DE4310758A1 - Vertical magnetic recording substrate, magnetic disk and method of manufacturing the same - Google Patents
Vertical magnetic recording substrate, magnetic disk and method of manufacturing the sameInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Substrat für vertikale magnetische Aufzeichnung (magnetische Queraufzeichnung), die in dem Fest plattenspeicher, der als magnetische Aufzeichnungseinheit von Computern verwendet wird, eine Aufzeichnung mit hoher Informa tionsdichte erlaubt. Die Erfindung betrifft auch eine Magnet platte für vertikale magnetische Aufzeichnung und ein Verfahren zur Herstellung des Substrats und der Magnetplatte. Das erfin dungsgemäße Substrat und die erfindungsgemäße Magnetplatte sind für die vertikale magnetische Aufzeichnung geeignet, die eine bei weitem höhere Schreib- bzw. Aufzeichnungsdichte ermöglicht als die herkömmliche horizontale Aufzeichnung (Längsaufzeich nung).The invention relates to a substrate for vertical magnetic Record (magnetic cross-record) in the festival disk storage, which as a magnetic recording unit of Computers used a record with high informa density allowed. The invention also relates to a magnet plate for vertical magnetic recording and a method for the production of the substrate and the magnetic disk. That invented inventive substrate and the magnetic disk according to the invention suitable for vertical magnetic recording, the one enables much higher writing or recording density than the conventional horizontal recording (longitudinal recording tion).
Bei dem System der vertikalen Aufzeichnung, das eine bei weitem höhere Aufzeichnungsdichte erlaubt als das System der horizon talen Aufzeichnung, wird ein Aufzeichnungsmedium bzw. -träger aus Co-Cr-Legierung verwendet. Das Aufzeichnungsmedium (oder eine magnetische Aufzeichnungsschicht für vertikale Aufzeich nung) wird auf einem Substrat aus Al-Mg-Legierung, die mit Per malloy plattiert bzw. galvanisiert und dann hochglanzpoliert worden ist, getragen.In the vertical recording system, the one by far higher recording density than the horizon system tal record, becomes a recording medium made of Co-Cr alloy. The recording medium (or a magnetic recording layer for vertical recording tion) is on a substrate made of Al-Mg alloy with Per malloy plated or galvanized and then highly polished has been worn.
Das herkömmliche Substrat hat jedoch die folgenden Nachteile:However, the conventional substrate has the following disadvantages:
(1) Das Substrat sollte für eine Aufzeichnung mit hoher Infor mationsdichte frei von Fehlern sein, die größer als 5 µm und vorzugsweise größer als 2 µm sind. Diese Bedingung wird in der Praxis nicht erfüllt, weil die Al-Mg-Legierung intermetallische Verbindungen mit einer Größe in der Größenordnung von einigen zehn Mikrometern enthält, die sich nach dem Plattieren bzw. Galvanisieren mit Permalloy als Oberflächenfehler zeigen.(1) The substrate should be used for high information recording mation density be free of defects larger than 5 µm and are preferably larger than 2 microns. This condition is in the Practice not met because the Al-Mg alloy is intermetallic Compounds with a size on the order of a few contains ten micrometers, which after plating or Show electroplating with permalloy as surface flaw.
(2) Bei der vertikalen magnetischen Aufzeichnung wird im allge meinen das Kontaktaufzeichnungssystem angewandt. Das Kontakt aufzeichnungssystem kann jedoch auf ein Substrat aus Al-Mg-Le gierung, das eine rauhe Oberfläche hat, die auf mechanische Texturierung statt auf chemische Texturierung zurückzuführen ist, nicht angewandt werden. Die Folge ist ein hoher Reibungs koeffizient zwischen dem Kopf und dem Medium während der Auf zeichnung und des Lesens. Dies beeinträchtigt die Zuverlässig keit des Aufzeichnungsmediums.(2) In vertical magnetic recording is generally mean the contact recording system applied. The contact recording system can, however, on a substrate made of Al-Mg-Le alloy that has a rough surface that resembles mechanical Texturing instead of chemical texturing is not applied. The result is high friction coefficient between the head and the medium during the opening drawing and reading. This affects the reliability speed of the recording medium.
