DE3113559A1

DE3113559A1 - Magnetisches aufzeichnungsmedium und vorrichtung zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE3113559A1
Application number: DE19813113559
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Izumi; Fumio Maruta; Seitoku Saito; Hiroshi Tokyo Sugihara
Original assignee: Tdk Electronics Co Ltd Tokyo; TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1980-04-08
Filing date: 1981-04-03
Publication date: 1982-02-18
Also published as: US4387136A; JPH0123853B2; DE3113559C2; JPS56143519A

Description

1A-3559
TDK-139

TDK ELECTRONICS CO., LTD. Tokyo, Japan

Magnetisches Aufzeichnungsmedium und Vorrichtung zur Herstellung desselben

Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Typ mit dünner, metallischer Schicht, das sich für magnetische Aufzeichnungen mit hoher Aufnahmedichte eignet, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung desselben.

In jüngster Zeit hat die Technologie der Magnetaufzeichnung mit hoher Aufnahmedichte eine bemerkenswerte Entwicklung erfahren, und zwar durch Verbesserungen des Aufnahme- und Wiedergabesystems, des Laufwerks und des Magnetkopfes bei den Magnetaufzeichnungsgeräten sowie durch Verbesserungen des magnetischen Aufzeichnungsmediums. Die Anforderungen, die hinsichtlich einer magnetischen Aufzeichnung mit hoher Aufnahmedichte an das magnetische Aufzeichnungsmedium ge-

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stellt werden, sind im Zuge dieser Entwicklung durch eine Erhöhung der Koerzitivkraft und eine Erhöhung der Restmagnetflußdichte und die damit ermöglichte Reduzierung der Dicke des Mediums erfüllt worden. Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, bei einem herkömmlichen magnetischen Aufzeichnungsmedium, das durch Beschichten mit einer Mischung aus einem Magnetpulver und einem Bindemittel hergestellt wird, die Restmagnetflußdichte über 3000 bis 4000 G zu erhöhen. Die Aufnahmedichte bei der Magnetaufzeichnung konnte daher nicht weiter gesteigert werden. Kürzlich sind nun magnetische Aufzeichnungsmedien vom Typ mit dünner, metallischer Schicht entwickelt worden, die keinerlei organisches Bindemittel enthalten. Diese magnetischen Aufzeichnungsmedien vom Typ mit dünner, metallischer Schicht werden hergestellt, indem man eine dünne, metallische Schicht auf einem Substrat ausbildet, und zwar indem man metallische Teilchen, die aus einem Metall oder einer Legierung von Eisengruppenelementen oder einer Legierung derselben mit einem anderen Element als einem der Eisengruppenelemente bestehen, durch eine Vakuumverdampfung, ein Sputterverfahren, durch Ionenplattierung, Ionenstrahlverdampfung oder ein elektrochemisches Verfahren ausbildet und diese metallischen Teilchen auf einem nichtmagnetischen Substrat abscheidet.

Unter den genannten Verfahren ist insbesondere die Vakuumverdampfung als die Technologie entwickelt worden, mit der einheitliche, lange magnetische Aufzeichnungsmedien im industriellen Maßstab hergestellt werden können.

Zur Erhöhung der Koerzitivkraft und zur Verbesserung der Viereckigkeit sind im Rahmen der Vakuumaufdampftechnik die folgenden Verfahren vorgeschlagen worden:

(a) eine schräge Abscheidung;

(b) eine Abscheidung in einem Magnetfeld;

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(c) eine Steuerung durch eine Auswahl des als Basis verwendeten Materials; und

(d) ein Kristallwachsturn durch eine Hitzebehandlung.

