DE3922689A1 - Magnetische aufzeichnungsplatte und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Magnetische aufzeichnungsplatte und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Magnetplatte, Verfahren zu ihrer
Herstellung und eine Speichervorrichtung unter Verwendung
einer derartigen Magnetplatte als Aufzeichnungsmedium.
Bei Speichervorrichtungen unter Verwendung von Magnetplatten
ist es bekannt und allgemein üblich, einen dünnen Gleitmittel
überzug auf die Oberfläche der als Aufzeichnungsmedium dienen
den Magnetplatte aufzubringen. Damit sollen der Reibungswider
stand der Magnetplatte gegen den Magnetkopf verringert und
eine Schädigung von Magnetplatte und Kopf verhindert werden,
wenn diese bei Schreib- und Aufzeichnungsvorgängen in Kontakt
miteinander kommen.
Bisher wurden fluorhaltige Verbindungen mit hochmolekularen
Ketten als derartige Gleitmittel verwendet. Diese hochmole
kularen Bindungen besitzen jedoch keine starke Bindungskraft
auf der Oberfläche einer Magnetplatte, so daß sie beim Lang
zeitbetrieb leicht von der Oberfläche der sich mit hoher
Geschwindigkeit drehenden Magnetplatte abgeschleudert werden
oder durch die Gleitreibung zwischen Kopf und Magnetplatte
leicht von der Oberfläche der Magnetplatte abgerieben werden,
was zu einem beeinträchtigtem Gleitverhalten führt.
Es wurden verschiedene Verfahrensweisen zur Erhöhung der Bin
dungskraft eines Gleitmittels an der Oberfläche einer Magnet
platte vorgeschlagen. Beispielsweise schlägt die JP-A-
1 14 121/87 die Verwendung einer hochmolekularen Verbindung mit
einer funktionellen Gruppe am Ende ihrer langkettigen Mole
külstruktur als Gleitmittel sowie die Erwärmung der Magnet
platte nach Aufbringen eines dünnen Überzugs des Gleitmittels
vor, um eine stabile Bindung zwischen dem Gleitmittel und der
Oberfläche der Magnetplatte zu erleichtern.
Ferner werden in JP-B-10 368-85 Verbesserungen in der
Endstruktur von langkettigen Gleitmitteln vorgeschlagen, um
eine verstärkte Bindungskraft des Gleitmittels an der Ober
fläche der Magnetplatte zu gewährleisten.
Gemäß dem vorstehend erwähnten Stand der Technik werden zwar
bestimmte Verbesserungen der Bindungskraft von Gleitmitteln
erreicht, es wurde jedoch dem Zustand der Oberfläche der
Magnetplatte, auf die das Gleitmittel aufgebracht wird, keine
besondere Beachtung geschenkt und es wurde bei den Beschich
tungstechniken nicht darauf geachtet, eine chemisch starke
Bindung zwischen dem Gleitmittel und der Oberfläche der
Magnetplatte zu erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Magnetplatte bereitzustel
len, die lange Zeit ihre Beständigkeit gegen Gleitabrieb sowie
ihre stabilen Gleiteigenschaften beibehält. Zur Lösung dieser
Aufgabe soll die Magnetplatte einer Behandlung zur Verstärkung
der Bindungsfestigkeit des Gleitmittels auf der Oberfläche der
Platte unterzogen werden. Ferner soll erfindungsgemäß eine
Speichervorrichtung bereitgestellt werden, die als Aufzeich
nungsmedium eine Magnetplatte mit hoher Beständigkeit gegen
Gleitabrieb und ausgezeichneter Beständigkeit ihrer Gleitei
genschaften aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist eine Magnetplatte, die eine auf
einem Schichtträger ausgebildete magnetische dünne Schicht
aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß es sich bei der
Schutzschicht um eine polare Schutzschicht mit einer mit pola
ren Bindungsgruppen bedeckten Oberfläche handelt.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Her
stellung der vorstehend erwähnten Magnetplatte, bei dem man
- - auf einem Schichtträger nacheinander zumindest eine dünne magnetische und eine nicht-magnetische Schutzschicht ausbildet (Stufe 1);
- - die Schutzschicht einem Sauerstoffplasma aussetzt, um ein Sputter-Ätzen durch Sauerstoffatome auf der Schicht hervor zurufen (Stufe 2); und
- - die geätzte Schutzschicht einer feuchten Atmosphäre aus setzt, um sie durch Bildung von polaren Bindungsgruppen auf der Filmoberfläche in eine polare Schutzschicht überzuführen (Stufe 3).
