JPH03288321A - 磁気記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、潤滑性を改善し
た薄膜磁気記録媒体およびその製造方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 磁気記録技術においては、記録密度の向上のため、信号
電流の信号周波数を増大し、記録波長（信号１周期に対
応する磁気記録媒体上の長さ）を短くする必要がある。

一方、記録波長が短くなると、記録時におし）ては、記
録減磁（信号が高周波のため、媒体がほとんど動かない
うちに、磁界の向きが逆になり、旦、記録した上に、さ
らに記録をすることになり、正確な記録ができない現象
）を防止するため、磁気ヘッドからでる磁界を広がらな
いようにする必要がある。

また、磁気ヘッドからでる磁界を広がらないようにした
ため、記録された磁気記録媒体上の微小磁石からの漏れ
磁束も、磁気記録媒体から遠くには届かなくなり、再生
時においては、十分な再生ができないことがある。

そこで、記録波長を短くシ、記録密度を向上するには、
磁気ヘッドと磁気記録媒体との間隙を従来以上に狭く、
例えば、０．１５μｍ以下にする必要がある。

このため、磁気テープ・磁気ディスクなどの磁気記録装
置では、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの接触抵抗を軽減
するために磁気記録媒体表面に潤滑膜を設けている。

特に、コンタクトスタート・ストップ（Ｃ８Ｓ）方式の
磁気記録装置に使用する磁気記録媒体では。

この表面潤滑膜は不可欠なものである。

この場合、潤滑膜により、磁気ヘッドと磁気記録媒体と
の間隙は増大するので、潤滑膜は可能な限り薄くする必
要がある。また、磁気ヘッドと磁気記録媒体とが接触す
る確率が高くなるため、潤滑膜の潤滑性・耐久性とも、
より優れたものにする必要がある。

磁気記録媒体表面の潤滑膜としては、液体潤滑剤により
形成した潤滑膜が主流である。この液体潤滑膜は、過小
の場合には、潤滑性が悪くなり、過剰の場合には、磁気
ヘッドが磁気記録媒体表面に吸着しやすくなり不都合で
ある。特に、薄膜磁気記録媒体を用いる磁気記録装置で
は、磁気ヘッドと薄膜磁気記録媒体との間隙を小さくし
て、記録密度を高くしようとしている。そのために、磁
気記録媒体表面を平滑にしているので、塗布型磁気記録
媒体に比へで、少量の潤滑剤でも吸着を起しやすくなる
。

この液体潤滑膜により生ずる問題を解決するため、次の
ような技術がある。

特開昭６１−２０６９１９号公報には、金属磁性薄膜上
に、カーボン保護膜および固体潤滑剤よりなる薄膜を順
次形成する技術が記載されている。

この固体潤滑剤を形成する際のターゲットとしては、Ｍ
ｏＳ、、ＷＳ、、グラファイト等が挙げられている。ま
た、カーボン保護膜と固体潤滑剤膜との合計膜厚は、５
００人程入京下が適当である旨記載されている。

次に、特開昭６２−１０９２２０号公報には、連続磁性
薄膜上に、硬質炭素薄膜と潤滑性炭素薄膜とを積層する
技術が記載されている。

この技術は、硬質炭素薄膜と潤滑性炭素薄膜とからなる
二層構造の潤滑保護膜により、磁気記Ｓ−媒体に潤滑性
と耐久性とを持たせようとするものである。また、この
潤滑保護膜の表面に微小な凹凸を形成し、磁気ヘットと
磁気記録媒体との接触面積を少なくする技術も記載され
ている。

次に、特開昭６４−７９９３３号公報には、斜め蒸着磁
性層の粒子間に存在する僅かな空隙に腐食性ガスが侵入
することにより、磁性層の耐食性が低下することを防止
するため、この磁性層上に、Ｂまたはその化合物からな
る保護膜を積層する技術が記載されている。さらに、こ
の保護層の厚さは、３０Ａ〜５００Åが適当であると記
載されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記特開昭６１−２０６９１９号公報記載の技術により
得られる固体潤滑剤は、その潤滑性が、液体潤滑剤に比
べて劣ると考えられるので、十分な耐久性を得られない
。

