JPH01189019A - 炭素膜がコートされた磁気部材の作製方法 - 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】 「発明の利用分野」 本発明は光学的バンド巾が１　、　ＯｅＶ以上特に１．
５〜５　、５ｅＶを有する炭素または炭素を主成分とす
る被膜を磁気ヘッドまたは磁気ヘッド用部材上°特にそ
のスライダ部（磁気テープ、磁気ディスク等こすれあう
部分）にコーティングすることにより、これら磁気ヘッ
ド用部材の補強材、また機械ストレスに対する耐摩耗保
護材として得んとする複合体に関する。

「従来技術」 炭素膜のコーティングに関しては、本発明人の出願にな
る特許願「炭素被膜を有する複合体およびその作製方法
Ｊ　（特願昭５６−１４６９３６　　昭和５６年９月１
７日出願）が知られている。しかし、これらは単にその
作製方法を一般的に記載したものであり、その形成温度
を２００°Ｃ以下、好ましくは＋１５０〜−１００°Ｃ
と実質的に冷却とし、かつ、被形成面であるフェライト
、パーマロイ、希土類等の磁性体の磁気ヘッドのスライ
ダ部にコーティングする例はまったく述べられていない
。

「従来の問題点」 従来例において、炭素膜は２００〜１０００°Ｃと高温
でしか得られないとされており、炭素膜が条件によって
は、室温（プラズマにより１５０°Ｃ程度まで表面が昇
温する）またはそれ以下の温度での作製方法でも十分な
硬度を有せしめ得ることの記載はまった（ない。

「問題を解決すべき手段」 本発明は、磁気ヘッド用部材上、特に磁気テープ、磁気
ディスクとこすれる部分であるスライダ部上に炭素また
は炭素を主成分とする被膜をコーティングし、その表面
での耐摩耗性等の機械的強゛度を補強しようというもの
である。特にエチレン、メタンのような炭化水素気体を
直流または高周波、特に基体側に正の直流バイヤスを加
えた高周波電界によりプラズマを発生させた雰囲気中に
導入して分解せしめることにより、Ｃ−Ｃ結合を作り、
結果としてグラフディトのような非透光性の導電性また
は不良導電性の炭素を作るのではなく、作製条件により
求められた光学的エネルギバンド巾（Ｅｇという）が１
　、　ＯｅＶ以上、好ましくは１．５〜５．５ｅＶを有
するダイヤモンドに類似の絶縁性の炭素を形成すること
を特徴としている。さらにこの本発明の炭素は、その硬
度もビッカース硬度が２０００Ｋｇ／ｍｍ”以上、好ま
しくは４５００Ｋｇ／ｎｕ＋＋”以上、理想的には６５
００Ｋｇ／ｖｗ”というダイヤモンド類似の硬さを有す
るアモルファス（非晶質）または５〜２００人の大きさ
の微結晶性を有するセミアモルファス（半非晶質）構造
を有する炭素またはこの炭素中に水素、ハロゲン元素が
２５原子％以下または■価または７価の不純物が５原子
％以下、また窒素がＮ／Ｃ≦０．０５の濃度に添加され
たいわゆる炭素を主成分とする炭素（以下本発明におい
ては単に炭素という）を基板上に設けた複合体を設けん
としたものである。

本発明は、さらにこの炭素が形成される基板を２００°
Ｃ以下好ましくは一１００〜１５０°Ｃの従来より知ら
れたＣＶＤ法に比べて５００〜１５００°Ｃも低い温度
で形成せしめ、下地の磁性材料の特性を劣化させること
な（、また下地材料との界面でおこる反応を防止しつつ
コーティングが可能であることを実験的に見出したこと
を他の特徴とする。

また本発明は、この炭素゛に■価の不純物であるホウ素
を０．１〜５原子％の濃度に添加し、Ｐ型の炭素を設け
、また７価の不純物であるリン、窒素を同様に０．１〜
５原子％の濃度に添加し、Ｎ型の炭素を設けることによ
りこの基板上面の炭素を導電性にしたことを他の特徴と
している。

