Brevet FR2474737A1 — publié le 19810731

La présente invention concerne un milieu d'enregistrement magnétique comprenant un film magnétique ayant une anisotropie magnétique perpendiculaire à la surface d'un substrat, c'est-à-dire, ayant des axes d'aimantation perpendiculaires au film. Un milieu d'enregistrement magnétique de ce type est décrit dans le brevet Shunichi Iwasaki et autres dans les demandes de brevet japonais nO Syo 52-134.706; 134.706/1977. Dans le milieu d'enregistrement magnétique, le film magnétique comprend 70 %-88 % en poids de cobalt et 12 % - 30 % en poids de chrome et est formé sur un substrat par pulvérisation. Comme cela sera décrit ultérieurement en liaison avec l'une des figures des dessins d'accompagnement, le substrat doit être chauf- fé à une température supérieure à 1500C pendant la pulvérisation de façon à obtenir l'anisotropie magnétique souhaitée.Par conséquent, le substrat doit etre thermiquement stable. Cela exclut l'utilisation du polyester, matériau généralement utili- sé dans les bandes magnétiques courantes. I1 en résulte que la polyimide a récemment remplacé le polyester.Mais la polyimide est inférieure au polyester en tant que substrat à certains égards, par exemple en ce qui concerne l'égalité de surface et le prix. La présente invention a par conséquent pour objet de prévoir un milieu d'enregistrement magnétique, où un film ma gnétique a une anisotropie magnétique perpendiculaire à la surface d'un substrat. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un milieu d'enregistrement magnétique du type décrit cidessus, où le polyester peut être utilisé comme substrat. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un milieu d'enregistrement magnétique du type décrit cidessus, où l'anisotropie magnétique souhaitée est obtenue avec une force coercitive rendue contrôlable. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un milieu d'enregistrement magnétique du type décrit cidessus, où le film magnétique peut comprendre une certaine quantité d'impuretés. Un milieu d'enregistrement magnétique selon la présente invention comprend un substrat en matériau non magnétique ayant une surface principale et un film magnétique formé sur la surface principale sans processus d'orientation. Le film magnétique est constitué d'une composition de cobalt et de chrome et a une anisotropie magnétique perpendiculaire à la surface principale de sorte qu'il est aimanté perpendiculairement à cette surface. Selon la présente invention, le film comprend en outre jusqu'à 30 % en poids de nickel, à l'exclusion de O % de nickel. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 représente une vue partielle en coupe d'un milieu d'enregistrement magnétique selon la présente invention; La figure 2 représente une courbe des caractéristiques d'hystérésis du milieu d'enregistrement magnétique de la figure 1; La figure 3 est une courbe représentant la température en fonction de la force coercitive d'un milieu d'enregistrement magnétique classique; La figure 4 représente une courbe des caractéristiques de milieux d'enregistrement magnétique selon des premier, second, troisième et quatrième modes de réalisation de la présen te invention, les quantités de nickel et la force coercitive étant représentées en abscisse et en ordonnées, respectivement; et La figure 5 représente une courbe semblable des caractéristiques de milieux d'enregistrement magnétique selon des cinquième et sixième modes de réalisation de la présente invention. En liaison avec la figure 1, un milieu d'enregistrement magnétique selon la présente invention comprend un substrat 10 en matériau non magnétique ayant une surface principale et un film magnétique 11 formé sur la surface principale. Le substrat 10 a une épaisseur comprise entre 10 microns et 50 microns, alors que le film magnétique a une épaisseur comprise entre 0,5 micron et 1 micron. Le film magnétique 11 a une anisotropie magnétique perpendiculaire à la surface principale, de sorte qu'il peut être aimanté perpendiculairement à cette surface. Cela signifie que le film magnétique 11 comporte des axes d'aimantation perpendiculaires à la surface principale. Afin de simplifier la description, une telle anisotropie magnétique sera appelée anisotropie magnétique perpendiculaire. En liaison avec la figure 2, où l'abscisse et l'ordonnée représentent l'intensité d'un champ magnétique H en oersted et l'intensité d'aimantation M en gauss, respectivement, le film magnétique 11 de la figure 1 a une caractéristique d'hystérésis rectangulaire basée sur l'anisotropie magnétique perpendiculaire, indiquée en 12. Comme représenté en figure 2,le film