JP2014118621A

JP2014118621A - Ｃｕ系磁気記録用合金およびスパッタリングターゲット材並びにそれを使用した垂直磁気記録媒体

Info

Publication number: JP2014118621A
Application number: JP2012276421A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Matsubara; 慶明松原; Toshiyuki Sawada; 俊之澤田
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-06-30
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: TWI586820B; WO2014097860A1; JP6026261B2; TW201430148A

Abstract

【課題】熱アシスト磁気記録媒体に用いるヒートシンク層用Ｃｕ系磁気記録合金およびスパッタリングターゲット材並びにそれを使用した垂直磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】ａｔ％で、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのうちの１種または２種以上を１〜２３．４％を含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＣｕ系磁気記録用合金。更にａｔ％で、Ａｌ，Ｓｉ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｎｉのうちの１種または２種以上を０．２〜５％を含有するＣｕ系磁気記録用合金。また、更にａｔ％で、Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｂ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙのうちの１種または２種以上を０．１〜１％を含有するＣｕ系磁気記録用合金。およびそれらのスパッタリングターゲット材並びにそれを使用した垂直磁気記録媒体。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱アシスト方式による磁気記録媒体の中のヒートシンク層に用いるＣｕ系合金およびスパッタリングターゲット材並びにそれを使用した垂直磁気記録媒体に関するものである。

近年、垂直磁気記録の進歩は著しく、ドライブの大容量化のために、磁気記録媒体の高記録密度化が進められており、従来普及していた面内磁気記録媒体より更に高記録密度が実現可能な垂直磁気記録方式が実用化されている。ここで、垂直磁気記録方式とは、垂直磁気記録媒体の磁性膜中の媒体面に対して磁化容易軸が垂直方向に配向するように形成したものであり、高記録密度に適した方法である。更に、垂直磁気記録方式を応用し、熱により記録をアシストする方法も検討されている。

磁気記録媒体の記録密度上昇に伴って１ビット当たりの磁気記録媒体の体積は減少することから、熱擾乱により記録減磁の問題が顕在化し、より結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）の高い磁気記録膜（ＣｏＰｔ，ＦｅＰｔなど）が必要とされる一方で、これら高結晶磁気異方性の材料は、現状の記録ヘッドの記録可能な磁界で記録できない。よって、熱アシスト記録方式では、記録材料の磁性が温度と共に減少することを利用して、記録時のみ対象領域をレーザー光、または近接場光を用いて加熱し、磁気記録を可能としている。

熱アシスト記録方式は、磁気記録技術と光記録技術を融合した記録方式であり、通常の磁気記録では記録できないような高保持力媒体に対して、レーザー光の照射による熱で記録磁気部分の保持力を局所的に下げて記録した後、室温まで冷却して保持力を大きくして保存するというものである。

熱アシスト記録方式では、記録時における加熱後は速やかに冷却されることが望ましいことから、熱拡散を促進するために、下地層と記録膜との間に、高い熱伝導率を有するヒートシンク膜が必要となる。このような熱アシスト記録方式の磁気記録媒体として、例えば、特開２００８−２１０４２６号公報（特許文献１）および特開２０１１−１５０７８３号公報（特許文献２）が挙げられる。これらの文献には、熱拡散制御膜として、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｗ，Ｓｉ，Ｍｏを含むヒートシンク層（特許文献１）やＡｇを母相としてＮｂ，Ｂｉ，Ｃｕを含むヒートシンク層（特許文献２）が開示されている。
特開２００８−２１０４２６号公報特開２０１１−１５０７８３号公報

しかしながら、これらの材料を用いる場合、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕを母相とする場合においては、熱伝導率は十分に高いが、薄膜の硬さが低く、逆に、Ｗ，Ｓｉ，Ｍｏを母相とする場合は、薄膜の硬さは高いが、熱伝導率が低いという問題がある。ヒートシンク膜は、磁気記録メディアの膜構成の中で、比較的厚い膜であり、この硬さは膜構成全体の硬さを左右するため、メディアの耐衝撃性を確保するためにヒートシンク層の硬さは高い必要がある。

上述したような課題を解決するために、発明者らは鋭意研究を行った結果、ヒートシンク層の熱伝導率を保ちつつ、硬さが高い垂直磁気記録媒体を提供することを目的に、ヒートシンク層の熱伝導率を保ちつつ強度を上げることができるＣｕ系合金を見出し発明に至った。

