JP2004280945A - 磁気記憶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】６００ギガビット／平方インチ以上の高面記録密度で、磁気ヘッドの安定な浮上姿勢が保て、長期的な耐摺動特性が保証される記憶装置を提供する。
【解決手段】６００ギガビット／平方インチ以上の面記録密度で記録される垂直磁気記録方式の円盤状磁気記録媒体と、記録再生を行うための磁気ヘッドと、上記磁気ヘッドと上記磁気記録媒体を相対運動させるための回転手段と、磁気ヘッドの位置を半径方向に位置決めするための駆動手段と、これらを収容する筐体とを有する磁気記憶装置であって、筐体内部に平均分子量２２以下の気体を充満させ封止する。磁気ヘッドの安定な浮上姿勢が保て、長期的な耐摺動特性が保証される。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記憶装置に関し、より詳細にはヘッドの浮上姿勢が安定していおり、６００ギガビット／平方インチ以上の高い面記録密度の条件においても記録再生が可能となる磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録媒体の面記録密度を高めるためにヘッドの低浮上量化が求められており、近い将来極低浮上領域あるいは間欠的なコンタクトレコーティングになると予測される。この点に関する本発明者らの試算では、特に６００ギガビット／平方インチ以上の面記録密度では、ヘッド浮上量は４ｎｍ以下とする必要があり、これに伴ない、磁気記録媒体としては、保護層厚は３ｎｍ以下望ましくは２ｎｍ以下，潤滑層厚は２ｎｍ以下望ましくは１ｎｍ以下に仕上げる必要があるとの結論を得た。
【０００３】
６００ギガビット／平方インチ以上の面記録密度を実現するために、本発明者らは、まず記録層の生成過程における結晶成長を制御して、記録層の結晶粒の微細化・規則化を図るべく非磁性基板上に、Ｔｉからなる下地層の直上に形成したＲｕあるいはＲｕを主成分とする中間層の上に形成した酸素を含有するＣｏＰｔＣｒ合金記録層とした。
【０００４】
この記録層の詳細は本発明者らにより特願２００２−２２４０２３明細書に記載されている。本発明のＴｉ下地層の膜厚は２〜３０ｎｍの範囲、Ｒｕ中間層の膜厚は３〜１５０ｎｍの範囲が好ましい。更に、酸素を含有するＣｏＰｔＣｒ合金磁性膜の酸素含有量は５〜２０原子％の範囲であることが好ましい。この範囲にすることにより、更に保磁力が向上し、かつ低ノイズの高記録密度の媒体を得ることが出来る。
【０００５】
ところで、この記録層がもつ高い面記録密度の可能性は、磁気ヘッドの浮上姿勢の安定化が前提条件となる。即ち、磁気ヘッドの浮上姿勢が不安定では、ヘッドの浮上姿勢が変動し，ディスク表面を打撃することにより，記録層が破損したり，潤滑層の飛散により動摩擦力が上昇して，長期的にデータエラーが増大して，ついには使用不能となる。
【０００６】
このような長期的な耐摺動特性の低下を防ぐために，たとえば，特許文献１に開示されるように，ヘッドのスライダーの浮上面（エアベアリング面）に微細な表面形状を有する磁気ヘッドを使用した磁気記憶装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−３１８３８１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，６００ギガビット／平方インチ以上の高面記録密度で予測される潤滑層厚は１ｎｍ以下であり，そのような間欠接触が許容される条件下では、上記のような表面形状をした磁気ヘッドの使用のみでは不十分であった。これは平均分子量２９の空気中では、５ｎｍ以下の浮上量で、本質的に浮上姿勢を安定に保つことが困難だからである。また、ヘッドスライダーの浮上面に凹凸を形成することは、浮上量の増加につながり，磁気的スペーシングの増大により，ヘッド磁界勾配が急峻でなくなって、本質的に分解能が低下し上述した記録層がもつ高い面記録密度の可能性を没却してしまう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
