DE3543254A1 - Plattenfoermiges aufzeichnungsmedium zur senkrechten magnetisierung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein plättenförmiges Auf­ zeichnungsmedium mit einem Trägerkörper aus einem hoch­ festen, nicht-magnetischen Material, dessen mindestens eine Flachseite mit einem dünnen, ringscheibenförmigen Zwischenelement aus Silizium versehen ist, auf welchem zumindest eine Aufzeichnungsschicht aus einem senkrecht (vertikal) zu magnetisierenden Material aufgebracht ist. Ein derartiges Aufzeichnungsmedium geht z.B. aus der EP 0 054 640 A1 hervor.

Das Prinzip der senkrechten Magnetisierung zur Speiche­ rung von Informationen in besonderen Aufzeichnungs­ medien ist allgemein bekannt (vgl. z.B. "IEEE Trans­ actions on Magnetics", Vol. MAG-16, No. 1, Januar 1980, Seiten 71 bis 76, oder Vol. MAG-20, No. 5, September 1984, Seiten 657 bis 662 und 675 bis 680). Die für dieses vielfach auch als vertikale Magnetisierung be­ zeichnete Prinzip vorzusehenden Aufzeichnungsmedien können insbesondere in Form von starren Magnetspeicher­ platten vorliegen. Ein entsprechendes Aufzeichnungs­ medium weist mindestens eine magnetisierbare Aufzeich­ nungsschicht vorbestimmter Dicke auf, welche aus einem magnetisch anisotropen Material, insbesondere aus einer CoCr-Legierung besteht. Dieses Material wird z.B. durch Sputtern auf ein geeignetes Substrat aufgebracht. Dabei muß die hexagonale C-Achse der sogenannten leichten Magnetisierung dieser Schicht kristallographisch senkrecht zur Oberfläche des Mediums ausgerichtet werden. Um dies zu erreichen, sind besondere Substratmaterialien und bestimmte Verfahrensparameter beim Aufbringen des CoCr auf das Substrat erforderlich. Das Substrat besteht dabei vielfach aus einem Träger­ körper für eine besondere Zwischenschicht, auf der dann das CoCr abzuscheiden ist.

Mittels besonderer Magnetköpfe, die aerodynamisch ge­ tragen über diese Platten fliegen, können dann längs einer Spur die einzelnen Informationen als Magnetisie­ rungsübergänge, d.h. Wechsel von aufwärts gerichteter Magnetisierung zu abwärts gerichteter und umgekehrt, in die Aufzeichnungsschicht eingeschrieben werden. Durch entsprechende Codierung im Schreib-/Lesevorgang, z.B. als RLL-Code, können die Magnetisierungsübergang und ihre gegenseitigen Abstände als Bits interpretiert werden. Die minimalen Abstände solcher Magnetisie­ rungswechsel haben dabei eine vorbestimmte, auch als Wellenlänge bezeichnete Ausdehnung in Längsrichtung der Spur. Diese Ausdehnung kann im Vergleich zu der Grenze, die bei einer Speicherung nach dem bekannten Prinzip der longitudinalen (horizontalen) Magnetisierung durch die Entmagnetisierung festgelegt ist, wesentlich kleiner sein. Somit läßt sich durch senkrechte Magne­ tisierung die Informationsdichte in den besonderen Aufzeichnungsmedien entsprechend vergrößern.

Die ein- oder beidseitig mit der mindestens einen magnetischen Aufzeichnungsschicht versehenen Aufzeich­ nungsmedien müssen extrem glatte Oberflächen aufweisen, um so Schwierigkeiten bei der Führung der Magnetköpfe über diese Oberflächen hinweg zu vermeiden. Die auch als Flughöhe bezeichnete Führungshöhe der Köpfe liegt nämlich im allgemeinen unter 1 µm. Folglich muß auch der plattenförmige Trägerkörper bzw. seine auf ihm auf­ gebrachte Zwischenschicht, auf der dann die mindestens eine Aufzeichnungsschicht abzuscheiden ist, eine ent­ sprechend geringe Oberflächenrauhigkeit und Welligkeit aufweisen.

