JPH056531A - 磁気デイスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高硬度で耐摩耗性、密着性、潤滑性に優れ、
高密度磁気記録技術に必要な５００オングストローム以
下の膜厚の保護膜を兼ね備えた磁気ディスクを提供す
る。 【構成】 保護膜として硬質非晶質炭素膜を表面に設け
た磁気ディスクであって、硬質非晶質炭素膜の表面にフ
ッ素を含有する硬質非晶質炭素膜を設ける。

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、
耐摩耗性と潤滑性とを兼ね備えた表面保護膜構造を有す
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、
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。このように、磁気ヘッドと磁気ディ
スクは互いに衝突摩擦しやすく、このため、磁気記録媒
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。潤滑性は磁気ディスクと磁気ヘッドの間の摩擦係数
によって評価することができ、摩擦係数が小さいほど保
護膜として優れている。

【０００３】従来、この目的のための保護膜として、厚
み８００オングストロ―ム程度の二酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ₂）、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）
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。Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂およびＡｌ₂Ｏ₃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。カ−ボン膜につ
いては蒸着法、スパッタ法および炭化水素ガスによる化
学的気相成長法が知られている。これらの保護膜は５０
０〜１０００オングストローム程度の膜厚で用いられて
いた。また潤滑性に関しては、摩擦係数が０．５以下に
なるように、数十オングストロームの厚さの有機物から
なる潤滑剤を従来の保護膜表面に塗布して使用してい
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オングストロームから５０オング
ストロー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−ス硬度は、Ｓ
ｉＯ₂では２０００ｋｇ／ｍｍ²、アルミナや窒化珪素で
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。またこれらの
保護膜は潤滑性を向上させるために、潤滑剤を塗布して
使用されていることはいうまでもない。

【０００５】これに対し、高硬度で潤滑性に優れた保護
膜材料として、スパッタ法や化学的気相成長法によって
作られる硬質カーボン膜が近年注目されている。しかし
ながらこの硬質カーボン膜においても、この潤滑性につ
いては不十分である。具体的には、磁気ヘッドと保護膜
の接触摩擦を繰り返すうちに摩擦係数が大きくなり、す
なわち潤滑性が劣化するといった問題がある。このこと
は、例えば、１９９０年発行の日本国際潤滑会議予稿集
（Proceedings ofthe International Tribology Confer
ence）の第１８８１ページの記載にみることができる。
すなわち、磁気ヘッドを磁気ディスク表面に押しつけ、
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、再び磁気ヘッドをディスク
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（ＣＳＳ）試験を行った後、摩擦係
数を測定しているが、潤滑剤を用いない５００オングス
トロームの膜厚の硬質カーボンにおいても、ＣＳＳ回数
が少ないうちは摩擦係数が０．２程度と良好であるが、
２万回後の摩擦係数はすべて０．５以上となり、潤滑性
が劣化している。以上述べたように、従来の技術におい
ては５００オングストローム以下の膜厚で、しかも高硬
度で耐摩耗性、密着性や潤滑性すべてに優れた保護膜は
実現されていなかった。本発明の目的は、このような従
来の問題点を解決することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、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、硬質非晶質
炭素膜の最表面にフッ素を含有する層を設けたことを特
徴とする磁気ディスクである。

【０００７】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シリコン皮膜
１４を設け、その上に硬質非晶質炭素膜１５を設けたも
のである。ここでシリコン皮膜１４は硬質非晶質炭素膜
１５と磁気記録媒体１３との間の密着性を向上させるた
めに設けることが望ましい（特願昭６２−２３４３２８
号）。さらに硬質非晶質炭素膜の表面にはフッ素を含有
した硬質非晶質炭素膜１６が形成されている。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、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のに必要な厚
みとされるものである。シリコン皮膜１４の形成方法
は、均質な皮膜が形成される方法であれば特に制限され
るものではない。すなわち、蒸着法やスパッタ法、プラ
ズマ化学的気相成長法が使用できるが、スパッタ法が特
に良好な結果を与える。硬質非晶質炭素膜１５の形成方
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る。

