數據存儲盤的邊緣加固襯底和製造該襯底的方法
2023-07-20 08:34:51
專利名稱：數據存儲盤的邊緣加固襯底和製造該襯底的方法
技術領域：
本發明總的來說涉及數據存儲系統，尤其涉及邊緣加固數據存儲盤襯底和製造該襯底的方法。
在玻璃製品的表層內均勻地產生壓應力可以加固玻璃製品是眾所周知的。已研製出各種已知的化學加固方法，這些加固方法通過在玻璃製品的表面和外部離子源之間交換離子來加固玻璃製品。常規的離子交換加固處理一般在低於特定玻璃樣品退火點的處理溫度下執行，通常被稱為低溫玻璃加固處理。
根據常規的玻璃加固方法，玻璃製品和鹼金屬離子源，例如鉀、鈉或銀離子源接觸，與玻璃製品主要離子例如鈉離子或鋰離子的半徑相比，這些鹼金屬離子的半徑相對大些。在低於玻璃製品退火溫度的處理溫度下，該加固方法在玻璃製品的表面中把較大的鹼或銀金屬離子換成相對較小的鹼金屬離子。
常規離子交換玻璃加固方法的主要問題是在完成常規化學加固處理後玻璃製品有明顯的剩餘翹曲。例如，當所處理的玻璃製品應用於對表面均勻度為一般要求的情況時，比如供家用窗戶使用的玻璃製品，通常可容許適度的剩餘翹曲。但是，在高精度應用中，例如在製造光或磁數據存儲盤時，即使極小的翹曲或平直偏差都可能造成嚴重的後果，例如因盤面和讀/寫傳感器之間無意的接觸而導致的存儲在數據存儲盤上的信息的不能恢復的丟失。在這種高精度應用中，微米量級的平直度偏差通常是不可接受的。
已開發了一些適合於在製造普通可磁化數據存儲盤時使用的、專門涉及到與盤狀玻璃製品的製造有關的相互嚴格的表面均勻度容限的玻璃加固技術。美國專利4,803,106(以後稱為′106專利)公開的一種常規方法總的來說代表了對盤狀玻璃製品的兩個扁平表面進行化學加固處理的技術的目前狀況。如′106專利所公開的，盤狀玻璃製品被放置在被加熱到低於該玻璃製品退火溫度的溫度的熔融硝酸鉀(KNO3)熔池中一段預定的時間。通常對該KNO3熔化物增加重量百分比相當小的AgNO3。
圖1和2概括地表示對盤狀玻璃製品進行化學加固的已知的常規方法。圖1和2所示的已有技術的盤狀玻璃製品25包括上表面50和下表面52。根據常規的全表面化學加固處理，把該盤狀玻璃製品25浸入到熔融鹽離子交換熔池中將產生分別在該玻璃製品25的上和下表面50和52上形成的上擴散層60和下擴散層62。然後按照周知的研磨方法對該盤狀玻璃製品25的外直徑邊緣58進行研磨。也可對內直徑邊緣56進行研磨。
如圖2所示，按照常規離子交換化學加固方法處理的常規盤狀玻璃製品25會產生不可接受等級的盤表面翹曲。一般來說，剩餘盤表面翹曲的大小隨著玻璃製品25強度的增大指數地增大。已發現當試圖將玻璃製品25的強度增大到超過通常認可的標準強度等級時，這種常規的化學加固方法通常將產生具有不同程度的不可接受翹曲的盤狀玻璃製品。應當指出，由於工業界目前不能夠控制盤的翹曲，所以常規數據存儲盤的強度總的來說是相當低的。
在一般的用途中，利用常規加固的盤狀玻璃製品25製成的數據存儲盤包括一中孔54，該中孔54的大小與直接存取存儲器(DASD)主軸電動機的輪轂的尺寸相同。通常採用盤夾緊機構來產生集中在盤25的內直徑56附近的、足以將盤25固定到主軸電機的軸向壓力。集中在盤25的內徑56附近的該相對大的軸向力通常在盤中產生極微小的裂紋64，熟練的技術人員清楚這些裂紋顯著地減小了常規加固的數據存儲盤的強度。已知微小裂紋64通常更經常地出現在常規盤25的內徑56附近，但也可以出現在盤25的其它徑向位置處。