Unter diesen Verfahren hat sich das Verfahren der schrägen Abscheidung als die effektivste praktische Methode erwiesen. Dieses Verfahren ist in der JA-AS 19389/1966 beschrieben. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird gemäß diesem Verfahren durch eine schräge Abscheidung von metallischen Teilchen 1, die unter einem Neigungswinkel θ bezüglich der Normalen 3 auf eine Oberfläche eines Substrats 2 durchgeführt wird, eine dünne, metallische Schicht ausgebildet. Falls bei diesem Verfahren bei einem konstanten Neigungswinkel θ eine Vielzahl von Schichten ausgebildet wird, weisen die metallischen Teilchen in den unterschiedlichen Schichten der Mehrschichten-Struktur eine Orientierung in einer einzigen Richtung auf, wodurch die scheinbare Länge der Teilchen vergrößert wird, was wiederum zu einer Verbesserung der Formanisotropie und zu einer Erhöhung der Koerzitivkraft führt. Um bei der dünnen, metallischen Schicht die Mehrschichten-Struktur auszubilden, muß die Vakuumbedampfung entsprechend der angestrebten Anzahl der Schichten wiederholt durchgeführt werden. Demgemäß ist nachteiligerweise die Produktivität beeinträchtigt, und es werden höhere Produktionskosten verursacht. Um diese Nachteile zu vermeiden, muß die Anzahl der dünnen, metallischen Schichten verringert werden. Das führt jedoch zu einer Verschlechterung der magnetischen Charakteristika sowie der elektromagnetischen Umwandlungscharakteristika.

Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des herkömmlichen Verfahrens zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Typ mit dünner, metallischer Schicht durch eine scliräge Abscheidung mittels Vakuumbedampfung hergestellt werden kann. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden

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Erfindung, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zu schaffen, das ausgezeichnete magnetische Charakteristika und elektromagnetische Umwandlungscharakteristika aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Schaffung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums vom Typ mit dünner, metallischer Schicht, das eine Struktur aus dünnen, metallischen Schichten aufweist. Dabei umfaßt diese Struktur eine Schicht, bei der ein Neigungswinkel der Ausrichtung von metallischen Teilchen bezüglich der Normalen auf das Substrat mit der Entfernung von dem Substrat allmählich zunimmt, sowie eine Schicht, bei der ein Neigungswinkel der Richtung von metallischen Teilchen bezüglich der Normalen auf das Substrat mit zunehmender Entfernung von dem Substrat allmählich abnimmt.

Ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Typ mit dünner Schicht kann hergestellt werden unter Verwendung einer Vorrichtung, in der eine Vakuumatmosphäre vorliegt und die ein entlang einer zylindrischen, peripheren Oberfläche einer Walze laufendes Substrat sowie eine diesem zugewandte Verdampfungequelle umfaßt, welche ein zu verdampfendes Basismaterial enthält und wobei aus der Verdampfungsquelle ein Dampfstrom schräg dem Substrat auf der Walze zugeführt wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwei Walzen einer Verdampfungsquelle zugeordnet und die Dampfstrom wird in der Weise aus der Verdampfungsquelle dem Substrat zugeführt, das die Abscheidung von Teilchen auf der ersten Walze mit einem geringen Neigungswinkel beginnt, auf der zweiten Walze hingegen bei einem großen Neigungswinkel beginnt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

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Fig. 1 eine Beziehung zwischen einem Substrat und einem Neigungswinkel der metallischen Teilchen;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Herstellung tines magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 3 eine Struktur eines magnetischen Aufzeichnungsmediums vom Typ mit dünner, metallischer Schicht, erhalten mit der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden im folgenden AusfUhrungsformen der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Bezugszeichen 4 in Fig. 2 bezeichnet einen Vakuumtank zur Schaffung einer Vakuumatmosphäre. Das Innere des Vakuumtanks ist durch eine Zwischenwand 5 in zwei Kammern 6, 7 geteilt. In der Zwischenwand 5 sind in der Nähe des Zentraums Schlitze d1, d2 ausgebildet, die als Durchgänge für einen Metalldampfstrom dienen. In der oberen, durch die Zwischenwand 5 abgeteilten Kammer 6 ist ein Treibersystem 9 ausgebildet, mit dem ein langes, nichtmagnetisches Substrat 8, wie eine Polyesterfolie, angetrieben und geführt werden kann. Das Treibersystem 9 umfaßt eine Spindel 10 zum Aufwickeln des Substrats 8, eine Spindel 11 zum Zuführen des Substrats 8; zwei zylindrische Walzen 12, 13 und eine Führungsrolle 14. Das Substrat 8, das von der Spindel 11 zugeführt wird, gelangt nacheinander in Kontakt mit der peripheren, zylindrischen Oberfläche der Walze 12 } der Rolle 14 —^ der peripheren, zylindrischen Oberfläche der Walze 13 und wird schließlich auf die Spindel 10 aufgewickelt. Das Substrat 8 läuft mit einer gewünschten Geschwindigkeit in einer gewünschten Richtung, und zwar abhängig von den Drehbewegungen der Spindel 10 und der Spindel 11 in die a-Richtung oder in die b-Richtung. Die Walzen

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12, 13 weisen jeweils die gleiche Höhe bezüglich der parallel angeordneten Spindel auf und sind so angeordnet, daß sich ihre peripheren Oberflächen nahekommen.

