JP2802105B2 - 磁気記録媒体 - Google Patents

磁気記録媒体

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JP2802105B2
JP2802105B2 JP1188225A JP18822589A JP2802105B2 JP 2802105 B2 JP2802105 B2 JP 2802105B2 JP 1188225 A JP1188225 A JP 1188225A JP 18822589 A JP18822589 A JP 18822589A JP 2802105 B2 JP2802105 B2 JP 2802105B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、コンピュータやデータプロセッサ等におけ
る外部メモリー装置用として有用な、高密度記録用長手
タイプもしくは垂直タイプの磁気記録媒体に関するもの
である。
[従来の技術] 近年における情報量の増加は著しいものがあり、こう
した状況のもとでコンピュータやデータプロセッサ等高
記録密度化が急速に発展してきており、磁気記録に係わ
る記録媒体や磁気ヘッド等の諸部品の改良、新規磁気記
録方式の開発等様々の改良研究が盛んに進められてい
る。
このうちハードディスク等の磁気記録媒体としては次
の様な技術が提案され、その一部は実用化されている。
(1)Al−Mg合金を基板とする薄膜磁気記録媒体 たとえば第5図(A)に示す様にAl−Mg合金基板上に
無電解めっき法によって15μm厚程度のNiP層を形成
し、更にその上にスパッタリングによりCr層、Co合金層
およびC保護膜を順次形成したもの。あるいは第5図
(B)に示す如く、Al−Mg合金基板上に陽極酸化によっ
てアルマイト層を形成し、その上にスパッタリングによ
りγ−Fe2O3膜を形成したもの。
(2)ガラスを基板とする薄膜磁気記録媒体 たとえば第5図(C)に示す様に、ガラス基板上にス
パッタリングによりCr層、Co合金層およびC保護膜を順
次形成したもの。
(3)ガラス状カーボンを基板とする薄膜磁気記録媒体 たとえば第5図(D)に示す様に、ガラス状カーボン
基板上に、スパッタリングによりCr層、Co合金層および
C保護膜を順次形成したもの。
上記(1)〜(3)の記録媒体は主に長手磁気記録媒
体として開発されたものであり、垂直磁気記録媒体を得
ようとする場合は、基板上にNi−Fe下地層を形成してか
らCo−Cr合金よりなる記録層を設けることが多い。
ところが上記(1)〜(3)に示した従来の磁気記録
媒体には次の様な難点がある。即ち上記(1)のAl−Mg
合金基板を用いたものでは、Al−Mg合金の比重が大きい
(約2.6)うえに厚みを1mm以下にすることが困難である
ため、基板が重くなるばかりでなく薄肉化の要請に応ず
ることもできない。また上記(2)のガラス基板を用い
たものは、脆性破壊を起こし易いため磁性膜形成時の熱
衝撃や応力によって割れる恐れがある。これらに対し上
記(3)のガラス状カーボン基板を用いたものは、軽量
で薄肉化が可能であり、また熱衝撃等にも耐える物性を
備えているところから好ましい基板材料と思われる。と
ころがこのガラス状カーボン基板は、たとえば特開昭62
−234232号公報に記録されている様に、原料成形体を20
00℃以下の温度で燃焼したものであって、焼成体の内部
に数μm程度の空孔が多数存在するため、この空孔が研
磨後に表面欠陥となって現われ、記録密度を高めるうえ
で大きな障害になってくる。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は上記の様な従来技術の問題点に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、軽量且つ薄肉で熱衝撃や
外部応力に耐える優れた物性を有し、且つ表面が平滑・
緻密で記録密度向上の要請に答えることのできる磁気記
録媒体を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決することのできた本発明に係る磁気記
録媒体の構成は、球状結晶子内の気孔径が30Å以下であ
り、且つ見かけ密度が1.80以上であるガラス状カーボン
を基板とし、その上に記録層としてCo基合金薄膜を形成
してなるところに要旨を有するものであり、上記ガラス
状カーボン基板とCo基合金薄膜の間に炭化物形成性金属
薄膜層を設けるとそれらの密着性は著しく向上し、磁気
記録媒体としての性能は更に高められる。尚ここで使用
されるガラス状カーボンは、炭化焼成によりガラス状カ
ーボン質となる熱硬化性樹脂を形成した後、1000〜2000
℃で予備焼成し、次いでこの予備焼成品に、2050℃以上
の温度で1000気圧以上の等方的圧力を加えることによっ
