JPH0721561A - ディスクのテクスチュア製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディスク上で規則性を厳密にコントロール
し、均一な凹凸構造を形成して、理想的な表面形状を造
り出すことでディスクに良好な磨耗特性を保持させ、ヘ
ッドの浮動高度を低くすることができるための方法を提
供することを目的とする。 【構成】 スパッターあるいはイオン化反応エッチング
法を利用して、基板１２，１３上（ニッケル・リン／ア
ルミ）または磁性層１５上の保護膜１６に凹凸構造を形
成させるもので、この二種のエッチング法は、どちらも
基板１２，１３上または保護膜１６にメッキされた非連
続で半球形状のインジウム１９やその他の低融点の金
属、または合金を利用してエッチングマスクとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】これは、高密度ディスクの一種に
関する発明である。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスクとは通常、大量のトラック
からできており、磁気ヘッドがディスク上の円周路にそ
って滑るか浮動するかして、情報を磁気トラックに蓄積
したり取り出したりする。電子計算器工業の発達に伴
い、磁気ディスクの記憶容量も益々高度化しており、デ
ィスクの記憶密度と磁気ヘッドの浮動高度とは相反する
関係にある。

【０００３】ディスクの記憶密度を高めるためには磁気
ヘッドの浮動高度は低ければ低いほどよい。従ってディ
スク基板の表面は滑らかであればあるほど、それが磁気
ヘッドの浮動高度の減少に貢献している。しかしディス
クの表面が滑らかすぎると、それは磁気ヘッドとディス
クの接触面積を広げ、浮動時にヘッドの粘着（ｓｔｉｃ
ｔｉｏｎ）と摩擦（ｆｒｉｃｔｉｏｎ）を大きくするこ
とになる。この結果、磁気ディスクとヘッドおよび起動
モータの磨耗を引き起こすことにもなりかねない。

【０００４】この問題の発生をさけるために、磁性層の
上に耐磨耗性の保護膜をメッキし、例えばアモルファス
・カーボンでディスクを保護し、破損から守ることが可
能である。その他ディスクの最外層に各種の有機潤滑層
を付け加え、摩擦を軽減することができる。しかし、た
とえ潤滑層のあるディスクでも、どうしても粘着や摩擦
は起こるのであり、従ってディスク表面の形状あるいは
ディスクに凹凸を造り出すテクスチュア（ｔｅｘｔｕｒ
ｅ）をコントロールし、かつ潤滑層の維持および粘着・
摩擦を軽減することが課題となる。

【０００５】不要な粘着や摩擦を軽減するため、一般的
には機械研磨法によりディスク基板の表面を粗化し、ご
く細かな凹凸を持つラインを作る所謂テクスチュアリン
グが行われている。磁気ヘッドが粗化されてディスク表
面を移動するとき、ヘッドとディスクの平滑面の接触面
積は比較的小さくなり、粘着と摩擦も軽減される。従来
のディスクのテクスチュアの製造過程では、ネルパッド
を回転するディスク上で回転させ、同心円状のラインを
研磨・発生させていたが、この方法はあまりに古い方式
であり、ラインに沿って顆粒を発生させたり、またあま
りに粗雑な作りのために磁気ヘッドの浮動高度を充分に
下げることができず、２μの高さがほとんど限界であっ
た。またこの方法ではネルパッドの寿命が短く、オート
メーション化しにくいという欠点もあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】機械によるテクスチュ
アリングには上記のような欠点があるため、ヘッドの浮
動高度を低め、ディスクの磨耗特性を良好に保つことが
でき、またテクスチュアの形状もうまくコントロールで
きる非機械的なテクスチュアリング過程が非常に求めら
れているのである。

【０００７】本発明は、ディスクのテクスチュア製作方
法を提供することを目的としている。この方法による
と、ディスク上で規則性を厳密にコントロールし、均一
な凹凸構造を形成して、理想的な表面形状を造り出すこ
とでディスクに良好な磨耗特性を保持させ、ヘッドの浮
動高度を低くすることができるのである。この方法のも
う一つの特徴はオートメーション化に適していることで
ある。

【０００８】つまり本発明の目的とは、まったく新しい
ディスクのテクスチュアリングの方法を提供することで
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この方法はスパッターあ
るいはイオン化反応エッチング法を利用して、基板上
（ニッケル・リン／アルミ）または磁性層上の保護膜に
凹凸構造を形成させるもので、この二種のエッチング法
は、どちらも基板上または保護膜にメッキされた非連続
で半球形状のインジウムやその他の低融点の金属、また
は合金を利用してエッチングマスクとするものである。

