DE10022372A1

DE10022372A1 - Co-Fe-Ni-Magnetfilm mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte, den Film verwendender Dünnfilm-Verbundmagnetkopf und den Kopf verwendende Magnetspeichervorrichtung

Info

Publication number: DE10022372A1
Application number: DE10022372A
Authority: DE
Inventors: Keishi Ohashi; Mikiko Saito; Tamaki Toba
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2001-03-15
Also published as: US6507464B1; JP2000322707A; KR20000077200A; KR100402342B1

Abstract

Ein Co-Fe-Ni-Magnetfilm hat eine Zusammensetzung, die durch eine chemische Formel Co x Fe y Ni z (50 6 x 6 80, 20 6 y 6 40 und 3 6 z 6 10 (Gew.-%) dargestellt ist, und eine mittlere Korngröße von höchstens 40 nm. Der Co-Fe-Ni-Magnetfilm ist durch Elektroplattieren hergestellt. Ein Magnetkopf weist den Magnetfilm als Magnetpolschicht auf. Eine Magnetspeichervorrichtung weist eine Kombination aus dem Magnetkopf und einem Magnetaufzeichnungsmedium mit einer hohen Koerzitivkraft von 3500 bis 7000 Oe auf.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Magnetpolmaterial für einen Magnetkopf, einen Dünnfilm-Verbundmagnetkopf unter Verwendung desselben sowie eine Magnetspeichervorrichtung mit dem Dünn film-Verbundmagnetkopf.

Zur Realisierung einer hochdichten Aufzeichnung muß ein an einer Magnetspeichervorrichtung angeordneter Magnetkopf ein Aufzeichnungsmagnetfeld erzeugen, dessen Magnetfeldstärke zunehmend steigt.

In jüngeren Magnetspeichern, z. B. einer Magnetplatten einheit, wird vorwiegend ein Dünnfilm-Verbundmagnetkopf als Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung verwendet. Der Dünnfilm- Verbundmagnetkopf verfügt über einen magnetoresistiven Kopf und einen induktiven Kopf als Wiedergabekopf bzw. Aufzeich nungskopf. Durch individuelles Optimieren des Wiedergabekopfs und Aufzeichnungskopfs läßt sich die Leistung der Magnetspei chervorrichtung weiter verbessern.

Zur Erhöhung der Magnetfeldstärke des Aufzeichnungsma gnetfelds ist es notwendig, ein Magnetpolmaterial mit einer hohen Sättigungsflußdichte als Magnetpolschicht des Induk tanzkopfs zu verwenden. Ferner ist entscheidend, daß das Ma gnetpolmaterial in einem durch eine Spule erzeugten Magnet feld leicht magnetisiert wird. Daher muß das Magnetpolmateri al ein Magnetmaterial mit kleiner Koerzitivkraft und hoher Permeabilität sein, d. h. ein ausgezeichnetes weichmagneti sches Material.

Als Magnetpolmaterial des induktiven Kopfs kommt ver breitet eine Ni-Fe-Legierung (Permalloy) zum Einsatz, die durch Elektroplattieren erzeugt wird.

Bei diesem Dünnfilm-Verbundmagnetkopf wird oft ein Perm alloy verwendet, das einen solchen Zusammensetzungsbereich hat, daß der Ni-Gehalt in der Größenordnung von 81 bis 82 Gew.-% liegt, und das eine magnetostriktive Konstante hat, die etwa gleich null ist. Im folgenden wird das Permalloy mit diesem Zusammensetzungsbereich als 82er Permalloy bezeichnet. Das 82er Permalloy hat eine Sättigungsflußdichte zwischen 9000 und 10000 G (Gauß). Bei Verwendung eines ausgezeichneten weichmagnetischen Materials mit einer höheren Sättigungsfluß dichte ist es möglich, einen Magnetkopf mit einem Aufzeich nungsmagnetfeld herzustellen, das eine große Magnetfeldstärke und einen steilen Magnetfeldgradienten hat.

