JPH04238115A - 磁気記録媒体 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気記録装置及びそれに
用いられる磁気記録媒体並びにその製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータシステムの外部記憶
装置としての磁気記録装置の重要度は益々高まり、その
記録密度は年々著しい向上が図られている。このような
高記録密度化に対応する磁気記録媒体として、従来の磁
性粉とバインダを混練した磁性塗料を基板上に塗布した
塗布型媒体に代り、磁性薄膜を用いた薄膜磁気記録媒体
が注目されている。

【０００３】このような磁性薄膜を用いた薄膜磁気記録
媒体（以下、単に磁気記録媒体と称する）の一般的な構
造は次の様である。基板はアルミニウム合金円板と、そ
の上に形成された硬質な下地層よりなる。アルミニウム
合金の代りにガラス等硬度の高い円板材料を用いた場合
には下地層が省略されることもある。基板の上には磁性
層が形成されるが、この両者の間には、密着性向上や磁
性層の特性向上のため中間層が形成される場合もある。 磁性層の上には保護層さらには必要に応じて潤滑層が形
成されて、磁気記録媒体が構成される。

【０００４】磁気記録装置は、磁気記録媒体と記録再生
磁気ヘッド（以下、単にヘッドと称する），磁気記録媒
体の回転制御機構，ヘッドの位置決め機構及び記録再生
信号の処理回路を主構成要素としている。その記録再生
方法は、操作開始前にはヘッドと磁気記録媒体が接触状
態であるが、磁気記録媒体を回転させることによりヘッ
ドと磁気記録媒体の間に空間を作り、この状態で記録再
生を行なう。操作終了時には磁気記録媒体の回転が止ま
り、ヘッドと磁気記録媒体は再び接触状態となる。（コ
ンタクト・スタート・ストップ方式、以下ＣＳＳ方式と
称する）磁気記録装置の記録密度を向上させるためには
、記録再生時のヘッドの浮上量は小さいほど良く、その
際のヘッドの浮上安定性を確保するために、磁気記録媒
体の表面はできるだけ平坦であることが要求される。

【０００５】この磁性層はめっき法，イオンプレーティ
ング法，真空蒸着法などの手法によって、Ｃｏ，Ｆｅ，
Ｎｉ等の強磁性金属、または、これらの元素を主成分と
する強磁性合金からなる膜が形成される。この磁性層は
耐食性が悪く、また、磁気ヘッドとの接触等によって損
耗するため、これを防止するために磁性層の上に保護膜
、さらに潤滑膜を形成するのが一般的である。保護膜と
しては、例えばＡｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｃｒ，Ｓｉ等からな
る材料で形成させる方法（特開昭５３−４０５０５号公
報，特開昭５７−１７６５３７号公報，特開昭６３−７
１９２９号公報，特開昭６３−１６８８３０号公報、特
開昭６３−４４１９号公報）やＣ系保護膜（特開昭６０
−１５５６６８号公報），Ｂ系保護膜（特開昭５０−１
０４６０２号公報，特開昭６２−４３８２１号公報），
Ｚｒ系保護膜（特開昭６１−１１５２３０号公報），金
属炭化物系保護膜（特開昭６３−４４１９号公報）を形
成させる手法等が提案されている。さらに、磁気ヘッド
との接触時の摺動性を向上させるために、保護膜の上に
パーフロロアルキルエーテル系の潤滑膜（特開昭６１−
１０４３１８号公報，ＩＥＥＥ．Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ
ｅｔｉｃｓ，ＭＡＧ２３，Ｎｏ．１（１９８７）ｐｐ３
３−３５）を形成させる方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記に示したように、
保護膜材料として種々のものが提案されているが、現在
最も一般的に使用されているのはスパッタリング法で形
成したカーボン膜である。しかし、このカーボン膜も磁
気ヘッドと磁気記録媒体間のスペーシングがより小さく
なり、磁気記録媒体の回転数がより大きくなった場合に
は、磁気ヘッドのスライダに対する耐摺動性（耐摩耗性
）は不十分である。また、磁気ヘッドと磁性層間のスペ
ーシングをより小さくするために保護膜の膜厚をより小
さくした場合には、現在使われているスパッタ法で形成
したＣ膜では金属磁性膜を水分等の腐食性ガスから保護
するという観点からも十分な機能をもたなくなる。