【００１０】このマスキングでは、基板をマスキングす
る金属あるいは合金の融点、または少し高めの温度まで
加熱することにより、マスキングの素材が熱された基板
あるいは保護膜上にメッキされることで、均一に分散し
ている半球形状の顆粒を形成し、続いてスパッターある
いはイオン化反応エッチング法によりマスク素材は完全
にエッチングされ、そして半球形の縞状構造は基板や保
護膜上に複製され、必要な表面形状が形成されるのであ
る。

【００１１】この方法により縞状の顆粒が基板上に形成
され、その基板から上に向かってクローム層、コバルト
合金の磁性層、アモルファスのカーボン保護膜がメッキ
され、最後に潤滑層などが加えられるのである。もう一
つは基板上にまずクローム層、磁性層および保護膜がメ
ッキされ、その保護膜の上に縞状構造が形成され、そこ
に潤滑層が加えられるのである。

【００１２】

【作用】上記二つの方法は、共に容易にディスク全体あ
るいはその一部分に必要とする表面形状を作り出せるの
であり、例えばディスク内部の接触部だけにテクスチュ
アリングを施し、所謂“ｂａｎｄ ｔｅｘｔｕｒｅ”を
形成することができるのである。

【００１３】

【実施例】本発明の第１実施例 本発明における第１実施例では、ニッケル・リン層がメ
ッキされたアルミ基板およびインジウム金属（マスキン
グ素材）が使われている。図１に示したのは、本発明の
第１実施例により製作される磁気ディスクの断面図であ
る。順番に基板１１（１２＋１３）、底層１４、磁性層
１５、カーボン保護膜１６及び最外層の潤滑層１７であ
る。この例では、基板１１にアルミ・マグネシウム基板
１２及び無電解メッキされたニッケル・リン層１３が含
まれており、半球形の縞状の顆粒がニッケル・リン層１
３の上に形成されている。

【００１４】本発明の実施例にある磁気ディスク製造プ
ロセスでは、先ずアルミ・マグネシウム合金の基板をポ
リシング・研磨し、続いてニッケル・リン層を無電解メ
ッキするが、ポリシングによりその表面粗さ（Ｒａ）は
約２０オングストロームになっている。ポリシング処理
後のニッケル・リン／アルミ基板は、酸化炉あるいは酸
素ガスを含む電解炉に入れられ、ニッケル・リン層でニ
ッケル・リン酸化膜の生成が進む。図２に示す、１２，
１３，１８層は順にアルミ・マグネシウム合金基板、ニ
ッケル・リン層及びニッケル・リン酸化膜であり、この
ニッケル・リン酸化膜の上にインジウム金属がスパッタ
ーされるのである。スパッターの過程で、基板はインジ
ウム金属の融点より少し高い温度まで熱せられており、
インジウム金属は、基板にメッキされる時、熱のため液
状を呈している。基板の表面は処理済みの酸化膜である
ため、液状のインジウム金属はメッキされる時、その表
面張力の関係から酸化膜の上に半球形状で非連続の縞状
構造を形成する。図２の１９に示す通り、もし基板の表
面が酸化膜でなく、ニッケル・リン層であるなら、メッ
キされた液状インジウムは表面張力の関係からニッケル
・リン層の上に連続膜を形成し、必要とする半球形の非
連続の縞状構造が得られない可能性がある。

【００１５】半球形の縞状顆粒の密度及び大きさはコン
トロール可能であり、前者はインジウム金属膜の厚さに
応じ、先ずは増加し後に低下する。後者はインジウム金
属の厚さに応じて増加し続ける。半球形構造の高さは、
測定によればメッキされたインジウム金属膜の厚さの約
３〜４倍である。インジウム金属のメッキ後、基板はイ
ンジウム金属の融点以下に冷却され、液状インジウム金
属は固体化されるか、すぐにスパッター室に送られ、ス
パッター又はイオン化反応エッチングを施され、固体化
したか或いは液状であるインジウムは完全にエッチング
され、半球形構造はニッケル・リン層の上に複製され
る。前述の通り、インジウムマスクの半球形構造の大小
及び密度はその厚さと関連しており、従ってニッケル・
リンの表面構造はインジウム金属及び気体成分・気圧・
エネルギーなどのエッチング条件によって決定される。