Dazu wurden verschiedene Materialien als weichmagneti sches Material vorgeschlagen, das zur Verwendung in einem Ma gnetkopf dient und das eine Sättigungsflußdichte hat, die hö her als die des 82er Permalloys liegt. Insbesondere hat ein Co-Fe-Ni-Magnetfilm, der aus einer ternären Co-Fe-Ni-Legie rung hergestellt ist, eine kleine Koerzitivkraft und magneto striktive Konstante sowie eine hohe Sättigungsflußdichte, die mindestens 14000 G beträgt. Daher wurde die Zusammensetzung aus der Co-Fe-Ni-Legierung und einem Zusatzstoff umfangreich untersucht.

Zum Beispiel offenbart die JP-A-H05-263170 einen Dünn film-Magnetkopf unter Verwendung eines Co-Fe-Ni-Films, der 60 bis 90 Gew.-% Co, 3 bis 9 Gew.-% Fe und 5 bis 15 Gew.-% Ni enthält.

Die JP-A-H08-241503 offenbart einen Dünnfilm-Magnetkopf unter Verwendung eines Co-Fe-Ni-Films, der 60 bis 80 Gew.-% Co, 8 bis 25 Gew.-% Fe und 15 bis 25 Gew.-% Ni enthält.

Die JP-A-H08-321010 offenbart einen Dünnfilm-Magnetkopf unter Verwendung eines Co-Fe-Ni-Films, der 60 bis 75 Gew.-% Co, 3 bis 9 Gew.-% Fe und 17 bis 25. Gew.-% Ni enthält.

Allerdings hat jeder dieser durch herkömmliche Verfahren erzeugten Co-Fe-Ni-Filme eine Sättigungsflußdichte in der Größenordnung zwischen 14000 und 18000 G und erreicht keine Sättigungsflußdichte mit noch höherem Wert. Aufgrund eines so großen Co-Gehalts hat zudem jeder der Co-Fe-Ni-Filme eine schlechtere Korrosionsbeständigkeit als ein Permalloy-Film. Die Korrosionsbeständigkeit ist zur Gewährleistung der Zuver lässigkeit einer Vorrichtung notwendig, z. B. eines Magnet kopfs, in dem der Co-Fe-Ni-Film zum Einsatz kommt.

Die JP-A-H11-74122 offenbart einen Co-Fe-Ni-Film, der 40 bis 70 Gew.-% Co, 20 bis 40 Gew.-% Fe und 10 bis 20 Gew.-% Ni enthält, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Der in dieser Veröffentlichung offenbarte Co-Fe-Ni-Film hat eine ho he Sättigungsflußdichte in der Größenordnung zwischen 19000 und 22000 G sowie eine geringe Koerzitivkraft von höchstens 2,5 Oe.

Allerdings erfordert die Zunahme der Magnetaufzeich nungsdichte einen Magnetkopf mit einem höheren Aufzeichnungs vermögen. Nach den jüngeren Fortschritten bei der Erhöhung der Magnetaufzeichnungsdichte wird eine minimale Ummagneti sierungsfläche als Aufzeichnungseinheit sehr klein und ist daher gegenüber dem Einfluß von Wärmeenergie selbst bei Raum temperatur anfällig. Bei einer Aufzeichnungsdichte über 10 Gigabit/Inch² wird die Aufzeichnungsmagnetisierung infolge von Wärmeschwankung instabil.

Zur Minimierung der Wärmeschwankung ist es am wirksam sten; die Anisotropieenergie einer Magnetschicht eines Ma gnetaufzeichnungsmediums zu erhöhen, um so die Aufzeichnungs magnetisierung gegenüber der Wärmeschwankung zu stabilisie ren. Allerdings ist eine solche Verstärkung der Anisotropie energie äquivalent zu einer Erhöhung der Stärke eines zur Ma gnetisierungsumkehr erforderlichen Magnetfelds, d. h. einer Koerzitivkrafterhöhung des Magnetaufzeichnungsmediums. Um Da ten auf das Magnetaufzeichnungsmedium mit großer Koerzitiv kraft zu schreiben, muß die Stärke eines Aufzeichnungsmagnet felds des Magnetkopfs erhöht werden. Daher ist ein Magnetma terial mit einer hohen Sättigungsflußdichte und der Fähigkeit zur Erzeugung eines stärkeren Aufzeichnungsmagnetfelds erfor derlich, um einer weiteren Erhöhung der Magnetaufzeichnungs dichte zu entsprechen.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen weichma gnetischen Film bereitzustellen, der eine kleine Koerzitiv kraft und magnetostriktive Konstante sowie eine hohe Sätti gungsflußdichte in der Größenordnung zwischen 20000 und 23000 G hat.

