DE3113558C2 - Magnetic recording medium and method for the production thereof - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeich nungsmedium gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die US-PS-3 342 632 beschreibt ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, bei dem auf einem Substrat zwei dünne magnetische Schichten aus einem Metall oder einer Legierung durch Vakuumabscheidung in einem konstanten Neigungswinkel ausgebildet wurden. Die Koerzi tivkraft eines derartigen Aufzeichnungsmediums ist gegenüber einem Medium mit nur einer dünnen magnetischen Schicht erhöht, die Rauschcharakteristik des Bandes mit zwei magnetischen Schichten ist jedoch im wesentlichen die gleiche, wie bei einem Aufzeichnungsmedium mit nur einer magnetischen Schicht.The present invention relates to a magnetic recording nungsmedium according to the preamble of claim 1. Die U.S. Patent 3,342,632 describes a magnetic recording medium with two thin magnetic layers on a substrate a metal or an alloy by vacuum deposition in were formed at a constant angle of inclination. The Koerzi tivkraft of such a recording medium is opposite a medium with only a thin magnetic layer, the noise characteristic of the tape with two magnetic However, stratification is essentially the same as one Recording medium with only one magnetic layer.
Die DE-OS-27 31 924 beschreibt ein magnetisches Aufzeichnungs medium, bei dem eine dünne ferromagnetische Schicht, die fortlau fend durch Aufdampfen im Vakuum auf einer Hauptfläche eines Trägers gebildet wird, einen säulenförmigen Kristallaufbau hat, wobei die säulenförmigen Kristalle mit einer Oxidschicht eines ferromagnetischen Metalls oder einer entsprechenden Legierung überzogen sind.DE-OS-27 31 924 describes a magnetic recording medium, in which a thin ferromagnetic layer, the fortlau fend by vacuum deposition on a main surface of a Carrier is formed, has a columnar crystal structure, wherein the columnar crystals with an oxide layer of a ferromagnetic metal or a corresponding alloy are covered.
Die verschiedenen Verfahren zur Ausbildung von dünnen magne tischen Schichten, die in jüngster Zeit entwickelt worden sind, beruhen auf der Ausbildung dampfförmiger oder ionisier ter Teilchen aus einem Metall oder einer Legierung im Vakuum mittels einer Vakuumverdampfung durch Ionenplattierung oder durch ein Substrat. Zur Erzielung einer hohen Koerzitiv kraft in der dünnen, magnetischen Schicht ist vorgeschlagen worden, die verdampften oder ionisierten Teilchen aus dem Metall oder der Legierung mit einem großen Neigungswinkel zu der Richtung der Normalen des Substrats abzuscheiden (JA-AS 19 389/1966) oder die Abscheidungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Diese Verfahren sind jedoch bei einer prakti schen Anwendung mit Nachteilen behaftet, und zwar im Hin blick auf eine geringe Rückgewinnungseffizienz der verdampf ten Teilchen oder hinsichtlich einer unbefriedigenden Hitze beständigkeit des Substrats.The different methods of training thin magne table layers that have been developed recently are based on the formation of vapor or ionized ter particles of a metal or an alloy in a vacuum by means of vacuum evaporation by ion plating or through a substrate. To achieve a high coercive Force in the thin, magnetic layer is suggested been the vaporized or ionized particles from the Metal or alloy with a large angle of inclination to deposit to the direction of the normal to the substrate (JA-AS 19 389/1966) or the deposition rate to increase. However, these procedures are in practice disadvantages, namely in the Hin look at a low recovery efficiency of the vapor particles or unsatisfactory heat resistance of the substrate.
Die für diesen Zweck verwendeten, verdampften Teilchen be stehen aus Kobalt-Nickel-Legierungen oder dergl. Derartige Materialien sind teuer. Im Hinblick auf die Wirtschaftlich keit ist daher eine niedrige Rückgewinnungseffizienz der verdampften Teilchen ein schwerwiegendes Problem. Außerdem beobachtet man bei dem Verfahren gemäß der JA-AS 19 389/1966, daß die Schädigung des Substrats durch die Temperaturein wirkung bemerkenswert zunimmt, wenn die Dicke einer unteren magnetischen Schicht erhöht wird.The vaporized particles used for this purpose are made of cobalt-nickel alloys or the like Materials are expensive. In terms of economic is therefore a low recovery efficiency of the vaporized particles is a serious problem. Furthermore is observed in the process according to JA-AS 19 389/1966, that the temperature damage the substrate effect increases remarkably when the thickness of a lower one magnetic layer is increased.
