JPH087271A - 記録媒体用ガラス状炭素基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 硬化樹脂基板を焼成して炭素化することによ
りガラス状炭素（ＧＣ）基板を製造するに際し、焼成時
に均一な焼成が行われるようにする。 【構成】 硬化樹脂基板５を焼成する焼成炭素化工程の
前に、硬化樹脂基板５の表面を遊離砥粒により研磨する
ラッピング工程を設けて、焼成前に各基板の厚みムラ、
基板間の厚みばらつきを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体用ガラス状炭
素基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハードディスク（ＨＤ）用基板に
代表される記録媒体用基板として、従来一般的に用いら
れているアルミ基板に代わり、耐衝撃性の向上、薄板化
による軽量化、軽量化によるモータ消費電力の低減等の
目的から、ガラス状炭素（Ｇlass-like Ｃarbon ；以下
「ＧＣ」という）からなるＧＣ基板が注目されている。

【０００３】かかるＧＣ基板の製造に際しては、従来
は、先ず、樹脂合成後の液状の樹脂に硬化剤を添加・混
合して一対のガラス板間で硬化させ、ガラス板間から取
出した所定の板厚の硬化樹脂をディスク状にコア抜きし
て、多数のディスク状の硬化樹脂（硬化樹脂基板）を得
る。そして、黒鉛板（炭素板）上に多数のディスク状の
硬化樹脂を並べ、その上に更に黒鉛板、多数のディスク
状の硬化樹脂を順次積層し、これらを焼成炉内に入れて
焼成することにより、ディスク状の硬化樹脂を炭素化し
て、ＧＣ基板を得る。

【０００４】そして、ＧＣ基板を得た後に、最終製品に
必要な平坦度／面粗さを得るために、表面を研磨するラ
ッピング工程、外周面及び内周面を研削して面取りする
チャンファー加工工程を経て、最終研磨のためのポリッ
シング工程を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のＧＣ基板の製造方法にあっては、次のような
問題点があった。すなわち、硬化樹脂というものは、脱
水反応により得られるため、得られた樹脂表面が凹凸に
なっているばかりでなく、場合によっては、個々のディ
スク状の硬化樹脂（硬化樹脂基板）の厚みが異なってお
り、そのまま黒鉛板上に並べて積層して焼成すると、個
々の基板毎にかかる荷重が均一でないため、焼成時の基
板毎の収縮率が異なってしまったり、許容以上に反って
しまったり、あるいは黒鉛板間で動いて基板同士が溶着
してしまったりして、焼成時の収率が低下するという問
題点があった。

【０００６】また、従来は焼成後にラッピングにより研
磨しているが、焼成後品（ＧＣ）の硬度はＨｖ≒500 と
極めて高く、研磨に時間がかかるという問題点もあっ
た。本発明は、このような従来の問題点を解決し得る記
録媒体用ＧＣ基板の製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、デ
ィスク状の硬化樹脂を焼成して炭素化することより記録
媒体用ＧＣ基板を製造するに際し、焼成前に、硬化樹脂
の表面を遊離砥粒により研磨するラッピング工程を設け
たことを特徴とする記録媒体用ＧＣ基板の製造方法を提
供する。

【０００８】ここで、焼成前のラッピング工程において
は、平均粒径 1.0〜 6.0μの範囲の砥粒にて研磨すると
よく、また、表面粗さをＲａ＝ 0.4μ以下にするとよ
い。又は、焼成前のラッピング工程にて平均粒径 1.0〜
30.0μの範囲の砥粒にて研磨し、焼成後に、炭素化され
た表面を更に遊離砥粒により研磨するラッピング工程を
設けるようにしてもよい。ここでの焼成前のラッピング
工程においては、表面粗さをＲａ＝ 2.0μ以下にすると
よい。

【０００９】尚、ここでいう平均粒径は、コールターカ
ウンター法により得られた粒度分布を基にして求められ
るメジアン径である。

【００１０】

【作用】上記の方法によれば、焼成前に、ディスク状の
硬化樹脂（硬化樹脂基板）の表面を遊離砥粒により研磨
するラッピング工程を設けることにより、硬化樹脂基板
の平坦度／面粗さを改善し、各基板での厚みムラ、基板
間での厚みばらつきをほとんど無くしたものを焼成する
ことで、焼成時に各基板に均一の荷重がかかるため、焼
成時の収率が向上する。

【００１１】また、ＧＣの硬度がＨｖ≒500 であるのに
対し、硬化樹脂のそれはＨｖ≒50と、ＧＣに比べてかな
りやわらかいので、焼成前にラッピングを行うことで、
研磨作業を短時間にかつ安価に行うことができる。ここ
で、焼成前のラッピング工程にて平均粒径 1.0〜 6.0μ
の範囲の砥粒にて研磨することで、焼成後のラッピング
工程を省略することが可能となる。