普遍認為對整個玻璃製品進行化學處理的常規玻璃加固方法通常使盤狀玻璃製品25的兩個表面處於相當大的壓應力狀態。這種大的壓應力狀態通過阻止在玻璃製品表面上產生拉應力通常增大了盤狀玻璃製品的耐久性。熟練的技術人員通常認識到這種全表面化學加固處理在防止玻璃製品25斷裂方面是相當有效的，但不足的是當試圖將盤狀玻璃製品加固到超過通常認可的標準強度等級時將引起不可接受的盤表面翹曲。
便攜計算機系統的發展、例如筆記本計算機和掌上型計算機的發展已對DASD及其它存儲設備的製造商提出了生產能夠承受相當大的外部衝擊的系統的挑戰。例如，跌落和撞擊在其內裝有DASD的計算機系統會顯著地影響該DASD的性能和使用壽命。便攜計算機系統的這種不正確使用通常將產生傳送給DASD敏感元件的短時間的衝擊振動，嚴重地影響了DASD元件的操作和使用壽命。
特別關心的是在DASD外殼內以相當高的旋轉速率旋轉的盤狀玻璃盤的耐久性。對被設計為供便攜計算機系統使用的數據存儲盤的新近出現的可靠性規範通常規定超過1000克的最小抗衝擊值。製造供便攜計算機系統用的足夠耐久的玻璃數據存儲盤的固有困難上還迭加著對DASA製造商提出不斷地增大這種盤的數據存儲容量的要求。普遍認為使讀/寫傳感器和數據存儲盤的數據存儲部分之間的間距最小總的來說為增大的記錄密度提供了保證。但在技術上也知道，當試圖使標稱傳感器—盤的間距最小時，該盤的數據存儲表面的平直度就成為關鍵因素和設計約束。可以預料在約30至60毫微米範圍內的傳感器—盤的間距將成為未來高性能、小形狀因數DASD的標準設計參數。高度均勻記錄表面的使用所帶來的傳感器—盤的間隙的顯著增大能夠有益地增大傳感器回讀信號靈敏度和提高數據存儲盤的記錄密度。
已經確定對盤狀玻璃製品進行化學加固的常規方法，例如在′106專利中公開的方法，通常造成使盤不能夠在高可靠DASD和便攜計算機系統中被應用的不可接受程度的通常稱為圓錐度的盤翹曲。此外，這些常規玻璃加固處理的處理步驟較多，需要相當時間才能夠完成，通常為大約16至17個小時，因此增大了生產數據存儲盤的總成本。
數據存儲系統製造業迫切地感到需要提供具有優異抗斷裂和表面均勻度特性的數據存儲盤以及製造這種盤的方法。還需要與常規化學加固處理相比顯著地減小了生產周期時間和成本的盤製造工藝。本發明滿足了這些以及其它的需要。
本發明是一種數據存儲盤的邊緣加固襯底和製造該襯底的方法。最好給盤狀玻璃襯底的選定部分施加加固劑來提高玻璃襯底的總強度。在一實施例中，最好沿盤狀玻璃襯底的內徑部分施加加固劑。最好將粘合劑與加固劑混合，以便在加固處理期間將該加固劑的流動性限制在襯底的選定內徑部分中。然後將玻璃襯底加熱到擴散溫度，在該溫度下保持一段足夠長的時間，以便使加固劑能夠擴散到玻璃襯底中去。可以有選擇地將加固劑作用於玻璃襯底的外徑部分以便進一步加固該玻璃襯底。還可以將加固劑施加於大體上位於內和外徑部分之間的玻璃襯底的中間徑向表面部分來進一步提高該玻璃襯底的強度。
