JPS62241124A - 磁気記録媒体 - 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】 産業上の利用分野 本発明は強磁性体金属の薄膜を記録膜とし、ビデオ、オ
ーディオ、データなどの信号を記録する磁気記録媒体に
関するものである。

従来の技術 高密度磁気記録を実現するための記録媒体として、Ｇｏ
、Ｎｉ、Ｏｒ、Ｆｅ等の強磁性体金属の薄膜を用いるも
のが注目され、その実用化が検討されている。

磁気記録では、記録膜と磁気ヘッドとの間に間隙が生じ
るとスペーシング損失になる。特に記録周波数が高い領
域ではこの損失が顕著となり、この間隙を極力小さくし
なければならない。ビデオ信号やオーディオ信号を記録
再生する場合、磁気ヘッドと記録膜を接触させることが
多く、データ信号の場合でもフロッピーデ、「スフのよ
うに比較的信頼性への要求がゆるやかな場合は記録膜と
磁気ヘッドを接触させている。高い信頼性を要求される
場合には、磁気ヘッドを記録膜表面から浮上させ非接触
とするが、この場合でも例えば記録媒体全回転させる時
の起動時および停止時には両者が接触するように構成さ
れた装置が多い。さらにこの場合磁気ヘッドの浮上量は
スペーシング損失となるため、高密度記録には不適当で
ある。以上のことから怒気記録による高密度記録化を考
えると、磁気ヘッドと記録膜とが接触してかつ高い信頼
性全確保することが理想である。すなわち、磁気記録に
おいては記録膜と磁気ヘッドが接触するという点で、光
記録方式と基本的に異なる課題金持つわけである。

さて、先に述べたＧｏ、Ｏｒ、Ｎｉ、Ｆθ等の強磁性体
薄膜を記録膜とする記録媒体は、保磁力が大きく高密度
記録化に適しており、また垂直記録用の媒体も検討され
ている。しかし、磁気ヘッドとの摺動により短時間で記
録膜がハタ離する等の損傷を受けるため、記録膜を保護
する有効な保護膜の形成が重要な課題である。

従来から一般に使用されている磁性粉末全バインダと混
合してベースフィルムに塗布した磁気記録媒体は、バイ
ンダ中に耐摩耗性および潤滑性に優れた物質を添加する
ことにより磁気ヘッドとの摺動に関する問題を回避して
きたが、強磁性体金属薄膜を記録膜とする磁気記録媒体
の場合には、記録膜そのものに例えば膜表面を酸化させ
る等の方法で耐摩耗性、潤滑性、耐環境性などの向上を
求めようとすると、磁気的性質の劣化が避けられない。

従ってこの場合には、記録膜の表面に保護膜全形成して
耐摩耗性等の特性を確保することが必要となる。しかし
、その様な保護膜は磁気ヘッドと記録膜との間隙を生じ
るものであり、その厚みは極力小さくなければならない
。

強磁性体金属薄膜の保護膜としては、従来から有機系物
質の潤滑材料を塗布もしくは真空蒸着したものが試みら
れてきたが、いずれも耐摩耗性に劣り長時間の使用に耐
えられなかった。あるいは、真空蒸着、スパッタリング
等の手法で無定形炭素。

グラファイトの膜を形成することが考えられているが、
潤滑性は改善されるものの耐摩耗性に対しては不十分で
あった。

発明が解決しようとする問題点 以上に述べたような材料を、強磁性体金属薄膜全記録膜
とする磁気記録媒体の保護膜として使用する場合には、
耐摩耗性が不十分であるために保護膜を厚くせざるを得
す、磁気ヘッドと記録膜との間隙が大きくなりスペーシ
ング損失が生じる。

また、これらの保護膜は磁気ヘッドとの摺動により摩耗
するため、生じた微粉末が磁気ヘッドに付着し時として
著しい再生出力の低下（例えばヘッド目づまり、ドロッ
プアウト）の原因になる。

以上の問題点により強磁性体金属薄膜を記録膜とする高
密度磁気記録媒体の実用化は著しく制限され、この問題
点を解決しない限り本来の高密度記録は達成できないと
考えられる。

