專利名稱：磁記錄介質(zhì)及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或其它磁記錄器件中所用的一種磁記錄介質(zhì)及其制造工藝。
背景技術(shù)：
硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器是一種用作信息處理器件等存儲(chǔ)器件的磁記錄器件，它具有用于回放和記錄的磁頭、和以含有磁性層的磁盤(pán)的形式提供的磁記錄介質(zhì)。磁盤(pán)中的所述磁性層通過(guò)用濺射、氣相沉積或化學(xué)鍍等等方法在非磁性基底上沉積一層鐵磁金屬或其合金來(lái)形成。通常，在硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中采用一種所謂的接觸啟停(contact start stop，CSS)方法來(lái)記錄和回放數(shù)據(jù)。在使用CSS方法的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，磁頭在開(kāi)始工作時(shí)與磁性圓盤(pán)(簡(jiǎn)稱為磁盤(pán))相接觸，當(dāng)磁盤(pán)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁頭在磁盤(pán)上滑動(dòng)，當(dāng)磁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度增加時(shí)，磁頭便從磁盤(pán)上抬起來(lái)，在這種狀態(tài)下進(jìn)行記錄和回放。當(dāng)停止的時(shí)候，在磁盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度降低時(shí)磁頭又開(kāi)始在磁盤(pán)上滑動(dòng)。
在磁盤(pán)中，為了防止磁盤(pán)的耐久性由于與磁頭滑動(dòng)接觸所產(chǎn)生的摩擦損壞而退化，在磁性層上施加一層保護(hù)膜層和一層潤(rùn)滑層來(lái)提高磁盤(pán)的抗磨損性以及減少磁頭和磁盤(pán)滑動(dòng)接觸時(shí)的靜摩擦和動(dòng)摩擦。通常使用碳膜、SiO2、ZrO2以及其它氧化物膜、氮化物膜和硼化物膜作為前述的保護(hù)膜層。
另外，前述的潤(rùn)滑劑層通常是通過(guò)在磁盤(pán)表面涂一層諸如液體全氟聚醚化合物(perfluoropolyether)的潤(rùn)滑劑來(lái)形成。
在磁盤(pán)中，潤(rùn)滑劑層中自由移動(dòng)的分子和潤(rùn)滑劑層中與保護(hù)膜表面鍵合的分子的數(shù)目和特性對(duì)于抗磨損性有重要影響。例如，如果潤(rùn)滑層中自由移動(dòng)的分子的數(shù)量太多，磁盤(pán)的靜摩擦系數(shù)就會(huì)增加，導(dǎo)致磁頭和磁盤(pán)之間吸附現(xiàn)象(所謂的粘貼，stiction)的發(fā)生更加容易。如果數(shù)量太少，磁盤(pán)表面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)增加，導(dǎo)致潤(rùn)滑性降低、使磁頭墜落的發(fā)生更加容易。
為了減小粘貼，通過(guò)使磁盤(pán)表面具有一定程度的被稱為紋理化的粗糙性，或者通過(guò)賦予用激光輻射形成被稱作激光紋理的小凸起，來(lái)減少磁頭和磁盤(pán)之間的接觸面積。然而最近，磁頭在磁盤(pán)表面的飛行高度變得非常低，為25nm或更低，以便獲得較高的記錄密度。因此，需要使磁盤(pán)表面盡可能光滑，并減小由激光紋理化形成的凸起的高度，來(lái)避免開(kāi)始驅(qū)動(dòng)時(shí)磁盤(pán)和磁頭間的接觸。然而，這樣做之后，粘貼性反而變壞。因?yàn)檎迟N性不能只通過(guò)由激光紋理化形成的凸起來(lái)充分地減小，也需要控制潤(rùn)滑層中自由移動(dòng)分子和潤(rùn)滑層中與保護(hù)膜層表面鍵合的分子的數(shù)目和特性，如前面所述。
隨著記錄密度的增加，要求潤(rùn)滑層增強(qiáng)與保護(hù)膜層的鍵合強(qiáng)度。這種需求的原因如下所述。通過(guò)使用MR元件、GMR元件等等磁頭來(lái)提高記錄密度，硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器正變得越來(lái)越緊湊和輕便，而且要求通過(guò)降低靜摩擦系數(shù)以便減少也構(gòu)成磁頭負(fù)載的初始驅(qū)動(dòng)力來(lái)改進(jìn)啟動(dòng)操作。為了減小靜摩擦系數(shù)，通過(guò)增加潤(rùn)滑劑和保護(hù)膜層之間的鍵合強(qiáng)度來(lái)減少潤(rùn)滑層中自由移動(dòng)分子的數(shù)目是很有效的。
除了CSS(接觸啟停)方法外，近來(lái)在實(shí)際中也使用斜坡加載方法(rampload method)。斜坡加載方法指這樣一種方法，它使用一種機(jī)構(gòu)，通過(guò)這種機(jī)構(gòu)，在磁盤(pán)的外周附近提供一個(gè)磁頭退出區(qū)，當(dāng)磁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)停止時(shí)，磁頭可以停泊在該退出區(qū)中。在這種方法中，因?yàn)榇疟P(pán)靜止時(shí)磁頭不與磁盤(pán)接觸，據(jù)說(shuō)不必如CSS方法那樣擔(dān)心粘貼問(wèn)題。然而已經(jīng)確定，在斜坡加載方法中也需要減小磁頭到磁盤(pán)的吸附，以便當(dāng)磁頭和磁盤(pán)間不經(jīng)意接觸時(shí)減少磁頭的行為變化。因此，在斜坡加載方法中減少靜摩擦系數(shù)也是很重要的。
