JP2010221305A - 円盤状基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】円盤状基板の研磨に用いられるブラシの寿命を延ばす。
【解決手段】ブラシ２４は、毛先が螺旋状に配列されたブラシ部６１と、このブラシ部６１の両端部に連続して形成され、一端と他端とを形成する軸６２とを備えている。例えば、複数本のワイヤの間に、ブラシの毛７０（材質：例えばナイロン（デュポン社の商品名）などの樹脂材料）を挟み込み、この毛７０が挟み込まれたワイヤをねじることで、ブラシ部６１を形成している。ブラシ部６１におけるブラシの毛７０は、上記ワイヤにより支持される柱状の基部７１と、先端に設けられ且つ基部７１よりも径の大きい径大部７２とを備えている。ここで径大部７２は、略球状に形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば磁気記録媒体用ガラス基板などの円盤状基板の製造方法に関する。

記録メディアとしての需要の高まりを受け、近年、円盤状基板であるディスク基板の製造が活発化している。このディスク基板の一つである磁気ディスク基板としては、アルミ基板とガラス基板とが広く用いられている。このアルミ基板は加工性も高く安価である点に特長があり、一方のガラス基板は強度、表面の平滑性、平坦性に優れている点に特長がある。特に最近ではディスク基板の小型化と高密度化の要求が著しく高くなり、基板の表面の粗さが小さく高密度化を図ることが可能なガラス基板の注目度が高まっている。

このような円盤状基板は、例えば、内外周の端面の研削、内外周のエッジ部の斜面取り、内外周の端面のポリッシング、主表面のポリッシング、などの工程を経て製造される（例えば、特許文献１参照）。ここで特許文献１に記載された技術では、内外周の端面のポリッシングがブラシにより行われている。

特開２００８−１１９８１０号公報

ところで、ブラシを用いて円盤状基板の研磨を行う場合、研磨を行うに従いブラシの毛先が細くなってくる。そして、このように毛先が細くなると、研磨効率が低下し円盤状基板の生産性が低下してしまう。このため、ブラシは、所定回数の研磨が行われた後や、所定時間の研磨が行われた後に、新たなものに交換する必要がある。ここでブラシの寿命が長くブラシの交換頻度が少ないほど、円盤状基板の生産性を高め、生産コストを抑えることができる。
本発明は、円盤状基板の研磨に用いられるブラシの寿命を延ばすことを目的とする。

かかる目的のもと、本発明が適用される円盤状基板の製造方法は、円周端面と円周端面に続く斜面とを有する円盤状基板を研磨して円盤状基板を製造する円盤状基板の製造方法であって、先端部に径大部を有するブラシによって円周端面を研磨するようにしたことを特徴とする。

ここで、径大部は、略球状に形成されていることを特徴とすることができる。また、ブラシは、積層された複数枚の円盤状基板の円周端面を研磨し、ブラシの径大部は、一の円盤状基板の斜面と、一の円盤状基板の隣に配置された他の円盤状基板の斜面との間に入り込むことが可能な大きさで形成されていることを特徴とすることができる。さらに、径大部は、ブラシの先端部を火であぶることにより形成されることを特徴とすることができる。

他の観点から捉えると、本発明が適用される円盤状基板の製造方法は、円周端面と円周端面に続く斜面とを有する円盤状基板を研磨して円盤状基板を製造する円盤状基板の製造方法であって、樹脂材料により形成され毛先が加熱処理されたブラシによって円周端面を研磨するようにしたことを特徴とする。

ここで、円周端面の研磨に用いられ先鋭化した毛先を再加熱し、再加熱を行ったブラシを用いて円周端面を研磨することを特徴とすることができる。

円盤状基板の研磨に用いられるブラシの寿命を、本発明を採用しない場合に比べ、延ばすことが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１−１（ａ）〜（ｄ）、図１−２（ｅ）〜（ｈ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。

（１次ラップ工程）
図１−１（ａ）は１次ラップ工程を示している。この工程でまず、ラッピングマシン４０により１回目のラッピングを行い、円盤状（ドーナツ状）基板の原材料であるワーク１０の表面１１を平滑に研削する。

