NL8303487A

NL8303487A - Magnetisch registreermedium.

Info

Publication number: NL8303487A
Application number: NL8303487A
Authority: NL
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1982-10-12
Filing date: 1983-10-11
Publication date: 1984-05-01
Also published as: DE3336987A1; GB8326882D0; US4539264A; JPS5968815A; CA1209262A; FR2534403A1; FR2534403B1; JPH044649B2; GB2129832A

Description

* “ f.. <

Br/Bl/lh/1584

Magnetisch registreermedium.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een magnetisch registreermedium en meer in het bijzonder op een magnetisch registreermedium, waarin een dunne magnetische metaalfilm op een niet-magnetisch substraat is afgezet.

5 In het algemeen wordt gebruik gemaakt van een magnetisch registreermedium, dat verkregen wordt door op zodanige wijze een magnetische lak, bestaande uit naaldvormig magnetisch poeder en polymeer bindmiddel, als een bekleding op een niet-magnetisch substraat aan te brengen, 10 dat daarop een magnetische registreerlaag wordt gevormd.

Anderzijds vraagt nu een magnetisch registreermedium met een dunne magnetische metaalfilm de aandacht, dat gevormd wordt door magnetisch metaal, zoals Co, Fe, Ni enz. of legering daarvan op een niet-magnetisch substraat 15 af te zetten volgens een zogenaamde fysische afzettings-techniek uit de dampfa'se, zoals het opdampen in vacuo, kathodeverstuiving of ionenbekleding enz. Daar het magnetische registreermedium van het type met de dunne magnetische metaalfilm geen niet-magnetisch bindmiddel vereist, kan het 20 een vrij hoge remanente magnetische induktie vertonen.

Daar de magnetische materiaallaag daarvan bovendien zeer dun kan worden uitgevoerd, levert dit magnetische registreermedium een hoog nuttig effekt en munt het uit wat betreft de responsie op korte golflengten.

25 Door eenvoudig met magnetische metaal, zoals Co en dergelijke uit de dampfase op het niet-magnetische substraat op te dampen is het echter moeilijk een magnetische laag met een hoge coercitiefkracht te verkrijgen. Als methode voor het vormen van een magnetische registreerlaag, die 30 een hoge coercitiefkracht bezit, is daarom een zogenaamde schuine opdampmethode voorgesteld, waarbij de damp van de daarbij af te zetten magnetische metaaldeeltjes schuin op een niet-magnetisch substraat invalt. Deze schuine opdampmethode bezit echter een slecht opdamprendement en de --- -2- * * i . i produktiviteit is laag.

De uitvinding heeft daarom ten doel een magnetisch registreermedium te verschaffen, waarmee de boven vermelde gebreken, die inherent zijn aan de gebruikelijke magnetische 5 registreermedia kunnen worden overwonnen.

Tevens heeft de uitvinding ten doel een magnetisch registreermedium te verschaffen, dat een hoge coercitief-kracht en een hoge rechthoekigheidsverhouding kan vertonen zonder de schuine opdampmethode toe te passen.

10 Verder heeft de uitvinding ten doel een magnetisch registreermedium te verschaffen, waarmee een verbeterde registratiegevoeligheid en weergegeven uitgangssignaal kunnen worden verkregen.

Bovendien heeft de uitvinding ten doel een magne-15 tisch registreermedium met isotrope magnetische eigenschappen in het vlak van de magnetische laag te verschaffen.

Volgens een eerste aspect van de uitvinding wordt een magnetisch registreermedium verschaft bestaande uit: een niet-magnetisch substraat; 20 ' . een eerste uit bismuth bestaande laag, die op het substraat is gevormd, welke eerste laag een dikte van minder dan 100 £ bezit; en een ferromagnetische metaallaag, die op de eerste laag is gevormd, welk magnetisch registreermedium isotrope 25 magnetische eigenschappen bezit aan een hoofdoppervlak van het magnetische registreermedium.

