JP3705474B2 - 磁気記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、現在、コンピュータの外部記録装置として主流となっている磁性膜を用いたハードディスクドライブ(HDD)に用いられる磁気記録媒体に関し、さらに詳しくは、基板表面の平坦性を犠牲にすることなく記録層を制御して、高い保磁力を実現した磁気記録媒体、および高い保磁力を有するとともに耐久性が改良された磁気記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の磁気記録媒体は、その断面を概略的に示した図3からわかるように、基板の上に、下地層、記録層、および保護層が順次積層されている。HDD用の磁気媒体の基板としては、従来、アルミ合金、ガラスなどが用いられていた。最近では形状安定性に優れた樹脂の開発が進み、アルミ合金やガラスに比べて成形がしやすく廉価な基板を製造できるなどの理由から、ポリカーボネートやポリオレフィンなどの樹脂を射出成形してなる基板をHDD用の磁気媒体に使用する試みがなされている。
【0003】
一方、現在、HDDに用いられる磁気記録媒体の面記録密度は、開発段階で20Gbits/in2にまで達している。このような磁気記録の高密度化にともなって、媒体表面上の単位ビットに相当する面積に含まれる結晶粒の数も1000個近くになっている。したがって、磁気ノイズを低下させるためには結晶サイズが小さく均一である磁性膜から成る記録層が必要とされるが、一方、磁性粒の小径化によって記録された磁化方向を安定に保持する能力、すなわち保磁力は低下する。
【0004】
従来、媒体の熱安定性向上を意図して、成膜を行う前に、砥粒などを用いて基板表面の磁化方向に平行に線状の細かな凹凸を形成した構造(テクスチャー構造)を設けることが一般的である。高密度の記録媒体の記録層として最もよく用いられているCo系磁性膜(Cr、Ta、Ptなどを含む合金膜)の場合は、媒体表面に設けられたテクスチャーによってその結晶容易軸の方向を制御して、3000〜4000Oeの高い保磁力を実現している。
【0005】
さらに、高保磁力を実現し高密度記録に好適な磁気記録媒体として、磁気記録媒体の基板上に形成するCrまたはCrTiの下地膜の厚みを所定の値に設定したものも開発されている(特開平10−289435号公報)。
【0006】
磁気記録の一層の高密度化によって、より小さな磁化領域を高いSN比で書き込むためには書き込み/読み出しヘッドをより記録媒体表面に近づけることが要求される。現在、20Gbits/in2で0.75マイクロインチ以内、50Gbits/in2で0.6マイクロインチ以内と見積もられている。
【0007】
しかしながら、このような高密度化に対応するために必要とされる磁気記録媒体とデータR/W用ヘッドとの間隔を狭くするということと、基板表面にテクスチャーなどの凹凸を設けることとは相反する要求である。
【0008】
したがって、基板の表面の平坦性を犠牲にして磁性膜の結晶性および磁気特性を向上させるのではなく、平坦性を犠牲にせず、あるいは向上させながら、記録層を制御して高い保磁力を実現する技術の提供が求められている。
【0009】
また、磁気記録媒体とデータ−R/W用ヘッドとの間隔を狭くするという必要性に加えて、媒体の最上層である保護層を形成する炭素膜の薄膜化も所望されている。炭素膜には、磁性膜をヘッドの摩擦から保護するという役割の他に、磁性膜を腐食から保護するという役割もある。より薄い炭素膜であっても磁性膜表面に優れた被覆性を提供するためには、基板の表面粗さ(凹凸)をできる限り小さくすることが必要とされる。
【0010】