本発明はこの問題点を解決するもので、強磁性体金属の
記録膜表面に耐摩耗に優れた保護膜を備えた磁気記録媒
体を提供するものである。

問題点を解決するための手段 以上に述べた従来の問題点を解決するためには、（１）
すべり性が良く耐摩耗性に優れる、（２）強磁性体金属
薄膜との密着性に優れる、などの特性を備えた保護膜が
必要になる。この特性を満足する材料にダイヤモンドが
考えられる。ダイヤモンドは物質中で最高の硬度を示す
結晶体で、耐摩耗性、耐環境性に優れた理想的な保護膜
材料と考えられる。

ダイヤモンドの結晶体、ダイヤモンドの薄膜を形成する
技術に関しては、従来から数多くの手法が報告されてい
る。

（参考文献） （１）　　Ｓ、ムｌ５ＩＣＮＢＫＲＧ：Ｉｏｎ−Ｂｅａ
ｍ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆＴｈｉｎ　Ｆｉｌｍｓ
ｏｆ　Ｄｉａｍｏｎｄ　１ｉｋｅ　Ｃａｒｂｏｎ。

Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｖｏ１４２　４７（２）　　
佐原、松本、加茂、瀬高；ダイヤモンドの気相合成１表
面科学第５巻第１号（１９８４）（３）矢津；合成ダイ
ヤモンド単結晶の緒特性、精機学会昭６０年度秋期学術
講演会予稿集また最近では、硬さ、比抵抗値などの緒特
性がダイヤモンドに近い値を示す非晶質構造のダイヤモ
ンド状炭素膜（俗称ｉ−Ｃ膜ニアイカーポン膜）につい
ても、数多くの研究が報告されている。

（参考文献） （１）平木他；水素ガス反応性ＲＦスパスターによるａ
−ｃ：Ｉ（膜の作製とその性質、昭５９年応用物理学会
秋季学術講演予稿集１４Ｐ−Ｗ−（２）梶原他；イオン
蒸着法による透明カーボン膜。

昭５４年応用物理学会春季学術講演予稿集２８１ＬＣ−
６ しかし、いずれも未だ研究段階であり実用化には至って
いない。また、いずれの方法も（１）基板の高温加熱を
必要とする（４００’Ｃ以上）、（２）成膜速度が遅い
（最高でも２００〜３００人／分）、などの理由から、
ポリエチレンなどのプラスチック薄膜を基体とし量産性
が必要となる磁気記録媒体の保護膜形成手段として実用
することは極めて難しかった。

我々は、室温に近い条件で、かつ従来の１０倍以上の成
膜速度でダイヤモンド状炭素膜を形成する方法を開発し
た。（黒用他：プラズマインジェクションｃｖｎ法によ
る高硬度炭素膜の形成及び評価、昭６ｏ年度精機学会春
季大会学術講演論文集４４２２） 我々の開発した方法は、メタンガスを材料ガスとして１
０〜１００Ｐａの低圧でこれをプラズマ化し、少なくと
もイオン全加速しつつ前記プラズマを基体に噴射して成
膜するものである。この方法によれば、基体を加熱する
ことなく室温程度の低温で、最高６ｏｏｏ入／分程度の
高速でダイヤモンド状炭素膜を形成することが可能とな
り、我我はプラズマインジェクションＣＶＤ法と称して
いる。（以後ＰＩ−ＣＶＤ法と略称する）ＰＩ−ＣＶＤ
法で形成したダイヤモンド状炭素膜は、従来の方法で形
成されたダイヤモンド状炭素膜と同じく第２図に示すよ
うに１５５０Ｃ′Ｉｎ　近傍に幅広いラマン分光特性を
示す。また、エネルギー損失分光分析の結果（第３図参
照）、グラファイト結合（ＳＰ２電子配置）を示す６〜
ｓａＶのピークがほとんど認められず、またビッカース
硬さが２０ｏＯｋｇ／Ｍ以上、比抵抗が１０〜１０１２
Ωαであることから、ダイヤモンド結合（ＳＰ３電子配
置）の中に一部グラファイト結合（ＳＰ２電子配置）が
混在する非晶質炭素膜と考えられている。

