KR20010080297A - 자기 기록 재생 장치 - Google Patents
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Abstract
비자성 지지체의 일부면 상에 적어도 금속 자성막이 성막됨과 함께 상기 금속 자성막이 형성된 측의 일주면의 표층에 불소계 윤활제층이 형성된 자기 기록 매체, 및 상기 자기 기록 매체와의 대향면이 탄화수소계 재료에 의해 화학 수식된 자기 헤드를 포함한다.
Description
자기 기록 매체는 오디오용 테이프, 비디오 테이프, 백업용 데이터 카트리지, 하드디스크 등으로서 널리 이용되고 있다. 이 자기 기록 매체로서는 매우 미세한 강자성 분말 및 결합제를 함유하는 자성 도료를 비자성 지지체 상에 도포하여 건조함으로써 자성층이 형성되는 소위 도포형 자기 기록 매체, 또는 강자성 금속 재료를 증착 등의 수법에 의해 비자성 지지체 상에 피착 형성함으로써 자성층이 형성되는 소위 금속 박막형 자기 기록 매체가 이용되고 있다.
이들 자기 기록 매체에 있어서는 스페이싱 손실을 최소한으로 하기 위해 자성층 표면의 평활화가 도모되고 있다. 고밀도 기록에 있어서는 사용하는 기록 파장이 짧기 때문에 표면 거칠기의 영향을 받기 쉬워, 표면 거칠기의 제어가 특히 중요하다.
그러나, 자성층 표면의 평활성이 양호하면 할수록 자기 헤드 등의 미끄럼 이동 부재에 대한 실질적인 접촉 면적이 커진다. 따라서, 자성층 표면의 평활성이 양호한 자기 기록 매체는 마찰 계수가 커지며 주행 도중에 미끄럼 이동 부재와 응착 현상 (소위, 접합)을 일으키기 쉬우며, 주행성, 내구성이 부족하는 등의 문제점이 많아진다.
예를 들면, 하드디스크 등으로 대표되는 자기 기록 재생 장치에 있어서는 일반적으로 디스크의 정지 시에는 자기 헤드가 디스크와 접촉하고 있으며, 기동 시에 디스크가 고속 회전되면, 그에 따라 자기 헤드가 디스크 표면으로부터 부상하여 이 상태에서 기록 재생이 행해지는 부상 방식이 이용되고 있다. 이러한 부상 방식에서는 기동 시의 디스크의 회전이 개시되고 나서, 자기 헤드가 부상하기까지의 사이 및 운전 정지 시의 자기 헤드가 디스크와 접촉하고 나서, 디스크의 회전이 정지하기까지의 사이에서 자기 헤드가 디스크 위를 미끄럼 이동하게 된다. 그 때의 자기 헤드와 디스크 사이의 마찰이 커지면 주행 안정성에 지장을 초래하거나, 자기 기록 매체 및 자기 헤드의 마모 감소의 원인이 되어 내구성을 열화시키는 원인이 된다. 그리고, 이 마모 손상이 자성층까지 이르면, 자성층에 기록되어 있는 정보가 파괴되는, 소위 헤드 크래시(head crash) 현상이 발생되어, 자기 기록 매체의 내구성을 열화시키는 원인이 된다.
또한, 최근 자기 기록 재생 장치의 고밀도화가 급속도로 진행되고 있기 때문에 자기 헤드의 부상량도 저하 일로를 걷고 있다. 또한, 부상량의 극한으로서 자기 헤드를 자기 기록 매체 표면에 항상 접촉시키면서 기록 재생을 행하는 방식, 소위 컨택트 방식도 제창되고 있다.
또한, 데이터 전송 레이트의 고속화에 따라 자기 기록 매체의 미끄럼 이동 속도는 보다 증가하는 경향에 있다.
이와 같이 자기 헤드의 부상량이 저하하고, 또한 자기 기록 매체의 미끄럼 이동 속도가 빠르게 되면, 자기 헤드와 자기 기록 매체가 접촉하는 시간도 필연적으로 증가한다. 그 때문에, 상술한 바와 같은 마찰의 문제가 발생될 가능성이 커진다.
그래서, 마찰의 문제점을 개선하기 위해 자기 기록 매체의 자성층 표면에 윤활제를 도포하여 윤활막을 형성하고, 또한 자기 헤드를 윤활 가능하게, 보다 표면 수식함으로써 마찰을 억제하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 또한, 자성층을 탄소, 산화물, 탄화물, 질화물 등으로 이루어지는 보호층에 의해 피막하고, 또한 보호막층 상에 윤활제를 도포하여 윤활막을 형성함으로써, 자기 기록 매체 자체의 내마모성을 향상시켜 상기 헤드 크래시 등을 방지하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.
현재, 윤활제로서는 여러가지의 것이 검토되고 있지만, 가장 많이 사용되고 있는 윤활제로는 퍼플루오로폴리에테르(PFPE)계 화합물 등의 불소계 윤활제를 들 수 있다.
즉, 현재 주류가 되고 있는 자기 기록 재생 장치에서는 자기 헤드와 자기 기록 매체 사이에 불소계 윤활제가 존재함으로써 자기 헤드와 자기 기록 매체와의 마찰을 저감시키고 있다.
그런데, 윤활제에 의한 자기 헤드와 자기 기록 매체와의 마찰 저감 효과에는 윤활제 자체의 각종 물성이 크게 영향을 미치게 하는 것은 물론이지만, 윤활제의 존재량도 매우 중요해진다. 즉, 윤활제량이 적은 경우에는 자기 기록 매체의 주행안정성에 지장을 초래함과 함께, 자기 헤드, 또한 자기 기록 매체의 마모의 원인이 된다. 한편, 윤활제량이 많은 경우에는 자기 헤드와 자기 기록 매체 사이에 생기는 윤활제에 기인한 메니스커스력이 증가하고, 스틱션력이 증가한다. 이 스틱션력의 증가는 주행 안정성에 영향을 미치게 할 뿐만 아니라, 경우에 따라서는 자기 기록 매체의 회전을 방해하는 등, 데이터의 기록 재생 자체에 영향을 미친다. 여기서, 스틱션력은 Contact Start Stop (이하, CSS라고 함) 테스트와 같이 자기 기록 매체의 회전을 정지시켜 자기 헤드가 자기 기록 매체에 접촉했을 때의 부착력, 또는 자기 기록 매체 회전 시에 있어서의 랜덤 씨크 동작 중의 플라잉 스틱션력 등, 자기 헤드와 자기 기록 매체 사이에 생기는 접합력을 총칭하고 있다.
그러나, 자기 기록 매체 상에 존재하는 윤활제는 자기 기록 매체의 주행 시간과 함께 자기 헤드로의 이착 등에 의해 시간 경과적으로 감소하는 경향에 있다. 이 때문에, 자기 헤드 및 자기 기록 매체의 장기 수명화를 고려하면, 보다 많은 윤활제가 자기 기록 매체 상에 존재하는 것이 요망된다.
본 발명은 자기 기록 재생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기 헤드와 자기 기록 매체 사이에 윤활제를 구비한 자기 기록 재생 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명을 적용한 자기 하드디스크 장치의 일 구성예를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명을 적용한 자기 하드디스크의 일 구성예를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명을 적용한 자기 하드디스크의 일 구성예를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명을 적용한 자기 하드디스크의 일 구성예를 나타낸 단면도.
도 5는 원자력 현미경에 의한 측정에 있어서의 포스 커브의 모식도.