これに対して、本発明では、装置内に平均分子量２２以下の気体を封止したことによって、磁気記憶装置を形成しているので、浮上量が５ｎｍ以下であっても特にヘッドスライダー浮上面を加工しなくても安定な浮上姿勢が保て、長期的な耐摺動特性が保証されるのである。また、本発明のヘッドは浮上姿勢が安定しているので、連続的な記録再生動作で、激しくシーク動作を長時間繰り返しても潤滑剤がはき出させることはない。よって、潤滑層厚が１ｎｍ以下であっても，長期的な耐摺動特性が維持できるのである。
【００１０】
ここで、平均分子量２２以下の気体としては，分子量４のヘリウムや分子量２０のネオンが望ましい。これらは、化学的にも不活性なので、長期的な使用で潤滑剤を分解したり、反応（トライボケミカル反応）したりすることがない。
【００１１】
封止する方法としては，筐体の組み立ての際にＯリングにより内部を密封するのがよい。その際に組み立ての際に必要なビス孔より内側にＯリングの溝が切ってあることが望ましい。さらに、密封性を保つためには筐体のふたをかぶせた後に隙間をレーザーなどで精密溶接したり、筐体を構成する金属の外側にプラスチックを被覆して，溶融することにより密封性を高めることも可能である。
【００１２】
筐体の内部には、アウトガス用のケミカルフィルターを設置して、長期的な使用で発生する各種ガスを吸着することも可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
磁気記録媒体はガラス基板上に、Ｔｉ下地層、Ｒｕ中間層、酸素を含むＣｏＰｔＣｒ合金記録層、Ｃ保護層を備える。各層は以下のようにＤＣ／ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いてスパッタリングにより形成した。基板は成膜前に３４０℃まで加熱した。直径２・５インチ（６．２５ｃｍ）のガラス基板上にＴｉ下地層をＤＣスパッタリングによりガス圧０．２８Ｐａ、投入電力５００Ｗで形成したあと、Ｒｕ中間層をガス圧４．１Ｐａ、投入電力５００Ｗで形成、続けて酸素を含有したＣｏＰｔＣｒ合金記録膜をガス圧４．２Ｐａ、投入電力４００Ｗで形成、さらにＣ保護層をガス圧０．２０Ｐａ、投入電力３００Ｗで順次形成した。記録膜のみＲＦスパッタリングで形成し、他の各層はすべてＤＣスパッタリングにより形成した。用いたターゲットは軟磁性膜としてＣｏ_８８Ｔａ_１０Ｚｒ_２（原子％）、Ｔｉ下地層としてＴｉターゲット、Ｒｕ中間層としてＲｕターゲット、ＣｏＰｔＣｒ合金記録膜として、Ｃｏ_６４Ｐｔ_２０Ｃｒ_１６（原子％）−Ｏ（ＣｏＰｔＣｒ：Ｏ＝９０：１０ｍｏｌ％）を用いた。ＣｏＰｔＣｒ合金磁性膜形成時にはアルゴンと酸素の混合ガスを用い、膜中の酸素含有率が１０．５％となるように混合ガスの酸素濃度を調整した。ここで、膜中の酸素含有率はオージェ電子分光法により測定した。膜厚方向に対する酸素含有率はほぼ均一であった。Ｔｉ下地層の膜厚を２０ｎｍとした。
【００１４】
その後、グラファイトカソードを用いたカソーディック・アーク法によりテトラヘドラル系非晶質炭素保護層を２ｎｍの厚さで形成した。その後、パーフルオロポリエーテル系潤滑剤の溶液に浸漬し、１ｍｍ／ｓｅｃの引き上げ速度で引き上げることにより，潤滑層を形成した。その後、テープバニッシュ装置で表面上の微小な凹凸を除去して，磁気記録媒体を形成した。
【００１５】
