DE3885446T2

DE3885446T2 - Verfahren zur herstellung magnetischer aufzeichnungsträger.

Info

Publication number: DE3885446T2
Application number: DE3885446T
Authority: DE
Inventors: Earl Johns; Carolyn Messinger; Gary Rauch; Robert Stone; David Young
Original assignee: Digital Equipment Corp
Current assignee: Digital Equipment Corp
Priority date: 1987-09-04
Filing date: 1988-08-31
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2008-09-01
Also published as: WO1989002149A1; US4816119A; EP0333828B1; EP0333828A1; JPH02501249A; CA1313478C; DE3885446D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Der Zweck der Erfindung besteht darin, gewünschte magnetische Aufzeichnungseigenschaften in plattierten magnetischen Dünnfilm-Aufzeichnungsmedien zu entwickeln. Die von diesem neuen Verfahren kontrollierbaren prinzipiellen Eigenschaften sind das Mediumrauschen, das gegenüber dem bislang im Stand der Technik erreichten Wert wesentlich reduziert werden kann und die Koerzitivkraft, die über einen weiten Bereich gesteuert werden kann.
Der Wachstumsmodus dünner Schichten, die durch Plattierung oder andere Methoden abgeschieden werden, ist durch die Eigenschaften der Oberfläche, auf der sie abgeschieden werden, steuerbar. Bei bekannten Beschichtungsverfahren hat man sich keine besondere Mühe gegeben, die Oberfläche, auf der die Magnetschicht abgeschieden wird, zu behandeln, außer daß man deren Reinheit sichergestellt hat. Beim Einsatz der früheren Verfahren hat man manchmal geeignete Eigenschaften erzielt, das Produkt ließ sich jedoch weder in einfacher Weise zeitbeständig herstellen, noch hat man die Gründe für die Unstetigkeiten erforscht. Auch war den bekannten Verfahren eine unbefriedigende Steuerung der Koerzitivkraft eigen, und das Mediumsrauschen ist nicht klein genug.
Bei dem aus der US-PS 4 581 109 bekannten Beschichtungsverfahren wird eine nominell saubere Oberfläche einer elektroplattierten Ni-P-Schicht als Unterlage benutzt, auf die eine Ni-Co-Magnetschicht elektroplattiert wird. Die elektroplattierte Ni-P-Schicht wird auf einer polierten autokatalytischen Ni-Schicht abgeschieden.
In der DE-A 34 34 276 wird bereits eine Oxidation des Al- Substrats zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften der Aufzeichnungsschicht beschrieben. Jedoch wird die Koerzitivkraft nicht gesteigert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Bei dem Verfahren der Erfindung werden entsprechend Anspruch 1 zufällige Variationen des Zustandes der Unterlagenoberfläche durch gezielte Behandlung der Oberfläche, auf der die Magnetschicht abzuscheiden ist, vor der Abscheidung der Magnetschicht vermieden und auf der Oberfläche, auf der die Magnetschicht abzuscheiden ist, wird ein Oxidfilm erzeugt. Dieser kann durch verschiedene Verfahren erzeugt werden. Die bisher verwendeten Verfahren enthalten eine Oxidation in auf t, eine elektrolytische, anodische Behandlung in unterschiedlichen Bädern (einschließlich Schwefelsäure, elektrolytischem Ni-P- Beschichtungsbad oder elektrolytischem Co-Ni-P-Beschichtungsbad) und eine Behandlung ohne Zufuhr von Strom in oxidierenden Lösungen, wie in Salpetersäure, Schwefelsäure oder in Wasserstoffperoxid. Auch andere Behandlungsverfahren können zur Erzeugung desselben Oxidationseffekts verwendet werden.
