JPH0991652A

JPH0991652A - 磁気記憶媒体及び磁気記憶装置

Info

Publication number: JPH0991652A
Application number: JP24130895A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Takeo; 典幸武尾; Masahiro Watanabe; 正博渡辺; Hideo Tanaka; 秀男田中; Masaki Oura; 正樹大浦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】高温多湿下で使用される磁気ディスク装置で問
題となる磁気ディスクの腐食を防ぐことによって、ヘッ
ドクラッシュの発生を防ぎ磁気ディスク装置の信頼性を
向上させる。【解決手段】磁気ディスクの腐食を防ぐために、基板上
に少なくとも磁性膜、保護膜、潤滑膜で構成された磁気
ディスクの平均表面粗さ（Ｒａ）が２ｎｍ以下のとき、
平均基板表面粗さａ（ｎｍＲａ）と平均潤滑膜厚（フッ
化炭素系の界面活性剤）ｂ（ｎｍ）において、ｂがａに
８分の３を乗じたものより少ないという関係を満たすよ
うに潤滑膜厚を制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子計算機やワークス
テーションなどの外部記憶装置として用いられる磁気記
憶装置に関するものであり、特に磁気記録媒体の腐食に
よって生じる磁気記録媒体の破壊や磁気記録媒体のノイ
ズの発生を防ぐための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】高記録密度及び高信頼性が求められてい
る磁気記憶装置として、磁気テープを記録媒体にした磁
気テープ装置や、円盤状の記録媒体を回転させてその円
盤の表面に対して磁気記録を行う磁気ディスク装置など
がある。例えば、磁気ディスク装置に採用される磁気記
録媒体は、高い記録密度が求められているため磁性薄膜
を用いた磁気ディスクが採用されている。この磁気ディ
スク媒体の一般的構造は、非磁性の基板（アルミニウム
にＮｉ−Ｐめっきしたもの、まはガラス若しくはカーボ
ン等のセラミック）に、少なくとも下地膜、磁性膜、及
び保護膜をスパッタ方式等の薄膜形成方法で成膜し、そ
の上に潤滑膜を付着させ形成する。

【０００３】このような磁気ディスク装置を高記録密度
化するための一技術として、平坦性の高い磁気ディスク
を採用する技術がある。平坦性の高い磁気ディスクを採
用することで、磁気ディスクに設けられた磁性層と磁気
ディスク上で機能する磁気ヘッド間の距離（スペース）
が近くなり、記録・再生特性が向上する。このような技
法により高記録密度を達成しようとした場合、磁気ディ
スクに突起物があると、磁気ヘッド若しくは磁気ヘッド
を搭載する磁気ヘッドスライダとの予想されない接触が
発生し、磁気ヘッド若しくは磁気ヘッドスライダのクラ
ッシュが起こりやすくなる。この場合のクラッシュと
は、例えば、磁気ヘッド若しくは磁気ヘッドスライダと
磁気ディスクとの接触によりどちらか若しくは双方が損
傷を受けることである。

【０００４】従来の磁気ディスク装置は、ある程度、温
度・湿度が管理されたところで使用されていた。しかし
現在は、磁気ディスク装置の小型軽量化が進み、ノート
型パーソナルコンピューターに搭載されるように、以前
に比べ過酷な環境下で使用されている。

【０００５】この様に高温多湿の環境下で使用されてい
る磁気ディスク装置は、環境がコントロールされている
磁気ディスク装置に比べ、磁気ディスク表面の突起物が
原因で、磁気ヘッド若しくは磁気ヘッドスライダがクラ
ッシュし、磁気ディスク装置の信頼性の低下を招きやす
い。

【０００６】一般的に磁気ディスクの耐食性向上に関す
る技術として、上述した磁気ディスク媒体の構造を考慮
し、潤滑膜又は／および保護膜を最適化することによっ
て、磁気ディスクの腐食を防いでいる。

【０００７】例えば潤滑膜を工夫することによって耐食
性を向上させるものとして、特開昭６１−２０８６２０
号公報には耐久性、耐食性を有する潤滑膜を設けること
によって、また特開平１−１０６３１５号公報には長期
間安定に存在することによって耐食性を得ることが出来
る潤滑膜を開示している。

