DE3113559C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Typ mit dünner metallischer Schicht gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein derartiges Aufzeichnungsmedium ist aus der US-PS 33 42 632 bekannt. Dabei ist auf einem Substrat durch Vakuumabscheidung eine Mehrschichtenstruktur aus dünnen metallischen Schichten ausgebildet. Durch Schrägbedampfung des Substrats sind die Metallteilchen in den dünnen metallischen Schichten bezüglich der Substratnormalen geneigt. Der Neigungswinkel der magnetischen Metallteilchen bezüglich der Substratnormalen hat einen Einfluß auf die magnetischen Eigenschaften des Aufzeichnungsmediums. Eine Vorrichtung zur Metalldampfabscheidung auf einem Substrat ist aus der DE-OS 27 31 924 bekannt. Dabei erfolgt die Metallabscheidung auf einem gerade verlaufenden Magnetbandabschnitt zwischen Umlenkwalzen. Der Auftreffwinkel des Metalldampfstrahls auf das Substrat ist während der Metallabscheidung konstant.

In jüngster Zeit hat die Technologie der Magnetaufzeichnung mit hoher Aufnahmedichte eine bemerkenswerte Entwicklung erfahren, und zwar durch Verbesserungen des Aufnahme- und Wiedergabesystems, des Laufwerks und des Magnetkopfes bei den Magnetaufzeichnungsgeräten sowie durch Verbesserungen des magnetischen Aufzeichnungsmediums. Die Anforderungen, die hinsichtlich einer magnetischen Aufzeichnung mit hoher Aufnahmedichte an das magnetische Aufzeichnungsmedium gestellt werden, sind im Zuge dieser Entwicklung durch eine Erhöhung der Koerzitivkraft und eine Erhöhung der Restmagnetflußdichte und die damit ermöglichte Reduzierung der Dicke des Mediums erfüllt worden. Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, bei einem herkömmlichen magnetischen Aufzeichnungsmedium, das durch Beschichten mit einer Mischung aus einem Magnetpulver und einem Bindemittel hergestellt wird, die Restmagnetflußdichte über 0,3 bis 0,4 T zu erhöhen. Die Aufnahmedichte bei der Magnetaufzeichnung konnte daher nicht weiter gesteigert werden. Kürzlich sind nun magnetische Aufzeichnungsmedien vom Typ mit dünner metallischer Schicht entwickelt worden, die keinerlei organisches Bindemittel enthalten. Diese magnetischen Aufzeichnungsmedien vom Typ mit dünner metallischer Schicht werden hergestellt, indem man eine dünne metallische Schicht auf einem Substrat ausbildet, und zwar indem man metallische Teilchen, die aus einem Metall oder einer Legierung von Eisengruppenelementen oder einer Legierung derselben mit einem anderen Element als einem der Eisengruppenelemente bestehen, durch eine Vakuumverdampfung, ein Sputterverfahren, durch Ionenplattierung, Ionenstrahlverdampfung oder ein elektrochemisches Verfahren ausbildet und diese metallischen Teilchen auf einem nichtmagnetischen Substrat abscheidet.

Unter den genannten Verfahren ist insbesondere die Vakuumverdampfung als die Technologie entwickelt worden, mit der einheitliche, lange magnetische Aufzeichnungsmedien im industriellen Maßstab hergestellt werden können.

Zur Erhöhung der Koerzitivkraft und zur Verbesserung der Viereckigkeit sind im Rahmen der Vakuumaufdampftechnik die folgenden Verfahren vorgeschlagen worden:

• (a) eine schräge Abscheidung;
• (b) eine Abscheidung in einem Magnetfeld;
• (c) eine Steuerung durch eine Auswahl des als Basis verwendeten Materials; und
• (d) ein Kristallwachstum durch eine Hitzebehandlung.