さらにまた、高い保磁力とともに耐久性も要求される。しかしながら、プラスチック基板と金属膜との室温付近の線膨張率を比較すると、ポリオレフィンやポリカーボネートの線膨張率は6〜7×10-5/K、一方、Coの線膨張率は1.2×10-5/Kであり、樹脂材料の方が数倍大きい。金属膜とプラスチック基板との熱収縮の違いおよび両者間の弱い密着性のために、プラスチック基板は、アルミ基板やガラス基板に比べて基板上の膜が剥がれ易いという問題は従来からある。磁気記録媒体は、一般的に、日常の使用環境の変化に対しても十分な信頼性を保持できるようにいくつかの信頼性加速試験が行われている。この試験の1つに、例えば85℃で相対湿度80%という高温高湿雰囲気に磁気記録媒体を長時間暴露した後、膜質の劣化を評価する項目があり、この試験によってもプラスチック基板を用いた磁気記録媒体は、アルミ基板やガラス基板を用いたものに比べて耐久性が劣るということが明らかにされている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、基板の表面の平坦性を向上させながら、高い保磁力を有しさらに耐久性にも優れた、磁気記録の一層の高密度化に十分に対応可能な磁気記録媒体を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、このような課題を解決するために、プラスチック基板と下地層との間にある種の金属膜から成る層、すなわちシード層を設けることにより、基板の表面の平坦性を向上させ、且つ保磁力も向上せしめた磁気記録媒体を提供できることを見出した。さらに、プラスチック基板とシード層との間に特定の層を設けることにより、基板とシード層の密着性を向上させ耐久性に優れた磁気記録媒体を提供できることを見出した。
【0013】
すなわち、本発明の磁気記録媒体は、プラスチック基板表面に、それぞれ少なくとも1層の、バインダー層、シード層、下地層、記録層、および保護層が順次積層された磁気記録媒体であって、前記シード層はTiを主成分として含有する金属膜から成り、且つ前記バインダー層は、シリコン膜およびシリサイド膜からなる群から選択された少なくとも1種の膜から成ることを特徴とする。
【0014】
本発明の磁気記録媒体は、シード層のTi含有量が25%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の形態である磁気記録媒体は、それぞれ少なくとも1層の、シード層、下地層、記録層、および保護層が順次積層されている。図1は好ましいひとつの形態を表し、プラスチック基板表面に、シード層、下地層、記録層、および保護層が順次連続積層されて成る磁気記録媒体である。
【0016】
本発明で使用されるプラスチック基板は、慣用のいかなるプラスチック基板でもよい。具体的な基板形成材料としては、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドなどを挙げることができる。特に、ポリカーボネートおよびポリオレフィンを射出成形して成る基板が好適に用いられる。
【0017】
本発明によると、基板と下地層との間にシード層を設ける。シード層とは、磁気記録媒体の表面の平坦性を向上させ、且つ保磁力も向上せしめることができる層である。
【0018】
このような機能を有する層は、具体的には、Tiを主成分として含有する金属膜から成る。Tiを主成分として含有する金属膜とは、Tiのみからなる金属膜、Cr−Ti合金膜などを挙げることができる。
【0019】
保磁力を向上せしめるという点ではTi膜が好ましいが、基板および下地層との接着性はCr−Ti合金膜の方がよい。保磁力と接着性との両方のバランスを考慮すると、Crが数at%〜30at%のCr−Ti合金膜が好ましい。
【0020】
シード層の厚さは、5〜50nmであり、好ましくは10〜20nm、さらに好ましくは5〜10nmである。
【0021】
シード層は1層でも多層でもよい。
【0022】
下地層は、下地層を形成する慣用のいかなる成分から形成されてもよく、特に限定されない。具体的には、Cr、Cr−W、Cr−V、Cr−Mo、Cr−Si、Ni−Al、Co67Cr33、Mo、W、Pt、Al2O3などから成る。
【0023】
下地層の厚さは50nm以下であり、好ましくは30〜50nm、さらに好ましくは20〜30nmである。
【0024】
下地層は1層でも多層でもよい。
【0025】
