JPS623418A - 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】 工　発明の背景 技術分野 本発明は、磁気記録媒体およびその製造方法に関するも
のである。　さらに詳しくは、磁性薄膜を有する垂直磁
化方式の磁気記録媒体に関するものであって、本発明は
その磁性薄膜の曖良およびその製造方法に関するもので
ある。

先行技術とその問題点 磁気記録媒体の最近の研究動向は、従来の面内記録にか
わり、高密度記録が可能な垂直記録に移行しつつあり、
その研究報告も急増しているのが現状である。　その記
録媒体の製法も種々提案されており、その磁性薄膜とし
て、たとえば、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｒｅ、Ｃｏ−Ｖ。

Ｃｏ−Ｒｕ等のスパッタ膜、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−０等の
蒸着！Ｉ（イオンブレーティング膜も含む）、Ｇｏ−Ｎ
ｌ−Ｍｎ−Ｐ、Ｃｏ　−ＮＩ−Ｐ、Ｃｏ等のめッ！！膜
、Ｂ　ａ７　ｘライト、球状Ｃｏ等の塗布膜等が提案さ
れている。

これらの中では、特に成膜速度が高く、生産性に優れ、
しかも記録密度の高い等の点で蒸着法やイオンブレーテ
ィング法によって形成されたＣｏ・−〇ｒ系磁性薄膜が
好適であるとされている。　そして、より良好な磁気特
性を有する磁性薄膜を形成するために、成膜条件を種々
かえた研究が行われている。

これらの中の１つとして、Ｃｏ−Ｃｒの真空蒸着によっ
て形成された磁性薄膜中の柱状結晶粒表面にＣｒを偏析
させることが垂直方向の保磁力の向上にきわめて良好な
効果を及ぼす旨の報告がなされているａ　　（Ｎａｔｉ
ｏｎａｌ　ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ　Ｖｏｌ、
２８　Ｎｏ、ｆｌ　Ｄｅｃ、１９８２　Ｐ４〜Ｐ１４）
。

この報告によれば、磁性薄膜改暦時に、基体温度を高く
することにより、Ｃｒの偏析率が大きくなり、それに伴
い、膜面に垂直方向の保磁力が向上するとされている。

しかしながら、このような保磁力を杏子るだけでなく、
耐食性にすぐれ、経時劣化の少ない磁性薄膜を有する磁
気記録媒体およびその製造方法が要望されている。

■　発明の目的 本発明の目的は、磁気特性が良好で、しかも耐食性にす
ぐれ、経時劣化の少ない磁性薄膜を有する磁気記録媒体
を提供することにある。

■　発明の開示 このような目的は、下記の本発明によって達成される。

すなわち第１の発明は、基板上に、コバルトとクロムと
を含有する磁性薄膜を有する磁気記録媒体において、 上記磁性薄膜のクロム偏析率をＳ（％）、磁性薄膜の垂
直異方性磁界をＨｋ（ＫＯｅ）とした場合、 Ｈｋ≧０．０８３＋、３．２　　　　かつ−２０≦Ｓ≦
０ であることを特徴とする磁気記録媒体である。

また第２の発明は、基板上に、コバルトとクロムとを含
有する磁性薄膜を有する磁気記録媒体において、 上記磁性薄膜のクロム偏析率をＳ（％）、磁性薄膜の垂
直異方性磁界をＨｋ（ＫＯｅ）とした場合、 Ｈｋ≧０　、０８３＋３　、２　　　　かっ−２０≦Ｓ
　≦　Ｏ となるように、酸素導入を伴なったアーク放電イオンブ
レーティング法で磁性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である。

■　発明の具体的構成 以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。

本発明の磁気記録媒体は非磁性基体上に、コバルトとク
ロムとを含有する磁性薄膜を有する。

そして、この磁性薄膜は、磁性薄膜中のコバルト−クロ
ム柱状結晶粒のクロム偏析率をＳ（％）、磁性薄膜の垂
直異方性磁界をＨｋ（ＫＯｅ）とした場合、 Ｈｋ≧０．０８５＋３．２かつ 一２０≦Ｓ≦０ の関係を満足するものである。