Ein weiterer Vorschlag zur Verbesserung der Koerzitivkraft in der Oberfläche geht dahin, eine erste Schicht bei einem Neigungswinkel von R=0 auszubilden und diese in einer oxidierenden Atmosphäre teilweise zu behandeln und daraufhin bei einem Neigungswinkel von R45° eine zweite Schicht auszubilden. Dieses Verfahren wird in der JA-AS 13 912/1967 beschrieben. Bei der ersten Schicht, die gemäß diesem Verfahren hergestellt wird, handelt es sich jedoch im wesentlichen um eine magnetische Schicht mit lotrecht ausgerichteten Teilchen, die nicht wesentlich zu der Koerzi tivkraft in Längsrichtung des Magnetbandes beiträgt. Wie aus der JA-AS 19 389/1976 hervorgeht, ist demgemäß die Ko erzitivkraft der unteren Schicht relativ gering. Anderer seits ist der Grad der Koerzitivkraft so niedrig wie bei spielsweise etwa 23,8×10³A/m, obwohl die Koerzitivkraft durch eine Oxidation nach der Ausbildung der unteren Schicht gesteigert wird.Another suggestion to improve coercivity in the surface there goes a first layer on one Form an inclination angle of R = 0 and this in one partially treat oxidizing atmosphere and then a second at an angle of inclination of R45 ° Train layer. This procedure is used in the JA-AS 13 912/1967. In the first layer, which according to this method is produced, however essentially a vertical magnetic layer aligned particles that are not essential to the Koerzi tivkraft contributes in the longitudinal direction of the magnetic tape. How from the JA-AS 19 389/1976, is accordingly the Ko lower layer's relative strength. Other on the one hand, the degree of coercive force is as low as in for example about 23.8 × 10³A / m, although the coercive force by oxidation after the formation of the lower layer is increased.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zu schaffen, das eine hohe Koerzitivkraft aufweist und bei dessen Herstellung ein Verfahren angewendet werden kann, das in wirtschaftlich vorteilhafter Weise zur Aus bildung der magnetischen Schichten auf dem Substrat führt, ohne das Substratmaterial zu beeinträchtigen.It is therefore an object of the present invention, a magnetic To create recording medium that has a high coercive force and uses a method in its manufacture can be the out in an economically advantageous manner formation of the magnetic layers on the substrate leads without affect the substrate material.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer Mehrschichtenstruktur aus minde stens zwei dünnen, magnetischen Schichten aus einem Metall oder einer Legierung, die bei einer Vakuumabscheidung mit einem kon stanten Neigungswinkel auf einem Substrat ausgebildet wurden und das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mehrschichtenstruktur drei oder mehr dünne magnetische Schichten aufweist.This object is achieved by a magnetic Recording medium with a multilayer structure from minde at least two thin, magnetic layers made of a metal or an alloy that with a con constant inclination angles were formed on a substrate and which is characterized in that the multilayer structure has three or more thin magnetic layers.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen gekennzeichnet.Preferred embodiments of the invention are in the Unteran sayings marked.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Herstellung des magnetischen Aufzeichnungsmediums dadurch, daß man drei oder mehr dünne, magnetische Schichten aus einem Metall oder einer Legie rung auf einem Substrat durch eine Vakuumabscheidung bei einem konstanten Neigungswinkel ausbildet. Die Abscheidung und Ausbil dung der dünnen, magnetischen Schichten erfolgt durch ein Vakuum-Aufdampfverfahren, durch Ionenplattierung, durch ein Sputterverfahren oder durch eine Ionenstrahl-Verdampfung im Vakuum.According to the method of the invention, the magnetic recording medium by making three or more thin, magnetic layers of a metal or an alloy on a substrate by vacuum deposition at a forms a constant angle of inclination. The separation and training The thin, magnetic layers are formed by a Vacuum evaporation process, by ion plating, by a sputtering process or by ion beam evaporation in a vacuum.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigtThe invention will be described in more detail below with reference to the drawings explained; it shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung, in der die Relation des Neigungswinkels der magnetischen Teilchen be züglich des Substrats erläutert wird, 1 Oe79,5 A/m; und Fig. 1 is a schematic illustration in which the relation of the angle of inclination of the magnetic particles with respect to the substrate is explained, 1 Oe79.5 A / m; and
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Koerzitivkraft und der Anzahl der magnetischen Schichten. Fig. 2 is a graph showing the relationship between the coercive force and the number of magnetic layers.