Eine erfindungsgemäße Speichervorrichtung bedient sich der
vorstehend beschriebenen Magnetplatte als Aufzeichnungsmedium.
In der erfindungsgemäßen Magnetplatte ist die Oberfläche der
Schutzschicht mit polaren Bindungsgruppen bedeckt, so daß die
Magnetplatte ihre hohe Beständigkeit gegen Gleitabreib des
Gleitmittels und ihre stabilen Gleiteigenschaften lange Zeit
beibehält.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der
Magnetplatte werden, wie bereits erwähnt, auf der Oberfläche
der Schutzschicht polare Bindungsgruppen gebildet, und die
Bindungsstärke des Gleitmittels wird verstärkt.
Bei einer erfindungsgemäßen Speichervorrichtung gibt es weder
eine Beeinträchtigung der Gleiteigenschaften noch Schwierig
keiten aufgrund von Verklebungen zwischen der Magnetplatte und
einem Kopf, was einen stabilen Langzeitbetrieb der Vorrichtung
ermöglicht.
Nachstehend werden spezielle Ausführungsformen der Erfindung
anhand er Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt des Hauptteils einer gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Magnetplatte;
Fig. 2A, B und C Darstellungen, die Erklärungsversuche für die
Veränderungen auf der Oberfläche der Schutzschicht unter Be
tonung der Molekülstrukturen geben;
Fig. 3 eine Draufsicht des Hauptteils einer mit einer erfin
dungsgemäßen Magnetplatte ausgerüsteten Speichervorrichtung;
Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Abscheidung des Gleit
mittels auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Magnetplatte;
Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der
Menge an OH-Bindungsgruppen und der Abscheidung des Gleitmit
tels auf der Magnetplatte;
Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der Haftfestigkeit zwi
schen Kopf und Magnetplatte; und
Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Dauerbeständigkeit
gegen Gleitabrieb.
Erfindungsgemäß läßt sich eine Magnetplatte, die einen
Schichtträger, eine dünne magnetische Schicht und eine nicht
magnetische Schutzschicht aufweist, beispielsweise folgender
maßen herstellen. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird eine harte
Grundanstrichschicht 12, z.B. eine dünne Ni-P-Schicht auf
einem Schichtträger aus einer Aluminiumlegierung oder dergl.,
durch ein geeignetes Verfahren, z.B. durch Plattieren, ausge
bildet. Auf der harten Grundschicht werden nacheinander eine
Zwischenschicht 13 aus Chrom oder dergl., eine Magnetschicht
14 und eine nicht-magnetische Schutzschicht 15 durch geeignete
Verfahren, z.B. durch Sputtering, aufgebracht.
Bei der Schutzschicht handelt es sich um eine harte dünne
Schicht, die vorzugsweise als amorphe Kohlenstoffschicht vor
liegt.
Erfindungsgemäß sind mehrere Verfahren geeignet, um die Ober
fläche der Schutzschicht mit polaren Bindungsgruppen zu be
decken, einschließlich ein Verfahren, bei dem die Schicht
einer stark feuchten Atmosphäre ausgesetzt oder Wasserdampf
auf die Schichtoberfläche geblasen wird. Um jedoch einen großen
Anteil an polaren Bindungsgruppen mit höherem Wirkungsgrad
zu erzeugen, wird vorzugsweise ein Verfahren angewandt, bei
dem die auf die vorstehende Weise erhaltene Magnetplatte einem
Sauerstoffplasma ausgesetzt wird, um die Oberfläche der
äußersten Schutzschicht 15 leicht anzuätzen und zu reinigen,
wie in Fig. 2A gezeigt ist. Anschließend werden Sauerstoff
atome (Sauerstoffmoleküle) des Plasmas auf der Oberfläche
abgeschieden, wie in Fig. 2B gezeigt ist.
