JPH03228217A - 磁気記録媒体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気記録媒体に関し、特に実用上必要とされ
ている耐摩耗性、走行安定性、耐久性、耐環境性等の緒
特性を有する強磁性金属薄膜型磁気記録媒体に関する。

〔従来の技術〕

近年、情報処理技術分野における情報量の大容量化や映
像処理技術分野における映像・画像の高画質化に伴って
、高密度記録が可能な磁気記録媒体に対する要求がます
ます高まっている。そこで、この要求に応えるための研
究・開発が活発になされている。

その中では、磁気記録層としてＣｏ−Ｎｉ、　Ｃｏ−Ｃ
ｒ、Ｃｏ−Ｎ１−Ｐなどの強磁性金属薄膜を蒸着法、ス
パッタリング法、湿式メツキ法などにより形成した金属
薄膜型磁気記録媒体が、現在一般に使用されている塗布
型磁気記録媒体と比較して高密度記録に適した媒体とし
て有望視されていて、一部実用化されているものもある
。中でも注目を集めているのが、垂直磁気記録媒体であ
る。この媒体は、信号を記録すると、残留磁化が媒体の
膜面に垂直な方向を向き、従って信号が短波長になるほ
ど反磁界が減少して優れた再生出力が得られる。

金属薄膜型磁気記録媒体では、従来の塗布型媒体と異な
り、薄膜全体が磁気記録に寄与している為、磁気記録層
としての利用効率が高い。また、媒体表面の平面性が良
いので、スペーシング損失をきわめて小さくすることが
可能となる。

このように、金属薄膜型磁気記録媒体の利点を利用でき
れば、出力、Ｃ／Ｎ比ともに塗布型磁気記録媒体をはる
かに凌駕した記録媒体が得られる。

また、記録方式として、狭トラツク化、短波長化を採用
することにより、塗布型磁気記録媒体に比べて少なくと
も数倍の密度の高密度記録が可能となる。

ところが、金属薄膜からなる磁気記録層は、磁気ヘッド
との接触によって損傷を受けやすく、損傷を受けた場合
には、走行性が悪化し、出力低下をきたしたり、はなは
だしい場合、走行不能に陥る事がある。この問題は、金
属薄膜型磁気記録媒体の実用化を阻む最大の問題となっ
ていた。

実用化におけるもう１つの問題は、使用されている金属
の種類によっては、長時間空気と接触したりすると腐食
することである。たとえばＣｏ−Ｎｉ金属薄膜は、高温
高湿あるいは空気中に塩分を含むような環境下では短時
間で腐食してしまう。

従来から使用されている塗布型磁気記録媒体は、磁性粉
末をバインダーに混合してベースフィルムに塗布したも
のであり、もともとその表面が細かく荒れている為、摩
擦は小さいが、バインダー中に耐摩耗性や潤滑性に優れ
た物質を添加することにより、磁気ヘッドとの摺動に関
する問題を解決し、総合的な信頼性を向上させてきた。

これに対して、金属薄膜型媒体では、金属磁性層表面に
以下に列挙する方法等により保護層を形成し、該保護層
により■耐摩耗性、■潤滑性、■耐環境性等の機能を磁
気記録媒体に付与することによって、上記問題点を解決
しようとする試みがなされてきた。

■耐摩耗性の付与：　硬質材料から成る無機系保護層を
金属薄膜磁気記録層上に形成す る。

たとえば、５ｉＯ１Ｓｉｆ２、ＳｊＮ、　ＡｈＣ３、Ｔ
ｌＯ２、ダイヤモンドライクカーボン等の薄膜を真空蒸
着、スパッタリング、プラズマＣＶＤ法等により形成す
る。

■潤滑性の付与： 」）潤滑材料から成る保護層を金属薄膜磁気記録層上あ
るいは上記無機系保護層上に形成する。

たとえば、ＭＯＳ２、ＷＳ２　、ダイヤモンドライクカ
ーボン、アモルファスカーボン等の無機系物質の薄膜を
真空蒸着、ス パッタリング、プラズマＣＶＤ法等により形成する。あ
るいは、フッ素樹脂、シリコン系オイル界面活性剤、飽
和脂肪 酸、エステル系オリゴマー等の有機系物質の層を塗液塗
布法や真空蒸着法、ス パッタリング法等によって形成する。

