JPH04278219A - 磁気記録媒体および磁気記憶装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフレキシブル型磁気ディ
スク装置、ドラム型磁気記憶装置、テ−プ型磁気記憶装
置、カ−ド型磁気記憶装置、リジッド型磁気ディスク装
置などに用いる磁気記録媒体および磁気記憶装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録の高密度化に対応するため、酸
化鉄薄膜、窒化鉄薄膜、磁性合金薄膜などの薄膜磁性層
を記録層とする磁気記録媒体の研究開発が進められてい
る。これら薄膜媒体は非磁性基体上にスパッタリング法
、真空蒸着法、メッキ法、イオンプレ−ティング法等の
手法により形成されることが多い。これらは膜厚が小さ
いこと、保磁力や磁化が大きいことなどの理由により高
記録密度化に適していると言える。しかしながら、上記
磁性薄膜を用いた磁気記録媒体は磁気ヘッドの摺動によ
り損傷を受けやすく、耐摺動性が悪いという問題を持っ
ている。磁気ファイルとして使用される磁気記録媒体等
は、特に高度の信頼性が要求されるため、上記問題点を
克服することは、高記録密度化を実現するうえで極めて
重要である。

【０００３】従来の連続薄膜を用いた磁気記録媒体では
、上記問題点を解決するため、磁性膜上にＣ系保護被覆
層を形成する手法（特開昭６１−５４０１７号公報、特
開昭６１−５４０１９号公報）、Ｃ系保護被覆層上にさ
らに有機系液体潤滑剤を形成する手法（特開昭６１−９
６５１２号公報）、ＷＣ保護被覆層を形成する手法（特
開昭４９−２００８１号公報、特開昭５３−２１９０１
号公報、特開昭５３−２１９０２号公報）、Ｓｉ，Ｚｒ
，Ｈｆ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗの窒化物あるいは炭化物
保護被覆層を形成する手法（米国特許第Ｒｅ．３２４６
４号公報）、Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈｆの酸化物，窒化物
，炭化物，硼化物保護被覆層を形成する手法（特開昭６
３−６６７２２号公報）等が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの検討によると、上記保護被覆層を有する従来技術
の場合には、保護被覆層の硬度は相対的に高いにもかか
わらず、磁性層と保護被覆層の密着力が小さく、磁気記
録媒体に割れ、剥離等の急激な損傷が生じやすく、装置
に振動等が加えられた時の耐摺動性が不十分であること
が問題であった。本発明は以上の点に鑑みなされたもの
であって、金属または酸化物、窒化物等の磁性層上に、
磁性層との密着性に優れた高硬度、高靱性保護被覆層を
形成することにより、耐摺動性に優れ、高密度記録に適
した磁気記録媒体および信頼性の高い大容量磁気記憶装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、磁性層上に少なくとも１層の保護被覆層を
設け、該保護被覆層中に残留する内部応力の絶対値を１
ＧＰａ以下としたものである。また、このような磁気記
録媒体と磁気コアの一部に金属磁性合金を少なくとも含
み、実質的にジルコニアもしくはフェライトを磁気コア
の主たる成分とする磁気ヘッドとを組み合わせることに
より、記憶容量が従来に比べ１．５倍以上大きい磁気記
憶装置を作製できる。ここで上記保護被覆層上に少なく
とも１つの吸着性末端基を有する潤滑剤層を存在せしめ
ることで耐摺動性、耐食性を著しく向上できるのでさら
に好ましい。上記保護被覆層中に残留する内部応力の絶
対値を０．５ＧＰａ以下にすることがさらに望ましく、
０．３ＧＰａ以下とすれば、耐摺動性がより向上するの
で特に望ましい。さらに上記保護被覆層の膜厚を３ｎｍ
以上６０ｎｍ以下、より望ましくは３ｎｍ以上４０ｎｍ
以下、さらに望ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする
ことで耐摺動性を高く保つと共に記録再生特性も良好に
できるので特に望ましい。

【０００６】また、上記磁気記憶装置に使用する磁気ヘ
ッドは金属磁性合金を少なくとも磁気コアの一部として
含み、実質的にジルコニアもしくはフェライトを磁気コ
ア部の主たる成分とすることにより磁気記憶装置の信頼
性を著しく高めることができので特に望ましい。

