JPH0383224A

JPH0383224A - 磁気ディスク

Info

Publication number: JPH0383224A
Application number: JP21901889A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Baba; 和宏馬場; Nobuaki Shohata; 伸明正畑
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1991-04-09

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、磁気ディスクや磁気ヘッド等の表面に付着ぜ
しめて、硬度が高く、密着性に優れた耐摩耗性と潤滑性
とを兼ね備えた表面保護膜の用途に適する硬質非晶質炭
素膜に関するものである。

（従来の技術）磁気ディスクや磁気ヘッドは磁気ディスク装置と［〜で
コンピュータ端末情報記憶装置として広く用いられてい
る。磁気ディスクはアルミニウム金属基板ないしは、プ
ラスチック等の基板上にフェライトや鉄、コバルト、ニ
ッケルないしはこれらの化合物またはネオジウム、サマ
リ・クム、ガドリニウム、テルビウム等の弄土類金属や
それらからなる化合物を磁気記録媒体として塗布法やス
パッタ法により薄い膜状に付着させて用いられている。

磁気ヘッドは種々の方式があるが、記録媒体に書き込ま
れた磁気からの磁束を信号として取り出すもので、可能
な限り磁気ディスク面に近づけて使用されるものである
。このため磁気ヘッドと磁気ディスクは互いに衝突摩擦
しやすく、磁気ディスクの記録媒体上に発生する傷等か
ら記録媒体を保護するための保護膜を必要とする。

保護膜の備えるべき要点は、耐摩耗性に優れていること
、基板への密着性に優れていること、表面の潤滑性に優
れていること等が挙げられる。膜の硬度は耐摩耗性の評
価に用いることができ、硬度が高いほど耐摩耗性に優れ
ている。密着性は磁気ヘッドの接触時あるいは、摩擦時
に保護膜が剥離しないために重要である。密着性は磁気
ディスク媒体の作成法によって表面性状が変化するため
、媒体の性状に合った保護膜材料が必要である。

従来この目的のために厚み８００Ａ程度の二酸化ケイ素
（Ｓｉ０２）や窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ（
Ａｌ２Ｏ２）等の酸化物、窒化物あるいはカーボン膜が
用いらレテイル。Ｓｉ３Ｎ４．５ｉ０２ヤＡ、１２０３
は通常シリコンやアルミニウムの有機金属化合物を溶媒
中に溶解したものを塗布乾燥後熱処理する方法、窒素中
ないしはアルゴンと酸素の混合ガス中でスパッタリング
するか、ないしは蒸着法で作られる。

カーボン膜は特開昭５２−９０２８１に記載されたよう
な炭素電極の放電によって作られる炭素イオンビームの
蒸着法ないしは１９８０年発行のジャーナル・オブ・ノ
ンブリスタリン・ソリツズ誌（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　
ＮｏｎＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　５ｏｌｉｄｓ）第３５
＆３６巻第４３５ページに記載されているような炭素の
蒸発付着等の方法で作られていた。

磁気ディスク表面に炭素を主成分とする皮膜を設けた例
として、例えば特願昭５２−５８１４０にみられるよう
に、磁性記録媒体のない部分に炭素を主成分とする皮膜
を設けたり、磁気ヘッドとの衝突摩擦の生じやすい領域
に皮膜を厚くし、記録領域ではその皮膜を薄く設けた構
成のものもある。この時、皮膜の厚みは５００−１００
０人を記憶領域に、１０００〜１ｏｏｏｏ大を磁気ヘッ
ドが停止する領域に設けるものであった。

近年の高度に発達した情報処理技術は、ますます大容量
の情報記録技術を必要としており、これにともなって高
密度磁気記録媒体技術は重要な位置を占めている。この
ための保護膜技術は、−層厚膜化し、１００Ａから５０
夫程度のものも要求されつつある。