それを記録部と再生部を備える磁気ヘッドと，磁気記録媒体を回転させるスピンドルと，磁気ヘッドを位置決めするためのロータリーアクチュエーターと信号処理回路を組み合わせて筐体に収めて、最後に平均分子量４のヘリウムガスを封入し、磁気記録装置を製造した。ここで，磁気ヘッドは，６００ギガビット／平方インチ対応であり、記録部は垂直記録用単磁極型、再生部はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）型である。記録の主磁極の飽和磁束密度は２．４Ｔ。再生に用いたトラックピッチは５３ｎｍ，主磁極幅は４５ｎｍであった。また，再生のトラック幅は２５ｎｍ，シールド間ギャップ長は３７ｎｍであった。ヘッドの浮上量は４ｎｍ，主磁極から磁性層表面までの磁気的間隔は７ｎｍであった。この条件で，６００ギガビット／平方インチの面密度で垂直磁気記録再生を行った。そのときの線記録密度は１２５０ ｋＢＰＩ（１３２９ ｋＦＣＩ）、トラック密度は４８０ ｋＴＰＩであった。磁気ヘッドによって再生した信号は次のように処理される。
【００１６】
磁気抵抗効果を利用したヘッドの再生波形は，そのヘッドの特性で正と負の大きさが非対称となったり，周波数特性の影響を受けたりする。そこで，アナログ等化器により再生波形を整え，修復してから、アナログ・デジタル・コンバータにより，デジタルに変換し、デジタル等化器により，さらに波形を整えた。そして，この信号を最尤復号器により最も確からしいデータ列に復調した。これらの信号処理系で，６００ギガビット／平方インチの面記録密度において、記録再生特性の評価を行ったところ、エラーレートは１０^−５以下となり，良好な記録再生ができた。
【００１７】
本実施例の磁気記憶装置を９０日間データ領域内で１Ｈｚの周波数で同じシーク動作を続けた。その後，データ領域内でエラーレートを測定したが，１０^−５以下であり，長期にわたって耐摺動特性が高いことが明らかになった。
【００１８】
（比較例１）
実施例１と同様な方法で磁気記憶装置を作製した。ただし，本比較例では、筐体に通常の塵埃用フィルターを設置し，装置内に空気が入るようにした。磁気ヘッド、スピンドル，アクチュエーター，信号処理装置などは同じである。この比較例の磁気記憶装置で６００ギガビット／平方インチの面記録条件で記録再生実験を行ったところ、エラーレートは１０^−２以上であり、良好な記録再生ができなかった。これは、平均分子量２９の空気では浮上量５ｎｍでは安定な浮上姿勢を保つことが困難であることに起因する。
【００１９】
また、本比較例の磁気記憶装置を実施例１と同様なシーク動作を９０日間続けて長期間の耐摺動特性を評価した。その結果，本比較例の磁気記憶装置では，３８日後にヘッドクラッシュが発生した。これは、連続的なシーク動作においても平均分子量２９の空気ではヘッド浮上姿勢が不安定になるので，ヘッドエッジによる潤滑剤のはき出しや保護膜表面の磨耗によって，耐摺動特性が急速に低下することを示している。
【００２０】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明の磁気記憶装置では、磁気記録媒体等を収容する筐体内部に平均分子量２２以下の気体を充満させ封止したことにより、ヘッドの安定な浮上姿勢が保て、長期的な耐摺動特性が保証される。

Claims (2)

1. 非磁性基板上に、Ｔｉからなる下地層があり、前記Ｔｉからなる下地層の直上にＲｕあるいはＲｕを主成分とする合金からなる中間層を形成し、さらにその上に、酸素を含有するＣｏＰｔＣｒ合金記録層を形成し、更にその上に、保護層及び潤滑層を形成した６００ギガビット／平方インチ以上の面記録密度で記録される円盤状の磁気記録媒体と、記録再生を行うための磁気ヘッドと、上記磁気ヘッドと上記磁気記録媒体を相対運動させるための回転手段と、磁気ヘッドの位置を半径方向に位置決めするための駆動手段と、これらを収容する筐体とを有する磁気記憶装置であって、筐体内部に平均分子量２２以下の気体を充満させ封止したことを特徴とする磁気記憶装置。
2. 上記磁気ヘッドは、上記磁気記録媒体から５ｎｍ以下で浮上しながら相対運動を行うことを特徴とする請求項１記載の磁気記憶装置。