【０００７】

【作用】上記効果は以下の作用による。Ｃ系保護被覆層
を用いた場合、また、ＷＣを保護被覆層として用いた場
合や、Ｓｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗの窒化
物あるいは炭化物を保護被覆層として用いた場合、また
Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈｆの酸化物，窒化物，炭化物，硼
化物を保護被覆層として用いた場合には、これら材料が
高い硬度を示すため原理的には磁気記録媒体の薄膜保護
被覆層として使用可能である。ところが、上記材料を保
護被覆層として形成した磁気記録媒体の耐摺動性に関し
て検討した結果、衝撃のような高荷重時に場合によって
はこれらの磁気記録媒体は充分な耐摺動性を示さないこ
とがあることが明らかになった。これは、保護被覆層が
脆く、また一般に保護被覆層中に残留する内部応力が大
きく、したがって磁性層との密着力も小さいため、磁気
ヘッドの摺動により機械的外力が加わった場合、保護被
覆層内および磁性層と保護被覆層の界面に亀裂を生じ、
剥離、破壊に至り易いためである。

【０００８】これに対し本発明者らの検討によれば、内
部に残留する応力の絶対値を１ＧＰａ以下にした保護被
覆層を用いると、磁性層と保護被服層の実質的な密着性
に優れるため、耐摺動性を向上することができることが
明らかになった。

【０００９】ここでさらに、本発明の実施例１を例に、
上記内部応力の範囲について説明する。図２に示すよう
に、内部応力の絶対値を１ＧＰａ以下とした場合には、
摺動後の傷幅が４０μｍ以下、０．５ＧＰａ以下とした
場合には傷幅が２５μｍ以下、さらに、０．３ＧＰａ以
下とした場合には傷幅が２０μｍ以下となった。本発明
者らの検討によると、傷幅４０μｍ，２５μｍ，２０μ
ｍは、それぞれ耐ＣＳＳ（コンタクト、スタ−ト、スト
ップ）特性の略１万回，５万回，１０万回以上に相当す
る。したがって、内部応力の絶対値が１ＧＰａ以下のと
きＣＳＳ１万回以上と実用上十分な耐摺動性が確保でき
るため望ましい。内部応力の絶対値が０．５ＧＰａ以下
になるとさらに耐摺動性が向上するためより望ましく、
０．３ＧＰａ以下ではＣＳＳ１０万回以上と高い耐摺動
性を確保できるため特に望ましい。

【００１０】次に、保護被服層の膜厚の好適な範囲につ
いて説明する。上記保護被覆層の膜厚は３ｎｍ以上６０
ｎｍ以下であることが望ましい。なぜならば、膜厚が３
ｎｍより小さい保護被覆層では磁気記録媒体の耐摺動性
向上に十分な寄与をなし得ず、逆に膜厚が６０ｎｍより
大きい保護被覆層では、磁性層と磁気ヘッドの距離を不
必要に隔てることになり、記録再生特性の低下を招くこ
とになるからである。記録再生特性を高め、実用上の耐
摺動性を保つためには、保護被覆層の膜厚は３ｎｍ以上
４０ｎｍ以下、さらには５ｎｍ以上３０ｎｍ以下とする
ことがより望ましい。

【００１１】ジルコニア、フェライト、アルミナのよう
に略０．００５ｃａｌ／ｓｅｃ／ｃｍ／ｄｅｇ以上の熱
伝導率を持つ材料を磁気ヘッドのコア材とした場合、熱
歪の発生が少なく、また潤滑剤の熱揮発も少ないので耐
摺動性が向上し特に好ましい。

