JP2846036B2 - Magnetic disk, method of manufacturing the same, and magnetic disk device using the same - Google Patents

Magnetic disk, method of manufacturing the same, and magnetic disk device using the same

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JP2846036B2
JP2846036B2 JP4100190A JP4100190A JP2846036B2 JP 2846036 B2 JP2846036 B2 JP 2846036B2 JP 4100190 A JP4100190 A JP 4100190A JP 4100190 A JP4100190 A JP 4100190A JP 2846036 B2 JP2846036 B2 JP 2846036B2
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magnetic
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成彦 藤巻
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諒 鬼頭
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子計算機やワークステーションなどの外部
記憶装置として用いられる磁気記録媒体にかかわり、特
に耐摺動性にすぐれた保護膜構造を持つ磁気ディスクに
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a magnetic recording medium used as an external storage device such as an electronic computer or a workstation, and particularly to a magnetic recording medium having a protective film structure excellent in sliding resistance. About the disk.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

磁気ディスクなどの磁気記録技術を利用した記憶装置
は計算機やワークステーションなどの外部記憶装置とし
て広く用いられており、近年の情報量の増大に伴ってま
すます大容量のものが要求されている。一方で装置自身
の形状は、より小型、軽量のものが望まれており、これ
らを両立させるには記録媒体の飛躍的な記録密度向上が
不可欠となっている。例えば磁気ディスクでは磁気ヘッ
ドがディスクから一定の浮上スペースをもって浮上して
おり、これによって高速なリードライトを行うと共にヘ
ッドが媒体をこするために生ずる媒体の摩耗破壊を防い
でいる。しかし、記録密度向上のためには前記の浮上ス
ペースをさらに下げなければならず、ヘッド姿勢の変動
や媒体面の凹凸、回転時のうねりなどによってヘッドと
ディスクの接触の頻度がますます増えてくると予想され
る。さらに、記録再生を高速に行うためにはディスクの
回転速度も現状よりさらに高速となる。したがってヘッ
ド、ディスク共にこのような高速での接触に対して十分
な強度を持つ事が必要である。
2. Description of the Related Art A storage device using a magnetic recording technology such as a magnetic disk is widely used as an external storage device such as a computer and a work station. On the other hand, as for the shape of the device itself, a smaller and lighter one is desired, and a drastic improvement in the recording density of a recording medium is indispensable to achieve both. For example, in a magnetic disk, a magnetic head floats above the disk with a certain floating space, thereby performing high-speed read / write and preventing wear destruction of the medium caused by the head rubbing the medium. However, in order to improve the recording density, the flying space must be further reduced, and the frequency of contact between the head and the disk increases due to fluctuations in the head attitude, irregularities on the medium surface, and undulation during rotation. It is expected to be. Further, in order to perform recording and reproduction at a high speed, the rotation speed of the disk becomes higher than the current state. Therefore, it is necessary that both the head and the disk have sufficient strength against such high-speed contact.