また、特開昭６２−１０９２２０号公報記載の技術では
、潤滑性炭素薄膜を用いており、この場合も上記と同様
に、その潤滑性が、液体潤滑剤に比べて劣ると考えられ
るので、十分な耐久性を得られない。

また、特開昭６４−７９９３３号公報記載の技術は、Ｂ
またはその化合物からなる保護膜を、磁性体上に積層す
る技術であるが、耐食性の向上を目的としており、また
、磁性体上に直接、Ｂまたはその化合物を形成するので
、十分な耐久性を得られない。

本発明は、上記問題点を解決することを目的としており
、従来の技術より優れた潤滑性・耐久性を持つ二層構造
の層を備えて構成される磁気記録媒体を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、非磁性基板上に形成される磁性薄膜と、こ
の磁性薄膜上に形成される、炭素を含む硬質層と、この
硬質層上に形成される。少なくとも六方晶ＢＮを含むＢ
Ｎ薄膜からなる固体潤滑層とを備えて構成される磁気記
録媒体により達成できる。

この炭素を含む硬質層としては、硬質炭素薄膜を用いる
ことが望ましい。

また、少なくとも六方晶ＢＮを含むＢＮ薄膜は、六方晶
ＢＮをターゲットとして、スパッタリングを行ない形成
する方法を用いて製造することが望ましい。

また、ＢＮ薄膜として、六方晶ＢＮとアモルファスＢＮ
とを含むＢＮ薄膜を用いてもよい。

さらには、中心線平均粗さが０．１μｍ以下の凹凸を表
面に有するＢＮ薄膜を用いてもよい。

［作　用］ 少なくとも六方晶ＢＮを含むＢＮ薄膜からなる固体潤滑
層と、炭素を含む硬質層とから形成される２層は、磁気
ヘッドとの接触に際し、次のような鋤きをすると考えら
れる。

下層の固い硬質層は、発生する荷重を支えるので、磁気
ヘッドと磁気記録媒体との接触面積は。

この硬質層がない場合に比べ、小さくなる。一方、磁気
ヘッドと磁気記録媒体との凝着は、少なくとも六方晶Ｂ
Ｎを含むＢＮ薄膜からなる固体潤滑層のところで起るの
で、摩擦における剪断は、上層の固体潤滑層で生じる。

これらの相乗効果の結果、この構成の磁気記録媒体をコ
ンタクトスタート・ストップ（Ｃ８Ｓ）方式の磁気記録
装置に使用すれば、情報を保存する磁性薄膜を摩擦によ
る摩耗等から保護し、記録・再生中に、その内容が失わ
れることがない。また、摩耗等により生ずる塵埃が、ヘ
ッドとディスクの間に入り発生するヘッドクラッシュも
防止でき。

装置の耐久性も向上する。

なお、少なくとも六方晶ＢＮを含む潤滑性ＢＮ膜が、潤
滑性炭素薄膜に比べ、優れた潤滑性となるメカニズムは
明らかではない。特に、六方晶ＢＮをターゲットとして
スパッタを行ない形成した潤滑膜は摩擦係数が低くく、
潤滑性が優れるが、このメカニズムも明らかでない。

［実施例］ 次に、図面により、本発明の実施例について説明する。

第１図は、本発明の第１実施例である磁気記録媒体の拡
大断面図を示す。

本実施例の磁気記録媒体５は、ディスク基板４の上に連
続磁性薄膜３を形成させ、その上に硬質炭素薄膜２と潤
滑性ＢＮ薄膜１とを順次形成させた構造となっている。

この潤滑性ＢＮ薄膜は、六方晶ＢＮとアモルファスＢＮ
とを含むＢＮ薄膜である。

この構造の磁気記録媒体をハードディスクとして、記録
・再生する場合の作用について、第３図を用いて説明す
る。

ハードディスク用磁気ヘッドは、磁気記録媒体５との接
触による損傷をさけるため、磁気記録媒体５の回転によ
り生ずる浮上刃でヘッドを浮かす浮動ヘッド２３を用い
ることが多い。これは、スライダ２１の前部のテーパ２
２で、磁気記録媒体５が矢印Ｂの方向に回転することに
より、矢印Ａ方向の空気流２４が圧縮されることで生じ
る浮上刃を利用するものである。