De andere doelstellingen, aspecten en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden uit de volgende beschrijving, die gegeven wordt aan de hand van de bijgaande 30 tekeningen, waarin zelfde verwijzingscijfers gelijke elementen en onderdelen aangeven en waarin

Fig. 1 een fabrieksdiagram is van een voorbeeld van de inrichting voor het vervaardigen van een magnetisch registreermedium volgens de uitvinding en 35 Fig. 2-4 grafieken zijn, die magnetische eigenschap pen van het magnetische registreermedium volgens de uitvinding tonen.

De uitvinding zal nu onderstaand in bijzonderheden -3- t

A

worden beschreven aan de hand van de bijgaande tekeningen.

Volgens de uitvinding wordt een bismuthlaag met een dikte van minder dan 100 2 afgezet op een niet-magnetisch substraat en wordt een dunne magnetische metaalfilm op de 5 bismuthlaag afgezet.

Een polymere foelie, bestaande uit bijvoorbeeld polyethyleentereftalaat, polyamide, polyamideimide, polyimide enz., glas, keramisch materiaal, metaalplaat, waarvan het oppervlak is geoxideerd, enz,, kan als een niet-magnetisch 10 substraat volgens de uitvinding worden gebruikt. Op het niet-magnetische substraat wordt een onderlaag bestaande uit bismuth, Bi gevormd. De gemiddelde filmdikte hiervan wordt minder dan 100 2 (minder dan 10 ^ig/cm^) en bij voorkeur in het traject van 10 tot minder dan 100 2 (minder dan 1 tot 15 10 £g/cm ) gekozen, waarbij de tussen haken aangegeven waar den door berekening van de hoeveelheid bismuth, Bi, per 2 1 cm uit de gemiddelde filmdikte volgen. Indien de filmdikte van de onderlaag van bismuth, Bi, minder dan 10 2 wordt gekozen, heeft dit, zelfs indien op de onderlaag van bismuth, 20 Bi, een magnetische metaallaag wordt gevormd, niet tot gevolg, dat de coercitiefkracht van de laag van magnetisch materiaal hoog wordt, terwijl in de dikte van de onderlaag van bismuth, Bi, groter dan 100 2 wordt gekozen, de recht-hoekigheidsverhouding van de laag van magnetisch materiaal 25 klein wordt. Indien de dikte van de onderlaag van bismuth,

Bi, minder dan 100 2 is, bedraagt de rechthoekigheidsver-houding van de magnetische metaallaag meer dan 80%, hetgeen een zeer uitstekende waarde is. Een magnetische metaallaag, die in hoofdzaak uit Co of Co-Ni-levering bestaat, wordt 30 als de magnetische metaallaag gebruikt, die op de onderlaag van bismuth, Bi, wordt gevormd. De dikte van de magnetische metaallaag wordt in het traject van 100 tot 1000 2 en bij voorkeur in het traject van 200 tot 500 2 gekozen. Indien de filmdikte van deze magnetische metaallaag minder dan 100 2 35 bedraagt, is de magnetisatie niet voldoende, terwijl indien deze meer dan 1000 2 bedraagt, de coercitiefkracht, Hc, en de rechthoekigheidsverhouding, Rs, daarvan worden verlaagd. Deze magnetische metaallaag kan, zoals bovenstaand ---- .

S V

-4- beschreven, alleen uit Co of Co-Ni-legering worden vervaardigd. Indien de magnetische metaallaag 20 tot 50 atoom% en bij voorkeur 30 tot 50 atoom% Ni bevat kan in het bijzonder de coercitiefkracht daarvan in dit geval worden verhoogd.

5 Indien de hoeveelheid Ni meer dan 50 atoom% bedraagt, kan de coercitiefkracht ervan hoog worden gemaakt, maar wordt echter de magnetische induktie ervan verminderd.

