JPH0769612A - カーボン基板の製造方法 - Google Patents

カーボン基板の製造方法

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JPH0769612A
JPH0769612A JP5242038A JP24203893A JPH0769612A JP H0769612 A JPH0769612 A JP H0769612A JP 5242038 A JP5242038 A JP 5242038A JP 24203893 A JP24203893 A JP 24203893A JP H0769612 A JPH0769612 A JP H0769612A
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JP
Japan
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graphite
spacer
less
substrate
carbon substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP5242038A
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English (en)
Inventor
Hideki Yamamuro
秀樹 山室
悟 ▲高▼田
Satoru Takada
Kazuo Muramatsu
一生 村松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Priority to DE4430570A priority patent/DE4430570C2/de
Priority to US08/297,811 priority patent/US5580500A/en
Priority to MYPI94002276A priority patent/MY131767A/en
Priority to GB9417407A priority patent/GB2281557B/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板欠陥が少ないと共に、反りの発生が抑制
され、高密度記録用磁気ディスク等の平坦度が優れてい
ることが要求される基板として利用することができるカ
ーボン基板の製造方法を提供する。 【構成】 円板状の樹脂成形体を、その1又は複数枚毎
に、黒鉛製スペーサを間に挟んで積層し、この積層体を
黒鉛製筒体内に充填する。積層体の最上部上にタングス
テンカーバイド製の重しを載置する。この黒鉛製スペー
サは、熱伝導度が100kcal/m・hr・℃以下、
かさ密度が1.70〜1.85、平坦度が10μm以下
である。また、前記黒鉛製筒体及び黒鉛製スペーサは、
灰分が100ppm以下、Feが10ppm以下、Ti
が5ppm以下、Vが5ppm以下である。そして、黒
鉛製筒体の外部から加熱して樹脂成形体を炭化焼成し、
カーボン基板を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク、磁気ヘッ
ド、感光ドラム、光学用反射板及び光学レンズ鋳型等に
使用するのに好適のカーボン基板を炭化焼成により製造
するカーボン基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の用途に使用可能のカーボ
ン基板は、ドーナッツ状に成形した熱硬化性樹脂を不活
性ガス雰囲気中で1000℃程度に焼成することにより
カーボン化して製造されている(特開昭60−3533
3号、特開昭62−234232号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、熱硬化性樹脂
は炭化焼成により20%程度収縮する。このため、この
焼成工程で成形体が変形し、大きな反りが発生する。こ
の反りは研磨によりある程度除去できるが、近年の高密
度記録磁気ディスクは極めて平坦度が高い表面が要求さ
れるため、従来方法により製造されたカーボン基板は高
密度記録用のカーボン基板としての実用化が困難であ
る。
【0004】また、焼成時に使用する治具に金属系の不
純物が存在すると、炭化焼成中にこれらの不純物元素が
材料中に拡散する。このようにして汚染された材料を表
面研磨すると、これらの汚染部がピッチングかけ等の基
板欠陥となる。
【0005】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、反りの発生が抑制され、高密度記録用磁気
ディスク等の平坦度が優れていることが要求される基板
として利用することができるカーボン基板の製造方法を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係るカーボン基
板の製造方法は、円板状の樹脂成形体を1又は複数枚毎
に、熱伝導度が100kcal/m・hr・℃以下、か
さ密度が1.70〜1.85、平坦度が10μm以下の
黒鉛製スペーサを間に挟んで積層しこの樹脂成形体の最
上部にタングステンカーバイド製の重しを載置した状態
で黒鉛製筒体に充填し、外部から加熱して炭化焼成する
ことを特徴とする。
【0007】
【作用】炭化焼成時に材料に反りが発生するのは、焼成
中に樹脂から多量のガス(H2O、CO、CO2、C
4、H2)が発生し、約20%の寸法収縮が生じるため
である。この収縮が材料中に均一に生じるのであれば反
りが発生しないが、実際には、焼成炉の温度ムラに起因
して、材料の径方向及び板厚方向に温度差が生じ、収縮
差が生じる。この収縮差が結果的に残留応力となり、反
りが発生する。特に、焼成炉内ではヒータからの直接加
熱の影響を受けるため、ヒータに近い部分で大きな反り
が発生する。
【0008】本発明においては、樹脂成形体を黒鉛製筒
体内に収納し、その外部から加熱して内部の樹脂成形体
を加熱する。これにより、黒鉛製筒体の壁がヒータ等の
加熱手段による直接加熱を緩和し、ヒータの直接加熱の
影響を最小化することができる。特に、黒鉛は、その表
面に沿う方向については、熱伝導度が高く、逆に厚さ方
向については熱伝導度が低い。このため、ヒータ等の加
熱手段に存在する加熱むらを黒鉛製筒体の表面に沿う方
向に均一化することができる。
【0009】また、反りの発生を更に抑制するために、
黒鉛製のスペーサを樹脂成形体の間に1又は複数枚毎に
挟んで交互に積層し、荷重をかけた状態で焼成する。更
に、積層体の最上部にタングステンカーバイド(WC)
製の重しを乗せ、荷重をかけた状態で焼成を行う。
【0010】前記黒鉛製スペーサは、熱伝導率が100
kcal/m・hr・℃以下、かさ密度が1.70〜