【０００７】本発明の目的は磁気ヘッドに対する耐摺動
性に優れ、さらに水分等の腐食性ガスの透過性を防止す
るに足る緻密性の良い保護膜を備えた磁気記録媒体、及
び、それを用いた高性能磁気ディスク装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、磁気記録媒
体の保護層として周期律表のＢ，Ａｌ，Ｓｉから選ばれ
た複数の元素と共に少なくとも炭素、及び酸素から選ば
れた元素を含む膜を用いることによって達成される。こ
の保護膜は磁気記録媒体の磁性層の上に、例えばスパッ
タ法で形成することができる。この膜の厚さは磁性層と
磁気ヘッド間の実効スペーシングをできるだけ小さくす
る必要性から６０ｎｍ以下でできるだけ薄いほど良いが
、耐摺動性と水分等の透過性を防ぐという観点からは５
〜５０ｎｍの膜厚が望ましい。

【０００９】

【作用】周期律表のＢ，Ａｌ，Ｓｉから選ばれた複数の
元素と共に少なくとも炭素及び酸素から選ばれた元素を
含む保護膜は膜硬度が大きく、また、結晶粒が小さく、
膜の緻密性に優れているため、磁気ヘッドに対する耐摺
動性に優れ、また、水分等の透過性も非常に小さい。

【００１０】さらに、保護膜上に潤滑剤を塗布した場合
、潤滑剤の保持性能が非常に向上し、保護膜の耐摩耗性
が良く、ＣＳＳ試験時の摩擦係数の増加も極めて小さく
寿命の長い優れた磁気記録媒体となる。

【００１１】このように実施例によれば、長期にわたる
ヘッドの安定浮上を確保できるため、高い記録再生精度
をもち、また高記録密度化に伴うヘッドの低浮上量化に
対応でき、かつ長期の耐久性の磁気記録媒体及びそれを
用いた磁気記録装置を得ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１３】外径５．２５　インチのアルミニウム合金
円板１の表面に無電解めっき法によりＮｉ−Ｐ下地膜２
を１５μｍ形成し、下地膜を１０μｍまで研磨して、触
針式表面粗さ計で測定した平均粗さＲａ、５ｎｍ以下、
最大粗さＲｍａｘ、１０ｎｍ以下になるように鏡面加工
した。基板表面に通常の研磨テープと砥粒を用いてテク
スチャ加工した後、スパッタ法により図１に示す構造の
磁気記録媒体を作製した。

【００１４】ＮｉＰ膜面を表面処理した後、基板上に、
スパッタ法によりＣｒを主成分とする中間層を０．２μ
ｍ　、ＣｏＮｉＣｒ磁性層を４０ｎｍ形成した。ここで
、Ｃｒを主成分とする中間層は磁性層の配向性だけでな
く、磁気ヘッドに対する耐摺動性にも寄与しているため
、その膜厚は０．０１〜０．５μｍにするのが好ましい
。ここで、Ｃｒを主成分とする中間層は、金属クロム、
あるいはクロム合金（例えば、ＣｒとＴｉ，Ｍｏ，Ｖ等
の合金）のターゲットを用いて形成することができる。

【００１５】スパッタ法には、ＤＣスパッタ法，ＲＦス
パッタ法等が適用できるが、量産装置としては装置コス
トの点からＤＣスパッタ装置が用いられることが多い。 また、基板のハンドリング法は枚葉式による静止対向成
膜法，基板キャリッジを用いた搬送成膜法等が適用され
ている。

【００１６】スパッタリング時のＡｒ圧力は、例えば３
〜１０ｍＴｏｒｒであるが、スパッタ装置の到達圧力は
水分等の不純物ガスをできるだけ低減するために、３×
１０−７Ｔｏｒｒ以下が望ましい。また、磁性層の種類
は本発明の本質ではないが、コバルトを主成分とするタ
ーゲットを用いて形成することができる。例えば、Ｃｏ
８０Ｎｉ１５Ｃｒ５　ターゲットを用いて磁性層を形成
した場合、円周方向と半径方向の保磁力及び角型比は、
それぞれ１６００，１０００Ｏｅ及び０．９，０．８５
であり、また、円周方向での記録信号の変動（モジュレ
ーション）は±５％以内であった。

