスクよりも衝撃に強く剛性が高いハードディスクを形成することが可能な基板を提供する。【解決手段】基板１０は、スピネルからなる、ハードディスク用の基板１０である。基板１０のヤング率は１５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下であることが好ましい。また、前記基板の一方の主表面１０ａの平均粗さＲａの値が０．０１ｎｍ以上３．０ｎｍ以下である。基板１０を構成するスピネルの組成としてはたとえばＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３（１≦ｎ≦３）が挙げられる。【選択図】図１
2012014817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピネルからなる、ハードディスク用の基板。
【請求項２】
ヤング率が１５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下である、請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記基板の一方の主表面の平均粗さＲａの値が０．０１ｎｍ以上３．０ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の基板。
【請求項４】
請求項１に記載の基板を備える、ハードディスク。
【請求項５】
請求項４に記載のハードディスクを備える、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板、ハードディスクおよび電子機器に関するものであり、より特定的には、ハードディスク用の基板、当該基板を用いたハードディスク、および当該ハードディスクを備える電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスクなどのハードディスクは、通常、円板状の基板の一方の主表面上に、たとえば物理蒸着により、磁性体材料の薄膜（磁性膜）が形成された構成を有する。上記基板として、特開２０１０−７３２８９号公報に示すように、強化ガラスからなる基板が用いられる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７３２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながらガラスからなる基板を用いたハードディスクは、たとえ強化ガラスであっても割れやすい、衝撃に弱いという問題点を有している。また強化ガラスからなる基板は衝撃に弱い（強度が弱い）ため、基板の強度（剛性）を確保するためには当該基板を厚く加工する必要がある。このため当該基板がコスト高になる可能性がある。
【０００５】
また、最近のハードディスクの記録容量の拡大により、使用時にハードディスクをより高速で回転する必要が生じている。基板を高速回転するためには高い剛性（ヤング率）が要求される。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものである。その目的は、強化ガラス基板からなるハードディスクよりも衝撃に強く剛性が高いハードディスクを形成することが可能な基板を提供することである。また、当該基板を用いたハードディスク、および当該ハードディスクを用いた電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る基板は、スピネルからなる、ハードディスク用の基板である。なおここでハードディスクとは、たとえばコンピュータで用いられる、磁気を用いて情報の読み書きがなされる磁気ディスクを意味する。本発明の発明者は鋭意研究の結果、ハードディスクに用いられる基板として、強化ガラスの代わりに、光学素子の分野で主に用いられるスピネルを用いることができる可能性があることを見出した。スピネルの強度は、強化ガラスの強度などの物性値よりも高い。スピネルを用いて形成するハードディスク用の基板も、強化ガラスからなるハードディスク用の基板と同様に実用に耐えうるという可能性を見出した。またスピネルは、ハードディスクが発生する熱を放熱するため実用上問題ないレベルの熱伝導率を有する。今後さらに高密度化が進んでも、必要とされる耐熱性を確保することができる。
【０００８】
上記のハードディスク用の、スピネル製の基板のヤング率は１５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下であることが好ましい。上記の範囲のヤング率を有するスピネルを用いれば、基板を形成する加工を容易に行なうことができる。このため加工コストをより低減することができる。また上記の範囲のヤング率を有するスピネルは、実用上問題ないレベルの強度（剛性）を有するものとなる。
【０００９】
上述した基板においては、基板の一方の主表面の平均粗さＲａの値が０．０１ｎｍ以上３．０ｎｍ以下であることが好ましい。なおここで主表面とは、表面のうち最も面積の大きい主要な面をいう。
【００１０】
