JP3051851B2

JP3051851B2 - 磁気ディスク用基板

Info

Publication number: JP3051851B2
Application number: JP3313211A
Authority: JP
Inventors: 晋一保田; 隆明濱田; 賢治山田
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 2000-06-12
Anticipated expiration: 2015-06-12
Also published as: JPH05128474A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、高密度磁気記録に適する磁気デ
ィスクを有利に与える基板に関するものである。

【０００２】

【背景技術】高純度アルミニウム材料、セラミック材
料、ガラス材料、プラスチック材料等の非磁性材料から
得られる円盤状の基板に、スパッタリング法、メッキ法
等によって、所定の強磁性金属薄膜からなる磁気記録層
を成膜してなる薄膜磁気ディスクは、従来の塗布型磁気
ディスクに比べて、表面粗さがより微細となっている。
そして、この薄膜磁気ディスクが、コンタクト・スター
ト・ストップ（ＣＳＳ）方式を採用しているハードディ
スクドライブ装置に用いられると、磁気ヘッドが磁気デ
ィスクに接触した状態から磁気ディスクが回転を始めた
場合に、磁気ヘッドが浮上するまでに、比較的高速で磁
気ディスク面と接触摺動することとなるところから、磁
気ディスクや磁気ヘッド表面が摩擦損傷を受けることが
ある。また、長時間ドライブを採用した場合に、磁気デ
ィスクと磁気ヘッドの摩擦係数が著しく増大し、損傷が
生じ易くなる。

【０００３】そのため、磁気ディスクを製造する際に、
磁気ディスクの耐久性試験として、２０００回のＣＳＳ
試験を実施し、磁気ディスク或いは磁気ヘッドの摩擦損
傷による発塵とＣＳＳ試験前後での摩擦係数の変化及び
基板に生じる疵の数を管理しているのである。特に、Ｃ
ＳＳ試験後、基板表面が損傷し、疵が生じた場合には、
磁気ヘッドの浮上走行安定性が乱されるために、磁気デ
ィスクの使用に関する信頼性が著しく損なわれることと
なる。

【０００４】一方、磁気ディスクの基板面または該基板
面上に設けられた下地層の表面に対して、電磁気特性を
劣化させない程度に、基板の円周方向に略同心円状の基
板粗面化加工、所謂テクスチャ加工を実施し、以て磁気
ディスクと磁気ヘッドとの接触面積を減少することによ
り、それらの摩擦力を抑制するようにした方式が提案さ
れている。しかしながら、そのようなテクスチャ加工に
おいて、それによる基板表面の粗面化が弱過ぎる場合に
は、摩擦係数の低減の効果が充分に得られず、一方強過
ぎると、テクスチャ加工時に基板上に微小な突起物が生
じ、基板表面上において浮上走行する磁気ヘッドと衝突
する確率が高くなる問題を生じる。このため、テクスチ
ャ加工時の基板表面粗さの設計は、磁気ディスクの耐久
性に重要な影響を与えているのであり、通常、そのよう
なテクスチャ加工の評価として、ディスク半径方向の平
均粗さが採用されている。

【０００５】しかしながら、従来のテクスチャ加工を施
した磁気ディスク用基板を使用して磁気ディスクを製造
した場合において、基板半径方向における粗さが同程度
である基板を用いても、ＣＳＳ特性にばらつきが認めら
れ、安定且つ充分なＣＳＳ特性を得ることが困難であっ
たのである。

【０００６】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景にして為されたものであって、その課題とするところ
は、磁気ディスクのＣＳＳ特性を向上せしめ、またその
ようなＣＳＳ特性の再現性を高め得る磁気ディスク用基
板を提供することにある。

【０００７】

【解決手段】そして、本発明は、かかる課題を解決する
ために、非磁性材料からなる円盤状の素材表面に金属或
いは酸化物の硬化層が形成されて構成されてなる円形の
磁気ディスク用基板において、かかる基板の表面に微細
な凹凸が形成されていると共に、少なくとも基板半径の
半分よりも内周側において、基板半径方向の平均表面粗
さ：Ｒｔｍ（径）が２００Å〜６００Åであり、且つ基
板円周方向の平均表面粗さ：Ｒｔｍ（周）と前記Ｒｔｍ
（径）との比：Ｒｔｍ（周）／Ｒｔｍ（径）が０．４〜
０．８であることを特徴とする磁気ディスク用基板を、
その要旨とするものである。