また本発明は、基体特にフェライト、パーマロイ、希土
類、アモルファス成分等の磁性材料を有する磁気ヘッド
用部材の上表面に炭素膜を形成して、これを多量に製造
するため、テープ状キャリアを用いてロール・ツー・ロ
ール（ｒｏｌｌ　ｔｏ　ｒｏｌｌ以下ＲＴＲという）方
式で作製せんとするものである。

以下に図面に従って本発明に用いられた複合体の作製方
法を記す。

実施例１ 第１図は本発明の炭素または炭素を主成分とする被膜を
形成するためのＲＴＲ方式のプラズマＣＶＤ装置の概要
を示す。

図面において、ドーピング系（１０）において、キャリ
アガスである水素を（１１）より、反応性気体である炭
化水素気体例えばメタン、エチレンを（１２）より、■
価不純物のジボラン（水素希釈）（１３）、Ｖ価不純物
のアンモニアまたはフオスヒンを（１４）よりバルブ（
２８）、流量計（２９）をへて反応系（３０）中にノズ
ル（２５）より導入される。このノズルに至る前に、反
応性気体の励起用にマイクロ波エネルギを（２６）で加
えて予め活性化させることは有効である。

反応系（３０）では、第１のロール（４）より第２のロ
ール（５）に補助ロール（６）　、　（７）を経て移動
する。

この補助ロール（７）はテープ状キャリアにたるみがこ
ないように一定の張力（テンシロン）を与えるべく、バ
ネ（２７）を具備する。補助ロール間には、第１の電極
（２）、被形成面を具備するテープ状キャリア（１）、
第２の電極（３）を有し、一対の電極（２）　、　（３
）間には高周波電極（１５）、マツチングトランス（１
６）　、直流バイヤス電源（１７）より電気エネルギが
加えられ、プラズマ（４０）が発生する。排気系（２０
）は圧力調整パルプ（２５）、ターボ分子ポンプ（２２
）。

ロータリーポンプ（２３）をへて不要気体を排気する。

これらの反応性気体は、反応空間（４０）で０．０１〜
０．３ｔｏｒ？例えば０．１ｔｏｒｒとし、高周波によ
る電磁エネルギにより０．１〜５に−のエネルギを加え
られる。直流バイヤスは、−２００〜６００Ｖ　（実質
的には一４００〜＋４００Ｖ）を加える。なぜなら、直
流バイヤスが零のときは自己バイヤスが一２００Ｖ　（
第２の電極を接地レベルとして）を有しているためであ
る。反応性気体は、水素で一部を希釈した。例えばメタ
ン：水素＝１：１とした。第１の電極は冷却手段（９）
を有し、冷却液体を（８）より入れ、（８゛）に排出さ
せ、被形成面上の温度を１５０〜−１００℃に保持させ
る。かくしてプラズマにより被形成面上にビッカーズ硬
度２０００Ｋｇ／ｎ＋ｎ＋”以上を有するとともに、熱
伝導度２．５Ｗ／ｃｍ　ｄｅｇ以上のＣ−Ｃ結合を多数
形成したアモルファス構造または微結晶構造を有するア
モルファス構造の炭素を生成させた。さらにこの電磁エ
ネルギは５０Ｗ〜ＩＫ−を供給し、単位面積あたり０．
０３〜３Ｗ／ｃｎ＋”のプラズマエネルギを加えた。こ
のプラズマ密度が大きい場合、また予めマイクロ波で反
応性気体が励起されている場合は、５〜２００人の大き
さの微結晶性を有するセミアモルファス構造の炭素を生
成させることができた。成膜速度は１００〜１００ＯＡ
／分を有し、特に表面温度を一５０〜１５０°Ｃとし、
直流バイアスを＋１００〜３００Ｖ加えた場合、その成
膜速度は１００〜２００Ａ／分（メタンを用いマイクロ
波を用いない場合）、５００〜１００ＯＡ／分（メタン
を用いマイクロ波を用いた場合、またはエチレンを用い
マイクロ波を用いた場合）を得た。

