JP2760906B2 - 磁気記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

磁気記録媒体およびその製造方法

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JP2760906B2
JP2760906B2 JP3043561A JP4356191A JP2760906B2 JP 2760906 B2 JP2760906 B2 JP 2760906B2 JP 3043561 A JP3043561 A JP 3043561A JP 4356191 A JP4356191 A JP 4356191A JP 2760906 B2 JP2760906 B2 JP 2760906B2
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重男 藤井
英夫 村田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば磁気ヘッドとの
間において情報の記録および再生を行うための磁気記録
媒体に関するものであり、特に膜面内の保磁力を大きく
したCo系合金磁性層を有する磁気記録媒体に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来より、磁気記録媒体上に情報を記録
し、もしくは媒体上に記録した情報を再生出力するため
に、磁気ディスク装置が広く使用されている。そして、
より高密度の情報の記録・再生を行うために、最近で
は、磁気ヘッドと磁気記録媒体との間隔を、例えば0.
2〜0.3μm程度の微小な間隔に保持するのが通常で
ある。このため、磁気ヘッドと磁気記録媒体の衝突に伴
う損傷をできるだけ防止するように、浮動型の磁気ヘッ
ドスライダが使用されている。磁気ヘッドスライダは、
磁気記録媒体との相対速度によってスライダと記録媒体
との間隙部分に発生する流体力学的浮上力を利用して両
者の微小間隔を保持するように構成されており、それに
よって磁気記録媒体との接触による摩擦、摩耗を低減す
る。
【0003】一方、近年の磁気記録媒体に要求される仕
様は次第に厳しくなってきており、より記録密度の高い
磁性膜を用いることが要求されている。このような磁性
膜としては、非磁性基板上にCr下地層を介してCo−
Ni−Cr層を成膜したものがある。しかし、この磁性
膜は、保磁力がCr下地層の厚みに大きく依存し、膜厚
が厚くなるに従い保磁力が増加する。高密度化のために
は記録媒体の高保磁力化が必要であるが、この磁性膜を
形成した記録媒体においては、1000Oe以上の保磁
力を得るためには2000Å以上のCr膜を形成しなけ
ればならず、膜形成に要する時間が長くなり生産性を低
下させるという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような欠点を除く
ために、上記と同様に、非磁性基板上にCr層を介して
Co−Cr−Ta膜を形成したものが提唱された(IEEE
Trans.Magn.MAG-23,122,1987)。この媒体は1000
ÅのCr膜厚でも1000Oe以上の保磁力が得られる
という利点がある。しかしながら、1500Oe以上の
高保磁力は得られていない。
【0005】また、高保磁力の磁性膜を得るために、ス
パッタ時に基板にバイアス電圧を印加することも知られ
ている(信学技報CPM88,1988)。しかし、こ
の報告においても、高保磁力を得るためにはCr下地膜
の膜厚が1500Å以上を要している。さらに、より薄
層のCr膜での検討も行われているが(日本応用磁気学
会誌,14,53,1990)、Co−Cr−Ta系合
金磁性層では1500Oe以上の高保磁力は達成されて
いない。
【0006】Co−Cr−Ta系合金磁性層は、基板面
に平行な方向(トラック方向)に磁化されて記録を行
う。したがって、この面密度を上げて高密度記録をする
ためには、磁性層の保磁力を高めることが必要である。
そして、このためにはCr下地層上のCo−Cr−Ta
系合金層をエピタキシャル成長させる必要があるとされ
ている(USP 4,652,499)。このとき、下地層のCr結
晶とCo−Cr−Ta系合金結晶の結晶粒はほぼ同じ大
きさとなる。また、Crの結晶粒径は、膜厚が厚くなる
とともに成長する。
【0007】本発明の目的とするところは、非磁性基板
