JPH0672303B2 - 硬質非晶質炭素膜 - Google Patents
硬質非晶質炭素膜Info
- Publication number
- JPH0672303B2 JPH0672303B2 JP62137270A JP13727087A JPH0672303B2 JP H0672303 B2 JPH0672303 B2 JP H0672303B2 JP 62137270 A JP62137270 A JP 62137270A JP 13727087 A JP13727087 A JP 13727087A JP H0672303 B2 JPH0672303 B2 JP H0672303B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- carbon film
- amorphous carbon
- substrate
- hydrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
- G11B5/72—Protective coatings, e.g. anti-static or antifriction
- G11B5/727—Inorganic carbon protective coating, e.g. graphite, diamond like carbon or doped carbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、磁気ディスクや磁気ヘッド等の表面に付着せ
しめて、硬度が高く、密着性に優れた耐磨耗性と潤滑性
とを兼ね備えた表面保護層の用途に適する硬質非晶質炭
素膜とその製造方法に関する。
しめて、硬度が高く、密着性に優れた耐磨耗性と潤滑性
とを兼ね備えた表面保護層の用途に適する硬質非晶質炭
素膜とその製造方法に関する。
（従来の技術） 磁気ディスクや磁気ヘッドは磁気ディスク装置に組込み
コンピューター端末の情報記憶装置として広く用いられ
ている。磁気ディスクは、アルミニウム金属板ないし
は、プラスチック等の基板上にフェライトや鉄、コバル
ト、ニッケルないしはこれらの化合物または、ネオジシ
ウム、サマリウム、カドリニウム、テルビウムなどの希
土類金属やそれらからなる磁性体を磁気記録媒体とし
て、塗布法やスパッタ法などにより薄い膜状に付着させ
て用いられる。
コンピューター端末の情報記憶装置として広く用いられ
ている。磁気ディスクは、アルミニウム金属板ないし
は、プラスチック等の基板上にフェライトや鉄、コバル
ト、ニッケルないしはこれらの化合物または、ネオジシ
ウム、サマリウム、カドリニウム、テルビウムなどの希
土類金属やそれらからなる磁性体を磁気記録媒体とし
て、塗布法やスパッタ法などにより薄い膜状に付着させ
て用いられる。
磁気ヘッドは種々の方式があるが、例えばアルミニウム
粉末と、炭化チタンとの混合粒を板状に成形焼結した焼
結基板上に薄膜状でコイルやヨークを形成する薄膜磁気
ヘッドが高密度磁気記録ヘッドとして採用されつつあ
る。この磁気ヘッドは、記録媒体に書き込まれた磁化の
向きに応じた磁束の変化を信号として取出すもので、可
能なかぎり磁気ディスク面に近ずけて使用されるもので
ある。また磁気ディスクは回転と停止を頻繁に繰り返
す。このため磁気ヘッドと磁気ディスク面は互いに接触
・磨擦を繰返し、磁気ディスクの記録媒体上に発生する
きず等から記録媒体を保護するための保護膜を必要とす
る。
粉末と、炭化チタンとの混合粒を板状に成形焼結した焼
結基板上に薄膜状でコイルやヨークを形成する薄膜磁気
ヘッドが高密度磁気記録ヘッドとして採用されつつあ
る。この磁気ヘッドは、記録媒体に書き込まれた磁化の
向きに応じた磁束の変化を信号として取出すもので、可
能なかぎり磁気ディスク面に近ずけて使用されるもので
ある。また磁気ディスクは回転と停止を頻繁に繰り返
す。このため磁気ヘッドと磁気ディスク面は互いに接触
・磨擦を繰返し、磁気ディスクの記録媒体上に発生する
きず等から記録媒体を保護するための保護膜を必要とす
る。
保護膜の備えるべき要点は耐磨耗性に優れていること、
基板ないしは下地との密着度が高いこと、表面の潤滑性
に優れていること等が掲げられる。膜の硬度が耐磨耗性
の評価に用いることができ、硬度が高いほど耐磨耗性に
優れている。密着性は磁気ヘッドの接触時あるいは磨擦
時に保護膜が剥離しないため重要で磁気ディスク媒体の
作製方法によってその表面性状が異なるため、媒体の表
面形状に合った保護膜材料および作製方法を選択するこ
とが必要である。
基板ないしは下地との密着度が高いこと、表面の潤滑性
に優れていること等が掲げられる。膜の硬度が耐磨耗性
の評価に用いることができ、硬度が高いほど耐磨耗性に
優れている。密着性は磁気ヘッドの接触時あるいは磨擦
時に保護膜が剥離しないため重要で磁気ディスク媒体の
作製方法によってその表面性状が異なるため、媒体の表
面形状に合った保護膜材料および作製方法を選択するこ
とが必要である。
従来この保護膜としては、厚み800Å程度の二酸化ケイ
素（SiO2）やアルミナ（Al2O3）等の酸化物やカーボン
膜が用いられている。SiO2やAl2O3は通常シリコンやア
