CN1677509A

CN1677509A - 用于垂直磁记录介质的基板和用该基板的垂直磁记录介质

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Publication number: CN1677509A
Application number: CNA200510056923XA
Authority: CN
Inventors: 上住洋之; 中岛典彦; 川田辰实; 樋口和人
Original assignee: FUJI ELECTRIC ELECTRONIC Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: JP4172412B2; CN100411017C; US20050238926A1; MY139390A; JP2005293748A; TW200534246A; IE20050117A1

Abstract

本发明的一个目的是提供一种用于垂直磁记录介质的基板，该基板具有足够的生产能力，充当垂直磁记录介质的软磁性衬里层并确保表面硬度。本发明还提供了使用这种基板的垂直磁记录介质。该基板包括一个由铝合金构成的非磁性基体1，一层在非磁性基体上形成的而且由至少含镍的材料构成的粘附层2，和一层通过无电镀膜法在粘附层2上形成的软磁性底层3，该软磁性底层3含有3at％至20at％的磷和在除磷外的钴和镍的原子数中的比例(Co/(Co+Ni))为至少25at％的钴；粘附层的厚度为至少0.1μm。软磁性底层的厚度为至少0.2μm，粘附层和软磁性底层的厚度总和为至少3μm。

Description

用于垂直磁记录介质的基板和用该基板的垂直磁记录介质

技术领域

本发明涉及用于垂直磁记录介质的基板和安装在计算机的外部存储装置和其它磁记录装置上的垂直磁记录介质，特别涉及适合安装在硬盘驱动器(HDD)上的垂直磁记录介质，和用于这种垂直磁记录介质的基板。

背景技术

一种垂直磁记录系统正作为一项技术引起人们的关注以代替传统纵向磁记录系统实现高密度磁记录。

特别地，如专利文件1所公开的，已知一种双层垂直磁记录介质适用于垂直磁记录系统以实现高密度记录。给一种双层垂直磁记录介质在储存信息的磁记录层下方配有一层称作软磁性衬里层的软磁薄膜。该具有高饱和磁通密度的软磁性衬里层有利于磁头产生的磁通量的通过。这种双层垂直磁记录介质提高了磁头产生的磁场的强度和梯度以提高记录分辨率，还提高了介质的漏磁通。

这种软磁性衬里层通常使用通过溅射法制成的厚度为大约200nm至500nm的Ni-Fe合金膜、Fe-Si-Al合金膜或主要由钴构成的非晶态合金膜。从生产成本和大规模生产能力的角度考虑，通过溅射法制成这种相对较厚的薄膜是不合适的。

为了解决这个问题，已经提出使用由无电镀膜法制成的软磁薄膜作为软磁性衬里层。例如专利文件2提出了使用由镀敷法制成的NiFeP膜的软磁性衬里层。

非专利文件1提出了一种CoNiFeP镀膜，而非专利文件2提出了一种铁磁NiP镀膜。

已知的是，如果软磁性衬里层形成磁畴结构并产生被称作磁畴壁的磁化转变区域，那么由磁畴壁生成的被称作尖峰噪声的噪声会降低垂直磁记录介质的性能。因此，软磁性衬里层需要抑制磁畴壁的形成。

由于NiFeP镀膜易于形成磁畴壁，非专利文件3公开了必须通过溅射法在镀膜上形成MnIr合金薄膜以抑制磁畴壁的形成。据描述通过在磁场中镀敷可以在上述CoNiFeP镀膜中实现对磁畴壁形成的抑制。铁磁NiP镀膜被认为不会产生尖峰噪声。

专利文件3也提出了通过以在磁盘基板的周向上显示出磁各向异性的方式形成由钴或CoNi合金构成的矫顽力Hc为30至300Oe的衬里层可以抑制尖峰噪声的产生。尽管该例子中的衬里层是由例如溅射法或蒸发法之类的干沉积法形成，专利文件4提出了一种通过电镀法形成Hc至少为30Oe且能够抑制尖峰噪声的Co-B薄膜的方法，并提出可用于软磁性衬里层。

同时，目前实际使用的采用纵向磁记录系统的硬盘驱动器的磁记录介质(硬盘)使用包含非磁性Ni-P镀膜的非磁性基板，该镀膜包含大约20原子百分比(at％)的磷，而且是通过无电镀膜法在铝合金基体上形成的厚度为大约8μm至15μm的膜。

这种非磁性Ni-P镀膜主要用于填补例如铝合金基体上的凹痕之类的缺陷并通过抛光镀膜表面以获得光滑表面。这种镀膜也可用于获得用于硬盘的基板所需的表面硬度。用于硬盘的基板被认为必须具有一定的表面硬度，以避免在硬盘驱动器工作过程中磁头与磁记录介质的碰撞而产生的损害。

专利文件1：日本专利公开第S58-91号

专利文件2：日本未审查专利申请公开第H7-66034号

专利文件3：日本未审查专利申请公开第H2-18710号

专利文件4：日本未审查专利申请公开第H5-1384号

非专利文件1：Digest of 9th Joint MMM/Intermag Conference，EP-12，p.259(2004)

