JP2814623B2 - 磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

磁気記録媒体及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気記録媒体に係り、特に磁気ディスク装
置、フロッピーディスク装置、磁気テープ装置等の磁気
記録装置に用いられる磁気記録媒体であって、その磁気
特性が著しく向上された磁気記録媒体及びその製造方法
に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、磁気ディスク装置、フロッピーディスク装置、
磁気テープ装置等の磁気記録装置の適用範囲は著しく増
大され、その重要性が増すと共に、これらの装置に用い
られる磁気記録媒体について、その記録密度の著しい向
上が図られつつある。
これらの磁気記録媒体については、今後更に高記録密
度化を達成することが要求されており、そのために、磁
気記録層の高保磁力化と高信号対雑音比(SN比)が必要
とされている。
ところで、線記録密度、出力、及びSN比と、磁気記録
媒体の特性との間には、およそ次のような関係があるこ
とが解明されている。
(線記録密度)∝(Hc/Br・t) (出 力)∝(Br・t・Hc) (S N 比)∝(Hc/Br・t) ここで、Hcは保磁力、Brは残留磁束密度、tは膜厚を
表す。また、記号∝は左辺の特性が右辺の値と比例する
ことを示している。
従って、高記録密度の磁気記録媒体の設計において
は、必要とされる出力を損なわないようBr・tを維持し
て、保磁力Hcを大きくすることが必要となる。
近年、高記録密度化の観点から、金属薄膜型の磁気記
録媒体の磁性粉及びバインダー樹脂からなる磁性塗料を
塗布して磁性層を形成してなる塗布型磁気記録媒体に代
わって用いられ始めている。
この金属薄膜型の磁気記録媒体は、無電解めっき、電
気めっき、スパッタ、蒸着等の方法により磁性層が成膜
され、その磁性層組成としては、Co(コバルト)−P
(リン)、Co−Ni(ニッケル)−P、Co−Ni−Cr(クロ
ム)、Co−Ni−Pt(プラチナ)合金等が実用化されてい
る。
最近、スパッタ成膜法において、磁性層成膜中に基板
に負のバイアス電圧を印加することにより、高保磁力が
得られることが報告されている(昭和63年第35回応用物
理学関係連合講演会資料29a−C−9,−10及び電子通信
学会電子部品材料研究会資料CPM88−92) しかしながら、これらの報告には、バイアス電圧の印
加はCrを一定量以上含有する特定の組成(Co 70原子%
−Ni 20原子%−Cr 10原子%、Co 86%原子%−Cr 12原
子%−Ta 2原子%)に関してのみ、効果があることが述
べられている。
また、Co−Ni−Cr合金磁性層にバナジウムを1原子%
程度添加することによって保磁力が増加することが報告
されている。(昭和63年第12回日本応用磁気学術講演会
概要集30a−C−5) なお、バイアス電圧を印加しながら、磁性層をスパッ
タ成膜することは、特開昭57−33324号公報等で公知で
ある。該公開公報にはバイアス電圧を印加しながらCo−
Cr合金磁性層を成膜することによって垂直磁気特性を改
良する方法に関するものであり、バイアス電圧の印加に
より保磁力の増加が認められることが記載されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述したように、基板にバイアス電圧を印加しながら
磁性層スパッタ成膜することにより保磁力が増加すると
いう組成は、Crを一定量以上含有する系のみが公知とな
っている。
本発明者は、Crを含まない磁性層組成においてもバイ
アス電圧を印加しながらスパッタ成膜することにより、
高保磁力を有する磁気記録媒体が得られることを見出
し、本発明に到達した。
〔課題を解決するための手段〕
即ち、本発明の要旨は、非磁性基板上にCrを主成分と
する非磁性下地層を介して合金磁性層を形成してなる磁
