JP7290792B2 - ガラススペーサの製造方法、ガラススペーサ、及びハードディスクドライブ装置 - Google Patents
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Description
ところで、磁気ディスク用の基板としてガラス基板を用いる場合、スペーサと磁気ディスクとは互いに接触しているので、HDD装置内の温度の変化に伴って金属製スペーサとガラス製磁気ディスクとの間で熱膨張に差が出て磁気ディスクに撓みが生じ、この結果、磁気ヘッドの浮上性が悪化する。磁気ヘッドの浮上性が悪化することは、ハードディスク装置の読み取り、書き込みの点から好ましくない。このため、近年、磁気ディスク用基板としてガラス基板を用いる場合に対応させて、ガラス製スペーサ(以下、ガラススペーサという)を用いることが検討されている。
しかし、ガラスは一般的に絶縁体であるので、高速回転する磁気ディスク及びガラススペーサと空気との摩擦等により磁気ディスクあるいはガラススペーサ上に静電気が溜まり易い。磁気ディスクやスペーサが帯電すると異物や微粒子を吸着し易くなるほか、溜まった静電気の磁気ヘッドへの放電によって、磁気ヘッドの記録素子や再生素子が破壊されることがあるので好ましくない。
これにより、磁気ディスクに帯電した静電気を効率よく逃がすことができ、当接面をほとんど摩耗させることがない、とされている。
前記ガラススペーサは、ガラススペーサ本体に膜を形成して構成される。
当該製造方法は、前記ガラススペーサ本体の表面に前記膜を形成する処理を含み、
前記処理は、前記ガラススペーサ本体の外周端面を周方向に回転させながら、前記膜の成分の噴霧状態の場所を通過させることにより前記膜を形成する。
図1は、一実施形態のガラススペーサ(以下、単にスペーサということがある)1の外観斜視図であり、図2は、スペーサ1と磁気ディスク5との配置を説明する図である。図3は、スペーサ1が組み込まれるHDD装置の構造の一例を説明する要部断面図である。図4は、スペーサ1の一例の断面図である。
図2に示すように、スペーサ1は、2つの磁気ディスク5の間に位置するように、スペーサ1と磁気ディスク5が交互に配置され、隣り合う磁気ディスク5間の隙間を所定の距離に保持する。なお、以下の実施形態で説明するスペーサ1は、2つの磁気ディスク5の間に磁気ディスク5に接するように設けられるスペーサを対象とするが、本発明の対象とするスペーサは、最上層あるいは最下層の磁気ディスク5のみと接するスペーサをも含む。なお、HDD装置の仕様によっては、最上層あるいは最下層の磁気ディスク5のみと接するスペーサ1が設けられない場合もある。
内周端面3は、スピンドル14と接する面であり、スピンドル14の外径よりもわずかに大きい内径の孔を囲む壁面である。
円環形状のスペーサ1の寸法は、搭載されるHDDの仕様によって適宜変更すればよいが、公称3.5インチ型のHDD装置向けであれば、外径は例えば30~34mmであり、内径は例えば24~26mmであり、半径方向の幅は例えば2~5mmであり、厚さは例えば0.5~3mmである。また、外周端面2及び内周端面3と主表面4との接続部に適宜面取面を設けてもよい。面取面は断面形状において直線形状でも円弧形状でもよい。面取面の寸法は、半径方向・板厚方向の幅が例えば0.01~0.5mmである。
従来より、成膜には、スパッタリング法等のPVD(Physical Vapor Deposition)、CVD(Chemical Vapor Deposition)、あるいは、スプレー法等が用いられる。しかし、これらの成膜方法を一般的な方法で用いる場合、スペーサを保持する保持部材(支持部材)がスペーサと接触する部分については根本的に成膜できないという問題がある。このため、保持部材による保持のためにスペーサの表面の一部が成膜できず露出することになるので、露出部分からガラスの欠片が微粒子となって発塵する場合があった。また、露出部分を完全に無くすために、保持部材で保持しつつ成膜したスペーサを成膜装置から取り出し、成膜された領域を保持部材で保持させた状態で二度目の成膜を行うことも可能ではある。しかし、2度の成膜を行うので、保持部材と接触した場所とそれ以外の場所とで約2倍の膜厚ムラが生じてしまう上に、成膜工程が煩雑になり、コストが増加するという問題があった。