본 발명은 이러한 종래의 실정에 감안하여 창안된 것으로, 자기 기록 매체를 이용한 자기 기록 재생 장치에 있어서 자기 헤드와 자기 기록 매체 사이에 생기는 스틱션력을 저감시키고, 이에 따라 높은 내구성을 갖는 자기 기록 재생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 자기 기록 재생 장치는, 비자성 지지체의 일주면 상에 적어도 금속 자성막이 성막됨과 함께 상기 금속 자성막이 형성된 측의 일주면의 표층에불소계 윤활제층이 형성된 자기 기록 매체; 및 상기 자기 기록 매체와의 대향면이 탄화수소계 재료에 의해 화학 수식된 자기 헤드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면이 화학 수식된 상태는 예를 들면, 탄화수소계 재료 등의 재료가 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 부착된 상태이다. 또한, 여기서, 윤활제층은 금속 자성막 상의 일면에 형성되어 있을 필요는 없고, 예를 들면 금속 자성막 상에 있어서 아일런드형으로 형성되어 있어도 좋다.
본 발명에 따른 자기 기록 재생 장치는, 자기 기록 매체의 금속 자성막이 형성된 측의 일주면의 표층에 불소계 윤활제층이 형성되어 자기 헤드의 상기 자기 기록 매체와의 대향면이 탄화수소계 재료에 의해 화학 수식된다.
따라서, 자기 헤드와 자기 기록 매체 사이에 생기는 스틱션력이 낮게 억제되고, 또한 윤활제의 자기 기록 매체로부터 자기 헤드로의 이착이 방지된다.
본 발명에 따른 자기 기록 재생 장치는, 비자성 지지체의 일주면 상에 적어도 금속 자성막이 성막됨과 함께 상기 금속 자성막이 형성된 측의 일주면의 표층에 탄화수소계 윤활제층이 형성된 자기 기록 매체; 및 상기 자기 기록 매체와의 대향면이 불소계 재료에 의해 화학 수식된 자기 헤드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자기 기록 재생 장치는, 자기 기록 매체의 금속 자성막이 형성된 측의 일주면의 표층에 탄화수소계 윤활제층이 형성되어 자기 헤드의 상기 자기 기록 매체와의 대향면이 불소계 재료에 의해 화학 수식된다.
따라서, 자기 헤드와 자기 기록 매체 사이에 생기는 스틱션력이 낮게 억제되고, 또한 윤활제의 자기 기록 매체로부터 자기 헤드로의 이착이 방지된다.
본 발명에 따른 자기 기록 재생 장치는, 비자성 지지체의 일주면 상에 적어도 금속 자성막이 성막됨과 함께 상기 금속 자성막이 형성된 표층에 윤활제층이 형성된 자기 기록 매체, 및 상기 자기 기록 매체와의 대향면이 화학 수식된 자기 헤드를 포함하는 자기 기록 재생 장치에 있어서, 원자간력 현미경(Atomic Force Microscope, 이하, AFM이라고 함)에 의해 측정한 부착력이 상기 자기 헤드의 상기 자기 기록 매체와의 대향면이 화학 수식되지 않은 경우의 부착력보다도 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자기 기록 재생 장치는, AFM에 의해 측정한 부착력이 자기 헤드의 자기 기록 매체와의 대향면이 화학 수식되지 않은 경우의 부착력보다도 작게 된다.
이하에 있어서는, 자기 하드디스크 장치에 본 발명을 적용한 경우에 대해 설명한다. 또한, 이하에 도시한 도면에 있어서는 특징이 되는 부분을 확대하여 도시하고 있기 때문에 실제 척도와는 다른 경우가 있다.
우선, 도 1을 참조하여 자기 하드디스크 장치의 개요를 설명한다. 샤시(1)에는 일면에 회전 이동형 헤드 액튜에이터(2)가 회전 이동 가능하게 부착되고, 그 가로에 기록 전치 증폭기(3)가 부착되며, 또한 다른 면측에 구동 기구를 구성하는 스핀들 모터(도시되지 않음)가 지지된다.
샤시(1)는 금속 재료에 의해 평판한 구형으로 형성되어 자기 하드디스크 장치를 구성하는 부재가 탑재되는 프레임이 되는 것이다.
스핀들 모터(도시되지 않음)는 구동축(4)이 샤시(1)의 일면측으로 돌출하도록 배치된다. 구동축(4)의 선단에는 원환형의 기록 매체 지지면(도시되지 않음)이 형성되어 있으며, 자기 하드디스크(5), 기록 매체 지지면(도시되지 않음)에 지지됨과 함께, 클램프 부재(6)와 고정 부재(7)에 의해 기록 매체 지지면과 클램프 부재(6) 사이에 협착되어 구동축(4)에 연결 고정된다.
회전 이동형 헤드 액튜에이터(2)는 구동 장치(8)와 아암(9)과 서스펜션(10)으로 이루어지며, 서스펜션(10)의 선단에는 기록 헤드 칩(도시되지 않음) 및 재생헤드 칩(도시되지 않음)이 부착된 헤드 슬라이더(11)가 설치되어 있다. 그리고, 회전 이동형 헤드 액튜에이터(2)는 구동 장치(8)에 의해 자기 디스크(5)의 대략 반경 방향으로 회전 이동이 자유롭게 되어 있다.
기록 헤드 칩 및 재생 헤드 칩은 자기 하드디스크와의 대향면이 탄화수소계 재료에 의해 화학 수식되어 있다. 여기서, 탄화수소계 재료는 하기 화학식 1로 표시되는 것이 이용된다. 그리고, 자기 헤드 칩의 자기 하드디스크와의 대향면이 화학 수식된 상태는 예를 들면 탄화수소계 재료 등의 재료가 자기 헤드 칩의 자기 하드디스크와의 대향면에 부착한 상태의 것이다.
(상기 식 중, R1은 탄화수소부, X1은 자기 헤드에 흡착될 수 있는 관능기임)
또한, 상기 화학식 1에 있어서, R1은 CnYm으로 표시되는 직쇄 또는 분기 탄화수소 (상기 식 중, 1<n<20, n<m, Y는 수소, 할로겐으로부터 선택된 1종의 원소임. 다만, 불소의 경우에는 5 이하의 부분 불화물임), 아릴기, 복소방향족으로 이루어지는 군으로부터 선택된 것을 이용할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에 있어서 X1은 자기 헤드에 흡착될 수 있는 수산기, 카르복실키, 카르보닐기, 아미노기, 아미드기 및 술폰산기로 이루어지는 군으로부터 선택된 것을 이용할 수 있다. 그리고, X1은 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 것도 이용할 수 있다.
(상기 식 중, X2는 알킬기, 알콕실기 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택됨)
(상기 식 중, X3은 알킬기, 알콕실기 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택됨)
상기 화학식 2 및 상기 화학식 3에 있어서의 X2 및 X3은 알킬기, 알콕실기 또는 할로겐을 이용할 수 있다. 또한, X2 및 X3은 3개의 X2 및 X3이 전부 동일할 필요는 없고, 상술한 알킬기, 알콕실기 또는 할로겐을 조합하여 이용하여도 좋다. 그리고, 이들 재료는 소위 실란 커플링제 또는 티타네이트 커플링제로 총칭된다.
상기 탄화수소계 재료에 의해 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식하는 방법은 톨루엔, 헥산 등 상기 유기 화합물이 십분 용해하는 용매를 선택하고, 얻어진 용액에 디핑하는 수법이나, 상기 탄화수소 재료를 희석하지 않고 화학 수식하는 등, 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 용액 디핑의 경우, 사용하는 용매도 특별히 한정되지는 않는다.
또한, 상기 탄화수소계 재료에 의한 자기 헤드의 화학 수식을 보다 강고한 것으로 하기 위해, 화학 수식하기 전에 자기 헤드를 유기 용매로 세정하거나, 자외선 조사하는 등의 수법을 이용하여도 좋다. 또한, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식한 후에 열처리 등을 실시하거나, 용매 세정하여 여분의 미흡착 탄화수소 재료를 제거하는 등의 처리를 실시하여도 좋다.
그리고, 상기 탄화수소계 재료는 단독으로 이용하여도 좋고, 혼합해서 이용하여도 좋다.
