JPH0765351A - 磁気記憶体およびその製造方法 - Google Patents
磁気記憶体およびその製造方法Info
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Abstract
擦力の増加を抑えた磁気記憶体を提供する。 【構成】 磁性媒体を含む下地体1の上に、炭素膜保護
膜2、潤滑層4が被覆された構造を有する磁気記憶体に
おいて、炭素膜保護膜2表面にダングリングボンド3を
形成し、潤滑層4の官能基とその一部とが結合し、他の
ダングリングボンドは結合せずに残存している状態とす
る。
Description
に詳しくはヘッドとの接触摺動による摩耗を減少させた
磁気記憶体とその製造方法に関する。
ドと呼ぶ。)と磁気記憶体とを構成部とする磁気記憶装
置の記録再生方法には次のような方法がある。すなわち
操作開始時にヘッドと磁気記憶体面とを接触状態でセッ
トした後、磁気記憶体に所要の回転を与えることにより
ヘッドと磁気記憶体面の間に空気層分の空間を作り、こ
の状態で記録再生を行う方法である(コンタクト・スタ
ート・ストップ方式;以下、CSSと呼ぶ。)。この方
法では操作終了時に磁気記憶体の回転が止まり、この時
ヘッドと磁気記憶体面は操作開始時と同様に接触摩擦状
態にある。これらの接触摩擦状態におけるヘッドと磁気
記憶体の間に生じる摩擦力は、ヘッドおよび磁気記憶体
を摩耗させ、ついにはヘッドおよび磁性媒体に傷を生じ
せしめることがある。また前記接触摩擦状態において、
ヘッドのわずかな姿勢の変化がヘッドにかかる力を不均
一にさせ、ヘッドおよび磁気記憶体表面に傷を作ること
がある。このヘッドとの接触および摺動による磁気記憶
体の摩耗を防止するために、従来、米国特許第4277
540号,米国特許第4411963号,特開昭62−
103823号公報あるいは特開昭53−143206
号公報に示されているようなグラファイト状あるいはダ
イアモンド状の炭素膜,あるいは特開昭64−3771
1号公報に示されているような水素原子を含む炭素膜を
保護膜として被覆し、その上に特開昭52−49805
号公報に示されているようなパーフロロポリエーテルな
どの潤滑剤を被覆していた。ここで、パーフロロポリエ
ーテルとしては、例えば一般に以下の一般式で表される
ような主鎖(かっこで囲んだ部分)と官能基(G)から
なるパーフロロポリエーテルが用いられる。 潤滑剤A:GCF2(OCF2)p(OC2F4)qOCF2
G (ここで、p,qは2から25までの整数、Gは−CO
OH、−OHなどの官能基である。) 潤滑剤B:F(C3F6O)nC2F4G (ここで、nは3から25までの整数、Gは−COO
H、−OHなどの官能基である。) 潤滑剤C:F(CF(CF3)CF2O)mCF2G (ここで、mは3から25までの整数、Gは−COO
H、−OHなどの官能基である。)
膜は、表面に潤滑剤を吸着する吸着サイトは有しておら
ず、単に炭素膜保護膜上にパーフロロポリエーテルから
なる潤滑剤を被覆しただけである。このため、炭素膜保
護膜との付着性が悪くCSS試験により徐々に除去さ
れ、保護膜が摩耗して保護膜表面が平滑になり、摩擦力
が増大するなど機械的耐久性が悪かった。これはプラズ
マ化学蒸着法(CVD)やスパッタリング法で形成した
炭素膜は表面がグラファイト構造または2重結合で安定
化されているためである。また研磨などで機械的に表面
のグラファイト層を除去してダングリングボンドなどの
吸着サイトを形成させたとしても、ダングリングボンド
は大気中では不安定で、酸化したり水が吸着して短時間
(数ミリ秒程度)の間に安定化してしまう。例えば特開
昭64−37711号公報には、水素原子の添加により
炭素原子のダングリングボンドが消滅して安定化し、炭
素膜の下地に用いられている強磁性金属薄膜層との接着
性が改善されると記述されているが、保護膜が安定化す
ると強磁性金属薄膜層あるいは潤滑剤と保護膜との付着
性が悪くなり機械的耐久性はかえって悪くなる。本発明
はこのような従来の事情に対処してなされたもので、ヘ
ッドとの接触摺動による摩耗を減少させた磁気記憶体お
よびその製造方法を提供することを目的とする。