【００１７】円板上に次のようにして保護膜５を形成し
た。すなわち、基板温度２００℃、反応室内圧力１ｍＴ
ｏｒｒでＲｆマグネトロンスパッタ法により膜厚２０ｎ
ｍの保護膜を形成した。スパッタガスはＡｒ、あるいは
Ａｒと酸素の混合ガス（酸素濃度０．５〜３０％、好ま
しくは０．５〜１０％）を用いることができる。形成し
た保護膜の種類を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】保護膜５上にパーフロロアルキルエーテル
系の液体潤滑剤をスピンコート法で塗布した。ターゲッ
トは各組成の焼結ターゲットである。（Ｂ４Ｃ）−（Ｓ
ｉＣ）の混合だけの場合に比べて、Ａｌ２Ｏ３を添加す
ることにより液体潤滑剤の付着量が大幅に向上すること
が認められた。これは、（Ｂ４Ｃ）−（ＳｉＣ）の混合
ターゲットだけで成膜した場合には膜表面が共有結合性
で、液体潤滑剤の末端の官能基との相互作用が小さいた
め液体潤滑剤の結合力が弱いためと考えられる。ターゲ
ットの組成は上記のものに限定されることはないが、形
成された膜中にＢ，Ａｌ，Ｓｉから選ばれた複数の元素
、好ましくは三種の元素と共に少なくとも炭素、及び酸
素から選ばれた元素を含むことが重要である。膜中の酸
素はターゲット及び／あるいはスパッタガス中から入る
。

【００２０】磁気記録媒体のヘッドに対する摺動信頼性
を以下の方法で評価した。

【００２１】図３に磁気ディスク装置の概略を示す。磁
気ディスク装置は図３に示す１１〜１８の構成要素及び
ボイスコイルモータ制御回路を含む。１１はベース、１
２はスピンドルである。一つのスピンドルに図のように
複数枚の円板状の磁気ディスク１４が取付けられる。図
３では一つのスピンドルに五枚の磁気ディスク１４を設
けた例が示されているが、五枚に限定されることはない
。また、このように一つのスピンドル１２に複数枚の磁
気ディスク１４を設けたものを複数個設置してもよい。 １３はスピンドル１２を駆動し、磁気ディスクを回転す
るためのモータ、すなわち磁気ディスク回転制御手段で
ある。１５はデータ用磁気ヘッドを示し、１５ａは位置
決め用磁気ヘッドを示している。１６はキャリジ、１７
はボイスコイル、１８はマグネットである。ボイスコイ
ル１７はマグネット１８によりボイスコイルモータが構
成される。そして、１６，１７，１８の要素によりヘッ
ドの位置決めがなされる。従って、１６，１７，１８を
含めて磁気ヘッド位置決め機構と総称する。ボイスコイ
ル１７と磁気ヘッド１５及び１５ａとは、ボイスコイル
モータ制御回路を介して接続されている。

【００２２】図３において、上位装置とは、例えば、コ
ンピュータシステムを示し、磁気ディスク装置に記録さ
れた情報を処理する機能をもつものである。その記録再
生方法は、操作開始前には磁気ヘッドと磁気記録媒体が
接触状態であるが、磁気記録媒体を回転させることによ
り磁気ヘッドと磁気記録媒体の間に空間を作り、この状
態で記録再生を行う。操作終了時には磁気記録媒体の回
転が止まり、磁気ヘッドと磁気記録媒体は再び接触状態
となる。

【００２３】上記装置により、荷重１０ｇのＡｌ２Ｏ３
−ＴｉＣ製スライダをもつヘッドを用いて磁気ヘッドの
ノミナル浮上量０．１０μｍ　でＣＳＳ試験を行ない、
目視のきずが発生するまでのＣＳＳ回数を測定した。

【００２４】保護膜５の種類の異なる磁気記録媒体につ
いて測定した結果を表１に示すいずれの保護膜をもつ磁
気記録媒体も比較例に示したカーボン膜を保護層とする
磁気記録媒体に比べて耐摺動性に優れていることが判明
した。また、いずれの磁気記録媒体でもヘッドのスライ
ダ面にもほとんど付着物は認められなかった。