非专利文件2：Digest of 9th Joint MMM/Intermag Conference，GD-13，p.368(2004)

非专利文件3：J.of The Magnetics Society of Japan，vol.28，No.3，p.289(2004)

为了抑制上述NiFeP镀膜中的尖峰噪声，需要通过溅射法在镀膜上形成MnIr合金薄膜来抑制磁畴壁的形成。对通过溅射法形成一层附加膜以抑制磁畴壁形成的需求在生产成本和大规模生产能力方面有损镀敷法的优点，因此是不合意的。

上述CoNiFeP镀膜还在实际制造过程中难以在镀浴中对基板施加均匀磁场，并因此极有可能降低大规模生产能力。

尽管具有高饱和磁通密度Bs的含铁镀膜适用于软磁性衬里层，但已知通常很难确保镀浴的稳定性，因为铁离子同时结合二价和三价离子的稳定形式。因此含铁镀膜在大规模生产能力方面也是不完善的。

至于上述铁磁NiP镀膜，镍显示出较低值0.65T的Bs，而为进行高生产能力的无电镀膜而加入的磷进一步降低了Bs。因此，可以预计这种铁磁NiP镀层具有相当差的提高垂直磁记录介质的记录和再现性能的作用。

发明人已经对镀敷法形成的软磁性底层的矫顽力和磁畴壁形成之间的相关性，发现不小于30Oe的镀膜的矫顽力值不能完全防止磁畴壁的形成，尽管能观察到抑制的趋势。进一步阐明的是，矫顽力的增加会降低记录和再现性能。

如上所述，传统技术几乎不能得到允许高密度记录并抑制尖峰噪声且仍然具有低生产成本和令人满意的大规模生产能力的垂直磁记录介质的衬里层。

此外，硬盘基板中使用的软磁镀膜的制造必须使得表面粗糙度和表面硬度能够确保作为硬盘基板的工作。

发明内容

考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于垂直磁记录介质的基板，该基板可以进行大规模生产，充当垂直磁记录介质的软磁性衬里层并确保表面硬度。本发明的另一目的是提供使用这种基板的垂直磁记录介质。

发明人已经为解决上述问题进行了大量研究，并发现通过在由铝合金构成的非磁性基体上形成由至少含镍的材料构成的粘附层，并形成由至少含3at％至20at％的磷和在除磷外的钴和镍的原子数中的比例至少为25at％的钴(Co/(Co+Ni))的Co-Ni-P合金构成的软磁性底层，并使粘附层的厚度为至少0.1μm，软磁性底层的厚度为至少0.2μm，粘附层和软磁性底层的厚度总和为至少3μm，由此可以获得允许大规模生产、充当垂直磁记录介质的软磁性衬里层并确保表面硬度的用于垂直磁记录介质的基板。

通过在铝合金非磁性基体和软磁性底层之间插入镍合金粘附层，可以增强铝合金非磁性基体和Co-Ni-P合金软磁性底层之间的粘合力。此用途中的粘附层的厚度优选为至少0.1μm。

软磁性底层的厚度需要至少0.2μm以充当能够进行高密度记录的垂直磁记录介质的软磁性衬里层。

软磁性底层和粘附层的厚度上限尽管没有严格限于具体范围，但从制造成本的角度考虑，优选为至多15μm，更优选为至多7μm。软磁性底层和粘附层的厚度总和必须为至少3μm以确保基板表面的厚度。

粘附层的材料必须是至少含镍的材料以提高非磁性基体和软磁性底层之间的粘合力。适用于粘附层的材料包括，例如，溅射法形成的纯镍、Ni-Co合金和Ni-P合金、和无电镀膜法形成的Ni-P合金和Ni-B合金。其中更有利的材料是非磁性NiP合金，包括无电镀膜法形成的磷浓度约为20at％的非磁性NiP合金和添加了钼以增强耐热稳定性的NiMoP合金。对于粘附层，这些材料的使用保持了很高的生产率而且从不影响记录和再现能力，因为它们是非磁性物质。

关于软磁性底层的组成，低于3at％的磷浓度几乎不能形成稳定的无电镀层，而超过20at％的磷浓度会产生非常低的Bs值而且不能起到软磁性衬里层的作用。在除磷外的钴和镍的原子数中的比例中低于25at％的钴浓度是不合适的，因为不能保持足够高的Bs值。尽管钴浓度的上限并不严格限于特定值，但在除磷外的钴和镍的原子数中的比例中超过90at％的浓度往往会使CoNi合金形成具有大晶体磁性各向异性常数的hcp结构并提高矫顽力，因此是不合意的。该组合物优选含有在除磷外的钴和镍的原子数中的比例中的至少10％的镍以稳定形成fcc结构。

更优选在除磷外的钴和镍的原子数中的比例中至少50wt％和低于90％的钴浓度，因为可以得到高Bs值和优异的软磁性能，而且可以发挥最有效的作为软磁性衬里层的作用。

为提高镀浴的耐蚀力和稳定性而在软磁性底层中包含至多几at％的锗或铅不会减损本发明的优点。

要将具有这种结构的基板用于硬盘的磁盘基板，软磁性底层必须具有至多0.5nm的表面粗糙度Ra和至多0.5nm的微表面波度，以获得大约10nm或更小的用于记录和再现信息的磁头上浮量(flightheight)。通过使用氧化铝或硅胶之类的悬浮磨料对软磁性底层的表面进行抛光，可以有效获得这种光滑表面。