【０００８】

【作用】本発明によれば、硬質非晶質炭素膜による優れ
た耐摩耗性と、フッ素を含有した硬質非晶質炭素による
優れた潤滑性とを同時に兼ね備え、５００オングストロ
―ム以下の厚みでも良好な耐摩耗性と潤滑性を有する磁
気ディスクの表面保護膜を形成することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について述べる。磁気
ディスクの基板として、直径５．２５インチで、厚み
１．２７ｍｍのアルミニウム合金を用い、この上に磁気
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。シリコン皮膜の形成は、通常のＲＦマグネトロンス
パッタ装置を用いた。真空度を１０^-3〜１０^-2Ｔｏｒｒ
の範囲としてアルゴンスパッタを用い、ＲＦ電力を１０
０〜１５０Ｗとし、室温で成膜した。シリコン皮膜の厚
みは５０オングストロームとした。硬質非晶質炭素膜お
よびフッ素を含有した硬質非晶質炭素膜の形成は図２に
示した装置を用いた。図２において、真空槽２１に陰極
となる硬質非晶質炭素膜を形成すべき基板２５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
配置する。陽極電極２２には直流電源２３を接続し、電
極間でグロ−放電を発生させる。具体的には、シリコン
皮膜を設けた磁気ディスク基板２５を真空槽２１に設置
し、次にメタンボンベ２８、水素ボンベ２９からの混合
ガスを導入し、硬質非晶質炭素膜の成膜を行う。得られ
る膜の質は真空度、ガスの混合比率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０．１
〜２０Ｔｏｒｒの真空度に調整する。またメタン２８と
水素２９の混合比率がＣＨ₄／Ｈ₂＝０．０１〜０．１０
の範囲の時、良好な結果を与える。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。またフッ素を含有
する硬質非晶質炭素膜は硬質非晶質炭素膜と同様な方法
で、メタン２８のかわりに四フッ化メタン（ＣＦ₄）３
０を用いて成膜を行った。

【００１０】直流グロ−放電は基板２５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、メタンと水素の混合ガスを流量比ＣＨ₄／Ｈ₂＝０．
０１〜０．１の範囲で導入し、硬質非晶質炭素膜を形成
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。また硬質非晶質炭素膜の膜厚
は、反応時間によって制御し、１００〜２００オングス
トロームとした。次に、排気ポンプ２６により真空槽２
１内を排気した後、四フッ化メタンと水素の混合ガスを
流量比ＣＦ₄／Ｈ₂＝０．０１〜０．１の範囲で導入し、
フッ素を含有した硬質非晶質炭素膜を形成した。膜厚は
５０〜１００オングストロームとした。その他の条件は
硬質非晶質炭素膜形成の時と同じとした。

【００１１】膜の耐摩耗性および摩擦係数は、先に述べ
たＣＳＳ試験と摩擦係数μを同時に測定する、いわゆる
ＣＳＳ−μ試験法により行った。本実施例においては、
磁気ディスクに加わる磁気ヘッドの接触荷重を２０ｇ／
ｃｍ²、磁気ディスクの回転数を１分間に３６００回転
とした。図３は、硬質非晶質炭素膜の膜厚を１００オン
グストローム、フッ素を含有した硬質非晶質炭素膜の膜
厚を５０オングストロームとしたときの、ＣＳＳ回数と
摩擦係数変化を示したものである。本実施例では、潤滑
剤を用いなくとも２万回のＣＳＳ回数後の摩擦係数は
０．２以下で、優れた潤滑性を示した。またこの膜の硬
度はビッカース硬度に換算して８０００〜１００００ｋ
ｇ／ｍｍ²であり、ＣＳＳ試験によって磁気ディスク表
面に摩耗が発生していないこと、および保護膜の剥離が
生じていないことは言うまでもない。また比較例とし
て、膜厚１００オングストロームの硬質非晶質炭素膜の
みとした場合の結果も図３に示した。この場合、２万回
のＣＳＳ試験によって摩耗は認められなかったものの、
摩擦係数はＣＳＳ回数の増加に伴って最高０．６まで増
加した。

【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および潤滑性に優
れ、かつ高密度磁気記録技術に要求される、膜厚５００
オングストロ―ム以下の保護膜を兼ね備えたもので、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と断
面図である。

【図２】本発明の磁気ディスクにおける硬質非晶質炭素
膜の形成に用いられる装置の一例の概略構成図である。

【図３】ＣＳＳ回数と摩擦係数変化との関係を示す特性
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 シリコン皮膜 １５ 硬質非晶質炭素膜 １６ フッ素含有硬質非晶質炭素膜 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 ２９ 水素 ３０ 四フッ化メタン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項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、硬質非晶質炭素膜の最表面にフッ素を
   含有する層を設けたことを特徴とする磁気ディスク。