【００２５】さらに、本実施例で形成した磁気記録媒体
の磁気ヘッドの最低浮上保証高さは０．０４５μｍ以下
であり、磁気ヘッドの浮上量０．１０μｍでも高信頼性
の磁気記録装置を得ることができた。

【００２６】また、表１に示した保護膜を磁気記録媒体
作製時と同条件でシリコン基板上に形成し、この膜をＸ
線回折法で分析したところ、いずれもアモルファス構造
であることが判明した。さらに、膜断面を透過型電子顕
微鏡（ＴＥＭ）により観察した結果、いずれの保護膜も
極微小の結晶粒から構成される緻密な構造であることが
明らかとなった。

【００２７】次に、シリコン基板上に保護膜を形成した
試料を用いて、磁気ヘッドのスライダ材料であるＡｌ２
Ｏ３−ＴｉＣ複合セラミックスに対する摩擦係数を測定
した。本測定ではＲ３０ｍｍの球面摺動子状に加工した
Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣを用い、荷重２０ｇｆ、移動速度１
ｍｍ／ｓの条件とした。摩擦係数はいずれの保護膜の場
合にも０．２〜０．３で、比較例に示したＣ膜と同等で
あった。 また、膜の硬度はＨｋ（ヌープ硬度）１５００ｋｇｆ／
ｍｍ２以上で、いずれも比較例に示したＣ膜以上であっ
た。従って、本発明の保護膜はＣＳＳ試験時に潤滑剤が
損耗して、ヘッドと保護膜が直接接触した場合にも、十
分な摺動耐久性をもつものと考えられる。さらに、この
手法で作成した磁気記録媒体の耐食性を以下の方法で評
価した。磁気記録媒体を相対湿度９０％、温度６０℃の
条件下に一か月間放置した後、磁気記録媒体の表面を光
学顕微鏡で検査し、腐食痕の有無を調べた。本実施例で
作成した磁気記録媒体ではこの試験後も表面に腐食痕は
認められず、耐食性も優れていると判断された。このこ
とから、本実施例で作成した保護膜にはピンホールはほ
とんどないものと判断された。

【００２８】磁気記録媒体の保護層は磁気記録装置の高
性能化のためには薄いほど望ましいが、一方、磁気ヘッ
ドとの接触時の耐摺動信頼性の向上や磁性層の腐食防止
の観点からはある膜厚が必要である。このために、保護
膜の厚さは５〜６０ｎｍ、好ましくは１０〜５０ｎｍで
ある。

【００２９】

【比較例】基板として５．２５″φ　のＡｌ合金基板を
用い、実施例１と同様にＮｉ−Ｐ膜、Ｃｒ膜及び磁性膜
としてＣｏＮｉＣｒ膜を形成した後、保護膜としてＣタ
ーゲットを用いて、Ａｒ圧１ｍＴｏｒｒ、基板温度２０
０℃の条件で２０ｎｍのカーボン保護膜５を形成させた
。保護膜５上にパーフロロアルキルエーテル系の液体潤
滑剤をスピンコート法で塗布し、潤滑膜６を形成させた
。潤滑膜の平均膜厚をＦＴ−ＩＲ法でチェックしたとこ
ろ、約３ｎｍであった。

【００３０】磁気記録媒体のヘッドに対する摺動信頼性
を実施例１と同様の方法で評価した。しかし、比較例で
作成した磁気記録媒体は約二万回のＣＳＳ回数後に黙視
で確認できるきずが磁気記録媒体表面に検出され、高記
録密度の磁気記録装置に用いるには摺動信頼性は不十分
であった。

【００３１】

【実施例２】基板として５．２５″φ　の強化ガラス円
板１を用い、図２に示す構成の磁気記録媒体を作成した
。 上記基板上に、実施例１と同条件で、ほぼ同じ膜厚のＣ
ｒ膜３及び磁性膜４を形成させた。次いで、実施例１と
同様の方法で表１に示す保護膜５を形成した。膜厚は約
２５ｎｍであった。この円板上に実施例１と同様にパー
フロロアルキルエーテル系の液体潤滑剤をディップ法で
塗布し、潤滑膜６を形成して磁気記録媒体を得た。潤滑
膜の膜厚は約８ｎｍであった。磁気記録媒体のヘッドに
対する摺動信頼性を実施例１と同条件で評価したところ
、実施例１の磁気記録媒体とほぼ同レベルの耐摺動性に
優れた磁気記録媒体であることが判明した。