ルミニウムの有機金属化合物を溶媒中に溶解したものを
コーティング塗布乾燥後熱処理する方法やアルゴンと酸
素等の混合ガス中でスパッタリングするかないしは蒸着
法で作られる。
素（SiO2）やアルミナ（Al2O3）等の酸化物やカーボン
膜が用いられている。SiO2やAl2O3は通常シリコンやア
ルミニウムの有機金属化合物を溶媒中に溶解したものを
コーティング塗布乾燥後熱処理する方法やアルゴンと酸
素等の混合ガス中でスパッタリングするかないしは蒸着
法で作られる。
カーボン膜は特開昭52−90281等に記載されている様な
炭素電極を用いた放電によって作られる炭素イオンビー
ムの蒸着法ないしは、1980年発行のジャーナル・オブ・
ノンクリスタリン・ソリッド誌（Journal of Non Cryst
alline Solids）第35＆36巻第435ページ〜第440ページ
に記載されているような方法で作られていた。
炭素電極を用いた放電によって作られる炭素イオンビー
ムの蒸着法ないしは、1980年発行のジャーナル・オブ・
ノンクリスタリン・ソリッド誌（Journal of Non Cryst
alline Solids）第35＆36巻第435ページ〜第440ページ
に記載されているような方法で作られていた。
（発明が解決しようとする問題点） 先に述べた種々の保護膜材料はしかしながら十分な硬
度、密着性を有しておらず例えばビッカース硬度の値
は、SiO2保護膜では2000kg/mm2、アルミナでは3000kg/m
m2またはスパッタ法等によるカーボン膜では3000kg/mm2
程度で密着性も良好とはいえなかった。例えば磁気ヘッ
ドを約10g程度の荷重で膜表面に押し付け磨擦によるキ
ズの発生を調べる試験方法では、500km程度の走行距離
以内で磨耗キズが発生してしまうという問題があった。
度、密着性を有しておらず例えばビッカース硬度の値
は、SiO2保護膜では2000kg/mm2、アルミナでは3000kg/m
m2またはスパッタ法等によるカーボン膜では3000kg/mm2
程度で密着性も良好とはいえなかった。例えば磁気ヘッ
ドを約10g程度の荷重で膜表面に押し付け磨擦によるキ
ズの発生を調べる試験方法では、500km程度の走行距離
以内で磨耗キズが発生してしまうという問題があった。
本発明は以上の欠点を改善した高硬度で特にCo−Ni−Ｐ
系の磁気記録媒体上に付着せしめ、耐磨耗性および基体
との密着性に優れかつ潤滑性の良好な磁気ディスク表面
保護膜の用途に適する保護膜材料とその製造方法を提供
することにある。
系の磁気記録媒体上に付着せしめ、耐磨耗性および基体
との密着性に優れかつ潤滑性の良好な磁気ディスク表面
保護膜の用途に適する保護膜材料とその製造方法を提供
することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明は硬度が高く耐磨耗性・密着性に優れた、表面保
護の用途に適する保護膜材料として、水素を含有させた
非晶質炭素膜中に更にシリコンおよびホウ素を含有せし
めたことを特徴とする硬質非晶質炭素膜材料であり、た
とえば直流グロー放電プラズマ気相合成法によって該硬
質非晶質炭素膜を製造することができる。
護の用途に適する保護膜材料として、水素を含有させた
非晶質炭素膜中に更にシリコンおよびホウ素を含有せし
めたことを特徴とする硬質非晶質炭素膜材料であり、た
とえば直流グロー放電プラズマ気相合成法によって該硬
質非晶質炭素膜を製造することができる。
本発明になる硬質非晶質炭素膜は水素（H2）中にメタン
（CH4）ガスを0.1体積％〜５体積％の範囲で混合した気
体を第１図に示す構造の直流グロー放電プラズマ気相合
成装置内に導入することで合成する。
（CH4）ガスを0.1体積％〜５体積％の範囲で混合した気
体を第１図に示す構造の直流グロー放電プラズマ気相合
成装置内に導入することで合成する。
第１図において、真空反応槽５内に設置した基板支持台
２上に基板３を設置し、直流電源６によって、側面に設
置した電極１との間に直流電圧を印加できるようにす
る。真空反応槽内は0.1トールから50トール程度の真空
度に保つため排気装置４によって排気しておく、原料ガ
スは、ボンベ８、９、10および11内に充填したものをガ
ス供給口７を通して真空反応槽内に導入する。
２上に基板３を設置し、直流電源６によって、側面に設
置した電極１との間に直流電圧を印加できるようにす
る。真空反応槽内は0.1トールから50トール程度の真空
度に保つため排気装置４によって排気しておく、原料ガ
スは、ボンベ８、９、10および11内に充填したものをガ
ス供給口７を通して真空反応槽内に導入する。
側面に設置した電極１には正および基板側には負の電位
となるようにして上記圧力範囲にてグロー放電を発生さ
せる。最も強いグロー放電は側面電極１に最も近い部分
で（主放電部12）で発生するが、上記の様な配置とする
ことで基板上に弱電界のプラズマガスを表面付近にほぼ
均一な厚みに作ることができる。
となるようにして上記圧力範囲にてグロー放電を発生さ
せる。最も強いグロー放電は側面電極１に最も近い部分
で（主放電部12）で発生するが、上記の様な配置とする
