[发明专利]氢化碳薄膜

说明书

本发明涉及磁盘驱动器领域。更准确地说本发明涉及用于磁盘驱动器的薄膜磁盘，其中盘或滑动器起码有一层氢化碳层。

磁盘驱动器或直接存取存储器件(“DASD”)包括堆叠在轴上的一个或多个薄膜磁盘。多层薄膜层淀积在硬衬底上，典型的情况下包括底层、磁层和保护外层。通过以反映数据的图案使盘的各部分磁化的办法来把数据存储在这些盘上。

读头和写头包藏在所谓滑动器的小陶瓷元件内。当以全速工作时，即当向盘写入或从盘读出数据时，滑动器典型地在离盘表面一英寸的百万分之一至二的高度处飞翔。在起动和停下过程期间，当盘不旋转或转动太慢而不能产生气垫作用时，滑动器会与盘接触。冲击事件也会引起与盘的接触。也有令驱动器在运行下使滑动器基本上与盘表面接触的方案。

因而滑动器与盘要求有耐磨涂层。试验过各种材料用于盘外层，包括了碳、二氧化硅和各种其它氧化物。已经知道溅射碳膜的氢化能改进薄膜的耐磨性，如Yamashita的美国专利No.5,045,165所讨论的那样。Yamashita发现，把20％氢加到溅射室，就会引起明显数量的氢结合到薄膜的碳中。Kokai等在4,755,426中介绍使用基本上含有碳、氢和氧的含碳外层。

Ishikawa等(IEEE Trans.Mag-22，No.5，Sept.1986)发表了双外层的应用，即第一层为或者是溅射碳或者是PCVD碳，后面跟着用较高压强乙炔所淀积的第二碳层。在DC或RF放电室中在乙炔气氛下获得PCVD碳。使用高压强乙炔来淀积上层，以便得到软的层。当PCVD碳用作第一层时，它在低压强乙炔下淀积。与此相似，Nakamura等(是IEEE文章的共同作者)在4,804,590中介绍使用这样获得的两含碳材料层，即在乙炔气氛下在DC或RF放电室中使下层较硬些而上层较软些。较软和较润滑的层是含6％或更多些氢和氟中的任一种或两者俱有，而较硬层含5％或更少些氢和氟。为了有更好的附着力，提议在磁层上面使用铬或钛作中间层。

在美国专利5,368,937中Itoh结合集成电路和热磁头(thermalheads)描述了在等离子CVD过程中用增加偏置电压的办法来产生非晶氢化碳层，在该层中硬度沿着向表面的方向增加。增加偏置电压的一个办法是逐渐减小工作室中反应气体的压强。

Seki等描述了这样的碳膜，它在离开表面的方向上有逐渐减小的掺杂浓度。

氢的存在减小了薄膜对底下的磁层的附着力。此外，在某一定范围内氢的存在减小了硬度和密度。

在一个实施例中本发明是在磁盘上的这样一种保护薄膜涂层，它的氢化程度随着厚度而增加。在一个实施例中，盘涂敷这样的溅射氢化碳(C：H)薄膜，它的氢浓度沿着向表面的方向增加。本发明的第二实施例使用了这样的双层薄膜，其中，下层的氢含量调整为0到35％的氢，以便获得较硬而又有所希望的附着力特性，而上层的氢含量调整为35％以上的氢，以便形成有较低表面能的层，而较高的接触角表明较低的表面能。本发明的第三实施例使用了这样的三层薄膜结构。在这实施例中，在与磁层接触的底层使用最小氢化程度，以便得到最好的附着力；在中间层使用中间氢化程度，以便得到高的硬度；顶层使用高的氢化程度，以便获得低的表面能。与以均匀的氢化程度的氢化碳薄膜相比，或与没优化氢化程度的双层相比，本发明的每个实施例都给磁盘提供了更高的耐用性或耐磨性。由于有好的附着力和好的耐磨性，本发明的外层预定有承受与滑动器接触所造成的应力的能力。

图1是磁盘驱动器的顶视图。

图2A是根据本发明进行涂敷的盘的放大侧视图。

图2B是根据本发明的双层外层的放大侧视图。

图2C是根据本发明的三层外层的放大侧视图。

图3是在本发明的三层涂层上进行的刮痕附着力试验的曲线图。

图4是碳氢膜的硬度与膜的氢化量的关系曲线图。

图5是水的接触角与氢化程度的关系曲线图。

图6A-C是表示在氢化碳薄膜样品中氢梯度的各种曲线图。

本发明涉及用于磁盘驱动器的磁盘和制造这种磁盘的方法。参考附图能更好地理解本发明。图1是本发明可有效地在其中应用的那一类磁盘驱动器的顶视图。它包括旋转致动器115和相关联的安装在转轴112上的磁存储盘114，转轴112被安装在壳体(没画出)内的驱动电动机(没画出)转动。旋转致动器沿着弧形轨迹跨盘移动滑动器120。旋转致动器包括声圈电动机(VCM)116。来自致动器的电信号经带状电缆118到达控制电子电路119。