Die Vorteile der durch den Einsatz des Oxidationsbehandlungsverfahrens erzielten Eigenschaften liegen in ihrer Wirkung auf die Leistung von Plattenlaufwerken. Mit gleichen Aufzeichnungsköpfen läßt sich durch das verbesserte Medium die Bitfehlerrate gegenüber dem Wert bei Verwendung des durch die bekannten Verfahren erzeugten Mediums drastisch reduzieren. Die Vorteile der Oxidation als ein Verfahrensschritt liegt darin, daß das Verfahren es ermöglicht, die relevanten Eigenschaften zu steuern. Es wird erwartet, daß zukünftig eine gesteuerte Manipulation der Koerzitivkraft in den höheren Bereichen, wie sie die vorliegende Erfindung ermöglicht, nötig sein wird.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, die Oberfläche der Unterlage vor der Beschichtung mit der Magnetschicht einer Oxidationsbehandlung zu unterziehen.
Die beste Oxidationsbehandlung wird durch verschiedene Faktoren beherrscht. Es hat sich herausgestellt, daß sich durch eine steuerbare Erhöhung des Oxidationsgrades während der Behandlung die Koerzitivkraft letztendlich auf ein sehr hohes Niveau über 1500 Oersted steuerbar erhöhen läßt. Einer der wesentlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung ist ihre Fähigkeit, die Koerzitivkraft steuerbar zu erhöhen.
Ein anderes Hauptmerkmal der Oxidationsbehandlung liegt in einer signifikanten Verringerung des Rauschens der Speichermedien und der daraus resultierenden Erhöhung des Signal-Rauschverhältnisses (SNR) bei einem gegebenen Niveau der Koerzitivkraft. Unterschiedliche Oxidationsbehandlungsarten können unterschiedliche Beziehungen zwischen dem SNR und der Koerzitivkraft herbeiführen, bei der praktischen Anwendung der Erfindung haben wir jedoch beobachtet, daß das SNR mit steigender Koerzitivkraft typischerweise anwächst, wie es häufig bei Dünnfilmmagnetschichten beobachtet wird.
Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird die Art und der Grad der Oxidationsbehandlung so gewählt, daß die geforderte Koerzitivkraft und das SNR erreicht werden. Ein bevorzugtes praktisches Oxidationsverfahren verwendet ein Bad von 7%iger Schwefelsäure in Wasser. Unmittelbar nach der Beschichtung der elektrolytischen Ni-P-Schicht werden die Platten in entionisiertem Wasser gespült und dann einer elektrolytischen Oxidation im Schwefelsäurebad unterworfen. Die die geforderte Kombination der Koerzitivkraft mit dem Mediumrauschen ergebenden anodischen Behandlungsbedingungen wurden definiert, obwohl auch andere Kombinationen des anodischen Behandlungsstroms und der Zeit sehr gute Resultate liefern.
Die vorteilhafte Wirkung der Oxidationsbehandlung bei der Steuerung der Koerzitivkraft und des SNR werden durch folgende Beispiele veranschaulicht. Diese zeigen die große Vielfalt der Oxidationsbehandlungen, die bei der Ausführung der Erfindung zur Steuerung der für die Leistung der Dünnfilmmagnetspeichermedien wichtigen Eigenschaften eingesetzt werden können. Sie zeigen außerdem einige Wege auf, durch die diese Behandlungsmethoden zum Erreichen dieser Steuerung variiert werden können.