我々はＰＩ−ＣＶＤ法の成膜条件を変化させることで成
膜速度、基体温度はＰＩ−ｃｖｎの特徴金保ちつつ、第
４図に示すようなラマン分光特性を示す炭素膜が形成で
きることを発見した。これは１３６０ａＩＩ　、１５８
０ｃＩＲに幅広いピークを示す特性で、通常無定形炭素
といわれる炭素膜のラマン分光特性に酷似する。ところ
が無定形炭素膜はビッカース硬さが４ｏｏｋｙ／−以下
と柔かく、エネルギー損失分光分析の結果は図６に示す
ように６〜８θＶに明確なピークが認められる。これに
対し、成膜条件を変えＰＩ−ＣＶＤ法で形成した膜は、
ビッカース硬さが２０ｏｏｋｇ／−以上と硬く、また第
６図に示すようにエネルギー損失分光分析の結果もダイ
ヤモンド状炭素膜と同じく６〜ｓｅｗのピークはほとん
ど認められない。また比抵抗は１０Ｑα以下と従来のダ
イヤモンド状炭素膜（１０〜１０　Ωα）に比べて小さ
い。

以上のことから、ＰＩ−ＣＶＤ法の成膜条件を変化させ
て形成した炭素膜は、無定形炭素膜でもダイヤモンド状
炭素膜とも異なる新しい膜と考えることができ、その特
性は硬さがダイヤモンド状炭素膜に、また比抵抗が無定
形炭素膜と同等である。以後この新しい膜を硬質アモル
ファスカーボン膜と称することにする。

硬質アモルファスカーボン膜１ｔ１２０００　ｋｙ／　
ｍｌｔｔ以上のビッカース硬さを示し耐摩耗性に優れる
。

またすべり性も良く、鋼球を使用した摩擦係数の測定で
は０．１以下の値が得られ、潤滑剤を含んだ磁気テープ
などの摩擦係数と同等以下である。

しかし、ＰＸ−ｃｖｎ法は成膜する基板材質に２つの制
限がある。第一の制限として、基体材質の比抵抗は１ｏ
ＱＣｒ１１程度以下であることが望ましい。１０　　Ｑ
α程度を超える材料は一般に良好な電気絶縁性であり、
加速したイオンを含むプラズマを基体に吹き付けるＰＩ
−ＣＶＤ法では帯電を生じイオンを反発するために、強
固な膜を形成することができない。ただし、電子ビーム
全照射するなどの中和手段を付加すればこの限りではな
いが、装置構成が複雑になるなどの欠点を生じるため好
ましくない。

第二の制限として、基体材質は炭素との化学的親和力が
強く、形成される炭化物の原子間の結合力が強いもので
あることが望ましい。

これら２つの条件を満足する材質は、ムｌ、Ｂｅ。

Ｃｏ、Ｏｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ
、Ｔａ。

Ｍｏ、Ｗ等の金属、もしくはそれらを主成分とする合金
、およびＳｉ、Ｇｅ、Ｂ、ＳｉＣ等の半導体である。

特に、Ｓｉ　、　Ｂ　、　Ｏｒは炭素と共有結合し、強
固な膜が形成される。

Ｇｏ、Ｏｒ、Ｆｅ、Ｎｉ等の強磁性体金属は、上述のＰ
Ｉ−ＣＶＤ法による成膜条件を満足しており、この表面
に強固な硬質アモルファスカーボン膜の保護膜を形成す
ることが可能となる。また、例えばテープ状の磁気記録
媒体は量産性が必要で、ポリエチレン等を基体に使用す
る場合には成膜中の温度上昇にも制限がある。このよう
なテープ状磁気記録媒体上に硬質アモルファスカーボン
膜全形成することは、ＰＩ−ｃｖｎ法によりはじめて可
能になるものである。

作用 以上に述べたように、ＰＩ−ＣＶＤ法によればＧｏ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｆｅ等の強磁性体金属表面に硬質アモルファ
スカーボン膜全形成することが可能になる０ 硬質アモルファスカーボン膜はダイヤモンド状炭素膜と
同等の硬さを示し、記録膜を極めて有効に保護すること
ができる。さらに硬質アモルファスカーボン膜はダイヤ
モンド状炭素膜以上のすべり性を示し、加えて非晶質状
態であるために若干の柔軟性を備えており、フレキシブ
ルな磁気記録媒体の保護膜としても有効である。