ところで、磁気ディスクの記録密度を向上させるた
め、最近ではCo系合金などをスパッタして薄膜とするス
パッタ磁気ディスクが開発されている。このような薄膜
磁気ディスクでは従来の磁性粉をバインダーとよばれる
樹脂と混ぜて塗布するいわゆるコーティング磁気ディス
クに比べて磁性層の耐摺動強度が劣るため、炭素膜など
の保護膜を形成して強度を持たせている。しかし、前記
のように将来ヘッドとディスクの間隔が狭くなり、互い
の接触の機会が増加すると従来の炭素膜では十分に磁性
層を保護する事ができなくなる事は明らかである。この
ため、保護膜を改良する方法が種々開示されているが、
必要とされる耐摩耗性に対して十分な効果を持つものは
見いだされていなかった。例えば特開平1-23520には硬
質炭素と軟質炭素の積層構造の保護膜を設けた磁気記録
媒体が開示されており、また、特開昭62-24423には凹凸
をつけ耐摺動安定性を持たせた保護膜を設けた磁気記録
媒体が開示されている。後者の例のように表面を粗面化
する事によって実際の接触面積が少なくなり、摩擦係数
を下げる効果が生じる事は従来から知られているところ
である。しかしながら、粗面化されたディスク表面にお
いてヘッドと接触する部分は凹凸の最先端部であり、こ
の部は面圧がきわめて高くなるため容易に摩耗し、結局
は接触面積が増加してしまう。このためヘッドの離着陸
を繰り返し耐久性を調べるCSS(コンタクト・スタート
・ストップ)試験において摩擦係数が徐々に高くなって
しまうという問題があった。
By the way, in order to improve the recording density of a magnetic disk, a sputtered magnetic disk has recently been developed in which a thin film is formed by sputtering a Co-based alloy or the like. In such a thin-film magnetic disk, since the sliding resistance of the magnetic layer is inferior to that of a so-called coated magnetic disk in which conventional magnetic powder is mixed with a resin called a binder, a protective film such as a carbon film is formed. It has strength. However, as described above, if the distance between the head and the disk is reduced in the future and the chance of contact with each other is increased, it is apparent that the conventional carbon film cannot sufficiently protect the magnetic layer. For this reason, various methods for improving the protective film have been disclosed,
Nothing has been found to have a sufficient effect on the required abrasion resistance. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-23520 discloses a magnetic recording medium provided with a protective film having a laminated structure of hard carbon and soft carbon, and Japanese Patent Application Laid-Open No. A magnetic recording medium provided with a provided protective film is disclosed. It is conventionally known that roughening the surface as in the latter example reduces the actual contact area and produces an effect of lowering the friction coefficient. However, the part in contact with the head on the roughened disk surface is the foremost part of the unevenness, and this part is easily worn due to extremely high surface pressure, and eventually the contact area increases. For this reason, there was a problem that the friction coefficient gradually increased in a CSS (contact start / stop) test in which the durability was repeated by repeating takeoff and landing of the head.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は上記のような現状に鑑みてなされたものであ
り、低浮上スペーシング時にも高い耐摩耗性を発揮でき
る保護膜構造を提供し、磁気記録媒体の耐久性を著しく
向上させることを目的としたものである。
The present invention has been made in view of the above situation, and has as its object to provide a protective film structure capable of exhibiting high wear resistance even at low flying spacing, and to significantly improve the durability of a magnetic recording medium. It is what it was.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するため本発明では磁性媒体表面に主
としてダイヤモンド微結晶からなる粒子を成長させ、し
かる後その表面をごく薄い硬質非晶質炭素膜で被覆し
た。これによってヘッドと接触する凸部最先端の応力変
形が軽減され、摩耗しにくくなると共に硬質非晶質炭素
層の持つ固体潤滑膜としての性質によりさらに耐摺動性
向上の効果がある。
In order to achieve the above object, in the present invention, particles mainly composed of diamond microcrystals are grown on the surface of the magnetic medium, and then the surface is coated with a very thin hard amorphous carbon film. As a result, the stress deformation at the tip of the convex portion which comes into contact with the head is reduced, and the hard amorphous carbon layer has a property as a solid lubricating film, which has an effect of further improving sliding resistance.

第1図は本発明による保護膜を設けた磁気記録媒体の
断面を模擬的に示したものであり、本図において基板1
は例えば磁気ディスクの場合にはアルミ製基板の表面に
約10μmの厚さにNiPめっきを施し表面を鏡面研磨した
ものやアルミ製基板を熱処理しアルマイト層を設けたも
の、あるいは強化ガラス、セラミックスなどを表面粗さ
(Ra)約5nm以下に処理したものなどが用いられる。特
にダイヤモンドを成長させるためには基板の耐熱性が必
要なため、ガラス基板またはセラミックス基板を用いる
のがよい。
FIG. 1 schematically shows a cross section of a magnetic recording medium provided with a protective film according to the present invention.
For example, in the case of a magnetic disk, the surface of an aluminum substrate is NiP plated to a thickness of about 10 μm and the surface is mirror-polished, the aluminum substrate is heat treated and an alumite layer is provided, or tempered glass, ceramics, etc. Which is processed to a surface roughness (Ra) of about 5 nm or less. In particular, a glass substrate or a ceramic substrate is preferably used because the substrate must have heat resistance to grow diamond.

また、下地膜2は例えばCrやその合金などの非磁性金
属、セラミックスなどを薄膜化したものが用いられる。
もちろん基板として用いる材料によっては下地層を省略
してもよい場合もあり、あるいは2層以上の複合膜にし
た方がよい場合もある。
The base film 2 is made of, for example, a thin nonmagnetic metal such as Cr or an alloy thereof, or ceramics.
Of course, depending on the material used for the substrate, the underlayer may be omitted, or it may be better to form a composite film of two or more layers.

磁性層3は強磁性を有する材料からなる薄膜であり、
例えばCoやCo酸化物、Co-NiやCo-Crなどの合金およびこ
れらにTi,Mo,Zr,V,PtSi,Nb,Wなどから選ばれる第3ない
し第4の元素を加えた複合合金が主として用いられる
が、このほかFe,γ‐Fe203、窒化鉄あるいはこれらに添
加物を加えたものも用いることができる。
The magnetic layer 3 is a thin film made of a material having ferromagnetism,
For example, alloys such as Co and Co oxides, Co-Ni and Co-Cr, and composite alloys obtained by adding a third or fourth element selected from Ti, Mo, Zr, V, PtSi, Nb, W, etc. It is mainly used, but in addition, Fe, γ-Fe203, iron nitride, or a material obtained by adding an additive thereto can also be used.

本発明の特徴は保護層の構造であり、これはさらに主
としてダイヤモンド微結晶からなる粒子4とこれをさら
に覆う保護膜5からなる。また、この上にさらに潤滑層
6を設けてもよい。
A feature of the present invention is the structure of the protective layer, which further comprises particles 4 mainly composed of diamond microcrystals and a protective film 5 further covering the particles. Further, a lubricating layer 6 may be further provided thereon.