可以在形成软磁性底层之后或在上述磨光处理之后进行加热处理，尽管在本发明的镀膜中无需加热处理也能获得所需的性能。

本发明的发明人已经对在CoNiP镀敷的软磁性底层中抑制磁畴壁的形成进行了大量研究，发现需要将Mrrδ/Mrcδ比率控制在0.33-3.00之间，其中Mrcδ是从通过沿磁盘基板的周向施加磁场测得的磁化曲线中获得的厚度和剩余磁化之积，Mrrδ是从通过沿磁盘基板的径向施加磁场测得的磁化曲线中获得的厚度和剩余磁化之积。

如果Mrrδ/Mrcδ低于0.33，磁化趋向于沿磁盘基板的周向校正，而如果Mrrδ/Mrcδ高于3.00，磁化趋向于沿磁盘的径向校正。因此，易于沿各个方向形成磁畴壁，从而产生不合意的尖峰噪声。

发明人还发现Hc值与磁畴壁的形成没有极强的关系，而且当Hc值不高于大约20Oe而不是非专利文件3和4所述的至少30Oe时，记录和再现性能提高。

本发明的垂直磁记录介质使用上述本发明的用于垂直磁记录介质的基板，并包括在基板上依序形成的至少一层非磁性籽晶层、一层磁记录层、和一层保护层。按照发明人的研究，这种垂直磁记录介质具有良好的作为双层垂直磁记录介质的记录和再现性能，因为磁盘基板的最上表面上的软磁性底层起到软磁性衬里层的作用。此外，通过以很高的大规模生产能力进行的无电镀膜法形成软磁性衬里层。因此，这种介质的制造非常廉价，因为不需要通过例如溅射法形成衬里层。

有利地，在基板最上表面上的软磁性底层和非磁性籽晶层之间加入厚度和饱和磁通密度之积至少为150Gμm且厚度至多为50nm的软磁性辅助层。由于软磁性辅助层和软磁性底层都起到软磁性衬里层的作用，双层垂直介质的作用提高了，并且软磁性辅助层显示出对软磁性底层中产生的随机噪声的抑制作用。

软磁性辅助层的厚度和饱和磁通密度之积优选为至少150Gμm以提高作为软磁性衬里层的作用。厚度优选为最多50nm。大于50nm的厚度易于在软磁性辅助层中形成磁畴壁并产生尖峰噪声，还会降低生产能力。

本发明提供了这样一种用于垂直磁记录层的基板，其允许大规模生产，可以起到垂直磁记录介质的软磁性衬里层的作用，确保表面粗糙度并且几乎不会产生尖峰噪声。

本发明的垂直磁记录介质，使用的是本发明的用于垂直磁记录介质的基板，实现了良好的记录和再现性能。由于本发明的介质中的软磁性衬里层是由允许大规模生产的无电镀膜法形成的，软磁性衬里层所需的相对较厚的膜不需要通过例如溅射法形成，从而可以非常廉价地进行生产。

下文将描述本发明的一些优选实施例。

附图说明

图1是按照本发明的一个实施例的用于垂直磁记录介质的基板结构的截面示意图；

图2是表示按照本发明的一个实施例的垂直磁记录介质的结构的截面示意图；

图3是表示按照本发明的一个实施例含有软磁性辅助层的垂直磁记录介质的结构的截面示意图；

图4表示具有不同的软磁性底层膜厚的垂直磁记录介质在300kFCI的记录密度下的再现输出信号与在磁头中的写入电流的关系；

图5表示具有软磁性底层中的不同的平均磷浓度的垂直磁记录介质在300kFCI的记录密度下的再现输出信号与磁头中的写入电流的关系；

图6表示按照除磷外的钴和镍的原子数中的比例(Co/(Co+Ni))的具有软磁性底层中的不同平均钴浓度的垂直磁记录介质在300kFCI的记录密度下的再现输出信号与磁头中的写入电流的关系；

图7表示软磁性底层的典型的磁化曲线、残留磁化和矫顽力的定义，其中(a)表示沿磁盘径向的情况，(b)表示沿磁盘周向的情况；

图8表示在370kFCI的记录密度下的信噪比SNR与软磁性辅助层的厚度的关系。

附图标记解释

1 非磁性基体

2 粘附层

3 软磁性底层

10 基板

20 非磁性籽晶层

30 磁记录层

40 保护层

100 软磁性辅助层

具体实施方式

基板的实施例

图1表示本发明的一个实施例的用于垂直磁记录介质的基板的结构。图1所示的实施例的用于垂直磁记录介质的基板10包括非磁性基体1、基体上的粘附层2和粘附层上的软磁性底层3。