気記録媒体であって、合金磁性層がCo及びNiを主成分と
してケイ素及びバナジウムからなる群から選ばれた少な
くとも1つを13原子%以下で含有するものであり、且つ
非磁性基板に負のバイアス電位を印加した状態でスパッ
タ法により成膜されたものであることを特徴とする磁気
記録媒体及び非磁性基板上にクロムを主成分とする非磁
性下地層及び合金磁性層をスパッタ法により順次形成す
る磁気記録媒体の製造方法において、非磁性基板に負の
バイアス電圧を印加した状態で、コバルト及びニッケル
を主成分としてケイ素及びバナジウムからなる群から選
ばれた少なくとも1つを13原子%以下で含む合金磁性層
を成膜することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法に
存する。
ここで、負のバイアス電位とはプラズマ電位に対して
相対的に低い電位であることを意味する。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明において、非磁性基板としては特に制限はな
く、通常、無電解めっき法により形成したニッケル−リ
ン層を設けたアルミニウム合金板が用いられるが、その
他、銅、チタン等の金属基板、ガラス基板、セラミック
基板、又は樹脂基板等を用いることもできる。ただし、
基板が非導電性基板の場合は、磁性層成膜時のバイアス
電位印加方式を交流としたり、基板は接地電位のまま、
スパッタ時のプラズマポテンシャルを高めるような装置
的な工夫が必要である。
このような非磁性基板上に形成するCrを主成分とする
非磁性下地層(以下、「Cr系下地層」と称することがあ
る。)は、通常、その膜厚が100Å以上、好ましくは300
Å以上あればよい。膜厚の上限は特に制限はないが、生
産性及び保磁力以外の磁気特性、例えば角形性を考慮す
れば、実用的には3000Å以下が好ましい。
基板にバイアス電位を印加しないで磁性層を成膜する
場合は、磁性層の保磁力を増加させるためにCr系下地層
の膜厚を1500〜3000Å程度にする必要があるが、本発明
の場合は、Cr系下地層の膜厚は磁性層の磁化容易膜を膜
面内に配向させるのに十分な膜厚であればよく、薄くて
も高い保磁力を容易に得ることができる。
なお、Cr系下地層はCrを主体とするものであれば良
く、Crの結晶性を損わない限りCr以外の元素、例えばア
ルミニウム、銅、ケイ素等を数%含んでいてもよい。
Cr下地層を形成するスパッタ条件としては特に制限は
なく、通常のCr下地層を形成する際に採用されるスパッ
タ条件を採用することができる。また、基板バイアス電
位は印加しても印加しなくてもよいが、印加した場合は
磁気特性が多少向上する。
本発明において、このようなCr系下地層上に形成する
合金磁性層は、Co及びNiを主成分としてSi及びVからな
る群から選ばれた少なくとも1つを13原子%以下、好ま
しくは2〜13原子%、更に好ましくは2〜12原子%の範
囲で含有するCo−Ni−Si/V系磁性層である。13原子%を
越えると、保磁力増加効果がなくなる。
また、Niの含有量が多くなる程、保磁力は増加する傾
向にあり、NiはCoに対して最大約40原子%程度まで含有
させてもよいが、Coに対して15〜35原子%含有させるこ
とが好ましい。
さらに、磁性層の成膜をアルゴン雰囲気にて実施した
場合、バイアス効果により不可避的に磁性層中にアルゴ
ンが混入される。その量は約0.2〜1.5原子%程度と、基
板バイアス電位を印加しない通常のスパッタ成膜の場合
よりも多い。
磁性層の膜厚は、磁気記録媒体として要求される特性
により適宜決定すればよく、通常、300〜1500Åが好ま
しい。
また、本発明においてはCo−Ni−Si/V系合金磁性層
を、非磁性基板に負のバイアス電位を印加した状態でス
パッタ法により成膜することを特徴とする。
本発明において、スパッタ法による磁性層の成膜に際
し、得られる磁気記録媒体の保磁力は、成膜時に基板に
印加する負のバイアス電位の影響を顕著に受ける。ただ