另外，為了增加記錄密度，在記錄和回放期間磁盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度已經(jīng)增加了。在增加轉(zhuǎn)動(dòng)速度的情形中，會(huì)發(fā)生一種所謂的spin-off(旋飛)現(xiàn)象，其中由于離心力的作用潤(rùn)滑劑向外飛濺。結(jié)果，潤(rùn)滑層膜厚減小的問(wèn)題就會(huì)發(fā)生。因此也希望增加與保護(hù)膜層的鍵合強(qiáng)度，以便防止旋飛現(xiàn)象，增強(qiáng)耐用性。此外，用鍵合比作為潤(rùn)滑劑和保護(hù)膜層之間鍵合強(qiáng)度的指示。該值指示出在上面形成有潤(rùn)滑劑層的磁盤(pán)用氟基溶劑(例如，Asahi Glass Co.，Ltd.生產(chǎn)的AS225)沖洗后殘留潤(rùn)滑劑的比例(％)，并為潤(rùn)滑劑與保護(hù)膜層間的鍵合強(qiáng)度給出一個(gè)一般的參考。
于是，在潤(rùn)滑劑層上嘗試了各種處理方法，以便增強(qiáng)潤(rùn)滑劑層和保護(hù)膜層之間的鍵合強(qiáng)度。例如，在日本待審專利申請(qǐng)，公開(kāi)號(hào)No.H11-25452中公布了一種方法，其中，在潤(rùn)滑劑涂層上進(jìn)行熱處理，然后再進(jìn)行紫外線輻射處理。此外，在日本待審專利申請(qǐng)，公開(kāi)號(hào)No.H8-124142中公布了一種方法，其中，形成潤(rùn)滑劑層后用波長(zhǎng)在150到180nm的紫外線輻射潤(rùn)滑劑層。此外，在日本待審專利申請(qǐng)，公開(kāi)號(hào)No.H7-85461中公布了一種方法，其中，潤(rùn)滑劑層被涂在一個(gè)氫化的碳保護(hù)膜上，然后進(jìn)行紫外線輻射。此外，在日本待審專利申請(qǐng)，公開(kāi)號(hào)No.H5-217162中公布了一種方法，其中，潤(rùn)滑劑被涂在碳保護(hù)膜上，然后進(jìn)行熱處理。此外，在日本待審專利申請(qǐng)，公開(kāi)號(hào)No.S62-150526中公布了一種方法，其中，在碳保護(hù)膜上進(jìn)行等離子體處理。
然而，現(xiàn)有技術(shù)在磁記錄介質(zhì)的制造過(guò)程中，其中潤(rùn)滑劑層和保護(hù)膜采用這些處理方法形成，很難制造一種能增強(qiáng)潤(rùn)滑劑層和保護(hù)膜層之間的鍵合強(qiáng)度而又不增加滑動(dòng)摩擦系數(shù)的磁記錄介質(zhì)。于是，需要有這樣一種磁記錄介質(zhì)，它具有卓越的啟動(dòng)性能和耐用性而同時(shí)又具有足夠的表面潤(rùn)滑性。
此外，除了上述的目標(biāo)外，磁記錄介質(zhì)也要求能指示關(guān)于抗腐蝕方面的耐用性。
在磁記錄介質(zhì)中所用的非磁性基底主要使用在Al基底上和在含有Li和Na的玻璃基底上電鍍有NiP的基底。此外，Co基合金被用于磁性層。如果有細(xì)的保護(hù)膜的話，Ni、Li、Na和Co不會(huì)沉淀到磁記錄介質(zhì)的表面上。然而，如果保護(hù)膜不細(xì)或者有小坑形成，那么在這些位置處Ni、Li、Na和Co等元素會(huì)形成氧化物和氫氧化物，結(jié)果這些元素沉積在磁記錄介質(zhì)的表面上。這被稱作腐蝕。
盡管腐蝕以各種形式發(fā)生，其高度常常超過(guò)25nm。腐蝕的高度通常為100到10000nm。因此，如果腐蝕發(fā)生了，磁頭就會(huì)與腐蝕碰撞，導(dǎo)致磁頭墜落。
考慮到上述情況，本發(fā)明的目標(biāo)為，獲得一種磁記錄介質(zhì)，它具有卓越的啟動(dòng)性能和耐用性、有令人滿意的表面潤(rùn)滑性和卓越的腐蝕特性。

發(fā)明內(nèi)容
作為為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行的廣泛研究的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在制造工藝中，其中在接近大氣壓的一個(gè)氣壓下產(chǎn)生的輝光放電等離子體所激活的處理氣體對(duì)保護(hù)膜層進(jìn)行表面處理，通過(guò)使用正弦波高頻電源作為產(chǎn)生所述等離子體的電源，不僅可以增強(qiáng)潤(rùn)滑劑與保護(hù)膜層之間的鍵合強(qiáng)度、降低靜摩擦系數(shù)、改進(jìn)啟動(dòng)操作、增強(qiáng)耐用性以及獲得卓越的表面潤(rùn)滑性，而且也能改進(jìn)腐蝕特性，因此導(dǎo)致了本發(fā)明的完成。
就是說(shuō)，本發(fā)明采用下述章程來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的目標(biāo)。
(1)一種磁記錄介質(zhì)的制造工藝，包括在一個(gè)非磁性基底上順序?qū)盈B至少一層磁性層、一層保護(hù)膜層和一層潤(rùn)滑層，并用接近大氣壓的一個(gè)氣壓下產(chǎn)生的等離子體所激活的氣體來(lái)對(duì)所述保護(hù)膜層進(jìn)行表面處理；其中，使用正弦波高頻電源作為產(chǎn)生所述等離子體的電源。
(2)如上述(1)中所描述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述電源的頻率在1kHz到100kHz之間的范圍內(nèi)。