BEISPIEL 1.

Die Platten in der Gruppe A wurden mit dem herkömmlichen Verfahrens beschichtet, ähnlich dem, das die US-PS 4 581 109 lehrt. Diese Platten sind typisch für die durch das herkömmliche Verfahren hergestellten Platten. Die Platten in Gruppe B wurden unter Verwendung des verbesserten Verfahrens der vorliegenden Erfindung beschichtet, nämlich durch die zusätzliche Oxidationsbehandlung unmittelbar vor der Abscheidung der Magnetschicht. Die Oxidationsbehandlung wies eine 20 bis 25 Sekunden lang mit einem Strom von 0,14 ASF (Ampere pro Quadratfuß) in einem 7%igen Schwefelsäurebad ausgeführte elektrolytische, anodische Behandlung auf. Diese Platten sind typisch für die durch den Einsatz der vorliegenden Erfindung erzeugten Platten.
Die Koerzitivkraft und die SNR-Werte für die Platten aus den Gruppen A und B sind in Fig. 1 aufgetragen, wobei 1 Oe = 79,6 A/m. Diese Figur veranschaulicht die zuvor erwähnte Beziehung zwischen der Koerzitivkraft (Hc) und dem SNR für eine gegebene Oxidationsbehandlungsart. Außerdem sind die unterschiedlichen Kombinationen von Hc und SNR dargestellt, wie sie unter Einsatz des bekannten Verfahrens erreichbar sind; das Verfahren dieser Erfindung ergibt eine feste Beziehung zwischen Hc und SNR, wobei andere Dinge gleich bleiben. Als Wichtigstes zeigt Fig. 1, daß das Verfahren dieser Erfindung ein wesentlich höheres SNR für eine gegebene Koerzitivkraft ergibt, als es das bekannte Verfahren ermöglicht.
In Fig. 1 wurde das SNR durch ein Verfahren gemessen, welches das Rauschen bei acht unterschiedlichen Frequenzen um die gespeicherte Datenfrequenz abtastet. Da die Verhältnisse auf der Dezibel-Skala aufgetragen sind, sind diese Differenzen für die Leistung des Speicherlaufwerks sehr groß. Dieses Beispiel beweist eindeutig die Steuerung der Koerzitivkraft und die Verbesserung des Signalrauschverhältnisses, die Hauptmerkmale der Erfindung sind.

BEISPIEL 2.

Ein Hauptvorteil der Erfindung ist die Fähigkeit, die Platteneigenschaften zu steuern. In diesem Beispiel, das in Fig. 2 zusammengefaßt ist, wurde der anodische Behandlungsstrom in der Schwefelsäurelösung zur Steuerung der Koerzitivkraft über einen Bereich von 900 bis 1260 Oersted (1 Oe = 79,6 A/m) variiert. Die beiden gezeigten Kurven, von denen die eine für eine 10 Sekunden währende Behandlung und die andere für eine 25 Sekunden währende Behandlung gilt, veranschaulichen, daß die anodische Behandlungszeit ebenfalls eine Variable ist, die zur Steuerung der Koerzitivkraft verwendet werden kann.

BEISPIEL 3.

Bei diesem Beispiel wurde die anodische Behandlungszeit verändert, während der anodische Behandlungsstrom konstant gehalten wurde. Fig. 3 zeigt, wie die Koerzitivkraft auf diese Weise steuerbar ist. In Fig. 4 wurde die Dauer der anodischen Behandlung verlängert und zeigt, daß die Kurve der Koerzitivkraft über der anodischen Behandlungszeit flach wird. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, lange genug zu behandeln, um diese Abflachung zu erreichen, wobei der Pegel dieses Plateaus durch eine Anzahl von Parameter einschließlich des anodischen Behandlungsstroms und der Art des anodischen Behandlungsbads beeinflußt wird.

BEISPIEL 4.