ｉｉ）磁気記録媒体表面に微細な凹凸を形成して、真実
接触点を減らし、摩擦係数を下げる。

■耐環境性の付与：　耐食性保護層を形成する。

［発明が解決しようとする課題］ ここで、高い信頼性が要求されるフロッピーディスクの
耐久性の規格を調べてみると、データ記録用フロッピー
ディスクでは、常温で３００万バス以上、高温（約５０
℃）及び低温（約ｌＯ℃）で１００万バス以上、ビデオ
フロッピーディスクでは、実用化の一つの目安として、
常温、高温高湿（４０℃、８５％Ｒ）り　、低温（−５
℃）でいずれも４８時間（約１０００万パス）以上の連
続走行耐久性が要求されている。

ところが、上記の、従来より試みられてきた保護層を具
備した金属薄膜型磁気記録媒体は、一般にせいぜい数百
〜数十万パス走行させると、媒体表面やヘッド表面にス
クラッチや付着物が発生し、再生出力が大幅に低下して
しまい、とても実用レベルに達しているとはいえない。

このことは、前記保護層の硬さや密着性が十分でない為
に、磁気ヘッドとの接触により保護層自体が損傷を受け
、さらにはその損傷が磁性層にも及び、このとき生じた
微粉末が磁気ヘッドや媒体自身に付着して、ヘッド目づ
まりやヘッドクラッシュの原因となったり、最悪の場合
、媒体やヘッドの耐久性が損なわれるのである。

本発明は、以上述べた金属薄膜型磁気記録媒体の実用化
の障害となっていた問題点を解決するもので、記録層で
ある強磁性金属薄膜の表面に耐摩耗性、耐環境性、長期
保存耐久性等、総合的な耐久性に優れた保護膜を備えた
磁気記録媒体を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、基本的に硬度が高く、長期保存耐久性、
耐環境性に優れた硅素酸化物に看目し、厚さが数百人程
度の硅素酸化物薄膜の膜質と媒体の耐久性の関係につい
て鋭意検討を重ねた結果、硅素酸化物保護膜の密着性、
耐摩耗性、耐久性が硅素酸化物保護膜の充填密度に依存
していることを見出し、本発明に至った。

本発明は、非磁性基体の少なくとも一方の面に強磁性金
属薄膜の磁気記録層と硅素酸化物を主成分とする薄膜の
保護層とがこの順序で形成された磁気記録媒体において
、前記保護層の充填密度が０．７５以下であることを特
徴とする磁気記録媒体である。

本発明によれば、強磁性金属Ｗｉｎからなる磁気記録層
の保護層に、充填密度が０．７５以下の硅素酸化物を主
成分とする薄膜を用いることによって、耐摩耗性、耐久
性、耐環境性に優れた実用レベルの金属薄膜型磁気記録
媒体の提供が可能となった。

一般には、硬質な保護膜を形成するために、その充填密
度は大きい方が良いと言われているが（特開昭６１−１
７８７３０号等）、本発明はそれと全く逆の結果である
。その理由については明らかではないが、実験事実から
類推すると、膜の充填密度が大きすぎると下地との密着
性が悪くなるためではないかと考えられる。

以下に、図面を参照しながら、本発明の一例について詳
細に説明する。

第１図は、本発明の磁気記録媒体の基本構成を示す媒体
断面図である。

非磁性基体１は、アルミニウム合金、ガラス、高分子フ
ィルム等一般に磁気記録媒体の基体として使用されてい
るもので良いが、その中でも特にガラス転移温度が２０
０℃以上の耐熱性高分子フィルム、たとえばポリイミド
、ポリサルフォン、ポリアミドイミド、ポリエーテルエ
ーテルケトン、アラミド等が好ましい。非磁性基体１の
表面あるいは裏面が、フィルムの滑り性や磁気記録媒体
の走行安定性を向上させる為に、必要に応じて多数の微
細突起を有するものであっても良い。