Unter diesen Verfahren hat sich das Verfahren der schrägen Abscheidung als die effektivste praktische Methode erwiesen. Dieses Verfahren ist in der JA-AS 19389/1966 beschrieben. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird gemäß diesem Verfahren durch eine schräge Abscheidung von metallischen Teilchen 1, die unter einem Neigungswinkel R bezüglich der Normalen 3 auf eine Oberfläche eines Substrats 2 durchgeführt wird, eine dünne metallische Schicht ausgebildet. Falls bei diesem Verfahren bei einem konstanten Neigungswinkel R eine Vielzahl von Schichten ausgebildet wird, weisen die metallischen Teilchen in den unterschiedlichen Schichten der Mehrschichtenstruktur eine Orientierung in einer einzigen Richtung auf, wodurch die scheinbare Länge der Teilchen vergrößert wird, was wiederum zu einer Verbesserung der Formanisotropie und zu einer Erhöhung der Koerzitivkraft führt. Um bei der dünnen metallischen Schicht die Mehrschichtenstruktur auszubilden, muß die Vakuumbedampfung entsprechend der angestrebten Anzahl der Schichten wiederholt durchgeführt werden. Demgemäß ist nachteiligerweise die Produktivität beeinträchtigt, und es werden höhere Produktionskosten verursacht. Um diese Nachteile zu vermeiden, muß die Anzahl der dünnen metallischen Schichten verringert werden. Das führt jedoch zu einer Verschlechterung der magnetischen Charakteristika sowie der elektromagnetischen Umwandlungscharakteristika.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Typ mit dünner metallischer Schicht mit ausgezeichneten magnetischen Charakteristika und elektromagnetischen Umwandlungscharakteristika zu schaffen sowie eine Vorrichtung, mit der ein derartiges magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Produktivität erhalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß Patentanspruch 1, das gekennzeichnet ist durch eine Schicht (M1), in der ein Neigungswinkel (R) einer Richtung eines metallischen Teilchens (Q) bezüglich der Normalen (N) des Substrats (8) allmählich zunimmt, und eine Schicht (M2), in der der Neigungswinkel (R) der Richtung des metallischen Teilchens (Q) bezüglich der Normalen (N) des Substrats (8) mit zunehmendem Abstand des metallischen Teilchens (Q) von dem Substrat (8) allmählich abnimmt.

Ein derartiges Aufzeichnungsmedium kann hergestellt werden unter Verwendung einer Vorrichtung, in der eine Vakuumatmosphäre vorliegt und die ein entlang einer zylindrischen, peripheren Oberfläche einer Walze laufendes Substrat sowie eine diesem zugewandte Verdampfungsquelle umfaßt, welche ein zu verdampfendes Basismaterial enthält und wobei aus der Verdampfungsquelle ein Dampfstrom schräg dem Substrat auf der Walze zugeführt wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwei Walzen einer Verdampfungsquelle zugeordnet, und der Dampfstrom wird in der Weise aus der Verdampfungsquelle dem Substrat zugeführt, das die Abscheidung von Teilchen auf der ersten Walze mit einem geringen Neigungswinkel beginnt, auf der zweiten Walze hingegen bei einem großen Neigungswinkel beginnt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Beziehung zwischen einem Substrat und einem Neigungswinkel der metallischen Teilchen;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 3 eine Struktur eines magnetischen Aufzeichnungsmediums vom Typ mit dünner metallischer Schicht, erhalten mit der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden im folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Bezugszeichen 4 in Fig. 2 bezeichnet einen Vakuumtank zur Schaffung einer Vakuumatmosphäre. Das Innere des Vakuumtanks ist durch eine Zwischenwand 5 in zwei Kammern 6, 7 geteilt. In der Zwischenwand 5 sind in der Nähe des Zentrums Schlitze d1, d2 ausgebildet, die als Durchgänge für einen Metalldampfstrom dienen. In der oberen, durch die Zwischenwand 5 abgeteilten Kammer 6 ist ein Treibersystem 9 ausgebildet, mit dem ein langes, nichtmagnetisches Substrat 8, wie eine Polyesterfolie, angetrieben und geführt werden kann. Das Treibersystem 9 umfaßt eine Spindel 10 zum Aufwickeln des Substrats 8, eine Spindel 11 zum Zuführen des Substrats 8; zwei zylindrische Walzen 12, 13 und eine Führungsrolle 14. Das Substrat 8, das von der Spindel 11 zugeführt wird, gelangt nacheinander in Kontakt mit der peripheren, zylindrischen Oberfläche der Walze 12 → der Rolle 14 → der peripheren, zylindrischen Oberfläche der Walze 13 und wird schließlich auf die Spindel 10 aufgewickelt. Das Substrat 8 läuft mit einer gewünschten Geschwindigkeit in einer gewünschten Richtung, und zwar abhängig von den Drehbewegungen der Spindel 10 und der Spindel 11 in die a-Richtung oder in die b-Richtung. Die Walzen 12, 13 weisen jeweils die gleiche Höhe bezüglich der parallel angeordneten Spindel auf und sind so angeordnet, daß sich ihre peripheren Oberflächen nahekommen.