この場合、特に ０　　、　０８３＋３　　、　７　≦Ｈｋ　≦０．０８
３＋４．７　　かつ −１５≦　Ｓ　≦　０ の関係を満足するとき、より好ましい結果をうる。

このような範囲をはずれると、下記のような不都合が生
じる。

すなわち、クロムの偏析率が一２０％未満となると、垂
直異方性磁界Ｈｋが小さくなり、しかも膜面に垂直方向
の保持力Ｈｅ上が低下する。

また、この値が０％をこえると、耐食性が極端に悪くな
る。

ここで、クロムの偏析率は、試料の飽和磁化Ｍ　ｓ　（
ｅｍｕ／ｃｃ）とクロム量の関係から同一のＭｓをもつ
バルクの合金のクロム量の値を標準として算出した値で
ある。

以下にその値の求め方を、第１図にそって説明する。

第１図の曲線ａ　（Ｂｏｚｏｒｔｈ線）はバルク合金の
飽和磁化Ｍ　ｓ　（ｅｍｕ／ｃｃ）とクロム量との関係
を示したものであり、Ｂｏｚｏｒｔｈのデータ［Ｒ，Ｍ
、Ｂｏｚｏｒｔｈ：　　Ｆｅｒｒｏｍａｇｅｔｉｓｍ　
　″　Ｐ２Ｏ３，Ｄ、ＶａｎＮｏｒｔｈｒａｎｄ　Ｃｏ
ｍｐａｎｙ　Ｉｎｃ、（１９５１月によるものである。

ここで、たとえば、サンプルが第１図の点Ｐ１で示され
るクロム量ｘ１　　（ｗｔ％）、Ｍｓの値としてｙｌ　
（ｅ鵬ｕ／ｃｃ）の値を有するとする。

この場合、偏析率Ｓは、クロム量ｘ１と同一のＭｓをも
つバルクのクロム量ｘ　Ｂ１（ｗｔ％）と比べ、より過
剰にあるものの割合として求められる。

すなわち偏析率Ｓは下記式（１）で表される。

式（１） ％式％（） この場合、点Ｐ１は、偏析率Ｓが正の場合である。

また第１図のＢｏｚｏｒｔｈのデータを下記式（２）の
ように直線近似すると偏析率は下記式（３）によって算
出される。

式（２） 式（３） なお、第１図のＢｏｚａｒｔｈ線ａより下方の点Ｐ２　
　（Ｘ２　　、　ｙ２　）は、偏析率Ｓが負の値となる
場合である。

また、磁性薄膜の垂直異方性磁界Ｈｋは、膜の面内Ｍ−
Ｈ曲線で原点を通る増磁曲線の接線とＭＳの交点の磁界
として測定できるものである。

このような磁性薄膜中には、クロムが１０〜２０曾ｔ％
（より好ましくは１１〜１９ｗｔ％）含有される。　こ
のクロムの含有率が１０ｗｔ％未膚になったり、あるい
は２０ｗｔ％をこえると、膜面に垂直方向の保磁力が低
下し、実用上好ましくない、　なお、このような磁性薄
膜中には、コバルトとクロム以外にさらに第３成分とし
てＦｅ、Ｎｉ、Ｃ，０等を５ｗｔ％以下の範囲内で含有
させることもできる。

このような磁性薄膜は、膜面にほぼ垂直な柱状結晶粒の
集合体である。　そしてこの磁性薄膜は、磁性薄膜を形
成する柱状結晶のモ均粒径をｄ（人）、磁性層の膜厚を
ｔ　（人）としたときｄ／ｌが０．１９〜０．５８とな
るように形成されることが好ましい。