て容易に得ることができる。
[作用] 球状結晶子は、第6図のモデルにより表わすことがで
きる(改訂「炭素材料入門」炭素材料学会、昭和59年発
行、第29〜40行)。即ち、難黒鉛化性炭素は、002格子
像の観察から、炭素層面の長いリボン状の積層がもつれ
合うように曲がりねじれて無秩序な三次元ネットワーク
構造を形成していると考えられる。該第6図が球状結晶
子構造を示すモデルであり、球状結晶子2の中央に気孔
1が存在し、その気孔径3は同図の縮尺(5nm)によれ
ば約100Åである。従来のガラス質炭素はこの様な球状
結晶子内の気孔径が100Å程度あるため、表面を研磨し
た場合に、球状結晶子内の気孔径100Åの窪みが出現
し、高密度磁気ディスク基盤等に必要とされる表面精度
Ra=10〜30Åを達成することが不可能である。
これに対し、本発明で記録媒体の基板として使用され
るガラす状カーボンは、球状結晶子内の気孔径が30Å以
下と極めて微細で且つ見かけ密度が1.80以上の極めて緻
密なものであり、これを鏡面加工すると表面荒さ(Ra)
は30Å以下の極微細なものとなる。その結果、基板の表
面欠陥に由来する媒体エラーは、状来のAl−Mg合金基板
やガラス基板を用いたものよりも低減することができ、
記録密度が高められるばかりでなく記録再生磁気ヘッド
の浮上安定性も良くなる。しかもこの基板は軽量である
ため、駆動モータを小さくしてドライブ装置を小型化す
ることが可能となる。またこの基板は熱電導率が高く且
つ熱膨張係数が小さいので、磁気記録層形成時の熱衝撃
にも優れている。従って該基板上に記録層としてCo基合
金薄膜をスパッタリング等により形成する際にも損傷を
受ける恐れがなく、高性能の磁気記録媒体を得ることが
可能となる。尚ガラス状カーボン基板とその上に形成さ
れるCo基合金薄膜の密着性は良好であるが、両層の間
に、Si,Ti,W,Moの様に炭化物を形成し易い金属層を設け
ると両層の間の密着性は著しく高められ、記録媒体とし
ての性能は一段と向上する。
ここでガラス状カーボンの球状結晶子内の気孔径が30
Åを超える場合は、研磨後の表面にできる窪みが30Åを
超えるものとなり、高密度記録媒体として要求される表
面粗度(Ra≦30Å)を満たすことができなくなる。また
この気孔径を30Å以下に抑えると、該基板中の気孔率は
0.2%以下で結晶子Lc(002)は100Å以下となり、見かけ
密度は1.80以上の極めて緻密なものとなる。
この様な気孔径と見かけ密度を満たすガラス状カーボ
ンの製法は特に制限されないが、以下に示す様な方法を
採用すれば容易に得ることができる。
即ち炭化焼成によってガラス状カーボン質となる熱硬
化性樹脂を所定の形状に形成した後、1000〜2000℃で予
備焼成し、成形体中に残存するH,N,O等のガス成分を除
去する。次いでこの予備焼成品を2050℃以上に加熱し、
1000気圧以上の等方的圧力を加える。そうすると、予備
焼成品中に存在する閉気孔が消滅し、球状結晶子内の気
孔径が30Å以下になると共に見かけ密度は1.80以上とな
り、研磨処理をすれば優れた表面精度を示すガラス状カ
ーボンが得られる。
以下、ガラス状カーボン基板の原料および成形加工法
について具体的に説明する。
炭化焼成後にガラス状カーボンとなる熱硬化性樹脂と
しては、フェノール系樹脂、フラン系樹脂、キシレン系
樹脂、メラミン系樹脂、アニリン系樹脂等の粉末状のも
のと、レゾール及びノボラック型のフェノールホルムア
ルデヒド系樹脂、フラン系樹脂、キシレン系樹脂、メラ
ニン系樹脂、アニリン系樹脂等よりなる水性または油性
の液状のものはいずれも使用できる。
本発明では、これらの熱硬化性樹脂を公知の方法で所
定の形状に成形する。例えば、液状の熱硬化性樹脂を枠
に流し込んで硬化させる型込め方法がある。また、粒状
の熱硬化性樹脂を金型に充填し、冷間もしくは熱間でプ
レスする方法もある。更に、破壊靭性を高めるために、
人造黒鉛、天然黒鉛又はカーボンブラック等の炭素粒を
添加し、有機増粘剤と共に混練して押出した後、圧延す
る方法もある。
なお、後述する超高温高圧の等方的加圧処理によって
予備焼結体の閉気孔は消滅するが、開気孔は変化しない
ので、成形に当たっては、熱間プレス等により成形体の
表面層を溶融させて緻密化しておくことは極めて有効で
ある。
次いで、この熱硬化性樹脂成形体を乾燥した後、N2
Arガス等の不活性ガスの雰囲気下で1000〜2000℃の温度
に加熱して予備焼成する。
この予備焼成が、成形体中のH,N,O等の残留ガス成分
を除去する為に行なわれることは先に述べた。たとえば
第1図は、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂を用いた
場合の予備焼成温度と残留水素量の関係を示すグラフで
あり、低温側における残留水素量は非常に多いが、予備