(3) Da es unmöglich ist, der Al-Mg-Legierung nur durch Hoch glanzpolieren eine glatte Oberfläche mit einer Oberflächenrau higkeit (Ra) von 0,5 bis 0,6 nm zu verleihen, ist es notwendig, auf der Al-Mg-Legierung durch Plattieren bzw. Galvanisieren eine Permalloyschicht zu bilden, die wieder hochglanzpoliert wird. Die zweimalige Durchführung des Hochglanzpolierens ist beschwerlich. Außerdem verursacht das zweite Hochglanzpolieren in der Permalloyschicht Gitterfehler und verunreinigt die Per malloyschicht, wodurch ihre Permeabilität in hohem Maße ver schlechtert wird.(3) Since it is impossible to make the Al-Mg alloy only by high gloss polish a smooth surface with a surface roughness ability (Ra) of 0.5 to 0.6 nm, it is necessary to on the Al-Mg alloy by plating or electroplating to form a permalloy layer that is again highly polished becomes. The two-time high-gloss polishing is arduous. It also causes the second high gloss polish lattice defects in the permalloy layer and contaminates the per malloy layer, whereby their permeability ver gets worse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Substrat für ver tikale magnetische Aufzeichnung, eine Magnetplatte und ein Ver fahren zu ihrer Herstellung bereitzustellen, wobei das Substrat eine ausgezeichnete hochglanzpolierte Oberfläche, eine vermin derte Zahl von Fehlern und eine hohe Zuverlässigkeit haben soll.The invention has for its object a substrate for ver tical magnetic record, a magnetic disk and a ver drive to provide their manufacture, the substrate an excellent mirror polished surface, a min number of errors and high reliability should.
Diese Aufgabe wird durch ein Substrat für vertikale magnetische Aufzeichnung gelöst, das eine Trägereinrichtung aus amorphem Kohlenstoff und eine darauf gebildete Schicht aus weichmagneti schem Werkstoff enthält.This task is accomplished by a substrate for vertical magnetic Record solved that a carrier device made of amorphous Carbon and a layer of soft magnetic formed on it contains chemical material.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einer Ma gnetplatte für vertikale magnetische Aufzeichnung, die ein Sub strat, wie es vorstehend definiert wurde, und eine Schicht aus einem Medium für vertikale magnetische Aufzeichnung und eine Schutz- und Schmierschicht, die auf dem Substrat gebildet sind, enthält.A particular embodiment of the invention consists in a Ma gnet plate for vertical magnetic recording, which is a sub strat as defined above and a layer of a medium for vertical magnetic recording and one Protective and smear layer formed on the substrate, contains.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einem Ver fahren zur Herstellung eines Substrats für vertikale magneti sche Aufzeichnung, bei dem eine Trägereinrichtung aus amorphem Kohlenstoff hochglanzpoliert wird und die hochglanzpolierte Oberfläche mit einer Schicht aus weichmagnetischem Werkstoff überzogen wird.Another embodiment of the invention consists in a ver drive to manufacture a substrate for vertical magneti cal recording, in which a carrier device made of amorphous Carbon is mirror-polished and the mirror-polished Surface with a layer of soft magnetic material is covered.
Die Schicht aus weichmagnetischem Werkstoff kann aus Permalloy, Ferrosiliciumlegierung, Mumetall, Permendur, Perminvar, Sen dust, anisotropem Siliciumstahl, Isoperm, Alperm, Supermalloy oder Niob-Permalloy gebildet werden. Sie haben einen schwäche ren Magnetismus als magnetische Werkstoffe wie z. B. Ferrit.The layer of soft magnetic material can be made of permalloy, Ferrosilicon alloy, Mumetall, Permendur, Perminvar, Sen dust, anisotropic silicon steel, Isoperm, Alperm, Supermalloy or niobium permalloy. You have a weakness Ren magnetism as magnetic materials such. B. ferrite.
Die Schicht aus einem Medium für vertikale magnetische Auf zeichnung kann aus CoCr, Co-Ni, Co-Pt, Fe, Co-γ-Fe2O3, γ-Fe2O3, Fe2O3, BaFe3O4, Fe3O4, FeCo-O/Co-O oder CoCrTa gebildet werden. Die Schicht kann zur Steuerung ihrer magnetischen Eigenschaften mit einer Grundschicht aus z. B. Ti unterlegt werden.The layer of a medium for vertical magnetic recording can consist of CoCr, Co-Ni, Co-Pt, Fe, Co-γ-Fe 2 O 3 , γ-Fe 2 O 3 , Fe 2 O 3 , BaFe 3 O 4 , Fe 3 O 4 , FeCo-O / Co-O or CoCrTa are formed. The layer can be used to control its magnetic properties with a base layer of e.g. B. Ti are underlaid.