ここで図２は、ラッピングマシン４０の構造を示した図である。
図２に示したラッピングマシン４０は、ワーク１０が載置される下定盤２１ａと、ワーク１０を上部から押えつけワーク１０に対しラッピングを行うための圧力を加える上定盤２１ｂとを備えている。
ここで、下定盤２１ａの外周部には歯部４２が設けられている。また、下定盤２１ａの中央部には太陽歯車４４が設けられている。さらに下定盤２１ａには、ラッピングが行われる際にワーク１０を位置決めする円盤状のキャリア３０が設置されている。
キャリア３０は、図２に示すラッピングマシン４０では５個設置されている。このキャリア３０の外周部には歯部３２が設けられ、キャリア３０は、この歯部３２を介して下定盤２１ａの歯部４２および太陽歯車４４の双方に噛合している。また下定盤２１ａおよび上定盤２１ｂの中心部には、これらを回転させるための回転軸４６ａ，４６ｂがそれぞれ設けられている。

この１次ラップ工程においては、まずラッピングマシン４０の下定盤２１ａにキャリア３０を設置する。次いでワーク１０の載置を行う。
図３は、キャリア３０を更に詳しく説明した図である。図３に示したキャリア３０には、上述の通り、外周部に歯部３２が設けられている。また、キャリア３０には、ラッピングを行う際にワーク１０が内部に載置される円形形状の孔部３４が複数開けられている。この孔部３４の直径は、ワーク１０の直径よりわずかに大きくなっている。このような形態とすることで、ラッピングを行う際に、ワーク１０の外周端の一部に余分な応力がかかるのを抑制することができる。

ここで本実施の形態では、孔部３４の直径はワーク１０の直径より、例えば、約１ｍｍ大きくなっている。また孔部３４は、ほぼ等間隔で並んでおり、本実施の形態の場合、例えば３５個設けられている。より詳細に説明すると、キャリア３０には、キャリア３０の中心に最も近い箇所に、周方向に沿って設けられ且つ等間隔に配置された５つの孔部３４が設けられている。また、この５つの孔部３４よりも外周側に、同じく、周方向に沿って設けられ且つ等間隔に配置された１２個の孔部３４が設けられている。さらに、この１２個の孔部３４の外周側（キャリア３０の最外周側）に、周方向に沿って設けられ且つ等間隔に配置された１８個の孔部３４が設けられている。
キャリア３０の材料としては、特に限定されないが、例えば、アラミド繊維やガラス繊維を混入することで強化されたエポキシ樹脂を使用することができる。

ここで、キャリア３０における孔部３４の内部にワーク１０を載置した後は、上定盤２１ｂをワーク１０に接触するまで移動させ、ラッピングマシン４０を稼働させる。
この際のラッピングマシン４０の動作を図２を参照して説明する。ラッピングマシン４０が稼働する際には、図の上方の回転軸４６ｂを一方向に回転させ、上定盤２１ｂを、同様な一方向に回転させる。また、図の下方の回転軸４６ａを、回転軸４６ｂの回転とは逆方向に回転させ、下定盤２１ａを回転軸４６ａと同様な方向に回転させる。これにより下定盤２１ａの歯部４２も回転軸４６ａと同様な方向に回転する。また中央部の太陽歯車４４も、回転軸４６ａと同様な方向に回転する。

このように上定盤２１ｂ、下定盤２１ａ、太陽歯車４４を回転させることにより、これらの歯車に噛み合うキャリア３０は、自転運動と公転運動とが組み合わされたいわゆる遊星運動を行う。同様に、キャリア３０における孔部３４の内部に載置されたワーク１０も遊星運動を行う。このようなラッピングマシン４０を用いることによりワーク１０のラッピングをより精度よく、また迅速に行うことができる。

なお、本実施の形態におけるラッピングは、研削剤を用いて行うことができる。研削剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミナやダイヤモンドからなる研削剤をスラリー化して使用することができる。また、上定盤２１ｂや下定盤２１ａに、これらの研削剤が分散して含まれた砥石を設けてもよい。

