JPH0614404B2 - 磁気記緑媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、蒸着テープの如き、いわゆる強磁性金属薄膜
型の磁気記録媒体に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、磁性層として金属磁性薄膜を形成した磁気記
録媒体において、金属磁性薄膜を構成する合金材料とし
て不活性ガスを含有するＣｏ−Ｐｔ系合金を用いること
により高い抗磁力を確保するとともに、カーボン保護膜
を形成することにより上記金属磁性薄膜の引張応力によ
る歪の解消を図り、カールがなく高密度磁気記録が可能
な磁気記録媒体を提供しようとするものである。

〔従来の技術〕

磁気記録の分野においては、記録信号の高密度化や短波
長化が進められているが、これに対応して抗磁力Ｈｃや
残留磁束密度Ｂｒの高い磁気記録媒体が要望されてい
る。

そこで、これに対応して、ポリエステルフィルム等の非
磁性支持体上に強磁性金属材料からなる磁性薄膜を真空
蒸着法やスパッタリング法等の手段を用いて直接被着形
成し、これを磁性層となした強磁性金属薄膜型の磁気記
録媒体が提案され注目を集めている。この強磁性金属薄
膜の磁気記録媒体は、抗磁力Ｈｃや残留磁束密度Ｂｒが
高いばかりでなく、磁性層の厚みを極めて薄くできるた
め記録減磁や再生時の厚み損失が著しく小さいこと、磁
性層に塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体やポリウレタ
ン樹脂等の樹脂結合剤を混入する必要がないため磁性材
料の充填密度を飛躍的に高めることができること等、磁
気特性の点で数々の利点を有している。

しかしながら、この種の磁気記録媒体にあっては、上記
磁性薄膜を形成する手段として真空薄膜形成技術を用い
るため、非磁性支持体であるベースフィルムに熱的損傷
を受け易く、またこのベースフィルム上に蒸発金属原子
が再結晶して薄膜となる際に収縮して内部応力が発生
し、この結果、特にフレキシブルな非磁性支持体を使用
した場合にカールと称される凹状の屈曲が生ずるという
欠点を有している。

例えば、磁気記録媒体を作製する際に、Ａｌ，Ｃｕ，ガ
ラス，セラミックス等の硬質な基体を使用した場合に
は、表面に磁性薄膜を形成しても元の形をほとんど変え
ず、歪は極めて少ない。これに対して、ポリエチレンテ
レフタレートやポリイミド系フィルム等の高分子フィル
ムのようなフレキシブルなものを基体とした場合には、
表面に磁性薄膜を形成すると、磁性薄膜自体の内部応力
や、基体と磁性薄膜との熱膨張係数の差によって生じる
熱応力によって、歪を生じてしまう。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような歪を生じカールが発生すると、記録・再生の
際、スペーシングロスや出力変動等の悪影響を及ぼす。

そこで本発明は、磁性薄膜形成後に熱処理や機械的処理
を行うことなく歪を解消することが可能で、カールがな
く高抗磁力を有し、高密度記録に好適な磁気記録媒体を
提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、上述の目的を達成せんものと長期に亘り鋭
意研究の結果、磁性薄膜自体の引張応力を膜中に不活性
ガスを含ませることにより緩和し、さらにカーボン保護
膜を設け、その圧縮応力と磁性薄膜の引張応力とを釣り
合わせることで歪を解消することに成功した。

本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであっ
て、非磁性支持体上に、 （Ｃｏ_1-x-yＦｅ_ｘＮｉ_ｙ）_1-ZＰｔ_ｚ （ただし、０≦ｘ≦0.０３、０≦ｙ≦0.３、０＜ｚ≦0.
４５） で示される組成を有し、かつ不活性ガスを含有する磁性
薄膜を形成し、 前記磁性薄膜上にカーボン保護膜を形成したことを特徴
とするものである。