これらはすべてビッカーズ硬度が２０００Ｋｇ／ｍｍ”
以上を有する条件のみを良品とする。もちろんグラファ
イトが主成分ならばきわめて柔らかく、かつ黒色で本発
明とはまったく異質なものである。

この反応生成物は磁気ヘッド用部材（１）が冷却媒体（
９）により冷却され、この上面に被膜とじて形成される
。反応後の不純物は排気系（２０）よりターボ分子ポン
プ、ロータリーポンプを経て排気される６反応系は０．
００１〜１０ｔｏｒｒ代表的には０．０１〜Ｑ、５ｔｏ
ｒｒに保持されており、マイクロ波（２６）、高周波の
エネルギ（１５）により反応系内はプラズマ状態（４０
）が生成される。特に励起源がＩＧＨ２以上、例えば２
．４５ＧＨｚの周波数にあっては、Ｃ−Ｈ結合より水素
を分離し、さらに周波源が０．１〜５０ＭＨ２例えば１
３．５６ＭＨ２の周波数にあってはＣ−Ｃ結合、Ｃ＝Ｃ
結合を分解し、−Ｃ−Ｃ−結合を作り、炭素の不対結合
手同志を互いに衝突させて共有結合させ、安定なダイヤ
モンド構造を局部的に有した構造とさせ得る。

かくして磁気ヘッドの磁性体および金属または磁気ヘッ
ド用部材のスライダ部の磁性体上に炭素特に炭素中に水
素を２５モル％以下含有する炭素またＰ、■またはＮ型
の導電型を有する炭素を主成分とする被膜を形成させる
ことができた。

「実施例２」 第２図（Ａ）　、　（Ｂ−１）　、　（Ｂ−２）は実施
例１の作製方法によって得られた炭素を用いた磁気ヘッ
ドまたはそれ用部材の例である。即ちテープ状キャリア
上に磁気ヘッド用部材がテープ状に配設されている。

これを第１図のＲＴＲ方式にてこの上面に炭素（５０）
を０．０３〜３μｍ好ましくは０．１〜０．５　μｍの
厚さに設けたものである。さらにこれらの炭素膜（５０
）をコートした後、これら磁気ヘッド用部材（４１）を
テープ状キャリアよりとりはずした。この磁気ヘッド等
一部に磁気テープ、磁気ディスク、等の他の異種材料が
その表面をこすって走行するスライダ部の部材の耐摩耗
性の向上にきわめて有効である。特にこの炭素膜は熱伝
導率が２．５Ｗ／ｃｏ＋　ｄｅｇ以上、代表的には４．
０〜６．０　Ｗ／ｃｎ＋　ｄｓｇとダイヤモンドの６．
ＯＷ／ｃｍ　ｄｅｇに近いため、高速テープ状キャリア
走行により発生する熱を全体に均一に逃がし、局部的な
昇温およびそれに伴う磁気ヘッドの特性劣化を防ぐこと
ができるため、耐摩耗性、高熱伝導性、炭素膜特有の高
平滑性等、多くの特性を併用して有効に用いている。

「実施例３」 第２図（Ａ）の場合、テープ用の書き込み、読み取りま
たは該ヘッドの一例である。

この磁気ヘッド（４１）のＭｎ−Ｚｎフェライトを用い
た磁性体（４３）におけるスライダ部（４２）上に炭素
または炭素を主成分とする被膜（５０）を０．１〜０．
５μｍの厚さにコーティングした。するとコーティング
をしない場合に比べてその寿命は５倍にも向上させるこ
とができた。この図面は１７２インチＶＴＲ用磁気ヘッ
ドの図面の例を示す。

特にこの炭素膜をコートしない場合のスライダ部のビッ
カース硬度は８００Ｋｇ／ｍｍ”　Ｌかないため、これ
を２０００Ｋｇ／ｍｍ”以上に向上させ得るとともに、
表面でのテープ等のすべりを良好にし得るための効果は
著しい。