【００１２】

【実施例】実施例１ 図１は本発明の実施例１の磁気記録媒体の構成図である
。

【００１３】ＮｉＰをメッキし、その表面に、略円周方
向に中心線平均面粗さで１０ｎｍの凹凸を設けた１３０
ｍｍφのＡｌ−Ｍｇ合金基板１１上にＲＦマグネトロン
スパッタ法で、基板温度３００℃、アルゴンガス圧２ｍ
Ｔｏｒｒ、投入電力１０Ｗ／ｃｍ２で膜厚５０ｎｍのＣ
ｒ非磁性下地層１２，１２’、膜厚７０ｎｍのＣｏ０．
８６Ｃｒ０．１２Ｔａ０．０２磁性層１３，１３’を形
成した後、（Ｗ０．９Ｃｏ０．１）０．５Ｃ０．５保護
被覆層１４，１４’をＤＣマグネトロンスパッタ法で、
非磁性下地層、磁性層と同一条件、もしくは基板温度２
５０℃、アルゴンガス圧２〜１５ｍＴｏｒｒ、投入電力
０．５〜５Ｗ／ｃｍ２と、成膜条件を非磁性下地層、磁
性層のそれと変えて３０ｎｍ形成し、さらに末端に吸着
性のエステル基を有するパ−フルオロアルキルポリエ−
テル潤滑層を４ｎｍ設けて磁気ディスクとした。保護被
覆層中の残留内部応力の評価には、保護被覆層のＸ線回
折ピ−クの位置を詳細に測定する方法、及び、別にシリ
コンウェハ上に上記磁気ディスクと同構成で作製した試
料で保護被覆層が存在する場合としない場合のシリコン
ウェハのたわみ量を測定する方法とを採用した。耐摺動
性の評価には、曲率３０ｍｍのジルコニア球面摺動子を
荷重１０ｇｆで磁気ディスク表面に押し付け、摺動子と
の相対速度１０ｍ／ｓで磁気ディスクを回転させて、摺
動３６００回時の磁気ディスク表面に生じた傷幅を測定
する方法を採用した。保護被覆層中の残留内部応力の絶
対値と耐摺動性の関係を図２に示す。

【００１４】一般に成膜時のガス圧が高いほど、もしく
は相対的に低温で成膜することで保護被覆層中に残留す
る内部応力の絶対値を小さくできる。内部応力の絶対値
が１ＧＰａ以上の保護被覆層の場合、エッチング等によ
って非磁性下地層、磁性層を除去し、エッチング液に不
溶の保護被覆層を遊離させると保護被覆層がその大きな
内部応力のため、細かな糸状になるまでカ−ルした。こ
れに対して、内部応力の絶対値が０．５ＧＰａ以下の保
護被覆層はほとんどカ−ルしなかった。このことからも
内部応力が小さければ摺動によってもたらされる表面の
微小な傷等に対しても、保護被覆層が安定に存在するこ
とが理解できる。逆に本方法によって保護被覆層中の残
留内部応力を知ることもできる。

【００１５】実施例２ 次に、図１に示す構造の磁気ディスクでさらに別の実施
例について説明する。ＮｉＰをメッキし、その表面に、
円周方向に中心線平均面粗さで１０ｎｍの凹凸を設けた
１３０ｍｍφのＡｌ−Ｍｇ合金基板１１上にＲＦマグネ
トロンスパッタ法で、基板温度３００℃、アルゴンガス
圧３ｍＴｏｒｒ、投入電力５Ｗ／ｃｍ２で膜厚６０ｎｍ
のＣｒ０．９Ｔｉ０．１非磁性下地層１２，１２’、膜
厚４０ｎｍのＣｏ０．８３Ｃｒ０．１２Ｐｔ０．０５磁
性層１３，１３’を形成した後、カ−ボン保護被覆層１
４，１４’をＤＣマグネトロンスパッタ法で、基板温度
１００℃、アルゴンガス圧１５ｍＴｏｒｒ、投入電力１
Ｗ／ｃｍ２で３０ｎｍ形成し、末端にエステル基を有す
るパ−フルオロアルキルポリエ−テル系潤滑層を４ｎｍ
設けて磁気ディスクとした。

【００１６】実施例３ 次に、図１に示す構造の磁気ディスクでさらに別の実施
例について説明する。ＮｉＰをメッキし、その表面に、
円周方向に中心線平均面粗さで１０ｎｍの凹凸を設けた
６３．５ｍｍφのＡｌ−Ｍｇ合金基板１１上にＲＦマグ
ネトロンスパッタ法で、基板温度２５０℃、アルゴンガ
ス圧５ｍＴｏｒｒ、投入電力５Ｗ／ｃｍ２で膜厚１００
ｎｍのＣｒ非磁性下地層１２，１２’、膜厚５０ｎｍの
Ｃｏ０．８５Ｃｒ０．１０Ｐｔ０．０５磁性層１３，１
３’を形成した後、（Ｗ０．６Ｍｏ０．３Ｃｏ０．１）
０．５Ｃ０．５保護被覆層１４，１４’をＤＣマグネト
ロンスパッタ法で、基板温度２００℃、アルゴンガス圧
１５ｍＴｏｒｒ、投入電力１Ｗ／ｃｍ２で２０ｎｍ形成
し、末端にＯＨ基を有するパ−フルオロアルキルポリエ
−テル系潤滑層を５ｎｍ設けて磁気ディスクとした。