(3)如上述(1)或(2)中所描述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述等離子體為輝光放電等離子體。
(4)如上述(1)到(3)中的任何一項(xiàng)所描述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，在形成所述保護(hù)膜層之后用所述被激活的氣體對(duì)所述保護(hù)膜層的表面進(jìn)行處理，接著形成所述潤(rùn)滑層。
(5)如上述(1)到(4)中的任何一項(xiàng)所描述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述氣體包含從由氮?dú)?、氧氣和氬氣?gòu)成的一組氣體中選出來(lái)的至少一種類型的氣體。
(6)如上述(1)到(5)中的任何一項(xiàng)所描述的的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，在接近大氣壓的一個(gè)氣壓下產(chǎn)生的所述等離子體是通過(guò)在相對(duì)電極之間施加一個(gè)電場(chǎng)所產(chǎn)生的一種等離子體。
(7)如上述(6)所描述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述相對(duì)電極設(shè)置為從垂直于待處理基底的位置傾斜1度到45度角，在所述待處理基底中，至少所述磁性層和保護(hù)膜層形成在所述非磁性基底上。
(8)如上述(6)所描述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述相對(duì)電極形成為垂直于待處理基底，在所述待處理基底中，至少所述磁性層和保護(hù)膜層形成在所述非磁性基底上。
(9)如上述(6)所描述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，通過(guò)將待處理基底安置在所述相對(duì)電極之間來(lái)對(duì)所述保護(hù)膜層進(jìn)行表面處理，在所述待處理基底中，在所述非磁性基底上。
(10)如上述(1)到(9)中的任何一項(xiàng)所描述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，使用所述被激活的氣體對(duì)所述待處理基底的兩面同時(shí)進(jìn)行表面處理，在所述待處理基底中，至少所述磁性層和保護(hù)膜層形成在所述非磁性基底上。
(11)如上述(1)到(10)中的任何一項(xiàng)所描述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述非磁性基底是從玻璃基底和硅基底中選出來(lái)的一種基底。
(12)如上述(1)到(10)中的任何一項(xiàng)所描述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述非磁性基底中，由NiP或NiP合金構(gòu)成的一層薄膜形成在從Al、Al合金、玻璃和硅中選出來(lái)的一種材料構(gòu)成的基板(base)的表面上。
(13)一種磁記錄介質(zhì)，根據(jù)上述(1)到(12)中的任何一項(xiàng)所描述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝所制造。
(14)一種磁記錄和回放器件，設(shè)置有磁記錄介質(zhì)和在所述磁記錄介質(zhì)上記錄和回放數(shù)據(jù)的磁頭；其中所述磁記錄介質(zhì)是上述(13)所描述的磁記錄介質(zhì)。
(15)一種表面處理器件，它具有一個(gè)功能，即在接近大氣壓的一個(gè)氣壓下通過(guò)在相對(duì)電極之間施加一個(gè)電場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生等離子體從而形成被激活的氣體，并使被激活的氣體輻射到待處理基底的表面上，在所述待處理基底中，至少一層磁性層和一層保護(hù)膜層形成在非磁性基底上。
本申請(qǐng)中的發(fā)明與日本待審專利申請(qǐng)，公開(kāi)號(hào)No.S62-150526的類似處在于，使用等離子體來(lái)改進(jìn)所述保護(hù)膜的表面特性。然而，與日本待審專利申請(qǐng)，公開(kāi)號(hào)No.S62-150526中所描述的在真空中進(jìn)行等離子體處理的技術(shù)相反，本申請(qǐng)中的發(fā)明的很不同之處在于，等離子體處理在接近大氣壓的一個(gè)氣壓下進(jìn)行。如果等離子體處理在真空中進(jìn)行，因?yàn)楸患せ畹奶幚須怏w在幾乎沒(méi)有損失其任何活性的情況下與所述保護(hù)膜的表面接觸，所述保護(hù)膜自身的一部分會(huì)被腐蝕。另一方面，如果所用的處理氣體在接近大氣壓的氣壓下用等離子體處理，那么由于其極高的分子密度，在其分子之間有頻繁的碰撞發(fā)生，其活性就降低，因此使其適合于所述保護(hù)膜的表面處理。此外，由于包括諸如真空腔、抽氣泵、以及從大氣壓到真空中進(jìn)行傳送的傳送系統(tǒng)，用于在真空中進(jìn)行等離子體處理的真空設(shè)備很大，而且也很貴。另一方面，用在接近大氣壓的一個(gè)氣壓下用等離子體進(jìn)行處理的情形中，不需要真空設(shè)備，可以使設(shè)備簡(jiǎn)化并降低成本。