圖1表示按照常規全表面化學加固處理製成的數據存儲盤的化學加固襯底；圖2是利用會產生襯底翹曲的常規化學加固處理加固的常規盤狀玻璃襯底的剖視圖；圖3是根據新穎的選擇性化學加固方法的具有化學加固的內徑邊緣部分的新穎邊緣加固盤狀玻璃襯底的頂部透視圖；圖4是根據新穎的選擇性化學加固方法的具有加固內徑邊緣部分的盤狀玻璃襯底的剖視圖；圖5是在內徑邊緣部分和外徑邊緣部分受到選擇性化學加固的新穎盤狀玻璃襯底一實施例的剖視圖；圖6是具有被選擇性地加固的內徑邊緣部分、外徑邊緣部分以及大體上位於內和外徑邊緣部分之間的中間表面部分的新穎盤狀玻璃襯底另一實施例的剖視圖；圖7是採用了一個或一個以上的數據存儲盤的直接存取存儲系統(DASD)的頂部透視圖，這些數據存儲盤由新穎的選擇性化學邊緣加固方法進行了處理的玻璃襯底所製成；圖8是採用了多個由選擇性地邊緣加固的玻璃襯底製成的數據存儲盤的DASD的側視圖；圖9是通過測試相應於各種化學加固處理(包括新穎的選擇性邊緣加固處理)的多種盤狀玻璃襯底所得到的實驗數據的表；圖10是以條線圖的方式表示的在圖9中列出的原始實驗數據的圖形表示；圖11是被修正的圖9列表的實驗數據的條線圖表示。
現在參看附圖，特別參看表示被進行了新穎的化學邊緣加固處理的盤狀玻璃襯底37一實施例的圖3和4。玻璃襯底37包括上表面70、下表面72、內徑邊緣76和外徑邊緣78。根據圖4所示實施例，只對玻璃襯底37的內徑邊緣部分76進行化學加固，以產生內徑擴散層86。足夠深度DID的內直徑擴散層86的形成顯著地加固了通常受到由盤夾緊裝置產生的最大軸向壓縮載荷作用的玻璃襯底37的內徑部分。
一般來說，內直徑擴散層86的深度DID通常是在正常製造玻璃襯底37期間產生的剩餘微小裂紋的深度和由通常被用來將數據存儲盤37固定到主軸電動機的輪轂上以便繞其旋轉的夾緊裝置所產生的預期軸向載荷等級的函數。內徑擴散層86以及受到選擇性化學加固處理的玻璃襯底37其它部分的深度DID應當為這樣的深度，即在該深度以下通常不形成這種剩餘微小裂紋。熟練的技術人員立即理解，由於只對玻璃襯底37的選定部分、例如玻璃襯底37的內徑部分進行化學加固，而沒有對整個盤襯底進行常規的全表面化學加固處理，所以顯著地節省了成本和時間。
圖4所示在其內徑部分處受到選擇性化學加固處理的玻璃襯底37具有產生高可靠和相對無缺陷的數據存儲盤所必需的基本無翹曲的上和下盤表面70和72。通過只對一部分盤襯底37進行選擇性的加固，就完全避免了與常規化學加固方法有關的不希望有的盤翹曲。
現在參看表示根據新穎的選擇性邊緣加固方法受到加固的化學加固盤狀玻璃襯底37的兩個替換實施例的圖5和6。在圖5中，選擇性地在盤襯底37的內徑部分和外徑部分處對盤狀玻璃襯底37進行化學加固。最好沿玻璃襯底37的內徑邊緣部分76形成內徑擴散層86。另外，最好對玻璃襯底37的外徑邊緣部分78進行選擇性的化學加固，以形成外徑擴散層88。在一個實施例中，內徑擴散層86的深度DID最好在約1微米至約100微米的範圍內。外徑擴散層88的深度DOD最好在約1微米至約200微米的範圍內。已經確定圖5所示選擇性的內和外徑玻璃加固處理產生了被顯著加固的盤狀襯底37，它適合於被作為具有極精確的記錄表面的數據盤受到後續處理。
在選定部分上受到化學加固的盤狀玻璃襯底37的另一實施例如圖6所示。按照類似於參看圖5描述的方式的方式在玻璃襯底37的內徑邊緣部分76處形成內徑擴散層86。最好也沿玻璃襯底37的外徑邊緣部分78形成外徑擴散層88。此外，也許需要對玻璃襯底37的中間徑向表面部分74進行化學加固。應當指出，中間徑向表面部分74最好是大體上位於內徑擴散層86和外直徑擴散層88之間的玻璃襯底37的表面部分。