上記主としてダイヤモンド微結晶からなる粒子4は基
板全面に均一な分布を持って成長させられたもので、磁
性膜の全表面積の0.01%ないし10%を占めるようになさ
れたものであり、さらに好ましくは磁性膜の全表面積の
0.1%ないし1%を占めるようになされたものである。
また、その微結晶の磁性膜面からの高さは平均値で0.00
1μmないし0.05μmの範囲になるようになされたもの
であり、さらに好ましくは0.005ないし0.02μmの範囲
になるようになされたものである。
The particles 4 mainly composed of diamond microcrystals are grown with a uniform distribution over the entire surface of the substrate, and occupy 0.01% to 10% of the total surface area of the magnetic film, and more preferably. Of the total surface area of the magnetic film
It has been made to account for 0.1% to 1%.
The height of the microcrystal from the magnetic film surface is 0.00% on average.
It is designed to be in the range of 1 μm to 0.05 μm, and more preferably in the range of 0.005 to 0.02 μm.

上記の主としてダイヤモンド微結晶からなる粒子4を
成長させるには次の様な方法が公知であり、これらのう
ちから生成速度、設定できる基板温度の上限などを考慮
して選択するのがよい。
The following methods are known for growing the above-mentioned particles 4 mainly composed of diamond microcrystals, and among them, it is preferable to select them in consideration of the production rate, the upper limit of the settable substrate temperature, and the like.

1)主として炭化水素系のガスと水素との混合ガスを原
料としてマイクロ波プラズマを発生させると共に基板を
300℃ないし700℃に加熱する。上記のプラズマ領域に磁
場を印加し、いわゆるエクレトロンサイクロトロン共鳴
とよばれる現象が発生する条件で処理するとプラズマ密
度が高まり、ダイヤモンド粒子の成長速度を高める事が
できる。上記より成長速度は小さくなるが、上記のマイ
クロ波プラズマの代わりに高周波プラズマや直流プラズ
マ用いてもよい。
1) A microwave plasma is generated using a mixed gas of a hydrocarbon gas and hydrogen as a raw material, and a substrate is formed.
Heat to 300-700 ° C. When a magnetic field is applied to the above-mentioned plasma region and the treatment is carried out under conditions that cause a phenomenon called so-called eclectron cyclotron resonance, the plasma density increases, and the growth rate of diamond particles can be increased. Although the growth rate is lower than the above, high-frequency plasma or DC plasma may be used instead of the microwave plasma.

2)基板を700℃ないし1000℃程度に加熱し、炭化水素
ガスと水素ガスの混合ガスを導入して基板面に熱反応に
よりダイヤモンド粒子を生成させる。
2) The substrate is heated to about 700 ° C. to 1000 ° C., a mixed gas of hydrocarbon gas and hydrogen gas is introduced, and diamond particles are generated on the substrate surface by a thermal reaction.

3)炭化水素ガスと水素ガスの混合ガスを大気圧以下に
保持し、基板に近接して配置されたタングステンなどの
フィラメントに電流を流して発生する熱電子を利用して
原料ガスを反応させる。
3) A mixed gas of a hydrocarbon gas and a hydrogen gas is maintained at a pressure lower than the atmospheric pressure, and a raw material gas is reacted by utilizing a thermoelectron generated by applying a current to a filament such as tungsten disposed close to the substrate.

4)炭化水素分子をイオン化し、300Vないし2000Vのエ
ネルギーで基板に衝突させる。
4) The hydrocarbon molecules are ionized and collide with the substrate at an energy of 300V to 2000V.

5)大気圧下で炭化水素ガスの燃焼炎のうち還元炎の部
分に基板を配置し、基板表面にダイヤモンド粒子を生成
させる。
5) The substrate is arranged at the reducing flame portion of the hydrocarbon gas combustion flame under atmospheric pressure, and diamond particles are generated on the substrate surface.

なお、これらの方法では往々にしてダイヤモンドの他
に非晶質炭素も同時に生成するが、これは非晶質炭素で
はあっても往々にして密度が低くもろいものであり、後
述する硬質非晶質炭素とは異なり、場合によっては本発
明の目的とする耐摺動性の向上に悪影響を及ぼす。した
がってこのような場合にはO2やH2のプラズマにより非晶
質部分をアッシングまたはエッチングして取り除いた方
がよい。
In addition, these methods often produce amorphous carbon in addition to diamond at the same time. This is because amorphous carbon often has a low density and is brittle, and a hard amorphous Unlike carbon, in some cases, it has an adverse effect on the improvement of the sliding resistance aimed at by the present invention. Therefore, in such a case, it is better to remove the amorphous portion by ashing or etching with O2 or H2 plasma.