本実施形態では、上記したような従来の保持部材を用いることなく、スペーサ1の全表面を、酸化スズを含む膜22で覆う。
また、スペーサ1の外周端面2及び内周端面3における膜22の厚さは、スペーサ1の主表面4における膜22の厚さよりも厚いことが好ましい。外周端面2における膜22は、HDD装置の密閉空間に露出するので外周端面2からの発塵は抑制しなければならない。このため、スペーサ本体20のガラスが密閉空間に露出しないように、外周端面2における膜22の厚さを、スペーサ1の主表面4における膜22の厚さよりも厚くする。一方、内周端面3における膜22は、スピンドル14と擦れるので発塵し易い。このため、内周端面3における膜22の厚さを、スペーサ1の主表面4における膜22の厚さよりも厚くする。例えば、スペーサ1の主表面4における膜22の厚さは、30nm以上190nm以下とすることができるが、30nm以上90nm以下とするとより好ましい。また、外周端面2及び内周端面3における膜22の厚さは、例えば40nm以上200nm以下とすることができるが、40nm以上100nm未満とするとより好ましい。
また、一実施形態によれば、スペーサ1の全表面における膜22の最大膜厚と最小膜厚との差は、最大膜厚の半分未満である、ことが好ましい。また、当該差は、前記最大膜厚の4分の1未満であるとより好ましい。スペーサ1の表面に、保持治具等による保持により膜22の膜厚が極端に薄い場所が存在しない場合、当該差は、スペーサ1の主表面、内周端面及び外周端面のそれぞれの面の膜厚から算出することができる。各面の膜厚は、例えば各面の中央部における膜厚とすることができる。こうすることで、スペーサ1の全表面における膜22の膜厚のバラツキを小さくできるため、所定の膜厚を形成した際に表面の一部において膜厚が極端に薄くなり発塵を抑制できなくなることを防止できる。
このように、スペーサ本体20の外周端面2を周方向に回転させながら、膜22の成分の噴霧状態23の場所を通過させることにより、スペーサ本体20の全表面を効率よくムラなく膜22を形成することができる。従来、スペーサ本体20の外側端面を保持部材で保持した場合、保持部分に膜22は形成されない。膜22を形成したのち、保持部分を別の場所に変えて2度目の膜22の形成をすることもできるが、膜22の厚さにムラができる。他方、本発明の膜の形成方法では、保持部材を持ち変える必要がないし、1度の成膜処理でムラなく膜22を形成することができる。
移動機構52は、例えば、図6に示すように、らせん状に巻きまわした一対の回転部材54と、図示されない駆動モータとを備える。図6は、一実施形態のガラススペーサの製造方法で用いるスペーサ搬送手段の一例を説明する図である。
図6に示す回転部材54が駆動モータの駆動により回転することで、両側の回転部材54にかけ渡された回転シャフト50が回転しながらX方向に移動する。したがって、回転部材54は、スペーサ本体20の搬送経路に沿って配置される。
一実施形態によれば、噴霧状態23の場所を複数箇所設け、スペーサ本体20を移動機構52で搬送させながら、噴霧状態23の各場所を通過させることにより、膜22をスペーサ本体20の表面全体に確実に形成することができる。
なお、例として図6に示されたようなスペーサ搬送手段は、ガラス製スペーサに限らず、いかなるスペーサの表面の膜形成にも利用可能である。したがって、図6に例示されたスペーサ搬送手段を、少なくとも駆動モータと噴霧口と場合により加熱手段とを備えた筐体内に内蔵した膜を形成するための装置は、いかなる材料で製造されたハードディスクドライブ装置用スペーサの表面にも膜を形成することができる。
膜22の、22[℃]における表面抵抗率は、10-4~106[Ω/sq]であることが好ましい。このような材料を用いることで、スペーサ1あるいは磁気ディスク5が帯電しても、スペーサ1の表面抵抗率が小さいので、スペーサ1からスピンドル14を経由して、あるいは磁気ディスク5からスペーサ1及びスピンドル14を経由して、スペーサ1及び磁気ディスク5の外部へ電荷を流すことができ、スペーサ1及び磁気ディスク5の帯電を抑制することができる。表面抵抗率は、例えば、四探針法の抵抗率計を用いて測定することができる。