〔作用〕

このように、磁性薄膜の合金材料として （Ｃｏ_1-x-yＦｅ_ｘＮｉ_ｙ）_1-ZＰｔ_ｚ （ただし、０≦ｘ≦0.０３、０≦ｙ≦0.３、０＜ｚ≦0.
４５） で示される組成物を使用し、膜中に不活性気体の元素を
含有させることにより、大きな抗磁力が発生する。ま
た、この不活性ガスの導入は、磁気記録媒体の歪の緩和
にも効果を発揮し、さらにカーボン保護膜を設けること
により、圧縮応力が作用し、歪を零とすることができ、
カールが解消される。

〔実施例〕

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明においては、磁性層である磁性薄膜を構成する合
金材料として、高抗磁力，高角形比，高耐蝕性を有する
Ｃｏ−Ｐｔ系合金を使用する。

一般に、Ｃｏ−Ｐｔ系合金膜は、スパッタリング法によ
り作製されると、高抗磁力，高角形比の磁性膜となるこ
とが知られている。しかしながら、スパッタリング法に
よる成膜法では、膜形成速度が遅く、量産性の点で問題
があるので、膜形成速度の速い真空蒸着法（この場合、
ＣｏとＰｔは蒸気圧がかなり異なるので、二源蒸発によ
る蒸着法）によるのが好ましい。ただし、このように真
空蒸着法により作製される膜は、抗磁力が小さいという
欠点を有する。本発明者がこの原因を追求したところ、
ＣｏとＰｔが完全に合金化していないこと、結晶構造が
均一であること、柱状構造が明確でないこと、等による
ものであることがわかった。

そこで、本発明者は、真空蒸着法により高い抗磁力を有
するＣｏ−Ｐｔ系合金膜を作製するために実験を重ね、
不活性ガス雰囲気中での真空蒸着法により膜中に不活性
元素を含有させることで、高抗磁力の膜を作製すること
ができるとの結論を得るに至った。

例えば、窒素ガスを導入しないで真空蒸着法によりＰｔ
の含有量を変えてＣｏ−Ｐｔ合金膜を作製したところ、
第１図中曲線ｃで示すように、抗磁力は最大でも３００
エルステッド程度であった。これに対して、窒素ガスを
導入して、その分圧を４×１０^-4Torrあるいは７×１０
^-4Torrとし、真空蒸着法によりＣｏ−Ｐｔ合金膜を作製
したところ、それぞれ第１図中曲線ａあるいは曲線ｂで
示すように、Ｐｔ含有量が２５原子％程度のときに抗磁
力が最も大きくなり、前者で１５００エルステッド、後
者で２０００エルステッドに達することがわかった。な
お、膜厚は１０００Åである。このことから、真空蒸着
法によるＣｏ−Ｐｔ膜の作製においては、窒素ガスの導
入が抗磁力に非常に大きな影響をもたらすことがわか
る。

また、窒素ガスの他に、Ａｒガスでも同様の実験を試み
たところ、同じガス分圧で比較すると若干効果が小さい
ものの、充分に実用の範囲にあった。さらに、窒素，Ａ
ｒの他にも、Ｈｅ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｃｏ_２等も同様
の効果を有する。

上述の不活性ガスの導入により抗磁力が増大する機構の
詳細については不明であるが、次のような理由によるも
のと推定される。すなわち、真空蒸着法で不活性ガスを
導入することによって、ＣｏとＰｔが散乱して混合し、
完全に合金化する。これにより、Ｃｏ−Ｐｔの合金相に
二つの相ができる。この相は、規則相と不規則相からな
っており、二つの相で磁壁が生成するエネルギーが大き
く異なる。これが抗磁力が増大する大きな理由である。
さらに、不活性ガスを導入したことによって柱状構造が
明確になり、磁壁が粒界によって移動を妨げられるとい
う効果によっても抗磁力が増加することが考えられる。

