【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、基板に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CCS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
ヘツド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、カーボン保護膜と高級脂肪
酸系潤滑剤よりなる薄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高級脂肪酸系潤滑
剤よりなる薄膜を順次形成してなり、前記カーボ
ン保護膜と高級脂肪酸系潤滑剤よりなる薄膜の合
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高級脂肪酸系潤滑剤よ
りなる薄膜の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
による場合には、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、
誘導加熱法やアーク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は、高級脂肪
酸やその金属塩、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸
エステル、あるいはこれらの誘導体等の高級脂肪
酸系潤滑剤よりなる薄膜が形成される。
この高級脂肪酸系潤滑剤よりなる薄膜の形成
は、蒸着法等の手段によればよい。例えば、真空
容器内を１×10-5Torr以下程度に排気し、筒状
加熱器内の高級脂肪酸系潤滑剤を加熱蒸発せしめ
ることにより、カーボン保護膜表面には均一な蒸
着被膜が形成される。この際、デイスク基板は、
50℃以上に加熱しておくことが好ましい。
また、使用可能な高級脂肪酸としては、ラウリ
ン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン
酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレ
ン酸、セロチン酸等の酸素数が12以上のものが挙
げられる。
高級脂肪酸アミドとしては、カプロン酸アミ
ド、カプリン酸アミド、ラウリン酸アミド、パル
ミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸
アミド、オレイン酸アミド、リノール酸アミド、
メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビス
ステアリン酸アミド等が使用できる。
高級脂肪酸エステルとしては、ステアリン酸エ
チル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸アミ
ル、ステアリン酸モノグリセリド、オレイン酸モ
ノグリセリド等が使用できる。
なお、これらカーボン保護膜と高級脂肪酸系潤
滑剤よりなる薄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、ヘツドクラツシユが発生し易くなり、
保護膜の剥離も生じる虞れがある。
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程度の膜厚で被
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程度である。
〔作用〕
このように、磁性層表面にカーボン保護膜と高
級脂肪酸系潤滑剤よりなる薄膜の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、走行性に優れた効果が発揮される。
〔実施例〕
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−Mg合金基板１（厚さ約1.27mm、外径95mm、
内径25mm）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、真空上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、次いでこのカ
ーボン保護膜５上に、真空蒸着法によりステアリ
ン酸よりなる薄膜６を形成した。
上記カーボン保護膜５及びステアリン酸薄膜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（CCS）試
験によりCSS特性を調べた。また、同時に保護膜
の剥離や、摩擦係数、ノイズについても調べた。
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 whose substrates are made of hard materials such as Al alloy plates, glass plates, plastic plates, etc., 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 common method is to use the CCS method (contact start-stop method), which forms a minute air layer between the discs and performs recording and reproduction 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 fall onto the magnetic disk during recording or playback due to the head jumping, etc. 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, the present inventors found that the above objects could not be achieved, and as a result, the present inventors developed a method for forming a magnetic layer by combining a carbon protective film and a thin film made of a higher fatty acid lubricant. They discovered that durability could be synergistically increased and completed the present invention. They formed a metal magnetic thin film on a substrate, and applied a carbon protective film and a higher fatty acid-based lubricant on the metal magnetic thin film. The lubricant is characterized in that the total film thickness of the carbon protective film and the thin film of the higher fatty acid lubricant is 500 Å or less. That is, in the magnetic disk of the present invention,
The protective film has a two-layer structure consisting of a carbon protective film and a thin film made of a higher fatty acid lubricant, and the synergistic effect of these improves durability, impact resistance, running performance, 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 conditions may be as long as the degree of vacuum is 5×10 -5 Torr or less and the substrate temperature is 50 to 250°C, and heating methods include electron beam heating, resistance heating,
Techniques such as induction heating and arc discharge methods are used. 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 the pressure is 1×10 -2 to 1×
A carbon plate (thickness 1 to 4 mm