In der unteren Kammer 7, die unterhalb der Trennwand 5 ausgebildet ist, ist eine einzige Verdampfungsquelle 15 angeordnet, und zwar mit gleichem Abstand von den beiden Walzen 12, 13. Wenn auch in der gezeigten Ausführungsform eine Verdampfungsquelle vom Elektronenstrahltyp schematisch dargestellt ist, so ist doch die Art der Verdampfungsquelle 15 nicht kritisch. Das zu verdampfende Basismaterial 17 in einem mit Wasser gekühlten Kupfergefäß 16 wird erhitzt, um es mittels eines beschleunigten Elektronenstrahls, der durch Betätigung eines Elektronengenerators 18 erzeugt wird, zu verdampfen. Bei dem zu verdampfenden Basismaterial 17 kann es sich um ein Metall oder eine Legierung von Eisengruppenelementen, wie Kobalt, Nickel und Eisen, oder um eine Legierung eines Eisengruppenelements mit einem anderen Element als solchen der Eisengruppenelemente handeln. Die Bezugszeichen 19, 20 bezeichnen Gasauslaßöffnungen. In der Vorrichtung mit der beschriebenen Struktur wird ein von dem zu verdampfenden Basismaterial 17 austretender Dampfstrom durch die Schlitze d1, d2 der Trennwand 5 zur Oberfläche des Substrats 8 gespeist, welches entlang der peripheren Oberflächen der Walzen 12, 13 läuft. Dabei scheidet sich der Dampf in Form metallischer Teilchen ab. Der Dampfstrom wird dem auf den Walzen 12, 13 laufenden Substrat 8 in der Weise zugeführt, daß er sich unter Ausbreitung im Bereich der Flächenwinkel α1 bzw. α2 abscheidet. Die Winkel α1 bzw. α2 werden durch die Verbindungslinie der Verdampfungsquelle 15 mit der Kante des Schlitzes d1 bzw. d2 und die jeweilige Tangente der Walze ausgespannt. Auf dem über die Walzen 12, 13 laufenden Substrat 8 bilden sich Abscheidungsbereiche für die Dampfströmung mit Zentrumswinkeln β1 oder β2 aus, welche den Winkeln α1 oder α2 entsprechen. Wenn das Substrat 8 sich auf den Walzen 12, 13 in die Richtung bewegt, die durch die Pfeillinie a angegeben ist, ist der Neigungswinkel R der Dampfströmung bezüglich der Normalen N des Substrats 8 auf der ersten Walze 12 am Punkt P1, an dem die Zuführung der Dampfströmung von der Verdampfungsquelle 15 beginnt, am kleinsten. Entsprechend der Bewegung des Substrats in Richtung a nimmt der Neigungswinkel R allmählich zu.

Andererseits ist der Neigungswinkel R auf der zweiten Walze 13 am Punkt P2 am größten, an dem wiederum die Zuführung des Dampfstroms auf das Substrat 8 beginnt. Entsprechend der Bewegung des Substrats 8 in Richtung a nimmt der Neigungswinkel R allmählich ab.

Die mittels dieser Vorrichtung hergestellten dünnen metallischen Schichten M des magnetischen Aufzeichnungsmediums sind somit als Mehrschichtenstruktur ausgebildet, und zwar mit einer Schicht M1, in welcher der Neigungswinkel R der Richtung der metallischen Teilchen Q bezüglich der Normalen auf das Substrat 8 mit zunehmendem Abstand von dem Substrat 8 allmählich zunimmt, und mit einer Schicht M2, in welcher der Neigungswinkel R der Richtung der metallischen Teilchen Q bezüglich der Normalen auf das Substrat 8 mit zunehmendem Abstand von dem Substrat 8 allmählich abnimmt.