一方、第１図より、Ｐｔの含有量があまり多すぎると抗
磁力が却って低下することがわかり、Ｐｔの含有量とし
ては４５原子％以下に抑えることが好ましいといえる。

また、上記Ｃｏ−Ｐｔ系合金に微量のＦｅを添加するこ
とによっても、高い抗磁力および角形比を実現すること
ができ、磁束密度を増大させることができる。

本発明者は、Ｆｅ添加の効果を調べるため、第２図に示
すような真空蒸着装置を用いてＣｏ−Ｐｔ−Ｆｅ膜を作
製した。

第２図はこの実験で使用した真空蒸着装置を示すもので
あって、高分子フィルムからなる基体(1)を巻き出しロ
ール(2)から巻き取りロール(3)へ移動して、連続的にＣ
ｏ−Ｐｔ−Ｆｅ膜を被着した。金属の溶融には、電子線
衝撃法を用いた。Ｃｏ−ＦｅとＰｔとは蒸気圧が大きく
異なるため、Ｃｏ−Ｆｅ蒸発源(4)とＰｔ蒸発源(5)を用
いた二源蒸着法とした。また、蒸着中に不活性ガスとし
て窒素ガスを導入した。

本実験では、蒸発源を加熱する前の真空度を２×１０^-6
Torr以下とし、蒸着中の不活性ガス分圧を７×１０^-4To
rrとした。Ｃｏ−Ｆｅ及びＰｔの蒸発量のコントロール
は、それぞれの蒸発源(4)，(5)の近傍にある膜厚モニタ
ーヘッド(6)，(7)を通じて自動的に行われ、これによっ
てＣｏ−ＦｅとＰｔの膜組成を自由に変えることができ
る。また、基体(1)の膜厚は、蒸発量と基体(1)の移動速
度により変えることができる。

上述の装置を用い、（Ｃｏ_1-xＦｅ_ｘ）_0.9Ｐｔ_0.1なる
組成を有する磁性薄膜（膜厚５００Å）を形成し、磁気
特性を調べた。第３図はＦｅの量ｘと抗磁力Ｈｃの関係
を示す特性図であり、第４図はＦｅの量ｘと角形比の関
係を示す特性図である。

これら図面より、（Ｃｏ_1-xＦｅ_ｘ）_0.9Ｐｔ_0.1膜の抗
磁力Ｈｃ及び角形比は、ｘ＝0.０１で最大となる。ｘ＞
0.０１では抗磁力，角形比とも最大値より減少するが、
ｘ≦0.０３の範囲ではＣｏ_0.9Ｐｔ_0.1よりも抗磁力，角
形比共に大きい。したがって、ｘ≦0.０３の範囲でＣｏ
にＦｅを添加すれば、磁気特性は向上することになる。

以上の例では真空蒸着法による結果を示したが、スパッ
タリング法によってもＣｏにＦｅを加えると同様の効果
が得られる。

また、Ｆｅの添加は磁束密度の点においても効果があ
り、Ｆｅの含有量が増えると飽和磁束密度が大きくなる
ことがわかった。

Ｆｅ元素の添加による効果の原因については、いろいろ
と考えられるが、Ｆｅ−Ｃｏ系の結晶型の相転移が原因
の一つとして考えられる。Ｆｅ−Ｃｏ系では、Ｆｅの添
加とともに異方性（Ｋ_u1）は最初は増大するが、1.０４
原子％付近でこの異方性が不連続的に減少し、Ｋ_u1＝−
１0.２×１０^６erg/ccという大きな負の値を示すように
なる。これは、ここで結晶型が変わり、最密六方格子か
ら複六方格子に変わることに原因がある。このように異
方性が大きくなったり、結晶型が変わり容易軸方向が増
えたりすると、抗磁力や角形比の向上が予想される。本
発明の場合には、薄膜であって、膜全体の結晶構造が変
わるのではなく、膜の一部が準安定的に相転移を起こ
し、最密六方格子から複六方格子へと結晶型を変えてい
ることが電子線回折により明らかになった。