む基板上に、表面にダングリングボンドを有する炭素薄
膜からなる保護膜が形成され、さらに前記ダングリング
ボンドの一部と結合した潤滑膜が被覆された磁気記憶体
であって、ダングリングボンド密度と潤滑膜の官能基密
度との比である吸着サイト比(ダングリングボンド密度
/潤滑膜の官能基密度)が1を超えることを特徴とする
磁気記憶体である。
くは10-6トール以上の高真空中で炭素膜保護膜表面を
磁気ヘッドまたは研磨テープでわずかに削ることにより
炭素膜表面にダングリングボンドを形成させ、潤滑剤を
炭素膜保護膜に強固に吸着させることができる。表面を
機械的に除去しない炭素膜表面には水や酸素が吸着し、
ダングリングボンドは消滅して存在しない。真空中で表
面層を除去することにより表面の炭素と炭素の結合が切
れダングリングボンドが生成する。このダングリングボ
ンド上に水や酸素が吸着しないうちに真空中で潤滑剤を
塗布することにより潤滑剤が炭素膜表面に強固に結合す
る。潤滑剤の分子は30nm程度と長いので、潤滑剤分
子の末端の官能基部分を除いて主鎖に覆われた部分には
ダングリングボンドが残存している。これら残存ダング
リングボンドは磁気ヘッドとの摺動により潤滑剤分子が
除去されても再吸着が可能になる働きをする。そのため
には、ダングリングボンド密度(nd)と潤滑剤の官能
基密度(nl)の比(nd/nl)、すなわち吸着サイ
ト比(r)が1を超えるようにすることにより、ダング
リングボンドの一部が潤滑剤と結合し、他の部分は結合
せずに存在していることが重要である。ダングリングボ
ンドが全て潤滑層の吸着に消費(r=1)されている
と、潤滑層が摺動により除去された場合、再結合による
自己修復性が困難となって耐久性が悪くなる。またダン
グリングボンドが不足して潤滑剤の官能基が全て吸着で
きないとき(r<1)は、潤滑層の付着力が不足し、や
はり耐久性は悪くなる。
主鎖が保護膜表面に平行に配向しているから、nlは潤
滑剤分子の官能基数,主鎖の長さ(分子量に比例),保
護膜表面への配向状態および潤滑剤の官能基とダングリ
ングボンドとの結合を強めるための焼成条件により変化
させることができる。焼成後溶媒で吸着した潤滑剤を洗
うことにより弱い吸着状態の潤滑剤が除去され、nlが
変化する。nlは、吸着潤滑膜表面の水に対する接触角
から求めた被覆率と分子軌道法から求めた分子の大きさ
から計算できる。前記潤滑剤A,BおよびCにおいて、
通常nlは1011〜1014個/cm2である。一方、ダ
ングリングボンド密度ndは真空度および摺動の条件に
よって異なるが、1011〜1015個/cm2まで変化さ
せることができる。真空度10-6トールにおいて、摺動
条件は荷重1〜100グラムおよび回転数10〜300
rpmおよび摺動時間1〜120秒の範囲で、上記ダン
グリングボンドを作り出すことができる。なお、ダング
リングボンド数は電子スピン共鳴(ESR)法で測定で
きる。ダングリングボンドはプラズマアッシングやプラ
ズマエッチングなど、プラズマ,イオンなどの衝撃によ
る表面層の除去によっても形成できるが、研磨剤や磁気
ヘッドで摺動させて機械的に表面層を除去して形成させ
るのが最も効果が大きい。
保護膜表面に形成されたダングリングボンドの一部が潤
滑膜と該保護膜を強固に保持し、ヘッドの摺動によって
潤滑膜が除去されにくく、かつその再吸着による自己修
復機能を可能にすることによって、機械的耐久性を向上
させることが出来る。
は、本発明による磁気記憶体の断面構造を概略的に示し
たものである。同図に基づいて実施例を説明する。 実施例1 アルミ合金基板の上にニッケル−燐めっき膜が被覆さ
れ、表面粗さ0.02μmに鏡面仕上げされた基板の上
に、磁性媒体としてコバルト−白金−クロム合金を30
nmの厚さにめっきし、下地体1を作製した。次にこの
磁性媒体の上に炭素膜保護膜2として炭素をスパッタリ
ングにより被覆した後、真空度を10-8トールに保持し
た状態で磁気ディスク用基板を100rpmで回転させ
つつ研磨テープを100グラムで10秒間押しつけるこ
とにより、炭素膜保護膜表面2を研磨してダングリング
ボンド3を1平方センチメーター当たり1014個形成さ
せた。次に真空状態を保持したまま全体を下記の構造を