此外，在所述磁記錄介質(zhì)的制造中，通常包括的一個(gè)步驟為，在沉積了保護(hù)膜之后，用諸如水、酸或堿等液體進(jìn)行清洗以移去在真空設(shè)備中附著上的灰塵。如果在真空中進(jìn)行等離子體處理，表面修飾(modification)特性會(huì)嚴(yán)重退化，因?yàn)樗霰Ｗo(hù)膜表面在隨后的清洗步驟中變濕了。盡管必須在清洗步驟之后進(jìn)行等離子體處理來(lái)防止這一點(diǎn)，因?yàn)檫@需要另外一個(gè)真空設(shè)備，成本就會(huì)增加很多。另一方面，在接近大氣壓的一個(gè)氣壓下進(jìn)行等離子體處理的情形中，即使在一個(gè)清洗步驟之后進(jìn)行處理，也不需要進(jìn)行裝備的變更，因此不會(huì)導(dǎo)致任何成本的增加。


圖1是一個(gè)剖面圖，顯示了本發(fā)明中的磁記錄介質(zhì)的一個(gè)實(shí)施例；圖2是一個(gè)示意框圖，顯示了用于制造本發(fā)明中的磁記錄介質(zhì)的等離子體產(chǎn)生單元的一個(gè)實(shí)施例；圖3是一個(gè)示意框圖，顯示了用于制造本發(fā)明中的磁記錄介質(zhì)的等離子體產(chǎn)生單元的另一個(gè)實(shí)施例；
圖4是一個(gè)示意框圖，顯示了用于制造本發(fā)明中的磁記錄介質(zhì)的等離子體產(chǎn)生單元的另一個(gè)實(shí)施例；圖5是一個(gè)示意框圖，顯示了用于制造本發(fā)明中的磁記錄介質(zhì)的等離子體產(chǎn)生單元的另一個(gè)實(shí)施例；圖6是一個(gè)示意框圖，顯示了用于制造本發(fā)明中的磁記錄介質(zhì)的等離子體產(chǎn)生單元的另一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例給出解釋。
圖1是一個(gè)剖面圖，顯示了本發(fā)明中的磁記錄介質(zhì)的一個(gè)實(shí)施例。
本實(shí)施例中的磁記錄介質(zhì)通過(guò)在非磁性基底1上順序?qū)盈B基底層2、中間層3、磁性層4和保護(hù)膜層5，然后在最上面的一層上施加一層潤(rùn)滑劑層6而形成。
可以用于非磁性基底1的材料的例子包括，金屬材料諸如鋁和鋁合金、無(wú)機(jī)材料諸如玻璃、陶瓷、鈦、碳和硅、以及高分子化合物諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚酰亞胺(polyimide)、聚酰胺(polyamide)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚砜(polysulfone)、聚萘乙烯(polyethylene naphthalate)、聚氯乙稀(polyvinyl chloride)以及循環(huán)含烴聚烯烴(cyclic hydrocarbon-containing polyolefin)。此外，從NiP、NiP合金和其它合金中選出的一種或多種薄膜可以通過(guò)電鍍或?yàn)R射等等被氣相沉積在這些基底的表面上。
所述基底層2的材料可以為Cr或由Cr以及從Ti、Mo、Al、Ta、W、Ni、B、Si、Mn和V中選出的一種或多種材料構(gòu)成的Cr合金。
在基底層2為具有多層結(jié)構(gòu)的非磁性基底層的情形中，構(gòu)成所述非磁性基底層的至少一個(gè)組分層可以用上述Cr合金或Cr來(lái)構(gòu)成。
上述非磁性基底層也可以由NiAl基合金、RuAl基合金或Cr合金(由Cr以及從Ti、Mo、Al、Ta、W、Ni、B、Si、Mn和V中選出的一種或多種材料構(gòu)成的合金)來(lái)構(gòu)成。
在非磁性基底層具有多層結(jié)構(gòu)的情形中，構(gòu)成所述非磁性基底層的至少一個(gè)組分層可以由NiAl基合金、RuAl基合金或上述的Cr合金構(gòu)成。
中間層3的材料是用來(lái)幫助Co合金的外延生長(zhǎng)的，它優(yōu)選是一種具有hep結(jié)構(gòu)的非磁性材料，Co為主要原材料的Co合金就是這種材料。優(yōu)選例子包括這樣的材料，其中含有從Co-Cr基合金、Co-Cr-Ru基合金、Co-Cr-Ta基合金、Co-Cr-Zr基合金中選出來(lái)的任何一種材料。
所述磁性層4的材料優(yōu)選是一種具有hcp結(jié)構(gòu)的材料，以Co為主要原材料的Co合金就是這種材料。優(yōu)選例子包括這樣的材料，其中含有從Co-Cr-Ta基合金、Co-Cr-Pt基合金、Co-Cr-Pt-Ta基合金、Co-Cr-Pt-B基合金、和Co-Cr-Pt-B-Cu基合金中選出來(lái)的任何一種材料。
用作所述保護(hù)膜層5的材料可以是一種碳基材料，諸如非晶碳、含氫碳和含氟碳，或者是一種陶瓷基材料，諸如硅石(silica)和氧化鋯(zirconia)。具體說(shuō)，優(yōu)選使用硬而密的CVD碳，不僅因?yàn)槠淠陀眯?，也因?yàn)槠浣?jīng)濟(jì)而產(chǎn)率高。因?yàn)槿绻霰Ｗo(hù)膜層5的厚度過(guò)薄就會(huì)降低其耐用性，而如果其厚度過(guò)厚就會(huì)增加記錄和回放期間的損失，所以，保護(hù)膜層5的膜厚被設(shè)定為10到150埃(1到15nm)，優(yōu)選設(shè)定為20到60埃(2到6nm)。如后面所述，使用等離子體激活的氣體(處理氣體)對(duì)保護(hù)膜層5進(jìn)行表面處理。
最上面的潤(rùn)滑層6包含一種聚合體，它是一種含有可聚合(polymerizeable)不飽和基團(tuán)的全氟聚醚(perfluoropolyether)化合物。含有可聚合不飽和基團(tuán)的全氟聚醚化合物的例子包括通過(guò)將含有可聚合不飽和鍵的有機(jī)基團(tuán)與作為主鏈的全氟聚醚的至少一個(gè)末端鍵合起來(lái)而構(gòu)成的化合物。
本發(fā)明中的磁記錄和回放器件配備了上述磁記錄介質(zhì)，該介質(zhì)具有保護(hù)膜層5，在其上用上述處理氣體進(jìn)行了表面處理，還配備磁頭在所述磁記錄介質(zhì)上記錄和回放信息。