粘附层2和软磁性底层3可以在非磁性基体1的另一面上形成，尽管这在图1中没有标示出来。

非磁性基体1可以由传统硬盘的基板中使用的磁盘状Al-Mg合金板或类似材料构成。在基板为非磁盘状(例如鼓状)的情况下，下列描述中的磁盘周向应该替换成磁头运行方向，磁盘径向应该替换成介质表面上与磁头运行方向垂直的方向，而本发明的效果不变。

粘附层2的材料必须至少含有镍以增强非磁性基体1和软磁性底层3之间的粘合力。粘附层适用的材料包括溅射法形成的纯镍、Ni-Co合金和Ni-P合金，和无电镀膜法形成的Ni-P合金和Ni-B合金。

上述材料中，更有利的粘附层材料是通过无电镀膜法形成的磷浓度约为20at％的非磁性NiP合金和添加了钼以增强耐热稳定性的NiMoP合金。这些材料保持高生产能力而且不会涉及基记录和再现性能，因为这些材料是非磁性的。

粘附层2的厚度需要至少为0.1微米以确保非磁性基体1和软磁性底层3之间的粘合力。

在粘附层2上形成的软磁性底层3是由无电镀膜法形成的CoNiP合金构成的。

软磁性底层3必须是含3at％至20at％的磷和除磷外的钴和镍的原子数的比例至少为25at％的钴的CoNiP合金。如果磷浓度低于3at％，几乎不能形成稳定的无电镀膜；如果磷浓度高于20at％，Bs值会变得非常低，而且不能获得作为双层垂直磁记录介质的软磁性衬里层的作用。

除磷外的钴和镍的原子数的比例的钴浓度低于25at％是不合适的，因为不能保持足够高的Bs值。尽管钴浓度的最大值并不限于特定值，但如果在除磷外的钴和镍的原子数的比例中钴浓度超过90at％，CoNi合金通常易于形成具有大晶体磁性各向异性常数的hcp结构并易于提高矫顽力。因此，钴浓度最好不高于除磷外钴和镍的原子数的90at％。因此该合金组成最好含有除磷外的钴和镍的原子数比例为至少10％的镍，以形成稳定的fcc结构。

更优选在除磷外的钴和镍的原子数比率中占至少50at％至低于90at％的钴浓度以显示出高Bs值和优异的软磁性能，并最有效地起到软磁性衬里层的作用。

为提高耐蚀力和使镀浴稳定而在软磁性底层中包含至多几at％的锗或铅不会妨碍本发明的效果。

软磁性底层3的厚度需要为至少0.2μm以起到用于垂直磁记录介质的软磁性衬里层的作用。尽管软磁性底层3和粘附层2的厚度上限不限于任何特定值，但从制造成本的角度考虑，它们的厚度都最好不高于15μm，更优选至多7μm。

粘附层2和软磁性底层3的厚度总和需要为至少3μm以确保基板表面的硬度。尽管厚度总和的上限不限于某一特定值，但从制造成本的角度考虑，总和最好不高于15μm，更优选至多7μm。

可以利用已知的使用次磷酸钠还原剂的所谓kanigen镀镍法，并适当控制镀浴的组成、温度和pH值，由此形成构成上述粘附层2的非磁性NiP合金和构成软磁性底层3的CoNiP合金镀膜。

将具有上述构造的垂直磁记录介质使用的基板10用于硬盘的磁盘基板时，软磁性底层3需要具有不高于0.5nm的表面粗糙度Ra和不高于0.5nm的微表面波度，以便将用于信息记录和再现的磁头的上浮量(flight height)保持在大约10nm以内。

此处，表面粗糙度Ra是指使用原子力显微镜AFM在5平方μm的面积上测量表面几何结构时三维图象的中心线表面粗糙度；而微表面波度Wa是指使用Zygo公司制造的光学表面几何结构测量设备通过500μm的长波长和50μm的短波长滤波器在1平方mm的面积上测得的波度。

这种表面几何结构可以通过使用游离磨料对软磁性底层3的表面进行抛光和光滑化处理而有效地获得。抛光可以通过与非磁性Ni-P膜的传统光滑处理类似的技术进行。例如，可以使用带有聚氨酯泡沫抛光垫的双抛光机并加入悬浮氧化铝或硅胶的磨料来进行抛光。

可以使用常用于制造磁记录介质的垂直磁记录介质使用的基板进行本发明的一个实施例，该基板包括铝合金基体和大约10μm厚的非磁性Ni-P镀层，而且具有经抛光光滑化的表面。清洁基板表面之后，通过无电镀膜法形成本发明的由CoNiP构成的软磁性底层。由于非磁性Ni-P镀层具有粘附层2的作用，这种基板结构相当于图1所示的本发明的用于垂直磁记录介质的基板10，并保留了本发明的效果。

为了确保0.5nm以内的表面粗糙度Ra，按照发明人的研究，需要在CoNiP合金的软磁性底层3的无电镀膜过程后再进行上述光滑化处理。因此，从生产率和成本的角度考虑，软磁性底层的镀膜过程最好在镀敷相当于粘附层2的非磁性Ni-P层后立即进行，从而省略光滑化处理。