한편, 본 발명을 적용한 자기 하드디스크는 도 2에 도시한 바와 같이 비자성 지지체(21)와 이 비자성 지지체(21)의 일주면 상에 성막된 금속 자성막(22)과 금속 자성막(22) 상에 성막된 카본 보호막(23)과, 카본 보호막(23) 상에 형성된 윤활제층(24)을 구비하는 것이다. 여기서, 윤활제층은 금속 자성막 상의 일면에 형성되어 있을 필요는 없고, 예를 들면 금속 자성막 상에 있어서 아일런드형으로 형성되어 있어도 좋다.
비자성 지지체(21)의 재질로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르류, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀류, 셀룰로스와 아세테이트, 셀룰로스다이아세테이트, 셀룰로스부틸레이트 등의 셀룰로스 유도체, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴 등의 비닐계 수지, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리아미드 등의 고분자 재료 외, Al을 주성분으로 한 Al-Mg 합금 등의 알루미늄 합금, 티탄 합금 등의 경금속, 알루미늄 유리 등의 세라믹 등을 들 수 있다. 비자성 지지체(1)에 Al 합금판이나 유리판 등의 강성을 갖는 기판을 사용한 경우에는 기판 표면에 알루마이트 처리 등의 산화피막이나 Ni-P 피막 등을 형성하여 그 표면을 딱딱하게 하여도 좋다.
금속 자성막(22)을 구성하는 재료로서는 도포형 자기 하드디스크의 경우에,-Fe2O3자성 분말, 바인더 역할을 하는 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리우레탄 등의 고분자, 내마모성을 향상시키는 Al2O3입자 등을 들 수 있다.
또한, 박막형 자기 하드디스크의 경우에는 Co-Ni계 합금, Co-Pt계 합금, Co-Cr계 합금, Co-Pt-Cr계 합금, Co-Pt-Ni계 합금 등, Co를 주성분으로 한 합금 등을 들 수 있다. 그리고, 고밀도 녹화를 목표로 하는 자기 하드디스크로서는 박막형 자기 디스크 매체가 넓게 이용된다.
금속 자성막(22)은 이들 금속 자성 재료의 단층막이여도 좋고, 층마다 조성 또는 성막 조건을 바꾼 다층막이여도 좋다.
또한, 금속 자성막(22)의 배향성을 좋게 하고, 유지력 등의 자기적 특성을 향상시키기 위해 비자성 지지체(21)와 금속 자성막(22) 사이에 예를 들면, Cr으로 이루어지는 기초층을 설치하여도 좋다.
또한, 금속 자성막(22)이 다층막인 경우에는 각 층간에 중간층을 설치함으로써, 부착력의 향상, 항(抗)자성의 제어 등을 행하여도 좋다.
금속 자성막(22)을 형성하기 위한 박막 형성 기술로서는 진공하에서 강자성 재료를 가열 증발시키고 비자성 지지체(21) 상에 침착시키는 진공 증착법이나, 강자성 금속 재료의 증발을 방전 중에 행하는 이온 플레이팅법, 아르곤을 주성분으로 하는 분위기 중에서 진공 방전을 일으켜서 생긴 아르곤 이온으로 타겟 표면의 원자를 두드려 대는 스퍼터법 등, 소위 PVD(물리적 기상 성장) 기술을 이용할 수 있다.
카본 보호막(23)은 금속 자성막(22)의 마모를 방지하여 미끄럼 이동 내구성을 부여함과 함께 외부의 습기 등으로부터 금속 자성막(22)을 보호하기 위해 금속 자성막(22) 상에 설치된다. 또한, 보호막의 재료로서 경도가 높은 다이아몬드형 카본(DLC), 질화 카본, SiO2등을 이용하여도 좋다.
여기서, 카본 보호막(23)은 탄화수소계 가스를 이용한 CVD법 등에 의해 성막된다. 또, CVD법으로서는 플라즈마 CVD법, ECR 플라즈마 CVD법, 아크제트 플라즈마 CVD법 등을 들 수 있다.
윤활제층(24)을 형성하는 윤활제로서는 불소계 윤활제를 이용할 수 있다. 이와 같은 재료로서는 퍼플루오로폴리에테르(PFPE)계의 불소 함유 고분자가 대표적인 것으로서 들 수 있다. 또한, 저분자 탄화불소계 재료, 또는 일부 탄화수소 재료를 함유하고 있어도 좋다. 또한, 윤활제층(24)은 예를 들면 디핑법, 스핀 코팅법 등, 종래 공지의 수법에 의해 형성할 수 있다.
이상과 같이 구성된 자기 하드디스크 장치는 자기 하드디스크 각속도가 일정해지도록 회전 구동시켜서 도시하지 않은 자기 헤드에 의해 신호를 기록 재생한다.
이 자기 하드디스크 장치에서는 기록 헤드 칩 및 재생 헤드 칩이 자기 하드디스크와의 대향면을 탄화수소계 재료로부터 화학 수식되어 있다. 그리고, 자기 하드디스크의 카본 보호막(23) 상에 불소계 윤활제에 의해 윤활층(24)이 형성되어 있다. 따라서, 이 자기 하드디스크 장치에서는 탄화수소계 재료에 의해 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식이 실시된 자기 헤드와 불소계 윤활제층을 갖는 자기 하드디스크를 조합하여 이용하기 때문에 자기 헤드와 자기 하드디스크 사이에 생기는 메니스커스력을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 스틱션력을 낮게 억제할 수 있다. 따라서, 윤활제량을 많게 한 경우에 있어서도 자기 하드디스크의 주행 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 자기 하드디스크로부터 자기 헤드로의 윤활제의 이착이 생기지 않기 때문에 윤활 효과가 장기간에 걸쳐 계속되어, 자기 헤드 및 자기하드디스크의 장기 수명화가 가능해진다.
또한, 본 발명에 따른 자기 하드디스크 장치는 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면이 불소계 재료에 의해 화학 수식되어 자기 헤드 디스크에 탄화수소계 윤활제에 의해 윤활제층이 형성된 구성으로 하여도 좋다.
즉, 도 1에 도시된 자기 하드디스크 장치에 있어서 기록 헤드 칩 및 재생 헤드 칩은 자기 하드디스크와의 대향면을 불소계 재료에 의해 화학 수식된다. 여기서, 불소계 재료는 하기 화학식 4로 표시되는 것이 이용된다.
(상기 식 중, R2는 불화탄소부, X4는 자기 헤드에 화학 흡착될 수 있는 관능기임)
또한, 상기 화학식 4에 있어서, R2는 CpFq로 표시되는 직쇄, 분기 불화 탄소 (상기 식 중, 1<p<20, p<q임), 또는 Cp'Fq'Hr'로 표시되는 부분 불화 탄소 (상기 식 중, 1<p'<20, p'<q', r'<6임)로 표시되는 것을 이용한다.
또한, 상기 화학식 4에 있어서, X4는 자기 헤드에 흡착될 수 있는 수산기, 카르복실키, 카르보닐기, 아미노기, 아미드기 및 술폰산기로 이루어지는 군으로부터 선택된 것을 이용할 수 있다. 그리고, X4는 하기 화학식 5 또는 하기 화학식 6으로 표시되는 것도 이용할 수 있다.
(상기 식 중, X5는 알킬기, 알콕실기 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택됨)
(상기 식 중, X6은 알킬기, 알콕실기 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택됨)
상기 화학식 5 및 화학식 6에 있어서의 X5 및 X6은 알킬기, 알콕실기, 또는할로겐을 이용할 수 있다. 또한, X5 및 X6은 3개의 X5 및 X6이 전부 동일할 필요는 없고, 상술한 알킬기, 알콕실기, 또는 할로겐을 조합하여 이용하여도 좋다. 그 리고, 이들 재료는 소위 실란 커플링제 또는 티타네이트 커플링제로 총칭된다.
상기 불소계 재료에 의해 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식하는 방법은 상기 유기 화합물이 충분히 용해하는 용매, 예를 들면, GALDEN 시리즈 (아우지몬트사 제조)나 HFE7000시리즈 (3M사 제조) 등을 선택하고, 얻어진 용액에 디핑하는 방법이나, 상기 불소계 재료를 희석하지 않고 화학 수식하는 등, 특별히 한정되지 않는다. 그리고, 용액 디핑의 경우, 사용하는 용매도 특별히 한정되지 않는다.