下面將解釋本發(fā)明所述的磁記錄介質(zhì)制造工藝的一個(gè)例子。
首先，在非磁性基底1上形成基底層2、中間層3、磁性層4和保護(hù)膜層之后，使用等離子體激活的氣體來(lái)在保護(hù)膜層上進(jìn)行表面處理來(lái)形成保護(hù)膜層5，其中等離子體是在約為大氣壓的氣壓下所產(chǎn)生的。接著，在該保護(hù)膜層5上形成潤(rùn)滑層6。上述等離子體優(yōu)選為輝光放電等離子體。
這里用來(lái)進(jìn)行表面處理的表面處理器件可以使用一種等離子體產(chǎn)生單元，該等離子體產(chǎn)生單元能夠在接近大氣壓的氣壓下產(chǎn)生穩(wěn)定的等離子體，它使用正弦波高頻電源作為產(chǎn)生等離子體的電源。
可用器件例子包括常壓等離子表面修飾器件(Esquare)和大氣壓等離子體清潔頭(Matsushita Electric Works)。
接近大氣壓的氣壓是指1.3×104到13×104Pa的氣壓。具體說(shuō)，優(yōu)選使用9.9×104到10.3×104pa的接近大氣壓的一個(gè)氣壓，因?yàn)樗軌蚍奖銐簭?qiáng)調(diào)節(jié)并簡(jiǎn)化所述器件的構(gòu)成。
下面利用圖2來(lái)解釋本實(shí)施例中所用的等離子體產(chǎn)生單元。
圖2中的等離子體產(chǎn)生單元主要由一對(duì)相對(duì)的電極板(相對(duì)電極)21a和21b、一個(gè)用來(lái)在電極板21a和21b之間提供氣體的氣體入口22、一個(gè)在所述相對(duì)電極之間施加電場(chǎng)的等離子體產(chǎn)生電源23、以及一個(gè)用于固定待處理基底25的基底托架26構(gòu)成。
待處理基底25至少有形成在一個(gè)非磁性基底上的一層磁性層和沒(méi)有經(jīng)過(guò)表面處理的保護(hù)膜層，在本實(shí)施例的情形中，具有形成在一個(gè)非磁性基底1上的基底層2、中間層3、磁性層4和沒(méi)經(jīng)過(guò)表面處理的保護(hù)膜層。
所述等離子體產(chǎn)生單元具有一個(gè)功能，即在接近大氣壓的一個(gè)氣壓下通過(guò)在一對(duì)相對(duì)電極21a和21b之間施加一個(gè)電場(chǎng)所產(chǎn)生的等離子體來(lái)形成激活的氣體，并使激活的氣體輻射到待處理基底25的表面上。
每個(gè)電極板的材料使用鐵、銅、鋁或其合金。盡管所述相對(duì)電極之間的距離優(yōu)選為0.1到50mm，但考慮到等離子體放電的穩(wěn)定性，該距離更優(yōu)選是取0.1到5mm。
每個(gè)電極上優(yōu)選覆蓋一層介電物質(zhì)。用介電物質(zhì)覆蓋每個(gè)電極可以防止構(gòu)成電極的金屬被等離子體氧化和氮化。優(yōu)選使用一種氧化物如氧化鋁(Al2O3)來(lái)作為介電物質(zhì)材料。
用一個(gè)高頻正弦波來(lái)在電極板21a和21b之間施加電場(chǎng)?？紤]到等離子體放電的穩(wěn)定性，優(yōu)選使用正弦波的頻率為1到100kHz，特別是10到50kHz。
在本發(fā)明中，使用正弦波的好處在下面介紹。
如果比較正弦波與脈沖波，在使用脈沖波的時(shí)候需要增加峰值電壓，因?yàn)橥ǔＳ糜诘入x子體放電的脈沖波的占空比較低。例如，等離子體放電所用的正常條件包括頻率10kHz，脈沖寬度10微秒(占空比10％)，峰值電壓30000V。另一方面，在正弦波的情形中，峰值電壓可以降低，因?yàn)楸M管波形為正弦波，但是電壓的施加是連續(xù)的。例如，頻率為10kHz時(shí)峰值電壓為10000V。
盡管峰值電壓和腐蝕之間的關(guān)系還沒(méi)有完全被理解，但容易想象，較高的峰值電壓很可能使微火花放電(micro-arcing)發(fā)生的可能性增加。盡管腐蝕的發(fā)生有各種原因，已經(jīng)普遍知道的是，如果在保護(hù)膜中形成小坑，那么在基底和磁性層所含的Ni、Li、Na、Co等等最終從這些坑中擴(kuò)散到保護(hù)膜的表面上。如果微火花放電發(fā)生，那么在保護(hù)膜中形成小坑，相信這反過(guò)來(lái)會(huì)導(dǎo)致腐蝕的發(fā)生。
在使用高頻正弦波的情形中，優(yōu)選在負(fù)載端的電極和電源端的電源之間進(jìn)行阻抗匹配。如果阻抗不匹配，會(huì)產(chǎn)生反射波，導(dǎo)致工作不穩(wěn)定并增加微火花放電的可能性。
根據(jù)反應(yīng)氣體(氮?dú)狻⒀鯕?、氬氣或其混合?的類型或待處理基底的材料和大小，電極端的阻抗會(huì)發(fā)生漲落。在這種情形中，使用PLL電路，通過(guò)允許電源端的振蕩頻率根據(jù)電極端阻抗的變化而變化，使阻抗得以匹配。此外，PLL電路是指鎖相環(huán)，用于產(chǎn)生一個(gè)與某個(gè)頻率的信號(hào)的相位同步的新信號(hào)，它是一種使高頻電路穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)。
在電極板21a和21b之間提供的氣體優(yōu)選使用氮?dú)?、氧氣、氬氣或其混合物。因?yàn)樵诮咏髿鈮旱臍鈮合率褂脮r(shí)所消耗的氣體量很大，所以，更優(yōu)選使用便宜的氮?dú)?、氧氣或氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w。