在形成软磁性底层后或在上述光滑化处理后可以进行加热处理，尽管在本发明的镀膜中无需加热处理也能获得所需的性能。

考虑到在CoNiP镀敷的软磁性底层3中抑制磁畴壁的形成，需要将Mrrδ/Mrcδ比率控制在0.33至3.00之间，其中Mrcδ是从通过沿磁盘基板的周向施加磁场测得的磁化曲线中获得的厚度和剩余磁化之积，Mrrδ是从通过沿磁盘基板的径向施加磁场测得的磁化曲线中获得的厚度和剩余磁化之积。如果Mrrδ/Mrcδ低于0.33，磁化趋向于沿磁盘基板的周向校正，而如果Mrrδ/Mrcδ高于3.00，磁化趋向于沿磁盘的径向校正。因此，易于沿各个方向形成磁畴壁，从而产生不期望的尖峰噪声。

Hc值与磁畴壁的形成没有极强的关系，而且当如非专利文件3和4所述的Hc值不高于大约20Oe而不低于30Oe时，记录和再现性能提高。

可以通过适当调整非磁性基体在镀浴中的转速和镀浴的组成来控制Mrrδ/Mrcδ比率的大小。也可以通过在镀浴中对非磁性基体施加磁场来控制Mrrδ/Mrcδ。然而，在实际生产过程中，在镀浴中对基板施加均匀磁场是困难的。此外，该过程非常容易减损大规模生产能力。

介质的实施例

图2表示本发明的实施例的垂直磁记录介质的结构。图2所示的实施例的垂直磁记录介质包括在图1所示的用于垂直磁记录介质的基板10上依序形成的至少一层非磁性籽晶层20、一层磁记录层30、和一层保护层40。

基板10优选为磁盘状的磁盘基板。尽管没有标示出来，但非磁性籽晶层20、磁记录层30和保护层40也可以在基板10的另一面上形成。

非磁性籽晶层20可以很好地由能够控制磁记录层30的晶体配向和晶粒大小的材料构成，而且没有任何具体限制。当磁记录层30是由CoCrPt合金构成的垂直磁膜时，例如非磁性籽晶层20可以由CoCr合金、钛或钛合金、或钌或钌合金构成。当磁记录层30是由层压钴合金层和铂或钯层构成的所谓的层压垂直磁化膜时，非磁性籽晶层20可以由铂或钯构成。在非磁性籽晶层20上方或下方可以有一层预种晶(pre-seed)层或中间层而不会影响本发明的效果。

磁记录层30可以由允许在垂直磁记录介质中记录和再现的任何材料构成。这些材料可以选自上述由CoCrPt合金、含氧化物的CoCrPt合金构成的垂直磁化膜或含钴合金和铂或钯层的所谓垂直磁化膜。

保护层40是主要由例如碳构成的薄膜。保护层40也可以由主要由碳构成的薄膜和在薄膜上涂敷全氟聚醚之类的液体润滑剂形成的液体润滑剂层构成。

非磁性籽晶层20、磁记录层30和保护层40可以通过选自溅射、CVD、真空蒸发、电镀和类似方法的薄膜形成技术来形成。

如上所述制成的垂直磁记录介质具有良好的作为双层垂直磁记录介质的记录和再现性能，因为基板10中的软磁性底层3(图1)起到软磁性衬里层的作用。此外，通过具有高生产能力的无电镀膜法形成软磁性衬里层。因此，可以以非常低的成本制造这种介质，因为不需要通过例如昂贵的溅射法形成衬里层。

具有软磁性辅助层的介质的一个实施例

图3表示本发明的一个实施例中配有软磁性辅助层的垂直磁记录介质的结构。图3所示的实施例中的垂直磁记录介质包括在图1所示的用于垂直磁记录介质的基板10上依序形成的至少一层软磁性辅助层100、一层非磁性籽晶层20、一层磁记录层30、和一层保护层40。

基板10优选为磁盘状的磁盘基板。尽管没有标示出来，但软磁性辅助层100、非磁性籽晶层20、磁记录层30和保护层40也可以在基板10的另一面上形成。

非磁性籽晶层20、磁记录层30和保护层40可以由与图2所示的垂直磁记录介质中所用的材料类似的材料构成。

软磁性辅助层100优选厚度和饱和磁通密度之积至少为150Gμm且厚度不大于50nm。辅助层的例子包括饱和磁通密度为10,000G且15-50nm厚的CoZrNb无定形软磁层和饱和磁通密度为15,000G且10-50nm厚的FeTaC软磁层。

当配有软磁性辅助层100时，软磁性辅助层100和软磁性底层都起到软磁性衬里层的作用，改进了双层垂直介质的性能。此外，产生了降低软磁性底层3中生成的随机噪声的作用。

软磁性辅助层100的厚度和饱和磁通密度之积优选为至少150Gμm以提高作为软磁性衬里层的性能。厚度优选不大于50nm。如果厚度超过50nm，则易于在软磁性辅助层100中形成磁畴壁，从而产生尖峰噪声，还会降低生产率，因此，这样的厚度是不合意的。