또한, 상기 불소계 재료에 의한 자기 헤드의 화학 수식을 보다 강고한 것으로 하기 위해서, 화학 수식하기 전에 자기 헤드를 유기 용매로 세정하거나, 자외선 조사하는 등의 수법을 이용하여도 좋다. 또한, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식한 후에 열처리 등을 실시하거나, 용매 세정하여 여분의 미흡착 불소계 재료를 제거하는 등의 처리를 실시하여도 좋다.
그리고, 상기 불소계 재료는 단독으로 이용하여도 좋고, 혼합해서 이용하여도 좋다.
한편, 본 발명을 적용한 자기 하드디스크는 도 3에 도시한 바와 같이 비자성 지지체(25)와, 이 비자성 지지체(25)의 일주면 상에 성막된 금속 자성막(26)과, 금속 자성막(26) 상에 성막된 카본 보호막(27)과, 카본 보호막(27) 상에 형성된 윤활제층(28)을 구비하는 것이다.
비자성 지지체(25), 금속 자성막(26) 및 카본 보호막(27)에 대해서는 상기에 있어서 설명한 것과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
이하, 윤활제층(28)에 대하여 설명한다.
윤활제층(28)을 형성하는 윤활제로서는 장쇄 탄화수소 에스테르, 지방산 등, 일반적인 자기 기록 매체에 있어서 이용되고 있는 것을 사용할 수 있다. 또한, 윤활제층(28)은 예를 들면, 디핑법, 스핀 코팅법 등 종래 공지의 수법에 의해 형성할 수 있다.
이상과 같이 구성된 자기 하드디스크 장치는 자기 하드디스크 각의 속도가 일정해지도록 회전 구동시켜서 도시하지 않은 자기 헤드에 의해 신호를 기록 재생한다.
이 자기 하드디스크 장치에서는 기록 헤드 칩 및 재생 헤드 칩이 자기 디스크와의 대향면을 불소계 재료에 의해 화학 수식되어 있다. 그리고, 자기 하드디스크의 카본 보호막(27) 상에 탄화수소계 윤활제에 의해 윤활층(28)이 형성되어 있다. 따라서, 이 자기 하드디스크 장치에서는 불소계 재료에 의해 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식이 실시된 자기 헤드와 탄화수소계 윤활제층을 갖는 자기 하드디스크를 조합하여 이용하기 때문에 자기 헤드와 자기 하드디스크 사이에 생기는 메니스커스력을 저감시킬 수 있으며, 그 결과, 스틱션력을 낮게 억제할 수 있다. 따라서, 윤활제량을 많게 한 경우에 있어서도 자기 하드디스크의 주행 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 자기 하드디스크로부터 자기 헤드로의 윤활제의 이착이 생기지 않기 때문에 윤활 효과가 장기간에 걸쳐 계속되어, 자기 헤드 및 자기 하드디스크의 장기 수명화가 가능해진다.
이상에 있어서는 자기 하드디스크 장치에 있어서 윤활제와 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 부착시키는 재료와의 조합에 주목하여 설명하였지만, 이하에 있어서는 원자간력 현미경에 의해 측정한 부착력에 주목한 경우에 대해 설명한다.
우선 도 1을 참조하여 자기 하드디스크 장치의 개요를 설명한다. 샤시(1)에는 일면에 회전 이동형 헤드 액튜에이터(2)가 회전 이동 가능하게 부착되고, 그 가로에 기록 전치 증폭기(3)가 부착되고, 또한 다른 면측에 구동 기구를 구성하는 스핀들 모터(도시되지 않음)가 지지된다.
샤시(1)는 금속 재료에 의해 평판인 구형으로 형성되어 자기 하드디스크 장치를 구성하는 부재가 탑재되는 프레임이 되는 것이다.
스핀들 모터(도시되지 않음)는 구동축(4)이 샤시(1)의 일면측으로 돌출하도록 배치된다. 구동축(4)의 선단에는 원환형의 기록 매체 지지면(도시되지 않음)이 형성되어 있으며, 자기 디스크(5), 기록 매체 지지면(도시되지 않음)에 지지됨과 함께, 클램프 부재(6)와 고정 부재(7)에 의해 기록 매체 지지면과 클램프 부재(6) 사이에 협착되어 구동축(4)에 연결 고정된다.
회전 이동형 헤드 액튜에이터(2)는 구동 장치(8)와 아암(9)과 서스펜션(10)으로 이루어지며, 서스펜션(10)의 선단에는 기록 헤드 칩(도시되지 않음) 및 재생헤드 칩(도시되지 않음)이 부착된 헤드 슬라이더(11)가 설치되어 있다. 그리고, 회전 이동형 헤드 액튜에이터(2)는 구동 장치(8)에 의해 자기 디스크(5)의 대략 반경 방향으로 회전 이동이 자유롭게 되어 있다.
그리고, 기록 헤드 칩 및 재생 헤드 칩은 자기 하드디스크와의 대향면이 소정의 재료에 의해 화학 수식되어 있다.
한편, 본 발명을 적용한 자기 하드디스크는 도 4에 도시한 바와 같이 비자성 지지체(29)와, 이 비자성 지지체(29)의 일주면 상에 성막된 금속 자성막(30)과, 금속 자성막(30) 상에 성막된 카본 보호막(31)과, 카본 보호막(31) 상에 형성된 윤활제층(32)을 구비하는 것이다.
비자성 지지체(29), 금속 자성막(30) 및 카본 보호막(31)에 대해서는 상기에 있어서 설명한 것과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
이하, 윤활제층(32)에 대하여 설명한다.
윤활제층(32)을 형성하는 윤활제로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 불소계 윤활제나 탄화수소계 윤활제 등, 종래 공지의 윤활제를 이용할 수 있다. 또한, 윤활제층(32)은 예를 들면 디핑법, 스핀 코팅법 등, 종래 공지의 수법에 의해 형성할 수 있다.
이상과 같이 구성된 자기 하드디스크 장치는 자기 하드디스크 각의 속도가 일정해지도록 회전 구동시켜서 도시하지 않은 자기 헤드에 의해 신호를 기록 재생한다.
여기서, 이 자기 하드디스크 장치에서는 원자간력 현미경(Atomic Force Microscope, 이하, AFM이라고 함)에 의해 측정한 부착력이 자기 헤드의 자기 기록 매체와의 대향면이 화학 수식되지 않은 경우의 부착력보다도 작아진다.
여기서, 부착력은 자기 하드디스크 상에 있어서의 프로브의 높이 방향으로의 이동 거리를 횡축으로 하고, 각 위치에서 캔틸레버가 프로브에 덧붙이는 힘을 종축으로 한 포스 커브(force curve) 도 5에 있어서의 D에서 E까지의 값으로 정의한다.
도 5에 있어서는 종축은 캔틸레버 진동 전압으로 나타내고 있지만, 도 5에 있어서의 캔틸레버의 진동 전압을 Y(볼트), 포스 커브 CD의 기울기의 역수를 α, 캔틸레버의 스프링 상수를 K로 하였을 때, 하기 수학식 1에 나타낸 환산식에 의해 부착력 F(뉴튼)로 환산할 수 있다.
따라서, 이 자기 헤드 디스크 장치에서는 소정의 재료에 의해 자기 하드디스크와의 대향면이 화학 수식이 실시된 자기 헤드와 소정의 재료로 이루어지는 윤활제층을 갖는 자기 하드디스크를 조합하여 AFM에 의해 측정한 부착력이 자기 헤드의 자기 기록 매체와의 대향면이 화학 수식되지 않은 경우의 부착력보다도 작아지기 때문에 자기 헤드와 자기 하드디스크 사이에 생기는 메니스커스력이 저감되어, 그 결과, 스틱션력이 낮게 억제된다. 따라서, 윤활제량을 많게 한 경우에 있어서도 자기 하드디스크의 주행 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 자기 하드디스크로부터 자기 헤드로의 윤활제의 이착이 생기지 않기 때문에 윤활 효과가 장기간에 걸쳐 계속되어, 자기 헤드 및 자기 하드디스크의 장기 수명화가 가능해진다.