Eine spezifische Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Magnetmaterial mit einem geringeren Ni-Gehalt bereitzu stellen, um eine größere Sättigungsflußdichte mit einer aus reichend klein gehaltenen Koerzitivkraft und magnetostrikti ven Konstante zu erreichen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Magnetkopf mit diesem Magnetfilm bereitzustellen.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Magnetspeichervorrichtung bereitzustellen, die Wärme schwankung auch bei hoher Aufzeichnungsdichte unterdrücken kann, indem der vorgenannte Magnetkopf und ein Aufzeichnungs medium mit einer hohen Koerzitivkraft kombiniert werden.

Erfindungsgemäß, ist ein Co_xFe_yNi_z-Magnetfilm bereitge stellt, der eine Zusammensetzung hat, die durch eine chemi sche Formel Co_xFe_yNi_z (50 ≦ x ≦ 80, 20 ≦ y ≦ 40 und 3 ≦ z ≦ 10 (Gew.-%)) dargestellt ist, und der eine mittlere Korngröße von höch stens 40 nm hat.

Dieser Magnetfilm enthält eine große Co-Menge. Aller dings ist es möglich, die Korrosionsbeständigkeit des Films zu verbessern, wenn der Gehalt an S (Schwefel) als im Film enthaltene Verunreinigung höchstens 0,1 Gew.-% beträgt.

Erfindungsgemäß ist ferner ein Dünnfilm-Verbundmagnet kopf bereitgestellt, der einen Wiedergabekopf und einen in duktiven Kopf aufweist. Der induktive Kopf hat eine Magnet polschicht, die ganz oder teilweise den vorgenannten Co-Fe- Ni-Magnetfilm aufweist. In diesem Fall hat der Co-Fe-Ni-Ma gnetfilm vorzugsweise eine Dicke von 0,3 bis 2,0 µm (beide Grenzwerte eingeschlossen).

Erfindungsgemäß ist ferner eine Magnetspeichervorrich tung bereitgestellt, die eine Kombination aus dem vorgenann ten Dünnfilm-Verbundmagnetkopf und einem Magnetaufzeichnungs medium aufweist. In diesem Fall hat das Magnetaufzeichnungs medium vorzugsweise eine Koerzitivkraft von mindestens 3500 Oe. Hat das Magnetaufzeichnungsmedium eine größere Koer zitivkraft von mindestens 5000 Oe und eine noch größere Koer zitivkraft von mindestens 7000 Oe, ist die Magnetspeichervor richtung gegenüber dem Wärmeschwankungseinfluß auch bei hoch dichter Aufzeichnung weniger anfällig.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines charakteristischen Teils eines Dünnfilm-Verbundmagnetkopfs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines charakteristischen Teils, eines Dünnfilm-Verbundmagnetkopfs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines charakteristischen Teils eines Dünnfilm-Verbundmagnetkopfs gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Magnetspeichervorrichtung; und

Fig. 5 ist eine Ansicht von Überschreibkennwerten des erfindungsgemäßen Dünnfilm-Verbundmagnetkopfs im Vergleich zu einem herkömmlichen Dünnfilm-Verbundmagnetkopf.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.