In der unteren Kammer 7, die unterhalb der Trennwand 5 ausgebildet ist, ist eine einzige Verdampfungsquelle 15 angeordnet, und zwar mit gleichem Abstand von den beiden Walzen 12, 13. Wenn auch in der gezeigten Ausführungsform eine Verdampfungsquelle vom Elektronenstrahl-Typ schematisch dargestellt ist, so ist doch die Art der Verdampfungsquelle 15 nicht kritisch. Das zu verdampfende Basismaterial 17 in einem mit Wasser gekühlten Kupfergefäß 16 wird erhitzt, um es mittels eines beschleunigten Elektronenstrahls, der durch Betätigung eines Elektronengenerators 18 erzeugt wird, zu verdampfen. Bei dem zu verdampfenden Basismaterial 17 kann es sich um ein Metall oder eine Legierung von ßisengruppenelementen, wie Kobalt, Nickel und Eisen, oder um eine Legierung eines Eisengruppenelements mit einem anderen Element als solchen der Eisengruppenelemente handeln. Die Bezugszeichen 19, 20 bezeichnen Gasauslaßöffnungen. In der Vorrichtung mit der beschriebenen Struktur wird ein von dem zu verdampfenden Basismaterial 17 austretender Dampfstrom durch die Schlitze d1, d2 der Trennwand 5 zur Oberfläche des Substrats 8 gespeist, welches entlang der peripheren Oberflächen der Walzen 12, 13 läuft. Dabei scheidet sich der Dampf in Form metallischer Teilchen ab. Der Dampfstrom wird dem auf den Walzen 12, 13 laufenden Substrat 8 in der Weise zugeführt, daß er sich unter Ausbreitung im Bereich der Flächenwinkel ort bzw. oc2 abscheidet. Die Winkel ort bzw. <x2 werden durch die Verbindungslinie der Verdampfungsquelle 15 mit der Kante des Schlitzes d1 bzw. d2 und die jeweilige Tangente der Walze ausgespannt. Auf dem über die Walzen 12, 13 laufenden Substrat 8 bilden sich Abscheidungsbereiche für die Dampfströmung mit Zentrumswinkeln ß1 oder ß2 aus,

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welche den Winkeln ort oder oc2 entsprechen. Wenn das Substrat 8 sich auf den Walzen 12, 13 in die Richtung bev/egt, die durch die Pfeillinie a angegeben ist, ist der Neigungswinkel θ der Dampfströmung bezüglich der Normalen N des Substrats 8 auf der ersten Walze 12 am Punkt P1, an dem die Zuführung der Dampfströmung von der Verdampfungsquelle 15 beginnt, am kleinsten. Entsprechend der Bewegung des Substrats in Richtung a nimmt der Neigungswinkel θ allmählich zu.

Andererseits ist der Neigungswinkel θ auf der zweiten Walze 13 am Punkt P2 am größten, an dem wiederum die Zuführung des Dampfstroms auf das Substrat 8 beginnt. Entsprechend der Bewegung des Substrats 8 in Richtung a nimmt der Neigungswinkel θ allmählich ab.

Die mittels dieser Vorrichtung hergestellten, dünnen, metallischen Schichten M des magnetischen Aufzeichnungsmediums sind somit als Mehrschichten-Struktur ausgebildet, und zwar mit einer Schicht M1, in welcher der Neigungswinkel θ der Richtung der metallischen Teilchen Q bezüglich der Normalen auf das Substrat 8 mit zunehmendem Abstand von dem Substrat 8 allmählich zunimmt,und mit einer Schicht M2, in welcher der Neigungswinkel θ der Richtung der metallischen Teilchen Q bezüglich der Normalen auf das Substrat 8 mit zunehmendem Abstand von dem Substrat 8 allmählich abnimmt.

Es hat sich herausgestellt, daß durch Ausbildung einer derartigen Struktur ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit ausgezeichneten magnetischen Charakteristika und elektromagnetischen Umwandlungscharakteristika erhalten werden kann, Es wird angenommen, daß die metallischen Teilchen Q unter Änderung ihrer Richtung kontinuierlich verbunden sind. Dadurch verbessern sich die magnetischen Charakteristika, die scheinbare Länge der Teilchen ist vergrößert, und man erhält eine verbesserte Formanisotropie.