Bei den verdampften oder ionisierten Teilchen aus einem Me tall oder einer Legierung handelt es sich um magnetische, metallische Teilchen, die im Vakuum ausgebildet werden. Es kommen herkömmliche Teilchen in Frage, die auf dem Substrat, z. B. einem Band oder einer Scheibe aus einer Kunststoff folie, abgeschieden werden können. Die ver dampften oder ionisierten, metallischen Teilchen sowie die in Frage kommenden Substrate sind dem Fachmann bekannt und ihre Beschreibung braucht daher hier nicht wiederholt zu werden.For the vaporized or ionized particles from a Me tall or an alloy is magnetic, metallic particles that are formed in a vacuum. It conventional particles that are on the substrate, e.g. B. a tape or a disc made of a plastic film that can be deposited. The ver vaporized or ionized metallic particles as well as the Suitable substrates are known to the person skilled in the art and their description therefore does not need to be repeated here become.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die dünnen, magnetischen Schichten aus einem Metall oder einer Legierung, die die Mehrschichten-Struktur aufbauen, auf dem Substrat im Vakuum ausgebildet, und zwar mit einem kon stanten Neigungswinkel der Teilchen. Die Ausbildung der Schichten erfolgt durch ein Vakuum-Abscheidungsverfahren, wie z. B. ein Vakuum-Aufdampfverfahren, ein Ionenplattierungs verfahren, ein Sputterverfahren oder eine Ionenstrahlver dampfung. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können dünne, magnetische Schichten mit hoher Koerzitivkraft ausgebildet werden, und zwar unter Bedingungen, die eine Verminderung der Rückgewinnungseffizienz verhindern, welche durch einen zunehmenden Neigungswinkel verursacht wird, und die eine thermische Schädigung des Substrats verhindern, welche durch eine gesteigerte Abscheidungsgeschwindigkeit bewirkt wird.According to the method of the present invention, the thin, magnetic layers of a metal or a Alloy that build up the multilayer structure the substrate in a vacuum, with a con constant angle of inclination of the particles. Training the Layers are done by a vacuum deposition process, such as B. a vacuum evaporation process, an ion plating process, a sputtering process or an ion beam process damping. With the method according to the invention, thin, magnetic layers with high coercive force are formed be, under conditions that decrease prevent recovery efficiency, which is caused by a increasing angle of inclination is caused, and the one prevent thermal damage to the substrate caused by an increased deposition rate is brought about.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Die dünne, magnetische Schicht kann ausgebildet werden, indem man die verdampften oder ionisierten Teilchen des Metalls oder der Legierung mit einem konstanten Neigungswinkel R auf dem Substrat 1 in ei ner Mehrschichten-Struktur von zwei oder mehr Schichten ab scheidet. Gemäß Fig. 1 ist der Neigungswinkel R gegeben durch die Richtung der Normalen 2 des Substrats 1 und die angezeigte Richtung 3.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. The thin magnetic layer can be formed by separating the vaporized or ionized particles of the metal or alloy with a constant inclination angle R on the substrate 1 in a multi-layer structure from two or more layers. Referring to FIG. 1, the inclination angle R is given by the direction of the normal 2 of the substrate 1 and the direction indicated. 3
Die Dicke jeder der Schichten kann je nach Wunsch ausgewählt werden und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 200 nm, insbesondere bei etwa 50 nm. Der Neigungswinkel R kann ebenfalls je nach Wunsch ausgewählt werden. Der Winkel liegt vorzugsweise in einem Bereich von 90 bis 60° und ins besondere bei etwa 80°. Der im Vakuum vorliegende Druck kann in zweckentsprechender Weise ausgewählt werden und be trägt vorzugsweise weniger als 1,33×10-6 Torr, insbesondere weniger als 1,33×10-7 Torr.The thickness of each of the layers can be selected as desired and is preferably in a range from 10 to 200 nm, in particular around 50 nm. The angle of inclination R can also be selected as desired. The angle is preferably in a range from 90 to 60 ° and in particular approximately 80 °. The vacuum pressure can be appropriately selected and is preferably less than 1.33 × 10 -6 torr, especially less than 1.33 × 10 -7 torr.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.In the following the invention is illustrated by examples and Comparative examples explained in more detail.
