【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
本発明は、磁気デイスク装置の如き磁気的記憶
装置の記憶媒体として用いられる磁気デイスクに
関し、詳細には耐久性等を向上するための保護膜
の改良に関する。
〔従来の技術〕
例えばコンピユータ等の記憶媒体としては、ラ
ンダムアクセスが可能な円板状の磁気デイスクが
広く用いられており、なかでも、応答性に優れる
こと、記憶容量が大きいこと、保存性が良好で信
頼性が高いこと等から、基至にAl合金板やガラ
ス板、プラスチツク板等の硬質材料を用いた磁気
デイスク、いわゆるハードデイスクが固定デイス
ク、あるいは外部デイスクとして使用されるよう
になつている。
上記ハードデイスクは、例えばAl合金基板上
に記録再生に関与する磁性層を形成したものであ
つて、高速で回転して同心円状の多数のトラツク
に情報の記録再生を行うものである。
ところで、上述のハードデイスクに対して記録
再生を行う場合には、操作開始時に磁気ヘツドと
磁性層面とを接触状態で装着した後、上記ハード
デイスクに所定の回転を与えることによりヘツド
と磁性層面との間に微小な空気層を形成し、この
状態で記録再生を行うCSS方式（コンタクト・ス
タート・ストツプ方式）によるのが一般的であ
る。
このようなCSS方式では、磁気ヘツドは、操作
開始時や操作終了時には磁性層面と接触摩擦状態
にあり、ヘツドと磁気デイスクの間に生じる摩擦
力は、これら磁気ヘツドや磁気デイスクを摩耗さ
せる原因となる。あるいは、磁気ヘツドに塵埃や
磁性層の剥離粉の付着があると、ヘツドクラツシ
ユ（磁気ヘツドの落下）が発生し易くなり、また
ヘツの跳躍等により記録再生中に突発的に磁気ヘ
ツドが磁気デイスクに接触する等、磁気デイスク
に大きな衝撃が加わることがあり、これら磁気デ
イスクや磁気ヘツドを破損する原因ともなつてい
る。
特に、磁性層がCo−Ni等の合金を真空蒸着や
スパツタリング等の真空薄膜形成技術により薄膜
化する方法や、Co−Ni−Ｐ等の合金を無電解メ
ツキ等の湿式法により薄膜化する方法等によつて
形成される連続薄膜である場合には、この傾向が
顕著である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような磁気デイスクと磁気ヘツドの接触摺
動から発生する耐久性の劣化はノイズの発生を招
くので好ましいものではなく、また、磁気デイス
クに対する衝撃は、磁気ヘツドやデイスク面の傷
つき等をもたらし、良好な記録再生の妨げとな
る。
そこで従来、上述の磁気デイスクの表面に保護
膜を形成し、この磁気デイスクの耐久性を向上す
ることが検討されているが、耐久性、走行性、耐
衝撃性等の種々の要求を同時に満足するものは得
られていない。
かかる状況から、本発明は、機械的強度に優れ
良好な走行性を付与し得る保護膜を提供し、ノイ
ズが少なく耐久性に優れた磁気デイスクを提供す
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、上述のような目的を達成せんも
のと鋭意研究の結果、カーボン保護膜と二酸化ケ
イ素保護膜を組み合わせることにより磁性層の耐
久性を相乗的に高めることができることを見出し
本発明を完成するに至つたものであり、基板上に
金属磁性薄膜を形成し、前記金属磁性薄膜上にカ
ーボン保護膜及び二酸化ケイ素保護膜を順次形成
してなり、前記カーボン保護膜と二酸化ケイ素保
護膜の合計膜厚が500Å以下であることを特徴と
するものである。
すなわち、本発明の磁気デイスクにおいては、
保護膜をカーボン保護膜と二酸化ケイ素保護膜の
２層構造とし、これらの相乗効果により耐久性や
耐衝撃性、走行性、耐蝕性等を向上する。
上記カーボン保護膜は、潤滑性や耐蝕性等に優
れたものであり、通常、真空蒸着やスパツタリン
グ等の手法により形成される。例えば、真空蒸着
による場合は、圧力５×10-5Torr以下の真空度、
基板温度50〜250℃の条件であればよく、加熱方
法としては電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、誘導
加熱法やアーム放電法等の手法が用いられる。こ
こで、基板温度が高すぎると、例えば基板面上に
下地膜として形成されるNi−Ｐメツキ層が結晶
化する等の不具合が生ずる虞れがある。また、ス
パツタリングによる場合には、Ar等の不活性ガ
スを導入し、圧力１×10-2〜１×10-3Torrの真
空度、基板温度50〜250℃の条件で、ターゲツト
としてカーボン板（厚さ１〜４mm程度）を用い、
RF電力１〜10KwあるいはDC電力500w〜10Kw
を印加すればよい。このカーボン保護膜の膜厚
は、100〜300Åの範囲内であることが好ましい。
一方、このカーボン保護膜の上に形成される二
酸化ケイ素保護膜は、耐ヘツドクラツシユ性に優
れるものであつて、例えば酸化ケイ素をターゲツ
トとし、酸素を含む不活性ガス雰囲気中でスパツ
タリングすること等により形成される。
ここでターゲツトとして使用される酸化ケイ素
としては、SiO2あるいはSiO等の任意のケイ素酸
化物であつてもよい。不活性ガスとしてはアルゴ
ンより原子量の大きいガスが好ましいが、通常は
アルゴンが使用される。この不活性ガスに酸素を
混入してスパツタリングを行うことにより、得ら
れる膜の耐摩耗性は大幅に改善される。
なお、これらカーボン保護膜と二酸化ケイ素保
護膜の合計した膜厚は、500Å程度以下に設定す
ることが好ましい。これ以上の厚さになると、ヘ
ツドクラツシユ性が極端に発生し易くなる。
本発明が適用される磁気デイスクは、デイスク
基板上に磁性層として強磁性金属の連続膜を設け
たものであるが、ここでデイスク基板の素材とし
ては、アルミニウム合金、チタン合金等の軽合
金、ポリスチレン、ABS樹脂等の熱可塑性樹脂、
アルミナガラス等のセラミツクス、単結晶シリコ
ン等が使用可能である。
ここで、上記デイスク基板として比較的軟らか
い材質のものを使用する場合には、表面を硬くす
る非磁性金属下地層を形成しておくことが好まし
い。上記非磁性金属下地層の材質としては、Ni
−Ｐ合金、Cu、Cr、Zn、ステンレス等が好まし
い。これらをメツキ、スパツタリング、蒸着等の
手法により基板表面に４〜20μｍ程度の膜厚で披
着する。例えば、Al−Mg合金基板の表面にNi−
Ｐメツキを施すと、その硬度は400程度になり、
この基板上に形成した磁性層の磁気特性が優れた
ものとなる。
また、上記磁性層は、メツキやスパツタリン
グ、真空蒸着等の手法により連続膜として形成さ
れる。
例えばCo−Ｐ、Co−Ni−Ｐ等をメツキするこ
とにより金属磁性薄膜が磁性層として形成され
る。
あるいは、真空蒸着法やイオンプレーテイング
法、スパツタリング法等の真空薄膜形成技術によ
つてもよい。
上記真空蒸着法は、10-4〜10-8Torrの真空下
で強磁性金属材料を抵抗加熱、高周波加熱、電子
ビーム加熱等により蒸発させ、デイスク基板上に
蒸発金属（強磁性金属材料）を沈着するというも
のであり、斜方蒸着法及び垂直蒸着法に大別され
る。上記斜方蒸着法は、高い抗磁力を得るため基
板に対して上記強磁性金属材料を斜めに蒸着する
