JP3934697B2

JP3934697B2 - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JP3934697B2
Application number: JP31658695A
Authority: JP
Inventors: 雄一瀬田; 裕二北田
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2015-12-05
Also published as: JPH08212533A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気記録媒体に係り、特に、通常の使用条件下のみならず、高温高湿度条件下においても優れた耐久性を示す薄膜型磁気記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜型磁気記録媒体は、通常、磁性金属又はそれらの合金をメッキ、蒸着又はスパッタリング法等により、非磁性基板上に被着することにより磁性層を形成して製造される。
【０００３】
ところで、磁気記録媒体は、実使用時においては、磁気ヘッドと磁気記録媒体との摺動によって摩耗損傷を受け、この結果、摩擦係数の上昇や磁気特性上の劣化を起こす。この欠点を解決する方法として、磁性層上に保護膜や潤滑膜を設けることが提案され、既に実用化されている。
【０００４】
従来、保護膜としては炭素膜、酸化物膜、炭化物膜、窒化物膜又はほう化物膜などが用いられている。また、潤滑膜を形成する潤滑剤としては、液体潤滑剤と固体潤滑剤があるが、一般には、例えば、パーフルオロポリエーテルや高級脂肪酸又はその金属塩などが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
磁気記録媒体の実使用時において、ディスク媒体は停止状態から急速に回転加速され、これに伴い、浮上ヘッドスライダに浮力が与えられてヘッドは浮上する。使用後に電源が切断されると、ディスク媒体を回転させているモータが停止し、ヘッドと媒体とが物理的に接触を起こす。このような動作を繰り返し起こさせて耐久性を調べる試験をコンタクト・スタート・ストップテスト（以下「ＣＳＳテスト」と略す。）と呼ぶ。このＣＳＳテストにおいて、従来の磁気記録媒体では、ＣＳＳの回数を重ねるにつれて摩擦係数が増加し、摩耗により表面に損傷を与えたり、なんらかの原因でヘッドスライダーに浮力が働かず、高速回転中でも摺動し、ヘッド及び媒体が破壊するヘッドクラッシュという現象を生ずるという問題がある。
【０００６】
また、最近では、高温高湿状態でＣＳＳテストを行い、その特性を評価することが行われている。一般に、高温高湿状態のＣＳＳは、通常の室温、常湿環境での評価より厳しく、例えば、ヘッドがディスク媒体にはりつく、いわゆる吸着状態が発生したり、摩耗の発生が通常の環境より早いＣＳＳ回数で生じたりする。この摩耗を抑えるために潤滑膜の厚さを厚くすることが考えられるが、この場合には、ヘッドとディクス媒体との間にメニスカスが形成され、吸着が発生しやすくなるという不具合がある。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、通常の使用条件下のみならず、高温高湿度条件下においても、摩擦係数の大幅な増加を防ぎ、使用環境にかかわらず長年月の使用に耐える磁気記録媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気記録媒体は、非磁性基板上に強磁性金属薄膜が形成されると共に、該強磁性金属薄膜上に保護膜が形成されてなる磁気記録媒体において、該保護膜は、窒素を含有するカーボン膜であり、かつ、該保護膜中の窒素濃度が保護膜の厚さ方向に異なり、基板側の層の窒素濃度よりも表面側の層の窒素濃度が高いことを特徴とする。
【０００９】