Die Sauerstoffplasmabehandlung dient nur dazu, die Schutzober
fläche zu reinigen und sie chemisch zu aktivieren, so daß ein
nur mäßiger Ätzungsgrad, beispielsweise eine Ätzung von 1 nm
oder mehr, für diesen Zweck ausreicht. Anschließend wird die
geätzte Schutzschicht einer stark feuchten Atmosphäre ausge
setzt, wobei die Platte in einen Zustand gebracht wird, bei
der ein großer Anteil an polaren Bindungsgruppen 16, wie OH-
Bindungsgruppen, an der Oberfläche der Schutzschicht 15 gebil
det wird, wie in Fig. 2C gezeigt ist.
Die Maßnahme, daß die Magnetplatte einer stark feuchten
Atmosphäre ausgesetzt wird, wird vorzugsweise bei Temperaturen
von 15 bis 30°C für eine Zeitdauer von 5 bis 50 Stunden
durchgeführt, da eine kürzere Behandlungsdauer nicht den er
wünschten erfindungsgemäßen Effekt mit sich bringt, während
eine Behandlung bei höheren Temperaturen oder während längerer
Behandlungszeiten eine Korrosion der Oberfläche der Magnet
platte hervorruft. Was die Feuchtigkeit der für diese Be
handlung eingesetzten Atmosphäre betrifft, ist es möglich, die
erfindungsgemäße Wirkung bei einer Feuchtigkeit von mehr als
80% zu erreichen. Zur Gewährleistung dieser Wirkung wird eine
Feuchtigkeit von mehr als 95% bevorzugt.
Ferner wurde festgestellt, daß bei einer Platte mit der
genannten polaren Schutzschicht eine Gleitmittelschicht mit
einer unerwartet starken Bindungskraft erhältlich ist, wobei
ein Gleitmittel verwendet werden kann, dessen Bindungskraft an
derartigen Plattenoberflächen bisher nicht als stark angesehen
worden ist. Der Grund hierfür ist die starke Wechselwirkung
zwischen Etherbindungen (-C-O-C-) im Gleitmittelmolekül und
OH-Bindungen auf der Plattenoberfläche.
Erfindungsgemäß wird eine mit der polaren Schutzschicht ver
sehene Magnetplatte beispielsweise in eine Trichlorfluorethan
lösung eines Gleitmittels getaucht und sodann aus der Tauch
lösung entnommen, wodurch man eine mit einer Gleitmittel
schicht 17 überzogene Magnetplatte erhält.
Um eine besonders ausgeprägte Wirkung zu erzielen, ist es
wünschenswert, Gleitmittel, das nicht direkt an der Platten
oberfläche gebunden ist, zu entfernen. Gleitmittel, das im
obersten Bereich der auf der Platte gebildeten Gleitmittel
schicht verbleibt und das eine relativ schwache Bindungskraft
an der Plattenoberfläche besitzt, fördert möglicherweise ein
Haften der Platte am Kopf. Als Maßnahmen zur Entfernung von
ungebundenem Gleitmittel kommen Verfahren in Frage, bei denen
die Platte in einen ein Lösungsmittel enthaltenden Behälter
eingetaucht und sodann wieder herausgenommen wird, oder die
Platte mit einem Lösungsmittel abgebraust wird.
Gemäß einer Verfahrensweise zur Herstellung der erfindungsge
mäßen Magnetplatte erfolgt die Behandlung der dem Sputter-
Ätzen unterzogenen Schutzschicht in einer stark feuchten At
mosphäre, nachdem sie mit einem Gleitmittel überzogen worden
ist, wodurch man eine Platte erhält, die im wesentlichen die
gleiche Beschaffenheit wie die gemäß dem vorstehend beschrie
benen Verfahren erhältliche Platte aufweist.