magnétique 11 a une force coercitive, une aimantation de saturation et une aimantation résiduelle représentée en Hc(p) Ms, et Mr, respectivement. La caractéristique d'hystérésis suivant une direction parallèle à la surface principale est également représentée par une courbe en pointillé et a une aimantation résiduelle considérablement inférieure (ou négligeable) à la caractéristique d'hystérésis 12.Par conséquent, le film magnétique 11 est défini par la caractéristique 12 basée sur l'anisotropie magnétique perpendiculaire.La description suivante sera axée sur la seule anisotropie magnétique perpendiculaire. En liaison avec les figures 1 et 28 le film magnétique 11 est constitué d'une composition de cobalt et de chrome de façon à obtenir l'anisotropie magnétique perpendiculaire représentée en figure 2, et est formé sur le substrat 10 par pulvérisation. I1 est possible d'obtenir l'anisotropie magnétique perpendiculaire par pulvérisation sans avoir à suivre un processus d'orientation. On en déduit que l'anisotropie magnétique perpendiculaire du film magnétique 11 peut être attribuée à la présence de cobalt dont la structure cristalline est celle d'un système hexagonal. Cependant, l'aimantation de saturation Ms devient exagéree lorsque le cobalt seul est présent dans un film magnétique, comme cela a été souligné dans la demande de brevet japonais nO 134.706/77 citée antérieurement.L'addition de chrome sert à réduire l'aimantation de saturation M . Cepen- dant, une quantité excessive de chrome rend sensiblement égale à zéro l'aimantation de saturation M5. A cet égard, la quantité de chrome est choisie entre 12 % et 30 % en poids dans ladite demande de brevet. Pendant la pulvérisation, un mélange de cobalt et de chrome est placé dans une cible, le substrat 10 étant maintenu sur un support (non représenté). On a été surpris de constater que la force coercitive du film magnétique 11 était influencée par la température du support du substrat, comme cela sera décrit plus loin. Grâce à l'utilisation du film magnétique 11 ayant une anisotropie magnétique perpendiculaire,la densité d'enregistrement devient environ 10 fois supérieure à celle d'un film magnétique aimantable parallèlement à sa surface. En d'autres termes, il est possible avec le film magnétique à l'aniso- tropie perpendiculaire d'enregistrer magnétiquement des signaux ayant une longueur d'onde extrêmement courte, par exemple de 1,27 x 10 5 cm. Chaque signal est enregistré par une tête magné- tique dans le film 11, un espace étroit étant laissé entre un signal en cours d'enregistrement et le signal venant d'être enregistre. Par conséquent, le signal venant d'être enregistré répond au champ magnétique de la tête magnétique qui apparait lors de l'enregistrement de signaux suivants. Cela veut dire que la force coercitive Hc(p) du film magnétique 11 doit être aussi élevée que possible. D'autre part, une force coercitive anormalement élevée de, par exemple, 1500 oersteds déforme la caractéristique d'hystérésis rectangulaire et rend impossible l'utilisation du film magnétique 11 comme milieu d'enregistrement magnétique. I1 est préférable que la force coercitive H soit supérieure a 500 oersteds et inférieure c(p) à 1500 oersteds. En liaison avec la figure 3, où l'abscisse et l'ordonnée représentent la température en degré centigrade du support du substrat et la force coercitive H en oersted, c (p) respectivement, la courbe 13 représente la dépendance vis-à-vis de la température de la force coercitive dans le cas de quelques milieux ou échantillons d'enregistrement magnétique classique. Chaque échantillon comprend un substrat de polyimide et un film magnétique constitué, en poids de 20 % de chrome et de 80 % de cobalt. De plus, la pulvérisation a été effectuée pendant environ 4 heures lors de la fabrication de chaque échantillon par l'utilisation d'un appareil depulvérisation d'une puissance de 50 watts.A partir de la courbe 13, on comprend facilement que la force coercitive est davantage réduite lorsque la température du support diminue pendant la pulvérisation et qu'un milieu d'enregistrement magnétique sou haité ne peut être obtenu par pulvérisation à la température normale au moyen d'un tel dispositif de pulvérisation. Comme cela a été indiqué précédemment, le polyester est meilleur que la polyimide quant à l'égalité de surface et au coût, et ses caractéristiques d'emploi comme substrat pour milieu d'enregistrement magnétique ont déjà été normalisées. Par conséquent, il est souhaitable d'utiliser le polyester comme substrat de préférence à la polyimide. Cependant, le polyester est plus sensible aux endommagements thermiques