し、基板にかける負バイアス電位が大き過ぎると、成膜
された磁性層の再スパッタリングが多くなるとともに磁
気特性も低下するため負の基板バイアス電位は約−40〜
−200Vが好ましい範囲である。また、スパッタ法による
成膜時のプラズマ電位及びバイアス電位印加効果は、ス
パッタ装置の寸法、形状等の幾何学的影響を受けるの
で、基板バイアス電位値は絶対的な値ではなく、装置に
より最適範囲は異なる。
また、基板バイアス電位は必ずしも接地電位に対して
負でなくてもよく、基板は接地電位のままプラズマ電位
を接地電位より高くすることにより相対的に基板をプラ
ズマ電位より負にしてもよい。
得られた磁気記録媒体の保磁力は、スパッタ成膜時の
非磁性基板温度の影響を顕著に受ける。
成膜時の基板温度としては、通常120℃以上、好まし
くは150℃以上とする。なお、成膜時の基板温度の上限
に関しては一概に規定することは困難であるが、例え
ば、無電解ニッケル・リンめっきを施したアルミニウム
合金基板の場合には、表面平滑性の維持及びニッケル・
リンめっきの磁性化防止のため、通常は、300℃以下と
するのが好ましい。スパッタ成膜時の圧力は、高真空の
方が、原子、イオン等の平均自由工程が増すため好まし
いが、1×10-3mTorrを越える高真空においては、通常
のスパッタ装置では安定したプラズマ状態が維持し難い
ため、実用的な範囲としては、1×10-3〜20×10-3mTor
rが好ましい。
スパッタ方法は、直流マグネトロンスパッタ法でも高
周波マグネトロンスパッタ法でもよい。基板が非導電性
基板の場合は高周波マグネトロンスパッタ法が好まし
い。
本発明の磁気記録媒体は、磁性層の上に更に必要に応
じて炭素等の保護層及び/又は適宜の潤滑剤よりなる潤
滑層を形成してもよい。
〔作 用〕
Co 70原子%−Ni 30原子%組成の磁性層では、保磁力
は800〜850Oe程度であり、またCoあるいはCoとNiのみか
らなる磁性層では、基板に負のバイアス電位を印加した
状態でスパッタ法により磁性層を成膜しても保磁力の増
加は認められない。
Co及びNiを主成分とする磁性層に所定量のSi及び/又
はVを含有する磁性層を、基板に負のバイアス電位を印
加した状態でスパッタ法により成膜することにより、保
磁力が著しく増加する。
〔実施例〕
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的
に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下
の実施例に限定されるものではない。
実施例1〜6及び比較例1〜2 内径25mm、外径95mmのアルミニウム合金ディスク基板
表面に、無電解めっきにより非磁性Ni−P層を25μm厚
さに成膜し、その表面を鏡面研摩してRa(中心線平均粗
さ)20〜30Åに仕上げた。この非磁性基板を高周波(1
3.56MHz)マグネトロンスパッタ装置に装入し、1×10
-6Torrまで真空排気した後、基板温度を160℃まで昇温
し、アルゴン分圧5×10-3Torrにて、基板に直流−100V
のバイアス電圧を印加しながら、Cr下地層を約1400Å厚
さに成膜した。そして引き続き、Co 70.6原子%−Ni 2
9.4原子%の組成のターゲットにSiチップをその枚数を
種々変えて乗せたターゲットを用いて直流−100Vのバイ
アス電圧を印加しながら各々成膜を行ない、各々の磁性
層の飽和磁化量が4.7×10-3emu/cm2になるような厚さに
成膜して磁気記録媒体を得た。
得られた磁気記録媒体の保磁力Hcを測定し、結果をそ
の磁性層組成と共に第1表及び第1図に示した。
なお、保磁力Hcの測定は、試料振動式磁力計で行な
い、また、磁性層の膜組成の分析は、化学分析で行なっ
た。
第1表及び第1図よりSiの添加により保磁力が著しく
向上し、またSiの含有量に最適範囲があることが明らか
である。
実施例7〜11及び比較例3〜4 Co 74.4原子%−Ni 25.6原子%の組成のターゲットに