Darüberhinaus können die beiden dünnen, metallischen Schichten in einem Arbeitsgang unter Verwendung der beiden Walzen 12, 13 ausgebildet werden. Dadurch kann die Effizienz hinsichtlich der Ausbildung dünner, metallischer Schichten um etwa das Zweifache im Vergleich mit der Verwendung von lediglich einer Walze verbessert werden.

Im folgenden werden Ausführungsformen des unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhaltenen, magnetischen Aufzeichnungsmediums anhand von Beispielen näher erläutert. Dabei werden die Durchmesser der zylindrischen Walzen 12, 13» die Art der Verdampfungsquelle 15 und die relativen Positionen der Walzen 12, 13 und der Verdampfungsoberfläche variiert.

Beispiel 1

Unter den im folgenden angeführten Bedingungen wird jeweils ein magnetisches Aufzeichnungsmedium in einer Vorrichtung gemäß Fig. 2 hergestellt.

Substrat: Polyesterfolie mit einer Dicke

von 12/um

Basismaterial 17 für die Kobalt-Nickel-Legierung von Verdampfung: Co:Ni von 80:20 (nach Gewicht)

—2 —^

Vakuum in der oberen Kammer 6 ^ χ 10 bis 1 χ 10 ^J Torr Vakuum in d.unteren Kammer 7:1 χ 10 ^J bis 1 χ 10 Torr

Bildungsrate der metal- 1000 Ä/min unter der Voraussetlischen Schicht: zung, daß die Laufgeschwindigkeit des Substrats 8 Null ist

Laufgeschwindigkeit des

Substrats: 40 cm/min

Laufrichtung des Substrats: Richtung a Walzentemperatur: 70 bis 80⁰C.

Die Trennwand 5 ist so angeordnet, daß sich 60° als kleinster Neigungswinkel θ für die der Walze 12 zugeführte Metalldampfströmung ergibt. Außerdem wird die Trennwand 5 so eingerichtet, daß keinerlei Strömung des Metalldampf-

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Stroms zur Walze 13 erfolgt. Das resultierende, magnetische Aufzeichnungsmedium wird als Probe A1 bezeichnet.

Die Trennwand 5 wird bezüglich der Walze 12 nicht verändert, bezüglich der Walze 13 wird jedoch die Trennwand so eingerichtet, daß sich ein Neigungswinkel θ der Metalldampfströmung von 60° ergibt. Das resultierende, magnetische Aufzeichnungsmedium wird als Probe B1 bezeichnet.

Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt. Es wird jedoch das Eisenmetall Fe als zu verdampfendes Basismaterial eingesetzt. Die resultierenden Proben der magnetischen Aufzeichnungsmedien werden entsprechend Beispiel 1 als Proben A2 und B2 bezeichnet. Die Eigenschaften der in den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Proben A1, A2, B1 und B2 werden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1

Probe Nr. Al BI A2 B2 Bemerkung

Eigenschaften

Dicke der Schichten (/um)

Koerzitivkraft (Oe) Restmagnetflußdichte (G)

Quadratverhältnis
(Br/BM)

Geräuschpegel (dB) Empfindlichkeit (dB)

Bemerkungen:

(1) Die Werte werden mittels eines VSM-III-Typs bestimmt: Magnetfeldbeaufschlagung von 5000 Oe;

(2) Bandgeschwindigkeit 4,75 cm/sec;

(3) Empfindlichkeit bei 333 Hz.

0,06	0,11	0,05	0,09	(D
640	970	530	710	(D
7000	9000	6000	7000
0,95	0,95	0,90	0,90	(2)
0,0	-2,0	0,0	-1.5	(3)
0,0	+3,0	0,0	+2,0

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Aus der Tabelle 1 geht hervor, daß die Dicke der dünnen, metallischen Schichten der Proben B1, B2 gemäß der vorliegenden Erfindung jeweils etwa doppelt so groß ist wie die der korrespondierenden Proben A1,A2, die gemäß dem herkömmlichen Ein-Walzen-Verfahren hergestellt wurden. Die Effizienz der Herstellung ist ebenfalls um das Doppelte gesteigert. Die magnetischen Charakteristika, wie z.B. die Koerzitivkraft und die Restmagnetflußdichte,der Proben B1 und B2 sind denen der Proben A1, A2 in bemerkenswerter Weise überlegen. Man beobachtet also eine Verbesserung der magnetischen Charakteristika. Die Restmagnetflußdichte wird im allgemeinen nicht durch den Parameter der Dicke der metallischen Schichten beeinflußt. Trotzdem sind bei den Proben B1,B2 die Restmagnetflußdichten, verglichen mit den Proben At₁ A2, hervorragend. Diese Tatsache verdeutlicht den durch die vorliegende Erfindung bewirkten Effekt hinsichtlich der Verbesserung der magnetischen Charakteristika.