【０００８】また、保護膜を工夫することによって耐食
性を向上させるものとして、特開昭６１−１７２２４号
公報にはカーボン保護膜と磁性膜の間に耐食性のある膜
を設けることが開示されている。特開昭６１−２１０５
１８号公報には高度の硬い保護膜を形成し耐食性を向上
させる技術が開示されている。特開昭６２−２０９７１
７号にはチタン酸化膜とフッ素系界面活性剤膜を設けて
機械的な耐久性を向上させると伴に耐食性を向上させた
技術が開示されている。特開平５−６７３２６号公報に
は材質の異なる２種類の保護膜を設けて耐食性を向上さ
せる点、また、特開平５−７３８９９号公報には磁性膜
上にプラチナメッキ膜を設けることで耐食性を向上させ
る記述が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は、
いずれも高温高湿度化の条件に対して検討されていな
い。従来の磁気ディスク装置が置かれた環境とかけ離れ
た高温・高湿度の環境では、磁気記録媒体上にわずかに
生じたピンホールやクラックでも媒体上に腐食を生じ
る。そして、わずかな腐食でさえ磁気ディスク装置のヘ
ッドクラッシュやノイズの原因となる。

【００１０】そこで本発明は、高い信頼性を有し、磁気
ヘッドが低浮上可能な構成を有する磁気ディスク装置、
特に高温高湿度下でも腐食を起こさず磁気ヘッドおよび
磁気ヘッドスライダに対して安定した表面性を有する磁
気ディスク媒体を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
検討を行った結果、本発明では、磁気ディスクの平均表
面粗さ（Ｒａ）が２ｎｍ以下のとき、その平均表面粗さ
に適した潤滑膜厚になるように制御する。本発明を適用
した磁気ディスクは、高温多湿における耐食性が飛躍的
に向上することを見出した。

【００１２】磁気ディスクの潤滑剤はその膜厚の違いに
より磁気ディスク表面の存在形態が変化する。潤滑剤は
膜厚が薄い状態では磁気ディスク表面に一様に分布して
いるが、厚くなるにつれて不均一な分布をとり、潤滑剤
の溜りを形成し始める。この状態における磁気ディスク
の表面、例えば保護膜表面では、酸素との接触状態に違
いが生じる。この磁気ディスクが高温多湿の状態にある
と通気差電池を原理とする電荷の移動（腐食現象）が発
生しやすくなる。この電荷の移動で表面に移動した金属
元素が集まり、高さを形成しはじめる。このことがヘッ
ドクラッシュする原因となる。そのために本発明は、磁
気ディスクの潤滑剤の膜厚を腐食が発生しにくい環境に
制御するものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。磁気ディスク装置の概略図を図２に示す。図２
（ａ）において磁気ディスクは、磁性媒体を支えるアル
ミ基板１上に、基板に適度な固さを持たせるためのＮｉ
−Ｐめっき下地膜２、下地膜３、磁性膜４、保護膜５、
潤滑膜６を夫々積層して形成される。磁気ディスク装置
は、磁気ディスクを回転可能に固定し、磁気ヘッドスラ
イダ７と組み合わせて信号の記録読み取り、書き込みを
行う。また、図２（ｂ）に示すように基板材質としてガ
ラス８やセラミック、カーボン、シリコンウエハーを採
用することもある。

【００１４】磁気ディスク装置は、高密度、高容量化を
行うために磁気ディスクと磁気ヘッドの低スペース化
（低浮上量化）が図られている。この方法の代表的なも
のとして、ニアコンタクトやコンタクト方式を使ったも
のがある。この方式を行うためには、磁気ヘッドが磁気
ディスクと接触してクラッシュしない平坦性の高い磁気
ディスクを採用することは絶対条件である。これを満た
す磁気ディスクの平均表面粗さ（Ｒａ）は２ｎｍ以下で
ある。

【００１５】（実施例１）まず、基板としてアルミニウ
ム合金にＮｉ−Ｐめっきされたものの腐食について触れ
る。

【００１６】図３は腐食点を示す光学顕微鏡写真であ
る。これより腐食点９は点状の突起物でばらついて存在
することが分かる。

【００１７】図４に、この腐食点をオ−ジェ分析による
元素分析結果を示す。腐食点の主な成分は、分析結果よ
りＮｉのピーク１０がみられ、このＮｉは基板に含まれ
るものであった。

【００１８】図５及び図６にこの腐食発生メカニズムの
該略図を示す。図５に磁気ディスク表面に潤滑膜を付着
させた状態を示す。磁気ディスク表面のフッ化炭素系の
活性剤である潤滑剤の形態は、大きく次の３形態が考え
られる。まず、潤滑膜厚が薄く潤滑剤１１が表面を充分
に被覆しきれていない場合（図５（１））、潤滑剤１１
が基板表面を一様に被覆している場合（図５（２））、
さらに、潤滑膜厚が厚く潤滑剤１１が基板表面に一様に
被覆した後、一部に潤滑剤の溜り１２が生じた場合（図
５（３））の３形態である。