【００１６】続いて基板は、スパッター設備により、順
にクローム底層１４、磁性層１５及びカーボン保護膜１
６がメッキされ、この後、取り出されたディスクには、
カーボン保護膜の上にペルフルノロ・ポリエター（ｐｅ
ｒｆｌｎｏｒｏ ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ）の潤滑層が形成
されているのである。上記が本発明の第１実施例のディ
スク製作過程である。

【００１７】本発明の第２実施例 本発明における第２実施例は、ニッケル・リン層をメッ
キしたアルミ基板上にクローム層・コバルト合金層及び
カーボン層を再メッキし、カーボン層にテクスチュアを
施すものである。マスキングする素材は同じくインジウ
ム金属である。図３は本発明の第２実施例により制作し
た磁気ディスクの断面図である。基板１１は第１の発明
の実施例と同じく、アルミ・マグネシウム基板１２及び
ニッケル・リンの無電解メッキ層１３を含んでおり、基
板のポリシングによる表面粗さはおよそ２０オングスト
ロームである。次がメッキされた低層クローム１４、磁
性層１５及び厚さ３００〜５００オングストロームのカ
ーボン保護膜であり、続いてエッチングによるカーボン
保護膜表面のテクスチュアが図３の２０に示されてお
り、最後が表面を覆う潤滑層１７である。

【００１８】本発明の実施例の磁気ディスクのテクスチ
ュア製作過程とは、カーボン保護膜の上にインジウム金
属をエッチングマスクとしてスパッターするものであ
る。インジウム金属をスパッターする時、基板はインジ
ウム金属の融点あるいは融点より少し高い温度まで加熱
されている。インジウム金属はメッキされる時、熱せら
れて液状になっているためカーボン層との表面張力の関
係から、本発明の第１実施例でニッケル・リン酸化膜の
上に形成したのと同様の半球形の非連続な縞状構造を形
成している。図４の２１に示す通り、半球形の縞状構造
の分布は非常に均一的であり、その密度や大小はメッキ
されたインジウム金属膜の厚さと密接に関連している。
つまり密度はインジウム金属の厚さに応じ、先ず増加
し、後に低下し、大きさはインジウムの厚さに伴い、増
加してゆくのである。

【００１９】インジウム金属のメッキ後、ディスクは冷
却され、液状のインジウム金属は固体化されるかあるい
は直ぐにスパッター又はイオン化反応エッチングを施さ
れる。インジウム金属とカーボン層に近似したエッチン
グ率を持たせるには、イオン化反応エッチングがより良
い選択である。適切な気体、例えばアルゴンと酸素の混
合気体を選択すれば、インジウム金属とカーボン層に近
似したエッチング率を持たせることができる。インジウ
ム金属が完全にエッチングされた後、その表面の形状は
カーボン層の上に複製されるのである。磨耗という点を
考慮に入れるならば、一番良いのはカーボン保護膜がテ
クスチュア後、やはり連続的であることである。従って
カーボン保護膜は少し厚めにし、エッチング後に非連続
膜が現れるのを防ぐのが良い。

【００２０】最後に潤滑層１７がカーボン層の上に形成
された後、ディスクは再びポリッシュされ、凸出物をな
くせば、本発明による磁気ディスクの製造プロセスは完
成する。前述の２種類の実施例のディスク製造過程に於
いては、底層・磁性層・保護膜及びインジウム金属また
はその他の低融点金属あるいは合金のスパッター、テク
スチュアのエッチング等の過程を含め、全て同一の真空
室内において実施される。磁気ディスクの表面形状はマ
スク層の厚さあるいは気体成分によってコントロールで
きるが、ディスクの最終的表面形状は通常試験片の粗さ
の影響を受けず、図５及び図６に示すように非常に滑ら
かで均一である。図５の２２はインジウムのマスク素材
であり、２３は第１実施例でのニッケル・リン基板ある
いは第２実施例のカーボン層にあたる。液状のインジウ
ム金属は、高い表面張力のため、凝集し、均一で滑らか
な表面を作っている。マスク素材が全てエッチングされ
た時、半球形の光沢のある表面は２３即ちニッケル・リ
ン層あるいはカーボン層にも複製されており、図６に示
す通り、底基板の粗さの影響を受けない。従来の機械的
テクスチュア法と比較すると、本発明では、表面形状を
うまくコントロールし、その欠点を減らすことができ、
半球形構造の高低差は約５０オングストロームにコント
ロールできるのである。