圖2中，在進(jìn)行表面處理前(待處理基底25)，一對(duì)電極板21a和21b垂直于保護(hù)膜層而安置。盡管等離子體產(chǎn)生于所述電極之間，但因?yàn)樗a(chǎn)生的等離子體向外擴(kuò)散，所以等離子體從所述電極之間散出的地方也產(chǎn)生了等離子狀態(tài)。從所述相對(duì)電極板的一端到保護(hù)膜層(待處理基底25)之間的距離優(yōu)選為0.1到5mm。如果該距離少于0.1mm，待處理基底25有被電極板撞破的危險(xiǎn)，因此不希望該距離太小。如果該距離超過(guò)5mm，因?yàn)榈入x子體過(guò)度散開(kāi)，使得效果減小很多，于是就不能獲得表面處理效果。在接近大氣壓的氣壓下提供給一對(duì)電極板21a和21b之間的氣體由于被在這些電極之間產(chǎn)生的等離子體的激活而變成處理氣體，因?yàn)樵撎幚須怏w具有極高的分子密度，由于分子間頻繁碰撞的發(fā)生而使活性下降，因此使其適合于保護(hù)膜的表面處理。
優(yōu)選使用一種不接觸所述基底的兩個(gè)表面的傳送方法，以便能使用磁記錄介質(zhì)(磁盤(pán))的兩面。因此，優(yōu)選通過(guò)夾持內(nèi)緣或外緣來(lái)傳送待處理基底25。傳送速度優(yōu)選為10到6000mm/分鐘?？紤]到高的產(chǎn)量和表面處理效果，傳送速度更優(yōu)選為100到3000mm/分鐘。傳送方法可以包括移動(dòng)待處理基底25或移動(dòng)等離子體產(chǎn)生單元。移動(dòng)待處理基底25的傳送方法的例子有，通過(guò)使用基底托架26來(lái)移動(dòng)待處理基底25，該基底托架具有一個(gè)功能，該功能使它能夠上下移動(dòng)，以便能用處理氣體順序處理保護(hù)膜層的表面。
如圖3所示，為了能使用磁記錄介質(zhì)的兩個(gè)表面，優(yōu)選在待處理基底25的兩面如前面所述那樣安置等離子體產(chǎn)生單元，并用在接近大氣壓的一個(gè)氣壓下產(chǎn)生的等離子體所激活的氣體對(duì)待處理基底25的兩面進(jìn)行表面處理。
在通過(guò)夾持待處理基底25的內(nèi)緣或外緣來(lái)傳送的情形中，待處理基底25的內(nèi)緣或外緣最終被托架26的陰影所遮住，導(dǎo)致被遮住處表面處理效果有降低的危險(xiǎn)。為了防止這一點(diǎn)，優(yōu)選是，所述相對(duì)的一對(duì)電極板21a和21b被設(shè)置為相對(duì)于表面處理前的保護(hù)膜層(待處理基底25)從垂直位置傾斜1到45度的角，如圖4所示。此外，圖4中顯示了通過(guò)夾持著待處理基底25的外緣來(lái)傳送它的器件的例子。
如果將一對(duì)相對(duì)電極板21a和21b相對(duì)于待處理基底25設(shè)置為從垂直位置傾斜1到45度的角，然后進(jìn)行表面處理的話，因?yàn)榈入x子體相對(duì)于保護(hù)膜傾斜著輻射，由等離子體激活的處理氣體也能接觸到被托架26的陰影所遮住的部分。在這種情形中，還優(yōu)選在待處理基底25的兩面安置等離子體產(chǎn)生單元，如圖5所示。
待處理基底25上的保護(hù)膜層也可以通過(guò)使待處理基底25從所述一對(duì)相對(duì)電極板21a和21b之間通過(guò)來(lái)進(jìn)行表面處理，如圖6所示。在這種情形中，可以進(jìn)行更強(qiáng)的表面處理，因?yàn)榈入x子體的密度更高。
將鍍有NiP膜的鋁合金基底(直徑95mm，內(nèi)徑25mm，厚度1.27mm)充分清洗并干燥之后，用激光從半徑17mm到19mm(CSS區(qū))對(duì)其進(jìn)行輻射以形成高度為10nm的凸起。隨后，所述基底被放置在一個(gè)直流磁電管濺射系統(tǒng)(C3010型，Anelva)中。在將空氣抽到可以達(dá)到的2×10-7Torr(2.7×10-5Pa)真空后，所述基底被加熱到250℃。
加熱之后，利用由Cr組成的靶來(lái)層疊厚度為5nm的非磁性基底層。此外，利用由Cr-Mo合金(Cr80at％，Mo20at％)組成的靶層疊厚度為5nm的非磁性基底層。接著，利用由Co-Cr合金(Co65at％，Cr35at％)組成的靶層疊厚度為2nm的非磁性中間層。接著，利用由Co-Cr-Pt-B合金(Co60at％，Cr22at％，Pt12at％，B6at％)構(gòu)成的靶形成膜厚為20nm的CoCrPtB合金層形式的磁性層作為磁性層，并利用等離子體CVD系統(tǒng)層疊厚度為5nm的由CVD碳構(gòu)成的保護(hù)膜來(lái)得到一個(gè)待處理基底。在薄膜沉積期間氬氣的壓強(qiáng)被設(shè)定為6mTorr(0.8Pa)。沉積了保護(hù)膜之后，所述基底從真空系統(tǒng)中移走，利用旋涂器用純水清洗并干燥。隨后，采用常壓等離子體表面修飾單元(Esquare)作為等離子體產(chǎn)生單元對(duì)待處理基底的保護(hù)膜表面以圖2所示的方式進(jìn)行表面處理。用正弦波高頻電源作為等離子體產(chǎn)生電源。該電源輸出被設(shè)定為1kw。因?yàn)樵摫砻嫣幚砥骷b備有PLL電路，頻率會(huì)發(fā)生波動(dòng)以防止共振。因此，正弦波頻率被控制為12到17kHz。傳送速度、氮?dú)饬魉?、氧氣流速、從相?duì)電極的一端(離待處理基底最近的一端)到待處理基底上的保護(hù)膜的距離的變化示于表1。
用一個(gè)水接觸計(jì)(water contact gauge)來(lái)測(cè)量這些樣品的接觸角。這些結(jié)果示于表1。
在上述表面處理之后，由全氟聚醚構(gòu)成的潤(rùn)滑劑在調(diào)整到重量百分比0.05％之后用浸蘸的方法以3mm/sec的牽拉速度(pulling rate)被涂到所述保護(hù)膜上，以得到磁盤(pán)(樣品)。此外，氟基溶劑AK225(Asahi Glass)在這個(gè)時(shí)候被用作溶劑。