在一實施例中，在大體上位於內和外徑擴散層86和88之間的玻璃襯底37的上和下表面70和72上分別形成上和下中間擴散層80和82。在另一實施例中，上和下襯底表面70和72的選定部分被進行選擇性的化學加固，以便分別形成大體上位於內和外徑擴散層86和88之間的一個或一個以上的上和下中間擴散部分80和82。應當指出，上和下中間擴散層或部分80和82的深度DMD最好比內和外徑擴散層86和88的任一深度淺。在一實施例中，上和下中間擴散層或部分80和82的深度DMD。在約1微米至約20微米的範圍內。
仍參看圖3-6描述的實施例，現在公開選擇性地加固盤狀玻璃襯底37的最佳方法。在圖4的實施例中，最好沿玻璃襯底37的內徑邊緣部分76施加加固劑。在一實施例中，將粘合劑與該加固劑混合，以便在加固處理期間將該加固劑的流動性限制在盤37的內徑邊緣部分76中。然後最好將襯底37加熱到與該加固劑有關的擴散溫度，在該溫度下保持一段預定的時間，該段時間是加固劑擴散到內徑邊緣部分76至所需深度DID所需要的。
新穎的選擇性邊緣加固方法的主要優點在於顯著地減小了對玻璃襯底37進行化學加固所需的周期時間。當採用在此公開的新穎的選擇性邊緣加固方法時，周期時間的數量級一般為一個小時。為比較起見，應當指出，當按照常規的全表面化學加固方法對玻璃襯底進行加固時，每塊玻璃襯底37的周期時間的數量級一般為16至20小時。
在一實施例中，施加到盤37的內徑邊緣部分76以便產生內徑擴散層86的加固劑包括硝酸鉀(KNO3)。該加固劑可代替地包括硝酸銀(AgNO3)或備擇地包括硝酸鈉(NaNO3)。在另一實施例中，可將硝酸鉀和硝酸銀的混合物作用於玻璃襯底37來產生內徑擴散層86。應當指出，進行新穎的選擇性化學加固處理時採用的加固劑的類型一般取決於用來製造玻璃襯底37的玻璃的類型。例如，應當利用包括KNO3或AgNO3的加固劑對用矽酸鈉(通常稱為鹼石灰)製成的玻璃襯底37進行選擇性化學加固。應當利用包括NaNO3或AgNO3的加固劑對用矽酸鋁製成的玻璃襯底37進行選擇性化學加固。也許需要通過將加固劑與最好包括碳化矽的粘合劑混合來將加固劑的流動性限制在玻璃襯底37的選定部分中。
根據圖5所示的實施例，加固劑被施加於玻璃襯底37的內徑邊緣部分76和外徑邊緣部分78。粘合劑可同樣地與加固劑混合以便在加熱和擴散處理期間如上所述限制加固劑的流動性。在將盤襯底37加熱到與玻璃種類和加固劑有關的擴散溫度並在該溫度下保持一段所需的擴散時間之後，最好形成深度DID和/或深度DOD約為10微米的內徑擴散層86和/或外徑擴散層88。應當指出，擴散溫度隨與特定種類的玻璃的有關退火溫度而變化，並且一般來說明顯地低於該相關的退火溫度。還應當指出，不同種類的玻璃的退火溫度變化很大。例如，矽酸鈉的退火溫度約為514攝氏度，而矽酸鋁的退火溫度(一般)約為712攝氏度。
參看圖6，最好按照與以上參看圖5描述的方式類似的方式形成內和外徑擴散層86和88。此外，可將加固劑施加於大體上位於內和外徑擴散層86和88之間的中間徑向表面部分74的整個表面或一部分表面。在一實施例中，位於盤襯底37的中間徑向表面部分74處的擴散層80和82的深度DMD最好約為2微米。
