DE3922689A1

DE3922689A1 - Magnetische aufzeichnungsplatte und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3922689A1
Application number: DE3922689A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kanda; Sakae Ohta; Fumio Nakano; Sadanobu Ohno; Yuichi Kokaku
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1990-01-18
Also published as: JPH02154321A

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.

Beispiel 1

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.

Tabelle I

Die Gleitmittelbeschaffenheit auf diesen Magnetplatten wird auf folgende Weise bestätigt.

a) Abscheidung

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.

b) Wirkung von OH-Gruppen auf die Abscheidung

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.

c) Haftungskraft

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.

d) Dauerbeständigkeit gegen Gleitreibung

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.

e) Betriebstest

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.

Beispiel 2

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.

Tabelle II

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.

Beispiel 3

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

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.