（内外周研削工程）
図１−１（ｂ）は内外周研削工程を示している。この工程では、ワーク１０の開孔１２の内周面、およびワーク１０の外周１３の外周面の荒削りである研削を行う。また本実施の形態では、内周面と外周面の研削を同時に行う。具体的には、ワーク１０の中心に設けられた開孔１２を内周砥石２２によって研削し、ワーク１０の外周１３を外周砥石２３によって研削する。このとき、内周砥石２２と外周砥石２３とでワーク１０を挟み込んで同時加工する。これによりワーク１０の内径と外径の同心度を確保し易くなる。

また本実施の形態において、内周砥石２２および外周砥石２３は、その表面形状が波形となっている。付言すれば、内周砥石２２および外周砥石２３は、その表面に、山となる凸部と谷となる凹部とを有している。ここで凸部および凹部は、複数設けられるとともに、内周砥石２２、外周砥石２３の軸方向に沿って交互に設けられている。このため、本実施形態では、ワーク１０の開孔１２の内周面および外周１３の外周面を研削することができるだけでなく、開孔１２および外周１３における縁部の面取りを併せて行うことが可能となる。

（内周研磨工程）
図１−１（ｃ）は内周研磨工程を示している。この工程では、図１−１（ｂ）に示した内外周研削工程にて研削を行ったワーク１０の内周面を更に平滑にする研磨を行う。
具体的には、まずワーク１０を積層し、図示しないホルダにセットする。そして、このホルダにセットされたワーク１０の開孔１２にブラシ２４を挿入する。そして研磨液をワーク１０の開孔１２に流し込みながら、ブラシ２４を高速で回転させる。これによりワーク１０の内周面がブラシ２４により研磨される。本実施形態では、このようにブラシ２４を使用しているので、ワーク１０の内周面の研磨が可能となると共に、上記内外周研削工程において面取りされた部分の研磨も可能となる。なお研磨液としては、例えば酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることができる。

ここで図４は、内周研磨工程において使用するブラシ２４の一例を示した図である。このブラシ２４は、毛先が螺旋状に配列されたブラシ部６１と、このブラシ部６１の両端部に連続して形成され、一端と他端とを形成する軸６２とを備えている。例えば０.８５インチ等の小径ディスクの内周面を研磨するような場合は、ブラシ２４の芯を細くする必要がある。そこで本実施の形態では、例えば、複数本のワイヤ（材質：例えば、軟鋼線材（ＳＷＲＭ)、硬鋼線材（ＳＷＲＨ)、ステンレス線材（ＳＵＳＷ)、黄銅線（ＢＳＷ)など）の間に、ブラシの毛７０（材質：例えばナイロン（デュポン社の商品名）などの樹脂材料）を挟み込み、この毛７０が挟み込まれたワイヤをねじることで、ブラシ部６１を形成している。ここで、ワイヤをねじってブラシ部６１を形成することで、ブラシ部６１に形成されるブラシの毛先を螺旋状とすることができる。また、ブラシ部６１に形成されるブラシの毛先を螺旋状とすることで、挿入されるワーク１０の開孔１２にて、研磨液を軸方向に流すことが可能となる。その結果、研磨液の搬送を良好に行うことができる。

ここでブラシ部６１について更に詳細に説明すると、ブラシ部６１におけるブラシの毛７０は、上記ワイヤにより支持される柱状の基部７１と、先端に設けられ且つ基部７１よりも径の大きい径大部７２とを備えている。ここで径大部７２は、略球状に形成されている。なお、この径大部７２は図５に示す方法により形成することができる。

図５は、径大部７２の形成方法を示した図である。
径大部７２は、例えば同図（Ａ）に示すように、ブラシ部６１の下方に配置された火によって加熱し（火であぶり）、ブラシ部６１の先端（毛７０の先端）を溶融させることで形成することができる。即ち焼成処理を行うことで形成することができる。なおこの加熱の際には、例えば、ブラシ２４を周方向に回転させる。また、火に対してブラシ２４を軸方向に相対移動させる。
また、径大部７２は、例えば同図（Ｂ）に示すように、ヒータ等の加熱源８０に対しブラシ部６１（毛７０の先端）を近接または接触させることにより形成することもできる。なお、この加熱の際には、例えばブラシ部２４を周方向に回転させる。