1.85である。熱伝導度が100kcal/m・hr
・℃を超えると、熱伝導率が高すぎるため、スペーサ表
面に接している材料表面の加熱が促進されるため、平坦
度が逆に悪化してしまう。
【0011】また、スペーサ自体の平坦度が悪いと、材
料にスペーサの反りが転写されてしまうので、黒鉛スペ
ーサはその外縁から外縁までの平坦度を10μm以下に
する必要がある。この平坦度は黒鉛製スペーサの最高位
置と最低位置との間の高低差である。
【0012】黒鉛製のスペーサ及び黒鉛製筒体は成形す
べき材料と接触しているので、黒鉛製スペーサ及び黒鉛
製筒体に金属系の不純物が存在すると、炭化焼成中にこ
れらの金属元素が材料中に拡散し、基板欠陥の原因とな
る。このため、これらの部材を構成する黒鉛中の灰分
(Ash)は100ppm以下、Feは10ppm以
下、Tiは5ppm以下、Vは5ppm以下に高純度化
することが好ましい。これにより、基板欠陥の発生を著
しく低減することができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。図1は本発明の実施例にて使用する
黒鉛製筒体を示す縦断面図、図2は同じくその黒鉛製ス
ペーサを示す断面図である。黒鉛製筒体1は有底の円筒
状をなし、底部には対流を向上するための孔3が設けら
れている。
【0014】図3に筒体1の内部を模式的に示すよう
に、孔3が3個設けられており、各孔3を中心として円
輪状の樹脂成形体2が複数個積層されている。この樹脂
成形体2は円輪状をなし、その1枚毎に、又は複数枚毎
に図2に示すスペーサ2が挟まれている。また、この積
層体の最上部には、スペーサ2の上に更にタングステン
カーバイド製のスペーサ2と同様の形状の重し(図示せ
ず)が載置されている。
【0015】このように熱硬化性樹脂成形体の積層体
は、黒鉛製筒体1内に収納されており、更にその積層体
内には、黒鉛製スペーサが介在し、最上部に重しが載置
されているので、各熱硬化性樹脂成形体は均一に加熱さ
れ、焼成時の反りの発生が防止される。
【0016】次に、実際に本発明の実施例方法によりカ
ーボン基板を製造し、その特性を評価した結果について
説明する。実施例1 先ず、フェノールフォルムアルデヒド樹脂をホットプレ
ス成形し、外径が85mm、内径が15mm、板厚が
1.3mmの樹脂成形体を作製した。この樹脂成形体を
カーボン製のスペーサと交互に積層し、この積層体を外
径が108mm、内径が88mm、高さが630mmの
カーボン製の筒体の中に収納した。最上部にはダングス
テンカーバイト製の重しを置き、一定の荷重をかけた。
カーボン製スペーサは平坦度が5μmのものを使用し
た。
【0017】次いで、熱処理炉内でN2ガスを流しなが
ら、1400℃の温度まで加熱して熱処理を行い、カー
ボン基板を焼成した。その後、カーボン基板の表面を両
面研磨機にて研磨し、外縁、内縁及び端面の機械加工を
行い、外径が65mm、内径が20mm、板厚が0.8
89mm、表面粗さRaが8Åのカーボンサブストレー
トを作製した。
【0018】比較のために、カーボン製筒体の有無、ス
ペーサの平坦度、熱伝導度、タングステンカーバイド製
重しの有無を変更し、得られたカーボン製基板の平坦度
不良率を求めた。その結果を下記表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】但し、平坦度不良率とは、カーボン基板の
最終製品において、平坦度が10μm以上のものの発生
率である。この平坦度は光学式の平坦度測定装置により
測定した。スペーサAは熱伝導度が95kcal/m・
Hr・℃、スペーサBは熱伝導度が132kcal/m
・Hr・℃である。
【0021】この表1から明らかなように、カーボン製
筒体を使用しない比較例1の場合は、熱処理時にヒータ
の直接加熱の影響を受けるため、カーボン基板製品に著
しい反りが発生する。
【0022】カーボン製スペーサの熱伝導度が100k
cal/m・Hr・℃よりも大きい比較例2の場合は、
樹脂成形体に比してカーボン製スペーサの温度がかなり
高くなるため、反りが大きくなる。
【0023】カーボン製スペーサ自体の平坦度が悪い比
較例3の場合は、樹脂成形体にその反りが転写されてし
まう。
【0024】タングステンカーバイトの重しは、反りの
発生を抑制する効果があり、これを使用しない比較例4
の場合は、平坦度不良率が悪化する。
【0025】実施例2 焼成中に使用するカーボン製筒体及びスペーサの組成を
種々変更し、実施例1と同様にしてカーボン基板を作成
した。カーボン筒体及びスペーサの組成がAsh:10
0ppm以下、Fe:10ppm以下、Ti:5ppm
以下、V:5ppm以下に高純度化した場合をC、これ
らの組成を外した場合をDとした。そして、基板の表面
に存在する欠陥をレーザ式欠陥分析装置を使用して検査
した。
【0026】下記表2は得られた基板の一面当たりの欠
陥数を示し、下記表3にはカーボン製筒体及びカーボン
製スペーサの純度を示した。
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】この表2から明らかなように、カーボン製
筒体又はカーボン製スペーサの純度が悪いと、焼成中に
不純物元素が樹脂成形体中に拡散するため、欠陥数が増
大する。殆どの金属元素、特にFe、Ti、Vは黒鉛化
触媒として作用するため、これらの成分が多いと、部分
的に黒鉛が発生し、これが基板欠陥となる。代表的な黒
鉛欠陥を示す金属顕微鏡写真を図4に示す。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
黒鉛製筒体内に、熱硬化製樹脂をその1枚又は複数枚毎
に間に黒鉛製スペーサを挟んで充填し、最上部にタング
ステンカーバイド製の重しを載置して、前記筒体の外部
から加熱することにより前記熱硬化性樹脂を炭化焼成す
るから、炭化焼成後の基板の反りを低減することがで
き、これにより、研磨時間を短縮することができて生産
性を著しく向上することができる。
【0031】また、請求項2に記載のように、黒鉛製筒
体及びスペーサを高純度化することにより、炭化焼成中
の材料への金属不純物の拡散が防止され、基板欠陥の発
生を著しく減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例において使用する黒鉛製筒体を
示す縦断面図である。
【図2】本発明の実施例において使用する黒鉛製スペー
サを示す断面図である。
【図3】同じくその黒鉛製筒体の内部を示す模式図であ
る。
【図4】代表的な黒鉛欠陥を示す金属顕微鏡写真であ
る。
【符号の説明】
1;黒鉛製筒体 2;黒鉛製スペーサ 3;孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F27D 3/12 S 7141−4K