【００１７】実施例４ 次に、図１に示す構造の磁気ディスクでさらに別の実施
例について説明する。表面を化学的エッチング処理によ
り、略無秩序で、中心線平均面粗さで５ｎｍの凹凸を設
けた８９ｍｍφの強化ガラス基板１１上にＤＣマグネト
ロンスパッタ法で、基板温度３００℃、アルゴンガス圧
１ｍＴｏｒｒ、投入電力１０Ｗ／ｃｍ２で膜厚５０ｎｍ
のＣｒ非磁性下地層１２，１２’、膜厚６０ｎｍのＣｏ
０．８４Ｃｒ０．１３Ｔａ０．０３磁性層１３，１３’
を形成した後、（Ｚｒ０．４５Ｎｂ０．４５Ｃｏ０．１
）０．５Ｏ０．５保護被覆層１４，１４’をＲＦマグネ
トロンスパッタ法で、基板温度１５０℃、アルゴン５０
ｖｏｌ％酸素５０ｖｏｌ％混合ガス圧１３ｍＴｏｒｒ、
投入電力１Ｗ／ｃｍ２で２０ｎｍ形成し、ＣＮを含む吸
着性極性基を有するパ−フルオロアルキルポリエ−テル
系潤滑層を７ｎｍ設けて磁気ディスクとした。

【００１８】比較例１ 次に、図１に示す構造の磁気ディスクで比較例について
説明する。

【００１９】ＮｉＰをメッキし、その表面に、円周方向
に中心線平均面粗さで１０ｎｍの凹凸を設けた１３０ｍ
ｍφのＡｌ−Ｍｇ合金基板１１上にＲＦマグネトロンス
パッタ法で、基板温度２００℃、アルゴンガス圧１．５
ｍＴｏｒｒ、投入電力１Ｗ／ｃｍ２で膜厚３００ｎｍの
Ｃｒ非磁性下地層１２，１２’、膜厚７０ｎｍのＣｏ０
．６０Ｎｉ０．３５Ｚｒ０．０５磁性層１３，１３’を
形成した後、カ−ボン保護被覆層１４，１４’をＤＣマ
グネトロンスパッタ法で、基板温度１５０℃、アルゴン
ガス圧２ｍＴｏｒｒ、投入電力１５Ｗ／ｃｍ２で３０ｎ
ｍ形成し、末端にエステル基を有するパ−フルオロアル
キルポリエ−テル系潤滑層を４ｎｍ設けて磁気ディスク
とした。

【００２０】比較例２ 次に、図１に示す構造の磁気ディスクでさらに別の比較
例について説明する。表面を化学的エッチング処理によ
り、略無秩序で、中心線平均面粗さで５ｎｍの凹凸を設
けた８９ｍｍφの強化ガラス基板１１上にＲＦマグネト
ロンスパッタ法で、基板温度３５０℃、アルゴンガス圧
１ｍＴｏｒｒ、投入電力３Ｗ／ｃｍ２で膜厚２５０ｎｍ
のＣｒ非磁性下地層１２，１２’、膜厚５０ｎｍのＣｏ
０．８７Ｃｒ０．１０Ｔａ０．０３磁性層１３，１３’
を形成した後、Ｔｉ０．５Ｃ０．５保護被覆層１４，１
４’をＤＣマグネトロンスパッタ法で、基板温度２５０
℃、アルゴンガス圧５ｍＴｏｒｒ、投入電力１０Ｗ／ｃ
ｍ２で３０ｎｍ形成し、末端にベンゼン環を含む吸着基
を有するパ−フルオロアルキルポリエ−テル系潤滑層を
５ｎｍ設けて磁気ディスクとした。

【００２１】上記実施例２〜４、比較例１，２の磁気デ
ィスクについてＣＳＳにより耐摺動性を評価した。結果
を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１に示すように本実施例の磁気ディスク
の耐ＣＳＳ特性は比較例のそれに比べて格段に優れ、良
好な耐摩耗性を示した。