磁性薄膜の柱状結晶の平均粒径ｄは７００〜２１００人
程度とされる。

磁性薄膜の膜厚は１２００〜１１０００人程度とされる
。

この磁性薄膜の厚さが１２００人未満となると強度が低
下し、また１１０００人をこえると、ヘッドタッチが悪
くなり、変調ノイズが大きくなってしまう。

そして、このような磁性薄膜を形成する柱状結晶は膜面
にほぼ垂直（Δθ５ｏ＜５　＠）に配向するものである
。

また、飽和磁化Ｍｓは２００〜４５０ ｅｍｕ／ｃｃ、膜面に垂直方向の保磁力Ｈｃ上は５００
０ｅ以上、特に６００〜１２０００ｅ程度とされる。

なお、平均粒径および膜厚等は１通常、表面および破断
面の電子顕微鏡写真［走査形顕微鏡（ＳＥＭ）および透
過形顕微鏡（ＴＥＭ）］によって、観測、算出すること
ができる。

本発明の磁性薄膜はアーク放電イオンブレーティング法
で形成されることが好ましい。

アーク放電イオンブレーティング法は、蒸発源を加熱し
蒸発してえられた蒸気流に対し、蒸発源近傍の蒸気流の
密度が比較的高いところで、熱電子放出源から放出した
熱電子を衝突させてＭ％流のイオン化を生じさせ、この
イオン化された蒸気流を電場や磁場により、被着体に垂
直方向に収束させて成膜するものである。

なお、本発明において、磁性薄膜中にクロムを偏析させ
、しかもその偏析率を制御するには、成膜時において、
酸素ガスを導入して、特に好ましくは蒸気流を酸素ガス
にさらし、その酸素ガス流量を調整すればよい。

この時の酸素ガス流量は１．０〜５．０ＳＣＣＭ１！１
度とする。

上述したアーク放電イオンブレーティング法をさらに詳
細に説明するための概略装置図が第２図に示されている
。

第２図において、真空槽内の圧力はｌＸ１０”Ｂ　〜５
Ｘ１０−５Ｔｏｒｒ程度とされる。

ハース４の中には、媒体の磁性薄膜を形成するＣｏ−Ｃ
ｒの蒸発源５が収納される。

このような蒸発源５は、電子ビーム加熱、抵抗加熱、高
周波誘導加熱等の加熱手段９（第２図に′おいては電子
ビーム加熱が例示しである。）によって加熱・蒸発させ
られる。　加熱手段は、均一組成の薄膜が得やすい電子
ビーム加熱を用いるのが好ましい。

加熱手段によって蒸発させられた物質は、蒸発源５の上
方近傍でイオン化され上方に位置する電Ｊｉｊ２に付与
された−５０〜−５００ｖ程度の負の電位によって加速
的に上昇・収束させられる。

図示の例では、この電極２上に非磁性基体７、例えば、
フィルム状の樹脂基板が固定されており、蒸発物質は、
非磁性基体７上に被着する。

なお、長尺の基体に連続的に被着を行うには・常法に従
えばよい。

また、収束用の電極２としては、公知の種々の構造、配
置のものであってよい。

蒸発源５の上方近傍に設けられた熱電子放出フィラメン
ト６から、電極６６方向に流れる熱電子によって、蒸発
物質のイオン化が促進される。

このような蒸発物質は、前述したように１通常フィルム
状の樹脂基板７の表面に被着し、磁性薄膜を形成する。

本発明では、動作圧力はＩ　Ｘ　１０−５〜５×１０’
Ｔｏｒｒ程度とすることが好ましい。

そして、イオン化電流５〜２０Ａ、収束電圧−５０〜−
５００Ｖ程度が好ましい。

なお本発明においては、磁性薄膜中のクロム偏析率をコ
ントロールするために、ノズル１１から所定量の酸素ガ
スが導入される。　この酸素ガス量等については前述し
たとおりである。

本発明で用いる非磁性基体７は、ポリエチレンテレフタ
レー）　（ＰＥＴ）、ポリアミド、ポリイミド、ポリフ
ェニレンサルファイド、ポリサルフォン、全芳香族ポリ
エステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテル
サルフォンおよびポリエーテルイミド等の樹脂、あるい
はＡｎ等の金属、ガラス等の非磁性材料であればいずれ
を用いてもよい、　また、用いる基体の形状等に制限は
なく、テープ状、ディスク状等のいずれであってもよい
。