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円板状の樹脂成形体を1又は複数枚毎
    に、熱伝導度が100kcal/m・hr・℃以下、か
    さ密度が1.70〜1.85、平坦度が10μm以下の
    黒鉛製スペーサを間に挟んで積層しこの樹脂成形体の最
    上部にタングステンカーバイド製の重しを載置した状態
    で黒鉛製筒体に充填し、外部から加熱して炭化焼成する
    ことを特徴とするカーボン基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記黒鉛製筒体及び黒鉛製スペーサは、
    灰分が100ppm以下、Feが10ppm以下、Ti
    が5ppm以下、Vが5ppm以下であることを特徴と
    する請求項1に記載のカーボン基板の製造方法。
JP5242038A 1993-08-30 1993-09-02 カーボン基板の製造方法 Pending JPH0769612A (ja)

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JP5242038A JPH0769612A (ja) 1993-09-02 1993-09-02 カーボン基板の製造方法
DE4430570A DE4430570C2 (de) 1993-08-30 1994-08-30 Verfahren zum Herstellen eines Kohlenstoffsubstrates
US08/297,811 US5580500A (en) 1993-08-30 1994-08-30 Method of manufacturing carbon substrate
MYPI94002276A MY131767A (en) 1993-08-30 1994-08-30 Method of manufacturing carbon substrate
GB9417407A GB2281557B (en) 1993-08-30 1994-08-30 Method of manufacturing carbon substrate

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