上記のダイヤモンド粒子の生成方法に用いられる原料
は主として炭素と水素からなる分子であり、酸素その他
の原子を含んでいてもかまわない。具体的には、メタ
ン、エタン、プロパンブタン、ペンタン、ヘキサンなど
の飽和炭化水素類、エチレン、アセチレン、プロペン、
ブテンなどの不飽和炭化水素類、ベンゼン、トルエン、
キシレンなどの芳香族炭化水素類、メタノール、エタノ
ール、プロパノールなどのアルコール類、アセトアルデ
ヒド、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、
ジメチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジエチルエ
ーテルなどのエーテル類などが用いられる。また、これ
らの2種以上の混合ガス、あるいはXr、Ar、He、Ne、O
2、H2O、N2などとの混合ガスを用いてもよい。
The raw material used in the above method for producing diamond particles is mainly a molecule composed of carbon and hydrogen, and may contain oxygen and other atoms. Specifically, methane, ethane, propane butane, pentane, saturated hydrocarbons such as hexane, ethylene, acetylene, propene,
Unsaturated hydrocarbons such as butene, benzene, toluene,
Aromatic hydrocarbons such as xylene, alcohols such as methanol, ethanol and propanol, ketones such as acetaldehyde, acetone and methyl ethyl ketone;
Ethers such as dimethyl ether, methyl ethyl ether and diethyl ether are used. Further, a mixed gas of two or more of these, or Xr, Ar, He, Ne, O
A mixed gas with 2, H2O, N2, or the like may be used.

上記の粒子は磁性膜面に対してランダムな分布を持っ
ていてもよいが、特に好ましくは円周方向にある程度そ
ろった分布がよい。第2図はランダムな分布を持った粒
子の成長を示す模式図であり、第3図は円周方向にそろ
った分布を持った粒子の成長を示す模式図である。特に
前記の様な円周方向に選択的分布を持たせるためには、
磁性層表面にごく薄い非晶質性の皮膜を設け、その上に
機械加工などで円周方向に加工傷をつけ、下地の磁性層
を一部露出させる事により該磁性層露出部に選択的にダ
イヤモンド粒子を成長させるのがよい。上記の非晶質性
の皮膜はスパッタリングまたはプラズマCVDで形成する
事ができ、特に好ましいのは本発明においてダイヤモン
ド粒子生成工程のあとに用いられる非晶質炭素皮膜と同
じものを用い、その厚さを0.001ないし0.005nmとするの
がよい。このほか、Si、W、Mo、Ti、Ta、Geなどの薄膜
をスパッタリングなどで形成しその表面に円周方向の浅
い加工傷をつけその上にダイヤモンド微結晶を選択成長
させる事もできる。このようにするとダイヤモンド粒子
および非晶質炭素薄膜と上記薄膜との密着性がよいため
剥離を防ぎさらに長寿命化の効果がある。
The above-mentioned particles may have a random distribution with respect to the magnetic film surface, but particularly preferably have a certain distribution in the circumferential direction. FIG. 2 is a schematic diagram showing the growth of particles having a random distribution, and FIG. 3 is a schematic diagram showing the growth of particles having a uniform distribution in the circumferential direction. In particular, in order to have a selective distribution in the circumferential direction as described above,
A very thin amorphous film is provided on the surface of the magnetic layer, and the surface is scratched in the circumferential direction by machining, etc., and the underlying magnetic layer is partially exposed to selectively expose the magnetic layer. Preferably, diamond particles are grown. The above-mentioned amorphous film can be formed by sputtering or plasma CVD, particularly preferably the same amorphous carbon film used after the diamond particle generation step in the present invention, and its thickness Is preferably set to 0.001 to 0.005 nm. In addition, it is also possible to form a thin film of Si, W, Mo, Ti, Ta, Ge, or the like by sputtering or the like, apply a shallow circumferential processing flaw to the surface thereof, and selectively grow diamond microcrystals thereon. In this case, since the adhesion between the diamond particles and the amorphous carbon thin film and the thin film is good, separation is prevented, and the life is further extended.

本発明における保護膜5は主として炭素からなる硬質
かつ非晶質の皮膜であり、これを例えば1μm以上の厚
さに形成した場合はマイクロビッカース硬さにして約10
00Hv以上となるものである。このような炭素膜は例えば
グラファイトをターゲットとしてスパッタリングにより
形成することができるが、次のような方法によるとさら
に硬く耐摩耗性が大きく皮膜が得られる。
The protective film 5 in the present invention is a hard and amorphous film mainly composed of carbon. When the protective film 5 is formed to a thickness of, for example, 1 μm or more, it has a micro Vickers hardness of about 10 μm.
It is more than 00Hv. Such a carbon film can be formed by sputtering using, for example, graphite as a target. However, according to the following method, a film having higher hardness and higher wear resistance can be obtained.