Dementsprechend wird bei einem aus der DE-PS 29 23 682 bekannten Aufzeichnungsmedium zunächst dessen als Grundplatte bezeichneter plattenförmiger Trägerkörper aus nicht-magnetischem Material wie z.B. aus einer Al-Legierung auf mindestens einer seiner Flachseiten einem Diamant-Abdrehverfahren unterzogen. Auf den so vorbehandelten Trägerkörper wird dann eine Zwischen­ schicht aus einem nicht-magnetischen Material wie z.B. Nickel-Phosphor mit einer Dicke von 50 µm aufplattiert. Diese Zwischenschicht wird anschließend durch mecha­ nisches Läppen und Polieren zu einer Spiegelfläche mit einer Oberflächenrauhigkeit von 0,04 µm oder weniger und einer Restdicke von etwa 30 µm fein bearbeitet. Auf diese Spiegelfläche werden dann mehrere Aufzeichnungs­ schichten aus einem magnetischen Material aufgebracht, wobei deren Achse der leichten Magnetisierung in senk­ rechter Richtung bezüglich der Oberfläche des Auf­ zeichnungsmediums ausgerichtet wird. Auf diesem so erhaltenen, schichtweisen Aufbau wird zuletzt noch eine besondere Schutzschicht abgeschieden. Bei der Her­ stellung des bekannten Aufzeichnungsmediums ist jedoch der Verfahrensschritt zum Polieren der Zwischenschicht, bei dem auch besondere Zwischenglühungen vorzunehmen sind, verhältnismäßig aufwendig.

Derartige Schwierigkeiten treten bei dem aus der ein­ gangs genannten EP-A1 bekannten plattenförmigen Auf­ zeichnungsmedium nicht auf. Dieses Aufzeichnungsmedium weist einen Trägerkörper aus einem Kunststoffmaterial auf, das zusätzlich noch faserverstärkt sein kann. Auf diesen Trägerkörper ist ein Zwischenelement in Form einer Silizium-Platte beispielsweise durch Kleben befestigt. Diese Platte dient als Träger die für eine auf ihr abzuscheidende CoCr-Speicherschicht. Silizium- Einkristallschichten sind hierfür besonders vor­ teilhaft, da ihre hexagonale C-Achse nach Röntgen- Rocking-Kurven nur eine geringe statistische Schwankung der Achsausrichtung zeigt.

Aus der Halbleitertechnologie ist allgemein bekannt, plattenförmige Silizium-Einkristallscheiben, sogenannte "Wafer", mit hoher Oberflächenglätte und nahezu fehl­ stellenfrei herzustellen. Die als 6-Zoll-Wafer in­ dustriell gefertigten Scheiben erfüllen somit die Maßanforderungen auch für Speicherplatten, die im allgemeinen 5,25 Zoll Abmessungen aufweisen. Die Dicke solcher Scheiben beträgt jedoch nur einige 100 µm, z.B. 300 µm, so daß diese Scheiben verhältnismäßig bruchan­ fällig sind. Der sie tragende Trägerkörper muß folglich die mechanische Steifigkeit gewährleisten. Dies ist jedoch bei Trägerkörpern aus Kunststoffmaterialien verhältnismäßig schwierig, insbesondere wenn die Speicherschichten bei höheren Temperatur aufgebracht werden müssen. Es treten dann verhältnismäßig leicht Durchbiegungen bzw. Oberflächenwelligkeiten auf, die einen Maximalwert von beispielsweise 10 µm, gemessen über die gesamte Plattenbreite, überschreiten. Der­ artige Oberflächenwelligkeiten können bei den hohen Drehzahlen der rotierenden Magnetspeicherplatte von z.B. 3600 U/min sowie der extrem niedrigen Flughöhe der Köpfe von z.B. 0,25 µm leicht zu Kopf-Platte-Kontakten und damit zum Absturz des Kopfes führen. Außerdem be­ stehen vielfach Homogenitätsprobleme bei Kunststoff­ materialien, wie sie für den Trägerkörper der bekannten Magnetspeicherplatte vorzusehen sind. Dies gilt insbe­ sondere für faserverstärkte Materialien als Substrat. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, das eingangs genannte Aufzeichnungsmedium dahingehend zu verbessern, daß eine Gefahr solcher Durchbiegungen bzw. Oberflächenwelligkeiten zumindest weitgehend ausge­ schlossen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Trägerkörper aus gesintertem Aluminiumnitrid be­ steht.