Hinsichtlich der elektromagnetischen Umwandlungscharakteristika, die unter Verwendung eines herkömmlichen Kassettenbandgeräts bestimmt wurden, sind die Geräuschpegel (Vergleich: Biasgeräusch; Bandgeschwindigkeit 4,75 cm/sec; Einstellung: high position) der Proben B1, B2 jeweils um 2,0 dB bzw. 1,5 dB, verglichen mit den Proben A1, A2, verbessert. Die Empfindlichkeit bei 333 Hz ist bei den Proben B1, B2 ebenfalls besser, und zwar um 3,0 dB bzw. 2,0 dB.

Gemäß der obigen Beschreibung sind bei einer Vorrichtung, in der eine Vakuumatmosphäre vorliegt und die ein entlang einer zylindrischen, peripheren Oberfläche einer Walze laufendes Substrat sowie eine Verdampfungsquelle mit einem Gehalt eines zu verdampfenden Basismaterials umfaßt, wobei diese Teile einander so zugewandt sind, daß ein Dampfstrom aus der Verdampfungsquelle unter einem Neigungswinkel dem

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Substrat auf der Walze zugeführt wird, erfindungsgemäß zwei Walzen für eine einzige Verdampfungsquelle vorgesehen. Die Dampfströmung wird von der Verdampfungsquelle dem Substrat zugeleitet, und zwar in der Weise, daß die Abscheidung der Teilchen auf der ersten Walze bei einem kleinen Neigungswinkel beginnt, wohingegen die Abscheidung auf der zweiten Walze bei einem großen Neigungswinkel beginnt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das magnetische Aufzeichnungsmedium vom Typ mit dünner, metallischer Schicht mittels der Schrägabscheidung mit hoher Effizienz hergestellt werden. Es kann ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Typ mit dünner, metallischer Schicht erhalten werden, das ausgezeichnete magnetische Charakteristika und elektromagnetische Umwandlungscharakteristika aufweist.

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Claims

Patentansprüche

Magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Typ mit dünner, metallischer Schicht, die auf einem Substrat als Mehrschichten-Struktur aus dünnen, metallischen Schichten ausgebildet ist, gekennzeichnet durch eine Schicht (M1), in der ein Neigungswinkel (θ) einer Richtung eines metallischen Teilchens (Q) bezüglich der Normalen (N) des Substrats (8) mit zunehmendem Abstand des metallischen Teilchens (Q) von dem Substrat (8) allmählich zunimmt, und eine Schicht (M2), in der der Neigungswinkel (Θ) der Richtung des metallischen Teilchens (Q) bezüglich der Normalen (N) des Substrate (ü) mit zunehmendem Abstand des metallischen Teilchens (Q) von dem Substrat (8) allmählich abnimmt.
2. Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums vom Typ mit dünner, metallischer Schicht, umfassend eine Vakuumatmosphäre; ein entlang einer zylindrischen, peripheren Oberfläche einer Walze laufendes Substrat und eine Verdampfungsquelle mit einem Gehalt eines zu verdampfenden Basismaterials, wobei das Substrat auf der Walze und die Verdampfungsquelle einander so zugewandt sind, daß ein aus der Verdampfungsquelle austretender Dampfstrom unter einem Neigungswinkel auf das Substrat auftrifft, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Walzen (12,13) einer einzigen Verdampfungsquelle (15) zugeordnet sind und der Dampf strom aus der Verdampfungsquelle (15) dem auf den Walzen (12,13) laufenden Substrat (8) in der Weise zugeleitet wird, daß die Abscheidung von Teilchen auf der ersten Walze (12) unter einem kleinen Neigungswinkel (θ) beginnt, hingegen auf der zweiten Walze (13) unter einem großen Neigungswinkel (θ) beginnt.

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