スピネルの結晶は多結晶であるため、一般に隣接する結晶粒界において面粗度が大きくなる。しかしスピネルの多結晶を用いた上記基板においても、加工方法を制御することにより、主表面の平均粗さＲａの値を０．０１ｎｍ以上３．０ｎｍ以下という優れた平坦度にすることができることを、本発明の発明者は見出した。したがって当該基板から構成されるハードディスクの、情報の記録密度を向上することができる。
【００１１】
本発明に係るハードディスクは、上記のスピネル製の基板を備える。上記のように、スピネル製の基板を用いれば、強化ガラス製の基板を用いたハードディスクより強度や剛性の高いハードディスクを提供することができる。したがって、より記録容量が大きく、高速に動作する電子機器（ハードディスクドライブ）を提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、強化ガラス製の基板を用いたハードディスクよりも強度の高い基板（ハードディスク）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態に係る基板の態様を示す概観図である。
【図２】図１の基板を用いたハードディスクドライブの内部の態様を示す概略平面図である。
【図３】図２におけるハードディスク部分の構成を示す概略図である。
【図４】本実施の形態に係る基板の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、本実施の形態のハードディスク４は、基板１０と磁性膜１１とを有している。基板１０は、たとえば主表面１０ａが直径２．５インチであり、スピネルからなるウェハである。基板１０を構成するスピネルの組成としてはたとえばＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３（１≦ｎ≦３）が挙げられる。基板１０の主表面１０ａ上に、たとえば物理蒸着などの一般公知の方法により、一般公知の磁性膜１１が形成されている。
【００１５】
図２は、ハードディスク４が収納されたハードディスクドライブ１（電子機器）の内部の構成を示している。ここでハードディスクドライブ１とは、収納されたハードディスク４に情報を読み書きする補助記憶装置の全体を指し、ハードディスク４を内蔵する電子機器の総称である。
【００１６】
ハードディスクドライブ１は、スピンドルモータ２が搭載されたスピンドル３と呼ばれる軸に貫通されるように、複数のハードディスク４が配置された構成となっている。つまりハードディスク４を構成する平面の中心には円形状の孔が形成されており、この孔をスピンドル３が貫通する。このようにしてハードディスク４はスピンドル３に固定され、スピンドル３の周りに回転することができる。ハードディスク４への情報の記録や、ハードディスク４からの情報の読み取りは、ロータリーアクチュエータ５の周りに回転するアーム６の先端部に取り付けられた磁気ヘッド７によりなされる。以上に述べたスピンドルモータ２、スピンドル３、ロータリーアクチュエータ５が、ハードディスクケース８に固定されることにより、各部品がハードディスクドライブ１の内部に固定される。
【００１７】
ハードディスク４は複数枚のディスクからなる構成であってもよい。具体的には図３を参照して、ハードディスク４はプラッタ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと呼ばれる個々の円盤状の機材（ディスク）が一定の間隔ごとに積まれた構成を有していてもよい。この場合、アーム６はアーム６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄのたとえば４本が積まれており、プラッタ４ａにはアーム６ａが、プラッタ４ｂにはアーム６ｂが、プラッタ４ｃにはアーム６ｃが、プラッタ４ｄにはアーム６ｄが、それぞれ設置された構成となっている。そしてアーム６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄのそれぞれの先端部に磁気ヘッド７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが取り付けられている。
【００１８】
アーム６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄのそれぞれには、磁気ヘッド７を適度にハードディスク４の各プラッタの表面上に押し当てるための、サスペンション６ａ１、６ｂ１、６ｃ１、６ｄ１が取り付けられている。アーム６（アーム６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）と磁気ヘッド７（磁気ヘッド７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）とサスペンション６ａ１、６ｂ１、６ｃ１、６ｄ１との３つが一体化されたヘッドアセンブリが弧を描くように動作することにより、磁気ヘッド７がハードディスク４（各プラッタ）上のデータにアクセスする。なおデータは、各プラッタの表面を同心円状にトラック、回転方向にセクターと呼ばれる微小領域に分割して記録される。