記録層は、強磁性金属を含む磁性膜であり、Co合金またはCo合金と金属酸化物との混合膜などの慣用の磁性膜を使用することができる。具体的には、Co−Cr−Pt、Co−Cr−Ta−Pt、CoCrTaPt−Cr2O3、CoPt−SiO2、CoCrTaPt−SiO2、CoCrPt−Cr2O3、CoCrPt−SiO2などを成分とする磁性膜である。
【0026】
記録層の厚さは、20nm以下であり、好ましくは10〜20nmである。
【0027】
記録層は1層でも多層でもよい。
【0028】
保護層は、保護層を形成する慣用のいかなる成分から形成されてもよく、特に限定されない。具体的には、炭素、窒素含有炭素、水素含有炭素などから成る。
【0029】
保護層の厚さは、10nm以下であり、好ましくは5〜10nmである。
【0030】
保護層は1層でも多層でもよい。
【0031】
各層の形成方法は特に限定されるものではないが、通常、各方式スパッタ法により成膜される。スパッタ法の中でも、マグネトロン・スパッタリング法による連続成膜が好ましい。
【0032】
本発明の第2の形態である磁気記録媒体は、それぞれ少なくとも1層の、バインダー層、シード層、下地層、記録層、および保護層が順次積層されている。図2は好ましいひとつの形態を表し、プラスチック基板表面に、バインダー層、シード層、下地層、記録層、および保護層が順次連続積層されて成る磁気記録媒体である。
【0033】
バインダー層とは、シード層と基板との間に設けられ、基板と成膜された層との密着性を高める層である。上述のとおり、Cr−Ti膜よりもTi膜のシード層の方が保磁力を高めることができるが、密着性に劣るため、特に、シード層としてTi膜を用いた場合にはバインダー層を設けることが好ましい。
【0034】
バインダー層は、金属膜、シリコン膜、シリサイド膜、炭素含有絶縁膜、シリコン窒化膜、シリコン炭化膜、およびシリコン酸化膜から成る群から選択される。バインダー層は、上記膜のいずれか1種の膜から形成されてもよく、2種以上の膜を組み合わせて用いてもよい。好ましいバインダー層は、シリコン膜、シリサイド膜、シリコン炭化膜、およびシリコン窒化膜から成り、さらに好ましいのは、シリコン膜およびシリサイド膜から成る。
【0035】
金属膜は、Crなどの金属膜、またはCrWやCrMoなどのCr合金膜である。
【0036】
シリサイド膜とは、金属元素を少量含むシリコンから成る膜である。好ましくは、金属元素の含有率が10%以下である。金属元素としては、Ti、W、Mo、Cr、Alなどが用いられる。
【0037】
炭素含有絶縁膜は、TiC膜などである。
【0038】
バインダー層の厚さは、3〜10nmであり、好ましくは3〜5nmである。
【0039】
バインダー層は1層でも多層でもよい。
【0040】
バインダー層の成膜は、マグネトロン・スパッタリング法またはECR−CVD法(電子サイクロトロン共鳴−化学蒸着法)を用いて行なわれる。ECR−CVD法による成膜は、2.45GHzのマイクロ波とソレノイドコイルで発生した磁界によってマイクロ波プラズマを発生し、そのプラズマ中に反応ガスを導入し分解・反応させることによって薄膜を成長させる。各成膜方法に関して、成膜される膜の種類、ターゲット材料、反応ガス、成膜条件は、以下の表のとおりである。
【0041】
【表1】
【0042】
【表2】
【0043】
本発明の磁気記録媒体は、保護層の上にさらに潤滑層を設けてもよい。潤滑層は、パーフルオロ−ポリエーテル、プラズマ重合フッ化炭素などから成る。
【0044】
本発明によるシード層は、ディスク状、カード状、または帯状などいかなる形態の磁気記録媒体にも適用できる。
【0045】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は本実施例にのみ限定されるものではない。
【0046】
(実施例1〜4、比較例1〜2)
ポリオレフィンから成形されたプラスチック基板上に、表3に示す種々のシード層を成膜し、膜厚50nmのCr下地層と膜厚20nmのCo系磁性膜から成る記録層とを連続して成膜した後、保磁力を測定し、そして耐蝕性を評価した。
【0047】