Zunächst weist gemäß Fig. 1 ein Dünnfilm-Verbundmagnet kopf gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung einen induktiven Kopf mit einer Aufzeichnungsfunktion und einen ma gnetoresistiven Kopf mit einer Wiedergabefunktion auf. Der induktive Kopf verfügt über eine untere Magnetpolschicht 2, eine Isolierschicht 4, die darauf ausgebildet ist, um als Aufzeichnungsspalt zu dienen, und einen gemusterten Abschnitt mit einer darin eingebetteten Kupferspule 3 hat, und eine darauf abgeschiedene obere Magnetpolschicht 1. Der magnetore sistive Kopf verfügt über eine untere Abschirmschicht 6, eine darauf ausgebildete Isolierschicht 8, ein in die Isolier schicht 8 eingefügtes magnetoresistives Element 7 und eine auf die Isolierschicht 8 abgeschiedene obere Abschirmschicht 5. In der ersten Ausführungsform wird eine einzelne gemeinsa me Schicht sowohl als untere Magnetpolschicht 2 als auch als obere Abschirmschicht 5 verwendet. Die obere Magnetpolschicht 1 und die untere Magnetpolschicht 2 des induktiven Kopfs wei sen jeweils einen Co-Fe-Ni-Magnetdünnfilm auf. Der Co-Fe-Ni- Magnetdünnfilm ist durch Elektroplattieren ausgebildet, was später beschrieben wird, und hat weichmagnetische Kennwerte, z. B. eine hohe Sättigungsflußdichte zwischen 20000 und 23000 G sowie eine geringe Koerzitivkraft von höchstens 5 Oe.

Die untere Abschirmschicht 6 wird auf einem Aluminium-oxidfilm 10 gebildet, der auf einem Keramiksubstrat (nicht dargestellt) abgeschieden ist. Auf der oberen Magnetpolschicht 1 ist ein Isolierfilm 9 abgeschieden.

In diesem induktiven Kopf ist die Isolierschicht 4 (Auf zeichnungsspalt) zwischen der oberen Magnetpolschicht 1 und der unteren Magnetpolschicht 2 so eingefügt, daß sie einen ringförmigen Magnetkern bildet. Der ringförmige Magnetkern wird durch einen durch die Spule 3 fließenden Aufzeichnungs strom erregt, um ein Aufzeichnungsmagnetfeld zu erzeugen, das aus dem Aufzeichnungsspalt austritt. Im Aufzeichnungsmagnet feld wird eine Schreiboperation auf das Magnetaufzeichnungs medium durchgeführt.

Die obere und untere Magnetpolschicht 1 und 2 haben vor zugsweise jeweils eine Dicke von höchstens 5 µm, um die Ab nahme der Hochfrequenzpermeabilität infolge eines Wirbel stroms zu verhindern. Bei Aufzeichnung mit einer Frequenz von mindestens 100 MHz ist es bevorzugt, daß die Dicke höchstens 3 µm beträgt.

Im Vergleich zu einem herkömmlichen Kopf hat der Dünn film-Verbundmagnetkopf mit dem vorgenannten Aufbau ein hohes Schreib- oder Aufzeichnungsvermögen unter der Wirkung der Co- Fe-Ni-Magnetdünnfilme als obere und untere Magnetpolschicht 1 und 2. Durch Verwendung des Co-Fe-Ni-Magnetfilms läßt sich ein Magnetfeld mit erhöhter Magnetfeldstärke und erhöhtem Ma gnetfeldgradienten ohne übermäßige magnetische Sättigung der Magnetpolschicht erzeugen. Daher ist es möglich, ein rausch armes hochauflösendes Magnetaufzeichnungsmuster auf ein Ma gnetaufzeichnungsmedium mit großer Koerzitivkraft zuschrei ben.