この微細突起を有する非磁性基体１の表面に磁気記録層
や保護層を形成した場合、その最表面に基体１の微細凹
凸にほぼ対応した凹凸が形成される。すなわち、非磁性
基体１の表面粗さと、形成された磁気記録媒体の表面粗
さとがほぼ一致するようになる。

非磁性基体ｌの少なくとも一方の面に磁気記録層として
強磁性金属薄膜２を形成し、その上に保護層として硅素
酸化物を主成分とする薄膜３を形成する。

磁気記録層２には、例えばＦｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉを主成
分とする強磁性合金膜、強磁性酸化物膜あるいは強磁性
窒化物膜等が利用できる。これらの磁気記録層は、真空
蒸着法、イオンブレーティング法、スパッタリング法等
の物理蒸着法、あるいはメツキ法等で形成することがで
きる。中でも、真空蒸着法あるいはスパッタリング法で
形成したＣｒ　１５〜２３重量％、残部ＣＯから成るＣ
ｏ−Ｃｒ垂直磁化膜を磁気記録層とした場合、本発明は
特に有効である。

保護層３は、硅素酸化物を主成分とする薄膜から成り、
その充填密度が０．７５以下である。充填密度とは、完
全酸化物である石英（ＳｉＯａ）の密度に対する膜の密
度の割合であり、膜の重量と厚さの測定より求めた。密
度で換算すると、石英（Ｓｉ０２）の見かけの密度（２
，６５ｇ／ｃｍ’）を１としたことと同等である。充填
密度が０．７５を越えると、密着性、耐摩耗性に劣り、
耐久性に乏しい保護層となる。

該保護層中に主成分として含まれる硅素酸化物の量は、
保護層に対して８０重量％以上、更には８５重量％以上
であることが好ましい。

該保護層３は、真空蒸着法、イオンブレーティング法、
スパッタリング法等の物理蒸着法、あるいは塗液塗布法
によって形成できる。物理蒸着法によって形成される場
合、蒸着源にＳｉあるいはＳｉＯあるいは５ｉｎ２を使
用する。充填密度の値は、物理蒸着法で形成する場合、
ガス圧、酸素分圧、基板温度、投入パワー、膜厚等によ
って制御される。たとえば、ＲＦマグネトロン装置を使
用して保護層を形成する場合、５ｉｆｔターゲツトを使
用し、基板温度２００℃、アルゴン圧０．３Ｐａ以上、
投入電力２　ｋＷ／　８インチ（２０３，２ｍｍ１φ以
上、成膜速度０．０５μｍ／ｍｉｎ以上、膜厚５００Å
以下の条件で、本発明における保護層を形成することが
できる。

一般にガス圧が大きくなると、充填密度は小さくなる傾
向にある。

一方、塗液塗布法では、濃度、硬化温度、硬化時間、膜
厚等を調整することによって、保護層の充填密度を制御
することができる。

ところで、硅素酸化物を主成分とする膜は、環境条件に
よっては、たとえば高温高湿（たとえば８５℃、８５％
ＲＨ）あるいは低温等の環境下において、膜の内部応力
が大きく変化しやすいという問題点を有す。一般には、
内部応力は昇温に伴って、圧縮応力から引張り応力へと
変化する。このような問題点が発生する恐れがある場合
には、前記保護層にＢ、　Ｃ，Ｎ、　Ｐ、　Ｓ、　Ａ１
．　Ｔｉ、　Ｖ、　Ｃｒ、　Ｚｎ、Ｇｅ、　Ｚｒ、　Ｎ
ｂ、　Ｍｏ、Ｔａ、　Ｍｇ、　）Ｉｆ、　Ａｕ、　Ｐｔ
からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の元素また
はその化合物を含有させるのが望ましい。その中でも特
にＢ、　Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ□、Ｂ２Ｏ５、Ｂ２０６、
ＭｇＯ等が好ましい。その添加量は、前記保護層の密着
性や保護機能（摩耗特性）が下がらない程度とされ、通
常１０〜２０重量％とされる。

さらに、保護層３上に有機潤滑層４を形成させることに
よって、摩擦係数の低減化、高温高湿あるいは低温等苛
酷な環境条件下における耐摩耗性、耐久性をさらに向上
させることができる。