外径32mm、内径25mm、厚さ2mmのガラス製スペーサを用意した。ガラス製スペーサの主表面、内周端面、および外周端面の算術平均粗さRaは、それぞれ、0.3μm、0.8μm、0.8μmとした。
膜の形成装置は、回転シャフトと駆動モータを備えた一対の回転部材(らせん状)を内蔵した直方体型の筐体(チャンバー)構造であり、上下面に噴霧ノズルとランプヒーターが所定間隔で複数設けられている。噴霧ノズルとランプヒーターは、ガラス製スペーサが搬送されても十分成膜が可能となるように設けた。筐体内の回転シャフトにガラス製スペーサを通し、回転シャフトを一対の回転部材上に架け渡した。ガラス製スペーサが400℃に加熱されるようにランプヒーターの出力を設定し、筐体内の特定の領域に5秒間おきにジブチルスズ・ジアセテートのエタノール溶液を噴霧して、筐体内の一部に噴霧状態を形成した。次いでガラス製スペーサのX方向(図6参照)の搬送速度を10cm/分、ワークが3rpmで回転するように駆動モータなどの条件を設定した。すると回転シャフトは回転部材上を回転しながら移動して噴霧状態の中を通過した。このようにガラス製スペーサを噴霧状態中で加熱・搬送しつつその表面に膜を形成させた。ガラス製スペーサの主表面、内周端面、および外周端面上に形成された酸化スズの膜の厚さは、それぞれ、70nm、82nm、90nmであった。ここで、端面の膜厚の方が主表面の膜厚より厚くなった。また、最大膜厚と最小膜厚の差は20nm、最大膜厚は90nmであるから、スペーサ1の全表面における膜22の最大膜厚と最小膜厚との差は最大膜厚の半分未満及び1/4未満を満たしており、膜厚バラツキが非常に小さいことがわかった。またこれらの面の算術平均粗さRaは、それぞれ、0.3μm、0.8μm、0.8μmであった。酸化スズ膜形成後のガラス製スペーサの表面抵抗率は、22[℃]において10-4~106[Ω/sq]の範囲内であった。
上記と同じ大きさのガラス製スペーサを用い、上記と同様にガラス製スペーサ上への膜の形成を繰り返した。噴霧状態の中のX方向の搬送速度を小さくすることにより、実施例1よりも厚さの大きい膜を形成させた。ガラス製スペーサの主表面、内周端面、および外周端面上に形成された酸化スズの膜の厚さは、それぞれ、140nm、170nm、188nmであった。ここで、端面の膜厚の方が主表面の膜厚より厚くなった。また、スペーサ1の全表面における膜22の最大膜厚と最小膜厚との差は最大膜厚の半分未満を満たしており、膜厚バラツキが小さいことがわかった。またこれらの面の算術平均粗さRaは、それぞれ、0.4μm、0.9μm、1.0μmであった。
上記と同じ大きさのガラス製スペーサを用い、上記と同様にガラス製スペーサ上への膜の形成を繰り返した。噴霧状態の中のX方向の搬送速度を大きくすることにより、実施例1よりも厚さの小さい膜を形成させた。ガラス製スペーサの主表面、内周端面、および外周端面上に形成された酸化スズの膜の厚さは、それぞれ、40nm、47nm、51nmであった。ここで、端面の膜厚の方が主表面の膜厚より厚くなった。また、スペーサ1の全表面における膜22の最大膜厚と最小膜厚との差は最大膜厚の半分未満及び1/4未満を満たしており、膜厚バラツキが非常に小さいことがわかった。またこれらの面の算術平均粗さRaは、それぞれ、0.3μm、0.8μm、0.8μmであった。
実施例1と同じガラス製スペーサを加熱プレート上に載置し、400℃に昇温した。その温度を維持したまま、上方からジブチルスズ・ジアセテートのエタノール溶液を主表面の膜厚が70nmとなるように噴霧した。次いでガラス製スペーサを裏返して加熱プレート上に載置し、400℃に昇温した後、同様にジブチルスズ・ジアセテートのエタノール溶液を噴霧した。得られたガラス製スペーサの主表面、内周端面、および外周端面上に形成された酸化スズの膜の厚さは、それぞれ、70nm、140nm、140nmであり、端面の膜厚の方が主表面の膜厚より厚くなったものの、最大膜厚と最小膜厚との差は最大膜厚の半分未満を満たさなかった。すなわち、スペーサ1の全表面における膜22の膜厚バラツキが非常に大きいことがわかった。またこれらの面の算術平均粗さRaは、それぞれ、0.3μm、0.9μm、0.9μmであった。