【００１２】また、焼成前のラッピング工程にて表面粗
さをＲａ＝ 0.4μ以下にすることで、焼成後のラッピン
グ工程を省略することが可能となる。但し、焼成前のラ
ッピング工程にて厚みを揃えることのみを目的として、
平均粒径 1.0〜30.0μの範囲の砥粒にて研磨し、表面粗
さについてはＲａ＝2.0 以下として、焼成後に、炭素化
された表面を更に遊離砥粒により研磨するラッピング工
程を設けるようにしても、焼成後のラッピング工程にお
ける必要ラッピング量は少なくなるので、作業時間を短
縮することは可能である。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。尚、こ
こでは、最終製品として、外径65mm、内径20mm、厚さ0.
635mm のＧＣ基板を得るものとして説明する。図１〜図
３は本発明に係るＧＣ基板製造プロセスを示し、（１）
樹脂合成工程、（２）樹脂硬化工程、（３）コア抜き工
程、（４）焼成前ラッピング工程、（５）焼成炭素化工
程、（６）焼成後ラッピング工程、（７）チャンファー
加工工程、（８）ポリッシング工程の順で行われる。

【００１４】但し、（４）の焼成前ラッピング工程での
ラッピングの程度により、（６）の焼成後ラッピング工
程は省略可能である。また、（６）の焼成後ラッピング
工程と（７）のチャンファー加工工程の順序は入れ替わ
っても特に問題はない。樹脂合成工程では、反応槽１に
て、フェノール変性フラン樹脂を合成する。樹脂合成後
の液状の樹脂は濾過器２により濾過する。

【００１５】樹脂硬化工程では、一対のガラス板３，３
間に、硬化剤を添加・混合した液状の樹脂を注入し、高
温状態で放置して反応させることにより、硬化させ、こ
の後、ガラス板３，３間から取出して、板状の硬化樹脂
を得る。コア抜き工程では、例えばレーザーカッター
（あるいはルーター、旋盤、プレス等）を用いて、板状
の硬化樹脂４から、外径88mm、内径25mmのディスク状の
硬化樹脂（硬化樹脂基板）５を多数切り抜く。

【００１６】焼成前ラッピング工程では、両面研磨機６
を用いて、コア抜きされた硬化樹脂基板５の表面を遊離
砥粒により研磨する。図４及び図５には焼成前ラッピン
グ工程で使用する両面研磨機６を示している。これにつ
いて説明すると、ベース60上に矢印Ａ方向に回転する下
定盤61が設けられ、その上面には格子状に研磨用の溝62
が形成されている。

【００１７】この下定盤61の上側には、中央の矢印Ｂ方
向に回転する太陽歯車63と外周側の矢印Ｃ方向に回転す
る内歯歯車64とに噛み合って、公転しつつ自転する遊星
歯車状のキャリア65が複数設けられていて、各キャリア
65の複数の穴内にそれぞれワーク（被加工物である硬化
樹脂基板５）がセットされる。また、下定盤61及びキャ
リア65の上方に上定盤66が設けられ、その下面には格子
状に研磨用の溝（図示せず）が形成されている。この上
定盤66は油圧（又はエア）シリンダ67の出力ロッド先端
にブラケット68を介して回転可能に取付けられていて、
油圧シリンダ67により昇降されると共に、下降時にはベ
ース60側で矢印Ｄ方向に回転するロータ69の溝に係合し
て同方向に回転するようになっている。

【００１８】そして、上定盤66と下定盤61との間には、
スラリー供給パイプ（図示せず）により砥粒を含んだス
ラリーが供給されるようになっている。従って、油圧シ
リンダ67により上定盤66を下降させることにより、キャ
リア65と一体に動くワーク（硬化樹脂基板５）は、下定
盤61と上定盤66とに挟まれて、砥粒の介在の下、これら
により両面を研磨される。

【００１９】ここで使用する砥粒は、焼成後ラッピング
工程を省略することを前提とすれば、平均粒径 1.0〜
6.0μの範囲の砥粒とする。そして、ラッピング後の表
面粗さをＲａ＝ 0.4μ以下にする。尚、ラッピング後の
厚さは、この後の焼成時の収縮率が75％程度で、焼成後
に得る厚さを0.65mm〜 0.7mm程度とすると、 0.9mm〜0.
95mm程度にする。