实施例

下文将描述按照本发明的实施例的基板和介质的具体实施例。基板的实施例是图1中的基板10，它是用于硬盘的磁盘基板而且在磁盘状的非磁性基体1的正面和背面上含有粘合层2和软磁性底层3。介质的实施例是在基板10的两面都含有图2和图3所示的包括磁记录层30在内的这些层的硬盘。

实施例1

制造图1所示的基板

使用公称直径为3.5英寸的磁盘状Al-Mg合金板用作图1中的非磁性基体1。通过碱洗和酸蚀刻清洁基体表面并对其进行锌酸盐化(锌浸镀)以作为无电Ni-P镀膜的起始反应层。然后，使用可购得的用于硬盘基板的无电Ni-P镀敷液(C.Uyemura & Co.，Ltd.制造的NIMUDENHDX)在控制在下述条件下——镍浓度为6.0±0.1g/L、pH值为4.5±0.1、液温为92±1℃——的镀浴中形成厚度从0-10μm不等的非磁性Ni-P合金粘附层2。非磁性Ni-P镀膜中的平均磷浓度为20at％。

随后，使用表1所示的镀浴(1)形成厚度为0.5-10μm不等的CoNiP合金的软磁性底层3。基板以10rpm的转速在镀浴中旋转。形成的软磁性底层3具有15at％的平均磷浓度，和除磷外的钴和镍原子数比例的71at％的平均钴浓度。

表1 镀浴(1)

硫酸镍	10g/L
硫酸镍	10g/L	硫酸钴	10g/L
次磷酸钠	15g/L	硫酸钴	10g/L
次磷酸钠	15g/L	柠檬酸钠	60g/L
硼酸	30g/L	柠檬酸钠	60g/L
硼酸	30g/L	PH	8±0.2(通过NaOH和H₂SO₄调整)
液温	80±2℃	PH	8±0.2(通过NaOH和H₂SO₄调整)

使用平均粒径为60nm的硅胶和聚氨酯形式抛光垫对软磁性底层3的表面进行抛光。表面粗糙度Ra为0.3nm，微表面波度Wa为0.2nm。由此，制造图1所示的用于垂直磁记录介质的基板10。

抛光量转换成厚度是大约0.5μm。下列说明中的软磁性底层3的厚度全部都是抛光处理后的值。

在没有形成粘合层2或粘合层2的厚度为0.05μm的情况下形成软磁性底层3时，在软磁性底层3上会产生气泡。因此，既不能进行抛光也不能如下所述通过溅射进行沉积。

制造图2的介质

在清洁用于垂直磁记录介质的磁盘基板10后，将基板置于溅射装置中。用灯加热器将基板加热10秒钟以达到200℃的表面温度后，使用钛靶在基板表面上沉积钛的厚度为10nm的非磁性籽晶层20，随后使用Co₇₀Cr₂₀Pt₁₀靶沉积CoCrPt合金的厚度为30nm的磁记录层30，最后使用碳靶沉积8nm厚的碳保护膜的保护层40。然后，从真空室中取出带有这些层的基板。所有这些通过溅射进行的沉积过程都是通过DC磁控管溅射法在5mTorr的氩气压下进行的。此后，通过浸渍法由全氟聚醚形成2nm厚的液体润滑剂层，以制成图2的垂直磁记录介质。

评估

将由此制成的垂直磁记录介质(硬盘)与用于垂直磁记录介质的单极型磁头一起安装在硬盘驱动器中。对硬盘驱动器施加50G的脉冲1ms后，通过光学显微镜观察垂直磁记录介质上产生的裂纹。

表2表示在具有不同厚度的粘附层和软磁性底层的介质上裂纹的产生情况。

表2

软磁性底层的厚度(μm)	Ni-P粘附层的厚度(μm)	厚度总和(微米)	裂纹(*)
软磁性底层的厚度(μm)	Ni-P粘附层的厚度(μm)	厚度总和(微米)	裂纹(*)	0.0	5.0	5.0	○
0.2	1.0	1.2	×	0.0	5.0	5.0	○
0.2	1.0	1.2	×	0.2	3.0	3.2	○
1.5	0.5	2.0	×	0.2	3.0	3.2	○
1.5	0.5	2.0	×	1.5	1.2	2.7	△
1.5	1.8	3.3	○	1.5	1.2	2.7	△
1.5	1.8	3.3	○	1.5	5.0	6.5	○
3.0	0.1	3.1	○	1.5	5.0	6.5	○
3.0	0.1	3.1	○	3.0	1.0	4.0	○
4.2	0.5	4.7	○	3.0	1.0	4.0	○

(*)×：观察到裂纹

△：观察到细微裂纹

○：没有观察到裂纹

当粘合层和软磁性底层的厚度总和低于3μm时，在基板表面上产生裂纹，而当厚度总和不低于3μm时，在介质表面上没有发现裂纹。

接下来，使用配有用于垂直磁记录介质的单极型磁头的自旋台架式测定器(spinning stand tester)测量这些垂直磁记录介质的记录和再现性能。

图4表示在300kFCI(每英寸的通量变化)的记录密度下的再现信号输出与磁头写入电流的函数关系。

在软磁性底层的厚度为0的情况下，也就是说在不含软磁性底层的情况下，几乎不能获得再现输出。在软磁型底层的厚度少于0.2μm时，再现输出相对较低，此外没有随写入电流的增加而饱和。