【００１９】
ハードディスク４が複数枚のプラッタからなる場合においても、各プラッタ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが、図１のハードディスク４と同様に、スピネルからなるウェハ（基板１０）と磁性膜１１とからなる構成であることが好ましい。
【００２０】
以上に述べる、ハードディスク４（プラッタ）用の基板１０は、データの読み書き時における高速回転に耐えうる強度（剛性）を有することが好ましい。また基板１０は衝撃に強いことが好ましい。本実施の形態における基板１０はスピネルにより構成される。このため、たとえば基板１０が強化ガラスからなる場合に比べて高い強度や剛性、耐衝撃性を確保することができる。
【００２１】
また、基板１０の強度が高いため、必要に応じて基板１０を薄くし、基板１０のコストを低減することができる。
【００２２】
基板１０などの構造体は一般に、ヤング率が高いと強度が高くなり、ヤング率が低いと強度が低くなる。したがって基板１０は、上述した条件での使用に耐えうる強度を備えるために、ヤング率が１５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下であることが好ましい。基板１のヤング率が１５０ＧＰａ以上であれば、上記条件での使用に耐えうる強度を有するものとなる。また構造体は一般に、ヤング率が高いと硬度が高くなり、ヤング率が低いと硬度が低くなる。このためたとえば基板１のヤング率が３５０ＧＰａを超えると、基板１の硬度が過剰に高くなるためにチッピングを起こす可能性が高くなる。また、基板１の硬度が過剰に高くなるために加工が困難となる。このため適切な強度を有し、かつチッピングなどの不具合を抑制する観点から基板１のヤング率は上記範囲内であることが好ましく、そのなかでも１８０ＧＰａ以上３００ＧＰａ以下であることが最も好ましい範囲であるといえる。
【００２３】
また、ハードディスク４（プラッタ）の記録密度を向上するためには、ハードディスク４（プラッタ）の情報を記録する表面、すなわち磁性膜１１の表面が平坦性に優れることが好ましい。このためには磁性膜１１が形成される基板１０の主表面１０ａが平坦性に優れることが好ましい。具体的には、主表面１ａの平均粗さＲａの値が０．０１ｎｍ以上３．０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
次に、上記基板１０の製造方法について説明する。図４のフローチャートに示すように、まず高純度スピネル粉末準備工程（Ｓ１０）を実施する。これは具体的には、上述したスピネルからなる基板１０を形成する材料としてのスピネル粉末を準備する工程である。より具体的には、組成式がＭｇＯ・ｎＡｌ２Ｏ３（１≦ｎ≦３）であり、平均粒径が０．１μｍ以上０．３μｍ以下であり、純度が９９．５％以上であるスピネル粉末を準備することが好ましい。
【００２５】
上述した組成のスピネル粉末を準備するためには、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）粉末とＡｌ２Ｏ３（アルミナ）粉末とを、１≦Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ≦３の混合比率（物質量比）となるように混合することが好ましい。
【００２６】
なお、ここで粉末粒子の粒径とは、レーザ回折・散乱法による粒子径分布測定方法を用いて測定した場合における、小粒径側から大粒径側に向けて当該粉末の体積を積算した累積体積が５０％となる箇所における粉末断面の直径の値を意味する。上述した粒子径分布測定方法とは具体的には、粉末粒子に照射したレーザ光の散乱光の散乱強度分布を解析することにより、粉末粒子の直径を測定する方法である。準備したスピネル粉末中に含まれる複数の粉末粒子の粒径の平均値が、上述した平均粒径である。
【００２７】
次に図４に示す成形工程（Ｓ２０）を実施する。これは具体的には、プレス成形またはＣＩＰ（Cold Isostatic Pressing；冷間等方圧加工法）により成形する。より具体的には、たとえば工程（Ｓ１０）で準備したＭｇＡｌ２Ｏ４の粉末を、まずプレス成形により予備成形した後、ＣＩＰを行ない、成形体を得ることが好ましい。ただしここではプレス成形とＣＩＰとのいずれか一方のみを行なってもよいし、たとえばプレス成形を行なった後にＣＩＰを行なうなど、両方を行なってもよい。
【００２８】
ここでプレス成形においてはたとえば１０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下、特に２０ＭＰａの圧力を用いることが好ましく、ＣＩＰにおいてはたとえば１６０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下、特に１８０ＭＰａ以上２３０ＭＰａ以下の圧力を用いることが好ましい。
【００２９】