1)炭化水素ガスを単独または他のガスと混合して原料
とし、プラズマを発生させて、基板表面がプラズマ電位
に対し100V以上電位降下を生じるような条件でCVD(ケ
ミカルベイパーデポジション)を行う。最も簡便には被
処理基板を一方の電極とし、この面積より十分に広い電
極との間に商用高周波(13.56MHz)などの高周波電圧を
印加し、プラズマを発生させて、基板近傍に発生する自
己バイアス電圧によりイオンを加速するようにして膜形
成するのがよい。
1) A hydrocarbon gas is used alone or mixed with another gas to form a raw material, a plasma is generated, and CVD (chemical vapor deposition) is performed under such conditions that the substrate surface has a potential drop of 100 V or more with respect to the plasma potential. . Most simply, a substrate to be processed is used as one electrode, and a high frequency voltage such as a commercial high frequency (13.56 MHz) is applied between the electrode and a sufficiently large area to generate plasma, thereby generating a plasma near the substrate. It is preferable to form a film so that ions are accelerated by a bias voltage.

2)炭化水素ガスを単独または他のガスと混合して原料
とし、このガスをイオン化室でイオン化し、発生するイ
オンを電界で100から1000V程度に加速して基板に衝突さ
せる。
2) A hydrocarbon gas is used alone or mixed with another gas to form a raw material. This gas is ionized in an ionization chamber, and the generated ions are accelerated by an electric field to about 100 to 1000 V to collide with a substrate.

上記主として硬質非晶質炭素からなる膜の膜厚は厚す
ぎるとヘッドと磁性層の間の実質的な間隔が広がりS/N
の低下を招くので50nm以下が好ましい。しかも、本発明
の目的である凸部最先端での摩耗による接触面積増加を
防ぐにはさらに薄いほうがよく、実際的には5nmないし2
0nmの範囲がよい。
If the thickness of the film mainly composed of hard amorphous carbon is too large, the substantial interval between the head and the magnetic layer is increased and S / N
Is preferably 50 nm or less, since this causes a decrease in Moreover, in order to prevent an increase in the contact area due to abrasion at the tip of the convex portion, which is the object of the present invention, it is better that the thickness is even thinner.
The range of 0 nm is good.

上記の保護層の表面に直鎖状有機高分子からなる潤滑
層6を設けるとさらに摺動特性の向上ができる。これに
用いられる潤滑剤は例えばパーフロロポリエーテルまた
はパーフロロアルキルからなる主鎖を持ち、少なくとも
一方の末端がエーテル基、エステル基、水酸基、カルボ
ニル基、アミノ基、アミド基などの極性基で置換された
分子量1000から10000程度のものを使うのが最もよい。
このほかに飽和脂肪酸やその誘導体、高級アルコールや
その誘導体なども用いる事ができる。
When the lubricating layer 6 made of a linear organic polymer is provided on the surface of the protective layer, the sliding characteristics can be further improved. The lubricant used has a main chain composed of, for example, perfluoropolyether or perfluoroalkyl, and at least one terminal is substituted with a polar group such as an ether group, an ester group, a hydroxyl group, a carbonyl group, an amino group, or an amide group. It is best to use one with a molecular weight of about 1,000 to 10,000.
In addition, saturated fatty acids and derivatives thereof, higher alcohols and derivatives thereof, and the like can also be used.

〔作用〕[Action]

本発明の構造によるとヘッドが主として接触するディ
スク表面の凸部が硬度の高いダイヤモンド粒子と、硬く
潤滑性がありしかも耐摩耗性が高い非晶質炭素薄膜とか
らなり、摩耗による変形を極限まで小さくする事ができ
る。また、非晶質炭素薄膜はアブレシブ摩耗の原因とな
る摩耗粒子を生じにくいのでこれによる加速度的摩耗も
起こりにくい。しかも上記ダイヤモンド粒子が磁性層表
面から結晶成長しているので摩耗によりこの粒子が剥離
して砥粒の役目を果たし膜を破壊するような悪影響を防
ぐ事ができる。
According to the structure of the present invention, the convex portion of the disk surface with which the head mainly comes into contact is composed of diamond particles having high hardness, and an amorphous carbon thin film which is hard, lubricious and has high wear resistance. Can be made smaller. In addition, since the amorphous carbon thin film hardly generates wear particles that cause abrasive wear, accelerated wear due to this is also unlikely to occur. In addition, since the diamond particles grow from the surface of the magnetic layer, the particles are separated by abrasion and serve as abrasive grains to prevent the adverse effect of breaking the film.

さらに本発明によるとダイヤモンド粒子が分散されて
存在するので、ヘッドの浮上において気流を乱す事がな
く、実質的にダイヤモンド粒子のない部分の炭素質保護
膜の表面とヘッド底部の間隔で浮上スペースが決まる。
しかもこの部分にはヘッドがほとんど接触しないので膜
圧を薄くする事ができ、浮上スペースを狭くすることが
可能となる。
Further, according to the present invention, since the diamond particles are present in a dispersed state, the air flow is not disturbed during the floating of the head, and a floating space is formed at a distance between the surface of the carbonaceous protective film in a portion substantially free of diamond particles and the bottom of the head. Decided.
Moreover, since the head hardly contacts this portion, the film pressure can be reduced, and the floating space can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を具体的な実施例により詳説する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples.