一般來說，在對於各種玻璃使用KNO3類型的加固劑時，擴散溫度的範圍一般在約350和650攝氏度之間，而在使用AgNO3類型的加固劑時，擴散溫度的範圍一般在約334和450攝氏度之間。沿內和外徑邊緣部分74和76將加固劑擴散至所需深度以及將加固劑擴散至中間徑向表面部分80和82所需的時間一般在1和16小時之間。應當指出，盤襯底37的大小和材料組成以及加固和粘合劑也許要求偏離這些一般化的時間和溫度處理參數。例如，擴散時間和溫度可能根據加固劑和粘合劑以及玻璃類型的特定混合而變化。被選擇性地施加於盤襯底37的內徑邊緣部分76和外徑邊緣部分78中之一的包括約百分之九十九的硝酸鉀和約百分之一的硝酸銀的加固劑一般要求在約400攝氏度的擴散溫度下加熱約1小時。還應當指出，已發現約1∶1比值的加固劑和粘合劑的混合在新穎的選擇性邊緣加固處理期間對限制加固劑的流動性是有效的。
在製造供直接存取存儲系統(DASD)使用的一個或一個以上的數據存儲盤時最好採用按照新穎的選擇性邊緣加固處理加固的玻璃襯底37。現在參看表示從DADA外殼21的基座22上拆下蓋子23的DASD#20的圖7。如圖7和8所示，DASD20通常包括按照串列隔開的關係共軸地層疊的一個或一個以上的堅固的數據存儲盤47，這些數據存儲盤47以相當高的轉速繞主軸電動機26旋轉。各個盤47典型地被格式化為包括多條間隔開的同心，各道被劃分為一系列扇區，扇區又進一步被分成各個信息段。一個或一個以上的盤47可備擇地格式化為包括螺旋形道結構。
致動器30典型地包括多條交錯的致動器臂28，各臂28具有固定在其上的一個或一個以上的傳感器27和滑動器35組件，用來將信息寫入數據存儲盤47和從數據存儲盤47讀出信息。滑動器35典型地被設計為一個氣動升力體，隨著主軸電機26轉速的增大，它將傳感器27提升離開盤47的表面，並利用由盤47的高速旋轉產生的空氣軸承使傳感器27懸浮在盤47上面。可替換地給盤表面47塗上敷形潤滑劑來減小恆接觸型滑動器35和盤表面47之間的靜摩擦和動摩擦。
致動器30一般被固定到靜止的致動器軸32，並藉助在該軸32上的旋轉，將致動器臂28移向或移離數據存儲盤47的道。固定在致動器30的線圈架上的線圈組件36通常在永久磁鐵結構38近旁旋轉，再使致動臂28掃過數據存儲盤47的表面。主軸電動機26典型地包括被電源46供電、用來旋轉數據存儲盤47的多相交流電動機或直流電動機。
隨著致動器音圈電動機響應控制器58產生的控制信號，線圈組件36和永久磁鐵結構38協同地運行。在存在由永久磁鐵結構38產生的磁場的情況下，當方向和大小變化的控制電流在線圈組件36中流動時，致動器音圈電機產生作用於致動器30的線圈架的扭轉力。施加給致動器線圈架的扭轉力又造成致動臂28沿取決於在線圈組件36中流動的控制電流的極性的方向的旋轉運動。控制器58最好包括協調送往數據存儲盤47的和來自數據存儲盤47的數據的傳送以及在將數據寫入盤47和從盤47讀出數據時與致動器音圈電動機合作把致動臂28和傳感器27移到預定道和扇區位置的控制電路。
在數據存儲系統製造界已出現了使DASD#20的機箱或外殼21小型化至適合裝入小型個人計算機例如膝上型和袖珍型計算機中的尺寸的趨勢。已出現了規定小的和很小的形狀因素DASD的外殼尺寸的各種工業標準。一種被認可的這種工業標準系列是PCMCIA(個人計算機存儲器卡工業協會)標準系列，它規定了DASD外殼的尺寸並規定了在DASD和與之連接的主計算機系統之間通信控制和數據信號的協議。