【００１９】図６に腐食発生のステップを示す。図５
（３）の状態の磁気ディスクが高温多湿の環境下に合っ
た場合、潤滑剤１１の膜厚の違いにより潤滑剤の薄いデ
ィスク表面から酸素が電子を奪いイオン化する場合があ
る。Ｎｉ−Ｐめっきされたアルミニウム基板の場合、こ
の電子は基板に存在するＮｉから与えられ、そのＮｉは
イオン化する。このＮｉイオンは磁性膜等の穴を移動し
やすく、磁気ディスク表面に移動し、Ｎｉの水酸化物等
になり析出する。このような通気差電池を原理とする電
荷の移動が起きる。それが成長し腐食点９であるＮｉの
突起物１３を形成する。この腐食点が更に成長し、磁気
ヘッド７との接触が起き、磁気ヘッドのクラッシュが発
生する（図７参照）。

【００２０】このような腐食は、アルミニウム合金状に
Ｎｉ−Ｐめっきされたものの他に、ガラスで構成されて
いるもの、セラミックで構成されているもの、炭素を固
めたもので構成されているものや、シリコンウエハーの
基板でも同様に発生する。これは磁気ディスク表面に発
生する腐食点の元素分析を行った後判明したことだが、
基板にある金属元素は勿論であるが、磁性膜や下地膜の
金属元素が析出して腐食点を形成するのが発見された。
この事実より、媒体の表面に通気差電池を原理とする腐
食メカニズムは、基板及び下地膜の成分によらないこと
が分かる。

【００２１】図１に、磁気ディスク表面（図１中では断
面で示した。）での潤滑剤の形態の概略図と、通気差電
池を原理とする腐食が発生しにくい平均表面粗さと潤滑
剤の平均膜厚の関係式を示す。磁気ディスク表面は、概
略図で示したとおり微視的にみると凹凸のある粗さを持
った形態をしている。この磁気ディスク表面で潤滑剤は
くぼみに集まりやすい。通気差電池を原理とする腐食
は、先ほど触れたとおりに酸素と磁気ディスク表面との
接触の違いにより発生する。磁気ディスク表面に酸素通
気性のよい面（潤滑剤が薄い面）の大きさが、酸素通気
性の悪い面（潤滑剤が厚い面）より多いと通気差電池を
原理とする腐食は発生しにくいが、この差が逆転すると
通気差電池を原理とする腐食が発生しやすくなる。すな
わち、潤滑膜が形成される磁気ディスク媒体の最表面に
おける酸素通気性に片寄りが生じると、その媒体表面は
腐食が発生しやすくなる。この境界は、ｘ（潤滑深さ）
が、くぼみの深さであるＸ（Ｒｍａｘ）の半分と同じで
ある。つまり、ｘ（潤滑深さ）が媒体表面のくぼみの深
さＸ（Ｒｍａｘ）の半分以下であれば、磁気ディスク媒
体の最表面において酸素通気性が均一となり、その媒体
表面の腐食の発生を防ぐことが出来る。また、一般的に
Ｒｍａｘは平均表面粗さ（Ｒａ）の３倍という関係もあ
り、これらを利用し、通気差電池を原理とする腐食の起
こらない条件を平均潤滑膜厚と平均表面膜粗さの関係で
示すと、図１の式６のようになる。

【００２２】（実施例２）図８に、アルミニウム合金上
にＮｉ−Ｐめっきされた基板でできた磁気ディスクの腐
食点数と潤滑膜厚の関係を示す。一定な平均面粗さの磁
気ディスク（２ｎｍＲａ）の潤滑膜厚を変化させ、高温
多湿下（２３±５℃、９０±５％ＲＨ）で一定時間（２
４時間）保存した後、光学顕微鏡で一定面積（１００μ
ｍ×１００μｍ）の腐食点数を測定した。潤滑膜厚はＦ
Ｔ−ＩＲを使用し測定を行った。測定条件はφ３ｍｍの
スポットでＣ−Ｆ結合の赤外吸収量を測定、予め作成し
た検量線から換算したものである。

【００２３】図１の式６を導いたモデルより、平均表面
粗さ（Ｒａ）２ｎｍＲａのときは、潤滑膜厚が０．７５
ｎｍから腐食が起こりやすくなる。このモデル式と評価
結果はほぼ相関性があり、潤滑膜厚が１ｎｍより厚い領
域から腐食点数が増加し始める。