(実施例1) ガラス製ディスク用円板の表面を洗浄し、この両面に
スパッタリング工程によってCr下地層およびCo系合金の
磁性層をそれぞれ約200nmおよび50nmの厚さに形成し
た。この基板をマイクロ波プラズマ発生装置の反応室内
にセットし反応室内を1×10−5Torr以下に排気した。
その後基板を500℃に加熱して反応室内にメタンと水素
の容積比5:95の混合ガスを導入しガス圧を50m Torrとし
てマイクロ波を導入してプラズマを発生させ、そのまま
1分間保った。この基板を取り出して表面の電子顕微鏡
観察を行ったところ粒径約50nmの粒状物質が1cm2あたり
約100個程度の密度でまばらに生成しているのが観察さ
れた。この粒子は電子線回折によりダイヤモンド構造を
含む事が確認された。つぎに上記の様にしてダイヤモン
ドを含む粒子を生成させた基板を高周波プラズマCVD装
置の電極にセットし、この基板をセットした側の電極に
負のバイアス電圧がかかるようにしてメタンガスを原料
としてプラズマを発生させ主として炭素を含む非晶質薄
膜を約10nmの厚さに形成した。このようにして作成した
磁気ディスクをCSS試験装置にかけ、ヘッドの浮上量約
0.1μmでCSSを繰り返したところ、30k回までクラッシ
ュせず、ヘッドとディスクの間の摩耗係数の増加もほと
んどなかった。また、ディスク表面の観察でも光学顕微
鏡で観察できるような摩耗痕は見当たらなかった。さら
にこのディスクに平均分子量2000の末端をエステル基で
置換したパーフロロポリエーテルを湿式法で塗布し、同
じCSS試験を行ったところ、100k回のCSS後でもクラッシ
ュせず、潤滑剤なしの場合に比べヘッドの汚れが軽減さ
れた。
(Example 1) The surface of a disk for a glass disk was cleaned, and a Cr underlayer and a magnetic layer of a Co-based alloy were formed on both surfaces thereof by a sputtering process to a thickness of about 200 nm and 50 nm, respectively. The substrate was set in a reaction chamber of a microwave plasma generator, and the inside of the reaction chamber was evacuated to 1 × 10 −5 Torr or less.
Thereafter, the substrate was heated to 500 ° C., a mixed gas of methane and hydrogen having a volume ratio of 5:95 was introduced into the reaction chamber, the gas pressure was set to 50 mTorr, and microwaves were introduced to generate plasma, which was maintained for 1 minute. When the substrate was taken out and observed with an electron microscope, it was observed that granular substances having a particle size of about 50 nm were sparsely formed at a density of about 100 particles per cm 2. Electron diffraction confirmed that the particles contained a diamond structure. Next, the substrate on which the diamond-containing particles were generated as described above was set on the electrode of the high-frequency plasma CVD apparatus, and a negative bias voltage was applied to the electrode on the side where the substrate was set so that the plasma was produced using methane gas as a raw material. And an amorphous thin film mainly containing carbon was formed to a thickness of about 10 nm. The magnetic disk created in this way was subjected to a CSS tester, and the flying height of the head was
Repeated CSS at 0.1 μm did not crash up to 30k times and hardly increased the wear coefficient between head and disk. In addition, no wear marks that could be observed with an optical microscope were found in the observation of the disk surface. Furthermore, this disc was coated with a perfluoropolyether having an average molecular weight of 2,000 substituted with an ester group by an ester method using a wet method, and the same CSS test was carried out. The dirt on the head has been reduced.