Die Schutz- und Schmierschicht kann aus Kohlenstoff, ZrO2, SiO2 oder Zr gebildet werden.The protective and lubricating layer can be formed from carbon, ZrO 2 , SiO 2 or Zr.
Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfin dung beschrieben.Below are the preferred embodiments of the invention described.
Gemäß der Erfindung wird die Trägereinrichtung aus amorphem Kohlenstoff hoher Dichte gebildet. Die Oberfläche der Träger einrichtung wird hochglanzpoliert und dann mit einer Schicht aus weichmagnetischem Werkstoff wie z. B. Permalloy überzogen. Das Überziehen kann durch Elektrolyse, stromloses Plattieren oder Zerstäubung erreicht werden. Die Oberfläche des Überzuges muß nicht poliert werden, weil die hochglanzpolierte Oberflä che der Trägereinrichtung in der Überzugsschicht wiedergegeben wird.According to the invention, the carrier device is made of amorphous High density carbon formed. The surface of the carrier device is polished to a high gloss and then with a layer made of soft magnetic material such as B. Permalloy coated. The coating can be done by electrolysis, electroless plating or atomization can be achieved. The surface of the coating does not have to be polished, because the highly polished surface surface of the carrier device in the coating layer becomes.
Der amorphe Kohlenstoff erteilt seiner Oberfläche ein äußerst feines Texturmuster, wenn er einer chemischen Texturierung un terzogen wird. Dieses Texturmuster verursacht eine Oberflächen rauhigkeit (Ra) von 0,5 bis 0,6 nm und vermindert den Reibungs koeffizienten zwischen dem Kopf und dem Medium während der Auf zeichnung und des Lesens. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Mediums stark verbessert. Der amorphe Kohlenstoff ist frei von Fehlern wie intermetallischen Verbindungen und liefert deshalb nach Plattieren bzw. Galvanisieren mit Permalloy ein fehler freies Substrat mit äußerst hoher Präzision.The amorphous carbon gives its surface an extreme fine texture pattern when exposed to chemical texturing is educated. This texture pattern creates a surface roughness (Ra) from 0.5 to 0.6 nm and reduces friction coefficients between the head and the medium during the up drawing and reading. This will increase the reliability of the Medium greatly improved. The amorphous carbon is free from Errors like intermetallic compounds and therefore delivers after plating or electroplating with Permalloy, an error free substrate with extremely high precision.
Die Texturierung kann folgendermaßen erreicht werden: Zuerst wird die Trägereinrichtung aus amorphem Kohlenstoff bis zu ei nem derartigen Grade poliert, daß die Oberflächenrauhigkeit (Ra) 0,5 bis 4,0 nm beträgt, wobei das Verhältnis Ra2/Ra1 einen Wert von 0,85 bis 1,15 hat (Ra1 ist die Oberflächenrauhigkeit in der Umfangsrichtung, und Ra2 ist die Oberflächenrauhigkeit in der radialen Richtung). Die polierte Trägereinrichtung aus amorphem Kohlenstoff wird dann irgendeiner der folgenden Be handlungen unterzogen: (1) anodische Oxidation, (2) Trockenät zen, (3) Erhitzen in Gegenwart eines oxidierenden Gases, das aus Wasserdampf, Sauerstoff, Ozon und Kohlendioxid ausgewählt ist, (4) Erhitzen in Gegenwart eines Wasserstoffs und (5) Ein tauchen in eine oxidierende Lösung (siehe Japanische Patentan meldungen Nr. 2 80 520/1991, 2 80 521/1991, 2 80 524/1991 und 2 80 525/ 1991).Texturing can be achieved as follows: First, the amorphous carbon carrier is polished to such a degree that the surface roughness (Ra) is 0.5 to 4.0 nm, the ratio Ra 2 / Ra 1 being 0 , 85 to 1.15 (Ra 1 is the surface roughness in the circumferential direction, and Ra 2 is the surface roughness in the radial direction). The polished amorphous carbon carrier is then subjected to any of the following treatments: (1) anodic oxidation, (2) dry etching, (3) heating in the presence of an oxidizing gas selected from water vapor, oxygen, ozone and carbon dioxide, ( 4) heating in the presence of hydrogen and (5) immersion in an oxidizing solution (see Japanese Patent Application Nos. 2 80 520/1991, 2 80 521/1991, 2 80 524/1991 and 2 80 525/1991).