Es hat sich herausgestellt, daß durch Ausbildung einer derartigen Struktur ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit ausgezeichneten magnetischen Charakteristika und elektromagnetischen Umwandlungscharakteristika erhalten werden kann. Es wird angenommen, daß die metallischen Teilchen Q unter Änderung ihrer Richtung kontinuierlich verbunden sind. Dadurch verbessern sich die magnetischen Charakteristika, die scheinbare Länge der Teilchen ist vergrößert, und man erhält eine verbesserte Formanisotropie.

Darüber hinaus können die beiden dünnen metallischen Schichten in einem Arbeitsgang unter Verwendung der beiden Walzen 12, 13 ausgebildet werden. Dadurch kann die Effizienz hinsichtlich der Ausbildung dünner metallischer Schichten um etwa das Zweifache im Vergleich mit der Verwendung von lediglich einer Walze verbessert werden.

Im folgenden werden Ausführungsformen des unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhaltenen magnetischen Aufzeichnungsmediums anhand von Beispielen näher erläutert. Dabei werden die Durchmesser der zylindrischen Walzen 12, 13, die Art der Verdampfungsquelle 15 und die relativen Positionen der Walzen 12, 13 und der Verdampfungsoberfläche variiert.

Beispiel 1

Unter den im folgenden angeführten Bedingungen wird jeweils ein magnetisches Aufzeichnungsmedium in einer Vorrichtung gemäß Fig. 2 hergestellt.

Substrat
Polyesterfolie mit einer Dicke von 12 µm
Basismaterial 17 für die Verdampfung	Kobalt-Nickel-Legierung von Co : Ni von 80 : 20 (nach Gewicht)
Vakuum in der oberen Kammer 6	1,33 × 10⁻² bis 1,33 × 10⁻³ mbar
Vakuum in der unteren Kammer 7	1,33 × 10⁻⁵ bis 1,33 × 10⁻⁶ mbar
Bildungsrate der metallischen Schicht	100 nm/min unter der Voraussetzung, daß die Laufgeschwindigkeit des Substrats 8 Null ist
Laufgeschwindigkeit des Substrats	40 cm/min
Laufrichtung des Substrats	Richtung a
Walzentemperatur	70 bis 80°C

Die Trennwand 5 ist so angeordnet, daß sich 60° als kleinster Neigungswinkel R für die der Walze 12 zugeführte Metalldampfströmung ergibt. Außerdem wird die Trennwand 5 so eingerichtet, daß keinerlei Strömung des Metalldampfstroms zur Walze 13 erfolgt. Das resultierende magnetische Aufzeichnungsmedium wird als Probe A1 bezeichnet.

Die Trennwand 5 wird bezüglich der Walze 12 nicht verändert, bezüglich der Walze 13 wird jedoch die Trennwand so eingerichtet, daß sich ein Neigungswinkel R der Metalldampfströmung von 60° ergibt. Das resultierende magnetische Aufzeichnungsmedium wird als Probe B1 bezeichnet.

Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt. Es wird jedoch das Eisenmetall Fe als zu verdampfendes Basismaterial eingesetzt. Die resultierenden Proben der magnetischen Aufzeichnungsmedien werden entsprechend Beispiel 1 als Proben A2 und B2 bezeichnet. Die Eigenschaften der in den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Proben A1, A2, B1 und B2 werden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1

Aus der Tabelle 1 geht hervor, daß die Dicke der dünnen metallischen Schichten der Proben B1, B2 gemäß der vorliegenden Erfindung jeweils etwa doppelt so groß ist wie die der korrespondierenden Proben A1, A2, die gemäß dem herkömmlichen Einwalzenverfahren hergestellt wurden. Die Effizienz der Herstellung ist ebenfalls um das Doppelte gesteigert. Die magnetischen Charakteristika, wie z. B. die Koerzitivkraft und die Restmagnetflußdichte, der Proben B1 und B2 sind denen der Proben A1, A2 in bemerkenswerter Weise überlegen. Man beobachtet also eine Verbesserung der magnetischen Charakteristika. Die Restmagnetflußdichte wird im allgemeinen nicht durch den Parameter der Dicke der metallischen Schichten beeinflußt. Trotzdem sind bei den Proben B1, B2 die Restmagnetflußdichten, verglichen mit den Proben A1, A2, hervorragend. Diese Tatsache verdeutlicht den durch die vorliegende Erfindung bewirkten Effekt hinsichtlich der Verbesserung der magnetischen Charakteristika.