【００２０】また、焼成後ラッピング工程を実施するこ
とを前提として、焼成前ラッピング工程にて厚みを揃え
ることのみを目的とすれば、平均粒径 1.0〜30.0μの範
囲の砥粒を使用する。そして、ラッピング後の表面粗さ
をＲａ＝ 2.0μ以下（0.02〜2.0μの範囲）にする。焼
成炭素化工程では、黒鉛板（炭素板）７上に多数の硬化
樹脂基板５を並べ、その上に更に黒鉛板７、多数の硬化
樹脂基板５を順次積層し、これらを図６に示すように焼
成炉８内に入れて、不活性ガス雰囲気下、黒鉛ヒータ９
により、1200℃で焼成することにより、硬化樹脂を炭素
化して、ＧＣ基板を得る。

【００２１】尚、詳しくは、焼成の温度パターンに沿っ
て、ある温度範囲では不活性ガス雰囲気下、また別の温
度範囲では真空にてという具合に、不活性ガス雰囲気下
と真空とを温度範囲にあわせて制御している。不活性ガ
スとしては、具体的には、窒素、アルゴン等を用いる。
このときの収縮率は75％程度であり、焼成前の厚さが
0.9mm〜0.95mm程度であるとすると、焼成後の厚さは0.6
5mm〜 0.7mm程度となる。

【００２２】焼成後ラッピング工程では、両面研磨機11
を用いて、焼成されたＧＣ基板10の表面を遊離砥粒によ
り研磨する。ここで使用する両面研磨機11は焼成前ラッ
ピング工程で用いたものと同じものでよい。また、使用
する砥粒は、平均粒径 1.0〜 6.0μの範囲の砥粒とす
る。但し、焼成前ラッピング工程において平均粒径 1.0
〜 6.0μの範囲の砥粒を用いて、焼成後に所望の厚さと
平坦度／面粗さとを得ている場合は、焼成後ラッピング
工程を省略可能である。

【００２３】チャンファー加工工程では、ＧＣ基板10の
外周面及び内周面を砥石12，13により研削して径を揃え
ると共に角部の面取りを行う。最後のポリッシング工程
では、最終研磨のため、両面研磨機14を用いて、研磨す
る。以上の工程を経て、最終製品として、ＧＣ基板16が
得られる。

【００２４】本発明では、上記の実施例において述べた
ように、焼成前にラッピング工程を設けることを特徴と
しているが、焼成前ラッピング（ここでは０次ラップと
いう）の効果について説明する。図７には、０次ラップ
の前後における基板１枚当たりの厚みムラを示してい
る。

【００２５】ここでいう厚みムラとは、１枚の基板につ
いて９点の厚みを計測し、その最大値と最小値との差を
算出したものであり、また、異なる基板について厚みム
ラを複数求めて、最大厚みムラＭmax 、最小厚みムラＭ
min 、平均厚みムラＭave を得ている。この結果、０次
ラップ前は、最大厚みムラが70〜80μ、最小厚みムラが
10〜20μ、平均厚みムラが40μ程度存在したが、０次ラ
ップ後は、最大厚みムラが10μ程度、最小厚みムラが１
μ程度、平均厚みムラが５μ程度にまで低減した。

【００２６】図８には、０次ラップの前後における１回
に研磨した15枚の基板間での厚みばらつきを示してい
る。ここでいう厚みばらつきとは、１回に研磨した15枚
の基板について各基板毎に９点の厚みを計測して各基板
の平均厚みを算出し、その平均厚みの最大値と最小値と
の差を算出したものであり、また、異なるグループの基
板について厚みばらつきを複数求めて、最大厚みばらつ
きＢmax 、最小厚みばらつきＢmin 、平均厚みばらつき
Ｂave を得ている。

【００２７】この結果、０次ラップ前は、最大厚みばら
つきが 170〜 180μ、最小厚みばらつきが 140μ程度、
平均厚みばらつきが 160μ程度存在したが、０次ラップ
後は、最大厚みばらつきが15μ程度、最小厚みばらつき
が５μ程度、平均厚みばらつきが10μ程度にまで低減し
た。これらの結果から、焼成前ラッピング（０次ラッ
プ）により、焼成前に各基板での厚みムラ、基板間での
厚みばらつきを低減できることがわかる。

【００２８】図９には、０次ラップの有無による基板１
枚当たりの焼成後品の厚みムラを示している。ここでい
う厚みムラとは、１枚の基板（焼成後品）について９点
の厚みを計測し、その最大値と最小値との差を算出した
ものであり、また、異なる基板について厚みムラを複数
求めて、最大厚みムラＭmax 、最小厚みムラＭmin 、平
均厚みムラＭave を得ている。

【００２９】この結果、０次ラップ無しのものは、最大
厚みムラが27μ程度、最小厚みムラが13μ程度、平均厚
みムラが18μ程度存在したが、０次ラップ有りのもの
は、最大厚みムラが15μ程度、最小厚みムラが５μ程
度、平均厚みムラが７μ程度にまで低減した。図10に
は、０次ラップの有無による15枚の基板間での焼成後品
の厚みばらつきを示している。