Aluminiumnitrid zeichnet sich nämlich dadurch aus, daß sein thermischer Ausdehnungskoeffizient praktisch mit dem von Silizium übereinstimmt. Es lassen sich somit vorteilhaft thermische Spannungen oder ein Verbiegen des Silizium-Zwischenelementes unterbinden. Außer­ dem weist das genannte Material vorteilhaft eine gute Wärmeleitfähigkeit auf und ist trotz mechanischer Härte gut zu bearbeiten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Auf­ zeichnungsmediums gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figur ein Quer­ schnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Auf­ zeichnungsmediums schematisch veranschaulicht ist.

Ein in der Figur mit 2 bezeichneter Magnetschichtträ­ ger einer als Aufzeichnungsmedium 3 vorgesehenen, zu einer Achse A rotationssymmetrischen Magnetspeicher­ platte weist einen sandwichartigen Aufbau auf. Er um­ faßt einen zentralen, plattenförmigen Trägerkörper 4 aus einem besonderen, hochfesten, nicht-magnetischen Material. Erfindungsgemäß soll hierfür gesintertes Aluminiumnitrid (AlN) vorgesehen sein (vgl. Prospekt der Fa. W.C.Heraeus, Hanau, DE). Der thermische Ausdeh­ nungskoeffizient dieses verhältnismäßig harten, isolierenden Materials beträgt etwa 2,6 × 10^-6/K und ist somit vorteilhaft etwa gleich dem von Silizium mit 2,53 × 10^-6/K. Außerdem weist dieses Material einen guten Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von 140 bis 170 W/m × K auf. Der Trägerkörper 4 soll außerdem glatte Flachseiten 5 und 6 mit einer Oberflächen­ ebenheit von unter 10 µm, vorzugsweise höchstens 1 bis 2 µm besitzen. Die genannten Werte für die Oberflächenebenheit stellen dabei die maximal zulässige Abweichung der Flachseiten 5 und 6 von einer entspre­ chenden ideal ebenen Fläche dar. Um diese Ebenheit zu erreichen, können die Flachseiten entsprechend, z.B. durch Glanzdrehen oder Läppen oder Polieren, bearbeitet werden. Auf den beiden somit glatten Flachseiten 5 und 6 dieses plattenförmigen Trägerkörpers 4 ist jeweils eine dünne, insbesondere ringscheibenförmige Silizium- Platte (Si-Wafer) als nicht-magnetisches Zwischen- oder Trägerelement für eine besondere Speicherschicht auf­ gebracht. Die mechanische Verbindung dieser ein­ kristallinen Silizium-Scheiben 7 und 8 mit dem AlN- Trägerkörper 4 kann z.B. durch Löten erfolgen. Vorzugsweise wird hierzu ein Lot verwendet, dessen thermische Ausdehnung möglichst weitgehend an die der Silizium-Scheiben und des AlN-Trägerkörpers angepaßt ist. Beim Abkühlen nach dem Löten wirkt sich außerdem die Gleichheit der thermischen Dehnung von Si-Scheiben und Trägerkörper vorteilhaft aus. In der Figur sind die Lotschichten mit 9 und 10 bezeichnet. Daneben ist auch eine Klebeverbindung, z.B. mit einem Epoxy-Kleber, möglich. Aufgrund der erwähnten Dehnungseigenschaften der Teile 4 und 7 bzw. 8 ist eine durchgehende Ver­ bindungsschicht zwischen diesen Teilen nicht unbe­ dingt erforderlich; es reicht gegebenenfalls auch ein punktförmiges oder streifenförmiges Aufbringen des Lotes bzw. Klebers. Der so ausgebildete Magnetschicht­ träger 2 weist dann eine Gesamtdicke D von etwa 2 mm auf.