【００２４】図９にガラスの基板で形成された磁気ディ
スクの腐食点数と潤滑膜厚の関係を示す。このときの磁
気ディスクの表面粗さは２ｎｍＲａで、図８と同じ測定
条件で腐食点の評価を行った。この場合も図１の式６が
ほぼあてはまり、潤滑膜厚１ｎｍより厚い領域で腐食点
数が増加した。

【００２５】図１０に、セラミックの基板で形成された
磁気ディスクの腐食点数と潤滑膜厚の関係を示す。この
ときの磁気ディスクの表面粗さは２ｎｍＲａで、図８と
同じ測定条件で腐食点の評価を行った。この場合も図１
の式６がほぼ当てはまり、潤滑膜厚０．８ｎｍより厚い
領域で腐食点数が増加した。

【００２６】図１１に、炭素を固めたもので構成された
基板で形成した磁気ディスクの腐食点数と潤滑膜厚の関
係を示す。このときの磁気ディスクの表面粗さは２ｎｍ
Ｒａで、図８と同じ測定条件で腐食点の評価を行った。
この場合も図１の式６がほぼ当てはまり、潤滑膜厚０．
８ｎｍより厚い領域で腐食点数が増加した。

【００２７】図１２に、シリコンウエハーの基板ででき
た磁気ディスクの腐食点数と潤滑膜厚の関係を示す。こ
のときの磁気ディスクの表面粗さは２ｎｍＲａで、図８
と同じ測定条件で腐食点の評価を行った。この場合も図
１の式６がほぼ当てはまり、潤滑膜厚０．８ｎｍより厚
い領域で腐食点が増加した。

【００２８】（実施例３）磁気ディスク装置の不良の一
つに、磁気ディスクと磁気ヘッドが接触しそれが原因で
磁気ヘッドがクラッシュを起こすことが挙げられる。こ
の不良は、磁気ディスク装置が、高温多湿下で使用され
ている場合が多い。この不良解析を行うと、磁気ディス
ク上に図３の写真に示した腐食点が観察されるものがあ
る。

【００２９】図１３に潤滑膜厚と磁気ディスク装置にお
けるヘッドクラッシュが原因の不良率を示す。横軸は潤
滑膜厚、縦軸は磁気ディスク装置におけるヘッドクラッ
シュが原因の不良率である。基板の種類としては、アル
ミニウム合金上にＮｉ−Ｐめっきされたもので、磁気デ
ィスクの平均面粗さ（Ｒａ）は２ｎｍＲａである。潤滑
膜厚を従来条件である１．２ｎｍと図１の式６を考慮し
た新条件である０．６ｎｍと比較すると、新条件の方が
不良率が５．３％改善された。

【００３０】また基板の種類として他にガラスで構成さ
れているもの、セラミックで構成されているもの、炭素
を固めたもので構成されているもの、またはシリコンウ
エハーでも図１３と同様の評価を行った。アルミニウム
合金上にＮｉ−Ｐめっきされたものと同様に、他の基板
でも高温多湿下で使用された磁気ディスク装置のヘッド
クラッシュ原因の不良率は、潤滑膜を１．２ｎｍから
０．８ｎｍに変更することにより減少した。夫々の基板
種の不良率低減量は、ガラスで構成されているものは
３．３％、セラミックで構成されているものは２．１
％、炭素を固めたもので構成されているものは６．９
％、または、シリコンウエハーは５．７％であった。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、磁気ディスクの表面粗
さに適した潤滑膜厚に制御することにより高温多湿とい
う悪環境下の使用状態でも信頼性が向上した。

【００３２】本発明の実施例で、平均表面粗さ（Ｒａ）
２ｎｍの磁気ディスクを組み込んだ磁気ディスク装置に
おいて、アルミニウム合金上にＮｉ−Ｐめっきされた基
板において潤滑膜厚０．６ｎｍのものは１．２ｎｍに比
べヘッドクラッシュによる不良率が５．３％改善され
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気ディスク表面での潤滑剤の形態のモデル図
と通気差電池を原理とする腐食が発生しにくい平均表面
粗さと潤滑剤の平均膜厚の関係式を表す。