Het magnetische registreermedium volgens de uitvinding is niet beperkt tot de dubbellaag- of tweelagenstructuur 10 van de onderlaag van bismuth, Bi, en de magnetische metaallaag, maar kan ook op zodanige wijze worden vervaardigd, dat een aantal lagen op basis van de tweelagenstructuur van de onderlaag van bismuth, Bi, en de ferromagnetische metaallaag op elkaar wordt aangebracht. Het aantal van de 15 in dit geval op elkaar aan te brengen lagen kan groot genoeg worden gekozen om de noodzakelijke magnetisatie te verschaffen. Indien de onderlaag van bismuth, Bi, en de tweelagenstructuur met eerste en tweede magnetische metaallagen, zoals bovenstaand vermeld, op elkaar worden aangebracht 20 door tussen de eerste magnetische metaallaag en de hierop te vormen tweede onderlaag van bismuth, Bi (de onderlaag voor „ de tweede magnetische metaallaag) een amorfe continue film van silicium of siliciumverbinding of een verbinding van het metaal van de eerste metaallaag op te nemen kan de film-25 vormende eigenschap van de hierop te vormen laag van bismuth, Bi, worden verbeterd. Indien hiertussen een verbinding van het metaal van de eerste magnetische metaallaag wordt opgenomen, is het gewenst, dat een oxide, nitride of carbide van het magnetische metaal wordt gevormd door het oppervlak 30 van de eerste magnetische metaallaag te oxideren, te nitriden of de carboneren. De dikte van de bovengenoemde verbinding wordt bij voorkeur in een traject van 10 tot 100 8 gekozen. Indien het oxide van het metaal van de magnetische metaallaag wordt gevormd, kan het bovengenoemde oxide in het 35 bijzonder op zodanige wijze worden gevormd, dat nadat de magnetische metaallaag is gevormd, een kleine hoeveelheid zuurstofgas in de vacuümkamer wordt gebracht, waarin de laag van magnetisch materiaal wordt gevormd, en het oppervlak van de magnetische metaallaag in een gelijkstroom-, wissel- ί * —5— stroom- of hoogfrequent plasma wordt geoxideerd. De dikte van deze oxidelaag kan worden geregeld door het kiezen van de partiele druk van het toegevoerde zuurstofgas, de aangelegde spanning, de vorm van de elektroden, de afstand tussen 5 de elektroden en/of de duur van het aanleggen van de spanning enz.

Fig. 1 toont schematisch een voorbeeld van een inrichting voor het vervaardigen van het magnetische regi-streermedium volgens de uitvinding. In fig. 1 geeft het 10 verwijzingscijfer 1 een vacuümkamer aan, waarin een voorraad-spoel 3 en een opwikkelspoel 4 zijn aangebracht en een niet-magnetisch substraat 2 vanaf de voorraadspoel 3 naar de opwikkelspoel 4 of in de richting van de pijl a in de figuur wordt bewogen. Een bron 5 voor het opdampen van 15 bismuth, Bi, resp. een bron 6 voor het opdampen van een magnetisch metaal, bijvoorbeeld Co of Co-Ni-legering, worden aan de onderzijde van het niet-magnetische substraat 2 in de vacuümkamer 1 aangebracht. Inch figuur geven verwijzings-cijfers 7 verhittingslampen aan, die de temperatuur van het 20 niet-magnetische substraat 2 regelen en geven het verwijzingscijfer 8 een scherm of verdeelplaat resp. de verwijzings-cijfers 9 en 10 vacuumpomporganen aan. Bij een op deze wijze uitgevoerde constructie worden het bismuth, Bi, resp. het magnetische metaal, hoewel niet weergegeven, opgedampt 25 volgens de elektronenbundelverhittingsmethode, weerstands-verhittingsmethode enz. De onderlaag van bismuth, Bi, en de magnetische metaallaag worden dan achtereenvolgens op het niet-magnetische substraat 2 afgezet. Bij het voorbeeld van fig. 1 worden de onderlaag van bismuth, Bi, en de 30 magnetische metaallaag op het bewegende niet-magnetische substraat in de vorm van een eindloze foelie gevormd, hoewel deze ook achtereenvolgens kunnen worden gevormd op een schijfvormig substraat, terwijl dit wordt geroteerd. Volgens de uitvinding kan de magnetische laag met een hoge coer-35 citiefkracht bovendien worden gevormd zonder gebruik te maken van de schuine opdampmethode. Zelfs indien de schuine opdampmethode zou worden toegepast, gaat het effekt van de uitvinding echter nimmer verloren. In dit geval kan de