有する潤滑剤中に浸漬させて潤滑剤を塗布した。次に大
気中に取り出し、180℃で焼成して、潤滑剤の官能基
5をダングリングボンド3に吸着させた後、パーフロロ
ヘプタンからなる溶剤中に浸漬して余分な潤滑剤を除去
することにより、厚さ2nm程度の潤滑層4を形成して
磁気ディスクを作製した。nlは5.5×1013個/c
m2であるからr=1.8である。 潤滑剤A:HOH2CCF2(OCF2)13(OC2F4)
11OCF2CH2OH 潤滑剤B:F(C3F6O)17C2F4CH2OH 潤滑剤C:F(CF(CF3)CF2O)15CF2COO
H
ドを15グラムの荷重で30秒間摺動させて保護膜表面
を研磨して磁気ディスクを作製した。ndは2.7×1
014個/cm2であったのでr=4.9となる。
ディスクを作製した。nlは3.1×1012個/cm2
であるからr=32である。
ディスクを作製した。nlは4.6×1011個/cm2
であるからr=217である。
した。nlは6.7×1010個/cm2であるからr=
1492である。
ドを5グラムの荷重で30秒間摺動させて保護膜表面を
研磨し、また100℃で焼成して磁気ディスクを作製し
た。ndは3.5×1012個/cm2であったのでr=
7.6となる。
ドを10グラムの荷重で30秒間摺動させて保護膜表面
を研磨し、また100℃で焼成して磁気ディスクを作製
した。ndは6.9×1012個/cm2であったのでr
=15.0となる。
押しつけて保護膜表面を研磨し、また80℃で焼成して
磁気ディスクを作製した。ndは3.1×1011個/c
m2,nlは2.5×1011個/cm2であったのでr=
1.2となる。
気中に取り出した後、焼成せずに潤滑膜4を被覆して磁
気ディスクを作製した。ndは1010個/cm2であっ
たのでr=0.1となる。
で10秒間押しつけて保護膜表面を研磨し、また焼成せ
ずに磁気ディスクを作製した。ndは6×1010個/c
m2であったのでr=0.9となる。
起動・停止繰り返し試験(CSS試験)で評価したとこ
ろ、試験前の摩擦係数0.2が吸着サイト比(r)の違
いによって2万回後には図2に示すように変化した。実
施例1から8までの吸着サイト比rが1を越える領域で
は試験後の摩擦係数は1.0以下であるが、rが1に近
づくと急激に摩擦係数は増加し、比較例1および2のよ
うに吸着サイト比rが1以下になると摩擦係数は1.0
を越えるため機械的耐久性が急激に悪化する。なお、r
=1.2の実施例8ではCSS試験後の摩擦係数は0.
9であった。またr=0.9の比較例2では摩擦係数は
2.5であった。このように、表面に吸着サイト比が1
を越えるように設計された、ダングリングボンドを有す
る炭素膜上に潤滑膜を被覆した磁気ディスクは、機械的
耐久性が大幅に改善されることが分かった。またヘッド
で研磨した磁気ディスクの方が研磨テープよりも吸着サ
イト比rが大きく、CSS試験後の摩擦係数が小さいこ
とはより効率よく表面層を除去してダングリングボンド
を生み出しているものと考えられる。
記憶体は、ヘッドの摺動によって潤滑膜が除去されにく
く、かつその再吸着による自己修復機能を有しているの
で、ヘッドとの接触摺動による摩耗が減少し、その機械
的耐久性を向上させることができる。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 磁性媒体を含む基板上に、表面にダング
リングボンドを有する炭素薄膜からなる保護膜が形成さ
れ、さらに前記ダングリングボンドの一部と結合した潤
滑膜が被覆された磁気記憶体であって、ダングリングボ
ンド密度と潤滑膜の官能基密度との比である吸着サイト
比(ダングリングボンド密度/潤滑膜の官能基密度)が
1を超えることを特徴とする磁気記憶体。 - 【請求項2】 磁性媒体を含む基板上に炭素薄膜を真空
中で成膜した後、該真空中で前記炭素薄膜の表面を磁気
ヘッドあるいは研磨テープで摺動させて表面にダングリ
ングボンドを形成させ、次いで真空状態を破らずに潤滑
膜を形成することを特徴とする磁気記憶体の製造方法。
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