「実施例４」 第２図（Ｂ−１）　、　（Ｂ−２）は薄膜磁気ヘッドの
一例を示す。第２図（Ｂ−１）は正面図、（Ｂ−２）は
側面図を示す。この磁気ヘッドはトラック巾２５μｍ、
スライダ部のギャップ長０．６μｍ、浮上量０．３μｍ
、イ゛ンダクタンス１００ｍＨ以下（ＩＭＨｚ）、出力
電圧０．３ｍＶ以上（ＩＭ）Ｉｚ）を有する。この磁性
材料（４３）のスライダ部（４２）上に炭素または炭素
を主成分とする部分（５０）を０．０５〜０．３μｍの
厚さに形成した。するとこの薄膜ヘッドの耐摩耗性を３
倍以上に伸ばすことができた。

「効果」 以上の説明より明らかな如く、本発明は有機樹脂または
それにガラス、磁性体、金属またはセラミックを形成し
、それらの磁気ヘッド用部材または磁気ヘッド全体の表
面に炭素または炭素を主成分とした被膜をコーティング
して設けたものである。この複合体は他の多（の実施例
にみられる如く、すべりを助長でき、加えて耐摩耗性の
向上ができるため、その工業的価値は計り知れないもの
である。特にこの炭素が１５０℃以下の低温で形成でき
るに対し、その硬度また基板に対する密着性がきわめて
優れているのが特徴である。

また磁性体はサマリューム、コバルト等の希土類磁石、
アモルファス磁性体、酸化鉄またはこれにニッケル、ク
ロム等がコートされた形状異方形の磁性体またはフェラ
イト磁性体であってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の炭素または炭素を主成分とする被膜を
被形成面上に作製するロール・ツー・ロール方式の製造
装置の概要を示す。 第２図（Ａ）　、　（Ｂ−１）　、　（Ｂ−２）は本発
明の複合体の実施例を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気ヘッド用部材のスライダ部にビッカース硬度と
   して２０００Ｋｇ／ｍｍ＾２以上を有する炭素または炭
   素を主成分とする薄膜が耐摩耗層として設けられている
   ことを特徴とする炭素膜がコートされた磁気ヘッド。 ２、特許請求の範囲第１項において、スライダは希土類
   磁性材料、フェライト材料、パーマロイ、金属材料より
   なり、該材料上に密接して設けられたことを特徴とする
   炭素膜がコートされた磁気ヘッド。 ３、耐摩耗性を有する磁気ヘッド部材を炭化物気体また
   は該気体と水素または不活性気体との混合気体の導入さ
   れたプラズマ雰囲気内に保持し、前記材料に密接してビ
   ッカース硬度として２０００Ｋｇ／ｍｍ＾２以上を有す
   る炭素または炭素を主成分とする被膜を形成することを
   特徴とする炭素膜がコートされた磁気ヘッドの作製方法
   。 ４、テープ状キャリア表面上に磁気ヘッド用部材を仮付
   けまたは配設する工程と、これら部材とテープ状キャリ
   アとを第１のロールより第２のロールに移動させつつ前
   記ロール間でテープ状キャリアの裏側に配設された第１
   の電極と、この電極に対向して前記テープ状キャリアの
   表面側に配設された第２の電極との間に直流または高周
   波電圧を印加して、プラズマを発生せしめ、炭化水素化
   物気体、またはこれに加えて添加物気体とを分解反応せ
   しめて、前記テープ状キャリアおよび部材上に炭素膜ま
   たは添加物の添加された炭素を主成分とする膜を形成す
   る工程と、この後前記部材を前記テープ状キャリアより
   離脱させる工程とを有することを特徴とする炭素膜がコ
   ートされた磁気ヘッドの作製方法。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記部材は薄膜磁
   気ヘッド用部材よりなることを特徴とする炭素膜がコー
   トされた磁気ヘッドの作製方法。