【００２４】ここで、基板１１にはＮｉＰメッキＡｌ合
金，強化ガラス，結晶化ガラス，プラスチック，セラミ
ックス，表面ガラスコ−トセラミックス等、非磁性下地
層１２，１２’にはＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｒ−Ｔｉ，Ｃｒ
−Ｓｉ，Ｃｒ−Ｗ等、磁性層１３，１３’にはＣｏ−Ｎ
ｉ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｚｒ，Ｃｏ−Ｎｉ
−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ，Ｃｏ−Ｃｒ−
Ｐｔ等、保護被覆層１４，１４’にはカ−ボン、炭化物
、窒化物、酸化物、硼化物等を用いることができ、いず
れの組合せでも同様の効果が得られる。吸着性の有機系
潤滑剤層をさらにこの上に設けると耐摺動性が著しく向
上するので好ましい。

【００２５】実施例５ 上記実施例２の磁気ディスクを２，４ないし８枚用い、
ＣｏＴａＺｒ，ＦｅＡｌＳｉ合金等をギャップ部に設け
、コア部を多結晶もしくは単結晶のフェライトとしたメ
タルインギャップ型磁気ヘッド、もしくはＮｉＦｅ，Ｃ
ｏＦｅ，ＣｏＴａＺｒ合金等を磁極材とし、コア部をジ
ルコニアを主たる成分とする非磁性材料とした薄膜磁気
ヘッドと組み合わせて磁気ディスク装置を作製した。 エラ−が生じるまでの平均装置寿命を求めたが、いずれ
も従来の磁気ディスクを用いた装置に比べ２〜１０倍以
上の寿命となり、高い信頼性が得られた。磁気コアをフ
ェライトとした場合には、単結晶のフェライトを用いた
ときに特に優れた特性が得られた。従来のＭｎ−Ｚｎフ
ェライトリングヘッドと組み合わせた磁気ディスク装置
に比べて、トラック幅方向の余分な情報を消去する能力
が高いため、本発明より成る磁気ディスク装置は位相マ
−ジンが広く、記憶容量を１．５倍以上高めることがで
きた。

【００２６】

【発明の効果】本発明の保護被覆層を設けた磁気記録媒
体は耐摺動性に優れるため、高密度記録に適し、実用に
十分な耐摺動性を持つ磁気記録媒体および磁気記憶装置
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における磁気ディスクの断面
図である。

【図２】保護被覆層中の残留内部応力の絶対値と耐摺動
性の関係を示す図である。

【符号の説明】

１１…基板、１２，１２’…非磁性下地層、１３，１３
’…磁性層、１４，１４’…保護被覆層。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性層上に少なくとも１層の保護被覆層を
   有する磁気記録媒体において、該保護被覆層中に残留す
   る内部応力の絶対値が１ＧＰａ以下であることを特徴と
   する磁気記録媒体。
2. 【請求項２】上記保護被覆層上に少なくとも１つの吸着
   性末端基を有する潤滑剤層が存在する請求項１に記載の
   磁気記録媒体。
3. 【請求項３】保護被覆層中に残留する内部応力の絶対値
   が０．５ＧＰａ以下である請求項１または２に記載の磁
   気記録媒体。
4. 【請求項４】保護被覆層中に残留する内部応力の絶対値
   が０．３ＧＰａ以下である請求項３に記載の磁気記録媒
   体。
5. 【請求項５】上記保護被覆層の膜厚は３ｎｍ以上６０ｎ
   ｍ以下である請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気記
   録媒体。
6. 【請求項６】上記保護被覆層の膜厚は３ｎｍ以上４０ｎ
   ｍ以下である請求項５に記載の磁気記録媒体。
7. 【請求項７】上記保護被覆層の膜厚は５ｎｍ以上３０ｎ
   ｍ以下である請求項６に記載の磁気記録媒体。
8. 【請求項８】請求項１ないし請求項７のいずれかに記載
   の磁気記録媒体を少なくとも１つ有する磁気記録媒体と
   金属磁性合金を少なくとも磁気コアの一部として含む磁
   気ヘッドとを少なくとも有することを特徴とする磁気記
   憶装置。
9. 【請求項９】上記磁気ヘッドのコア材が実質的にジルコ
   ニアもしくはフェライトを主たる成分とすることを特徴
   とする請求項８に記載の磁気記憶装置。