上述のように、Ｆｅの添加はＣｏ−Ｐｔ系合金薄膜の磁
気特性向上に効果があることがわかったが、同様にＮｉ
の添加が角形比の向上に有効であることもわかった。

例えば、（Ｃｏ_1-xＮｉ_ｘ）_0.8Ｐｔ_0.2として、Ｎｉの
添加量ｘと角形比の関係を調べたところ、第５図に示す
ように、Ｎｉ量の増加とともに角形比が増加する傾向に
あることがわかった。

ただし、Ｎｉの添加は抗磁力の減少をもたらすので、Ｃ
ｏに対して３０原子％までに抑えることが好ましい。

かかる見地から、本発明において磁性薄膜として使用す
るＣｏ−Ｐｔ系合金の組成としては、 （Ｃｏ_1-x-yＦｅ_ｘＮｉ_ｙ）_1-ZＰｔ_ｚ （ただし、０≦ｘ≦0.０３、０≦ｙ≦0.３、０＜ｚ≦0.
４５） に設定することが望ましい。

上述のＣｏ−Ｐｔ系合金を非磁性支持体上に被着して磁
性層を形成するが、ここで非磁性支持体の素材として
は、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル類、
ポリエチレン，ポリプロピレン等のポリオレフィン類、
セルローストリアセテート，セルロースダイアセテー
ト，セルロースアセテートブチレート等のセルロース誘
導体、ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン等のビニル
系樹脂、ポリカーボネート，ポリイミド，ポリアミドイ
ミド等のプラスチック等が使用される。また、上記非磁
性支持体の形態としては、フィルム、テープ、シート、
ディスク、カード、ドラム等のいずれでもよい。

一般に、このような高分子フィルムに代表される非磁性
支持体上に、先に述べたような磁性薄膜を真空蒸着ある
いはスパッタリング等の手法により被着すると、この非
磁性支持体に歪が生じ、カールが発生する。

しかしながら、本発明においては、上記磁性薄膜に不活
性ガスを不純物として含ませているので、歪が緩和さ
れ、カール量が小さくなる。

例えば、Ｃｏ_0.8Ｐｔ_0.2膜について、蒸着中のＡｒガス
分圧とカール量δの関係を調べたところ、第６図に示す
ように、Ａｒガス分圧の増加とともにカール量δが減少
することが明らかとなった。なお、このカール量δは、
第７図に示すように、得られた磁気記録媒体を４cm×１
cmの短冊状に切り取り、基準面から基体先端がどれだけ
の距離δ上にあるかで測定した。このカール量δが小さ
くなるのは、Ｃｏ−Ｐｔ膜内部に不活性ガスを不純物と
して含むことにより、圧縮応力が誘起されることによる
ものと考えられる。

もちろん、上述の不活性ガスの導入は抗磁力の点でも効
果を示し、第８図に示すように、Ａｒガス分圧の増加と
ともに抗磁力も増大する。

このように、磁性薄膜中への不活性元素の導入は、磁気
特性や歪緩和の面でも効果をもたらすが、これだけでは
カール量δが完全に零になるわけではなく、カールを完
全に解消するには、さらに他の手段を併用することが必
要である。

歪（カール）をさらに小さくするには、圧縮応力を有す
る膜を磁性薄膜上に形成すればよい。圧縮応力を有する
膜は、種々存在するが、磁気記録媒体としての観点から
は、なるべく薄い方がよく、かつ磁性薄膜を保護し走行
性を向上することができることが望ましい。

このような観点から、検討を重ねた結果、カーボン保護
膜が最適であることがわかった。

第９図に、カーボン保護膜の膜厚とカール量δの関係を
示す。この第９図より、カーボン保護膜を被着した場合
には、磁性薄膜を被着した場合と反対側に歪むのがわか
る。したがって、上述の不活性ガスを含有する磁性薄膜
のカール量と打ち消すようなカール量となるような膜厚
にカーボン保護膜を設ければ、磁気記録媒体のカールが
解消される。