有機潤滑層４の材料としては、一般に使用されている極
性又は非極性の液体潤滑剤あるいは固体潤滑剤等が利用
できる。具体的には、フッ素樹脂、シリコン系オイル、
界面活性剤、飽和脂肪酸、エステル系オリゴマー等があ
る。有機潤滑層４は、ディッピング、スピンコード等の
塗液塗布法や真空蒸着、スパッタリング等の物理蒸着法
によって形成することができる。

磁気記録層２の膜厚は、０．１〜１．０μｍ程度で十分
であるが、特に限定されるものではない。

保護層３の膜厚は、５００Å以下が望ましく、３００Å
以下が最も好ましい、保護Ｎ３の膜厚の下限は、保護層
３の機能が損なわれない程度とすれば良く、たとえば５
０Å以上、好ましくは１００Å以上とされる。

有機潤滑層４の膜厚は、　１００Å以下が望ましく、さ
らに３０Å以下が好ましい。

保護層３と有機潤滑層４の存在は、スペーシング損失の
原因となり得るが、上記のような膜厚とすることによっ
てスペーシング損失を十分に低減化できる。

非磁性基体１の裏面には、潤滑の目的でバックコート層
６を必要に応じて塗布形成する。バックコート層６は、
カーボンブラック、グラファイト、ＣａＣＯ５等の無機
微粒子を、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ウレ
タン樹脂等のバインダーに分散させて塗布形成できる、
−船釣に使用されている組成のもので良い。

本媒体の構成は、第２図に示したように、非磁性基体の
両面に磁気記録層２．２′と保護層３゜３′を形成した
両面使用の磁気記録媒体にも適用できる。

また、磁気記録層２は単層であっても多層であっても良
い。

また、磁気記録層２の下部には、下地層（主に基体）と
の密着性向上を目的に、あるいは磁気記録層２の結晶配
向性、磁気特性の向上を目的として、Ａ１．　Ｇｅ、　
Ｃｒ、　Ｔｉ、　５ｉＯｚ等の薄膜や、垂直磁化膜の裏
打ち層として、Ｆｅ−Ｎｉ膜、Ｃｏ−Ｚｒ膜等の高透磁
率層が中間層５として設けられる場合もある。

磁気記録媒体の表面粗さは、特に限定されないが、スペ
ーシング損失やドロップアウトを考慮すると、一定面積
たとえば約１万μｍ２（ヘッドの接触面積と同オーダー
）に含まれる凹凸に対し、突起高さの統計分布をとった
ときに、高い方から００１％に相当する突起高さが６０
０Å以下、さらに好ましくは３００Å以下、突起密度が
１−ＸＩＯ８〜ｌＸｌ０’個／ｍｍ”、さらに好ましく
はｌ×１０６〜ｌＸｌ０’個／ｍｍ”の範囲とされる。

ここで、磁気記録媒体の表面粗さと突起密度は、特開昭
６３−１８８８１８に開示されているように非接触測定
法であるシャドウィング法により測定する。

なお充填密度の下限は保護膜としての機能を失わない程
度であり、場合によって異なるであろうが、　０．５位
が目安になるであろう。

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本
発明は以下の実施例に限定されるものではない。

〔実施例］ Ｘ監孤ユ 第２図は、本実施例の媒体の構成を示す概略図である。

ポリイミドフィルム基体１　（宇部興産■製ユービレッ
クスＳタイプ、熱膨張係数１．２Ｘ　１０−’ｃｍ／ｃ
ｍ／’Ｃ１引張り弾性率１０２０　ｋｇ／ｍｍ２、表面
粗さは、約１万μｍ２面積あたりの突起の高い方から０
．０１％番目に相当する突起高さが３００人、突起密度
５　Ｘ　１０’個／ｍｍ２）の両面に対向ターゲット式
スパッタ装置でＣｏ−Ｃｒ垂直磁化膜２，２′を形成し
、続いてＲＦマグネトロンスパッタ装置で硅素酸化物薄
膜３．３′を形成した。