硬質アモルファスカーボン膜の厚みは、５００八程度以
上になると曲げ剛性が大きくなり磁気ヘッドとの接触が
不安・定になるばかりか、フレキシブルな媒体では微少
な変形によりクラックが生じて好ましくない０また２０
〜３０人程度以以下膜厚では均一な膜にならず島状構造
となるため、スチル耐久性、耐蝕性が極端に低下する。

以上のことから、ＰＩ−ｃｖｎ法で形成した硬質アモル
ファスカーボン膜を保護膜として使用する場合には。

３ｏ〜５００人の膜厚が望ましい。さらに、テープ状記
録媒体の場合、磁気ヘッドとの接触安定性。

信頼性を考えると６０〜３００人の膜厚が望ましい。さ
らに、垂直記録媒体、８ｆｆＶＴＲ用ＭＥテープなどよ
り高密度記録化を目ざした記録媒体の場合、スペーシン
グ損失（６ｘ１記録波長０．５μｍの場合、３００人の
厚みで約６ｄｌ）のスペーシング損失）を少なくしその
特徴を生かすために５０〜１５０人程度の膜以下望まし
い。

先にも述べたように、硬質アモルファスカーボン膜の比
抵抗Ｆｉ、１０Ω１以下とダイヤモンド状炭素膜に比べ
て低く、磁気ヘッド等との摺動による帯電が発生しにく
い。このため空気中のホコリ。

ゴミなどが付着しにくくドロップアウト、目づまりの発
生が防止されるために、より信頼性の高い磁気記録媒体
を得ることができる。

実施例 第１図に本発明の一実施例を示す。１はテープ状、カー
ド状、ディスク状などの基体で、プラスチック、ガラス
、金属等の非磁性材料から構成される。２はＧｏ、Ｏｒ
、Ｎｉ、Ｆｅ等の強磁性体金属薄膜で構成される記録膜
で、スパッタリング法、真空蒸着法などにより形成され
る。この厚みは１０００〜３０００人程度であり、多以
下構成でもかまわない０記録膜２の表面にはｐｚ−ｃｖ
ｎ法による硬質アモルファスカーボン膜３が形成されて
いる。硬質アモルファスカーボン膜３はビッカース硬さ
２ｏｏＯｋｇ／−以上ですべり性もよいため、厚みが１
０００人程度以下でも効果的に記録膜２を保護すること
ができる。高密度記録の場合、硬質アモルファスカーボ
ン膜３の厚みは望ましくは３００八以下であるが、要求
される信頼性および磁気記録装置に応じて適時決定され
る。・Ｇｏ−Ｎｉおよびその酸化物の金属薄膜を記録膜
とする磁気記録媒体（以後ＭＴＬテープと略称する）表
面に硬質アモルファスカーボン膜を形成し、半径８朋の
フェライト球により引っかき試験を行なつた結果全表１
に示す。

（以　下金　白“） 保護膜なしのＭＥテープは、荷重ｔｓｏ９で記録膜２が
完全に削れて透過傷に、またフッ素有機物の保護膜を形
成したＭＥテープは荷重１ｏｏｇで押圧傷、２ｏＯｇで
透過傷が発生するのに対し。

硬質アモルファスカーボン膜の保護膜を形成したＭＥテ
ープは荷重４００ｇでも全く傷が発生しない０ 上記テープを、直径４０ｆｆのシリンダを用いてスチル
耐久性の検討を行なった結果を第７図に示す。スチル試
験は、同じ部分を２つの磁気ヘッドが繰り返し摺動接触
するため、テープ状記録媒体の耐久試験としてはかなり
厳しいものである。第７図から明らかなように、保護膜
のないＭ］Ｅテープは耐久時間約１．６時間（走査回数
約１８万ｐａｓｓ　）で透過傷が発生し再生出力が低下
する。またフッ素系有機物（厚み約２００人）を保護膜
とするＭＥテープは、耐久時間が約６．５時間（走査回
数約７０万ｐｔＬｓｓ　　）で透過傷が発生する。これ
に対し、硬質アモルファスカーボン膜（厚み約１ｏ。