ものであつて、より高い抗磁力を得るために酸素
雰囲気中で上記蒸着を行うものも含まれる。上記
垂直蒸着法は、蒸着効率や生産性を向上し、かつ
高い抗磁力を得るために基板上にあらかじめBi、
Sb、Pb、Sn、Ga、In、Ｃ、Ge、Si、Tl等の下
地金属層上に上記強磁性金属材料を垂直に蒸着す
るというものである。
上記イオンプレーテイング法も真空蒸着法の一
種であり、10-4〜10-3Torrの不活性ガス雰囲気
中でDCグロー放電、RF、グロー放電を起こし
て、放電中デイスク上記強磁性金属材料を蒸発さ
せるというものである。
上記スパツタリング法は、10-3〜10-1Torrの
アルゴンガスを主成分とする雰囲気中でグロー放
電を起こし、生じたアルゴンガスイオンでターゲ
ツト表面の原子をたたき出すというものであり、
グロー放電の方法により直流２極、３極スパツタ
法や、高周波スパツタ法、またはマグネトロン放
電を利用したマグネトロンスパツタ法等がある。
このスパツタリング法による場合には、CrやＷ、
Ｖ等の下地膜を形成しておいてもよい。
このような真空薄膜形成技術により金属磁性薄
膜を形成する際に、使用される強磁性金属材料と
しては、Fe、Co、Ni等の金属の他に、Co−Ni
合金、Co−Pt合金、Co−Ni−Pt合金、Fe−Co
合金、Fe−ni合金、Fe−Co−Ni合金、Fe−Co
−Ｂ合金、Co−Ni−Fe−Ｂ合金、Co−Cr合金あ
るいはこれらにCr、Al等の金属が含有されたも
の等が挙げられる。特に、Co−Cr合金を使用し
た場合には、垂直磁化膜が形成される。
このような手法により形成される磁性層の膜厚
は、0.04〜1μｍである。
〔作用〕
このように、磁性層表面にカーボン保護膜と二
酸化ケイ素保護膜の２層構造からなる保護膜を形
成することにより、これら２層の保護膜が相乗的
に作用し、耐摩耗性、耐衝撃性、耐蝕性、走行性
等に優れた効果が発揮される。
〔実施例〕
以下、本発明の具体的な実施例について説明す
るが、本発明がこの実施例に限定されるものでな
いことは言うまでもない。
先ず、第１図に示すように、非磁性金属下地層
として厚さ15μｍのNi−Ｐメツキ層２を形成した
Al合金基板１（厚さ約1.5mm、外径95mm、内径25
mm）を用意し、このメツキ層２上に圧力１×
10-5Torr、基板温度150℃の条件でBiを電子ビー
ム蒸着して膜厚200Åの低融点金属下地膜３を形
成した。
次いで、この下地膜３上に、同様に圧力１×
10-5Torr、基板温度150℃の条件で、Coを電子ビ
ーム蒸着し、膜厚1000Åの金属磁性薄膜４を形成
した。
さらに、蒸着法によりこの金属磁性薄膜４上に
カーボン保護膜５を形成し、続いてこのカーボン
保護膜５上に、酸素ケイ素をターゲツトとし酸素
を含むアルゴンガス雰囲気中でスパツタリング施
し、二酸化ケイ素保護膜６を形成した。
上記カーボン保護膜５及び二酸化ケイ素保護膜
６の膜厚を次表に示すように変え、一般に知られ
ているコンタクトスタートストツプ（CSS）試験
によりCSS特性を調べた。また、同時に保護膜の
剥離についても調べた。結果を次表に示す。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a magnetic disk used as a storage medium in a magnetic storage device such as a magnetic disk device, and more particularly to improvement of a protective film for improving durability and the like. [Prior Art] For example, disk-shaped magnetic disks that can be randomly accessed are widely used as storage media for computers, etc., and among them, they have excellent responsiveness, large storage capacity, and storage stability. Due to their good quality and high reliability, magnetic disks made from hard materials such as Al alloy plates, glass plates, plastic plates, etc., or so-called hard disks, have come to be used as fixed disks or external disks. . The hard disk has, for example, a magnetic layer involved in recording and reproducing formed on an Al alloy substrate, and rotates at high speed to record and reproduce information on a large number of concentric tracks. By the way, when performing recording and reproduction on the above-mentioned hard disk, after the magnetic head and the magnetic layer surface are mounted in contact with each other at the start of operation, the distance between the head and the magnetic layer surface is established by applying a predetermined rotation to the hard disk. The most common method is the CSS method (contact start/stop method), in which a minute air layer is formed in the recording medium, and recording and playback is performed in this state. In such a CSS method, the magnetic head is in frictional contact with the magnetic layer surface at the start and end of operation, and the frictional force generated between the head and the magnetic disk causes wear on the magnetic head and magnetic disk. Become. Alternatively, if there is dust or peeling powder from the magnetic