ことで基板上に弱電界のプラズマガスを表面付近にほぼ
均一な厚みに作ることができる。
原料ガスは水素で希釈した炭化水素ガスを用いシリコン
およびホウ素は、例えばシラン（SiH4）およびシボラン
（B2H6）の形でガス状で混合すれば良い。図中８、９、
10、11はそれぞれ炭化水素、水素、シラン、シボランの
ガスボンベを示す。これらの混合ガスは、上記の基板上
に直流グロー放電によって発生した弱電界プラズマガス
中で励起分解やイオン化を起し、直流電界中で加速を受
けて基板表面に付着し、添加元素を均一に含有した非晶
質状態の炭素膜となる。
およびホウ素は、例えばシラン（SiH4）およびシボラン
（B2H6）の形でガス状で混合すれば良い。図中８、９、
10、11はそれぞれ炭化水素、水素、シラン、シボランの
ガスボンベを示す。これらの混合ガスは、上記の基板上
に直流グロー放電によって発生した弱電界プラズマガス
中で励起分解やイオン化を起し、直流電界中で加速を受
けて基板表面に付着し、添加元素を均一に含有した非晶
質状態の炭素膜となる。
（作用） 通常メタン等の炭化水素と水素の混合ガスを直流グロー
放電させることによって得られる膜は非晶質で約10原子
％以上の水素を含有している。水素は炭素原子のダング
リングボンドの部分に入り、炭素の結合を埋めることに
よって非晶質状態を安定化させている構造とされてい
る。
放電させることによって得られる膜は非晶質で約10原子
％以上の水素を含有している。水素は炭素原子のダング
リングボンドの部分に入り、炭素の結合を埋めることに
よって非晶質状態を安定化させている構造とされてい
る。
本発明者らは、この様な非晶質膜の高硬度化を達成すべ
く、種々の金属元素の添加効果について炭素原子のダン
グリングボンドの一部を水素以外の金属元素で閉じるこ
とを意図し鋭意研究を進め、特にCo−Ni−Ｐ系の磁気記
録媒体上で密着性の向上と高硬度化に効果があり、かつ
表面平坦性の良好にできる手法として、金属元素の添加
された膜の合成方法を発明するに至った。
く、種々の金属元素の添加効果について炭素原子のダン
グリングボンドの一部を水素以外の金属元素で閉じるこ
とを意図し鋭意研究を進め、特にCo−Ni−Ｐ系の磁気記
録媒体上で密着性の向上と高硬度化に効果があり、かつ
表面平坦性の良好にできる手法として、金属元素の添加
された膜の合成方法を発明するに至った。
金属元素の添加による密着性の向上と高硬度化のメカニ
ズムについては不明の点もあるが、金属と炭素との結合
や基板媒体元素と保護膜界面での化学結合が形成される
ことによっているものと考えられる。
ズムについては不明の点もあるが、金属と炭素との結合
や基板媒体元素と保護膜界面での化学結合が形成される
ことによっているものと考えられる。
また、この様な方法を用いると、主放電部分から離れた
位置でのプラズマを利用するため基板付近の電界強度が
適当な値に制御でき、イオン衝撃等による基板の損傷や
付着した膜のエッチング等の問題がなく、磁気ディスク
保護膜としても実用可能な表面平坦性の極めて良好な膜
が生成でき、また、均一性にも優れたものとできる。
位置でのプラズマを利用するため基板付近の電界強度が
適当な値に制御でき、イオン衝撃等による基板の損傷や
付着した膜のエッチング等の問題がなく、磁気ディスク
保護膜としても実用可能な表面平坦性の極めて良好な膜
が生成でき、また、均一性にも優れたものとできる。
（実施例） 本発明になる硬質非晶質炭素膜の合成には第１図に示す
ような装置を用いた。直流グロー放電は基体を設置して
いない側の電極を正極として数百ボルトの電圧を印加し
た。放電電流密度は1mA/cm2とした。反応ガスはメタン
を用い水素ガスによって、１体積％から５体積％になる
よう流量で制御した。シリコンは水素で２体積％に希釈
したシランガスを用いた。ホウ素は同じく水素ガスで１
体積％に希釈したシボラン（B2H6）を用いた。
ような装置を用いた。直流グロー放電は基体を設置して
いない側の電極を正極として数百ボルトの電圧を印加し
た。放電電流密度は1mA/cm2とした。反応ガスはメタン
を用い水素ガスによって、１体積％から５体積％になる
よう流量で制御した。シリコンは水素で２体積％に希釈
したシランガスを用いた。ホウ素は同じく水素ガスで１
体積％に希釈したシボラン（B2H6）を用いた。
圧力は１トールから10トールの範囲とし、基体の温度は
ほぼ室温とし、約30分反応させた。
ほぼ室温とし、約30分反応させた。
この結果得られた膜は厚み1000Åで均一な干渉色を呈し
ており表面平坦性に優れた膜であることを示していた。
炭素、水素、シリコン、ホウ素はイオンマイクロアナラ
イザ、ラザフォード後方散乱法、プロトンリコイル検出
法によって含有量を評価した。
ており表面平坦性に優れた膜であることを示していた。
炭素、水素、シリコン、ホウ素はイオンマイクロアナラ
イザ、ラザフォード後方散乱法、プロトンリコイル検出
法によって含有量を評価した。
水素の含有量が20原子％〜35原子％、シリコンが100原
子ppm〜１原子％、ホウ素が500〜1000原子ppmのものに
ついて膜硬度を評価した所ビッカース硬度で8000〜1100
0kg/mm2が得られた。この値は従来の非晶質炭素膜の２