* V

-6- magnetische metaallaag worden gevormd, terwijl het niet-magnetische substraat langs de buitenomtrek van een roterende cilinder wordt geleid. Bovendien kan de magnetische metaallaag worden gevormd, wanneer het niet-magnetische substraat 5 hellend ten opzichte van de verdampte deeltjesstroom wordt bewogen.

Het is gewenst, dat het afzetten van de onderlaag van bismuth, Bi, uitgevoerd wordt in een atmosfeer onder -5 -7 hoog vacuum, bijvoorbeeld 10 tot 10 mmHg. Het volgende 10 afzetten van het magnetische metaal kan in eenzelfde atmosfeer onder hoog vacuum en eveneens in een atmosfeer met een geringe hoeveelheid zuurstof worden uitgevoerd.

In dit geval treedt anti-ferromagnetisme op door Co-O-Co in de afgezette magnetische metaallaag, zodat een hogere 15 coercitiefkracht kan worden verkregen. Indien de hoeveelheid zuurstof geleidelijk wordt verhoogd in de atmosfeer onder hoog vacuum, kan een hoge coercitiefkracht Hc worden verkregen, zonder de sterkte van de film te verminderen. De zuurstof kan worden toegelaten tot een druk van ongeveer 20 5 x 10~3 mmHg.

Het magnetische registreermedium volgens de uitvinding zal onderstaand worden beschreven aan de hand van de voorbeelden.

Voorbeeld I

25 Onder toepassing van de vacuumopdampinrichting, zoals weergegeven in fig. 1 werden, terwijl een niet-magne- tisch substraat bestaande uit een polyimidefoelie met een snelheid van 1,5 m/min werd voortbewogen, bismuth, Bi, en cobalt, Co, achtereenvolgens op het niet-magnetische sub- 30 straat afgezet tot een dikte van 60 8 resp. 300 8 onder vorming van een magnetisch registreermedium. Er werd een -5 vacuum van ongeveer 10 mmHg gekozen en niet-magnetische substraat werd op 150°C gehouden. De eigenschappen van het magnetische registreermedium waren zodanig, dat de coerci-35 trefkracht, Hc, 620 Oe en de rechthoekigheidsverhouding,

Rs, 0,83 waren.

Vergelijkend voorbeeld

Op dezelfde wijze als in voorbeeld I werden een .· · -f * ^ -7- onderlaag van bismuth, Bi, met een dikte van 200 2 en een magnetische laag van cobalt, Co, met een dikte van 300 2 gevormd, zodat een magnetisch registreermedium werd verkregen. De coercitiefkracht, Hc, van dit magnetische regi-5 streermedium was 1020 Oe en de rechthoekigheidsverhouding,

Rs, daarvan was 0,73.

Voorbeeld II

Op dezelfde wijze als in voorbeeld I werden een onderlaag van bismuth, Bi, en een magnetische laag van Ni-Co-10 legering, die 20 atoom% Ni bevatte, gevormd, zodat een magnetisch registreermedium werd verkregen. Bij voorbeeld II werden de coercitiefkracht, Hc, en de jechthoekigheidsver-houding, Rs, gemeten, terwijl de dikte van de onderlaag van bismuth, Bi, op verschillende waarden werd ingesteld, waar-15 bij de in de grafiek van fig. 2 weergegeven resultaten werden verkregen.