Gemäß der Erfindung wird das in der vorstehend erwähnten Weise hergestellte Substrat mit CoCr oder Ferrit überzogen, um ein Aufzeichnungsmedium für vertikale magnetische Aufzeichnung zu bilden. Auf diese Weise wird die erfindungsgemäße Magnetplatte erhalten. Die Magnetplatte erlaubt dem Kopf, mit geringem Ab stand zu "schwimmen", und zeigt gute Reibungseigenschaften. Sie ermöglicht deshalb eine stabile Aufzeichnung mit hoher Informa tionsdichte und ein stabiles Lesen, ohne daß die Masse des Kop fes vermindert werden muß.According to the invention, this is done in the manner mentioned above Manufactured substrate coated with CoCr or ferrite Vertical magnetic recording medium form. In this way, the magnetic disk according to the invention receive. The magnetic plate allows the head to move with little ab stood to "swim", and shows good friction properties. they therefore enables stable recording with high information tion density and stable reading without the bulk of the Kop fes must be reduced.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird die hochglanzpolierte Oberfläche der Trägereinrichtung aus amorphem Kohlenstoff durch Elektrolyse, stromloses Plattieren oder Zerstäubung mit einer Schicht aus weichmagnetischem Werkstoff überzogen.According to the method of the invention, the highly polished Surface of the carrier device made of amorphous carbon Electrolysis, electroless plating or atomization with one Layer of soft magnetic material coated.
Gemäß dem herkömmlichen Verfahren wird die Tragereinrichtung poliert und dann durch Plattieren bzw. Galvanisieren mit einer Schicht aus weichmagnetischem Werkstoff (Permalloy) überzogen. According to the conventional method, the carrier device polished and then by plating or electroplating with a Layer of soft magnetic material (permalloy) coated.
Diese Schicht muß einschließlich der Bearbeitungszugabe für das Polieren so dick wie 20 µm sein. Sie wird nach dem Polieren so dünn wie 10 µm. Im Gegensatz dazu ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das zweite Polieren nicht erforderlich, und die Per malloyschicht muß deshalb nicht dicker als 10 µm sein. Dadurch werden Zeit und Arbeitsaufwand für das Plattieren bzw. Galvani sieren und das Polieren eingespart.This layer must include the machining allowance for the Polishing should be as thick as 20 µm. It becomes like this after polishing as thin as 10 µm. In contrast, the inventive The second polishing process is not required and the per malloy layer therefore does not have to be thicker than 10 µm. Thereby time and effort for plating or electroplating sieren and the polishing saved.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf das folgende Beispiel und Vergleichsbeispiel näher beschrieben.The invention will be described with reference to the following example and comparative example described in more detail.
Aus verdichtetem amorphem Kohlenstoff, der unter Anwendung ei ner Vorrichtung zum isostatischen Heißpressen ("UDAC", herge stellt von Kobe Steel, Ltd.) hergestellt worden war, wurde eine Trägerplatte (Außendurchmesser: 65 mm, Innendurchmesser: 20 mm, Dicke: 0,632 mm) gebildet. Die Trägerplatte wurde maschinell vorbearbeitet, zwischenbearbeitet und hochglanzpoliert, bis eine Oberflächenrauhigkeit (Ra) von 0,5 nm, eine Ebenheit von 3 µm und eine Beschleunigung von 2,5 m·s-2 erzielt wurden. Die Trägereinrichtung aus amorphem Kohlenstoff wurde zur Texturie rung der Oberfläche bei einer hohen Temperatur an der Luft er hitzt. Die Oberfläche der Trägereinrichtung aus amorphem Koh lenstoff wurde mit Palladium aktiviert und dann durch stromlo ses Plattieren mit einer Schicht (10 µm dick) aus NiFe (als weichmagnetischem Werkstoff) überzogen.A carrier plate (outer diameter: 65 mm, inner diameter: 20 mm, thickness: 0.632 mm) was made from compressed amorphous carbon, which was produced using a hot isostatic pressing device ("UDAC", manufactured by Kobe Steel, Ltd.) ) educated. The carrier plate was pre-machined, intermediate machined and mirror polished until a surface roughness (Ra) of 0.5 nm, a flatness of 3 µm and an acceleration of 2.5 m · s -2 were achieved. The carrier device made of amorphous carbon was heated to texturize the surface at a high temperature in the air. The surface of the support device made of amorphous carbon was activated with palladium and then coated by electroless plating with a layer (10 μm thick) made of NiFe (as a soft magnetic material).