窒素をカーボン保護膜中に混入させることによる効果は耐久性の改善、特に高温高湿の状況下でのＣＳＳライフの改善にある。
【００１０】
現在、保護膜として一般に使用されるのは、水素化カーボン膜である。この膜は、通常の環境下でのＣＳＳ耐久性には優れているが、高温高湿下では、その原因は不明であるが性能が落ちる。しかし、カーボン中に窒素を含有させる、或いは、水素化カーボン中に窒素を含有させると、高温高湿下でのＣＳＳ耐久性が向上する。この原因の詳細は明らかではないが、保護膜表面の窒素と潤滑層との相互作用が強まることによるものと推定される。
【００１１】
しかしながら、保護膜の全膜厚に均等に窒素を混合させた場合、ＣＳＳ耐久性の向上に最も効果のある窒素濃度の範囲では、膜全体の強度が不足する。これは窒素の濃度を増すに従って、膜の弾性率が低下するためと推定される。このため、かえってＣＳＳ耐久性が低下する結果となる。
【００１２】
本発明においては、窒素化保護膜のＣＳＳ耐久性を最も効率的に発揮させるべく、保護膜の表面側の層のみに窒素を、そのＣＳＳ耐久性の向上に有効な範囲内で存在させ、保護膜の基板側の層では、膜強度の低下を引き起こす窒素濃度を少なく或いはゼロとする。
【００１３】
これにより、保護膜の強度を高く維持した上で、通常の使用条件下のみならず、高温高湿度条件下においても優れたＣＳＳ耐久性を示す磁気記録媒体が提供される。
【００１４】
本発明の磁気記録媒体においては、ＣＳＳ耐久性の面から、保護膜の表面側の層の窒素濃度が４〜３０原子％であり、基板側の層の窒素濃度が０〜４原子％であることが好ましい。また、膜特性の面から保護膜の表面側の層の酸素濃度が５原子％以下であることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明につき更に詳細に説明する。
【００１６】
まず、本発明における保護膜の形成方法について説明する。
【００１７】
本発明において、カーボン質保護膜中に窒素を混入させる方法としては、保護膜をスパッタリングにより形成するに当り、スパッタガス（通常はＡｒのような不活性ガスを用いる。）中に窒素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、アンモニアガス等の窒素含有ガスを導入する方法、或いは、空気のような窒素ガス含有の混合ガスを導入する方法が挙げられる。また、予め窒素を含有させたカーボンターゲットを用いることもできる。これらのうち安価で毒性がなく、可燃性もない窒素ガスを用いる方法が工業上有利である。
【００１８】
なお、窒素化カーボン膜の形成に当っては、スパッタガス中に水素ガスや炭化水素ガスを同時に混入させることにより、水素化かつ窒素化したカーボン膜を形成することもできる。また、窒素ガス含有の混合ガスとして空気を用いることで、窒素化かつ酸化したカーボン膜を、更に水素ガスを混入することで窒素化、水素化かつ酸化したカーボン膜を形成することができる。
【００１９】
これらの場合、スパッタガス中の空気の濃度が高くなると形成されるカーボン膜中の酸素濃度も高くなるが、膜中の酸素濃度が高くなりすぎると膜の特性が劣化する。よって、スパッタガス中の空気濃度は、形成されるカーボン膜の表面側の層の酸素濃度が１〜７原子％程度、好ましくは５原子％以下となるように定めるのが望ましい。
【００２０】
本発明においては、保護膜としてこのような窒素化カーボン膜を形成するに当り、保護膜の厚さ方向で窒素濃度が異なり、保護膜の表面側の層の窒素濃度が、保護膜の基板側の層（磁性層上に直接保護膜を形成する場合には、磁性層との界面側の層）の窒素濃度よりも高い窒素化カーボン膜を形成する。
【００２１】
このように窒素濃度を保護膜の表面側と基板側とで変化させる方法としては、カーボン膜をスパッタリング法で形成するに当り、スパッタガスの雰囲気を分離可能な２つ以上のチャンバーにそれぞれカーボンターゲットを設置し、各チャンバー内のスパッタガスの窒素含有量を変え、窒素濃度の低いスパッタガス雰囲気でスパッタした後、窒素濃度の高いスパッタガス雰囲気でスパッタするように、基板を順次の次のチャンバーに移動させる。