焼成温度を1000℃以上に高めたときの残留水素量は100p
pm以下に低減しており、こうした傾向は窒素や酸素につ
いてもほぼ同様であった。しかし予備焼成温度が2000℃
を超えると炭化物の結晶化が進行し、次工程で高温高圧
の等方的加圧を加えても緻密化が達成し得なくなる。こ
の様なところから、予備焼成温度は1000〜2000℃とす
る。
予備成形体は次いで2050℃以上の温度に加熱し、1000
気圧以上の等方的圧力を加えて緻密化する。この等方的
加圧は、たとえば超高温熱間静水圧加圧装置(HIP)を
用いて実施することができる。この工程は、予備焼成品
に内在する閉気孔を消滅させるために行なわれるもの
で、2050℃未満の温度では高圧を加えても閉気孔が消滅
しない。温度の上限は特に存在しないが、2500〜2600℃
程度で緻密化効果は飽和するので、それ以上の加熱は無
駄である。
また圧力が1000気圧未満では閉気孔が十分に消滅せ
ず、緻密化が不十分になるので、圧力は1000気圧以上に
すべきである。
第2図は、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂よりな
る予備焼成体(予備焼成温度:1200℃)を、HIPにより20
00気圧で等方的加圧したときの加熱温度と閉気孔率の関
係を示したグラフであり、温度を2050℃以上、より好ま
しくは2300℃以上にすることによって閉気孔を激減し得
ることが分かる。尚、等方的加圧を行なうと、黒鉛結晶
の成長が抑制され、ガラス状を保ったままで塑性変形し
て緻密化が進行するが、大気圧下あるいは熱間プレスの
様な一軸加圧等の異方的加圧では、2000℃以上の高温域
で黒鉛結晶が成長して一方向への収縮が起こり、かえっ
て気孔が増加してくる。従って、本発明で意図する様な
高密度のガラス状カーボンを得るには、等方的加圧法を
採用する必要がある。
この様にして得られるガラス状カーボンは、球状結晶
内の気孔径が30Å以下で且つ見かけ密度が1.80以上の非
常に緻密なものであり、これを鏡面仕上げすると表面精
度の良い記録媒体用基板となる。従ってこの基板上に磁
気記録層および表面保護膜を形成すると、高性能の磁気
記録媒体が得られる。
尚本発明の磁気記録媒体は、前述の気孔径および見か
け密度を満足するガラス状カーボンを基板として、その
上に記録層としてCo基合金薄膜が形成されたものであれ
ばよく、具体的な積層構造には次に例示する様な様々の
態様があるが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に
包含される。
たとえば第3図(A)〜(E)は主に長手磁気記録媒
体として適用する場合の好ましい積層構造を示す概念図
であり、第3図(A)は所定の特性を備えた前記ガラス
状カーボン基板(以下、G.Cと略記する)の上にCr層お
よびCoNiCr合金層が形成され、最表層部にC保護膜が形
成されている。また第3図(B)はG.C基板の上にCr層
およびCoCrTa合金層が形成され、最表層部にC保護膜が
設けられ、第3図(C)ではG.C基板の上にCoNiP合金層
が形成され、最表層部にC保護膜が設けられている。ま
た第3図(D),(E)では、G.C基板の上に密着性改
善用のSi層またはTi層を介して、記録層を構成するCr層
とCoNiCr合金層またはCoNiPt層が形成され、最表層部に
C保護膜が設けられている。
また第4図(A)〜(D)は主に垂直磁気記録媒体と
して適用する場合の好ましい積層構造を例示する概念図
であり、第4図(A)はG.C基板の上に記録層としてCoC
r合金層を形成し、その上をC保護膜で被覆した構成、
第4図(B)は、G.C基板上にNiFe合金層とCoCr合金層
を形成し、その上をC保護膜で被覆した構成を示してい
る。また第4図(C),(D)は、G.C基板とCoCr合金
層またはG.C基板とNiFe合金層の間にSi層を介装して密
着性を高めた例を示している。
尚これらの例において表層部のC保護膜は、磁気記録
層を保護してその摩耗を防止すると共に、表面の摩擦抵
抗を小さくして記録再生用磁気ヘッドの摩耗を抑える目
的で設けられるもので、こうしたC保護膜の作用自体は
既に公知である。またこれらの例においてCo基合金層は
磁気記録層を構成するものであり、満足のいく磁化量を
確保するにはCo含有量が60%以上のCo基合金を使用する
のがよく、その層の好ましい厚みは50〜5000Å、より好
ましくは500〜5000Åの範囲である。このCo基合金層に
適量のCrを含有させると記録層の耐食性が向上するが、
Cr層が多過ぎると磁化特性に悪影響が表われてくるの
で、Cr含有量は25%以下に抑えるのがよい。
[実施例] 実施例1〜5 水溶性のフェノール・ホルムアルデヒド樹脂を円板状
の型に流し込み、50℃で10時間保持した後、80℃に昇温