第３図に本発明に使用した対向ターゲット式スパッタ装
置の概略図を示す。厚み３０μｍ、幅１００ｍｍ０長尺
ポリイミドフィルム基体１には、磁性層形成に先がけて
、真空中熱処理が施された。具体的には、真空中で１９
０℃に昇温した回転ドラム１１に長尺ポリイミドフィル
ム基体１を接触搬送させて、到達真空度２　Ｘ　１０−
’Ｐａ以下を保って熱処理を行なった。その際、ポリイ
ミドフィルム基体１の張力は１．５ｋｇ、搬送速度は６
　ｃｍ／ｍｉｎであった。熱処理後、到達真空度を５　
Ｘ　１０−’Ｐａ以下まで排気した後、Ｃｏ−Ｃｒ垂直
磁化膜を形成した。ターゲット１３の寸法は、５インチ
（１２７ｍｍ）　ｘ　６インチ（１５２，４ｍｍ）ｘ６
闘、ターゲット間の中心から回転ドラム表面までの距離
は１２０ｍｍ　、ターゲットの組成はＣｏ　８０　ｗｔ
％−Ｃｒ　２０　ｗｔ％であった。成膜条件は、アルゴ
ン圧０．２Ｐａ、投入電力２．５ｋＷ、成膜速度０．１
μｍ／ｍｉｎ　、回転ドラム温度１９０℃、ポリイミド
フィルム基体１の張力は１．５ｋｇであり、形成された
Ｃｏ−Ｃｒの膜厚は０．４μｍであった。以上の条件で
片面に磁性層２を形成した後、カールを防止する為に裏
面にも同じ成膜条件でＣｏ−Ｃｒ磁性層２′を形成した
。

次に、第４図に本発明で使用したＲＦマグネトロンスパ
ッタ装置の概略図を示す。８インチ（２０３，２ｍｍ）
φのＳｉＯ□ターゲットを使用し、回転ドラム１１の温
度は２００℃、アルゴン圧０．３　Ｐａｖ投入電力２ｋ
Ｗ、成膜速度００５μｍ／ｍｉｎで、硅素酸化物薄膜３
を膜厚２００人形成した後、カール防止の為に裏面にも
同じ条件で硅素酸化物薄膜３′を形成した。このとき形
成された硅素酸化物薄膜の充填密度を以下に述べる方法
で測定したところ、０．７〜０．７５であった。（測定
点１０点）充填密度の測定方法：Ｓｌウェハ上に、上記
硅素酸化物薄膜形成時と同条件で硅素酸化物薄膜を形成
し、その重量を化学天秤で測定し、膜厚をタリステップ
で測定する。充填密度は、（膜の密度）÷（ＳｉＯ□の
密度）で算出する。

次に、保護層３上に潤滑層４として、エステル系オリゴ
マー（旭ガラス製、商品名５Ｔ−１１７）を２０人厚塗
布形成した。

次に、裏面にあたる保護層３′上に、ポリエステル系バ
インダーにカーボンブラックとＣａＣＯ５微粒子を含有
させたバックコート液（東洋インキ社製、商品名ＴＰＢ
−３０９１ブラック）を塗布し、バックコート層６を０
．５μｍ厚形成した。

以上のように作製した磁気記録媒体を、直径３．５イン
チの円盤状に打ち抜いてフロッピーディスク用ジャケッ
トに挿入し、記録再生装置にて記録再生を行ない、耐久
試験を行なった。なお、使用したヘッドは市販のボタン
型リングヘッドを用い、パッド圧１０ｇ、ディスクの回
転速度は３００ｒｐｍとした。再生出力が初期値−３ｄ
Ｂまで減衰するまでのヘッド摺動回数を耐久性として評
価した。

その結果を第５図に示した。本媒体の耐久性は２００万
パス〜１０００万バスであった。（試験トラッり数：ｌ
０１−ラック）　すなわち、本発明の磁気記録媒体は、
データ記録用の耐久基準（３００万バス以上）において
実用レベルであることが判明した。