【００２２】
この場合、真空状態を破らない連続真空状態で、低濃度窒素化カーボン膜と高濃度窒素化カーボン膜とを積層形成することが２層間付着性を良好に保つ上で好ましい。また、２つのチャンバー間の分離は完全でなくとも良く、この場合には、窒素濃度が膜の厚さ方向に連続的に変化する窒素化カーボン膜が形成される。
【００２３】
なお、チャンバー間を移動させる他、バルブの切り換えにより、一つのチャンバー内において、窒素濃度の低いスパッタガスを送給した後、窒素濃度の高いスパッタガスを送給することによっても、本発明に係る保護膜を形成することができる。
【００２４】
このようにして形成される保護膜の表面側の層の窒素濃度は、Ａｕｇｅｒ電子分光装置による表面窒素濃度の測定値で４〜３０原子％の範囲、特に５〜２０原子％の範囲であることが好ましい。この窒素濃度が４原子％未満であると、窒素混入による耐久性改善の効果が顕著ではなく、また、３０原子％より多い場合は保護膜が脆くなり、耐久性がかえって低下する。
【００２５】
一方、保護膜の基板側の層の窒素濃度は、保護膜の強度の面から０〜４原子％であることが好ましい。
【００２６】
本発明においては、特に、保護膜は、窒素濃度０〜４原子％の窒素化カーボン膜を厚さ１００〜２００Åに形成した後、窒素濃度４〜３０原子％の窒素化カーボン膜を厚さ５０〜１５０Åに形成し、合計で１５０〜３００Å程度の保護膜を形成するのが好ましい。
【００２７】
なお、本発明において、非磁性基板としては特に制限はなく、通常、無電解めっき法により形成したニッケル−リン層を設けたアルミニウム合金板が用いられるが、その他、銅、チタン等の金属基板、ガラス基板、セラミック基板、炭素質基板又は樹脂基板を用いることもできる。
【００２８】
このような非磁性基板の表面には、下地層として通常の場合、クロムをスパッタリングにより形成する。このＣｒ下地層の膜厚は通常５０〜２０００Åの範囲とされる。
【００２９】
基板のＣｒ下地層上に形成する強磁性金属薄膜よりなる磁性層は、無電解めっき、スパッタリング、蒸着等の方法によって形成される。この磁性層としては、Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ系合金等の強磁性金属薄膜が形成され、その膜厚は通常３００〜７００Å程度とされる。
【００３０】
本発明においては、この磁性層上に上述の方法に従って、保護膜を形成した後は、通常の場合、パーフルオロポリエーテル等の潤滑剤を用いて、厚さ１０〜３０Å程度の潤滑膜を形成する。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えなり限り以下の実施例により限定されるものではない。
【００３２】
実施例１〜８
表面の平均粗さが５０〜６０Åの直径３．５インチのアルミニウム合金製基板上に、スパッタリング法によりクロム下地層（厚さ４００Å）、コバルト合金磁性層（厚さ５００Å）を形成し、次に保護膜として、水素化カーボン膜を１５０Åの厚さに形成し、引き続き隣接した別チャンバー内で、水素化窒素化カーボン膜を５０Åの厚さに形成した。水素化カーボン膜は５μｂａｒのスパッタ圧力で、Ａｒガスに表１に示す割合で水素ガスを混合させた混合ガスをスパッタガスとして、カーボンターゲットを用いてスパッタリングすることにより形成した。窒素化水素化カーボンは同じく５μｂａｒのスパッタ圧力で、Ａｒガスに表１に示す割合で水素ガス及び窒素ガスを混合した混合ガスをスパッタガスとして、カーボンターゲットを用いてスパッタリングすることにより形成した。
【００３３】
なお、実施例７，８においては、この窒素化水素化カーボン膜の形成に当り、表１に示す酸素ガス分率となるように更に空気を混合して、窒素化水素化酸化カーボン膜を形成した。