이상, 본 발명을 적용한 자기 하드디스크 장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경 가능하다. 예를 들면, 자기 헤드는 MR 헤드에 한정되지 않고, 거대 자기 저항 효과형 헤드 등, 여러가지의 헤드를 이용할 수 있다. 또한, 자기 기록 매체에 있어서도 자기 하드디스크에 한하지 않고, 자기 테이프 등 여러가지의 형태를 취할 수 있다.
이하, 본 발명을 적용한 실시예에 대하여 구체적인 실험 결과에 기초하여 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
〈실시예 1〉
우선, 하기 화학식 7에 나타낸 대표적인 퍼플루오로폴리에테르 (이하, PFPE라고 함)계 윤활제인 Z-DOL (상품명, 아우지몬트사 제조)를 포함하는 용액을 조제하였다.
여기서, 용매로는 불소계 용매 HFE-7100 (상품명, 3M사 제조)을 이용하고, PFPE의 농도는 0.3 중량%로 하였다.
다음으로, Ni-P이 형성된 2.5인치의 유리 기판 상에 Ar을 스퍼터 가스로서 이용한 스퍼터링법에 의해 자기 기록층을 형성하였다. 여기서, 자기 기록층은 자성층의 기초가 되는 기초층, 자성층, 자성층을 보호하는 보호층을, 이 순서대로 적층하여 형성하였다.
구체적으로는, 우선, 기초층으로서 Cr을 75㎚의 두께로 성막하였다.
다음으로 ,자성층으로서 Co-Pt-Cr을 30㎚의 두께로 성막하였다. 또, Co-Pt -Cr의 조성비는 Co를 72%, Pt을 13%, Cr을 15%로 하였다.
또한, 보호층으로서 카본을 20㎚의 두께로 성막하였다. 다음으로, 기초층, 자성층, 보호층을 형성한 자기 하드디스크 (경사도 높이(grade height) 약 20㎚)를 상기에 있어서 제작한 불소계 윤활제 용액 중에 침지하여 막 두께가 약 3㎚가 되도록 디핑법에 의해 윤활막을 도포 형성하여 샘플 자기 하드디스크를 완성하였다.
다음으로, CSS(Contact Start Stop) 테스터 mode 17300 (로터스사 제조)의 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식하였다. 여기서, 자기 헤드는 2G bpsi 상당의 자기 저항(MR) 효과형 헤드이고, 부압 슬라이더에 탑재되어 있다.
자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면의 화학 수식은 다음과 같이 행하였다.
우선, 탄소계 재료로서 하기 화학식 8로 표시되는 화합물을 5 중량%가 되도록 톨루엔에 용해한 용액을 제작하였다.
다음으로, 상기 CSS 테스터의 헤드 슬라이더를 상기에 있어서 제작한 용액 중에 1 시간 침지하였다.
다음으로, 헤드 슬라이더를 상기 용액 중에서 추출하여 100℃의 오븐 속에서 1 시간 가열하였다.
마지막으로, 미흡착의 탄소계 재료를 톨루엔 속에서 세정 제거하여 샘플 슬라이더로 하였다.
〈실시예 2 내지 실시예 11〉
탄소계 재료로서 표 1에 나타낸 화합물을 이용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 샘플 자기 하드디스크 및 샘플 슬라이더를 제작하였다.
| 자기 헤드 화학 수식용재료의 구조식 | 스틱션력(gf) | 헤드 크래시까지의사이클 수(회) | |
| 실시예 1 | C17H35-OH | 2.2 | >50000 |
| 실시예 2 | C8H17-COOH | 2.5 | >50000 |
| 실시예 3 | C17H35-COOH | 1.7 | >50000 |
| 실시예 4 | C8H17-Si-(O-CH3)3 | 2.3 | >50000 |
| 실시예 5 | C17H35-Si-(O-CH3)3 | 1.5 | >50000 |
| 실시예 6 | C2F5C8H16-Si-Cl3 | 2.2 | >50000 |
| 실시예 7 | C17H35-Si-Cl3 | 1.4 | >50000 |
| 실시예 8 | C17H35-Si-(CH3)3 | 1.6 | >50000 |
| 실시예 9 | C17H35-Ti-(O-CH3)3 | 1.6 | >50000 |
| 실시예 10 | C17H35-Ti-(CH3)3 | 1.9 | >50000 |
| 실시예 11 | C17H35-Ti-Cl3 | 1.5 | >50000 |
| 비교예 1 | - | 5.5 | 25000 |
| 비교예 2 | - | 1.5 | 5000 |
| 비교예 3 | F(CF2)8C2H4-Si-Cl3 | 6.0 | 30000 |
| 비교예 4 | C17H35-Si-(O-CH3)3 | 4.5 | 20000 |
〈비교예 1〉
자기 헤드의 자기 하드 디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시하지 않은 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 샘플 자기 하드디스크 및 샘플 슬라이더를 준비하였다.
〈비교예 2〉
자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시하지 않은 것과, 자기 하드 디스크에 있어서의 윤활제층의 막 두께를 1.5㎚로 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 샘플 자기 하드디스크 및 샘플 슬라이더를 준비하였다.
〈비교예 3〉
자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 자기 하드디스크의 윤활제층과 동일 불소계 재료에 의해 화학 수식한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 샘플 자기 하드디스크 및 샘플 슬라이더를 준비하였다.
〈비교예 4〉
자기 하드 디스크에 있어서의 윤활제층을 탄화수소계 윤활제인 헵틸스테아레이트에 의해 3㎚의 막 두께로 형성한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 샘플 자기 하드디스크 및 샘플 슬라이더를 준비하였다.
〈특성 평가〉
실시예 1 내지 실시예 11 및 비교예 1 내지 비교예 4에서 제작한 샘플 자기 하드디스크 및 샘플 슬라이더의 조합에 대하여 상기 CSS 테스터를 이용하여 연속 미끄럼 이동 내구성 및 점착성을 조사하였다. 또한, 실시예 6, 실시예 7, 비교예 1 및 비교예 3에 대하여 부착력의 측정을 행하였다.
연속 미끄럼 이동 내구성 (헤드 크래시를 일으키기까지의 사이클 수)
자기 하드디스크 회전 수를 5000rpm, 자기 헤드 압박 가중을 3g으로 하여, 자기 하드디스크 회전 개시 후 3초 동안에 5000rpm까지 가속하여 4초간 유지하고, 그 후 3초 정지시켜, 이것을 1 사이클로 하였다. 그리고, 이 사이클을 50000회 반복해서 행하여, 헤드 크래시를 일으키기까지의 사이클 수를 조사하였다. 그 결과를 표 1에 함께 나타낸다.
점착성 (스틱션력)
상기 연속 미끄럼 이동 내구성과 동일 조건의 측정을 행하여, 1 사이클째에서의 자기 하드디스크 회전 개시 후 3초간까지의 최대 마찰력을 점착력 (스틱션력)으로 하였다.
그 결과를 표 1에 함께 나타낸다.
부착력
원자간력 현미경 SPM-9500 (상품명, 시마즈 제작소 제조) 및 SPM-9500용 포스 커브 소프트웨어를 이용하여, 상온, 상습에 있어서, 실시예 6, 실시예 7, 비교예 1 및 비교예 3에 대하여 하기의 조건에서 측정하여 그 평균치를 부착력으로 하였다.
측정 범위: 윤활제층 전체
샘플링 수: 100 포인트
여기서, 부착력은 자기 하드디스크 상에 있어서의 프로브의 높이 방향에서의 이동 거리를 횡축으로 하고, 각 위치에서 캔틸레버가 프로브에 가해져 있는 힘을 종축으로 한 포스 커브 도 5에 있어서의 D에서 E까지의 값으로 정의한다.