上に形成した磁性層からなる磁気記録媒体であって、こ
の磁性層は面内に磁化容易方向を有し、この基板と磁性
層の間のCrまたはCr合金からなる下地層の厚さが薄
いときでも、1500Oe以上の高い保磁力を有するも
のを提供することにある。なお、面内に磁化容易方向を
有するとは、磁性層が基板面と平行な方向、すなわち長
手方向に磁化することが出来ることを意味し、Co−C
r−Ta系合金磁性層が六方晶結晶構造を有する場合、
そのC軸の磁性層面内成分の大きいことを意味する。本
発明の他の目的は、磁気記録媒体を製造するときに、生
産性のよい下地層の薄い媒体を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、非磁性基体上
に形成されたCrまたはCrを主体とする合金からなる
下地層上に、平均結晶粒径300〜600ÅのCo−C
r−Ta系合金磁性層を連続して形成してあることを特
徴とするものであり、それによってCo−Cr−Ta系
合金磁性層における膜面に平行な成分の保磁力が150
0Oeを超える磁気記録媒体を実現できるのである。本
発明において、上記磁性層としては、CrあるいはCr
合金下地層上に蒸着成長させるもので、5〜15原子%
のCr、1〜8原子%のTa、および残部実質的にCo
からなる組成のCo系合金磁性層のものが適切である。
【0009】また、本発明において、CrまたはCrを
主体とする合金からなる下地層の膜厚は400〜130
0Åであることが望ましい。これは、300〜600Å
の結晶結晶粒のCo−Cr−Ta系合金層を磁性層とし
て実現しようとする場合、400Å未満の厚さでは結晶
粒径が300Å以上になりにくいためである。上限は1
300Åであるが、生産性の点から、1000Å以下と
するのが適当である。本発明の磁気記録媒体において、
基板としては3〜6重量%のMgを含むアルミニウム合
金やガラスまたはセラミックスなどの非磁性基板が適切
であり、さらに基板上にNi−Pメッキ膜などの非晶質
金属下地層が設けられていてもよい。
【0010】上記構成の本発明による磁気記録媒体は、
非磁性基板を150℃以上に加熱し、かつ非磁性基板上
に負の電圧を印加しながら、CrまたはCrを主体とす
る合金からなる、膜厚1300Å以下の下地層と、この
下地層上に、平均粒径300〜600ÅのCoCr−T
a系合金からなる磁性層を蒸着成長させて形成すること
により製造できる。
【0011】
【作用】通常の方法ではCr下地膜の膜厚を3000Å
程度に厚くしないと粒径制御(粗大化)が出来ないが、
本発明においては、Cr下地膜の膜厚は400〜150
0Åの範囲内程度でありながら、基板温度を上げるとと
もにバイアス電圧を印加することによって結晶粒径を制
御できるのである。また、本発明においては、Cr下地
層およびCo−Cr−Ta系合金磁性層は連続的に形成
され、そのときの基板温度は150℃以上に保持される
るとともに、成膜中は基板面に負のバイアス電圧が印加
されることによって、1500Oe以上の保磁力が得ら
れ、高密度記録に適した媒体となるのである。
【0012】
【実施例】以下、本発明について実施例および比較例等
に基づいて詳述する。ただし、本発明の範囲が、これら
実施例により限定されるものではない。
【0013】(実施例1)表面にNi−Pメッキ膜が5
〜15μm形成された、4重量%のマグネシウムを含む
3.5インチアルミニウム合金基板(外径95mm、内
径25mm、厚み1.27mm)を鏡面加工する。次
に、磁気記録媒体の起動時および停止時における磁気ヘ
ッドもしくはスライダとの接触摺動(Contact Start an
d Stop, 以下CSSと記す)特性を確保するためにテク
スチャ加工を施す。
【0014】この基板を洗浄後、例えばDCマグトロン
スパッタ装置により、表1に示すように種々の膜厚のC
rからなる下地層と、Co−Cr−Ta合金からなる磁
性層と、カ−ボンからなる保護層とを順次積層して成膜
する。この場合、下地層の成膜には、スパッタ室内を1
×10-5Torr以下に排気後、Arガスを導入してス
パッタ室内を5mTorrに保持し、投入電力2000
W、成膜速度400Å/分の条件の下で、異なる膜厚の
Cr下地層を成膜する。次に、この下地層の上にCo−
Cr−Ta合金からなる磁性層を、上記下地層の成膜と
同様の雰囲気下で、投入電力2000W、成膜速度10