【００３２】

【実施例３】基板としてセラミックス系の５．２５″φ
　の円板を用いて、実施例２と同構成で、磁性膜まで形
成した磁気記録媒体を作成した。次いで、実施例１と同
様の方法で表１に示すような保護膜５をもつ磁気記録媒
体を形成した。

【００３３】この磁気記録媒体のヘッドに対する摺動信
頼性を実施例１と同条件で評価したところ、実施例１の
磁気記録媒体と同レベルの耐摺動性に優れた磁気記録媒
体であることが判明した。

【００３４】本発明の保護膜は実施例に示した基板が円
板状の磁気記録媒体に限定されることはなく、磁気テー
プ，フロッピディスク等、磁気ヘッドと組合せて使用す
る磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体に用いられる
。さらに、磁気記録媒体の構成も実施例に示した構成に
限定されることが無いことはいうまでもない。

【００３５】また、本発明の保護膜をもつ磁気記録媒体
は従来のＣ保護膜を用いた磁気記録媒体に比べて、磁気
ヘッドに対する耐摺動性に優れているため、複合セラミ
ックス製のスライダをもつ磁気ヘッドと組合せた場合、
磁気ヘッドと磁気記録媒体のスペーシングは０．１５μ
ｍ　以下にすることができ、さらに、磁気ヘッドと磁気
記録媒体がほとんど連続的に接触するような磁気ディス
ク装置にも適用できる。さらに、実施例１〜３のＣＳＳ
試験を磁気記録媒体の回転数を従来の３６００ｒｐｍ　
以上に上げて実施した場合にも耐摺動性はなんら低下す
ることはなかった。そのため、図３に示すような磁気ヘ
ッドと磁気記録媒体間のスペーシングが小さく、さらに
、磁気記録媒体の回転速度が大きく、磁気ヘッドのアク
セス時間の短かい高性能磁気記録装置を提供することが
できる。

【００３６】さらに、本発明の保護膜は膜の緻密性に優
れているため、磁性膜の耐食性を防止する機能に優れて
おり、ＣＳＳ方式を用いない磁気記録装置の記録媒体の
保護膜としても適用できる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の磁気記録媒体は保護層として緻
密性に優れた高硬度の膜を用いているので、耐摺動性、
耐食性に優れているだけではなく、潤滑剤の保持性にも
優れているため、長期にわたって高信頼性を保つことが
でき、高性能磁気記録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気記録媒体の構成を示す説明図であ
る。

【図２】本発明の他の磁気記録媒体の構成を示す説明図
である。

【図３】磁気ディスク装置を示すブロック図。

【符号の説明】

１…アルミニウム合金円板、２…下地層、３…中間層、
４…磁性層、５…保護層、６…潤滑膜、７…ガラス基板
、８…ベース、９…スピンドル、１０…モータ、１１…
磁気記録媒体（磁気ディスク）、１２…磁気ヘッド、１
３…キャリジ、１４…ボイスコイル、１５…マグネット
。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非磁性基体上に磁性層を設け、前記磁性層
   の上に保護層を設けた磁気記録媒体において、前記保護
   層が周期律表のＢ，Ａｌ，Ｓｉから選ばれた複数の元素
   と共に少なくとも炭素、及び酸素から選ばれた元素を含
   む膜であることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 【請求項２】請求項１において、前記保護層の膜厚が５
   〜５０ｎｍである磁気記録媒体。
3. 【請求項３】請求項１において、前記保護層をＢ４Ｃ　
   ，ＳｉＣ、及びＡｌ２Ｏ３の複合ターゲットを用いてス
   パッタ法によって形成した磁気記録媒体。
4. 【請求項４】請求項１において、非磁性基体として少な
   くともＡｌ合金，ガラス，プラスチックス及びセラミッ
   クスから選ばれた円板状の基体を用いる磁気記録媒体。
5. 【請求項５】請求項１の構造の前記磁気記録媒体と複合
   セラミックス製のスライダを設けた磁気ヘッドを組み込
   んだ磁気記録装置。