再现输出随写入电流的增加而缓慢饱和，这要求大电流以获得高输出量。此外，在不饱和再现输出区域，写入电流的变化产生很大的再现输出变化，这在实际应用中是不合意的。

相反，当软磁性底层的厚度不低于0.2μm时，获得足够的再现输出，而且以低写入电流使再现输出饱和，因此获得实践中令人满意的介质。

具有相同软磁性底层厚度和不同粘附层厚度的介质显示出的再现输出与写入电流的函数关系几乎相同。

实施例2

按照与实施例1中相同的方式制造图1中的用于垂直磁记录介质的基板10，只是粘附层2的厚度为5.0μm，软磁性底层3的厚度为1.5μm，且通过在表3的镀浴(2)中所示的范围内改变镀浴的条件以使软磁性底层3中的平均磷浓度在3at％-25at％之间变动。软磁性底层3中的平均钴浓度在除磷外的钴和镍原子数的比例中为67at％-72at％。当磷浓度低于3at％时，据发现镀浴非常不稳定而且不能进行大规模生产。

表3 镀浴(2)

硫酸镍	7-12g/L
硫酸镍	7-12g/L	硫酸钴	7-12g/L
次磷酸钠	10-30g/L	硫酸钴	7-12g/L
次磷酸钠	10-30g/L	柠檬酸钠	20-80g/L
酒石酸钠	0-150g/L	柠檬酸钠	20-80g/L
酒石酸钠	0-150g/L	乙酸钠	0-80g/L
PH	8±0.2(通过NaOH和H₂SO₄调整)	乙酸钠	0-80g/L
PH	8±0.2(通过NaOH和H₂SO₄调整)	液温	80±2℃

然后，如实施例1制造图2的垂直磁记录介质。

如实施例1所述测量这些介质的记录和再现性能。

图5表示在300kFCI的记录密度下的再现信号输出与磁头写入电流的函数关系。

当软磁性底层中的平均磷浓度低于20at％时，获得的再现输出足够，而高于22at％时，再现输出降低且饱和度降低，因此其性能用于软磁性衬里层是不合格的。

实施例3

按照与实施例1中相同的方式制造图1中的用于垂直磁记录介质的基板10，只是粘附层2的厚度为5.0μm，软磁性底层的厚度为1.5μm，且通过在表4的镀浴(3)中所示的范围内改变镀浴的条件以使软磁性底层3中的平均钴浓度在除磷外的钴和镍原子数中的比例在18.8at％-90.9at％之间变动。软磁性底层中的平均磷浓度为10at％-20at％。

表4 镀浴(3)

硫酸镍	6-18g/L
硫酸镍	6-18g/L	硫酸钴	2-14g/L
次磷酸钠	10-20g/L	硫酸钴	2-14g/L
次磷酸钠	10-20g/L	柠檬酸钠	60g/L
PH	6.5±0.2至8±0.2(通过NaOH和H₂SO₄调整)	柠檬酸钠	60g/L
PH	6.5±0.2至8±0.2(通过NaOH和H₂SO₄调整)	液温	80±2℃

然后，如实施例1制造图2的垂直磁记录介质。

如实施例1所述测量这些介质的记录和再现性能。

图6表示在300kFCI的记录密度下的再现信号输出与磁头写入电流的函数关系。

当软磁性底层中的平均钴浓度在除磷外的钴和镍原子数中的比例为18.8at％时，发现再现输出微弱，而且不随写入电流的增加而饱和。当平均钴浓度在除磷外的钴和镍原子数中的比例为26.8at％和42.2at％时，再现输出相对较高且饱和迅速。当平均钴浓度在除磷外的钴和镍原子数中的比例为51.8at％-80.0at％时，再现输出最高且饱和最迅速。相反，当平均钴浓度在除磷外的钴和镍原子数中的比例为90.9at％时，再现输出降低且饱和缓慢，表明其性能用于软磁性衬里层是不合格的。

实施例4

按照与实施例1中相同的方式制造图1中的用于垂直磁记录介质的基板10，只是粘附层2的厚度为5.0μm，软磁性底层3的厚度为1.5μm，且通过在0-20rpm的范围内改变基板在镀浴中的转速和通过改变镀浴温度来改变软磁性底层3的镀层的沉积速率。

软磁性底层中的平均磷浓度为10at％-20at％，且平均钴浓度在除磷外的钴和镍原子数中的比例为67at％-72at％。

将基板切割成8平方毫米并在基板的一面上通过抛光去除镀膜后，使用振动样品磁强计(VSM)在磁盘径向和磁盘周向上测量磁化曲线以获得剩余磁化Mrr和Mrc和矫顽力Hcr和Hcc。