Voorbeeld III

Op dezelfde wijze als in voorbeeld I werden een onderlaag van bismuth, Bi, en een magnetische laag van Ni-Co-20 legering, die 20 atoom% Ni bevatte, gevormd, zodat een magnetisch registreermedium werd verkregen. De rechthoekigheids ver houding , Rs, die gemeten werd, terwijl de dikte van de magnetische laag van Ni-Co-legering op verschillende waarden werd ingesteld, is weergegeven in de grafiek van 25 fig. 3. In deze grafiek geven de vierkantjes de gemeten rechthoekigheidsverhouding, Rs, aan wanneer als dikte voor de onderlaag van bismuth, Bi, 60 2 wordt gekozen, terwijl de cirkels de rechthoekigheidsverhouding aangeven wanneer voor de onderlaag van bismuth, Bi, een dikte van 140 2 wordt 30 gekozen.

Voorbeeld IV

In een atmosfeer met een partiele zuurstofdruk van 0,06 tot 0,07 mmHg werd, terwijl een polyimidefilm tussen een paar elektroden werd getransporteerd, het oppervlak van 35 de polyimidefilm gedurende ongeveer 1,5 min aan een C^-ionen-bombardement onderworpen. Ten tijde daarvan was de over de elektroden aangelegde spanning 1 kV en was de stroom, die tussen de elektroden vloeide 80 mA. Hierna werden op de- -8-

< I

* ^ zelfde wijze als in voorbeeld I onder omstandigheden van hoog vacuum een onderlaag van bismuth, Bi en een magnetische laag van Ni-Co-legering op de polyimidefilm afgezet tot dikten van 80 £ resp. 300 £. Daarna werd de magnetische laag 5 weer in een atmosfeer met een partiele zuurstofdruk van 0,06 tot 0,07 mmHg de magnetische laag aan het C^-ionen-bombardement onder dezelfde omstandigheden als bovenstaand beschreven onderworpen onder vorming van een oxidelaag aan het oppervlak van de magnetische laag. Op de magnetische 10 laag met de oxidelaag aan het oppervlak ervan werd weer een laag bismuth, Bi, afgezet tot een dikte van 80 £, waarna hierop de magnetische laag van Ni-Co-legering werd afgezet tot een dikte van 300 £. Daarna werd onder de bovenvermelde omstandigheden het oppervlak van de magnetische laag aan 15 het O2“ionenbombardement onderworpen, waarbij een magnetisch registreermedium werd verkregen. De coercitiefkracht, Hc, en de rechthoekigheidsverhouding, Rs, daarvan, die gemeten werden, terwijl de hoeveelheid Ni in de Ni-Co-legering op verschillende waarden werd ingesteld, zijn weergegeven in 20 de grafiek van fig. 4. In fig. 4 geeft de onderbroken lijn de gemeten magnetische verzadigingsinduktie aan, welke magnetische verzadigingsinduktie omgekeerd evenredig afneemt met de toename van het Ni-gehalte.

Voorbeeld V

25 Op dezelfde wijze als in voorbeeld IV werden, nadat het uit een polyimidefilm bestaande niet-magnetische substraat aan het O2-ionenbombardement was onderworpen, de onderlaag van bismuth, Bi, met een dikte van 60 £, de Ni-Co-legeringslaag met een dikte van 300 £, die 20 atoom% Ni 30 bevatte, op het niet-magnetische substraat afgezet. Nadat de Ni-Co-legeringslaag aan het 02~ionenbombardement was onderworpen werden weer de onderlaag van bismuth, Bi, met een dikte van 60 £ en eenzelfde Ni-Co-legeringslaag met een dikte van 300 £'op de Ni-Co-legeringslaag afgezet, waarna 35 het oppervlak van de Ni-Co-legeringslaag weer aan het C^-ionenbombardement werd onderworpen. Van het zo vervaardigde magnetische registreermedium, waarvan de lengterichting als de 0° wordt aangeduid, werden de magnetische eigenschappen -9- > ?- » gemeten in de richtingen van 0°, 30°, 60° en 90° aan het hoofdoppervlak van dit magnetische registreermedium. De gemeten resultaten zijn in tabel A aangegeven.