도 5에 있어서는, 종축은 캔틸레버 진동 전압으로 나타내고 있지만, 도 5에 있어서의 캔틸레버의 진동 전압을 Y (볼트), 포스 커브 CD의 기울기의 역수를 α, 캔틸레버의 스프링 상수를 K로 하였을 때, 하기 수학식 1에 나타낸 환산식에 의해 부착력 F(뉴튼)로 환산할 수 있다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
<수학식 1>
| 자기 헤드 화학 수식용재료의 구조식 | AFM 측정에 의한부착력(nN) | |
| 실시예 6 | C2F5C8H16-Si-Cl3 | *** |
| 실시예 7 | C17H35-Si-Cl3 | 0.768 |
| 비교예 1 | - | 15 |
| 비교예 3 | F(CF2)8C2H4-Si-Cl3 | 38.53 |
표 1의 결과로부터 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시하고 있지 않은 비교예 1에서는 스틱션력은 5.5gf로 높고, 헤드 크래쉬까지의 사이클 수는 25000 사이클이 되었다. 이는 윤활제층의 막 두께가 약 3㎚이며, 윤활제층에 기인하는 자기 하드디스크와 자기 헤드 사이에 생기는 메니스커스력이 큰 것에 의한 것이다.
한편, 비교예 2에 도시한 바와 같이 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시하지 않고, 윤활제층의 막 두께를 얇게 한 경우에는 스틱션력은 1.5gf로 저감하지만, 사이클 수는 5000 사이클로 크게 감소하였다. 이는 윤활제층의 막 두께의 감소, 즉 윤활제의 자기 하드디스크 표면에서의 존재량의 감소에 기인하는 것으로 실용 특성으로서 불충분한다.
비교예 3은 불소계 재료로 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식한 경우이지만, 스틱션력은 6.0gf로 스틱션력의 저감은 인정되지 않는다. 이는 윤활제와 동일 계열의 재료로 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식한 경우에는 메니스커스력은 저감하지 않기 때문이다.
비교예 4의 경우도 비교예 3과 마찬가지이며, 윤활제 및 자기 헤드의 자기하드 디스크와의 대향면을 화학 수식하는 재료가 탄화수소계 재료끼리라는 동일 계열의 조합으로는 메니스커스력은 크게 저감하지 않고, 그 결과, 스틱션력은 저감하지 않는 것을 알 수 있다.
이에 대하여, 실시예 1 내지 실시예 11과 같이 불소계의 윤활제층이 형성되어 있는 자기 하드디스크에 탄화수소계 재료로 자기 하드 디스크와의 대향면을 화학 수식한 자기 헤드를 조합하여 사용한 경우에는 표 1의 결과로부터 분명하도록 스틱션력은 1.5∼2.5gf 정도로 낮게 억제되어 있으며, 또한 헤드 크래쉬를 일으키지 않고 전부에 있어서 50000 사이클을 달성하였다. 이에 따라, 윤활제층으로서 불소계 윤활제를 사용한 자기 하드디스크와, 탄화수소 재료에 의해 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시한 자기 헤드를 조합하여 사용함으로써, 자기 하드디스크와 자기 헤드 사이에 생기는 메니스커스력을 저감시킬 수 있어, 그 결과, 스틱션력을 저감시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
실시예 1 내지 실시예 11에 있어서, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식한 재료에 따른 차이에 주목하면, 실시예 3, 실시예 5, 실시예 7 및 실시예 9와 같이 자기 헤드를 강고하게, 그리고 충분히 피복하고 있다고 예상되며, 자기 헤드에 대한 흡착 반응성이 높은 카르본산, 커플링제 및 긴 알킬 직쇄를 함유하는 탄소계 재료에 있어서, 보다 높은 스틱션력 저감 효과가 인정된다. 이것으로부터, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식하는 재료는 자기 헤드 표면으로부터 이탈하기 어렵고, 또한 불소계 윤활제로의 이착을 보다 저감시키는 재료가 바람직하다는 것을 알 수 있다. 또한, 카르보닐기, 아미노기, 아미드기 및 술폰산기를 함유한 탄화수소계 재료에 있어서도 동등한 효과를 기대할 수 있다. 또한, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 부착시키는 탄화수소계 재료는 탄화수소부로서 분기 탄화수소, 아릴기, 또는 복소방향족을 함유하는 경우에 있어서도 동등한 효과를 기대할 수 있다.
이것으로부터, 윤활제층으로서 불소계 윤활제를 사용한 자기 하드디스크와,탄화수소 재료에 의해 화학 수식을 실시한 자기 헤드를 조합하여 사용함으로써, 자기 하드디스크와 자기 헤드 사이의 부착력을 저감시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 표 2로부터 부착력에 대해서도 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시하지 않은 경우에는 부착력은 약 15nN인 데 대하여 탄화수소계 재료로 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시한 실시예 7에 있어서는 0.764nN으로 부착력은 크게 저감하고 있다. 또한, 부분 불화 탄화수소 재료로 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시한 실시예 6에 있어서도 1.12nN과, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식하지 않는 경우와 비교하여 부착력은 크게 저감하고 있어, 부착력 저감의 효과가 있는 것을 알 수 있었다. 그리고, 자기 헤드를 불소계 재료로 화학 수식한 비교예 3에 있어서는 38.53nN으로 부착력은 크게 증가하고 있다. 또한, 실시예 6, 실시예 7, 비교예 1 및 비교예 3의 부착력 및 스틱션력을 비교함으로써, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식하지 않는 비교예 1보다도 부착력이 작은 실시예 6 및 실시예 7은 비교예 1보다도 스틱션력이 저감하고 있는 것을 알 수 있었다. 그리고, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식하지 않은 비교예 1보다도 부착력이 큰 비교예 3에서는 비교예 1보다도 스틱션력이 커지고 있는 것을 알 수 있었다.
이것으로부터, 이 자기 하드디스크 장치에서는 소정의 재료에 의해 자기 헤드 디스크와의 대향면이 화학 수식이 실시된 자기 헤드와 소정의 재료로 이루어지는 윤활제층을 갖는 자기 하드디스크를 조합, AFM에 의해 측정한 부착력이 자기 헤드의 자기 기록 매체와의 대향면이 화학 수식되지 않은 경우의 부착력보다도 작음으로써, 자기 헤드와 자기 하드디스크 사이에 생기는 스틱션력이 낮게 억제되는 것을 알 수 있었다.
〈실시예 12〉
우선, 하기 화학식 9 및 하기 화학식 10에 나타낸 대표적인 탄화수소계 윤활제인 헵틸스테아레이트 및 스테아린산을 포함하는 용액을 조제하였다.
여기서, 용매로는 톨루엔을 이용하고, 헵틸스테아레이트 및 스테아린산의 토탈 농도는 0.5 중량% (각각의 중량비는 11)로 하였다.
다음으로, Ni-P이 형성된 2.5인치의 유리 기판 상에 Ar을 스퍼터 가스로서 이용한 스퍼터링법에 의해 자기 기록층을 형성하였다. 여기서, 자기 기록층은 자성층의 기초가 되는 기초층, 자성층, 자성층을 보호하는 보호층을 이 순서대로 적층하여 형성하였다.
구체적으로는, 우선, 기초층으로서 Cr을 75㎚의 두께로 성막하였다.
다음으로, 자성층으로서 Co-Pt-Cr을 30㎚의 두께로 성막하였다. 또, Co-Pt -Cr의 조성비는 Co를 72%, Pt을 13%, Cr을 15%로 하였다.
또한, 보호층으로서 카본을 20㎚의 두께로 성막하였다.
다음으로, 기초층, 자성층, 보호층을 형성한 자기 하드디스크 (경사도 높이 약 20㎚)를 상기에 있어서 제작한 탄화수소계 윤활제 용액 중에 침지하고, 막 두께가 약 3㎚가 되도록 디핑법에 의해 윤활막을 도포 형성하여 샘플 자기 하드디스크를 완성하였다.