【００３４】
この窒素化水素化カーボン膜上（或いは窒素化水素化酸化カーボン膜）に、パーフルオロポリエーテルの液体潤滑剤の膜厚を２０Åの厚さに形成した。
【００３５】
得られたディスクについて、保護膜中の窒素量をＡｕｇｅｒ電子分光装置を用いて求めた。その結果、保護膜表面にはカーボンと窒素のみが検出され、感度を考慮して求めた窒素濃度は表１に示す通りであった。そのまま表面をＡｒイオンでたたきながらエッチングし、深さ方向のプロファイルを求めた。窒素原子は磁性層界面側では検出されなかった。
【００３６】
なお、実施例７，８のディスクについて、保護膜表面の酸素濃度をＡｕｇｅｒ電子分光装置により測定したところ、表１に示す値であった。
【００３７】
また、得られたディスクを用いてＣＳＳ試験を行った。ヘッドには、押し付け荷重５ｇのＡｌ₂ Ｏ₃ ・ＴｉＣスライダの薄膜ヘッドを用いた。ディスクを４５００ｒｐｍで５秒間回転させた後、電源を切って２５秒間放置するのをＣＳＳ１サイクルとした。試験中の環境は常温常湿（２５℃、４０％）で開始し、ＣＳＳ２０００サイクル後、昇温、昇湿して、６０℃、８０％の雰囲気でＣＳＳを更に２０００サイクル行った。その後、降温、降湿し、常温常湿に戻して試験を継続して行った。以降、ＣＳＳサイクル２０００回ごとに、試験環境を２５℃、４０％と６０℃、８０％とで交互に変化させた。試験サイクルはＣＳＳ２００００回とし、ＣＳＳ２００００回後の摩擦係数を測定した。また、試験後にディスク表面の傷、汚れの有無を表面観察した。
【００３８】
結果を表１に示す。
【００３９】
比較例１〜３
実施例１と同様の方法により下地層及び磁性層を作製した後、Ａｒガスに表１に示す割合で窒素ガス及び水素ガスを混合した混合ガスをスパッタガスとして、膜の厚さ方向で均一な窒素濃度を持つ水素化窒素化カーボン膜の保護膜を厚さ２００Åに形成した。その後、実施例１と同様にパーフルオロポリエーテルの潤滑膜を形成した。
【００４０】
得られたディスクについて、実施例１と同様にして保護膜中の窒素濃度の測定及びＣＳＳ試験を行い、結果を表１に示した。
【００４１】
比較例４，５
実施例１と同様の方法により下地層及び磁性層を作製した後、Ａｒガスに表１に示す割合で水素ガスを混合した混合ガスをスパッタガスとして、水素化カーボン膜の保護膜を厚さ２００Åに形成した。その後、実施例１と同様にパーフルオロポリエーテルの潤滑膜を形成した。
【００４２】
得られたディスクについて、実施例１と同様にして保護膜中の窒素濃度の測定及びＣＳＳ試験を行い、結果を表１に示した。
【００４３】
【表１】

【００４４】
表１より、本発明によれば、通常の使用条件下のみならず、高温高湿条件下においても摩擦係数の大幅な増加を防ぎ、使用環境にかかわらず長年月の使用に耐える磁気記録媒体が得られることが明らかである。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の磁気記録媒体によれば、通常の使用条件下のみならず、高温高湿度条件下においても優れた耐久性を示す磁気記録媒体が提供される。
【００４６】
また本発明によれば、より一層耐久性に優れた磁気記録媒体を得ることができる。
【００４７】
また本発明によれば、高特性の磁気記録媒体を得ることができる。

Claims

非磁性基板上に強磁性金属薄膜が形成されると共に、該強磁性金属薄膜上に保護膜が形成されてなる磁気記録媒体において、該保護膜は、窒素および酸素を含有するカーボン膜であり、保護膜中の窒素濃度は保護膜の厚さ方向に異なり、基板側の層の窒素濃度よりも表面側の層の窒素濃度が高く、保護膜の表面側の層の窒素濃度が４〜３０原子％であり、基板側の層の窒素濃度が０〜４原子％（０原子％を除く）で、保護膜中の酸素を表面側の層のみに含めその酸素濃度を１〜５原子％としたことを特徴とする磁気記録媒体。