（発明が解決しようとする課題）従来の種々の保護膜材料は、しかしながら十分な硬度、
密着性、耐摩耗性や耐腐食性を有しておらず、例えばビ
ッカース硬度は５ｉ０２では２０００Ｋｇ／ｍｍ２、ア
ルミナでは３０００Ｋｇ／ｍｍ２、また窒化ケイ素や従
来のスパッタ法等による硬質カーボン膜では３０００Ｋ
ｇ／ｍｍ２程度であった。また保護膜厚みも５００Ａ程
度が最小厚みで、これ以下の膜厚ではその硬度、耐摩耗
性や、耐腐食性は格段に低下してしまう根本的欠陥を持
っていた。

またこのような特牲の保護膜であるため、特願昭５２−
５８１４０にみられるように特殊な構成とする必要が生
じ、加工技術上から製造コストが高くなる問題点もあり
、５００Ａ以下でも良好な特性の保護膜は実現されてい
なかった。

本発明者らは、保護膜の性能について種々の検討を重ね
、特に保護膜を付着せしめるべき、下地材料の種類によ
って見かけの硬度や耐摩耗性が大きく変化することを見
いだし、本発明に至った。

すなわち本発明の目的は、以上述べたような種々の欠点
を改良した高硬度で耐摩耗性及び基板との密着性に優れ
、かつ潤滑性の良好な磁気ディスク表面保護膜を提出す
るものである。

（課題を解決するための手段）本発明は硬度が高く、耐摩耗性、密着性に優れた表面保
護の用途に適する保護膜材料として、非晶質炭素膜の下
面に炭化シリコン、炭化タンタル、炭化コバルト、炭化
タングステン、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化チ
タン、炭化バナジウム、炭化モリブデンから選ばれた炭
化物の皮膜を設けておくことを特徴とする磁気ディスク
を提供することにある。

以下図面に基づいて本発明を説明する。第１図は本発明
になる磁気ディスクの構造を示す図である。

第１図（ａ）は磁気ディスク１１の平面図を示し、第１
図（ｂ）は磁気ディスクＸｘ′での断面を示す図である
。

第１図（ｂ）で基板１２の表面に設けられた磁気媒体層
１３上に、はぼ全面にわたって炭化物皮膜１４を設け、
その上に更に水素を含有せる硬質非晶質炭素膜１５を設
けたものである。基板１２としては有機フィルムやアル
ミニウム等の金属ないしは合金を用いることが可能であ
る。要するに磁気記録媒体層１３を保持するものであれ
ばとくに材質は問題にならない。磁気記録媒体層１３の
厚みは通常１０μｍないしはそれ以下の厚みとし、記録
された情報を保持するのに必要な厚みとされるものであ
る。炭化物皮膜１４と硬質非晶質炭素膜は両者をあわせ
て保護膜を構成する。保護膜の厚みは可能な限り薄いほ
うが望ましいことは言うまでもない。

炭化物皮膜１４は、均質な皮膜が形成できる方法であれ
−ば特↓こ制限されるものではない。すなわち、蒸着や
スパッタ法、とくに炭化シリコンについてはシリコン化
合物、例えばシラン（ＳｉＨ４）の熱分解ないしはプラ
ズマ気相化学析出法等が使用できる。磁気記録媒体層と
炭化シリコン皮膜との密着性の良好な手法としては、プ
ラズマ気相析出法がとくに良好な結果を与えた。また他
の炭化物皮膜についてはスパッタ法がとくに良好な結果
を得た。

硬質非晶質炭素膜１５の形成手法は、メタン（ＣＨ４）
と水素（Ｈ２）の混合ガスの直流グロー放電プラズマ化
学析出法が低温で良好な膜を合成する手法として有効で
あった。第２図にその装置の例を示す。ここでは炭化シ
リコン形成のためのシランボンベが付加された構成にな
っている。

第２図において、真空槽２１に陰極となる硬質非晶質炭
素を形成すべき基板を設置し、基板の両面に平行となる
ように平板型の電極２２を置く。陽極電極２２には直流
電源２３を接続し、電極間でグロー放電を発生させる。