従って、この場合、磁気記録媒体５が回転中は、磁気記
録媒体５と浮動ヘッド２３との接触はない。

しかし、磁気記録媒体５のスタート・ストップ時は、浮
上刃が生じないので、浮動ヘッド２３は磁気記録媒体５
に接触する。従って、磁気記録媒体５のスタート・スト
ップ時には、磁気記録媒体５と浮動ヘッド２３との間に
摩擦が発生し、これらを摩耗する原因となる。

本実施例に係る磁気記録媒体５を磁気記録装置として用
いると、浮動ヘッド２３と磁気記録媒体５とが接触して
いる時の浮動ヘッド２３の荷重は、硬質炭素薄膜２で支
えら、摩擦による凝着は、最上層の潤滑性ＢＮ薄膜１の
ところで生じると考えられる。

従って、磁気記録媒体５と浮動ヘッド２３との接触面積
は小さく、また、剪断は硬質炭素薄膜２のところで生じ
るよりも小さい。

この結果、摩擦力は小さくなり、潤滑性ＢＮ薄膜１と硬
質炭素薄膜２とがない場合に比べ、摩耗は大きく減少す
る。このため、摩耗等による塵埃が原因で発生するヘッ
ドクラッシュや、磁性薄膜の摩耗により、記録ができな
くなったり、記録内容が失われるということを防止でき
る。

また、潤滑性ＢＮ薄膜は、潤滑性炭素薄膜に比べ、硬度
は低く、接触による剪断は小さいと考えれるので、硬質
炭素薄膜と潤滑性炭素薄膜との組み合わせと、硬質炭素
薄膜と潤滑性ＢＮ薄膜との組み合わせとを比較すると、
潤滑性薄膜を同じ膜厚とした場合では、硬質炭素薄膜と
潤滑性ＢＮ薄膜との組み合わせの方が、摩擦力は小さく
、耐久性がよい。

また、同じ摩擦力・耐久性でよい場合は、潤滑性ＢＮ薄
膜の膜厚を、潤滑性炭素薄膜の膜厚より薄くできるので
、磁性薄膜と磁気ヘッドとの間隔を、潤滑性炭素薄膜を
用いた場合より小さくでき、その結果、高密度記録用の
磁気記録媒体として優れたものが得られる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第２図は、本発明の第２実施例である磁気記録媒体の拡
大断面図を示す。

第２図に示すように、本実施例に係る磁気記録媒体１５
は、ディスク基板１４の上に連続磁性薄膜１３を形成さ
せ、その上に硬質炭素薄膜１２と潤滑性ＢＮ薄膜１１と
を順次形成させた構造であり、潤滑性ＢＮ薄膜１１．硬
質炭素薄膜１２、連続磁性薄膜１３、ディスク基板１４
の、それぞれの表面は、微小な凹凸を有する構造となっ
ている。