上記カーボン保護膜は、潤滑性や耐蝕性に優れたもので
あり、通常、真空蒸着法やスパッタリング法等の手法に
より形成される。

例えば、真空蒸着法による場合には、圧力５×１０^-5To
rr以下の真空度、基板温度５０〜２５０℃の条件であれ
ばよく、加熱方法としては電子ビーム加熱法，抵抗加熱
法，誘導加熱法あるいはアーク放電法等の手法が用いら
れる。

また、スパッタリング法による場合には、Ａｒ等の不活
性ガスを導入し、圧力１×１０^-2〜１×１０^-3Torrの真
空度、基板温度５０〜２５０℃の条件で、ターゲットと
してカーボン板（厚さ１〜４mm程度）を用い、ＲＦ電力
１〜１０ｋＷあるいはＤＣ電力５００Ｗ〜１０ｋＷを印
加すればよい。

以上のような結果から、厚さ２０μｍのポリイミドフィ
ルム上に、基板温度５０℃，６×１０^-4TorrのＡｒガス
雰囲気中で磁性薄膜としてＣｏ_0.8Ｐｔ_0.2膜を膜厚８０
０Åで形成した。さらに、この磁性薄膜上にカーボン保
護膜を膜厚２５０Åで形成した。

このようにして得られた磁気記録媒体は、抗磁力が１０
００エルステッド、角形比0.８７という優れた磁気特性
を示し、カールもほとんどなかった。さらに、この磁気
記録媒体の耐久性を調べたところ、磁気ヘッドによるス
チルテスト（連続百万回パス）で充分な特性を得ること
ができた。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明においては、
磁性薄膜の材質として不活性ガスを含有するＣｏ−Ｐｔ
系合金を用い、さらに磁性薄膜上にカーボン保護膜を設
けているので、カールの原因となる歪が解消され、カー
ルがなく、出力変動やスペーシングロスのない磁気記録
媒体が得られる。

また、不活性ガスの導入により、磁性薄膜の抗磁力や角
形比が大きなものとなり、高密度記録に好適なものとな
る。

さらに、カーボン保護膜の作用により、磁性薄膜が保護
され、走行性，耐久性，耐蝕性に優れた磁気記録媒体と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｏ−Ｐｔ膜作製時に不活性ガスとして窒素を
導入した際のＰｔの含有量と抗磁力Ｈｃの関係を示す特
性図である。 第２図はＣｏ−Ｆｅ−Ｐｔ薄膜作製のための真空蒸着装
置の一例を示す模式的な構成図である。 第３図はＣｏ−Ｆｅ−Ｐｔ薄膜におけるＦｅの量ｘと抗
磁力Ｈｃの関係を示す特性図であり、第４図はＦｅの量
ｘと角形比の関係を示す特性図である。 第５図はＣｏ−Ｐｔ薄膜におけるＮｉの添加量と角形比
の関係示す特性図である。 第６図はＣｏ−Ｐｔ薄膜形成時のＡｒガス分圧とカール
量の関係を示す特性図であり、第７図はカール量を説明
する模式図である。 第８図はＣｏ−Ｐｔ薄膜形成時のＡｒガス分圧と抗磁力
の関係を示す特性図である。 第９図はカーボン保護膜の膜厚とカール量の関係を示す
特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非磁性支持体上に、 （Ｃｏ_1-x-yＦｅ_ｘＮｉ_ｙ）_1-ZＰｔ_ｚ （ただし、０≦ｘ≦0.０３、０≦ｙ≦0.３、０＜ｚ≦0.
   ４５） で示される組成を有し、かつ不活性ガスを含有する磁性
   薄膜を形成し、 前記磁性薄膜上にカーボン保護膜を形成したことを特徴
   とする磁気記録媒体。