(実施例2) 実施例1と同じように下地膜と磁性膜を設けたガラス
製ディスク基板を回転可能な治具にセットし、半径方向
に細長いスリット状のノズルを設置したバーナーをディ
スク面から約5mmの間隔をもって配置し、該ノズルから
メタンガスを約500sccmの流量で流し、着火させて燃焼
炎を作った。上記の燃焼炎の還元炎の部分がディスク面
に触れるようにしながらディスクを約0.5rpmで回転させ
たところ、粒径約30nmのダイヤモンドを含む粒子が1cm2
当たり数十個の密度で生成した。また、粒状生成物の他
に膜状生成物も見られた。この基板を酸素プラズマでア
ッシングしたところ膜状生成物は大部分アッシングさ
れ、粒状生成物のみ残った。つぎに実施例1と同じよう
にこの基板表面に高周波プラズマCVDにより非晶質炭素
薄膜を膜厚約20nmの厚さに形成した。このようにして製
作した磁気ディスクを実施例1と同じようにCSS試験機
におけたところ30k回のCSS後でも摩擦係数の増加は1g以
下であり、ディスク表面にも傷はなく、ヘッド汚れもほ
とんどなかった。
(Example 2) A glass disk substrate provided with a base film and a magnetic film was set on a rotatable jig in the same manner as in Example 1, and a burner provided with a slit nozzle elongated in the radial direction was placed on the disk surface. Methane gas was flowed from the nozzle at a flow rate of about 500 sccm and ignited to form a combustion flame. When the disk was rotated at about 0.5 rpm while the reducing flame portion of the above combustion flame was in contact with the disk surface, particles containing diamond having a particle diameter of about 30 nm were 1 cm2.
Produced at tens of densities per. In addition to the granular product, a film-like product was also observed. When this substrate was ashed with oxygen plasma, most of the film-like product was ashed, and only the granular product remained. Next, in the same manner as in Example 1, an amorphous carbon thin film having a thickness of about 20 nm was formed on the substrate surface by high-frequency plasma CVD. When the magnetic disk manufactured in this manner was subjected to a CSS tester in the same manner as in Example 1, the increase in the coefficient of friction was not more than 1 g even after 30 k times of CSS, and there was no scratch on the disk surface and no contamination of the head. Almost never.

(実施例3) 実施例1において磁性膜形成後その表面にSiをスパッ
タし、その表面に粒径1ミクロンのダイヤモンド砥粒を
埋め込んだ研磨テープで円周方向に傷をつけ、その後実
施例1と同じ方法でダイヤモンド微結晶を含む粒子を生
成させた。顕微鏡観察によると粒子は加工傷にそって並
んでいる事が確認された。この基板はさらに実施例1と
同じ工程で非晶質炭素膜を形成し、CSS試験を行った。
このディスクについては潤滑剤なしでも100k回のCSSサ
イクルに耐え、摩擦係数の増加もディスク表面の傷も見
られなかった。
(Example 3) After forming the magnetic film in Example 1, Si was sputtered on the surface, and the surface was scratched in the circumferential direction with a polishing tape having diamond abrasive grains having a particle diameter of 1 micron embedded therein. Particles containing diamond crystallites were produced in the same manner as described above. Microscopic observation confirmed that the particles were arranged along the processing flaw. On this substrate, an amorphous carbon film was further formed in the same process as in Example 1, and a CSS test was performed.
The disk withstood 100k CSS cycles without lubricant and showed no increase in coefficient of friction and no scratches on the disk surface.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によると磁気ディスクの
耐摺動性を飛躍的に改善することができ、磁気ディスク
装置の記録密度向上を実現でき、かつ高い信頼性を確保
することができる。また、本発明の保護膜構造は磁気デ
ィスク以外の磁気記録媒体はもちろんのこと、軸受けな
ど一般の耐摺動性を要求される部材の耐摩耗コーティン
グとして用いることができる。
As described above, according to the present invention, the sliding resistance of the magnetic disk can be dramatically improved, the recording density of the magnetic disk device can be improved, and high reliability can be ensured. The protective film structure of the present invention can be used as a wear-resistant coating not only on magnetic recording media other than magnetic disks but also on members requiring general sliding resistance such as bearings.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による磁気ディスクの断面構造を示す部
分断面図である。 第2図は本発明の1実施例を示す模式図であるる。 第3図は本発明の他の実施例を示す模式図である。 1……基板、2……下地膜、3……磁性膜、4……ダイ
ヤモンドを含む粒子、5……硬質非晶質炭素膜、6……
潤滑膜。
FIG. 1 is a partial sectional view showing a sectional structure of a magnetic disk according to the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic view showing another embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... board | substrate, 2 ... base film, 3 ... magnetic film, 4 ... particles containing diamond, 5 ... hard amorphous carbon film, 6 ...
Lubrication film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鬼頭 諒 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 平1−260627(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 5/72 G11B 5/84──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Ryo Kito 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Hitachi, Ltd. Production Research Laboratory (56) References JP-A-1-260627 (JP, A) (58) ) Surveyed field (Int.Cl. 6 , DB name) G11B 5/72 G11B 5/84