その発明の要旨とするところは、
（１）ａｔ％で、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのうちの１種または２種以上を１〜２３．４％を含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＣｕ系磁気記録用合金。
（２）前記（１）に記載したＣｕ系磁気記録用合金に、更にａｔ％で、Ａｌ，Ｓｉ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｎｉのうちの１種または２種以上を０．２〜５％を含有することを特徴とするＣｕ系磁気記録用合金。

（３）前記（１）に記載したＣｕ系磁気記録用合金に、更にａｔ％で、Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｂ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙのうちの１種または２種以上を０．１〜１％を含有することを特徴とするＣｕ系磁気記録用合金。
（４）前記（１）に記載したＣｕ系磁気記録用合金に、更にａｔ％で、Ａｌ，Ｓｉ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｎｉのうちの１種または２種以上を０．２〜５％を含有し、かつＹ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｂ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙのうちの１種または２種以上を０．１〜１％を含有することを特徴とするＣｕ系磁気記録用合金。

（５）前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載したＣｕ系磁気記録用合金を用いたスパッタリングターゲット材。
（６）前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載したＣｕ系磁気記録用合金を用いた垂直磁気記録媒体にある。

以上述べたように、本発明は、高い熱伝導度と高硬度を併せ持つＣｕ系磁気記録用合金であり、熱アシスト磁気記録媒体においてできるスパッタリングターゲットを提供できることにある。ヒートシンク層の硬さをあげることで、耐衝撃性の高い熱アシスト磁気記録媒体を提供できる。このように、本用途のヒートシンク層本来の熱伝導性を保ちつつ、硬さを高める技術思想は従来にはなかった。この考え方は本発明における最も特徴的な技術思想である。

以下に、本発明に係わる合金の限定理由を説明する。
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ（Ａ群元素）のうちの１種または２種以上を１〜２３．４％
第６族元素であるＣｒ，Ｍｏ，Ｗは、Ｃｕに対して殆ど固溶せず、また、化合物を生成しないため、薄膜では純Ｃｕ母相中に微細に純Ｃｒ、純Ｍｏ、純Ｗが析出した組織となるため、純Ｃｕの良好な熱伝導度を保ちつつ、析出強化によって硬さを高めることができる。しかし、１％未満の添加量では硬さの向上効果が見られない。また、２３．４％を超える添加量では析出相の体積が大きく熱伝導度が大きく減少する。したがって、その範囲を１〜２３．４％とした。好ましくは、硬さ向上効果をより高めるためには５〜２３．４％とするのが望ましい。

Ａｌ，Ｓｉ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｎｉ（Ｂ群元素）のうちの１種または２種以上を０．２〜５％
上記元素は、Ｃｕに固溶し、Ｃｕ母相の硬さを高める一方、熱伝導度の低下率は、上述したＣｒ，Ｍｏ，Ｗ元素よりも大きい。よって、最適な添加量として０．２〜５％の範囲とした。しかし、５％を超える添加量では、熱伝導度の低下が大きく、ヒートシンク層として必要な特性が得られない。したがって、硬さと熱伝導度のバランスがよい範囲として、３．５％以下の添加量が好ましい。

Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｂ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ（Ｃ群元素）のうちの１種または２種以上を０．１〜１％
上記元素は、Ｃｕに固溶せず、Ｃｕと化合物を作る元素で、添加することで組織の微細化効果があり、それによって、膜の硬さを向上させることができるが、逆に熱伝導度は低下する。よって、最適な添加量として０．１〜１％の範囲とした。しかし、１％を超える添加量では熱伝導度の低下が大きく、ヒートシンク層として必要な特性が得られない。

以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
通常、垂直磁気記録媒体にけるシード層はその成分と同じ成分のスパッタリングターゲット材をスパッタし、ガラス基板などの上に成膜し得られる。ここで、スパッタにより成膜された薄膜は急冷されている。これに対し、本発明での供試材としては、単ロール式の急冷装置にて作製した急冷薄帯を用いる。これは実際にスパッタにより成膜された薄帯の成分による諸特性の影響を、簡易的に液体急冷薄帯により評価したものである。

［急冷薄帯の作製条件］
急冷薄帯の作製条件としては、表１および表２に示す各成分に秤量した原料２０ｇを径４０ｍｍ程度の水冷銅鋳型にて減圧して、Ａｒ中でアーク溶解し、急冷薄帯の溶解母材とした。急冷薄帯の作製条件は、単ロール方式で径１５ｍｍの石英管中にて、この溶解母材をセットし、出湯ノズルの内径を１ｍｍとし、雰囲気気圧を６１ｋＰａ、噴霧差圧を６９ｋＰａ、銅ロール（径３００ｍｍ）の回転数を３０００ｒｐｍ、銅ロールと出湯ノズルのギャップを０．３ｍｍにて出湯した。出湯温度は各溶解母材の溶け落ち直後の温度とした。このようにして、作製した急冷薄帯を供試材とし、以下の項目で評価した。