layer on the magnetic head, head crashes (falling of the magnetic head) are likely to occur, and the magnetic head may suddenly hit the magnetic disk during recording or playback due to the head jumping. A large impact may be applied to the magnetic disk due to contact, etc., which may cause damage to the magnetic disk or magnetic head. In particular, a method in which the magnetic layer is formed by thinning an alloy such as Co-Ni using a vacuum thin film forming technique such as vacuum evaporation or sputtering, or a method in which an alloy such as Co-Ni-P is formed into a thin film by a wet method such as electroless plating. This tendency is remarkable in the case of a continuous thin film formed by such methods. [Problems to be Solved by the Invention] Deterioration of durability caused by such sliding contact between the magnetic disk and the magnetic head is not desirable because it causes noise. This may cause damage to the head or disk surface, interfering with good recording and playback. Conventionally, therefore, it has been considered to improve the durability of the magnetic disk by forming a protective film on the surface of the magnetic disk. I haven't gotten what I want. In view of this situation, an object of the present invention is to provide a protective film that has excellent mechanical strength and can provide good runnability, and to provide a magnetic disk that has low noise and excellent durability. [Means for Solving the Problems] As a result of intensive research to achieve the above-mentioned objectives, the present inventors have found that the durability of the magnetic layer is synergistically improved by combining a carbon protective film and a silicon dioxide protective film. The present invention was developed by forming a metal magnetic thin film on a substrate, and sequentially forming a carbon protective film and a silicon dioxide protective film on the metal magnetic thin film. , the total thickness of the carbon protective film and the silicon dioxide protective film is 500 Å or less. That is, in the magnetic disk of the present invention,
The protective film has a two-layer structure of a carbon protective film and a silicon dioxide protective film, and the synergistic effect of these improves durability, impact resistance, runnability, corrosion resistance, etc. The carbon protective film has excellent lubricity, corrosion resistance, etc., and is usually formed by a method such as vacuum deposition or sputtering. For example, in the case of vacuum evaporation, the degree of vacuum is 5 × 10 -5 Torr or less,
The condition may be such that the substrate temperature is 50 to 250°C, and the heating method may be an electron beam heating method, a resistance heating method, an induction heating method, an arm discharge method, or the like. Here, if the substrate temperature is too high, problems such as crystallization of the Ni--P plating layer formed as a base film on the substrate surface may occur. In addition, when using sputtering, an inert gas such as Ar is introduced, and a carbon plate ( 1 to 4 mm thick),
RF power 1~10Kw or DC power 500w~10Kw