なお２本発明の磁気記録媒体は、磁性薄膜上に種々の公
知のトップコート層を設層してもよい。

また、基体裏面にバー２クコート層を設層したリ、磁性
薄膜と基体との間にパーマロイ等の高透磁率金属薄膜の
中間層を設層してもよい。

■　発明の具体的作用効果 本発明によれば磁性薄膜中のクロム偏析率およびその偏
析率と異方性磁界との関係が所定の値を満足するように
磁性薄膜が形成される。

そのため、このような磁性薄膜を有する磁気記録媒体は
耐食性が良好で、経時劣化がきわめて少ない。　しかも
良好な磁気特性を示す。

このような磁気記録媒体は、垂直磁化方式の磁気テープ
、磁気ディスク、フレキシブルディスク等に用いて有効
である。

■　発明の具体的実施例 以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳
細に説明する。

（実施例１） φ２０ｃｍ、厚さ５０８ｍのポリエチレンテレフタレー
トベースフィルム基体を基板とし、アルコール洗浄した
後、第２図に示される真空槽内の基板°ホルダー電極２
に取りつけた。

粒径１〜３ｍｍ径の顆粒状コバルト−クロム合金を水冷
銅ハース４に収納し蒸発源５とし、真空槽内を２Ｘ１０
″６Ｔｏ　ｒｒまで排気した。

蒸発源５の近傍に熱電子発生用のタングステンフィラメ
ント６とイオン化のためのモリブデン電極６６を配設し
、いわゆるアーク放電型イオンブレーティングによって
、上記コバル）−クロムの磁性薄膜を形成した。

なお、イオンブレーティングの際に、所定の偏析率を得
るために、槽内に１表１に示される所定量の酸素を連続
導入した。

蒸発源−基板間圧１１１３０　ｃ　ｍ、基板温度７０℃
とした。　また電子銃の電流を０．６Ａ、イオン化電流
１５Ｖ、収束電圧を一２Ｏ０Ｖとした。

これに準じて、表１に示されるような種々のサンプルを
作製した（サンプルＮ００１〜９）。

なお、これらのサンプルについて、イオンブレーティン
グは磁性薄膜の厚さが０．５〜０゜６ｇｍになるところ
で停止した。　そしてこれらの磁性薄膜を形成する柱状
結晶の平均粒径を測定したところ１５００〜１６００人
であった。

なお、その測定方法は表面および破断面の電子顕微鏡写
真［走査形顕微鏡（ＳＥＭ）および透過形顕微鏡（ＴＥ
Ｍ）］から算出した。

なお、成膜速度は１５０〜２００人／ｓｅｃとした。

（比較例１） 実施例１で用いた基板および蒸着源を用１．％、蒸着法
によって、実施例１の場合に準じ磁性薄膜を設層した。

成膜条件として動作中の真空度は２　Ｘ　１０−３Ｔｏ
ｒｒ、蒸発源一基板の距離は２５ｃｍ、膜の堆積速度は
１５０〜２２０人／ｓｅｃとした。

なお、蒸着の際に、必要に応じ、所定の偏析率を得るた
めに１表１に示されるように、連続的に酸素導入を行っ
た。

磁性薄膜の厚さは０．５〜０．６ｇｍとし、磁性薄膜を
形成する柱状結晶の平均粒径を実施例１の場合と同様に
測定したところ４００〜６００人であった（サンプルＮ
ｏ−１０〜１３）。