炭化シリコン皮膜を形成する場合は真空槽２１にはまず
、メタン２８、シラン３０および水素２９の混合ガスを
ガス導入口２４を通して導入し、炭化シリコンの皮膜を
形成する。この際、真空度は排気ポンプ２６およびバル
ブ２７で０．１トールから１０）−ルの真空度に調整す
る。またメタン２８とシラン３０の混合比率はＣＨ４／
ＳｉＨ４＝　０．８〜１．５、かつメタン２８と水素２
９の混合比率がＣＨ４７Ｈ２＝０．０１〜０．１０の範
囲の時良好な結果を与える。また炭化タンタル、炭化コ
バルト、炭化タングステン、炭化ニオブ、炭化ジルコニ
ウム、炭化チタン、炭化バナジウム、炭化モリブデンに
ついては通常のＲＦマグネトロンスパッタ装置により形
成できる。

次に真空度およびメタン２８と水素２９の混合比率を前
記の状態でシラン３０の供給を止め、硬質非晶質炭素膜
・の皮膜を行う。得られる膜の質は真空度、ガス混合比
や電極に印加する電圧によって大きく変化するので、最
適値を選ぶ必要がある。電圧の値は、正規グロー放電で
、かつ異常グロー放電が発生する直前の条件が比較的好
結果を与えた。

（作用）従来の炭素を主成分とした保護膜においては、特願昭５
２−５８１４０に見られるごとく、記録媒体に直接付着
させて用いているが、この形成方法ではさきに述べたよ
うに密着性が悪く、また付着させた炭素膜の均一性も良
好とは言えながった。この原因は、詳細については不明
なところがあるが、炭素膜と記録媒体間の結合力が関係
していると思われる。二酸化珪素やアルミナ等の膜をシ
リコン皮膜のかわりに用いても同様の事態が発生する。

すなわち磁気記録媒体と炭化物膜、硬質非晶質炭素膜と
炭化物膜との間に何らかの化学結合力が動き、薄膜の密
着強度を上昇させているものと思われる。

更に、本発明の硬質非晶質炭素膜中には、その製造方法
かられかるように、炭化水素と水素の混合ガスを原料と
しているため、得られた膜中には水素が２０〜３０原子
％含まれており、この範囲の水素が炭素膜中の不飽和結
合を補償し、膜自体の硬度を高める機構も有効に作用し
ているものである。

以上述べた本発明の種々の特徴により、従来不可能であ
った薄膜、すなわち５００Ａ以下の厚みでも良好な磁気
ディスクの表面保護膜を形成する方法が得られる。

以下実施例について述べる。

（実施例）磁気ディスクの基板として直径５．２５インチで厚み２
ｍｍのアルミニウム合金とし、この上に記録媒体として
コバルト・タンタル・クロムの化合物をスパッタ法によ
り厚み約２０ｐｍ付着させたものを用いた。

保護膜の形成は、まず炭化タンタル、炭化コバルト、炭
化タングステン、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化
チタン、炭化バナジウムおよび炭化モルブデン膜につい
ては通常の灯マグネトロンスパッタ装置を用い、真空度
を１０−３〜１Ｏ−２）−ルの範囲としアルゴンスパッ
タを用い、前記炭化物焼結体をそれぞれターゲットとし
、■電力を１００〜１５０Ｗとし、室温で成膜した。炭
化物膜の厚みは、１００〜１００ＯＡの範囲にスパッタ
時間を変えることで制御した。

炭化シリコン及び硬質非晶質炭素膜の形成は第２図に示
す装置を用いた。直流グロー放電は基板２５側をアース
とし、それに対向する電極２２に直流電源２３により正
の電圧で数百ボルトまでの電流を印加することにより発
生させた。放電電流密度は０．１から１ｍＡ／ｍｍ２と
した。まず始めに反応ガスとして、メタン、シランおよ
び水素の混合ガスを導入し、炭化珪素皮膜を形成した。

この際、メタンとシランの流量比はＣＨ４／ＳｉＨ４＝
　０．８〜１．５がつメタンと水素の流量比ＣＨ４／Ｈ
２＝０．０１〜０．１に設定した。また成膜時の圧力は
０．１トールから２０トールとし、基板温度はほぼ室温
とした。次に硬質非晶質炭素膜は前記条件と同一とし、
シランの供給を止め形成した。