Δ）′ｆｆ：保護膜とするＭＥテープは、耐久時間が１
００時間以上（走査回数約１０００万ｐａｓｓ　　）で
も再生出力は低下せず、磁気ヘッド、テープ状磁気記録
媒体の損傷も認められなかった。

以上のことから硬質アモルファスカーボン膜全保護膜に
することで、引っかき耐久性、スチル耐久性等の実用耐
久特性がダイヤモンド状炭素膜を保護膜にした時と同等
以上に改善され、さらに比抵抗値が１０Ｑｆｆ以下と低
いために帯電が生じにくく、空気中の微小なホコリ、ゴ
ミ等が原因となるドロップアウト、目づまりがダイヤモ
ンド状炭素膜に比べて改善される。

また、ＰＩ−ＣＶＤ法で硬質アモルファスカーボン膜３
を形成する場合、例えばＡｒ　、　０２などのプラズマ
処理によりあらかじめ記録膜２の表面をクリーニングし
ておくと、付着力がさらに改善される。また、記録膜２
と反対側の基体１表面および硬質アモルファスカーボン
膜３の表面に、より一層の耐久性向上、動摩擦抵抗減少
などを目的として、各種表面処理、保護膜を形成しても
かまわい０ 発明の効果 強磁性体金属の記録膜表面に、ＰＩ−Ｃ，ｖＤ法で硬質
アモルファスカーボン膜の保護膜を形成することにより
、磁気ヘッドが損傷することなく長期にわたって記録膜
全保護することが可能となり、また比抵抗値が小さく帯
電が生じにくいことからドロップアウト、目づまりに対
する信頼性も向上する。

このように、本発明は強磁性体金属を記録膜とする磁気
記録媒体の実用耐久性、信頼性を向上させるもので、高
密度記録を実現する上で極めて有要なものである０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における磁気記録媒体の拡大
断面図、第２図はダイヤモンド状炭素膜のラマン分光特
性、第３図はダイヤモンド状炭素膜のエネルギー損失分
光分析の結果を示す特性図、第４図は硬質アモルファス
カーボン膜のラマン分光特性全示す特性図、第５図、第
６図はそれぞれルギー損失分元分析結果を示す特性図、
第７図は本発明の一実施例における磁気記録媒体のメチ
ル耐久性を示す特性図である。 １・・・・・・基体、２・・・・・・記録膜、３・・・
・・・硬質アモルファスカーボン膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 ｔｕｏｕ　　　　　　　　　　　　　　　１５００　　
　　　　　　　　　　　　１０００　　　　　　（、−
−ｒ）ｉｆＥ３図 Ｎ４図 第５Ｉ２Ｉ ＥＮＥＲＣｒγ（ｅＶ） 第６図 Ｏｌｏ　　　　　ｍ　　　　　Ｊｏ　　　　　４ｆ）　
　　　　５’に、Ｅ、ＣεＵ） 第７図 走査凹〕父（刀ｆＬｕＯ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性材料の基体上に強磁性体金属からなる記録
   膜を有し、この記録膜上に少なくとも１５８０＾−＾１
   ｃｍ、１３６０＾−＾１ｃｍ付近に主ピークを示すラマ
   ン分光特性の高硬度炭素膜を備えた磁気記録媒体。
2. （２）高硬度炭素膜が、炭化水素ガスプラズマ中の少な
   くともイオンを加速しつつ前記プラズマを吹きつけるこ
   とにより低温低圧で形成された特許請求の範囲第１項記
   載の磁気記録媒体。
3. （３）高硬度炭素膜が、ビッカース硬さ２０００ｋｇ／
   ｍｍ＾２以上の非晶質膜である特許請求の範囲第１項記
   載の磁気記録媒体。
4. （４）高硬度炭素膜が、比抵抗１０＾４Ωｃｍ以下の非
   晶質膜である特許請求の範囲第１項記載の磁気記録媒体
   。
5. （５）高硬度炭素膜が、膜厚５０〜５００Åである特許
   請求の範囲第１項記載の磁気記録媒体。