[發明專利]磁記錄介質用潤滑劑及其用途

有效

• 申請號: 00805484.3
• 申請日: 2000-03-24
• 公開（公告）號: CN1349644A
• 公開（公告）日: 2002-05-15
• 發明（設計）人: 塞爾達·京塞爾;克利福德·費尼爾;邱一清
• 申請（專利權）人: 彭佐爾·奎克州立公司
• 主分類號: G11B5/72
• 分類號: G11B5/72;C07C13/28;C07C43/13;C07C43/178;C07C69/84;C07C211/25;C10M105/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃健,劉新宇

相關申請交叉參考

本申請要求于1999年3月26日申請的美國臨時申請順序號60/126,372、名為“磁記錄介質用潤滑劑及其用途”申請的優先權。

發明領域

本發明涉及一種其上形成有潤滑膜的磁記錄介質的制造方法。此外，本發明還涉及一種含有該磁記錄介質的數據記錄/檢索設備。

發明背景

薄膜磁記錄磁盤和磁盤設備普遍用于以可磁化形式儲存大量數據。在過去十年中，磁記錄已成為現代計算機系統儲存數字信息的主導技術。

磁記錄通常是通過磁介質和磁記錄頭之間的相對運動來完成的。磁記錄頭由小電磁鐵構成，其有一個面向磁介質的縫隙。寫入過程中，向該電磁鐵的線圈上施加電流，由此在磁頭縫隙產生邊緣場并根據外加于磁頭的電流的方向磁化磁介質。在讀取過程中，來自磁介質的磁通被磁頭核心攔截，在讀取頭的線圈感應電壓脈沖。

圖1A和1B說明了一種典型的磁盤驅動器。圖1A是該磁盤驅動器的俯視圖，圖1B是該磁盤驅動器的側視圖。磁盤驅動器10一般包括磁盤11和用于向該磁盤11寫入信息和從該磁盤讀取信息的磁盤磁頭16。磁盤磁頭16可包括讀/寫元件12和滑動觸頭13。磁盤磁頭16連接到懸臂14，該懸臂又連接到旋轉傳動器15。

儲存或檢索數據的一般方法被稱為接觸啟動/停止(也稱為“CSS”)。在典型的CSS操作中，磁盤磁頭和磁盤的表面被設置成在操作開始時彼此接觸。之后，通過使磁盤進行預定的旋轉，從而在磁頭和磁盤的表面之間形成空氣層。在這種狀態下進行數據的記錄或復制。運行結束時，停止磁盤的旋轉。這時，磁頭和磁盤的表面如同運行開始時一樣處于摩擦接觸的狀態。在該摩擦接觸狀態中的磁頭和磁盤之間產生的摩擦力會磨損磁頭和磁盤。最終這種摩擦力會損壞磁頭和磁盤。此外，在摩擦接觸狀態中，有時磁頭高度的輕微改變會對磁頭產生不均勻負載，因此導致磁頭和磁盤表面的損壞。

為防止由于與磁頭接觸或在磁頭上滑動引起的磁盤磨損，在該磁盤的表面上提供一層潤滑劑層。常用于磁盤的潤滑劑是全氟聚醚(“PFPE”)。為增強磁盤的耐磨性和保護磁性材料不受PFPE潤滑劑的腐蝕影響，有時在磁介質和潤滑劑層之間提供一層保護層。保護層可包括無定形碳、金剛石類碳和其他物質。

由于計算機的普遍使用，磁盤的面數據儲存密度已快速并持續不減的增長了幾乎40年。預計這種向高記錄密度發展的趨勢會繼續。例如，目前的面積密度是大約0.5千兆字節/平方英寸。下一代磁盤將具有約10千兆字節/平方英寸的面密度。幾年內，預計面密度將超過40千兆字節/平方英寸。為獲得高記錄密度，磁頭應位于距磁介質盡可能近的位置。磁頭的尖端和磁介質表面之間的距離被稱為“飛行高度”。例如，為獲得約0.5千兆字節/平方英寸的面密度，需要飛行高度在約25-30nm范圍內。為獲得10千兆字節/平方英寸的面密度，飛行高度應縮減至約10-15nm。如果希望面密度達到40千兆字節/平方英寸，飛行高度應進一步縮減至約3.5nm。這意味潤滑劑層(或膜)的厚度與保護層的厚度總和約3nm或更小。因此，由于一直試圖獲得更高密度的磁盤，所以磁頭-磁盤界面的可靠性愈來愈取決于潤滑膜的壽命和性能。換句話說，潤滑膜的特性如物理、化學和摩擦性能對所述高密度磁盤的性能有關鍵性的影響。

首先，潤滑膜或層的使用壽命應能與驅動器相一致。如果潤滑膜過早磨損，磁盤驅動器會因此受損。此外，潤滑劑層應能耐化學降解。潤滑劑層的化學降解可由熱解、與固體表面的催化反應和由于與磁盤磁頭的高速接觸產生的機械剪切作用而引起。

除化學穩定性以外，在研制磁盤潤滑劑系統中的主要挑戰是提供充分的耐用性而不會增大靜摩擦力至無法接受的程度。于磁盤使用壽命期間，磁頭經歷數千次停止及啟動循環。若磁盤磁頭與磁介質間的靜摩擦力過大，則驅動馬達無法產生足夠扭矩來重新驅動磁盤旋轉，結果導致磁盤驅動器故障。

如上所述，PFPE類已被廣泛用于磁記錄介質中形成潤滑膜。PFPE類相當昂貴。因此，需要有較廉價的替代品。盡管PFPE類有良好的熱穩定性，但當它們與路易斯酸接觸時易于分解。這是一個重要考慮原因，因為磁頭經常是由Al₂O₃/TiC復合材料制造的，Al₂O₃可轉化成AlF₃，這是一種強路易斯酸。AlF₃的形成導致PFPE潤滑劑的化學降解。此外，當將PFPE涂布到磁介質上時，一般使用氯氟化烴(“CFCs”)作溶劑。CFCs對臭氧層有害，如可能應避免使用。