【０００８】

【具体的構成・作用】ところで、かかる本発明に従う磁
気ディスク用基板は、磁気ディスクのＣＳＳ特性に着目
して完成されたものであって、磁気ディスクを与える基
板のテクスチャ加工時に形成される基板表面の溝乃至は
凹凸の形状に関し、基板半径方向の形状と共に、基板円
周方向の形状も、ＣＳＳ特性に大きく影響することが、
本発明者等による検討の結果、明らかとなったのであ
る。

【０００９】すなわち、磁気ディスクの表面性状は、成
膜前の基板の形状が反映され、磁気ヘッドを磁気ディス
ク上で摺動させる場合において、磁気ディスクの径方向
の粗さを増すことにより、磁気ヘッドと磁気ディスクの
接触面積を低減させることが考えられてきた。しかし、
径方向の粗さを大きくした場合、実際に磁気ヘッドと接
触する磁気ディスクの最表面の形状が鋭い刃物状にな
り、磁気ディスク及び磁気ヘッドを疵付け易くなるので
あり、このため、本発明にあっては、先ず、基板半径方
向の平均表面粗さ：Ｒｔｍ（径）が２００Å〜６００Å
の範囲内の値となるようにしたのである。なお、かかる
Ｒｔｍ（径）が２００Åよりも小さくなると、磁気ディ
スクと磁気ヘッドが接触した場合に、磁気ヘッドが磁気
ディスクに吸着する現象が生じ、また６００Åを越える
と、磁気ディスク表面に微小な突起物が出来易くなり、
磁気ディスク上を磁気ヘッドが浮上走行する際に、その
ような突起物に磁気ヘッドが衝突し、破損し易くなる問
題を惹起する。

【００１０】また、径方向の粗さを示すＲｔｍ（径）が
上記の領域において、磁気ディスクの円周方向の粗さ、
即ち基板円周方向の平均表面粗さ：Ｒｔｍ（周）を増す
ことにより、磁気ディスクと磁気ヘッドとの接触面積が
低減され、特にＲｔｍ（周）／Ｒｔｍ（径）の値が０．
４以上となるまで、かかる周方向の粗さ：Ｒｔｍ（周）
を高め、接触面積を低減させることにより、ＣＳＳ特性
が有利に向上せしめられ得るのである。尤も、かかるＲ
ｔｍ（周）／Ｒｔｍ（径）の値が０．８を越えるように
なると、周方向の粗さが強くなり過ぎて、円周方向への
磁気的な異方性が小さくなり、記録再生特性が劣化する
問題を惹起する。

【００１１】なお、磁気ディスク上で実際に磁気ヘッド
が摺動するのは、主として磁気ディスクの半径の半分よ
りも内周側の領域であるところから、磁気ディスクの半
径の半分よりも内周側の領域での基板表面形状が重要と
なるのであり、それ故に前記したＲｔｍ（径）の範囲及
びＲｔｍ（周）とＲｔｍ（径）との比は、少なくとも基
板半径の半分よりも内周側において満足される必要があ
る。

【００１２】また、本発明における基板の半径方向若し
くは円周方向の平均表面粗さを表わすＲｔｍとは、よく
知られているように、基準長さ内の最高山頂から最深谷
底までの高さ：Ｒｍａｘの適数個（一般には５つ）の連
続する基準長さでの各値の平均値として定義されるもの
である。

【００１３】ところで、本発明において、磁気ディスク
用基板として用いられる素材にあっては、記録密度の高
密度化に伴い、磁気ヘッドの磁気ディスク上での浮上高
さが低くなるところから、その平面性が重要となる。そ
のために、磁気ディスク用基板を与える素材としては、
アルミニウムの如き非磁性金属、ガラス、樹脂等が有効
である。そして、そのような素材からなる基板に対し
て、その表面に微細な凹凸を形成すべく、テクスチャ加
工を施す際には、基板の強度を高め、その切削性を向上
させるために、基板を構成する前記金属、ガラスまたは
樹脂からなる円盤状の素材の全面に亘って、硬度が高
く、切削性の良好な金属（合金を含む）からなる硬化層
が形成されることとなる。なお、基板の素材としてアル
ミニウム合金を用いる場合にあっては、その表面を酸化
させる、所謂アルマイト処理を施すことにより、酸化物
の硬化層を形成して、その表面を硬化させることも、有
利に採用される。