【００２１】前述の方法は、部分的にディスクのテクス
チュアが所謂バンドテクスチュア（ｂａｎｄ ｔｅｘｔ
ｕｒｅ）を形成するのに適している。図７に示したの
は、エッチングマスクを形成する際、シェードマスク２
４を加え、ディスクがその中間部分にだけマスク２２を
するのを防ぐものである。エッチング後、ディスク中央
部分にだけ図８に示す通りテクスチュアが見られる。シ
ェードマスクが遮蔽効果を発揮するため、半球形構造の
高さは中央から徐々に減少してゆき、非テクスチュア部
分に至り、非常に滑らかになっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】ニッケル・リン／アルミ基板上にテクスチュア
を施し、その後順にクローム、コバルト合金、カーボン
層および潤滑層をメッキした断面図である。

【図２】インジウム金属又はその他の低融点の金属ある
いは合金を酸化ニッケル・リン層上にメッキし、非連続
の縞状顆粒を形成した場合の断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例により製造された磁気デ
ィスクの断面図である。

【図４】カーボン保護膜上に非連続の縞状構造が形成さ
れた場合の断面図である。

【図５】液状金属が粗い表面に凝集し、エッチングマス
クとなる場合の断面図である。

【図６】図５によりエッチングが施された後の断面図。
マスキング素材は完全にエッチングされている図であ
る。

【図７】低融点金属をメッキしエッチングマスクとする
際、シェードマスクを使用するとディスクに部分的にエ
ッチングマスクがなされる場合の断面図である。

【図８】図７で示したエッチングにより得られた所謂バ
ンドテクスチュアの図である。

【符号の説明】

１１ 基板 １２ アルミ・マグネシウム基板 １３ ニッケル・リン層 １４ 底層 １５ 磁性層 １６ カーボン保護膜 １７ 潤滑層 １８ ニッケル・リン酸化膜 ２０ カーボン保護膜表面のテクスチュア ２１ 半球状の縞状構造 ２２ インジウムのマスク素材 ２３ ニッケル・リン層あるいはカーボン層 ２４ シェードマスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 嘉 雄 台湾新竹市科学園區竹村三路11号５樓 (72)発明者 曽 美 榕 台北市廈門街147巷14号４樓