Just apply. The thickness of this carbon protective film is preferably within the range of 100 to 300 Å. On the other hand, the silicon dioxide protective film formed on this carbon protective film has excellent head crushing resistance, and is formed by, for example, sputtering using silicon oxide as a target in an inert gas atmosphere containing oxygen. be done. The silicon oxide used as a target here may be any silicon oxide such as SiO 2 or SiO. The inert gas is preferably a gas with a larger atomic weight than argon, but argon is usually used. By mixing oxygen with this inert gas and performing sputtering, the abrasion resistance of the resulting film is significantly improved. Note that the total thickness of the carbon protective film and the silicon dioxide protective film is preferably set to about 500 Å or less. If the thickness is greater than this, head crushing is extremely likely to occur. The magnetic disk to which the present invention is applied is one in which a continuous film of ferromagnetic metal is provided as a magnetic layer on a disk substrate, and the material of the disk substrate here includes light alloys such as aluminum alloys and titanium alloys, Thermoplastic resins such as polystyrene and ABS resin,
Ceramics such as alumina glass, single crystal silicon, etc. can be used. If a relatively soft material is used as the disk substrate, it is preferable to form a nonmagnetic metal underlayer to harden the surface. The material of the non-magnetic metal underlayer is Ni.
-P alloy, Cu, Cr, Zn, stainless steel, etc. are preferred. These are deposited on the surface of the substrate by methods such as plating, sputtering, and vapor deposition to a film thickness of about 4 to 20 μm. For example, Ni-
When P-plated, the hardness becomes around 400,
The magnetic layer formed on this substrate has excellent magnetic properties. Further, the magnetic layer is formed as a continuous film by a method such as plating, sputtering, or vacuum deposition. For example, a metal magnetic thin film is formed as a magnetic layer by plating Co--P, Co--Ni--P, or the like. Alternatively, a vacuum thin film forming technique such as a vacuum evaporation method, an ion plating method, or a sputtering method may be used. In the vacuum evaporation method described above, a ferromagnetic metal material is evaporated by resistance heating, high frequency heating, electron beam heating, etc. under a vacuum of 10 -4 to 10 -8 Torr, and the evaporated metal (ferromagnetic metal material) is deposited on a disk substrate. It is roughly divided into oblique evaporation method and vertical evaporation method. The above-mentioned oblique deposition method involves depositing the ferromagnetic metal material obliquely on the substrate in order to obtain a high coercive force, and there is also a method in which the above-mentioned ferromagnetic metal material is deposited in an oxygen atmosphere to obtain a higher coercive force. included. In the vertical evaporation method mentioned above, Bi is pre-coated on the substrate in order to improve the evaporation efficiency and productivity and to obtain high coercive force.