【００３０】ここでいう厚みばらつきとは、15枚の基板
（焼成後品）について各基板毎に９点の厚みを計測して
各基板の平均厚みを算出し、その平均厚みの最大値と最
小値との差を算出したものであり、また、異なるグルー
プの基板について厚みばらつきを複数求めて、平均厚み
ばらつきＢave を得ている。この結果、０次ラップ無し
のものは、平均厚みばらつきＢave が38μ程度（Ｂmax
は60μ程度、Ｂmin は25μ程度）存在したが、０次ラッ
プ有りのものは、平均厚みばらつきＢave が18μ程度に
まで低減した。

【００３１】これらの結果から、焼成前ラッピング（０
次ラップ）により、焼成後品についても、各基板での厚
みムラ、基板間での厚みばらつきを低減できることがわ
かる。更に、図11には、焼成前ラッピング（０次ラッ
プ）と焼成後ラッピング（通常ラップ）とについて、ラ
ッピング条件（圧力、回転数、砥粒、流量等）を同一に
して、研削速度を調べた結果を示す。

【００３２】この結果、焼成前ラッピング（０次ラッ
プ）の研削速度は、60μ／min 程度であり、焼成後ラッ
ピング（通常ラップ）の研削速度（５μ／min 程度）に
比べてかなり早く、ラッピング時間を短縮することがで
きる。このことは、焼成前ラッピングと焼成後ラッピン
グとを併用するとしても、焼成前ラッピングにより、焼
成後ラッピングでのラッピング量を低減できるので、ラ
ッピング時間を短縮できることになる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、焼
成前に、ディスク状の硬化樹脂（硬化樹脂基板）の表面
を遊離砥粒により研磨するラッピング工程を設けること
により、硬化樹脂基板の平坦度／面粗さを改善し、各基
板での厚みムラ、基板間での厚みばらつきを焼成前に大
幅に低減でき、これにより焼成を均一に行うことができ
て、焼成時の収率が向上するという効果が得られる。

【００３４】また、焼成前のラッピングであれば、硬化
樹脂はＧＣと比べてかなりやわらかいので、研磨作業を
短時間にかつ安価に行うことができるという効果も得ら
れる。更に、焼成前のラッピングの程度により、焼成後
のラッピング工程を省略したり、省略しないまでも、焼
成後の必要ラッピング量を少なくして、その作業時間を
短縮したりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 樹脂合成工程からコア抜き工程までのＧＣ基
板製造プロセスを示す図

【図２】 焼成前ラッピング工程から焼成炭素化工程ま
でのＧＣ基板製造プロセスを示す図

【図３】 焼成後ラッピング工程から製品完成までのＧ
Ｃ基板製造プロセスを示す図

【図４】 ラッピング用の両面研磨機の正面図

【図５】 図４のＸ−Ｘ矢視図

【図６】 焼成用の焼成炉について示す図

【図７】 ０次ラップ前後の各基板での厚みムラを示す
図

【図８】 ０次ラップ前後の基板間での厚みばらつきを
示す図

【図９】 ０次ラップの有無による各焼成品での厚みム
ラを示す図

【図10】 ０次ラップの有無による焼成品間での厚みば
らつきを示す図

【図11】 焼成前と焼成後とでのラッピングによる研削
速度を示す図

【符号の説明】

５ ディスク状硬化樹脂（硬化樹脂基板） ６ 両面研磨機 ８ 焼成炉 10 ＧＣ基板（焼成後品） 16 ＧＣ基板（最終製品）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスク状の硬化樹脂を焼成して炭素化す
   ることより記録媒体用ガラス状炭素基板を製造するに際
   し、焼成前に、硬化樹脂の表面を遊離砥粒により研磨す
   るラッピング工程を設けたことを特徴とする記録媒体用
   ガラス状炭素基板の製造方法。
2. 【請求項２】焼成前のラッピング工程にて平均粒径 1.0
   〜 6.0μの範囲の砥粒にて研磨することを特徴とする請
   求項１記載の記録媒体用ガラス状炭素基板の製造方法。
3. 【請求項３】焼成前のラッピング工程にて表面粗さをＲ
   ａ＝ 0.4μ以下にすることを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載の記録媒体用ガラス状炭素基板の製造方法。
4. 【請求項４】焼成前のラッピング工程にて平均粒径 1.0
   〜30.0μの範囲の砥粒にて研磨し、焼成後に、炭素化さ
   れた表面を更に遊離砥粒により研磨するラッピング工程
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の記録媒体用ガ
   ラス状炭素基板の製造方法。
5. 【請求項５】焼成前のラッピング工程にて表面粗さをＲ
   ａ＝ 2.0μ以下にすることを特徴とする請求項１又は請
   求項４記載の記録媒体用ガラス状炭素基板の製造方法。