［急冷薄帯の熱伝導度］
熱伝導度は急冷薄帯を４端子法により測定し求めた固有抵抗を算出することで評価した。熱伝導度については、表１に示す比較例Ｎｏ．１の純Ｃｕの値を１とした場合に、０．５未満を×、０．５〜０．６未満を△、０．６〜０．８未満を○、０．８以上を◎とした。これらの結果を表１および２に示す。

［急冷薄帯の硬さ］
急冷薄帯を縦に樹脂埋め研磨し、ビッカース硬度計にて測定した。測定荷重は２５ｇで、ｎ＝１０平均で評価した。表１に示す比較例Ｎｏ．１の純Ｃｕの値を１とした場合に、１．０以下を×、１．０超え〜１．５を△、１．５超え〜２．５を○、２．５超を◎とした。これらの結果を表１および２に合わせて示す。

表１、２に示すように、Ｎｏ．２〜６、８〜１１、１３〜２１、２３〜２５、２７〜６７は本発明例であり、Ｎｏ．１、７、１２、２２、２６、６８〜７０は比較例である。

比較例Ｎｏ．１は、Ｃｕ単独であるために硬さが劣る。比較例Ｎｏ．７は、（Ａ）群元素のＣｒ含有量が高いために熱伝導度が劣る。比較例Ｎｏ１２は、（Ａ）群元素のＭｏ含有量が高いために熱伝導度が劣る。比較例Ｎｏ２２は、（Ａ）群元素のＣｒ、Ｍｏ、Ｗの合計含有量が高いために熱伝導度が劣る。

比較例Ｎｏ２６は、（Ｂ）群元素のＡｌの含有量が高いために熱伝導度が劣る。比較例Ｎｏ６８は、（Ｃ）群元素のＹの含有量が高いために熱伝導度が劣る。比較例Ｎｏ６９は、（Ｃ）群元素のＹの含有量がより高いために熱伝導度が悪い。比較例Ｎｏ７０は、（Ｃ）群元素のＮｄの含有量が高いために熱伝導度が悪い。

これに対して、本発明であるＮｏ．２〜６、８〜１１、１３〜２１、２３〜２５、２７〜６７は、いずれも本発明の条件を満たしていることから、高い熱伝導度を得ることが可能となり、かつ硬度を高め耐衝撃性に優れた合金を提供することができる。ただ、本発明であるＮｏ．２の場合は、（Ａ）群元素のＣｒ含有量が低めの関係から硬度がやや劣るが耐衝撃性には問題がない。

以上述べたように、本発明により、特に高い熱伝導度と高強度を併せ持ち、ヒートシンク層の硬さを向上させ、かつ耐衝撃性に優れたＣｕ系磁気記録用合金およびスパッタリングターゲット材並びにそれを使用した垂直磁気記録媒体を得ることを可能とした極めて優れた効果を奏するものである。

特許出願人山陽特殊製鋼株式会社
代理人弁理士椎名彊

Claims

ａｔ％で、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのうちの１種または２種以上を１〜２３．４％を含有し、残部Ｃｕおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＣｕ系磁気記録用合金。
請求項１に記載したＣｕ系磁気記録用合金に、更にａｔ％で、Ａｌ，Ｓｉ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｎｉのうちの１種または２種以上を０．２〜５％を含有することを特徴とするＣｕ系磁気記録用合金。
請求項１に記載したＣｕ系磁気記録用合金に、更にａｔ％で、Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｂ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙのうちの１種または２種以上を０．１〜１％を含有することを特徴とするＣｕ系磁気記録用合金。
請求項１に記載したＣｕ系磁気記録用合金に、更にａｔ％で、Ａｌ，Ｓｉ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｎｉのうちの１種または２種以上を０．２〜５％を含有し、かつＹ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｂ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙのうちの１種または２種以上を０．１〜１％を含有することを特徴とするＣｕ系磁気記録用合金。
請求項１〜４のいずれか１項に記載したＣｕ系磁気記録用合金を用いたスパッタリングターゲット材。
請求項１〜４のいずれか１項に記載したＣｕ系磁気記録用合金を用いた垂直磁気記録媒体。