〜３倍以上で極めて高硬度で、しかも基体のCo−Ni−Ｐ
系の磁気記録媒体上での密着性の高い膜であった。また
これらの範囲をはずれたものは従来と同等以下の硬度し
か得られなかった。
子ppm〜１原子％、ホウ素が500〜1000原子ppmのものに
ついて膜硬度を評価した所ビッカース硬度で8000〜1100
0kg/mm2が得られた。この値は従来の非晶質炭素膜の２
〜３倍以上で極めて高硬度で、しかも基体のCo−Ni−Ｐ
系の磁気記録媒体上での密着性の高い膜であった。また
これらの範囲をはずれたものは従来と同等以下の硬度し
か得られなかった。
（発明の効果） この様に本発明になる硬質非晶質炭素膜は極めて硬度が
高く、Co−Ni−Ｐ系磁気ディスク媒体表面保護の用途に
適する材料として実用上有益である。またこの方法は含
有する金属元素によって基体との密着性も制御できるの
で各種の基体に対しても応用が可能で実用性は極めて大
きい。
高く、Co−Ni−Ｐ系磁気ディスク媒体表面保護の用途に
適する材料として実用上有益である。またこの方法は含
有する金属元素によって基体との密着性も制御できるの
で各種の基体に対しても応用が可能で実用性は極めて大
きい。
第１図は本発明に用いた装置の概略図を示す。第１図に
おいて、１は電極、２は電極となるべき基板支持台、３
は基板、４は排気装置、５は真空反応槽、６は直流電
源、７は混合ガスの供給口、８はメタンガスボンベ、９
は水素ガスボンベ、10はシランガスボンベ、11はシボラ
ンガスボンベを示す。
おいて、１は電極、２は電極となるべき基板支持台、３
は基板、４は排気装置、５は真空反応槽、６は直流電
源、７は混合ガスの供給口、８はメタンガスボンベ、９
は水素ガスボンベ、10はシランガスボンベ、11はシボラ
ンガスボンベを示す。
Claims (2)
- 【請求項１】水素を含有する非晶質炭素膜に更にシリコ
ンおよびホウ素を含有せしめたことを特徴とする硬質非
晶質炭素膜。 - 【請求項２】特許請求範囲第一項記載の硬質非晶質炭素
膜において、含有せる水素の量を20原子％以上35原子％
以下、シリコンを100原子ppm以上１原子％以下、ホウ素
を500原子ppm以上1000原子ppm以下とすることを特徴と
する硬質非晶質炭素膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62137270A JPH0672303B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 硬質非晶質炭素膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62137270A JPH0672303B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 硬質非晶質炭素膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63297208A JPS63297208A (ja) | 1988-12-05 |
| JPH0672303B2 true JPH0672303B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=15194748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62137270A Expired - Lifetime JPH0672303B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 硬質非晶質炭素膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672303B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010145704A1 (en) * | 2009-06-18 | 2010-12-23 | Sulzer Metaplas Gmbh | Protective coating, a coated member having a protective coating as well as method for producing a protective coating |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU631037B2 (en) * | 1989-12-28 | 1992-11-12 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Hard and lubricant thin film of amorphous carbon-hydrogen-silicon, iron base metallic material coated therewith, and the process for producing the same |