2 外周端面
3 内周端面
4 主表面
5 磁気ディスク
10 ハードディスクドライブ装置
12 モータ
14 スピンドル
16 トップクランプ
20 スペーサ本体
22 膜
23 噴霧状態
50 回転シャフト
52 移動機構
54 回転部材
Claims (15)
- ハードディスクドライブ装置内において磁気ディスクに接するように設けられるリング形状のガラススペーサの製造方法であって、
前記ガラススペーサは、ガラススペーサ本体に膜を形成して構成され、
前記ガラススペーサ本体の表面に前記膜を形成する処理を含み、
前記処理は、前記ガラススペーサ本体の外周端面を周方向に回転させながら、前記膜の成分の噴霧状態の場所を通過させることにより前記膜を形成する、ことを特徴とするガラススペーサの製造方法。 - 前記リング形状の前記ガラススペーサ本体の穴に対して遊嵌する回転シャフトを前記穴に通して前記穴の内周端面の一部と前記回転シャフトを接触させて前記回転シャフトを回転させることにより、前記外周端面を回転させる、請求項1に記載のガラススペーサの製造方法。
- 前記回転シャフトは、回転しながら、一方向に移動するように移動機構上に設けられている、請求項2に記載のガラススペーサの製造方法。
- 前記噴霧状態の場所は、前記膜の成分を、前記ガラススペーサ本体の搬送経路の両側からミスト散布することにより形成される、請求項1~3のいずれか1項に記載のガラススペーサの製造方法。
- 前記処理は、前記ガラススペーサ本体に形成された前記膜を加熱することを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のガラススペーサの製造方法。
- 前記膜の表面の算術平均粗さRaは、1μm以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載のガラススペーサの製造方法。
- 前記膜の、22[℃]における表面抵抗率は、10-4~106[Ω/sq]である、請求項1~6のいずれか1項に記載のガラススペーサの製造方法。
- 前記膜は、酸化スズ、酸化亜鉛、及び酸化チタンのいずれか1つを含む、請求項1~7のいずれか1項に記載のガラススペーサの製造方法。
- 少なくとも駆動モータと、噴霧口と、を備え、一対の移動機構に回転シャフトを架け渡したスペーサ搬送手段を内蔵した筐体を含む、ハードディスクドライブ装置用スペーサの表面に膜を形成するための装置。
- ハードディスクドライブ装置内において磁気ディスクに接するように設けられるリング形状のガラススペーサであって、
前記ガラススペーサの主表面と端面とを含む全表面は、酸化スズ、酸化亜鉛、及び酸化チタンのいずれか1つを含む膜で覆われており、
前記ガラススペーサの前記端面における前記膜の厚さは、前記ガラススペーサの前記主表面における前記膜の厚さよりも厚い、ことを特徴とするガラススペーサ。 - 前記ガラススペーサの全表面における前記膜の最大膜厚と最小膜厚との差は、前記最大膜厚の半分未満である、請求項10に記載のガラススペーサ。
- 前記ガラススペーサの全表面は、厚さ100nm未満の前記膜で覆われていることを特徴とする、請求項10又は11に記載のガラススペーサ。
- 前記ガラススペーサの端面における算術平均粗さRaは、前記ガラススペーサの主表面における算術平均粗さRaよりも大きい、請求項10~12のいずれか1項に記載のガラススペーサ。
- 前記膜の、22[℃]における表面抵抗率は、10-4~106[Ω/sq]である、請求項10~13のいずれか1項に記載のガラススペーサ。
- 請求項10~14のいずれか1項に記載のガラススペーサと前記磁気ディスクを含むハードディスクドライブ装置。
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