さらに、記録層の上に膜厚10nmのカーボン層を成膜して保護層を形成した後、平均表面粗さを測定した。
【0048】
表3におけるシード層の種類A〜Fは以下のとおりである。
【0049】
A:膜厚20nm、Crを75at%含むTiCr合金膜
B:膜厚20nm、Crを50at%含むTiCr合金膜
C:膜厚20nm、Crを20at%含むTiCr合金膜
D:膜厚20nm、Ti薄膜
E:シード層なし(プラスチック基板上に、直接Cr下地層を膜厚50nmで成膜した。)
F:膜厚10nmの炭素膜(グラファイト・ターゲット、Arガスを用いたスパッタリング法で成膜した。)
保磁力の測定
カー効果測定器で測定した。測定結果は、シード層を設けない場合(E)の測定結果を1としたときの相対値で表した。結果を表3に示す。
【0050】
耐蝕性の評価
HDD用磁気記録媒体の耐蝕性試験であるCo溶出評価法を用いた。Coイオンの媒体表面から純粋中への溶出量をICPAES法(誘導結合プラズマ原子分光分析)で定量した。測定結果は、シード層を設けない場合(E)の測定結果を1としたときの相対値で表した。結果を表3に示す。
【0051】
表面平均粗さの測定
最上層である保護層の表面をAFM(原子間力顕微鏡)を用いて測定した。測定結果は、シード層を設けない場合(E)の測定結果を1としたときの相対値で表した。結果を表3に示す。
【0052】
【表3】
【0053】
表3の結果から、比較例1および2に対して、実施例4は、保磁力、耐蝕性、表面平坦性のいずれも向上していることがわかる。
【0054】
また、実施例1〜3から、CrとTiの合金膜を用いた場合には、Crの含有量が増えるにしたがって、保持力、耐蝕性、平坦性のいずれも低下することがわかる。
【0055】
(実施例5〜10、比較例3)
ポリオレフィンから成形されたプラスチック基板上に、表3に示す種々のバインダー層を成膜し、膜厚20nmのTi薄膜のシード層を成膜した後、密着性を評価した。
【0056】
表4におけるバインダー層の種類a〜gは以下のとおりである。
【0057】
a:膜厚10nmのCr金属膜
b:膜厚10nmのSi膜
c:膜厚10nmのTi含有シリサイド膜
d:膜厚10nmのTiC膜
e:膜厚10nmのSiN膜
f:膜厚10nmのSiC膜
g:バインダー層なし
密着性の評価
高温高湿下(85℃、相対湿度80%)でプラスチック基板と成膜した層の間で剥がれが起こるまでの時間を測定した。結果は表4に示す。
【0058】
【表4】
【0059】
表4の結果から、バインダー層を設けると高温高湿試験での剥がれが起こる時間が顕著に延長されていることがわかる。
【0060】
【発明の効果】
本発明によると、プラスチック基板の表面の平坦性を向上させながら、高い保磁力を有し、さらに耐久性にも優れた磁気記録媒体を提供することができる。このような磁気記録媒体は、磁気記録の一層の高密度化に十分に対応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の形態の一実施例である磁気記録媒体の断面概略図である。
【図2】本発明の第2の形態の一実施例である磁気記録媒体の断面概略図である。
【図3】従来例の磁気記録媒体の断面概略図である。
【符号の説明】
1、11 磁気記録媒体
2、21 プラスチック基板
3 バインダー層
4 シード層
5、51 下地層
6、61 記録層
7、71 保護層
Claims (3)
- プラスチック基板表面に、それぞれ少なくとも1層の、バインダー層、シード層、下地層、記録層、および保護層が順次積層された磁気記録媒体であって、前記シード層はTiを主成分として含有する金属膜から成り、且つ前記バインダー層は、シリコン膜およびシリサイド膜からなる群から選択された少なくとも1種の膜から成ることを特徴とする磁気記録媒体。
- シード層のTi含有量が25%以上である請求項1記載の磁気記録媒体。
- シード層のTi含有量が50%以上である請求項1記載の磁気記録媒体。
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