これやのサンプルについて下記の特性を測定した。

（１）クロム含有率（％） あらかじめ検量線を作成し、サンプルのクロム含有量を
蛍光Ｘ線分析により求めた。

（２）クロム偏析率Ｓ（％） 第１図に示されるグラフをもとに、前述した偏析率の近
似計算式（３）より求めた。

（３）垂直異方性磁界Ｈｋ（Ｏｅ） 膜の面内Ｍ−Ｈ１ｔＩＩ＆１で原点を通る増磁曲線の接
線とＭｓの交点の磁界として測定した。

（４）膜面に垂直方向の保磁力Ｈｃ上（Ｏｅ）一定面積
に切り出したサンプルについて、振動試料型磁力計（Ｖ
ＳＭ）を用い、最大印加磁界をｌ０ＫＧとし保磁力を測
定した。

（５）耐食性 初期および６０℃、相対湿度９０％にて７日間保存後の
飽和磁束密度の変化率、Δφｍ／φｍ（％）を測定した
。

結果を表１に示した。

表１に示される各サンプルのクロム偏析率Ｓ

【図面の簡単な説明】

（％）と垂直異方性磁界Ｈｋ　（ＫＯｅ）の関係を第３
図にプロットした。　なお第３図に示される直線はＨｋ
＝０．０８３＋３．２を表わし、斜線部が本発明の債域
内であ′る。 これらの結果より本発明の効果が明らかである。 すなわち、本発明のサンプルは良好な Ｈｅ上、Ｈｋを示し、耐食性がきわめて高い。 なお、表１に示されるように、蒸着法は、低温蒸着では
Ｈｅ上が低く１．高温で実施しなければならないという
欠点がある。 また、ＲＦ法のイオンブレーティングでは、結晶配向が
乱れ、Ｈｅ上、Ｈｋが低くなってしまう。 そして、スパッタ法は、成膜レートが遅く実用性に乏し
いものである。 第１図はクロム偏析率の計算方法を説明するためにバル
ク合金の飽和磁化Ｍ　ｓ　（ｅｍｕ／ｃｃ）とクロム量
（ｗｔ％）との関係を示すグラフである。 第２図はアーク放電イオンブレーティングを行う装置概
略図である。 第３図は、表１に示される各サンプルのクロム偏析率Ｓ
（％）と垂直異方性磁界Ｈｋ（ＫＯｅ）の関係をプロッ
トしたグラフである。　なお、図中の斜線部は本発明の
領域を示すものである。 符号の説明 １・・・・アーク放電イオンブレーティング装置１１・
・・・ノズル、２・・・・電極 ４・・・・ハース、５・・・・蒸発源、６・・・・熱電
子放出フィラメント、 ６６・・・・電極、７・・・・基体 ９・・・・加熱手段 特許出願人　　ティーディーケイ株式会社代　　理　　
人　　　　弁理士　　石　　井　　陽　　−Ｆ［Ｇ、１ λＢ１ クロム量（Ｗｔ　’／ｅ　） Ｆ　Ｉ　Ｇ、　２ ＦＩＧ、３ １析牛Ｓ（４）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に、コバルトとクロムとを含有する磁性薄
   膜を有する磁気記録媒体において、上記磁性薄膜のクロ
   ム偏析率をＳ（％）、磁性薄膜の垂直異方性磁界をＨｋ
   （ＫＯｅ）とした場合、 Ｈｋ≧０．０８Ｓ＋３．２かつ −２０≦Ｓ≦０ であることを特徴とする磁気記録媒体。
2. （２）磁性薄膜が１０〜２０ｗｔ％のクロムを含有する
   特許請求の範囲第１項に記載の磁気記録媒体。
3. （３）磁性薄膜の膜厚が１２００〜１１０００Åである
   特許請求の範囲第１項または第２項に記載の磁気記録媒
   体。
4. （４）基板上に、コバルトとクロムとを含有する磁性薄
   膜を有する磁気記録媒体において、上記磁性薄膜のクロ
   ム偏析率をＳ（％）、磁性薄膜の垂直異方性磁界をＨｋ
   （ＫＯｅ）とした場合、 Ｈｋ≧０．０８Ｓ＋３．２かつ −２０≦Ｓ≦０ となるように、酸素導入を伴なったアーク放電イオンブ
   レーティング法で磁性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。