JPH04313812A - 磁気ディスク - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高硬度で耐摩耗性に優れ
た磁気ディスクに関し、さらに詳しくは、硬度が高く、
密着性に優れ、耐摩耗性と潤滑性とを兼ね備えた表面保
護膜構造を表面に有する磁気ディスクに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスクや磁気ヘッドは、磁気ディ
スク装置としてコンピュ−タ端末情報記憶装置に広く用
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、
ニッケル、コバルトないしはネオジウム、サマリウム、
ガドリニウム、テルビウム等の希土類金属や、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
化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
ように、磁気ヘッドと磁気ディスクは互いに衝突し易く
、このため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
膜の備えるべき要件は、耐摩耗性に優れていること、基
板と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
ク媒体の性状に合った保護膜材料が必要である。

【０００３】従来、この目的のために、厚み８００オン
グストロ―ム程度の二酸化珪素（ＳｉＯ２）、アルミナ
（Ａｌ２Ｏ３）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等の酸化物や
窒化物、あるいはカ―ボン膜が用いられている。ＳｉＯ
２、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉ３Ｎ４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方法、ない
しは蒸着法で作製されている。また、カ−ボン膜は、特
開昭５２−９０２８１号公報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―ムの蒸着法、
ないしは１９８０年発行のジャ−ナル・オブ・ノンクリ
スタリン・ソリッズ誌（　Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　Ｎｏｎ
−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｓｏｌｉｄｓ）第３５およ
び３６巻、第４３５ペ−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る。磁気ディスク表面
に炭素を主成分とする被膜を設けた例としては、例えば
特願昭５２−５８１４０号にみられるように、磁気記録
媒体の内部分に炭素を主成分とする被膜を設けたり、磁
気ヘッドとの衝突摩擦の生じやすい領域に被膜を厚くし
、記録領域ではその被膜を薄く設けた構成のものもある
。この時、被膜の厚みは５００〜１０００オングストロ
―ムを記録領域に、１０００〜１００００オングストロ
―ム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
量の情報処理技術を要求しており、これに伴って高密度
磁気記録媒体技術は重要な位置を占めている。このため
磁気ディスク表面の保護膜は、より一層の薄膜化が要求
されており、１００オングストロ―ムから５０オングス
トロ―ム程度のものも要求されつつある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
種々の保護膜材料は、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−ス硬度でみる
と、ＳｉＯ２では２０００ｋｇ／ｍｍ２、Ａｌ２Ｏ３で
は３０００ｋｇ／ｍｍ２、また窒化珪素や従来のスパッ
タ法等によるカ―ボンでは３０００ｋｇ／ｍｍ２程度で
あった。さらに保護膜厚みも５００オングストロ―ム程
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、炭素を主成分とする被膜では記録媒体膜
との密着性の点で問題があった。またこのような特性の
保護膜であるために、特願昭５２−５８１４０号に見ら
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、５００オングス
トロ―ム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、高硬度で耐摩耗性および密着性に優れ、か
つ潤滑性の良好な表面保護膜構造を有する磁気ディスク
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁気記録媒体
層上に、シリコン（Ｓｉ）、カ―ボン（Ｃ）および水素
（Ｈ）を構成元素として有し、水素（Ｈ）の含量が２０
〜３０原子％である保護膜を形成した磁気ディスクであ
って、保護膜のＣ／Ｓｉ＋Ｃの原子比が磁気記録媒体に
接する面で０．４以下、保護膜表面において１．０であ
り、厚み方向に連続的に変化してなることを特徴とする
磁気ディスクである。

【０００６】以下、図面に基づいて本発明を説明する。 図１は本発明による磁気ディスクの構造を示す図である
。図１（ａ）は磁気ディスク１１の平面図を示し、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ´線での断面を示す図であ
る。図１（ｂ）で、基板１２の表面に設けられた磁気記
録媒体層１３上に、ほぼ全面にわたってＳｉ、Ｃおよび
Ｈを構成元素とする保護膜１４を設けたものである。 ここで、Ｃ／Ｓｉ＋Ｃ（原子比）の値は磁気記録媒体層
１３の直上においては０．４以下、保護膜層の表面にお
いては１．０となっており、かつ、記録媒体層の厚み方
向でその値は連続的に変化している。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り、磁気記録媒体層１３を保持す
るものであれば特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ために必要な厚みとさ
れるものである。保護膜１４の厚みは可能な限り薄い方
が望ましいことは言うまでもない。Ｓｉ、ＣおよびＨの
混合物からなる保護膜層１４の形成手法は、メタン（Ｃ
Ｈ４）、シラン（ＳｉＨ４）および水素（Ｈ２）の混合
ガスの直流グロ―放電プラズマ化学析出法が高硬度でか
つ耐摩耗性に優れた保護膜を合成する手法として有効で
ある。