Vチップをその枚数を種々変えて乗せたターゲットを用
いた以外は、実施例1と同様にして、磁気記録媒体を製
造した。
得られた磁気記録媒体の保磁力Hcを測定し、結果をそ
の磁性層組成と共に第2表及び第2図に示した。
第2表及び第2図よりVの添加により保磁力が著しく
向上し、またVの含有量に最適範囲があることが明らか
である。
実施例12及び比較例5 磁性層組成がCo 62原子%−Ni 25.8原子%−Si 12.2
原子%になるようにSiチップを調整したこと及び非磁性
基板への直流バイアス電位を第3表に示す電位としたこ
と以外は実施例1と同様にして磁気記録媒体を製造し
た。各々について保磁力を測定し、結果を第3表及び第
3図に示した。また、基板バイアス電圧を印加しない場
合を比較例5として示す。
負のバイアス電圧を印加することにより、著しく保磁
力が向上し、また、最適範囲があることが第3表及び第
3図より明らかである。
実施例13及び比較例6 磁性層組成がCo 60.4原子%−Ni 30原子%−V9.6原子
%になるようにV及びNiチップを調整したこと及び非磁
性基板への直流バイアス電位を第4表に示す電位とした
こと以外は、実施例1と同様にして磁気記録媒体を製造
した。
各々について保磁力を測定し、結果を第4表及び第4
図に示した。また、基板バイアス電圧を印加しない場合
を比較例6として示す。
負のバイアス電圧を印加することにより、著しく保磁
力が向上し、また、最適範囲があることが第4表及び第
4図より明らかである。
〔発明の効果〕
以上詳述した通り、本発明の磁気記録媒体は、非磁性
基体上にCr系下地層を介して、Co及びNiを主成分として
特定量のSi及び/又はVを含む合金磁性層を形成してな
るものであって、スパッタ法による磁性層の成膜の際に
非磁性基板に負のバイアス電位を印加することによって
著しい保磁力が得られる。このため、高密度記録が可能
な磁気記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1〜6及び比較例1〜2で得られた各
磁気記録媒体の、磁性層のSi添加量(原子%)と保磁力
(×103Oe)との関係を示すグラフである。 第2図は、実施例7〜11及び比較例3〜4で得られた各
磁気記録媒体の、磁性層のV添加量(原子%)と保磁力
(×103Oe)との関係を示すグラフである。 第3図は、実施例12及び比較例5で得られた各磁気記録
媒体の、Co−Ni−Si系磁性層の基板バイアス電位(Vol
t)と保磁力(×103Oe)との関係を示すグラフである。 第4図は、実施例13及び比較例6で得られた各磁気記録
媒体の、Co−Ni−V系磁性層の基板バイアス電位(Vol
t)と保磁力(×103Oe)との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非磁性基板上にクロムを主成分とする非磁
    性下地層を介して合金磁性層を形成してなる磁気記録媒
    体であって、合金磁性層がコバルト及びニッケルを主成
    分としてケイ素及びバナジウムからなる群から選ばれた
    少なくとも1つを13原子%以下で含有するものであり、
    且つ非磁性基板に負のバイアス電位を印加した状態でス
    パッタ法により成膜されたものであることを特徴とする
    磁気記録媒体。
  2. 【請求項2】非磁性基板上にクロムを主成分とする非磁
    性下地層及び合金磁性層をスパッタ法により順次形成す
    る磁気記録媒体の製造方法において、非磁性基板に負の
    バイアス電圧を印加した状態で、コバルト及びニッケル
    を主成分としてケイ素及びバナジウムからなる群から選
    ばれた少なくとも1つを13原子%以下で含む合金磁性層
    を成膜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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