Die z.B. aufgelöteten Silizium-Scheiben 7 und 8 mit einer Dicke d von jeweils 100 bis 300 µm sollen sehr glatte Oberflächen 11 bzw. 12 mit einer durch die maximale Rauhtiefe R _t festgelegten Oberflächenrauhig­ keit von höchstens 40 nm, vorzugsweise unter 20 nm, bezogen auf eine Meßstrecke von 2 mm besitzen. Unter der Größe R _t wird dabei innerhalb der vorbestimmten Meßstrecke der Abstand verstanden, der zwischen einer oberen, das Oberflächenprofil an seiner höchsten Profilerhebung berührenden Begrenzungslinie und einer dazu parallelen unteren, das Oberflächenprofil an seinem tiefsten Profiltal berührenden Begrenzungslinie ausgebildet ist (vgl. Entwurf 1978 DIN 4762). Auf die Oberflächen des so ausgebildeten Magnetschichtträgers 2 werden dann in bekannter Weise die für eine senkrechte (vertikale) Magnetisierung erforderlichen, in der Figur jedoch nicht näher ausgeführten Magnetschichten 13 und 14, deren Achse der leichten Magnetisierung in Normalenrichtung bezüglich der Oberflächen 11 und 12 weisen, sowie gegebenenfalls noch erforderliche Schutzschichten aufgebracht. Dieses Aufbringen der magnetischen Aufzeichnungsschichten sowie der Schutz­ schichten auf dem Sandwichaufbau des Magnetschicht­ trägers 2 kann in bekannter Weise, z.B. mittels Sputterverfahren, erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, zunächst die Silizium-Scheiben einzeln liegend jeweils mit ihrer glatten Seite mit diesen Schichten zu versehen und dann diese so beschichteten Scheiben mit dem plattenförmigen Trägerkörper zu verlöten und zu verkleben.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, daß das erfindungsgemäße Aufzeichnungs­ medium einen beidseitig mit magnetischen Aufzeichnungs­ schichten versehenen Magnetschichtträger aufweist. Ebensogut können jedoch auch einseitig beschichtete Aufzeichnungsmedien entsprechend ausgebildet werden.

Claims (7)

1. Plattenförmiges Aufzeichnungsmedium mit einem Trä­ gerkörper aus einem hochfesten, nicht-magnetischen Material, dessen mindestens eine Flachseite mit einem dünnen, ringscheibenförmigen Zwischenelement aus Silizium versehen ist, auf welchem zumindest eine Auf­ zeichnungsschicht aus einem senkrecht (vertikal) zu magnetisierenden Material aufgebracht ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (4) aus gesintertem Aluminiumnitrid be­ steht.

2. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen­ ebenheit der dem Silizium-Zwischenelement (7, 8) zugewandten Flachseite (5 bzw. 6) des Trägerkörpers (4) unter 10 µm liegt, vorzugsweise höchstens 2 µm beträgt.

3. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Silizium-Zwischenelement (7, 8) eine Dicke (d) zwischen 100 µm und 300 µm aufweist.

4. Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf eine Meßstrecke von 2 mm Länge bezogene maximale Rauhtiefe (R _t ) der Oberfläche (11, 12) des Silizium-Zwischenelementes (7, 8) unter 40 nm, vorzugs­ weise unter 20 nm liegt.

5. Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Silizium-Zwischenelement (7, 8) auf dem Träger­ körper (4) mittels eines Klebers befestigt ist.

6. Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Silizium-Zwischenelement (7, 8) auf dem Träger­ körper (4) mittels eines Lotes (9, 10) befestigt ist.

7. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß nur Teilflächen des Silizium-Zwischenelementes (7, 8) mit dem Trägerkörper (4) verbunden sind.