RF power of 1 to 10 Kw or DC power of 500 W to 10 Kw may be applied. The thickness of this carbon protective film is preferably within the range of 100 to 300 Å. On the other hand, a thin film made of a higher fatty acid-based lubricant such as a higher fatty acid, a metal salt thereof, a higher fatty acid amide, a higher fatty acid ester, or a derivative thereof is formed on the carbon protective film. The thin film made of the higher fatty acid lubricant may be formed by means such as a vapor deposition method. For example, by evacuating the inside of the vacuum container to about 1×10 -5 Torr or less and heating and evaporating the higher fatty acid-based lubricant in the cylindrical heater, a uniform vapor deposition film can be formed on the surface of the carbon protective film. . At this time, the disk board is
It is preferable to heat it to 50°C or higher. Further, usable higher fatty acids include those having 12 or more oxygen atoms, such as lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, and cerotic acid. Higher fatty acid amides include caproic acid amide, capric acid amide, lauric acid amide, palmitic acid amide, stearic acid amide, behenic acid amide, oleic acid amide, linoleic acid amide,
Methylene bisstearamide, ethylene bisstearamide, etc. can be used. As the higher fatty acid ester, ethyl stearate, butyl stearate, amyl stearate, stearic acid monoglyceride, oleic acid monoglyceride, etc. can be used. The total thickness of the carbon protective film and the thin film made of the higher fatty acid lubricant is preferably set to about 500 Å or less. If the thickness is greater than this, head crushing is likely to occur.
There is also a possibility that the protective film may peel off. 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. The vacuum evaporation method described above evaporates a ferromagnetic metal material under a vacuum of 10 -4 to 10 -8 Torr using resistance heating, high frequency heating, electron beam heating, etc., and deposits the evaporated metal (ferromagnetic metal material) on the 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 above-mentioned ion plating method is also a type of vacuum evaporation method, in which DC glow discharge and RF glow discharge are caused in an inert gas atmosphere of 10 -4 to 10 -3 Torr.
During discharge, the ferromagnetic metal material on the disk evaporates. 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
-B alloy, Co-Ni-Fe-B alloy, Co-Cr alloy, or 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 approximately 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 thin film of a higher fatty acid lubricant on the surface of the magnetic layer, these two protective films act synergistically, Demonstrates excellent wear resistance, impact resistance, corrosion resistance, and running properties. [Example] First, as shown in Fig. 1, a Ni-P plating layer 2 with a thickness of 15 μm was formed as a non-magnetic metal underlayer.
Al-Mg alloy substrate 1 (thickness approx. 1.27 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 the 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 was formed on this metal magnetic thin film 4 by vacuum deposition, and then a thin film 6 made of stearic acid was formed on this carbon protective film 5 by vacuum deposition. The above carbon protective film 5 and stearic acid thin film 6
The film thickness was changed as shown in the table below, and the CSS characteristics were investigated using the commonly known contact start stop (CCS) test. At the same time, we also investigated peeling of the protective film, coefficient of friction, and noise.
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、カーボン保護膜と高級脂
肪酸系潤滑剤よりなる薄膜の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、カーボン保護膜と高
級脂肪酸系潤滑剤よりなる薄膜の合計膜厚を500
Å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、保護膜の剥離を抑えることがで
きる。
As is clear from the above explanation, the magnetic disk of the present invention has a protective film consisting of a two-layer structure consisting of a carbon protective film and a thin film made of a higher fatty acid lubricant, so it has excellent durability and running properties. , has significantly improved impact resistance and corrosion resistance, and has excellent mechanical strength.
And it has less noise. In addition, in the present invention, the total thickness of the thin film consisting of the carbon protective film and the higher fatty acid lubricant is 500%.
Since the thickness is set to Å or less, head crushing can be suppressed, and peeling of the protective film can be suppressed.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
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……ステアリン酸薄膜。
FIG. 1 is an enlarged sectional view of a main part 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...Stearic acid thin film.