近來已出現了4個系列或4類的PCMCIA設備規範。例如，I型PCMCIA設備必須被完全包含在最大高度為3.3毫米(mm)的外殼內。再例如，II型PCMCIA設備的外殼根據PCMCIA規範不應超過最大高度5.0mm。對於III型PCMCIA設備規定了10.5mm的最大高度，IV型PCMCIA設備的特徵在於具有大於10.5mm的最大外殼高度。可以預料DASD不斷小型化的工業趨向將最終導致生產符合II型PCMCIA規程的系統。這種II型PCMCIA的DASD將可能具有約54mm×86mm×5mm的外殼尺寸，並包括具有約45mm的直徑和類似於標準信用卡的寬度的數據存儲盤47。在一實施例中，圖7和8所示的DASD20最好被包括在具有相當小的形狀因數的外殼21內，該外殼21通常符合一種或一種以上的PCMCIA外殼規範。
在不犧牲存儲容量的前提下減小DASD外殼21的尺寸典型地是通過增大數據存儲盤47的道密度或每英寸道的數量(TPI)來實現的。為了提高傳感器27對於高密度盤通常更弱的磁變化的回讀信號靈敏度，一般來說需要減小滑動器傳感器組件和旋轉的數據存儲盤之間的隔開距離。但是，一旦減小了傳感器一盤的隔開距離，則由於不可接受程度的盤翹曲的緣故，靈敏的傳感器27和盤表面之間有害接觸的可能性增大。利用按照在此公開的新穎的選擇性邊緣加固方法加固的玻璃襯底37製成的數據存儲盤一般呈現優異的表面均勻度和耐久性，因此顯著地減小或消除了盤的記錄表面和滑動器/傳感器組件之間無意的有害接觸的可能性。
現在參看圖9-11，利用表列實驗數據和條線圖說明按照幾種公開的選擇性邊緣加固方法處理的盤襯底37強度的顯著增強。圖9的列(B)和(C)列出了對按照在此描述的新穎的加固方法進行了化學加固的玻璃襯底37進行測試時獲得的實驗數據。採用普通的強度測試器來確定與各被測盤襯底37有關的平均強度。用磅作為力的單位表示的數據值概括地表示了被加固玻璃襯底37承受等量軸向載荷力的能力。起初作為平均數確定了未加固盤狀玻璃襯底37在斷裂或顯著損壞之前呈現約8.8磅的平均強度。
圖9列出的實驗數據是通過對3組12個隨機選取的盤狀玻璃襯底37進行強度測試並對這3組襯底37進行3種不同的化學加固處理來獲得的。對第1組12個玻璃襯底37進行約1小時的全表面化學加固處理。這一全表面加固方法類似於以上參看已有技術的圖1和2描述的將盤襯底37全部浸入熔融鹽離子交換熔池中的常規加固方法。全表面加固的盤襯底37的強度測試在斷裂或顯著惡化之前顯示20.8磅的平均強度。測試全表面加固的襯底37得到的原始數據列出在圖9的列(A)中。
對如圖5的實施例所描述的沿內徑邊緣部分76和外徑邊緣部分78進行了選擇性化學加固的另一組12個玻璃襯底37進行的測試表明這些被選擇性加固的襯底37在斷裂或顯著惡化之前呈現約26.4磅力的平均強度。這一組襯底37的測試數據列出在圖9的列(B)中。
最後按照類似於以上參看圖6描述的方式沿內和外徑邊緣部分76和78以及沿中間徑向表面部分74對另一組12個玻璃襯底37進行選擇性化學加固。圖9的列(C)中列出的測試數據表明按這種方式被化學加固的玻璃襯底37在斷裂或顯著惡化之前呈現49.7磅力的平均強度。應著重指出的是，根據在此描述的新穎方法的盤襯底37的選擇性化學加固在盤襯底37中沒有產生顯著的翹曲。
現在參看圖10和11，圖9中列出的實驗數據用條線圖的形式來表示。圖10表示了按照3種化學加固方法的每一種測試的各組12個盤狀玻璃襯底37相關的實驗數據。應當指出，平均來說，在內和外徑邊緣部分76和78處被進行了選擇性加固的玻璃襯底37的強度提高到未加固玻璃襯底強度的300％。除內和外徑邊緣部分76和78外還在中間徑向表面部分74處被選擇性加固的盤襯底37的強度提高到未加固玻璃襯底強度的565％。