大１〇肌Ｚ 保護層である硅素酸化物薄膜３．３′の成膜条件を、回
転ドラム１１の温度を１５０℃とした他は、実施例１と
同様にして磁気記録媒体を作製した。

このとき形成された硅素酸化物薄膜３の充填密度は、０
．６５〜０．７であった。（測定点１０点）得られたフ
ロッピーディスクの耐久性を測定した結果を第５図に示
した。本媒体の耐久性は、４００万パス〜３０００万パ
スであった。（試験トラック数＝１０トラック）　すな
わち、本発明の磁気記録媒体は、データ記録用の耐久基
準を十分光たし、実用レベルであることが判明した。

之校豊ユ 保護層である硅素酸化物薄膜３．３′の成膜条件を、回
転ドラム１１の温度を２５０℃とした他は、実施例１と
同様にして磁気記録媒体を作製した。

このとき形成された硅素酸化物薄膜３の充填密度は、０
．７５〜０．８であった。（測定点１０点）得られたフ
ロッピーディスクの耐久性を測定した結果を第５図に示
した。本媒体の耐久性は１００万パス〜３００万パスで
あった。（試験トラック数・１０トラツク）　すなわち
、本比較例の磁気記録媒体の耐久性は、データ記録用の
耐久基準をやや下回る。耐久試験後の媒体表面にはスク
ラッチが発生し、スクラッチの周辺には粉が付着してい
た。

比ｌむ凱Ｚ 保護層である硅素酸化物薄膜３．３′の成膜条件を、回
転ドラム温度１５０℃、導入０２分圧６％とした他は実
施例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。

このとき形成された硅素酸化物薄膜３の充填密度は、０
８〜０９であった。（測定点１０点）得られたフロッピ
ーディスクの耐久性を測定した結果を第５図に示した。

本媒体の耐久性は、７０万〜２００万パスであった。（
試験トラック数・１０トラツク）　すなわち、本比較例
の磁気記録媒体の耐久性はデータ記録用の耐久基準に達
していない。耐久試験後の媒体表面にはスクラッチが発
生し、スクラッチの周辺には粉が付着していた。

工数■旦 保護層である硅素酸化物薄膜３．３′の成膜条件を、導
入０２分圧１０％とした他は実施例１と同様にして磁気
記録媒体を作製した。

このとき形成された硅素酸化物薄ＩＩ！３の充填密度は
、０，９〜０．９８であった。（測定点１０点）得られ
たフロッピーディスクの耐久性を測定した結果を第５図
に示した。本媒体の耐久性は、３０万〜１００万パスで
あった。（試験トラック数：ｌＯトラック）　すなわち
、本比較例の磁気記録媒体の耐久性はデータ記録用の耐
久基準に達していない。耐久試験後の媒体表面にはスク
ラッチが発生し、スクラッチの周辺には粉が付着してい
た。

［発明の効果］ 以上説明したように、強磁性金属薄膜を磁気記録層とす
る磁気記録媒体において、前記磁気記録層上に保護層と
して充填密度が０．７５以下である硅素酸化物を主成分
とした薄膜を形成することによって、画期的に実用レベ
ルまで耐摩耗性、耐久性、長期保存耐久性を向上させる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は、本発明の金属薄膜型磁気記録媒体の
基本的な構成を示した部分断面図、第３図は対向ターゲ
ットスパッタ装置の概略図、第４図はＲＦマグネトロン
スパッタ装置の概略図、第５図は硅素酸化物保護層の充
填密度と磁気記録媒体の耐久性の関係を示した図である
。 １：非磁性基体 ２．２’　　：強磁性金属薄膜からなる磁気記録層３．
３′　・硅素酸化物を主成分とする保護層４：潤滑層　
　　　　　５：中間層 ６：バックコート層　　７：巻出しローラー８・フリー
ローラー　　９１巻取りローラー１０：フリーローラー
　　１１＝回転ドラム１２：マスク　　　　　　１３：
対向ターゲット１４、マグネトロンターゲット 第１図 第２図 ′ｌＡ３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性基体の少なくとも一方の面に強磁性金属薄
   膜の磁気記録層と硅素酸化物を主成分とする薄膜の保護
   層とがこの順序で形成された磁気記録媒体において、前
   記保護層の充填密度が０．７５以下であることを特徴と
   する磁気記録媒体。