Eine Kobalt-Nickel-Legierung mit einem Co : Ni-Verhältnis von 4 : 1 (nach Gewicht) wird auf einer Polyesterfolie in einem Vakuum von 1,33×10-8 bar unter einem Neigungswinkel von 80° abgeschieden, und zwar mit einer Abscheidungsrate von etwa 100 nm/min. Die Polyesterfolie wird mit einer Geschwin digkeit von 40 cm/min weiterbewegt und die Folie wird der verdampften Legierung während etwa 30 sec ausgesetzt. Die Verdampfung der Kobalt-Nickel-Legierung wird unter Verwen dung einer Elektronenstrahlkanone durchgeführt.A cobalt-nickel alloy with a Co: Ni ratio of 4: 1 (by weight) is deposited on a polyester film in a vacuum of 1.33 × 10 -8 bar at an inclination angle of 80 °, with a deposition rate of about 100 nm / min. The polyester film is moved at a speed of 40 cm / min and the film is exposed to the vaporized alloy for about 30 seconds. Evaporation of the cobalt-nickel alloy is carried out using an electron beam gun.
Unter den genannten Bedingungen werden jeweils von 1 bis 4 Schichten der Legierung abgeschieden. Die magnetischen Charakteristika, insbesondere die Koerzitivkräfte der Pro ben, werden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Fig. 2a darge stellt. Die Koerzitivkraft als magnetische Charakteristik wird mittels VSM besimmt, und zwar unter der maximalen Ma gnetfeldbeaufschlagung von 397 887 A/m. Aus den Werten der graphischen Darstellung geht klar hervor, daß die Koerzitiv kraft der Probe mit einer Schicht 60478 A/m beträgt, wohin gegen die Probe mit vier Schichten eine Koerzitivkraft von 86739 A/m aufweist. Die magnetischen Teilchen weisen ein Flä chenverhältnis von 0,86 auf. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare Verbesserung der Koerzitivkraft der Mehrschichten-Struktur wird auch in den Fällen beobachtet, bei denen andere Neigungswinkel als 80° vorliegen.Under the conditions mentioned, 1 to 4 layers of the alloy are deposited in each case. The magnetic characteristics, in particular the coercive forces of the samples, are determined. The results are shown in Fig. 2a Darge. The coercive force as a magnetic characteristic is determined by means of VSM, namely under the maximum magnetic field exposure of 397 887 A / m. It is clear from the values in the graph that the coercive force of the sample with one layer is 60478 A / m, whereas the coercive force of the sample with four layers is 86739 A / m. The magnetic particles have an area ratio of 0.86. The improvement in the coercive force of the multilayer structure which can be achieved with the method according to the invention is also observed in the cases where the inclination angle is other than 80 °.
Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wird eine Kobalt-Nickel-Legierung mit einem Kobalt : Nickel-Verhältnis von 7 : 3 auf einem Substrat abgeschieden. Dabei werden je weils 1 bis 4 Schichten der Legierung ausgebildet. Die ma gnetischen Charakteristika der Proben werden jeweils unter den gleichen Bedigungen wie bei Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Fig. 2b dargestellt. Aus den Werten des Graphs geht klar hervor, daß die Koerzitivkraft bei den Proben kleiner ist als bei den entsprechenden Proben von Beispiel 1, und zwar jeweils um etwa 11936 A/m. Dennoch wird der charakteristische Effekt der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Verbesserung der Koerzitivkraft als Folge der Abscheidung von mehren Schichten ebenfalls beobachtet.A cobalt-nickel alloy with a cobalt: nickel ratio of 7: 3 is deposited on a substrate under the same conditions as in Example 1. 1 to 4 layers of the alloy are formed each time. The magnetic characteristics of the samples are determined under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Fig. 2b. The values in the graph clearly show that the coercive force in the samples is smaller than in the corresponding samples from Example 1, in each case by about 11936 A / m. Nevertheless, the characteristic effect of the present invention in terms of improving the coercive force due to the deposition of multiple layers is also observed.
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