圖11中以條線圖形式表示的修正數據更加明顯地指出了根據在此公開的新穎化學加固方法的玻璃襯底37的被選擇加固部位的優點。應當指出，圖9中用星號表示的數據值在計算圖11中以條線圖形式表示的平均修正強度值時被忽略。當對襯底37進行內和外徑邊緣76和78的加固時，可實現例如將玻璃襯底37的強度提高到353％。通過根據所公開的新穎的選擇性邊緣加固方法把玻璃襯底37的中間徑向表面部分74與內和外徑邊緣部分76和78一起選擇性地加固可更顯著地將玻璃襯底37的強度提高到605％。
當然應認識到不超出本發明的範圍或不違背本發明的精神可對以上討論的各實施例進行各種修改和補充。例如，在直徑為1.8 ″、2.5″、5.25″和8″的數據存儲盤的製造中可以採用被加固的玻璃襯底37，被加固的玻璃襯底37可以以各種轉速旋轉。利用被加固的玻璃襯底37製成的數據存儲盤可設計為按照磁、光的方式或者按照適合於在盤狀襯底上進行存儲的其它方式存儲信息。此外，所公開的製造過程的參數的值域一般將是有效的。還有，在製造新穎的邊緣加固玻璃襯底37時可採用與在此規定的材料和製造技術不相同的材料和製造技術。再有，可以例如用玻璃或玻璃和陶瓷的複合物製造邊緣加固襯底37。例如，也許需要只對盤襯底的一個或一個以上的上面部分進行選擇性加固，或者需要對盤襯底的一個或一個以上的上面部分和下面部分都進行選擇性加固。因此，本發明的範圍不應限於以上所述的具體實施例，而應當只由所附的權利要求和所公開的各實施例的等同物來限定。
權利要求
1.對供直接存取存儲系統使用的數據存儲盤的襯底進行加固的方法，包括以下步驟提供確定了中孔並具有內徑部分和外徑部分的實質上為玻璃的盤狀襯底；有選擇地將加固劑施加於襯底的內徑部分和外徑部分的至少一個部分；在與玻璃和加固劑關聯的擴散溫度下加熱襯底；其中加熱襯底使加固劑擴散到襯底的內徑部分和外徑部分的至少一個部分中去。
2.權利要求1的方法，包括將加固劑與粘合劑混合的另一步驟。
3.權利要求2的方法，其中混合步驟包括將至少包含碳化矽的粘合劑與加固劑混合的步驟。
4.權利要求1的方法，在該方法中盤狀襯底包括大體上位於襯底的內和外徑部分之間的中間徑向部分；該方法包括將第二種加固劑施加於中間徑向部分的另一步驟，擴散到中間徑向部分中去的第二種加固劑的濃度不同於有選擇地擴散到襯底的內徑部分和外徑部分的至少一個部分中去的加固劑的濃度。
5.權利要求4的方法，其中加固劑和第二種加固劑在成分方面基本上相同。
6.權利要求4的方法，其中擴散到中間徑向部分中去的第二種加固劑的濃度低於有選擇地擴散到襯底的內徑部分和外徑部分的至少一部分中去的加固劑的濃度。
7.權利要求4的方法，其中第二種加固劑擴散到大體上在中間徑向部分內的襯底中的深度小於加固劑有選擇地擴散到襯底的內徑部分和外徑部分的至少一部分中的深度。
8.權利要求1的方法，其中該方法的步驟大體上在約0.5小時至約2.0小時的時間間隔內執行。
9.權利要求1的方法，其中施加加固劑的步驟包括施加至少包含硝酸鉀、硝酸銀和硝酸鈉之一的加固劑的步驟。
10.權利要求1的方法，在該方法中盤狀襯底包括大體上位於襯底的內和外徑部分之間的中間徑向部分；該方法包括對大體上在襯底的中間徑向部分內的襯底進行加固的另一步驟。