ディスク基板１４は１表面をＮ１−Ｐめっきし、テクス
チャー加工したものである。

連続磁性薄膜１３は、ディスク基板１４上に、スパッタ
リング法により、膜厚０．２μのＣｒと、膜厚０．０５
μのＣｏＣｒＴａとを積層し、形成するものである。

また硬質炭素薄膜１２は、連続磁性薄膜１３上に、バイ
アスＣＶＤで形成される膜厚０．０３μの薄膜である。

この硬質炭素薄膜１２は、ｉ−カーボンまたはダイヤモ
ンド状カーボンとも呼ばれるものであり、次のようにし
て形成できる。

ディスク基板１４上に連続磁性薄膜１３を形成したもの
を、真空装置内に設置する。次に、真空装置内の圧力を
メタンガス５０　＋ｍ＋Ｔｏｒｒとし、ディスク基板１
４に負のバイアスがかかる状態で、バイアスプラズマＣ
ＶＤを行う。バイアスは１００〜１０００Ｖの範囲であ
ればいずれも可能であるが、本実施例では１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電源を用いて約３００νのバイアスをかけ
成膜を行なう。

次に、潤滑性ＢＮ薄膜１１は、硬質炭素膜１２上に形成
された膜厚０．０１μｍの薄膜である。

この潤滑性ＢＮ薄膜１１は、六方晶ＢＮをターゲットに
して、例えば、Ａｒガス圧８　ｍＴｏｒｒのもとでスパ
ッタリングを行い付着形成することができる。

潤滑性ＢＮ薄膜１１の表面は、第２図に示すように、下
層の硬質炭素膜１２の表面構造に従って、微小な凹凸面
となる。

この凹凸のため、浮動ヘットと磁気記録媒体との接触面
積は、凹凸がない場合に比べ減少し、摩擦力は低下する
と考えられる。

この凹凸は、中心線平均粗さＲａが０．１μｍ以下であ
ればよいが、高記録密度を実現するためには、Ｒａが０
．０１μｍ以下が望ましい。

なお、中心線平均粗さＲａが大きくなると、凸部が浮動
ヘッドに衝突するようになり、そのため、耐久性は低下
するので、好ましくない。

次に、本実施例と従来技術との比較のため、潤滑性薄膜
を、炭素をターゲットにして、Ａｒガス圧８　ｍＴｏｒ
ｒのもとでスパッタリングを行い、硬質炭素薄膜１２上
に形成し、磁気記録媒体を作成し、比較例１とした。さ
らに、立方晶ＢＮからなる薄膜を、硬質炭素薄膜１２上
に形成した磁気記録媒体を、比較例２として用いる。

以上のようにして形成した３つの磁気記録媒体を、Ｒ２
０のサファイア摺動子２０ｇ荷重で押しつけ走行速度２
ｍ／ｓで摺動テスト、および、磁気記録装置に組み込ん
でＣ８Ｓ寿命テストを行った。

ここで、Ｃ８Ｓ寿命テストとは、磁気ヘッドと磁気記録
媒体とを、実際に稼動している装置のように、コンタク
ト・スタート・ストップさせ、これを繰り返すテスト方
法である。

その結果を第４図に示す。

第４図に示すように、摺動テストの結果は１本実施例の
場合が２×１０″″９μボ／回となったのに対し、比較
例１の潤滑性炭素薄膜を用いた場合は４Ｘ１０−’μボ
／回となり、また、比較例２の立方晶ＢＮ薄膜を用いた
場合は５Ｘ１０−’μｒｒＦ／回となった。

また、Ｃ８Ｓ寿命テストの寿命回数は、本実施例の場合
が、２０Ｘ１０３回となったのに対し、比較例１の潤滑
性炭素薄膜を用いた場合は。

１２ＸＩＯ３回となり、比較例２の立方晶ＢＮ薄膜を用
いた場合は８　Ｘ　１０’回となった。

これらの結果から、潤滑膜として、表面を凹凸にした六
方晶ＢＮを含むＢＮ薄膜を用いた本実施例の磁気記録媒
体は、潤滑膜として、表面を凹凸にした潤滑性炭素薄膜
または立方晶ＢＮ薄膜を用いた従来の磁気記録媒体より
優れた耐久性をもつことがわかる。