（２次ラップ工程）
図１−１（ｄ）は２次ラップ工程を示している。この工程では、図１−１（ａ）に示した１次ラップ工程においてラッピングを行ったワーク１０の表面１１に対し再度ラッピングを行うことにより更に平滑に研削する。
この２次ラップ工程では、図２に示したラッピングマシン４０を使用する。また、１次ラップ工程と同様に、キャリア３０に設けられた複数の孔部３４の各々にワーク１０を載置する。そして、上定盤２１ｂ、下定盤２１ａ、太陽歯車４４を回転させることにより、キャリア３０を遊星運動させ、孔部３４内に載置されたワーク１０の表面１１を研磨する。

（外周研磨工程）
図１−２（ｅ）は外周研磨工程を示している。この工程では、図１−１（ｂ）に示した内外周研削工程において研削を行ったワーク１０の外周面を更に平滑にする研磨を行う。
具体的には、まずワーク１０の開孔１２の部分に治具２５を通してワーク１０を積層させ、ワーク１０を治具２５にセットする。そして研磨液をワーク１０の外周１３の箇所に流し込みながら、積層したワーク１０にブラシ２６を接触させ、高速で回転させる。これにより、ワーク１０の外周面を研磨することができる。
この際、研磨するのにブラシ２６を使用しているので、ワーク１０の外周面の研磨が可能となると共に、上記内外周研削工程において面取りされた部分の研磨も可能となる。なお研磨液としては、内周研磨工程の場合と同様に、例えば酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることができる。

（１次ポリッシュ工程）
図１−２（ｆ）は、１次ポリッシュ工程を示している。この工程では、図１−１（ｄ）に示した２次ラップ工程においてラッピングを行ったワーク１０の表面１１を、ポリッシングマシン５０を用いてポリッシングを行うことで更に研磨し平滑度を上げていく。このポリッシングマシン５０は、上述したラッピングマシン４０とほぼ同様な構成を有するが、下記に示すように研磨に使用する材料等が一部異なる。
この１次ポリッシュ工程では、例えばウレタンにより形成された硬質研磨布を用いる。また、この１次ポリッシュ工程では、酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを研磨材として用いることができる。

（２次ポリッシュ工程）
図１−２（ｇ）は、２次ポリッシュ工程を示している。この工程では、図１−２（ｆ）に示した１次ポリッシュ工程においてポリッシングを行ったワーク１０の表面１１を、精密ポリッシングを行うことで更に研磨し表面１１の最終的な仕上げを行う。
この２次ポリッシュ工程では、例えばスエード状の軟質研磨布を用いる。また、この２次ポリッシュ工程では、酸化セリウム砥粒若しくはコロイダルシリカを水等の溶媒に分散してスラリー化したものを研磨材として用いることができる。

（最終洗浄・検査工程）
図１−２（ｈ）は、最終洗浄・検査工程を示している。最終洗浄では、上述した一連の工程において使用した研磨剤等の除去を行う。洗浄には超音波を併用した洗剤（薬品）による化学的洗浄などの方法を用いることができる。
また、検査工程においては、例えばレーザを用いた光学式検査器により、ワーク１０の表面の傷やひずみの有無等の検査が行われる。

ここで、図１−１（ｃ）に示した内周研磨工程について更に詳細に説明する。
図６は、内周研磨工程を説明するための図である。
この内周研磨工程では、同図（Ａ）および上記のとおり、不図示のホルダにセットされ積層されたワーク１０の開孔１２にブラシ２４を挿入する。そして研磨液をワーク１０の開孔１２に流し込みながら、ブラシ２４を高速で回転させる。これによりワーク１０の内周面がブラシ２４により研磨される。

ここで内周研磨が行われる際には、同図（Ｂ）（同図（Ａ）のＡ部を拡大した図）に示すように、毛７０の径大部７２がワーク１０の内周面（円周端面）１５に接触し、内周面１５が研磨される。
また本実施形態におけるワーク１０の各々には、上記内外周研削工程によって面取りが施された結果、開口１２に面するワーク１０の縁部に、内周面１５に連続した斜面（面取り部）１６が形成されている。そして本実施形態では、同図（Ｂ）中、上方に位置するワーク１０の斜面１６と下方に位置するワーク１０の斜面１６との間に、径大部７２が入り込む。これにより、ワーク１０の斜面１６に対する研磨も行われる。