Hinsichtlich der elektromagnetischen Umwandlungscharakteristika, die unter Verwendung eines herkömmlichen Kassettenbandgeräts bestimmt wurden, sind die Geräuschpegel (Vergleich: Biasgeräusch; Bandgeschwindigkeit 4,75 cm/sec; Einstellung: high position) der Proben B1, B2 jeweils um 2,0 dB bzw. 1,5 dB, verglichen mit den Proben A1, A2, verbessert. Die Empfindlichkeit bei 333 Hz ist bei den Proben B1, B2 ebenfalls besser, und zwar um 3,0 dB bzw. 2,0 dB.

Gemäß der obigen Beschreibung sind bei einer Vorrichtung, in der eine Vakuumatmosphäre vorliegt und die ein entlang einer zylindrischen, peripheren Oberfläche einer Walze laufendes Substrat sowie eine Verdampfungsquelle mit einem Gehalt eines zu verdampfenden Basismaterials umfaßt, wobei diese Teile einander so zugewandt sind, daß ein Dampfstrom aus der Verdampfungsquelle unter einem Neigungswinkel dem Substrat auf der Walze zugeführt wird, erfindungsgemäß zwei Walzen für eine einzige Verdampfungsquelle vorgesehen. Die Dampfströmung wird von der Verdampfungsquelle dem Substrat zugeleitet, und zwar in der Weise, daß die Abscheidung der Teilchen auf der ersten Walze bei einem kleinen Neigungswinkel beginnt, wohingegen die Abscheidung auf der zweiten Walze bei einem großen Neigungswinkel beginnt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das magnetische Aufzeichnungsmedium vom Typ mit dünner metallischer Schicht mittels der Schrägabscheidung mit hoher Effizienz hergestellt werden. Es kann ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Typ mit dünner metallischer Schicht erhalten werden, das ausgezeichnete magnetische Charakteristika und elektromagnetische Umwandlungscharakteristika aufweist.

Claims (2)

1. Magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Typ mit dünner metallischer Schicht, bei dem auf einem Substrat durch Vakuumabscheidung eine Mehrschichtenstruktur aus dünnen metallischen Schichten ausgebildet ist und wobei die Metallteilchen in den dünnen metallischen Schichten bezüglich der Substratnormalen geneigt sind, gekennzeichnet durch eine Schicht (M1), in der ein Neigungswinkel (R) einer Richtung eines metallischen Teilchens (Q) bezüglich der Normalen (N) des Substrats (8) allmählich zunimmt, und eine Schicht (M2), in der der Neigungswinkel (R) der Richtung des metallischen Teilchens (Q) bezüglich der Normalen (N) des Substrats (8) mit zunehmendem Abstand des metallischen Teilchens (Q) von dem Substrat (8) allmählich abnimmt.

2. Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß dem Patentanspruch 1, umfassend eine Vakuumatmosphäre; ein entlang einer zylindrischen, peripheren Oberfläche einer Walze laufendes Substrat und eine Verdampfungsquelle mit einem Gehalt eines zu verdampfenden Basismaterials, wobei das Substrat auf der Walze und die Verdampfungsquelle einander so zugewandt sind, daß ein aus der Verdampfungsquelle austretender Dampfstrom unter einem Neigungswinkel auf das Substrat auftrifft, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Walzen (12, 13) einer einzigen Verdampfungsquelle (15) zugeordnet sind und der Dampfstrom aus der Verdampfungsquelle (15) dem auf den Walzen (12, 13) laufenden Substrat (8) in der Weise zugeleitet wird, daß die Abscheidung von Teilchen auf der ersten Walze (12) unter einem kleinen Neigungswinkel R beginnt, hingegen auf der zweiten Walze (13) unter einem großen Neigungswinkel R beginnt.