なお、表面に凹凸を設けない第１実施例の磁気記録媒体
も、従来の磁気記録媒体に比べ、よい結果となった。

また、本実施例では、硬質炭素薄膜としてバイアスＣＶ
Ｄ法で形成したダイヤモンド状薄膜を用いたが、この他
にイオンビーム法、反応性スパッタ法、イオンブレーテ
ィング法等で形成したダイヤモンド状薄膜、マイクロ波
ＣＶＤ法、電子線ＣＶＤ法、イオンビーム法等で成膜し
たダイヤモンド薄膜、スパッタリングや蒸着で形成した
炭素薄膜などを用いてもよい。

また、潤滑性ＢＮ薄膜として、スパッタリング法で形成
した六方晶ＢＮを含むＢＮ薄膜を用いたが、この他に、
イオンビーム法１反応性スパッタリング法、イオンブレ
ーティング法、ＣＶＤ法、蒸着法などで形成した六方晶
ＢＮを含むＢＮ薄膜を用いてもよい。

また、その他、六方晶構造を有するＡＱＢ、、ＴｉＢ２
、ＣｒＢ２、Ｂ、０３．などの硼素化合物を用いてもよ
い。

表面の凹凸については、本実施例ではテクスチャー加工
法によりディスク基板上に凹凸を形成したものを用いた
が、硬質炭素薄膜の表面が凹凸であればいずれの方法で
作成したものでもよく１例えば、硬質炭素薄膜上に直接
凹凸を形成したものでもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、磁性薄膜の上に、硬質層と六方晶ＢＮ
を含むＢＮ薄膜からなる固体潤滑層とを。

順次、積層させおり、磁気ヘッドと磁気記録媒体との接
触の際の、摩擦力を低下できるので、耐久性・表面潤滑
性の優れた磁気記録媒体・磁気記録装置を提供できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例である磁気記録媒体の拡大
断面図、第２図は第１実施例である磁気記録媒体の拡大
断面図、第３図は第１実施例の磁気記録媒体をハードデ
ィスクとして、記録・再生する場合の作用を説明する説
明図、第４図は第２実施例と比較例１．２との摺動およ
びＣ８Ｓ寿命テストの結果を表わす表である。 １．１１・・・潤滑性ＢＮ薄膜、２，１２・・・硬質炭
素薄膜、３．１３・・・連続磁性薄膜、４，１４・・・
ディスク基板、５，１５・・・磁気記録媒体、２１・・
・スライダ、２２・・・テーパ、２３・・浮動ヘッド、
２４・・・空気流。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非磁性基板上に形成される磁性薄膜と、この磁性薄
   膜上に形成される、炭素を含む硬質層と、この硬質層上
   に形成される、少なくとも六方晶ＢＮを含むＢＮ薄膜か
   らなる固体潤滑層とを備えて構成されることを特徴とす
   る磁気記録媒体。 ２、非磁性基板上に形成される磁性薄膜と、この磁性薄
   膜上に形成される、炭素を含む硬質層と、この硬質層上
   に形成される、六方晶ＢＮとアモルファスＢＮとを含む
   ＢＮ薄膜からなる固体潤滑層とを備えて構成されること
   を特徴とする磁気記録媒体。 ３、非磁性基板上に形成される磁性薄膜と、この磁性薄
   膜上に形成される、炭素を含む硬質層と、六方晶ＢＮを
   ターゲットとしてスパッタリングを行ない形成する、少
   なくとも六方晶ＢＮを含むＢＮ薄膜を、この硬質層上に
   形成してなる固体潤滑層とを備えて構成されることを特
   徴とする磁気記録媒体。 ４、上記固体潤滑層は、中心線平均粗さが０．１μｍ以
   下の凹凸を、表面に有することを特徴とする請求項１、
   ２または３記載の磁気記録媒体。 ５、請求項１、２、３または４記載の磁気記録媒体を備
   えて構成されることを特徴とする磁気記録装置。 ６、非磁性基板上に磁性薄膜を形成し、この磁性薄膜上
   に、炭素を含む硬質層を形成し、この硬質層上に、六方
   晶ＢＮをターゲットとしてスパッタリングを行ない薄膜
   を形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。