图7表示典型的磁化曲线和剩余磁化和矫顽力的定义。制成的软磁性底层的Mrrδ/Mrcδ值为0.05-12。

使用未切割的磁盘基板，按照与实施例1中相同的方式制造图2所示的垂直磁记录介质。

在这些垂直磁记录介质上，使用配有用于垂直磁记录介质的单磁极型磁头的自旋台架式测定器测量尖峰噪声。

在第一次测量中，通过对磁头写入元件施加50mA的直流电进行垂直磁记录介质的直流消磁。然后，将写入元件中的电流降至0，并在不写入的情况下读取出垂直磁记录介质产生的信号。

表5表示每一垂直磁记录介质中的尖峰噪声，和根据相应基板的磁化曲线获得的Mrrδ/Mrcδ值和Hcr与Hcc的平均值Hc。

[表5]

Mrrδ/Mrcδ	Hc(Oe)	尖峰噪声
Mrrδ/Mrcδ	Hc(Oe)	尖峰噪声	0.01	3	×
0.19	3	×	0.01	3	×
0.19	3	×	0.28	5	×
0.31	8	△	0.28	5	×
0.31	8	△	0.35	11	○
0.5	15	○	0.35	11	○
0.5	15	○	1.1	10	○
2.3	10	○	1.1	10	○
2.3	10	○	2.9	7	○
3.1	6	×	2.9	7	○
3.1	6	×	5	4	×
100	2	×	5	4	×

标号×、○和△分别表示生成尖峰噪声、没有生成尖峰噪声、和生成非常少的尖峰噪声。

Mrrδ/Mrcδ值在0.33至3.0的垂直磁记录介质没有生成尖峰噪声。没有生成尖峰噪声的介质的Hc值不超过20Oe。

实施例5

按照与实施例1中相同的方式制造图1中的用于垂直磁记录介质的基板10，只是粘附层2的厚度为5.0μm，软磁性底层3的厚度为1.5μm。该基板的Mrrδ/Mrcδ值为1.5，这是使用VSM通过实施例4中描述的方法测得的。

清洁后，将每个用于垂直磁记录介质的基板10置于溅射装置中。使用Ni₈₀Fe₂₀靶形成0-100nm的NiFe合金的软磁性辅助层100。按照与实施例1中相同的方式进行从基板加热开始的随后处理过程，以制造图3所示的垂直磁记录介质。

由此制得的软磁性辅助层100的饱和磁通密度为10,000G。

在这些垂直磁记录介质上，使用配有用于垂直磁记录介质的单磁极型磁头的自旋台架式测定器测量记录和再现性能。

图8表示在370kFCI的记录密度下的信噪比SNR与软磁性辅助层厚度的函数关系。

当软磁性辅助层的厚度小于15nm时，SNR改进效果不能令人满意，厚度与饱和磁通密度之积低于150Gμm时也是如此。形成至少15nm的软磁性辅助层与没有软磁性辅助层的情况相比将SNR提高了0.5dB-1dB。

尽管在15nm或更高的厚度范围内SNR几乎恒定，但含有50nm或更厚的软磁性辅助层的介质就能够检测出归咎于软磁性辅助层的尖峰噪声，而且不适合用于垂直磁记录介质。

Claims

1.一种用于垂直磁记录介质的基板，其特征在于：

所述基板包括

一个由铝合金构成的非磁性基体，

一层在非磁性基体上形成的而且由至少含镍的材料构成的粘附层，和

一层通过无电镀膜法在粘附层上形成的软磁性底层，其含有3at％-20at％的磷和在除磷外的钴和镍的原子数中的比例(Co/(Co+Ni))为至少25at％的钴；

所述粘附层的厚度为至少0.1μm，所述软磁性底层的厚度为至少0.2μm，所述粘附层和所述软磁性底层的厚度总和为至少3μm。

2.按照权利要求1的用于垂直磁记录介质的基板，其中所述粘附层是由通过无电镀膜法形成的非磁性Ni-P合金构成的。

3.按照权利要求1或2的用于垂直磁记录介质的基板，所述基板是用于硬盘的磁盘基板。

4.按照权利要求3的用于垂直磁记录介质的基板，其中所述软磁性底层具有至多0.5nm的表面粗糙度Ra和至多0.5nm的微表面波度。

5.按照权利要求3或4的用于垂直磁记录介质的基板，其中所述软磁性底层的Mrrδ/Mrcδ比率为0.33-3.00，其中Mrcδ是从通过沿磁盘基板的周向施加磁场测得的磁化曲线中获得的厚度和剩余磁化之积，Mrrδ是从通过沿磁盘基板的径向施加磁场测得的磁化曲线中获得的厚度和剩余磁化之积。

6.一种垂直磁记录介质，其特征在于：

该介质包括按照权利要求1至5中任何一项的用于垂直磁记录介质的基板，和在该基板上依序形成的至少一层非磁性籽晶层、一层磁记录层和一层保护层；和

所述基板的所述软磁性底层被用作用于所述磁记录层的软磁性衬里层的至少一部分。

7.按照权利要求6的垂直磁记录介质，其进一步至少包括位于所述基板的所述软磁性底层和所述非磁性籽晶层之间的厚度至多为50nm且厚度和饱和磁通密度之积至少为150Gμm的软磁性辅助层。