Auf diese Weise wurde das gewünschte Substrat erhalten.In this way, the desired substrate was obtained.
Das Substrat wurde unter Anwendung einer Bürste gründlich ge reinigt und dann getrocknet. Auf dem Substrat wurde als Auf zeichnungsmedium für vertikale magnetische Aufzeichnung durch Zerstäubung eine Schicht (50,0 nm dick) aus CoCr gebildet. Auf diese Weise wurde die gewünschte Magnetplatte für vertikale Aufzeichnung erhalten. The substrate was thoroughly brushed using a brush cleans and then dried. On the substrate was called On drawing medium for vertical magnetic recording Atomization formed a layer (50.0 nm thick) made of CoCr. On this way the desired magnetic disk for vertical Received record.
Zum Vergleich wurde aus einer Al-Mg-Legierung eine Trägerplatte mit denselben Abmessungen wie vorstehend erwähnt hergestellt. Sie wurde durch Plattieren bzw. Galvanisieren mit einer NiFe- Schicht (20 µm dick) überzogen, die dann in der herkömmlichen Weise hochglanzpoliert wurde. Auf diese Weise wurde ein Sub strat mit einer 10 µm dicken NiFe-Schicht erhalten. Auf dem Substrat wurde als Aufzeichnungsmedium dieselbe Schicht wie vorstehend erwähnt durch Zerstäubung abgeschieden. Auf diese Weise wurde eine Magnetplatte für vertikale Aufzeichnung erhal ten.For comparison, a carrier plate was made from an Al-Mg alloy manufactured with the same dimensions as mentioned above. It was made by plating or electroplating with a NiFe Layer (20 µm thick), which is then coated in the conventional Was polished to a high gloss. In this way, a sub obtained with a 10 µm thick NiFe layer. On the Substrate became the same layer as the recording medium previously mentioned deposited by sputtering. To this A magnetic disk for vertical recording was obtained ten.
Die Proben des Beispiels und des Vergleichsbeispiels wurden un ter Anwendung eines Plattenfehler-Prüfgeräts (DISCAN, herge stellt von Kobe Steel, Ltd.) auf Oberflächenfehler in dem Sub strat geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.The samples of the example and the comparative example were un ter use of a plate defect tester (DISCAN, herge from Kobe Steel, Ltd.) for surface defects in the sub checked strat. The results are shown in Table 1.
Wie vorstehend erwähnt wurde, wird durch die Erfindung ein Sub strat für vertikale magnetische Aufzeichnung bereitgestellt, das eine gute hochglanzpolierte Oberfläche mit einer äußerst geringen Zahl von Fehlern hat. Dieses Substrat liefert eine Ma gnetplatte mit äußerst hoher Zuverlässigkeit. Das Substrat ist aus amorphem Kohlenstoff hergestellt, ist deshalb sehr leicht und leistet infolgedessen einen hohen Beitrag zur Energieein sparung der Magnetplatteneinheit. Außerdem erlaubt der amorphe Kohlenstoff selbst ein sehr gutes Hochglanzpolieren, so daß die Notwendigkeit des erneuten Polierens der darauf gebildeten Gal vanisier- bzw. Plattierschicht vermieden wird. Dies erlaubt ei ne Verminderung der Dicke der Galvanisier- bzw. Plattierschicht und führt somit zu einer Herabsetzung der Fertigungskosten.As mentioned above, the invention provides a sub provided for vertical magnetic recording, which is a good mirror polished surface with an extremely has a small number of errors. This substrate provides a measure gnet plate with extremely high reliability. The substrate is Made from amorphous carbon, it is therefore very light and consequently makes a high contribution to energy saving the magnetic disk unit. In addition, the amorphous allows Carbon itself is a very good mirror finish, so that the Need to re-polish the gal formed on it vanishing or plating layer is avoided. This allows egg ne reduction in the thickness of the electroplating or plating layer and thus leads to a reduction in manufacturing costs.
Claims (3)
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