ここで、ワーク１０の内周面１５の研磨は、例えば同図（Ｃ）に示すブラシ部６１によって行うこともできる。ここでこのブラシ部６１を構成する毛７０の先端には、径大部７２は設けられていない。

ところでこのような毛７０を有するブラシ部６１によって研磨を行う場合、毛７０の先端が上方に位置するワーク１０の斜面１６と下方に位置するワーク１０の斜面１６との間（以下、「斜面間」と称する場合がある）に入り込みやすくなる。即ち、斜面間に毛７０が集中しやすくなる。この結果、毛７０と内周面１５とが接触しにくくなり、内周面１５の研磨レートが低下してしまう。また内周面１５と斜面１６との交点にピットが生じやすくなる。また、毛７０の先端が早期に細くなりやすくブラシとしての機能が早期に低下しやすい。即ち、短寿命となりやすい。そこで本実施形態では、上記のように毛７０の先端に径大部７２を設ける構成としている。

径大部７２を設けた場合、毛７０が斜面間に入り込める余地が小さくなる。このため、
同図（Ｃ）に示したような斜面間への毛７０の集中が起こらず、同図（Ｂ）に示すように毛７０は内周面１５に接触するようになる。このため、同図（Ｃ）に示した態様に比べ、加工レートが上昇する。また、径大部７２を設けた場合、毛７０と内周面１５との接触面積も増加し、同図（Ｃ）に示した態様よりも加工レートが上昇する。さらに径大部７２を設けた場合、毛７０が細くなるまでに時間を要し、同図（Ｃ）に示した態様に比べ、寿命が長くなる。

ここで、本実施形態におけるブラシ２４であっても研磨を行っていくと、径大部７２が先鋭化し加工レートが低下してくる。そこでこのような場合は、図５に示した加熱処理を再度行うことで毛７０の先端に径大部７２を再度形成することができる。この結果、ブラシ２４を廃棄等することなく再度使用することが可能となる。なお、研磨を行っていくと、先鋭化の他に毛７０の長さが短くなる。この結果、毛７０と内周面１５等との接触圧が低下してしまう。このため、研磨を行うに従いブラシ２４と内周面１５との距離を縮めることが好ましい。また、ブラシ２４には、ブラシ２４のブラシ外径がワーク１０の開孔１２に対してやや大きいブラシを用いることも可能である。

なお、上記実施形態では、内周面研磨工程を一例に説明したが、外周面研磨工程において使用するブラシ２６（図１―２（ｅ）参照）の毛先に径大部を設けてもよい。

円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 ラッピングマシンの構造を示した図である。 キャリアを説明した図である。 内周研磨工程において使用するブラシの一例を示した図である。 径大部の形成方法を示した図である。 内周研磨工程を説明するための図である。

１０…ワーク、１５…内周面、１６…斜面、２４…ブラシ、６１…ブラシ部、７２…径大部

Claims (6)

1. 円周端面と当該円周端面に続く斜面とを有する円盤状基板を研磨して円盤状基板を製造する円盤状基板の製造方法であって、
   先端部に径大部を有するブラシによって前記円周端面を研磨するようにしたことを特徴とする円盤状基板の製造方法。
2. 前記径大部は、略球状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の円盤状基板の製造方法。
3. 前記ブラシは、積層された複数枚の前記円盤状基板の前記円周端面を研磨し、
   前記ブラシの径大部は、一の前記円盤状基板の前記斜面と、当該一の円盤状基板の隣に配置された他の当該円盤状基板の当該斜面との間に入り込むことが可能な大きさで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の円盤状基板の製造方法。
4. 前記径大部は、前記ブラシの先端部を火であぶることにより形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の円盤状基板の製造方法。
5. 円周端面と当該円周端面に続く斜面とを有する円盤状基板を研磨して円盤状基板を製造する円盤状基板の製造方法であって、
   樹脂材料により形成され毛先が加熱処理されたブラシによって前記円周端面を研磨するようにしたことを特徴とする円盤状基板の製造方法。
6. 前記円周端面の研磨に用いられ先鋭化した前記毛先を再加熱し、当該再加熱を行った前記ブラシを用いて当該円周端面を研磨することを特徴とする請求項５記載の円盤状基板の製造方法。

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