Bei bekannten Verfahren können Veränderungen in der Beschaffenheit der Oberfläche, auf der die Magnetschicht abzuscheiden ist, zu unerwünschten Änderungen der Eigenschaften führen. Die vorliegende Erfindung erzielt ein Verfahren, diese unerwünschten Änderungen der Oberflächenbeschaffenheit und damit der Platteneigenschaften zu vermeiden. Ein Beispiel ist in Fig. 5 dargestellt, die die Auswirkungen der anodischen Behandlung über verschiedene Zeiten und Ströme in einer elektrolytischen Lösung zeigt, deren chemische Zusammensetzung typischerweise nach Art des magnetischen Beschichtungsbades der US-PS 4 581 109 ist. Diese Figur zeigt die Koerzitivkraft als Funktion der anodischen Behandlungszeit für zwei verschiedene Stromdichten, 0,069 und 0,28 ASF. Außerdem sind die Auswirkungen gezeigt, die diese Behandlungen auf Unterlagenoberflächen haben, die zuvor auf zwei unterschiedliche Weisen behandelt wurden. Die oberen beiden Kurven, die bei 960 Oe beginnen, gelten für eine elektrolytische Ni-P-Oberfläche, die vor der anodischen Behandlung keine Behandlung erfuhr. Die durch die Verlängerung der Behandlungszeit erzielte höchste Koerzitivkraft ist eine Funktion des Anodenstroms und erhöht sich mit stärker werdendem Strom. Die beiden unteren Kurven, die bei 420 Oe beginnen, gelten für eine elektrolytische Ni-P-Oberfläche, die vor der anodischen Behandlung eine kathodische Behandlung in Schwefelsäure erfuhr. Die wichtige Folgerung daraus ist, daß die maximale Koerzitivkraft in diesen Fällen primär durch den anodischen Behandlungsstrom und nicht durch die vorhergehende Oberflächenbeschaffenheit gesteuert wird.

BEISPIEL 5.

In diesem Beispiel, das in Fig. 6 zusammengefaßt ist, war das elektrolytische Behandlungsbad von der zur elektrolytischen Ni-P-Beschichtung dienenden Art. Die Beeinflussung der Koerzitivkraft (Hc) und des SNR durch die Behandlungsstromdichte sind für zwei unterschiedliche Behandlungszeiten dargestellt. Man erreichte ein SNR über 35 dB, wobei sich die Koerzitivkraft 1500 Oe annäherte. Dieses Beispiel veranschaulicht außerdem, daß die elektrolytische Oxidationsbehandlung in verschiedenen Bädern ausgeführt werden kann. Sie zeigt auch, daß die für die zukünftige Herstellung von Dünnfilmspeichermedien benötigte höhere Koerzitivkraft mit dem Oxidationsverfahren steuerbar erzielt werden kann.

BEISPIEL 6.

In diesem Beispiel wurden Platten in Gruppe A ohne die elektrolytische Ni-P-Schicht beschichtet. Nach Säuberung des polierten, autokatalytisch erzeugten Nickels auf den Substraten erfolgte eine anodische Behandlung während 25 Sekunden mit 0,28 ASF in einem Bad aus 7%iger Schwefelsäure in Wasser. Dann wurde in üblicher Weise eine Co-Ni-P- Magnetschicht auf den Platten abgeschieden. Die Platten in der Gruppe B wurden unter Einsatz des bekannten Verfahrens, einschließlich der elektrolytischen Ni-P-Schicht, ohne jede Oxidationsbehandlung vor der Plattierung mit der Magnetschicht beschichtet.
Behandlung Koerzitivkraft, Oersted S/N, dB
Gruppe A 1166 35,6
Gruppe B 951 31,5
Dieses Beispiel zeigt, daß die elektrolytische Ni-P-Schicht für die praktische Ausführung des Oxidationsverfahrens nicht wesentlich ist, daß aber die amorphe autokatalytische Ni-P-Schicht auch eine wirksame Grundschicht zur Anwendung des Verfahrens schafft.

BEISPIEL 7.

Die Oxidation in Luft kann dazu dienen, die Vorteile des Oxidationsverfahrens zu erzielen. In diesem Beispiel wurde eine Plattengruppe mit elektrolytischem Ni-P beschichtet, dann gespült und getrocknet. Diese Platten konnten 7 Tage lang in Luft verbleiben, und am Schluß dieser Zeitdauer wurden sie in die Beschichtungslinie unmittelbar vor dem magnetischen Beschichtungsschritt zurückgeführt. Die Eigenschaften dieser Platten sind besser als die anderer etwa zur selben Zeit beschichteten Platten, die jedoch vor der Beschichtung mit der Magnetschicht keinerlei Oxidationsbehandlung erfuhren.
Behandlung Koerzitivkraft, Oe S/N, dB
Luftoxidation 1307 35,0
keine Oxidationsbe - handlung 951 31,5

BEISPIEL 8.