00Å/分の条件で500Åの膜厚に成膜する。また、
両層のスパッタ時には、基板を他の部分より電気的に浮
かせ、DC電源により負のバイアス電圧を印加する。さ
らに、保護層としてのカーボン膜を、投入電力1000
W、成膜速度80Å/分の条件で、前記磁性層上に膜厚
300Å成膜する。
【0015】得られた磁気記録媒体における磁性膜の磁
気特性および平均結晶粒径を表1に示す。Cr下地膜厚
が薄い比較例No.1は平均結晶粒径が小さく保磁力も
小さい。これに対し、Cr下地膜厚が400Å以上であ
る本発明磁気記録媒体は、Co−Cr−Ta系合金磁性
膜の平均結晶粒径が300〜600Åの範囲にあり、1
500Oeを超える優れた保磁力となることがわかる。
なお、図1および図2は本発明に係る試料No.5およ
び比較例試料No.1についてのTEMによる組織観察
写真である。
【0016】
【表1】
【0017】(実施例2)Cr下地膜厚を620Åと
し、基板温度を表2に示すように変化させたほかは実施
例1と同様にして、Co−Cr−Ta合金磁性層および
保護膜を形成する。得られた磁性層の磁気特性および結
晶粒径を表2に示す。さらに、基板温度が低い条件で成
膜した比較例No.7および8の磁性層の平均結晶粒径
は300Å未満であり、保磁力も1500Oe未満であ
る。これに対し、基板を150℃以上に加熱した本発明
例No.9〜11のものは、平均結晶粒径が400Å以
上であり、その保磁力も1500Oe以上と好ましい特
性が得られている。
【0018】
【表2】
【0019】(実施例3)Cr下地膜厚を620Å、基
板温度を200℃とし、バイアス電圧を表3に示すよう
に変化させたほかは実施例1と同様にして、Co−Cr
−Ta合金磁性層および保護膜を形成する。得られた磁
性層の磁気特性および結晶粒径を表3に示す。表3の比
較例(No.12)からわかるように、基板温度が高く
ても無バイアス時には、平均結晶粒径は小さく、保磁力
も低い。これに対し、バイアス電圧を印加して作成した
No.13〜15のものは、平均結晶粒径が300μm
以上となり磁気特性も良好であることがわかる。
【0020】
【表3】
【0021】(実施例4)基板温度、バイアス電圧、お
よびCr下地膜厚は変えずに、Co−Cr−Ta合金磁
性層の組成を表4に示すように変化させ、実施例1と同
様にして、Co−Cr−Ta合金磁性層および保護膜を
形成する。得られた磁性層の磁気特性および結晶粒径を
表4に示す。CrおよびTaの含有量が適正な本発明の
磁気記録媒体(No.19〜24)の磁性層の平均結晶
粒径は300〜600Åの範囲にあり、保磁力も150
0Oe以上と良好である。これに対し、Taが過剰に含
有されたもの(No.16)、Taが含有されていない
もの(No.17)は、Cr下地層の厚さが適当であっ
ても、平均結晶粒径が小さく、保磁力も小さい。また、
Crの含有量が5原子%未満のもの(No.25)は、
Cr下地層の厚さが適当であっても結晶粒径が600Å
を越えており、十分な保磁力が得られない。さらにま
た、CrまたはTa量が過剰のもの(No.16、1
8)は4πMsが低く、Ta+Cr量の低いもの(N
o.25)は保磁力が低いこともわかる。
【0022】
【表4】
【0023】(参考例1)また、比較のために、従来か
ら磁性層として広く使用されているCo63Ni30Cr7
合金、およびCo86Cr12Ta2合金について、基板加
熱温度200℃、無バイアスとし、Cr下地膜の膜厚を
変化させて実施例1と同様にして成膜した場合の磁性層
の磁気特性および結晶粒径について調べた結果を表5に
示す。従来材のCo63Ni30Cr7 はCr下地層を20
00Å以上に厚くすることによって保磁力が上げられる
ことがわかる。しかし、1500Oeを超える保磁力は
得られない。なお、この組成系のものは基本的に結晶粒
径が大きいため、Cr下地膜の粒径も必然的に600Å
以上程度に大きくしているのが通常である。また、Co
−Cr−Ta材を従来の製造方法で成膜した場合は、同
一膜厚においてCo63Ni30Cr7 を凌ぐ保磁力が得ら
れるものの、1500Oe以上の保磁力とするにはCr
膜厚として1500Å以上が必要であることがわかる。
【0024】
【表5】
【0025】以上述べたように、本発明においては、基
板温度とバイアス電圧の相乗作用がない場合あるいはC
r膜厚が薄すぎるときは結晶粒径300Å未満となり、