11.一種適合於在直接存取存儲系統中使用的化學加固數據存儲盤，包括由玻璃組成的、確定了中孔的盤狀襯底，該襯底包括內徑部分、外徑部分以及位於內和外徑部分之間的中間徑向部分；擴散到襯底的內徑部分中的第一種加固劑；其中襯底的內徑部分的強度大於襯底的中間徑向部分和外徑部分中的任一部分的強度。
12.權利要求11的數據存儲盤，還包括擴散到襯底的外徑部分中去的第三種加固劑；其中內徑部分和外徑部分中的任一部分的強度大於中間徑向部分的強度。
13.權利要求12的方法，其中第一種加固劑和第三種加固劑在成分方面基本相同。
14.權利要求12的數據存儲盤，其中第一種和第三種加固劑至少包括硝酸鉀、硝酸銀和硝酸鈉。
15.權利要求11的數據存儲盤，還包括擴散到襯底的中間徑向部分中的第二種加固劑；擴散到襯底的外徑部分中的第三種加固劑；其中內徑部分和外徑部分的任一部分的強度大於中間徑向部分的強度。
16.權利要求11的數據存儲盤，還包括擴散到襯底的中間徑向部分中的第二種加固劑；擴散到襯底的外徑部分中的第三種加固劑；其中第一種和第三種加固劑中的任一種的濃度高於第二種加固劑的濃度。
17.權利要求11的數據存儲盤，其中襯底可抗超出1000克的衝擊力。
18.權利要求11的數據存儲盤，在該數據存儲盤中襯底包括上表面和下表面；內徑部分包括接近中孔的內徑邊緣部分；外徑部分包括沿襯底的外圓周定義的外徑邊緣部分；中間徑向部分至少包括大體上位於內和外徑邊緣部分之間的上和下襯底表面中的任一表面的一部分；第一種加固劑擴散到襯底的內徑邊緣部分中，襯底的內徑邊緣部分的強度大於襯底的中間徑向部分和外徑邊緣部分中的任一部分的強度。
19.具有外殼的直接存取存儲設備，該設備包括安裝到外殼上的主軸電機；可運動地安裝到外殼上的致動器；安裝到致動器上的傳感器；以及適合於安裝在主軸電動機上的化學加固數據存儲盤，該數據存儲盤包括由玻璃組成的、確定了中孔的盤狀襯底，該襯底包括內徑部分、外徑部分以及位於內和外徑部分之間的中間徑向部分；擴散到襯底的內徑部分中的第一種加固劑；其中襯底的內徑部分的強度大於襯底的中間徑向部分和外徑部分中的任一部分的強度。
20.權利要求19的數據存儲盤，還包括擴散到襯底的外徑部分中的第三種加固劑；其中內徑部分和外徑部分中的任一部分的強度大於中間徑向部分的強度。
21.權利要求19的數據存儲盤，還包括擴散到襯底的中間徑向部分中的第二種加固劑；擴散到襯底的外徑部分中的第三種加固劑；其中內徑部分和外徑部分中的任一部分的強度大於中間徑向部分的強度。
22.權利要求19的數據存儲盤，其中襯底承受大於1000克的衝擊力。
全文摘要
數據存儲盤的邊緣加固的襯底和製造該襯底的方法。在一實施例中，最好沿盤狀玻璃襯底的內徑部分施加加固劑。最好將粘合劑與加固劑混合，以便在加固處理期間將加固劑的流動性限制在襯底的被選定的內徑部分中。然後將玻璃襯底加熱到擴散溫度，在該溫度下保持足夠長的時間以便使加固劑擴散到玻璃襯底中去。可以有選擇地將加固劑施加於玻璃襯底的外徑部分來進一步加固玻璃襯底。
文檔編號G11B7/26GK1138197SQ96102258
公開日1996年12月18日 申請日期1996年6月6日 優先權日1995年6月7日
發明者史蒂芬·F·斯塔克, 約漢·D·阿蒙德林, 道格拉斯·H·皮爾廷斯魯德 申請人:國際商業機器公司