| US6835523B1 (en) | 1993-05-09 | 2004-12-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Apparatus for fabricating coating and method of fabricating the coating |
| US6171674B1 (en) | 1993-07-20 | 2001-01-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Hard carbon coating for magnetic recording medium |
| JP5860734B2 (ja) * | 2012-03-13 | 2016-02-16 | 株式会社ライテック研究所 | 硬質皮膜被覆部材およびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63219586A (ja) * | 1987-03-09 | 1988-09-13 | Minolta Camera Co Ltd | 非晶質水素化炭素膜の製造方法 |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP62137270A patent/JPH0672303B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010145704A1 (en) * | 2009-06-18 | 2010-12-23 | Sulzer Metaplas Gmbh | Protective coating, a coated member having a protective coating as well as method for producing a protective coating |
| CN102459688A (zh) * | 2009-06-18 | 2012-05-16 | 苏舍梅塔普拉斯有限责任公司 | 保护性涂层、具有保护性涂层的涂覆构件以及生产保护性涂层的方法 |
| JP2012530188A (ja) * | 2009-06-18 | 2012-11-29 | スルザー メタプラス ゲーエムベーハー | 保護コーティング、保護コーティングを有するコーティング部材、並びに保護コーティングを製造するための方法 |
| US8911867B2 (en) | 2009-06-18 | 2014-12-16 | Oerlikon Metaplas Gmbh | Protective coating, a coated member having a protective coating as well as method for producing a protective coating |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63297208A (ja) | 1988-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2531438B2 (ja) | 磁気ヘッドおよびその製造方法 | |
| JPH0672303B2 (ja) | 硬質非晶質炭素膜 | |
| JP2623785B2 (ja) | 磁気ディスク | |
| JP2000268357A (ja) | 磁気記録媒体の製造方法及び製造装置 | |
| JP2751396B2 (ja) | 磁気ディスク | |
| JPS63162872A (ja) | 硬質非晶質炭素膜 | |
| JPH01203211A (ja) | 硬質非晶質炭素膜 | |
| US4430361A (en) | Apparatus and method for preparing an abrasive coated substrate | |
| JPH0572471B2 (ja) | ||
| JPH04313812A (ja) | 磁気ディスク | |
| JPH049868B2 (ja) | ||
| JP2727817B2 (ja) | 磁気ディスク | |
| JPH0613752B2 (ja) | 硬質非晶質炭素膜 | |
| JPH056532A (ja) | 磁気デイスク | |
| JPH0383224A (ja) | 磁気ディスク | |
| JPH049870B2 (ja) | ||
| JPH048509B2 (ja) | ||
| JPH049869B2 (ja) | ||
| JPS62139872A (ja) | 硬質非晶質炭素膜 | |
| JPH05325176A (ja) | 磁気ディスク | |
| JPH0778871B2 (ja) | 磁気ディスク | |
| JPH04106722A (ja) | 磁気ディスク | |
| JPH06325312A (ja) | 誘導磁気ヘッド用ＦｅＲｈＧａＳｉ軟磁性材料 | |
| JPS60125949A (ja) | 光学的情報記録媒体 | |
| JPH079700B2 (ja) | 磁気記録媒体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070914 Year of fee payment: 13 |