この結果得られた膜は、反応時間によって膜厚を制御し
たが、いずれの膜も１００ＡがらｔｏｏｏＡで均一な干
渉色を呈していた。表面カ凹凸はタリステップの測定限
界の±１０Å以下であった。炭化珪素皮膜中は炭素、珪
素および若干量の水素からなり、膜は非晶質であった。

また炭素膜も同様に非晶質であり、水素含有量は２０〜
３０原子％であった。

更にこの膜の硬度はビッカース硬度に換算して８０００
〜１００００Ｋｇ／ｍｍ２であった。

膜の耐摩耗性は以下に述べる磁気ヘッドと磁気ディスク
との接触摩擦試験法で評価した。即ち磁気ヘッドとして
アルミニウムと炭化チタンからなるビッカース硬度４０
００Ｋｇ／ａｍ２の焼結体を用い、磁気ディスク表面に
何重約６０ｇ／ｃｍ２で保護膜上に押し付け、つぎに磁
気ディスクを磁気ヘッドが浮上するまで高速回転させ、
浮上後回転を停止し、再びヘッドをディスク面に接触さ
せることを繰り返すいわゆるコンタクト・スタート・ス
トップ（Ｃ８Ｓ）試験で、１０万回後も摩耗が発生しな
いことを確認した。

（発明の効果）以上説明したように、本発明になる磁気ディスクは、極
めて高硬度で耐摩耗性に優れ高密度磁気記録技術に要求
される５００Ａ以下の保護膜を備え、実用性が高いもの
である。

また磁気記録媒体の種類には特にこだわらないことは言
うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明になる磁気ディスクの構
造例を示す図である。１１・・・磁気ディスク、１２・・・基板、１３・・・
磁気記録媒体層、１４・・・炭化物皮膜、１５・・・硬
質非晶質炭素膜第２図は炭化珪素皮膜及び硬質非晶質炭
素膜を形成する装置の概略を示す図である。２１・・・真空槽、２２・・・対向電極、２３・・・直
流電源、２４・・・ガス導入口、２５・・・基板、２６
・・・排気ポンプ、２７・・・バルブ、２８・・・メタ
ルボンベ、２９・・・水素ボンベ、２９・・・シランボ
ンベ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）硬質非晶質炭素膜を表面に設けた磁気ディスクに
おいて、該硬質非晶質炭素膜の下面に炭化シリコン膜が
形成されていることを特徴とする磁気ディスク。
（２）硬質非晶質炭素膜を表面に設けた磁気ディスクに
おいて、該硬質非晶質炭素膜の下面に炭化タンタル膜が
形成されていることを特徴とする磁気ディスク。
（３）硬質非晶質炭素膜を表面に設けた磁気ディスクに
おいて、該硬質非晶質炭素膜の下面に炭化コバルト膜が
形成されていることを特徴とする磁気ディスク。
（４）硬質非晶質炭素膜を表面に設けた磁気ディスクに
おいて、該硬質非晶質炭素膜の下面に炭化タングステン
膜が形成されていることを特徴とする磁気ディスク。
（５）硬質非晶質炭素膜を表面に設けた磁気ディスクに
おいて、該硬質非晶質炭素膜の下面に炭化ニオブ膜が形
成されていることを特徴とする磁気ディスク。
（６）硬質非晶質炭素膜を表面に設けた磁気ディスクに
おいて、該硬質非晶質炭素膜の下面に炭化ジルコニウム
膜が形成されていることを特徴とする磁気ディスク。
（７）硬質非晶質炭素膜を表面に設けた磁気ディスクに
おいて、該硬質非晶質炭素膜の下面に炭化チタン膜が形
成されていることを特徴とする磁気ディスク。
（８）硬質非晶質炭素膜を表面に設けた磁気ディスクに
おいて、該硬質非晶質炭素膜の下面に炭化バナジウム膜
が形成されていることを特徴とする磁気ディスク。
（９）硬質非晶質炭素膜を表面に設けた磁気ディスクに
おいて、該硬質非晶質炭素膜の下面に炭化モリブデン膜
が形成されていることを特徴とする磁気ディスク。