que la polyimide.Plus spécifiquement, le polyester ne doit pas être chauffé au-dessus d'une température de 1500C alors que la polyimide résiste à une température d'environ 4000C. Compte tenu de ce qui précède, la polyimide a été utilisée dans les échantillons de la figure 3. Lors de la pulvérisation, le substrat en soi est chauffé à une température supérieure à celle du support par suite du bombardement, du plasma frappant le substrat à partir de la cible. Par conséquent, la température du support doit être aussi basse que possible en cas d'utilisation du polyester comme substrat. Selon une étude expérimentale effectuée par les inventeurs, le polyester a été affecté pendant la pulvérisation lorsque la température du support était maintenue à 1000C. Cela veut dire que la pulvérisation doit être exécutée avec une température de support inférieure à 1000C,de preférence à 50"C lorsque le substrat est constitué de polyester. Cependant, la force coercitive désirée n'est jamais atteinte à une telle température du support, comme cela a été décrit précédemment. De nouveau en liaison avec la figure 1, un milieu d'enregistrement magnétique selon un premier mode de réalisa- tion de la présente invention est constitué du film magnétique 11 comprenant jusqu'à 30 % en poids de nickel, à l'exclusion de O % en poids, en combinaison avec une composition de chrome et de cobalt . On a trouvé que l'addition de nickel permettait d'augmenter la force coercitive du film magnétique 11 et de réduire quelque peu l'aimantation de saturation M5. L'utilisation de plus de 30 % de nickel détériore cependant la caractéristique d'hystérésis rectangulaire et rend impossible son emploi comme milieu d'enregistrement magnétique. Plus particulièrement, le film magnétique comprend avec du nickel, 5 à 20 % en poids de chrome, le reste étant constitué de cobalt et d'impuretés, tels que le fer, le carbone, le tungstène et analogues accompagnant le cobalt. On a trouvé que l'anisotropie magnétique perpendiculaire n'était pas détériorée lorsque le reste comprend au moins 90 % en poids de cobalt. En d'autres termes, jusqu'à 10 % d'impuretés peuvent être présentes dans le reste. Une quantité de chrome supérieure à 20 % rend l'aimantation de saturation Ms sensiblement nulle, alors qu'une quantité de chrome inférieure à 5 % la rend considérablement élevée, par exemple supérieure à 1000 gauss, même lorsque le nickel coexiste avec le chrome. De préférence, la quantité de nickel est située entre 2 % et 10 % en poids du film magnétique 11. Une quantité de nickel inférieure à 2 % n'est pas suffisamment efficace pour augmenter la force coercitive alors qu'une quantité de nickel supérieure à 10 % a tendance à déformer quelque peu la caractéristique rectangulaire d'hystérésis. En liaison avec la figure 4, où l'abscisse et lors donnée représentent la quantité de nickel en pourcentage en poids et la force coercitive H en oersted, respectivement, c (p) la force coercitive Hc(p) a été mesurée après pulvérisation selon des premier second, troisieme et quatrième modes de réalisation de la présente invention.Les modes de réalisation 1 à 4 correspondent à l'adjonction de 2,5 %, 5,0 %, 7,5 % et 10 % en poids de nickel, respectivement, à la composition comprenant 15 % en poids de chrome et 85 % en poids de cobalt. I1 en résulte que le premier mode de réalisation comprend, en poids 2,4 % de nickel, 14,6 % de chrome, et 83,0 % de cobalt, et le second mode de réalisation, 4,7 % de nickel, 14,3 % de chrome et 81,0 % de cobalt.De même, le troisième exemple comprend en poids 6,6 % de nickel, 14,0 % de chrome, et 79,4 % de cobalt, et le quatrième mode de réalisation 9,1 % de nickel, 13,6 % de chrome et 77,3 % de cobalt. Dans chaque mode de réalisation, la pulvérisation dure environ 30 minutes grâce à l'utilisation d'un dispositif de pulvérisation d'une puissance de 400 watts, le substrat en polyimide étant maintenu à une température de 1500C. La force coercitive dans chacun des modes de réalisation 1 à 4 est représentée graphiquement par la courbe 14 de la figure 4. Comme le montre cette courbe, la force coercitive augmente avec la quantité de^nickel et est comprise entre 500 oersteds et 1500 oersteds. I1 a été confirmé dans chaque mode de réalisation que l'aimantation de saturation convenait à un milieu d'enregistrement magnétique. En liaison avec la figure 5, la courbe 15 représente la relation entre la quantité de nickel en pourcentage en poids et la force coercitive Hc(p) en oersted de films magnétiques fabriqués par pulvérisation avec des supports de substrat maintenus à une température de 1500C. Les films magnétiques ont été formés