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】非磁性基板上に少なくとも磁性層と保護層
を設けた磁気ディスクにおいて、 上記保護層が磁性層表面に分散して核成長した主として
ダイヤモンドからなる微結晶と磁性層全体を覆う様に形
成された主として硬質非晶質炭素からなる皮膜とで構成
されたことを特徴とする磁気ディスク。
1. A magnetic disk having at least a magnetic layer and a protective layer provided on a non-magnetic substrate, wherein the protective layer is dispersed on the surface of the magnetic layer so as to cover microcrystals mainly composed of diamond grown nuclei and the entire magnetic layer. A magnetic disk comprising: a film mainly formed of hard amorphous carbon;
【請求項2】上記主としてダイヤモンドからなる微結晶
が磁性層表面の0.01%ないし10%を覆うようになされた
ことを特徴とする請求項1記載の磁気ディスク。
2. The magnetic disk according to claim 1, wherein said microcrystals mainly composed of diamond cover 0.01% to 10% of the surface of the magnetic layer.
【請求項3】上記主としてダイヤモンドからなる微結晶
の平均高さが0.001μmないし0.05μmの範囲にあるこ
とを特徴とする請求項1または請求項2記載の磁気ディ
スク。
3. The magnetic disk according to claim 1, wherein the average height of the microcrystals mainly composed of diamond is in the range of 0.001 μm to 0.05 μm.
【請求項4】上記主としてダイヤモンドからなる微結晶
の分布が円周方向にそろっていることを特徴とする請求
項1ないし請求項3のいずれかに記載の磁気ディスク。
4. The magnetic disk according to claim 1, wherein the distribution of the microcrystals mainly composed of diamond is uniform in the circumferential direction.
【請求項5】上記主として硬質非晶質炭素からなる皮膜
の厚さが0.005μmないし0.05μmであることを特徴と
する請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の磁気デ
ィスク。
5. The magnetic disk according to claim 1, wherein the thickness of the coating mainly composed of hard amorphous carbon is 0.005 μm to 0.05 μm.
【請求項6】請求項1ないし請求項5のいずれかに記載
の磁気ディスクにおいて、上記主として硬質非晶質炭素
からなる皮膜の表面に主として直鎖状高分子からなる潤
滑剤層を設けたことを特徴とする磁気ディスク。
6. The magnetic disk according to claim 1, wherein a lubricant layer mainly composed of a linear polymer is provided on the surface of the film mainly composed of hard amorphous carbon. A magnetic disk characterized by the above-mentioned.
【請求項7】請求項6記載の磁気ディスクにおいて、潤
滑剤分子の主鎖がパーフロロポリエーテルであり、しか
も少なくともその一方の末端に極性を有する基を持つも
のであることを特徴とする磁気ディスク。
7. The magnetic disk according to claim 6, wherein the main chain of the lubricant molecule is perfluoropolyether and has a polar group at at least one end thereof. disk.
【請求項8】請求項1ないし請求項7のいずれかに記載
の磁気ディスクを用いた磁気ディスク装置。
8. A magnetic disk drive using the magnetic disk according to claim 1.
【請求項9】非磁性基材表面に少なくとも、強磁性を有
する磁性層薄膜を形成する工程と、該磁性層表面に炭化
水素を含むプラズマを作用させて表面に分散されたダイ
ヤモンドを含む微結晶を成長させる工程と該ダイヤモン
ドを含む微結晶および磁性層の表面に主として硬質非晶
質炭素からなる層を形成する工程を有する事を特徴とす
る磁気ディスクの製造方法。
9. A step of forming at least a magnetic layer thin film having ferromagnetism on the surface of a non-magnetic substrate, and microcrystals containing diamond dispersed on the surface by applying plasma containing hydrocarbon to the surface of the magnetic layer. And a step of forming a layer mainly composed of hard amorphous carbon on the surface of the microcrystal containing diamond and the magnetic layer.
【請求項10】請求項9に記載の磁気ディスクの製造方
法において、上記主として非晶質炭素からなる層を形成
した後主としてフッ素を含む高分子からなる潤滑剤を塗
布する事を特徴とする磁気ディスクの製造方法。
10. The method of manufacturing a magnetic disk according to claim 9, wherein a lubricant mainly composed of a polymer containing fluorine is applied after forming the layer mainly composed of amorphous carbon. Disc manufacturing method.
【請求項11】請求項9または請求項10に記載の磁気デ
ィスクの製造方法において、上記主としてダイヤモンド
を含む微結晶を成長させる前に前記磁性層表面に非晶質
物質からなる薄膜またはSi、W、Ti、V、Mo、Geから選
ばれる材料の薄膜を形成し、該薄膜の表面を円周方向に
機械加工する事により前記主としてダイヤモンドを含む
微結晶の粒子が主として円周方向に並ぶようにした事を
特徴とする磁気ディスクの製造方法。
11. The method of manufacturing a magnetic disk according to claim 9, wherein a thin film made of an amorphous substance or Si, W is formed on the surface of the magnetic layer before growing the microcrystal mainly containing diamond. , Ti, V, Mo, forming a thin film of a material selected from Ge, by machining the surface of the thin film in the circumferential direction so that the fine crystal particles mainly containing diamond are mainly arranged in the circumferential direction. A method for manufacturing a magnetic disk, comprising:
【請求項12】請求項10または請求項11に記載の磁気デ
ィスクの製造方法において、主としてダイヤモンドを含
む微結晶を成長させた後に該ダイヤモンドを含む微結晶
と同時に析出した非晶質炭素を除去する工程を入れたこ
とを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
12. A method for manufacturing a magnetic disk according to claim 10, wherein after mainly growing microcrystals containing diamond, amorphous carbon precipitated simultaneously with the microcrystals containing diamond is removed. A method for manufacturing a magnetic disk, comprising steps.
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