【００１４】そして、このような素材からなる基板に
は、その表面に微細な凹凸を形成するために、その表面
に対してテクスチャ加工が施されるが、その際、基板の
半径方向の平均表面粗さを示すＲｔｍ（径）と基板の円
周方向の平均表面粗さを示すＲｔｍ（周）とが、前述し
た範囲内の値となるように、基板表面の粗面化が実施さ
れるのである。具体的には、例えば、所定のフィルム上
に砥粒を結着させた研磨テープを用い、それを一定の力
で、基板の表面に、換言すれば硬化層の表面に押し付
け、その押し付け力を０．５〜３．０kg程度、ディスク
回転数を２００〜５００ｒｐｍ程度、所定幅のオシレー
ションを揺動周波数：１００〜３００回／ｍｉｎ程度と
して、テクスチャ加工することにより実施されるもので
ある。

【００１５】次いで、このようにして形成された前記Ｒ
ｔｍ（径）及びＲｔｍ（周）の条件を満足する表面性状
を有する基板には、所定の強磁性金属薄膜からなる磁気
記録層が、その粗面化された表面上に形成される。な
お、この磁気記録層としては、公知の各種のものが採用
され、例えば、γ−Ｆｅ₂Ｏ₃からなるスパッタ膜、Ｃ
ｏ系、ＣｏＮｉ系、ＣｏＰｔ系、ＣｏＣｒＴａ系、Ｆｅ
系のスパッタ膜或いは蒸着膜、メッキ膜等の強磁性金属
薄膜がある。また、そのような磁気記録層の形成に先立
って、その下地層として、磁気特性を調整する等のため
に、Ｃｒ層、Ｃｒ合金層等を設けることも可能である。

【００１６】さらに、かかる磁気記録層の上には、従来
と同様に、カーボン膜の如き保護層が形成され、更にそ
の上に、フロロカーボン系潤滑剤を塗布したりすること
等により形成される潤滑層が順次形成され、以て目的と
する磁気ディスクとされることとなる。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところであ
る。

【００１８】また、本発明には、以下の実施例の他に
も、更には上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々
なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが理
解されるべきである。

【００１９】先ず、アルミニウム合金材料からなる外
径：１３０mm、内径：４０mm、厚さ：１．９mmの円盤状
の素材を基板とし、その全面に亘り、公知の無電解メッ
キ手法にて、Ｎｉ−Ｐ合金層を１５μm 程度の厚みで形
成した後、ラップ加工及びポリッシュ加工により、Ｒ
ａ：５nm程度の鏡面とした。

【００２０】次いで、このようにして得られた基板を１
００〜５００ｒｐｍで回転させながら、基板表面に対し
て、ポリエチレンベースフィルム上に平均粒径３μm の
アルミナの砥粒を結着させた研磨テープを０．５〜３kg
f の力で押し付けて、３０秒間のテクスチャ加工を行な
った。そして、その際の押し付け圧力を変えることによ
り、基板半径方向の粗さを制御した。また、基板の円周
方向の粗さの制御は、テクスチャ加工を行なう際に、研
磨テープを基板の半径方向に５mmの振幅で周期的に揺動
させ、その揺動周波数を制御することにより、行なっ
た。

【００２１】そして、かかるテクスチャ加工によって製
造された各種の基板の表面粗さを測定して、その結果を
下記表１に示す。なお、基板の表面粗さの測定は、先端
の形状が２．５μm ×２．５μm のダイヤモンドからな
るスタイラスを基板表面に約２mgの荷重で押し付け、約
０．５mmの範囲で移動させた場合のスタイラスの振動よ
り、表面の形状をアナログ信号としてコンピュータに入
力し、基板表面の表面粗さを算出することにより、行な
った。また、ここで算出されるＲｔｍ（径）及びＲｔｍ
（周）は、何れも、５つの連続する基準長さでの各値の
平均値として示されている。

【００２２】

【表１】

【００２３】なお、かかる表１において、比較例である
試料Ｎｏ．１は、テクスチャ加工時の揺動周波数を従来
のディスク基板製造条件である５０〜８０回／ｍｉｎに
設定し、製造したものであり、また比較例である試料Ｎ
ｏ．２及び３は、揺動周波数を１００〜１５０回／ｍｉ
ｎに変えて加工することにより、ディスク円周方向の粗
さを変えて製造したものである。更に、本発明に従う試
料Ｎｏ．４，５及び６は、揺動周波数を１５０〜３００
回／ｍｉｎにして加工することにより、ディスク円周方
向の粗さを変えて製造したものである。