此外，除了不在保護(hù)膜層上進(jìn)行上述表面處理之外，以和上述方法同樣的方式制造一個(gè)樣品，用來(lái)進(jìn)行比較。
用FTIR測(cè)量所制造的每個(gè)樣品上的潤(rùn)滑劑膜的厚度。這些結(jié)果示于表1。此外，用下面描述的方式測(cè)量鍵合比，作為潤(rùn)滑劑層與保護(hù)膜層之間鍵合強(qiáng)度的指標(biāo)。通過(guò)浸入氟基溶劑AK225(Asahi Glass)15分鐘來(lái)清洗上述磁盤(pán)的表面之后，在半徑為20mm處的一個(gè)位置上用FTIR測(cè)量沖洗之前和之后潤(rùn)滑劑層的厚度，取沖洗之后潤(rùn)滑劑層的厚度比沖洗之前潤(rùn)滑劑層的厚度作為鍵合比(％)。這些結(jié)果示于表1。
也測(cè)量了動(dòng)摩擦系數(shù)。在溫度為25℃、濕度為60％RH的條件下進(jìn)行了CSS(接觸啟停)耐用性測(cè)試。在這個(gè)測(cè)試中，用一個(gè)CSS測(cè)試器和一個(gè)作為磁頭的參考MR頭(DLC涂層，30％滑塊，負(fù)載2.5g)在CSS區(qū)進(jìn)行10,000次CSS操作(包括以10,000rpm的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)(維持1秒)和停止(1秒)，以5秒的間隔重復(fù))。10,000次CSS操作之后磁盤(pán)表面的動(dòng)摩擦系數(shù)示于表1。
也測(cè)量了靜摩擦系數(shù)。在溫度為25℃、濕度為60％RH的條件下進(jìn)行了CSS(接觸啟停)耐用性測(cè)試。在這個(gè)測(cè)試中，用一個(gè)CSS測(cè)試器和一個(gè)作為磁頭的參考MR頭(DLC涂層，30％滑塊，負(fù)載2.5g)在CSS區(qū)進(jìn)行10,000次CSS操作(包括以10,000rpm的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)(維持1秒)和停止(1秒)，以5秒的間隔重復(fù))。10,000次CSS操作之后磁盤(pán)表面的靜摩擦系數(shù)示于表1。
也測(cè)試了薄膜厚度減小率(旋飛測(cè)試)。磁盤(pán)在80℃的環(huán)境中以10,000rpm的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)72小時(shí)。在此操作之前和之后測(cè)量半徑20mm處的一個(gè)位置上的潤(rùn)滑劑層的厚度，用FTIR測(cè)量測(cè)試之前和之后潤(rùn)滑劑層膜厚的減小率。這些結(jié)果示于表1。
此外，盡管所示潤(rùn)滑劑膜厚值的單位為埃，通過(guò)將表中所示潤(rùn)滑劑膜厚的這些值乘以0.1，可以將它們轉(zhuǎn)化為以納米為單位的值。也進(jìn)行了腐蝕測(cè)試。將樣品在溫度80℃和濕度85％RH中放置96小時(shí)。用顯微鏡觀察樣品的表面并數(shù)出腐蝕斑的數(shù)目。在整個(gè)表面上觀察1微米或更大的異物，這些異物被算作腐蝕斑。此外，在進(jìn)行腐蝕測(cè)試之前確認(rèn)樣品的表面沒(méi)有1微米或更大的異物。
用常壓等離子體表面修飾單元(Sekisui Chemical)以與例1相同的方式對(duì)待處理基底上的保護(hù)膜層進(jìn)行表面處理。使用脈沖電源作為產(chǎn)生等離子體的電源。頻率設(shè)定為30kHz，脈沖寬度設(shè)定為10微秒。其它處理?xiàng)l件與例1相同。傳送速度、氮?dú)饬魉佟⒀鯕饬魉?、從相?duì)電極的一端(離待處理基底最近的一端)到待處理基底上的保護(hù)膜的距離的變化示于表1。
表1


如從表1所示結(jié)果中所看到的，由于進(jìn)行了等離子體處理，接觸角從44.7度(比較例1)明顯地降低到5.6-25.4度(例1到17)。隨著接觸角的降低，鍵合比從41％(比較例1)明顯地提高到54-78％(例1到17)。這意味著，潤(rùn)滑劑中自由移動(dòng)分子的數(shù)目減少了，于是，靜摩擦系數(shù)從1.30(比較例1)大幅度改進(jìn)為0.40-0.71(例1到17)，而且從旋飛測(cè)試中所確定的膜厚減少率也從17％(比較例1)大幅度改進(jìn)為2-12％。此外，在這些例子中確定，當(dāng)相對(duì)電極的一端到保護(hù)膜的距離增加時(shí)，接觸角也增加。
在這些例子中，如果相對(duì)電極的一端到保護(hù)膜層的距離為10mm的話，沒(méi)有觀察到表面處理的效果。
此外，盡管如果不進(jìn)行等離子體處理的話沒(méi)有觀察到腐蝕斑(比較例1)，但是如果使用常壓等離子體表面修飾單元的話，可以觀察到腐蝕斑在100到500個(gè)的量級(jí)(比較例2到4)。另一方面，如果所使用的常壓等離子體表面修飾單元使用正弦波的話，可以觀察到，腐蝕斑的數(shù)目顯著降低到0到6個(gè)斑(例1到17)。
基于上述結(jié)果，由于采用了正弦波常壓等離子體表面修飾單元在接近大氣壓的一個(gè)氣壓下對(duì)保護(hù)膜層進(jìn)行了等離子體表面處理，發(fā)現(xiàn)接觸角有了顯著改進(jìn)，結(jié)果，也觀察到了潤(rùn)滑劑粘附性的改進(jìn)。結(jié)果，不僅靜摩擦系數(shù)充分降低，由于防止了旋飛現(xiàn)象，啟動(dòng)操作得以改進(jìn)且耐用性得以增強(qiáng)，而且也得到了令人滿意的表面潤(rùn)滑特性。此外，還能夠得到具有滿意的腐蝕特性的磁記錄介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明所述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，可以制造出一種磁記錄介質(zhì)，它具有優(yōu)秀的啟動(dòng)操作和耐用性、令人滿意的表面潤(rùn)滑性和卓越的腐蝕特性。