Die erfindungsgemäße Magnetplatte wird, wie in Fig. 3 ge
zeigt, in eine Speichervorrichtung eingebaut. Eine Magnetplat
te 1 wird auf einer Antriebsspindel 2 befestigt und in einem
Gehäuse 3 angeordnet. In dem Gehäuse 3 befinden sich auch ein
von einem Schaft 4 getragener Kopfarm 5 und ein Schwingspulen
motor 6, der den Kopfarm 5 steuert. Der Kopf 8 ist am freien
Ende des Kopfarms 5 mit einem Trägerelement 7, z.B. einer
Blattfeder, befestigt. Der Kopf 8 ist so konstruiert, daß er
mit einer bestimmten Kraft gegen die Oberfläche der Magnet
platte 1 gedrückt wird. Er ist auch mit einem Gleitstück verse
hen, das den Kopf 8 aufgrund des durch die Rotationsbewegung
der Magnetplatte 1 erzeugten Luftstroms anhebt. Auf diese
Weise führt der Kopf 8 die Bewegungen der Kontaktnahme mit der
Oberfläche der Magnetplatte 1 und des Abhebens von dieser
Oberfläche aus (Kontakt-, Start- und Stoppbewegungen). Aus den
vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß in der erfindungs
gemäßen Speichervorrichtung eine stabilisierte Gleitmittel
wirkung zwischen dem Kopf 8 und der Magnetplatte 1 aufrechter
halten wird, um eine Schädigung dieser Bestandteile aufgrund
der Gleitreibung möglichst gering zu halten.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher
erläutert.
Eine Schutzschicht aus amorphem Kohlenstoff wird durch Sput
tering-Behandlung auf einer dünnen Magnetschicht einer Magnet
platte gebildet, indem die Oberfläche der Schicht durch ein
Sauerstoffplasma teilweise geätzt (3 bis 4 nm) und anschlie
ßend die geätzte Schicht 24 Stunden bei 24°C einer relativen
Feuchtigkeit von 95% ausgesetzt wird. Die auf diese Weise
erhaltenen Proben von Magnetplatten werden in 0,2% Trichlore
thanlösungen der in Tabelle I angegebenen Gleitmittel (ketten
förmige Perfluoralkylpolyether mit funktionellen Gruppen an
beiden Molekülenden) getaucht, wodurch man Magnetplatten er
hält, deren Oberflächen mit den Gleitmitteln beschichtet sind.
Die Gleitmittelbeschaffenheit auf diesen Magnetplatten wird
auf folgende Weise bestätigt.
Aus Fig. 4 geht hervor, daß das erfindungsgemäße Verfahren
gegenüber einem herkömmlichen Verfahren sowohl in bezug auf
Abscheidung des Gleitmittels als auch in bezug auf das nach
dem Waschen mit Trichlortrifluorethan verbliebene restliche
Gleitmittel überlegen ist.
Der relative Anteil an OH-Bindungsgruppen auf der Oberfläche
der Magnetplatte wird durch Elektronenspektroskopie gemessen.
Die Beziehung zwischen der ursprünglichen und der verbleiben
den abgeschiedenen Gleitmittelmenge und dem Anteil an OH-
Gruppen ist im Diagramm von Fig. 5 gezeigt. Das Diagramm
zeigt, daß die Anwesenheit von OH-Bindungsgruppen zur Ver
stärkung der Bindungskraft des Gleitmittels 17 an der Oberflä
che der Magnetplatte 1 beiträgt.
Die durch die statische Reibungskraft wiedergegebene Haftungs
kraft, die durch Andrücken eines Kopfes gegen die Oberfläche
einer Magnetplatte mit einer Belastung von 10 g hervorgerufen
wird, wird, wie in Fig. 6 gezeigt, für Magnetplatten mit
Restanteilen an Gleitmittel verglichen. Erfindungsgemäß wird
die Haftungskraft auf etwa 1/2 der Kraft von herkömmlichen
Platten mit der gleichen Abscheidung an Gleitmittel verrin
gert. Dies zeigt, daß die erfindungsgemäße Magnetplatte
weniger gegenüber einer Haftung des Kopfes an der Plattenober
fläche als eine herkömmliche Magnetplatte anfällig ist.
Die Beständigkeit gegen Gleitreibung wird bei Kontakt-, Start-
und Stoppbewegungen für Magnetplatten mit dem gleichen Restan
teil an abgeschiedenem Gleitmittel gemessen, wie in Fig. 7
gezeigt. Für die erfindungsgemäße Ausführungsform ergibt sich
eine ausgeprägte Verbesserung der Dauerbeständigkeit gegen
Gleitreibung.
Zwei 5 in-Magnetplatten werden in die Speichervorrichtung von
Fig. 3 eingesetzt und unter Verwendung eines Mn-Zn-Kopfes 8,
der so konstruiert ist, das er sich 0,25 mm über die Scheiben
oberfläche hebt, unterworfen. Nach einer Betriebsdauer von
1350 Stunden werden der Grad der Schädigung der Magnetplatte
1, die Verschmutzung des Kopfes 8 und die Verringerung der
Abscheidung des Gleitmittels 17 untersucht. Sämtliche Werte
sind bei der erfindungsgemäßen Platte niedriger als bei der
herkömmlichen Platte.