par addition de quantités variables de nickel à la compo sition comprenant, en poids, 13 % de chrome et 87 % de cobalt. Dans la figure 5, les cinquième et sixième modes de réalisation où 7,5 % et 10 % de nickel ont été ajoutés aux compositions, respectivement, sont représentés par la courbe 15, en même temps qu'un échantillon ne comprenant pas de nickel. Plus spécifiquement, le cinquième mode de réalisation comprend, en poids, 7,08 de nickel, 12,1 % de chrome et 80,9 % de cobalt et le sixième exemple, 9,1 % de nickel, 11,8 ode chrome et 79,1 % de cobalt. Dans ces exemples également, la force coercitive augmente avec la teneur en nickel. En figure 5, pour chacun des cinquième et sixième modes de réalisation de l'invention, la force coercitive a été représentée par des points sur une courbe 16 pour une pulvérisation effectuée avec un support de substrat maintenu à la température normale. Ainsi la force coercitive est remarquablement modifiée par l'addition de nickel pour devenir supérieure à 500 oersteds, méme lorsque le support du substrat est maintenu à la température normale pendant la pluvérisation. Cela signifie que le polyester peut être utilisé comme substrat à la place de la polyimide. Le dispositif de pulvérisation d'une puissance de 400 watts a tendance à provoquer un endommagement thermique intense d'un substrat par comparaison avec le dispositif de pulvérisation de 50 watts décrit en liaison avec la figure 3. Cependant, un tel endommagement thermique n'a pas été observé pour les substrats des cinquième et sixième modes de réalisation représentés par la courbe 16, même lorsque les substrats en polyester étaient placés dans le dispositif de pulvérisation de 400 watts. I1 apparaltra à l'homme de l'art que la présente invention peut être mise en application de différentes manières. Par exemple, le polyester peut être utilisé dans tous les modes de réalisation décrits en liaison avec les figures 4 et 5, si la température des substrats est maintenue constante à une valeur d'environ 1500C pendant la pulvérisation. La pulvérisation peut être effectuée avec une tension en courant continu, ou une tension haute fréquence dont la fréquence est comprise entre plusieurs centaines de kiloherzt et plusieurs dizaines de mégahertz. Lors de la pulvérisation, le cobalt, le chrome et le nickel peuvent être individuellement placés dans des cibles individuelles auxquelles une puissance électrique est appli quée, le cobalt, le chrome et le nickel ayant les pourcentages indiqués précédemment. De plus, un film magnétique peut être formé par évaporation sous vide ou placage par ions. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaitront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Milieu d'enregistrement magnétique comprenant un substrat en matériau non magnétique ayant une surface principale et un film magnétique formé sur la surface principale sans processus d'orientation, le film magnétique étant constitué d'une composition de cobalt et de chrome et ayant une anisotropie magnétique perpendiculaire à la surface principale de sorte que le film peut être aimanté perpendiculairement à la surface principale, caractérisé en ce que le film comprend en outre, en poids, jusqu'à 30 % de nickel, à l'exclusion d'un pourcentage de O %. 2 - Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition comprend entre 5 et 20 % en poids de chrome, le reste étant constitué d'au moins 90 % en poids de cobalt. 3 - Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la quantité de nickel est comprise entre 2 % et 10 % enpoids du film. 4 - Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le film comprend, en poids, 2,4 % de nickel, 14,6 % de chrome et 83,0 % de cobalt. 5 - Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le film comprend, en poids, 4,7 % de nickel, 14,3 % de chrome et 81,0 % de cobalt. 6 - Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le film comprend en poids 6,6 % de nickel, 14,0 % de chrome, et 79,4 % de cobalt. 7 - Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le film comprend, en poids, 9,1 % de nickel, 13,6 % de chrome et 77,3 % de cobalt. 8 - Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le film comprend, en poids, 7,0 % de nickel, 12,1 % de chrome et 80,9 % de cobalt. 9 - Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le film comprend, en poids, 9,1 % de nickel, 11,8 % de chrome et 79,1 % de cobalt. 10 - Milieu d'enregistrement magnétique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le substrat est en polyester. 11 - Milieu d'enregistrement magnétique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le substrat est en polyimide.