次に図４に示す焼結工程（Ｓ３０）を実施する。焼結工程として具体的には、真空雰囲気下に成形体を載置して焼結する真空焼結法や、たとえばアルゴン雰囲気下に成形体を載置して加圧焼結するＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing；熱間等方加圧）を用いることが好ましい。あるいは上記方法の代わりにホットプレス法を用いてもよい。真空焼結法とＨＩＰなどとのいずれかのみを行なってもよいし、たとえば真空焼結法を行なった後にＨＩＰを行なうなど、複数を行なってもよい。さらにＨＩＰ後に再度熱処理を行なってもよい。
【００３０】
真空焼結法においては具体的には、成形体を真空雰囲気中に載置し、１６００ＭＰａ以上１８５０ＭＰａ以下の圧力を加えた条件の下で１６００℃以上１８００℃以下に加熱し、１時間以上３時間以下保持することが好ましい。このようにすれば、密度が９５％以上の焼結体を形成することができる。またＨＩＰにおいては、上記焼結体を（あるいはホットプレスによる焼結を行なっていない成形体を）アルゴン雰囲気中に載置し、１５０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下の圧力を加えながら１６００℃以上１９００℃以下に加熱し、１時間以上３時間以下保持することにより焼結する。上述した圧力および温度により焼結を行なえば、形成される焼結体の密度を、最終的に形成される基板に要求される強度（ヤング率）の条件を満たすに足りる密度とすることができる。これは加圧によりスピネル焼結体の組成変形が起こるとともに、拡散機構により当該焼結体内部の空孔が外部へ除去されるためである。
【００３１】
以上により焼結がなされた焼結体に対して、図４に示すように加工工程（Ｓ４０）を行なう。これは具体的には、まず上記焼結体を所望の（基板１０の）厚みとなるようにダイシング加工により切断（切削加工）する。これにより、所望の厚みを有する基板１０の下地が完成する。なおここで所望の厚みとは、最終的に形成したい基板１０の厚みと、後工程における基板１０の主表面１０ａの研磨しろ等を考慮した上で決定することが好ましい。
【００３２】
次に、上記基板１０の下地の主表面を研磨する。具体的には、上述したように最終的に形成される基板１０の主表面１０ａを、平均粗さＲａが所望の値となるように研磨する工程である。特に上述したように、ハードディスク用の基板１０は、主表面１０ａを上述した所望のＲａとなるように研磨することが好ましい。
【００３３】
基板１０の主表面１０ａを、優れた平坦度を達成するために研磨する場合は、粗研磨と通常研磨と、ダイヤ砥粒を用いた研磨との３段階の研磨を順に行なうことが好ましい。具体的には、第１段階である粗研磨および第２段階である通常研磨において、研磨機（たとえばナノファクター社製ＮＦ−３００）を用いて主表面１０ａを鏡面加工する。ここで粗研磨と通常研磨とでは、研磨に用いる砥粒の番手が異なる。具体的には、粗研磨においては砥粒の番手が＃８００〜＃２０００であるＧＣ砥石を、通常研磨においては砥粒の粒径が３〜５μｍであるダイヤモンド砥石を用いることが好ましい。
【００３４】
次に第３段階である仕上げ加工としての研磨は、上述したようにダイヤ砥粒を用いて行なうことが好ましい。ダイヤ砥粒は硬度が非常に高く、かつ砥粒の平均粒径が０．５μｍ〜１．０μｍ程度と非常に小さいことから、高精度な鏡面加工用の砥粒として用いることに適している。当該砥粒を用いてたとえば１０分間研磨加工を行なう。このようにすれば、上述した主表面１０ａの平均粗さＲａが０．０１ｎｍ以上３．０ｎｍ以下である平坦性の高い主表面１０ａを実現することができる。したがって特にハードディスク用の基板１０を含むハードディスク４（磁性膜１１）における、情報の記録密度が向上される。たとえば上記処理により、基板１の主表面１ａの平均粗さＲａの値を２ｎｍ程度とすることができる。
【００３５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、強化ガラス基板からなるハードディスクよりも、衝撃に強く強度や剛性に優れるハードディスクを製造する技術として、特に優れている。
【符号の説明】
【００３７】
１  ハードディスクドライブ、２  スピンドルモータ、３  スピンドル、４  ハードディスク、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  プラッタ、５  ロータリーアクチュエータ、６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  アーム、６ａ１，６ｂ１，６ｃ１，６ｄ１  サスペンション、７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ  磁気ヘッド、８  ハードディスクケース、１０  基板、１０ａ  主表面、１１  磁性膜。
【図１】
2012014817.tif 000003
【図２】
2012014817.tif 000004
【図３】
2012014817.tif 000005
【図４】
2012014817.tif 000006