【０００７】

【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５２−５８１４０号に見られるように、記録媒体
に直接付着させて用いるが、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
性も良好とはいえなかった。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
が関係しているものと思われる。本発明においては、磁
気記録媒体と保護膜中に含まれるシリコンとの間に何ら
かの化学結合力が働き、薄膜の密着強度を上昇させてい
るものと思われる。記録媒体との間で十分な密着性を得
るためには、保護膜における記録媒体接触面のＣ／Ｓｉ
＋Ｃの値を０．４以下とする必要がある。さらに、本発
明による保護膜中には、水素が２０〜３０原子％含まれ
ており、この範囲の水素を含ませることで、膜中の不飽
和結合を補償し、膜自体の硬度を高める機構にも有効に
作用する。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、即ち５００オングストロ―ム以下
の厚みでも、良好な磁気ディスクの表面保護膜を形成す
ることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例について述べる。 実施例１ 磁気ディスクの基板として、直径５．２５インチで、厚
み２ｍｍのアルミニウム合金を用い、この上に記録媒体
としてコバルト・クロム・タンタルの化合物をスパッタ
法により厚み約２０μｍ付着させたものを用いた。保護
膜の形成は図２に示した装置を用いた。図２において、
真空槽２１に陰極となる、保護膜を形成すべき基板２５
を設置し、基板２５の両面に平行となるように平板型の
電極２２を配置する。陽極電極２２には直流電源２３を
接続し、電極間にグロ−放電を発生させる。得られる膜
の質は真空度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。真空度は排気ポン
プ２６およびバルブ２７で０．１Ｔｏｒｒから２０Ｔｏ
ｒｒの真空度に調整する。一方、電圧の値は正規グロ−
放電で、かつ異常グロ−放電が発生する直前の条件が比
較的良好な結果を与えた。直流グロ−放電は基板２５側
をア―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、０．１〜１ｍＡ／
ｍｍ２とした。反応ガスとしてメタン、シランおよび水
素を用いた。保護膜の厚み方向での硬質非晶質炭素およ
びシリコンの濃度差は、マスフロ−コントロ−ラ３１，
３２を調整することにより制御した。具体的には、成膜
開始時には、シラン側のマスフロ−コントロ−ラ３２お
よびメタン側のマスフロ−コントロ−ラ３１をシランの
流量／メタンの流量が０．８／０．２となるように開け
ておく。次に、一定の速度でシラン側のマスフロ−コン
トロ−ラ３２を閉じていき、これと同じ速度でメタン側
のマスフロ−コントロ−ラ３１を開けていき、成膜終了
直前ではメタン側のマスフロ−コントロ−ラ３１が全開
になるようにした。保護膜の膜厚は成膜時間によって制
御したので、マスフロ−コントロ−ラの開閉速度は成膜
時間によって設定した。本実施例では、（メタンの流量
＋シランの流量）／（水素の流量）＝０．０１〜０．１
となるように反応ガスを導入した。成膜時の圧力は０．
１〜２０Ｔｏｒｒとし、基板温度はほぼ室温とした。

【０００９】この結果得られた膜は、１００〜１０００
オングストロ―ムの膜厚で、いずれも均一な干渉色を呈
していた。表面の凹凸はタリステップの測定限界の±１
０オングストロ―ム以下であった。この膜は非晶質であ
り、膜中の水素量含有量は２０〜３０原子％であった。 またこの膜の膜厚方向に対する炭素およびシリコン組成
を、二次イオン質量分析計を用いて測定した結果の一例
を図３に示す。同図のように、炭素およびシリコンの組
成は、膜厚方向に対して直線的に変化していることがわ
かる。さらにこの膜の硬度はビッカ−ス硬度に換算して
８０００〜１００００ｋｇ／ｃｍ２であり、保護膜の表
面はいわゆる硬質非晶質炭素膜となっている。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−ス硬度４０００ｋｇ
／ｃｍ２の焼結体を用い、磁気ディスク表面に荷重約６
０ｇ／ｃｍ２で保護膜上に押しつけ、次に磁気ディスク
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―ト・ストップ（
ＣＳＳ）試験を行った。その結果、本発明による保護膜
を用いた場合、１０万回後も摩耗が発生しないことを確
認した。

【００１０】比較例１ 実施例１と同様の方法で、磁気記録媒体直上においてＣ
／Ｓｉ＋Ｃ＝０．５となるように成膜条件を設定し、成
膜を行った。この場合、保護膜表面ではＣ／Ｓｉ＋Ｃ＝
１とした。この磁気ディスクについて実施例１と同じく
ＣＳＳ試験を行ったところ、１０００回以下の回数にお
いて保護膜の剥離が認められた。

【００１１】比較例２ 実施例１と同様な方法で、膜厚方向に対し組成変化をも
たせず、すべての場所でＣ／Ｓｉ＋Ｃ＝０．５となるよ
うに条件を設定し成膜を行った。この磁気ディスクにつ
いて実施例１と同じくＣＳＳ試験を行ったところ、１０
００回以下の回数で保護膜中に傷の発生が認められた。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による磁気
ディスクは、極めて高硬度で耐摩耗性に優れ、かつ高密
度磁気記録技術に要求される、膜厚が５００オングスト
ロ―ム以下の保護膜を備えたもので、実用性が高いもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気ディスクの一例の平面図およ
び断面図である。

【図２】本発明による磁気ディスクの保護膜形成に用い
られる装置の一例の概略構成図である。

【図３】本発明による磁気ディスクの保護膜において、
磁気記録媒体直上から保護膜表面に至るカ―ボンおよび
シリコンの分布状態を二次イオン質量分析計により測定
した結果の一例を示す図である。

【符号の説明】

１１　　磁気ディスク　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１２，２５　　基板 １３　　磁気記録媒体層　　　　　　　　　　　　　　
　　１４　　保護膜２１　　真空槽　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　２２　　対向電極２３
　　直流電源　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　２４　　ガス導入口 ２６　　排気ポンプ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　２７　　バルブ２８　　メタンボンベ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　２９　　水素ボンベ ３０　　シランボンベ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　磁気記録媒体層上に、シリコン（Ｓｉ
   ）、カ―ボン（Ｃ）および水素（Ｈ）を構成元素として
   有し、水素（Ｈ）の含量が２０〜３０原子％である保護
   膜を形成した磁気ディスクであって、保護膜のＣ／Ｓｉ
   ＋Ｃの原子比が磁気記録媒体に接する面で０．４以下、
   保護膜表面において１．０であり、厚み方向に連続的に
   変化してなることを特徴とする磁気ディスク。