Vor der Beschichtung mit der Magnetschicht wurden mit elektrolytischem Ni-P beschichtete Platten in eine Lösung aus 7%iger Schwefelsäure in entionisiertem Wasser getaucht. Es bestand keine äußere elektrische Verbindung zwischen den Platten und den Gegenelektroden. Somit beruht die Behandlung auf der Oxidationsfähigkeit des Schwefelsäurebades. In der nachstehenden Tabelle gibt die "Verweilzeit" die Dauer der Behandlung mit Schwefelsäure an. Die nachfolgende Magnetbeschichtung wurde in einer in der US-PS 4 581 109 beschriebenen Art ausgeführt.
Verweilzeit, Minuten Koerzitivkraft, Oersted
0 995
0 945
2 1095
10 1145
10 1180
15 1145

BEISPIEL 9.

Das folgende Beispiel ähnelt Beispiel 8. Während der Oxidationsbehandlung floß kein Strom. In diesem Beispiel wurde jedoch eine Säure mit erhöhter Oxidationsfähigkeit, nämlich Salpetersäure, verwendet. Die nachstehende Tabelle zeigt Ergebnisse für Salpetersäurelösungen unterschiedlicher molarer Konzentration und verschiedene Verweilzeiten in der Säurelösung. Die Koerzitivkraft ohne Behandlung ist geringer als die in Beispiel 5 wegen der unterschiedlichen magnetischen Beschichtungsbedingungen. Die gezeigten Daten sind Mittelwerte zweier Messungen. Säurekonzentration Verweilzeit, Minuten Koerzitivkraft, Oersted keine Oxidationsbehandlung

BEISPIEL 10.

In diesem Beispiel wurden Platten mit elektrolytischem Ni-P vor der Magnetbeschichtung für 2 Minuten in Lösungen aus Wasserstoffperoxid in entionisiertem Wasser getaucht. Dieses Beispiel veranschaulicht außerdem die Vielfalt der Oxidationsbehandlungen, die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.
Konzentration des Wasserstoffperoxids, % Koerzitivkraft, Oersted
0 955
0,1 1000
1 1120
5 1170
30 1275

BEISPIEL 11.

Bei diesem Beispiel waren die anodischen Behandlungszeiten kurz und reichten von 0,5 bis 2,0 Sekunden, und die anodische Behandlungsstromdichte war vergleichsweise höher als bei den vorangehenden Beispielen. Die Werte der Koerzitivkraft für diese kurzen Behandlungszeiten sind in Fig. 7 als Funktion der anodischen Behandlungsstromdichte dargestellt und zeigen, daß die Koerzitivkraft auf diese Weise beeinflußt werden kann. Dieses Beispiel veranschaulicht, daß bei der elektrolytischen Oxidationsbehandlung eine Vielfalt anodischer Behandlungsstromdichten und Behandlungszeiten verwendet werden können.

BEISPIEL 12.

Bei diesem Beispiel wurde die Oxidationsbehandlung durch eine elektrolytische anodische Behandlung in einem Co-Ni-P- Beschichtungsbad, ähnlich wie es im Beispiel 4 verwendet wurde, durchgeführt, jedoch unter geringfügig unterschiedlichen Beschichtungsbedingungen in einer anderen Beschichtungszelle. Die Fig. 8 zeigt die Koerzitivkraft und das durch die anodische Behandlung erzielte SNR bei zwei verschiedenen Stromdichten und zwei unterschiedlichen Behandlungszeiten. Bei dieser Behandlung kann ein hohes SNR erzielt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung magnetischer Aufzeichnungsträger, das die Schritte aufweist:

Oxidieren der Oberfläche einer Schicht auf einem amorphen Substrat, um steuerbar die Koerzitivkraft einer Schicht aus magnetischem Material zu verbessern, das auf der oxidierten Oberfläche der Schicht auf dem Substrat aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Oberfläche der Schicht auf dem Substrat durch die Anwendung von oxidierenden Behandlungen oxidiert wird, die aus der Gruppe des Exponierens an Sauerstoff, Säurebädern, Wasserstoffperoxidbädern und elektrolytischen Bädern besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin das magnetische Material elektrolytisch auf der Schicht auf dem Substrat aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Oxiodationsbehandlung eine elektrolytische anodische Behandlung in einem Schwefelsäurebad von 0,1 bis 900 Sekunden bei einem Stromfluß von 0,014 bis 14 A/ft.² ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die anodische Behandlung von 15 bis 30 s bei ungefähr 0,14 A/ft.² stattfindet und das Bad eine 7%-ige Schwefelsäure ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Oxidationsbehandlung ein Exponieren an Luft von 0,1 bis 10 Tagen ist.

7. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Oxiodationsbehandlung ein Exponieren in einem Schwefelsäurebad für 2 bis 15 Minuten ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin das Exponieren 5 bis 15 Minuten beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Oxiodationsbehandlung ein Exponieren in einem Salpetersäurebad für 0,1 bis ungefähr 5 Minuten ist.

10. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Oxiodationsbehandlung ein Exponieren in einem 0,1 molaren Salpetersäurebad für 0,5 bis 5,0 Minuten ist.

11. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Oxiodationsbehandlung ein Exponieren in einem Bad von mindestens 0,1% Wasserstoffperoxid für mindestens 1 Minute ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, worin das Substrat eine Schicht von Ni-P-Material aufweist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, worin das magnetische Material ein Co-Ni-P-Material ist.

14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, worin das magnetische Material ein Co-Ni-P-Material ist.

15. Verfahren nach Anspruch 2, worin das magnetische Material auf der Schicht des Substrats durch nicht-elektrische Ablagerung aufgebracht ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, worin die Oxidationsbehandlung eine anodische Behandlung in einem Schwefelsäurebad für 0,1 bis 900 Sekunden bei einem Stromfluß von 0,014 bis 14 A/ft.² ist.

17. Verfahren nach Anspruch 15, worin die anodische Behandlung 15 bis 30 Sekunden bei ungefähr 0,14 A/ft.2 dauert und das Bad eine 7%-ige Schwefelsäure ist.

18. Verfahren nach Anspruch 15, worin die Oxidationsbehandlung ein Exponieren an Luft für 0,1 bis 10 Tagen ist.

19. Verfahren nach Anspruch 15, worin die Oxidationsbehandlung ein Exponieren in einem Schwefelsäurebad für 2 bis 15 Minuten ist.

20. Verfahren nach Anspruch 15, worin die Oxidationsbehandlung ein Exponieren in einem Salpetersäurebad für 0,1 Minuten bis ungefähr 5 Minuten ist.

21. Verfahren nach Anspruch 15, worin die Oxidationsbehandlung ein Exponieren in einem 0,1 molaren Salpetersäurebad für 0,5 bis 5,0 Minuten ist.

22. Verfahren nach Anspruch 15, worin die Oxidationsbehandlung ein Exponieren in einem Bad von mindestens 0,1% Wasserstoffperoxid für mindestens 1 Minute ist.

23. Verfahren nach Ansprüchen 15 bis 22, worin das Substrat eine Schicht aus Ni-P-Material aufweist.

24. Verfahren nach Ansprüchen 15 bis 22, worin das magnetische Material ein Co-Ni-P-Material ist.

25. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 24, worin die oxidierte Schicht ein Ni-P- oder ein Ni-Material ist.