다음으로, CSS 테스터 mode 17300 (로터스사 제조)의 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식하였다. 여기서, 자기 헤드는 2Gbpsi 상당의 자기 저항(MR) 효과형 헤드이고, 부압 슬라이더에 탑재되어 있다.
자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면의 화학 수식은 다음과 같이 행하였다.
우선, 불소계 재료로서 하기 화학식 11로 표시되는 화합물을 5 중량%가 되도록 톨루엔에 용해한 용액을 제작하였다.
다음으로, 상기 CSS 테스터의 헤드 슬라이더를 상기에 있어서 제작한 용액 중에 1 시간 침지하였다.
다음으로, 헤드 슬라이더를 상기 용액 중에서 추출하여 100℃의 오븐 속에서 1 시간 가열하였다.
마지막으로, 미흡착의 불소계 재료를 불소계 용매 HFE7200 (3M사 제조) 중에서 세정 제거하여 샘플 슬라이더로 하였다.
〈실시예 13 내지 실시예 22〉
불소계 재료로서 표 1에 나타낸 화합물을 이용한 것 이외는, 실시예 12와 마찬가지로 하여 샘플 자기 하드디스크 및 샘플 슬라이더를 제작하였다.
〈비교예 5〉
자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시하지 않은 것 이외는, 실시예 12와 마찬가지로 하여 샘플 자기 하드디스크 및 샘플 슬라이더를 준비하였다.
〈비교예 6〉
자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시하지 않은 것과, 자기 하드디스크에 있어서의 윤활제층의 막 두께를 1.5㎚로 한 것 이외는, 실시예 12와 마찬가지로 하여 샘플 자기 하드디스크 및 샘플 슬라이더를 준비하였다.
〈비교예 7〉
자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 자기 하드디스크의 윤활제층과 동일 탄화수소계 재료에 의해 화학 수식한 것 이외는, 실시예 12와 마찬가지로 하여 샘플 자기 하드디스크 및 샘플 슬라이더를 준비하였다.
〈비교예 8〉
자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 부분 불화물에 의해 화학 수식한 것 이외는, 실시예 12와 마찬가지로 하여 샘플 자기 하드디스크 및 샘플 슬라이더를 준비하였다.
〈비교예 9〉
자기 하드 디스크에 있어서의 윤활제층을 불소계 윤활제인 Z-DOL 2000 (아우지몬트사 제조)에 의해 3㎚의 막 두께로 형성한 것 이외는, 실시예 12와 마찬가지로 하여 샘플 자기 하드디스크 및 샘플 슬라이더를 준비하였다.
실시예 12 내지 실시예 22 및 비교예 5 내지 비교예 9에서 제작한 샘플 자기 하드디스크 및 샘플 슬라이더의 조합에 대하여 상기 CSS 테스터를 이용하여 상기와 마찬가지로 하여 연속 미끄럼 이동 내구성 및 점착성을 조사하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 실시예 18, 비교예 5 및 비교예 7에 대하여 상기와 마찬가지로 하여 부착력의 측정을 행하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.
| 자기 헤드 화학 수식용재료의 구조식 | 스틱션력(gf) | 헤드 크래쉬까지의사이클 수(회) | |
| 실시예 12 | C10F21-OH | 2.2 | >50000 |
| 실시예 13 | F(CF2)10C2H4-OH | 2.4 | >50000 |
| 실시예 14 | C17F35-COOH | 1.7 | >50000 |
| 실시예 15 | C8H17-COOH | 2.0 | >50000 |
| 실시예 16 | F(CF2)8C2H4-Si-(0-CH3)3 | 1.7 | >50000 |
| 실시예 17 | F(CF2)4C2H4-Si-(0-CH3)3 | 2.1 | >50000 |
| 실시예 18 | F(CF2)8C2H4-Si-Cl3 | 1.6 | >50000 |
| 실시예 19 | F(CF2)8C2H4-Si-(CH3)3 | 1.8 | >50000 |
| 실시예 20 | F(CF2)8C2H4-Ti-(0-CH3)3 | 1.6 | >50000 |
| 실시예 21 | F(CF2)8C2H4-Ti-(CH3)3 | 1.9 | >50000 |
| 실시예 22 | F(CF2)8C2H4-Ti-Cl3 | 1.5 | >50000 |
| 비교예 5 | - | 4.3 | 25000 |
| 비교예 6 | - | 1.5 | 5000 |
| 비교예 7 | C17H35-Si-(0-CH3)3 | 4.5 | 30000 |
| 비교예 8 | F(CF2)4C4H8-Si-(0-CH3)3 | 4.8 | 20000 |
| 비교예 9 | F(CF2)8C2H4-Si-(0-CH3)3 | 6.0 | 15000 |
| 자기 헤드 화학 수식용재료의 구조식 | AFM 측정에 의한부착력(nN) | |
| 실시예 18 | F(CF2)8C2H4-Si-Cl3 | 0.57 |
| 비교예 5 | - | 1.3 |
| 비교예 7 | C17H35-Si-(0-CH3)3 | 1.868 |
표 3의 결과로부터 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시하고 있지 않은 비교예 5에서는 스틱션력은 4.3gf로 높고, 헤드 크래시까지의 사이클 수는 25000 사이클이 되었다. 이는 윤활제층의 막 두께가 약 3㎚이며, 윤활제층에 기인하는 자기 하드디스크와 자기 헤드 사이에 생기는 메니스커스력이 큰 것에 의한 것이다.
한편, 비교예 6에 도시한 바와 같이 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시하지 않고, 윤활제층의 막 두께를 얇게 한 경우에는 스틱션력은 1.5gf로 저감하지만, 사이클 수는 5000 사이클로 크게 감소하였다. 이는 윤활제층의 막 두께의 감소 즉, 윤활제의 자기 하드디스크 표면에서의 존재량의 감소에 기인하는 것으로, 실용 특성으로서 불충분한다.
비교예 7은 탄화수소계 재료로 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식한 경우이지만, 스틱션력은 4.5gf로 스틱션력의 저감은 인정되지 않는다. 이는 윤활제와 동일 계열의 재료로 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식한 경우에는 메니스커스력이 저감되지 않기 때문이다.
비교예 8은 부분 불화 재료로 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식한 경우이지만, 탄화수소부의 영향에 의해 충분한 효과는 얻을 수 없었다.
비교예 9의 경우도 윤활제 및 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식하는 재료가 탄화수소계 재료끼리라는 동일 계열의 조합으로는 메니스커스 력은 크게 저감하지 않고, 그 결과, 스틱션력은 저감되지 않는 것을 알 수 있다.
이에 대하여, 실시예 12 내지 실시예 22와 같이, 탄화수소계의 윤활제층이형성되어 있는 자기 하드디스크에 불소계 재료로 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식한 자기 헤드를 조합하여 사용한 경우에는 표 3의 결과로부터 분명한 바와 같이 스틱션력은 1.5∼2.5gf 정도로 낮게 억제되어 있으며, 또한 헤드 크래시를 일으키지 않고 전부에 있어서 50000 사이클을 달성하였다.
이에 따라, 윤활제층으로서 탄화수소계 윤활제를 사용한 자기 하드디스크와, 불소계 재료에 의해 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시한 자기 헤드를 조합하여 사용함으로써, 자기 하드디스크와 자기 헤드 사이에 생기는 메니스커스력을 저감시킬 수 있어, 그 결과, 스틱션력을 저감시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
실시예 12 내지 실시예 22에 있어서, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식한 재료에 따른 차이에 주목하면, 실시예 14, 실시예 16, 실시예 18 및 실시예 20과 같이 자기 헤드를 강고하게, 그리고 충분히 피복하고 있다고 예상되며, 자기 헤드에 대한 흡착 반응성이 높은 카르복실산, 또는 커플링제를 함유하는 탄소계 재료 및 사슬 길이가 긴 탄소계 재료에 있어서 보다 높은 스틱션력의 저감 효과가 인정된다. 이것으로부터, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식하는 재료는 자기 헤드 표면으로부터 이탈하기 어렵고, 또한 탄화수소계 윤활제로의 이착을 보다 저감시키는 재료가 바람직하다는 것을 알 수 있다. 또한, 카르보닐기, 아미노기, 아미드기 및 술폰산기를 함유한 불소계 재료에 있어서도, 동등한 효과를 기대할 수 있다. 또한, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 부착시키는 불소계 재료는 불화 탄소부로서 분기 불화 탄소를 함유하는 경우에 있어서도 마찬가지의 효과를 기대할 수 있다.