して5時間保ち、さらに100℃で5時間保持して硬化さ
せた。次いでN2ガス雰囲気下で1200℃まで5℃/hrの速
度で昇温させて予備焼成した。この予備焼成体をHIP装
置により2500℃×2000気圧の等方的圧力を加えて緻密化
処理し、円盤状のガラス状カーボン基板を得た。該基板
の球状結晶子内の気孔径は20Å、見かけ密度は1.85であ
った。このカーボン基盤を鏡面加工した後、該基板上に
第1表に示す条件で所定のターゲット材をスパッタリン
グし、第1表に示す積層構造の長手磁気記録媒体を作製
した。
得られた記録媒体の性能を第1表に併記する。尚記録
再生特性評価条件は第2表に示す通りとした。また媒体
を構成する各層または膜の厚みは下記の通りである。
実施例1[第3図(A)] G.C基板−Cr層(3000Å)−CoNiCr合金層(600Å)−
C保護膜(300Å) 実施例2[第3図(B)] G.C基板−Cr層(3000Å)−CoCrTa合金層(600Å)−
C保護膜(300Å) 実施例3[第3図(C)] G.C基板−CoNiPt合金層(600Å)−C保護膜(300
Å) 実施例4[第4図(D)] G.C基板−Si層(100Å)−Cr層(3000Å)−CoNiCr合
金層(600Å)−C保護膜(300Å) 実施例5[第3図(E)] G.C基板−Ti層(100Å)−CoNiPt合金層(600Å)−
C保護膜(300Å) 実施例6〜9 実施例1〜5と同様にして作製したG.C基板上に、第
3表に示す条件で所定のターゲット材をマグネトロンス
パッタリングし、第3表に示す積層構造の垂直磁気記録
媒体を作製した。
得られた記録媒体の性能を第3表に併記する。尚記録
再生特性評価条件は第4表に示す通りとした。また媒体
を構成する各層または膜の厚みは下記の通りである。
実施例6[第4図(A)] G.C基板−CoCr合金層(2000Å)−C保護膜(300Å) 実施例7[第4図(B)] G.C基板−NiFe合金層(5000Å)−CoCr合金層(2000
Å)−C保護膜(300Å) 実施例8[第4図(C)] G.C基板−Si層(500Å)−CoCr合金層(2000Å)−C
保護膜(300Å) 実施例9[第4図(D)] G.C基板−Si層(500Å)−NiFe合金層(5000Å)−Co
Cr合金層(2000Å)−C保護膜(300Å) [発明の効果] 上記実施例からも明らかである様に、本発明の磁気記
録媒体は表面精度が非常に良好であるので、表面欠陥に
起因する媒体エラーが少なく、且つ記録再生ヘッドの浮
上安定性が向上する。しかも本発明で使用するG.C基板
は高密度で熱膨張係数が小さいので再生ヘッドの位置決
め精度を高めることができ、トラック幅を狭くして記録
密度を高め得るほか、熱衝撃に強いのでスパッタリング
による記録層等の形成も容易であり、更にはガラス基板
等に比べて軽量であるので、駆動モータを小さくしてド
ライブ装置を小型化し得るなど、多くの利益を享受する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明で使用されるG.C原料形成体の予備焼成
温度と残留水素濃度の関係を示すグラフ、第2図は等方
的加圧時の温度と閉気孔率の関係を示すグラフ、第3、
4図は本発明に係る記録媒体の断面構造を例示する概念
図、第5図は従来の記録媒体の断面構造を例示する概念
図、第6図は球状結晶子の気孔径を説明する模式図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−35333(JP,A) 特開 昭60−151837(JP,A) 特開 昭62−120629(JP,A) 特開 昭62−234232(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 5/66

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】球状結晶子内の気孔径が30Å以下であり、
    且つ見かけ密度が1.80以上であるガラス状カーボンを基
    板とし、その上に記録層としてCo基合金薄膜を形成して
    なることを特徴とする磁気記録媒体。
  2. 【請求項2】ガラス状カーボンが、炭化焼成によりガラ
    ス状カーボン質となる熱硬化性樹脂を成形した後、:100
    0〜2000℃で予備焼成し、次いでこの予備焼成品に、205
    0℃以上の温度で1000気圧以上の等方的圧力を加えて作
    成したものである請求項(1)に記載の磁気記録媒体。
  3. 【請求項3】ガラス状カーボン基板とCo基合金薄膜の間
    に、炭化物形成性金属薄膜層を形成してなる請求項
    (1)または(2)に記載の磁気記録媒体。
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