Gemäß Beispiel 1 werden unter Verwendung der in Tabelle II
angegebenen Gleitmittel ohne funktionelle Gruppen am Molekül
ende Magnetplatten hergestellt und den in Beispiel 1 angegebe
nen Tests unterworfen.
Die Testergebnisse zeigen eine erhöhte Abscheidung an Gleit
mittel 17 a im Vergleich zur herkömmlichen Platte. Nach Waschen
mit einem Lösungsmittel läßt sich ein höherer Anteil an
restlicher Abscheidung als bei einer herkömmlichen Platte
feststellen. Beim Gleitreibungs-Dauerbeständigkeitstest, der
unter Durchführung von Kontakt-, Start- und Stoppbewegungen
durchgeführt wird, erreicht man für die erfindungsgemäße
Platte günstigere Ergebnisse als bei der herkömmlichen Platte.
Gemäß Beispiel 1 wird eine Magnetplatte mit der Abänderung
hergestellt, daß das auf die Schutzschicht aufgebrachte
Gleitmittel einer Sputter-Ätzung mit Sauerstoffplasma unter
worfen und die geätzte Schicht anschließend in einer stark
feuchten Atmosphäre belassen wird. Die erhaltenen Magnetplat
ten zeigen im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie die
von Beispiel 1.
Claims (11)
1. Magnetplatte, enthaltend eine auf einem Schichtträger
ausgebildete magnetische dünne Schicht und eine Schutzschicht,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Schutzschicht um
eine polare Schutzschicht mit einer mit polaren Bindungsgrup
pen bedeckten Oberfläche handelt.
2. Magnetplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei der Schutzschicht um eine amorphe Kohlen
stoffschicht handelt.
3. Magnetplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei den polaren Bindungsgruppen vorwiegend um OH-
Bindungsgruppen handelt.
4. Magnetplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche der polaren Schutzschicht mit einem Gleit
mittel überzogen ist.
5. Magnetplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche mit einer Restabscheidung an Gleitmittel,
das nach Entfernung von nicht-gebundenem Gleitmittel verblie
ben ist, überzogen ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer Magnetplatte mit einer
auf einem Schichtträger ausgebildeten magnetischen dünnen
Schicht und einer nicht-magnetischen polaren Schutzschicht,
wobei die Oberfläche der Schutzschicht mit polaren Bindungs
gruppen bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß man
- 1) auf einem Schichtträger nacheinander zumindest eine magnetische dünne Schicht und eine nicht-magnetische Schutzschicht ausbildet;
- 2) die Schutzschicht einem Sauerstoffplasma aussetzt, um ein Sputter-Ätzen durch Sauerstoffatome auf der Schicht hervor zurufen; und
- 3) die geätzte Schutzschicht einer feuchten Atmosphäre aus setzt, um sie durch Bildung von polaren Bindungsgruppen auf der Filmoberfläche in einer polare Schutzschicht überzufüh ren.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich bei der Schutzschicht um eine amorphe Kohlenstoff
schicht handelt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich bei den polaren Bindungsgruppen vorwiegend um OH-
Bindungsgruppen handelt.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich eine Stufe durchgeführt wird, bei der die Oberflä
che der polaren Schutzschicht mit einem Gleitmittel überzogen
wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die
zusätzliche Stufe, daß nicht-gebundenes Gleitmittel vom
Gleitmittelüberzug entfernt wird, wodurch eine Restabscheidung
an Gleitmittel verbleibt.
11. Speichervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie
als Aufzeichnungsmedium eine Magnetplatte nach einem der An
sprüche 1 bis 10 enthält.
Applications Claiming Priority (1)
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JP63173128A JPH02154321A (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 磁気ディスクおよびその製造方法ならびにそれを用いた記憶装置 |
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- 1988-07-11 JP JP63173128A patent/JPH02154321A/ja active Pending
-
1989
- 1989-07-11 DE DE3922689A patent/DE3922689A1/de not_active Withdrawn
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Non-Patent Citations (1)
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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