또한, 표 4로부터 부착력에 대해서도 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시하지 않은 경우에는 부착력은 약 1.3nN인 데 대하여, 불소계 재료로 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면에 화학 수식을 실시한 실시예 18에 있어서는 0.57nN으로 부착력은 크게 저감하고 있다. 그리고, 자기 헤드를 탄화수소계 재료로 화학 수식한 비교예 7에 있어서는 1.868nN으로 부착력은 크게 증가하고 있다. 또한, 실시예 18, 비교예 5 및 비교예 7의 부착력 및 스틱션력을 비교함으로써, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식하지 않은 비교예 5보다도 부착력이 작은 실시예 18는 비교예 5보다도 스틱션력이 저감하고 있는 것을 알 수 있었다. 그리고, 자기 헤드의 자기 하드디스크와의 대향면을 화학 수식하지 않은 비교예 5보다도 부착력이 큰 비교예 7에서는 비교예 5보다도 스틱션력이 커지고 있는 것을 알 수 있다.
이것으로부터, 이 자기 하드디스크 장치에서는 소정의 재료에 의해 자기 하드디스크와의 대향면이 화학 수식이 실시된 자기 헤드와 소정의 재료로 이루어지는 윤활제층을 갖는 자기 하드디스크를 조합하여, AFM에 의해 측정한 부착력이 자기 헤드의 자기 기록 매체와의 대향면이 화학 수식되지 않은 경우의 부착력보다도 작음으로써, 자기 헤드와 자기 하드디스크 사이에 생기는 스틱션력이 낮게 억제되는 것을 알 수 있었다.
이상, 본 발명을 적용한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않은 범위에서 적절하게 변경 가능하다.
본 발명에 따른 자기 기록 재생 장치는, 자기 기록 매체의 금속 자성막이 형성된 측의 일주면의 표층에 불소계 윤활제층이 형성되어, 자기 헤드의 상기 자기 기록 매체와의 대향면이 탄화수소계 재료에 의해 화학 수식된다.
그 때문에, 자기 헤드와 자기 기록 매체 사이에 생기는 스틱션력이 낮게 억제되고, 또한 윤활제의 자기 기록 매체로부터 자기 헤드로의 이착이 방지된다.
본 발명에 따른 자기 기록 재생 장치는, 자기 기록 매체의 금속 자성막이 형성된 측의 일주면의 표층에 탄화수소계 윤활제층이 형성되어, 자기 헤드의 상기 자기 기록 매체와의 대향면이 불소계 재료에 의해 화학 수식된다.
그 때문에, 자기 헤드와 자기 기록 매체 사이에 생기는 스틱션력이 낮게 억제되고, 또한 윤활제의 자기 기록 매체로부터 자기 헤드로의 이착이 방지된다.
본 발명에 따른 자기 기록 재생 장치는, 비자성 지지체의 일주면 상에 적어도 금속 자성막이 성막됨과 함께 상기 금속 자성막이 형성된 표층에 윤활제층이 형성된 자기 기록 매체, 및 상기 자기 기록 매체와의 대향면이 화학 수식된 자기 헤드를 포함하는 자기 기록 재생 장치에 있어서, 원자간력 현미경(Atomic Force Microscope AFM)에 의해 측정한 부착력이 자기 헤드의 자기 기록 매체와의 대향면이 화학 수식되지 않은 경우의 부착력보다도 작게 된다.
그 때문에, 자기 헤드와 자기 기록 매체 사이에 생기는 스틱션력이 낮게 억제된다.
따라서, 본 발명에 따른 자기 기록 재생 장치에 따르면, 높은 내구성을 갖는 자기 기록 재생 장치를 제공할 수 있다.
Claims (15)
- 자기 기록 재생 장치에 있어서,비자성 지지체의 일주면 상에 적어도 금속 자성막이 성막됨과 함께 상기 금속 자성막이 형성된 측의 일주면 표층에 불소계 윤활제층이 형성된 자기 기록 매체; 및상기 자기 기록 매체와의 대향면이 탄화수소계 재료에 의해 화학 수식된 자기 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 탄화수소계 재료가 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.<화학식 1>R1-X1(상기 식 중, R1은 탄화수소부, X1은 자기 헤드에 흡착될 수 있는 관능기임)
- 제2항에 있어서,상기 R1은 CnYm으로 표시되는 직쇄 또는 분기 탄화수소 (상기 식 중에 있어서, 1<n<20, n<m, Y는 수소, 할로겐으로부터 선택된 1종의 원소임. 다만, 불소의 경우에는 5 이하의 부분 불화물임), 아릴기, 복소방향족으로 이루어지는 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 X1은 수산기, 카르복실기, 카르보닐기, 아미노기, 아미드기 및 술폰산기로 이루어지는 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 X1은 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.<화학식 2>-Si(X2)3(상기 식 중, X2는 알킬기, 알콕실기 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택됨)
- 제1항에 있어서,상기 X1은 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.<화학식 3>-Ti(X3)3(상기 식 중, X3은 알킬기, 알콕실기 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택됨)
- 제1항에 있어서,상기 자기 기록 매체가 자기 하드디스크인 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.
- 자기 기록 재생 장치에 있어서,비자성 지지체의 일주면 상에 적어도 금속 자성막이 성막됨과 함께 상기 금속 자성막이 형성된 측의 일주면의 표층에 탄화수소계 윤활제층이 형성된 자기 기록 매체; 및상기 자기 기록 매체와의 대향면이 불소계 재료에 의해 화학 수식된 자기 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.
- 제8항에 있어서,상기 불소계 재료가 하기 화학식 4로 표시되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.<화학식 4>R2-X4(상기 식 중, R2는 불화 탄소부, X4는 자기 헤드에 화학 흡착될 수 있는 관능기임)
- 제9항에 있어서,상기 R2는 CpFq로 표시되는 직쇄, 분기 불화 탄소 (상기 식 중에 있어서, 1<p<20, p<q임), 또는 Cp'Fq'Hr'로 표시되는 부분 불화 탄소 (상기 식 중에 있어서, 1<p'<20, p'<q', r'<6임)로 표시되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.
- 제8항에 있어서,상기 X4는 수산기, 카르복실기, 카르보닐기, 아미노기, 아미드기 및 술폰산기로 이루어지는 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.
- 제8항에 있어서,상기 X4는 하기 화학식 5로 표시되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.<화학식 5>-Si(X5)3(상기 식 중, X5는 알킬기, 알콕실기 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택됨)
- 제8항에 있어서,상기 X4는 하기 화학식 6으로 표시되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.<화학식 6>-Ti(X6)3(상기 식 중, X6은 알킬기, 알콕실기 및 할로겐으로 이루어지는 군으로부터 선택됨)
- 제8항에 있어서,상기 자기 기록 매체가 자기 하드디스크인 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.
- 비자성 지지체의 일주면 상에 적어도 금속 자성막이 성막됨과 함께 상기 금속 자성막이 형성된 표층에 윤활제층이 형성된 자기 기록 매체, 및 상기 자기 기록 매체와의 대향면에 화학 수식된 자기 헤드를 포함하는 자기 기록 재생 장치에 있어서,원자간력 현미경에 의해 측정한 부착력이, 상기 자기 헤드의 상기 자기 기록 매체와의 대향면이 화학 수식되지 않은 경우의 부착력보다도 작은 것을 특징으로 하는 자기 기록 재생 장치.
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