【００２４】次いで、これら各種の基板上に、ＤＣマグ
ネトロンスパッタリング法により、基板温度：３００
℃、Ａｒガス圧：１０ｍＴｏｒｒ、ＤＣ投入電力：５Ｗ
／cm²の条件下に、Ｃｒを５００Åの厚さに成膜して下
地膜とした後、かかる下地膜上に、更に、基板とスパッ
タリング用ターゲットとの間に１５０Ｖの負バイアス電
圧を加えて、ＣｏＣｒＴａ磁気記録媒体を３００Åの厚
さにて成膜した。その後、そのような磁気記録媒体上
に、上記のＣｒ下地膜の成膜と同様な条件下にてカーボ
ン保護膜を形成し、更にその上にスピンコート法にて潤
滑剤を約２０Åの厚さで塗布して潤滑層を形成し、目的
とする各種の磁気ディスクを作製した。

【００２５】かくして得られた各種の磁気ディスクにつ
いて、下記表２に示される条件下において、それぞれＣ
ＳＳ耐久性試験を実施した。そして、そのＣＳＳ試験後
の各磁気ディスクの摩擦係数の値と微分干渉顕微鏡を用
い４００倍の倍率下の視野の中で前記ＣＳＳの実施によ
り生じた疵の数を数えた結果を、下記表３に示す。

【００２６】

【表２】表２項目条件方式磁気ディスクドライブ方式回転数３６００ｒｐｍＣＳＳサイクル２００００サイクル・タイム３０ｓｅｃ試験半径３４mm 試験環境２３℃ ４０％ＲＨクリーン度＜１００

【００２７】なお、摩擦係数については、以下の如くし
て測定した。即ち、磁気ディスクを駆動モータによって
１ｒｐｍで回転出来る状態にして、その磁気ディスク上
にスライダ材質がＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣの磁気ヘッドを設
置し、磁気ディスクを１ｒｐｍで回転した時に、磁気デ
ィスクと磁気ヘッドとの間の摩擦により生じる力を測定
して、磁気ディスクが静止状態から回転状態に移った直
後の最大摩擦係数（静止摩擦係数：μ_s）と、１ｒｐｍ
で磁気ディスクを回転した時のディスク１周に亘る摩擦
係数の平均値（動摩擦係数：μ_k）及びその振幅
（μ_ss）を求めた。そして、磁気ヘッドの荷重は７．２
ｇｆとした。

【００２８】

【表３】

【００２９】かかる表３の結果から明らかなように、試
料Ｎｏ．１〜３及び４〜６は、何れも、ＣＳＳ試験後、
略同様な摩擦係数の値を示している。しかし、ディスク
表面に生じる疵の数は、ディスク半径方向の粗さに対し
てではなく、Ｒｔｍ（周）／Ｒｔｍ（径）と強い相関を
持ち、その値が０．４以上において、疵の数は実質的に
０となっている。かかるディスク表面の損傷は、摩擦係
数の違いによるものではなく、ディスク最表面とヘッド
の接触部の形状の違いによるものである。

【００３０】従って、ディスク基板表面の平均粗さを規
定する際に、基板の半径方向の粗さと同時に円周方向の
粗さを規定することにより、ＣＳＳ特性の優れた磁気デ
ィスクを提供することが出来るのである。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従う磁気ディスク用基板は、Ｒｔｍ（径）が２００Å
〜６００Åであり、且つＲｔｍ（周）とＲｔｍ（径）と
の比が０．４〜０．８である表面性状を有する微細な凹
凸が表面に形成されてなるものであるところから、それ
から得られる磁気ディスクのＣＳＳ耐久性を有利に高め
ることが出来るのである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭64−23419（ＪＰ，Ａ) 特開平４−192117（ＪＰ，Ａ) 特開平４−214226（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 5/82 G11B 5/64

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性材料からなる円盤状の素材表面に
金属或いは酸化物の硬化層が形成されて構成されてなる
円形の磁気ディスク用基板にして、かかる基板の表面に微細な凹凸が形成されていると共
に、少なくとも基板半径の半分よりも内周側において、
基板半径方向の平均表面粗さ：Ｒｔｍ（径）が２００Å
〜６００Åであり、且つ基板円周方向の平均表面粗さ：
Ｒｔｍ（周）と前記Ｒｔｍ（径）との比：Ｒｔｍ（周）
／Ｒｔｍ（径）が０．４〜０．８であることを特徴とす
る磁気ディスク用基板。