本發(fā)明所述的磁記錄介質(zhì)具有優(yōu)秀的啟動(dòng)操作和耐用性、令人滿意的表面潤(rùn)滑性和卓越的腐蝕特性。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄介質(zhì)的制造工藝，包括在一個(gè)非磁性基底上順序?qū)盈B至少一層磁性層、一層保護(hù)膜層和一層潤(rùn)滑層，并用接近大氣壓的一個(gè)氣壓下產(chǎn)生的等離子體所激活的氣體來(lái)對(duì)所述保護(hù)膜層進(jìn)行表面處理；其中，使用正弦波高頻電源作為產(chǎn)生所述等離子體的電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述電源的頻率在1kHz到100kHz之間的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述等離子體為輝光放電等離子體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，在形成所述保護(hù)膜層之后用所述被激活的氣體對(duì)所述保護(hù)膜層的表面進(jìn)行處理，接著形成所述潤(rùn)滑層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述氣體包含從由氮?dú)狻⒀鯕夂蜌鍤鈽?gòu)成的一組氣體中選出來(lái)的至少一種類型的氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，在接近大氣壓的一個(gè)氣壓下產(chǎn)生的所述等離子體是通過(guò)在相對(duì)電極之間施加一個(gè)電場(chǎng)所產(chǎn)生的等離子體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述相對(duì)電極設(shè)置為從垂直于待處理基底的位置傾斜1度到45度角，在所述待處理基底中，在所述非磁性基底上至少形成有所述磁性層和保護(hù)膜層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述相對(duì)電極形成為垂直于待處理基底，在所述待處理基底中，在所述非磁性基底上至少形成有所述磁性層和保護(hù)膜層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，通過(guò)將待處理基底安置在所述相對(duì)電極之間來(lái)對(duì)所述保護(hù)膜層進(jìn)行表面處理，在所述待處理基底中，在所述非磁性基底上至少形成有所述磁性層和保護(hù)膜層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，使用被激活的氣體對(duì)待處理基底的兩面同時(shí)進(jìn)行表面處理，在所述待處理基底中，在所述非磁性基底上至少形成有所述磁性層和保護(hù)膜層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述非磁性基底是從玻璃基底和硅基底中選出來(lái)的一種基底。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝，其中，所述非磁性基底中，由NiP或NiP合金構(gòu)成的一層薄膜形成在從Al、Al合金、玻璃和硅中選出來(lái)的一種材料構(gòu)成的基板的表面上。
13.一種磁記錄介質(zhì)，由權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)的制造工藝所制造。
14.一種磁記錄和回放器件，設(shè)置有磁記錄介質(zhì)和在所述磁記錄介質(zhì)上記錄和回放數(shù)據(jù)的磁頭；其中所述磁記錄介質(zhì)是根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁記錄介質(zhì)。
15.一種表面處理器件，它具有一個(gè)功能，即在接近大氣壓的一個(gè)氣壓下通過(guò)在相對(duì)電極之間施加一個(gè)電場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生等離子體進(jìn)而形成被激活的氣體，并使該被激活的氣體輻射到待處理基底的表面上，在所述待處理基底中，在非磁性基底上至少形成有一層磁性層和一層保護(hù)膜層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁記錄介質(zhì)，它具有優(yōu)秀的啟動(dòng)操作性能和耐久性，以及令人滿意的表面潤(rùn)滑性。本發(fā)明涉及到一種磁記錄介質(zhì)的制造工藝，在這種磁記錄介質(zhì)中，在非磁性基底上順序?qū)盈B至少一層磁性層、一層保護(hù)膜層和一層潤(rùn)滑層，在所述制造工藝中，用在接近大氣壓的一個(gè)氣壓下產(chǎn)生的等離子體所激活的氣體對(duì)所述保護(hù)膜層進(jìn)行表面處理。本發(fā)明也涉及到根據(jù)上述制造工藝所產(chǎn)生的一種磁記錄介質(zhì)。
文檔編號(hào)C23C16/26GK101015003SQ200580027949
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月19日
發(fā)明者大澤弘, 黑川剛平 申請(qǐng)人:昭和電工株式會(huì)社