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その場でマスキングを施し、その後エッ
   チングすることにより形成され、テクスチュアの基板素
   材はニッケル・リン／鉛、ガラス、陶磁器あるいはガラ
   ス陶器であり、カーボン層や酸化カルシウムあるいはそ
   の他の酸化膜または窒化膜などの保護膜の上にテクスチ
   ュアすることもできる磁気ディスクのテクスチュア製作
   方法。
2. 【請求項２】 底層、磁性層、保護膜層及びマスク層の
   スパッターとマスク層のエッチング等、全ての製造プロ
   セスが同一の真空システムの中で実施され、空気に晒さ
   れることはない、請求項１記載の２種の新しい磁気ディ
   スクのテクスチュアリングよりなるテクスチュア製作方
   法。
3. 【請求項３】 上記マスク素材は、例えばインジウムあ
   るいは鉛・錫合金の低融点の金属あるいは合金であり、
   酸化ニッケル・リン層、ガラス・陶器・あるいはガラス
   陶器などのノンウェットの基板表面にメッキされるか、
   カーボン、酸化ジルコニウムあるいはその他の酸化膜、
   窒化膜などのノンウェットの保護膜の上にメッキされ、
   マスキング素材をメッキする時、基板あるいは保護膜は
   マスキング素材の融点あるいは融点の少し上の温度まで
   熱せられており、マスキング素材はメッキされた後、熱
   により独立した縞状の構造を呈し、エッチングマスクの
   役目をし、マスキング素材はインジウムあるいは鉛・錫
   合金に限らず、その他の融点の低い素材、例えばガリウ
   ム・錫・ビスマス・鉛およびそれらの合金などもすべて
   マスキング素材として活用でき、基板が受入れ可能な温
   度から、適切な融点を持つマスキング素材を選択でき
   る、請求項１又は２記載の磁気ディスクのテクスチュア
   製作方法。
4. 【請求項４】 上記スパッターエッチングあるいはイオ
   ン化反応エッチング製造プロセス中においては適切な気
   体成分を選択し、マスキング素材とテクスチュア層素材
   に適切なエッチング率を持たせることによってマスク層
   の表面形状は、エッチング層上に複製することができ、
   例えばカーボン保護膜上にインジウムをマスキング素材
   としてメッキする場合、アルゴンと酸素の混合気体を選
   択し、それが適切な比率であればインジウムとカーボン
   のエッチング比率をうまく調整することができ、必要と
   するテクスチュアリング構造を得ることができ、その高
   低差は約５０オングストロームか、それ以下にコントロ
   ールできる、請求項１，２及び３のうちいずれか１項に
   記載の磁気ディスクのテクスチュア製作方法。
5. 【請求項５】 基板表面がノンウェットであって初めて
   マスク素材を半球形に凝集することができ、ニッケル・
   リン表面をノンウェット化し、すなわち炉内での酸化あ
   るいは真空室内での、ＤＣあるいはＲＦ電解槽酸化ある
   いはスパッターでノンウェットのカーボン等の素材をメ
   ッキしてゆき、真空室中で全ての製造プロセスを完成さ
   せることができ、 ディスクを空気に晒さないためには後者がより良い選択
   である、ニッケル・リン／アルミ基板上に、テクスチュ
   アリングすることを選択する場合のディスクのテクスチ
   ュア製作方法。
6. 【請求項６】 （１）基板１の表面は請求項５に述べる
   ように、ノンウットでなければならず、 （２）低融点の金属または合金の基板１１へのメッキに
   ついては、請求項３に述べたように、基板は非連続の縞
   状のエッチングマスクを形作るためマスキング素材の融
   点あるいは融点より少し高い温度まで加熱されなければ
   ならず、 （３）請求項２に述べたスパッターエッチングあるいは
   イオン化反応エッチングを利用し、マスキング素材を完
   全にエッチングして、マスキング素材の表面形状を基板
   上に複製し、 （４）連続して低層クローム、磁性層および保護膜など
   をスパッターした後、真空システムから取り出し、 （５）潤滑層を加えポリシング処理が済めば完成品であ
   る、スパッターエッチングあるいはイオン化反応エッチ
   ングにより基板１１にテクスチュアを形成するプロセス
   よりなる、ディスクのテクスチュア製作方法。
7. 【請求項７】 （１）ポリシング処理後の基板上に底層
   クローム、磁性層およびカーボン保護膜をスパッターメ
   ッキするが、これは一般のスパッター媒体の製造過程と
   同一であり、しかしカーボン層の厚さは約３００オング
   ストロームで一般より少し厚く、 （２）請求項３に述べたように、カーボン層上に低融点
   の金属あるいは合金をメッキしてマスキング素材とした
   場合、基板はマスキング素材の融点あるいは少し高めの
   温度に加熱され、非連続の縞状構造を形成しており、 （３）スパッターエッチングあるいはイオン化反応エッ
   チングを利用し、請求項２のようにマスキング素材を完
   全にエッチングしてしまい、マスキング素材の表面形状
   は保護膜の上に複製され、請求項６に述べた第１の方法
   との違いは、過度のエッチングを避けカーボン層の連続
   性を保持するという点であり、 （４）潤滑層を加えポリシング処理が済めば完成品とな
   るという手順よりなる保護膜上のテクスチュアよりな
   る、ディスクのテクスチュア製作方法。
8. 【請求項８】 請求項７に述べたように、底層クローム
   はテクスチュアされていない平滑表面あるいは近似的な
   同心円状にテクスチュアされている基板上にメッキで
   き、方向比（ｏｒｉｅｎｔａｌ ｒａｔｉｏ）を増加さ
   せ、より良い磁気性を獲得できる保護膜上のテクスチュ
   アよりなる、ディスクのテクスチュア製作方法。
9. 【請求項９】 おおむね請求項１乃至７に述べた内容と
   同様であり、相違点はマスキング素材をメッキする際シ
   ェードマスクを行うことにより、テクスチュアを接触部
   にだけ形成することである、磁気ディスク上に所謂バン
   ドテクスチュアを形成するディスクのテクスチュア製作
   方法。
10. 【請求項１０】 基板はどんな形状であろうとも、また
    表面が平滑か否かにかかわらず、どれも非常に平滑なテ
    クスチュア面が得られ、すなわち表面形状は基板表面の
    粗さの影響を受けず、このテクスチュアリング法はどの
    ような磨耗にも応用できる、低融点金属あるいは合金を
    エッチングマスクとし、スパッターあるいはイオン化反
    応エッチング法を用い、その場でテクスチュアを製作す
    る、ディスクのテクスチュア製作方法。