The ferromagnetic metal material is vertically deposited on a base metal layer of Sb, Pb, Sn, Ga, In, C, Ge, Si, Tl, etc. The ion plating method described above is also a type of vacuum evaporation method, in which DC glow discharge, RF, and glow discharge are caused in an inert gas atmosphere of 10 -4 to 10 -3 Torr, and the ferromagnetic metal material mentioned above is deposited on the disk during discharge. It is evaporated. The sputtering method described above involves causing a glow discharge in an atmosphere mainly composed of argon gas at 10 -3 to 10 -1 Torr, and using the generated argon gas ions to knock out atoms on the target surface.
Depending on the glow discharge method, there are DC two-pole or three-pole sputtering method, high-frequency sputtering method, or magnetron sputtering method using magnetron discharge.
When using this sputtering method, Cr, W,
A base film such as V may be formed in advance. When forming a metal magnetic thin film using such vacuum thin film forming technology, the ferromagnetic metal materials used include metals such as Fe, Co, and Ni, as well as Co-Ni.
Alloy, Co-Pt alloy, Co-Ni-Pt alloy, Fe-Co
Alloy, Fe-ni alloy, Fe-Co-Ni alloy, Fe-Co
Examples include -B alloy, Co-Ni-Fe-B alloy, Co-Cr alloy, and those containing metals such as Cr and Al. In particular, when a Co--Cr alloy is used, a perpendicularly magnetized film is formed. The thickness of the magnetic layer formed by such a method is 0.04 to 1 μm. [Function] In this way, by forming a protective film with a two-layer structure of a carbon protective film and a silicon dioxide protective film on the surface of the magnetic layer, these two protective films act synergistically to improve wear resistance, It exhibits excellent impact resistance, corrosion resistance, running properties, etc. [Examples] Specific examples of the present invention will be described below, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples. First, as shown in Figure 1, a Ni-P plating layer 2 with a thickness of 15 μm was formed as a nonmagnetic metal underlayer.
Al alloy substrate 1 (thickness approx. 1.5 mm, outer diameter 95 mm, inner diameter 25
mm) and apply pressure 1× on this plating layer 2.
A low melting point metal base film 3 having a thickness of 200 Å was formed by electron beam evaporation of Bi under conditions of 10 -5 Torr and a substrate temperature of 150°C. Next, a pressure of 1× is applied to the base film 3 in the same manner.
Co was deposited by electron beam under conditions of 10 -5 Torr and a substrate temperature of 150° C. to form a metal magnetic thin film 4 with a thickness of 1000 Å. Furthermore, a carbon protective film 5 is formed on this metal magnetic thin film 4 by vapor deposition, and then sputtering is performed on this carbon protective film 5 in an argon gas atmosphere containing oxygen, targeting oxygen silicon to form a silicon dioxide protective film. 6 was formed. The thicknesses of the carbon protective film 5 and silicon dioxide protective film 6 were varied as shown in the following table, and the CSS characteristics were examined by a commonly known contact start/stop (CSS) test. At the same time, peeling of the protective film was also investigated. The results are shown in the table below.
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
以上の説明からも明らかなように、本発明の磁
気デイスクにおいては、カーボン保護膜と二酸化
ケイ素保護膜の２層構造から成る保護膜を有して
いるので、耐久性、走行性、耐衝撃性、耐蝕性が
大幅に向上し、機械的強度に優れ、かつノイズの
少ないものとなつている。
また、本発明においては、カーボン保護膜と二
酸化ケイ素保護膜の合計膜厚を500Å以下として
いるので、ヘツドクラツシユを抑制することがで
きる。
As is clear from the above explanation, since the magnetic disk of the present invention has a protective film consisting of a two-layer structure of a carbon protective film and a silicon dioxide protective film, it has excellent durability, runnability, and impact resistance. , corrosion resistance has been significantly improved, mechanical strength has been improved, and noise has been reduced. Further, in the present invention, since the total thickness of the carbon protective film and the silicon dioxide protective film is 500 Å or less, head crush can be suppressed.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は本発明を適用した磁気デイスクの一例
を示す要部拡大断面図である。
１……Al合金基板、４……金属磁性薄膜、５
……カーボン保護膜、６……に酸化ケイ素保護
膜。
FIG. 1 is an enlarged sectional view of essential parts showing an example of a magnetic disk to which the present invention is applied. 1...Al alloy substrate, 4...Metal magnetic thin film, 5
...carbon protective film, 6... silicon oxide protective film.