TABEL A

5 Hoek Coercitiefkracht, Hc Rechthoekigheids- _verhouding, Rs 0° 1050 Oe 0,81 30° 1050 Oe 0,81 60° 1050 Oe 0,81 1Q 90° 0145 Oe 0,81

Zoals uit de bovenstaande voorbeelden duidelijk zal zijn, vertoont het magnetische registreermedium volgens de uitvinding, doordat het de onderlaag van bismuth, Bi, met een dikte van minder dan 100 £ afgezet op het niet-magnetische substraat en de hierop afgezette magnetische metaallaag bezit, uitmuntende magnetische eigenschappen, zoals een hoge coercitiefkracht, een rechthoekigheidsver-houding van meer dan 0,80, een uitmuntende registratiegevoe- .

20 ligheid en een hoog nuttig effekt van de weergave.

Daar een laag van bismuth, Bi, met een laag kookpunt (1560°C) als onderlaag wordt gevormd is bovendien tijdens het afzetten van de laag van bismuth, Bi, de warmtestraling van de opdampbron op het niet-magnetische substraat vrij 25 klein. Hoewel het daarna volgende magnetische metaal, bijvoorbeeld Co (met een kookpunt van 3100°C) bij de verdamping een grote warmtestraling ontwikkelt, vermindert de aanwezigheid van de onderlaag van bismuth, Bi, de direkte warmtestraling op het niet-magnetische substraat. Zelfs indien 30 en polymere foelie en dergelijke als het niet-magnetische substraat wordt gebruikt, kan daarom een thermische deformatie van de foelie grotendeels worden voorkomen.

Indien een laag van Ni-Co-legering, die 20-50 atoom%, bij voorkeur 30-50 atoom%, Ni bevat, als de magnetische 35 metaallaag wordt gevormd, is het bovendien mogelijk een magnetisch registreermedium te verkrijgen met een hoge rechthoekigheidsverhouding en een hogere coercitiefkracht.

Zoals uit voorbeeld V blijkt zijn bij het magnetisch registreermedium volgens de uitvinding de magnetische -10-

« V

<# V

eigenschappen daarvan vrij van richtingsafhankelijkheid in het oppervlak ervan, zodat dit magnetische registreermedium niet alleen geschikt is als een registreermedium in de vorm van een eindloze foelie maar eveneens als een magnetisch 5 registreermedium in schijfvorm.

De bovenstaande beschrijving is gegeven met betre-king tot voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding, maar het zal duidelijk zijn, dat vele modificaties en variaties door een deskundige kunnen worden aangebracht zonder buiten 10 het kader van de nieuwe grondgedachte van de uitvinding te treden, zodat het kader van de uitvinding alleen door de bijgaande conclusies wordt bepaald.

Claims

1. Magnetisch registreermedium omvattende: een niet-magnetisch substraat; een eerste op het substraat gevormde laag bestaande uit bismuth, welke eerste laag een dikte van minder dan 5 100 £ bezit; en een op de eerste laag gevormde ferromagnetische metaallaag, welk magnetische registreermedium isotrope magnetische eigenschappen aan een oppervlak van het magnetische registreermedium bezit.

2. Magnetisch registreermedium volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ferromagnetische metaallaag een dikte in het traject van 100 tot 1000 £ bezit.

3. Magnetisch registreermedium volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de ferromagnetische metaallaag 15 uit cobalt bestaat.

4. Magnetisch registreermedium volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de ferromagnetische metaallaag bestaat uit Co-Ni-legering, die 20 tot 50 atoom% Ni bevat.

5. Magnetisch registreermedium volgens één der 20 voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ferromagnetische metaallaag een aan het oppervlak ervan gevormde laag van een verbinding van het metaal van de ferromagnetische metaallaag bezit.

6. Magnetisch registreermedium volgens één of meer 25 der voorafgaande conclusies, gekenmerkt door een verdere bismuthlaag en een ferromagnetische laag, die op de ferromagnetische meta&llaag zijn afgezet.

7. Magnetisch registreermedium volgens één of meer der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de bismuth- 30 laag en ferromagnetische laag achtereenvolgens door opdamping in vacuo zijn afgezet.