十分な特性が得られなくなる。また、Co−Cr−Ta
系合金磁性層として、5〜15原子%のCrおよび1〜
8原子%のTaを含むCo合金磁性層を形成した場合に
は、いずれも600Å以下の結晶粒径のものが得られ易
いことがわかる。
【0026】上記実施例においては、下地層を形成する
材料としてCrを使用した例を示したが、本発明におい
ては、Crの他に、Cr-Mo、Cr−V、Cr−M
n,Cr−WなどのCr合金によって形成してもよい。
また、磁性層を形成する材料としては、Cr5〜15
%、Ta1〜8%、残部Coを基本組成とする合金に他
の元素を含有させたCo−Cr−Ta系合金を使用する
ことができる。さらに、基板を形成する非磁性材料とし
ては、上記実施例に記載した以外の他の金属材料および
非金属材料を使用することができる。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように、従来知られている
通常の方法ではCr膜厚を3000Åのように厚くしな
いと粒径制御(粗大化)が出来ないが、本発明によれば
Cr膜厚が薄くても基板温度、バイアス電圧の相乗効果
により粒径制御することができるため、優れた特性の磁
気記録媒体が実現できる。また、本発明磁気記録媒体
は、Co−Cr−Ta系合金を磁性層としているため耐
蝕性に優れており、かつCr下地膜厚が薄くても十分で
あるため下地膜の形成が容易であり、生産性を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例における磁性膜のTE
Mによる金属組織観察写真である。
【図2】図2は比較例の磁性膜のTEMによる金属組織
観察写真である。
【符号の説明】
なし
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 5/66 G11B 5/85

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非磁性基体上に形成されたCrまたはC
    rを主体とする合金からなる下地層上に、Co系合金か
    らなる磁性層が連続して形成されている磁気記録媒体に
    おいて、CrまたはCr合金下地層の膜厚が1300Å
    以下で、Co系合金磁性層が平均粒径300〜600Å
    のCo−Cr−Ta系合金磁性層からなることを特徴と
    する磁気記録媒体。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のものにおいて、上記Co
    −Cr−Ta系合金磁性層が5〜15原子%のCrおよ
    び1〜8原子%のTaを含むCo系合金であることを特
    徴とする磁気記録媒体。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のものにおいて、下地層の
    膜厚が400〜1000Åであることを特徴とする磁気
    記録媒体。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のものにおいて、Co−C
    r−Ta系合金磁性層における膜面に平行な成分の保磁
    力が1500Oeを超えることを特徴とする磁気記録媒
    体。
  5. 【請求項5】 非磁性基板を150℃以上に加熱し、か
    つ非磁性基板上に負の電圧を印加しながら、Crまたは
    Crを主体とする合金からなる、膜厚1300Å以下の
    下地層と、平均結晶粒径300〜600ÅのCo−Cr
    −Ta系合金からなる磁性層を形成することを特徴とす
    る磁気記録媒体の製造方法。
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JPH02161617A (ja) * 1988-03-15 1990-06-21 Ulvac Corp 面内記録型磁気記録体の製造方法
JPH02154323A (ja) * 1988-12-06 1990-06-13 Mitsubishi Kasei Corp 磁気記録媒体の製造方法
JPH02154322A (ja) * 1988-12-06 1990-06-13 Mitsubishi Kasei Corp 磁気記録媒体の製造法

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