【図２】磁気ディスク装置の概略図である。

【図３】腐食点の光学顕微鏡写真である。

【図４】腐食点のオージェによる元素分析結果を現すグ
ラフである。

【図５】潤滑膜厚さによる磁気ディスク表面の潤滑剤の
形態を示す図である。

【図６】通気差電池原理による腐食点形成状態を示す図
である。

【図７】磁気ディスクと磁気ヘッドの接触状態を示す図
である。

【図８】磁気ディスク（Ｎｉ−Ｐめっきされたアルミニ
ウム基板）における潤滑膜厚と腐食点の関係を表すグラ
フである。

【図９】磁気ディスク（ガラス基板）における潤滑膜厚
と腐食点の関係を表すグラフである。

【図１０】磁気ディスク（セラミック基板）における潤
滑膜厚と腐食点の関係を表すグラフである。

【図１１】磁気ディスク（炭素を固めたもので構成され
た基板）における潤滑膜厚と腐食点の関係を表すグラフ
である。

【図１２】磁気ディスク（シリコンウエハー基板）にお
ける潤滑膜厚と腐食点の関係を表すグラフである。

【図１３】磁気ディスク装置での潤滑膜厚とヘッドクラ
ッシュ不良率の関係を表すグラフである。

【符号の説明】

１アルミニウム基板２Ｎｉ−Ｐめっき下地膜３下地膜４磁性膜５保護膜６潤滑膜７磁気ヘッド８ガラス９腐食点１０Ｎｉのピーク１１潤滑剤１２潤滑剤の溜り１３Ｎｉの突起

フロントページの続き (72)発明者大浦正樹神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面粗さＲａが０≦Ｒａ≦２ｎｍの基板上
に、少なくとも磁性膜、保護膜とが積層され、膜厚が該
保護膜表面の粗さＲｍａｘの半分以下に設けられた潤滑
膜を有することを特徴とする磁気ディスク媒体。
【請求項２】前記基板が、Ｎｉ−Ｐめっきされたアルミ
合金であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディ
スク媒体。
【請求項３】前記基板が、ガラス又はセラミックでから
なることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク媒
体。
【請求項４】前記基板が、カーボン又はシリコンからな
ることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク媒
体。
【請求項５】表面粗さＲａが０≦Ｒａ≦２ｎｍの基板上
に、少なくとも磁性膜、保護膜とが積層され、該保護膜
上に設けられる潤滑膜の膜厚を酸素通気性が均一になる
よう形成されていることを特徴とする磁気ディスク媒
体。
【請求項６】前記基板が、Ｎｉ−Ｐめっきされたアルミ
合金であることを特徴とする請求項５に記載の磁気ディ
スク媒体。
【請求項７】前記基板が、ガラス又はセラミックでから
なることを特徴とする請求項５に記載の磁気ディスク媒
体。
【請求項８】前記基板が、カーボン又はシリコンからな
ることを特徴とする請求項５に記載の磁気ディスク媒
体。
【請求項９】基板上に少なくとも磁性層、保護膜及び潤
滑膜が形成されている磁気ディスク媒体において、当該
磁気ディスク媒体の平均表面粗さＲａが０≦Ｒａ≦２ｎ
ｍであり、該平均表面粗さＲａが前記潤滑膜の平均厚さ
ｂに対して８分の３を乗じた値よりも小さいことを特徴
とする磁気ディスク媒体。
【請求項１０】前記基板が、Ｎｉ−Ｐめっきされたアル
ミ合金であることを特徴とする請求項９に記載の磁気デ
ィスク媒体。
【請求項１１】前記基板が、ガラス又はセラミックでか
らなることを特徴とする請求項９に記載の磁気ディスク
媒体。
【請求項１２】前記基板が、カーボン又はシリコンから
なることを特徴とする請求項９に記載の磁気ディスク媒
体。
【請求項１３】表面粗さＲａが０≦Ｒａ≦２ｎｍの基板
上に、少なくとも磁性膜、保護膜とが積層され、膜厚が
該保護膜表面の粗さＲｍａｘの半分以下に設けられた潤
滑膜を有する磁気ディスク媒体と、前記磁気ディスク媒
体上の任意の位置に位置付けされ記録再生を行う磁気ヘ
ッドを有することを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項１４】表面粗さＲａが０≦Ｒａ≦２ｎｍの基板
上に、少なくとも磁性膜、保護膜とが積層され、該保護
膜上に設けられる潤滑膜の膜厚を酸素通気性が均一にな
るよう形成された磁気ディスク媒体と、前記磁気ディス
ク媒体上の任意の位置に位置付けされ記録再生を行う磁
気ヘッドを有することを特徴とする磁気記憶装置。