Gemäß Fig. 4 weist eine Magnetspeichervorrichtung eine Kombination aus dem erfindungsgemäßen Dünnfilm-Verbundmagnet kopf und einem Magnetaufzeichnungsmedium mit großer Koerzi tivkraft auf. Der Dünnfilm-Verbundmagnetkopf ist an einem Ma gnetkopfschieber 33 angeordnet und über eine Aufhängung 34 und einen Arm 35 mit einem Schwingspulenmotor 36 gekoppelt. Der Schwingspulenmotor 36 dient zur Steuerung der Position des Magnetkopfs, d. h. er führt einen Nachlaufbetrieb durch. Das Magnetaufzeichnungsmedium 32 ist gegenüber dem Magnet kopfschieber 33 angeordnet und wird durch einen Antriebsmotor 31 rotiert. Der Dünnfilm-Verbundmagnetkopf führt Aufzeich nungs- und Wiedergabeoperationen als Reaktion auf ein Signal von einem Aufzeichnungs-/Wiedergabekanal 37 durch, der durch eine Steuereinheit 38 gesteuert wird. Ebenso werden der Schwingspulenmotor 36 und der Antriebsmotor 31 durch die Steuereinheit 38 gesteuert. In der Magnetspeichervorrichtung mit diesem Aufbau wurden die Aufzeichnungs- und Wiedergabe operationen unter Verwendung des Magnetaufzeichnungsmediums 32 mit einer Koerzitivkraft von 7000 Oe durchgeführt. Als Er gebnis erfolgte eine Magnetaufzeichnung mit einer hohen Auf zeichnungsdichte von 40 Gigabit/Inch² oder mehr sowie in ei nem durch Wärmeschwankung kaum beeinflußten stabilen Zustand.

Gemäß Fig. 2 hat ein Dünnfilm-Verbundmagnetkopf gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung einen ähnlichen Aufbau wie die erste Ausführungsform mit der Ausnahme, daß die obere und untere Magnetpolschicht 1 und 2 jeweils in zwei Teile unterteilt sind. Insbesondere weist ein Teil der oberen Magnetpolschicht 1, das zur Isolierschicht 4 benachbart ist, einen Co-Fe-Ni-Magnetfilm 11 der Erfindung auf. Gleichermaßen weist ein Teil der unteren Magnetpolschicht 2, der zur Iso lierschicht 4 benachbart ist, einen Co-Fe-Ni-Magnetfilm 12 der Erfindung auf.

Die Schreibfähigkeit läßt sich verbessern, wenn die Co- Fe-Ni-Magnetfilme 11 und 12 jeweils nur 0,1 µm dünn sind. Al lerdings ist eine Dicke von mindestens 0,3 µm bevorzugt, um den zuvor erwähnten Effekt voll zu zeigen. Eine Dicke von mindestens 0,5 µm ist stärker bevorzugt, um den genannten Ef fekt stark zu zeigen. Ist andererseits die Dicke größer als 2 µm, verschlechtert sich das Aufzeichnungsvermögen, da der Co-Fe-Ni-Magnetfilm eine relative Permeabilität von nur 300 bis 800 (DC) hat. Daher ist bevorzugt, daß die Dicke höch stens 2 µm beträgt.

Der andere Teil der oberen Magnetpolschicht 1 weist ei nen Hilfsmagnetfilm 13 auf. Ebenso weist der andere Teil der unteren Magnetpolschicht 2 einen Hilfsmagnetfilm 14 auf. Die Hilfsmagnetfilme 13 und 14 können jeweils aus einem weichma gnetischen Material, z. B. Permalloy, Sendust (Fe-Al-Si-Le gierung) und einer amorphen Co-Legierung, hergestellt sein. Vorzugsweise haben die Hilfsmagnetfilme 13 und 14 jeweils ei ne Dicke in der Größenordnung zwischen 2 und 5 µm.

Zur weiteren Verbesserung der Aufzeichnungs-/Wiedergabe funktionen ist die einzelne gemeinsame Schicht (im folgenden als gemeinsame Abschirmung bezeichnet), die sowohl als Ma gnetpolschicht (untere Magnetpolschicht 2) als auch als Ab schirmschicht (obere Abschirmschicht 5) dient, vorzugsweise aus einem weichmagnetischen Material mit einer magnetostrik tiven Konstante hergestellt, die null möglichst nahe kommt. Grund dafür ist, daß bei Herstellung der gemeinsamen Abschir mung aus einem Material mit einer großen magnetostriktiven Konstante der Einfluß der Aufzeichnungsoperation auch die Wiedergabeoperation beeinflußt, was zu häufig auftretenden Änderungen der Wiedergabewellenform führt. Angesichts dessen ist der Hilfsmagnetfilm 14 der gemeinsamen Abschirmung mit Ausnahme des Co-Fe-Ni-Magnetfilms 12 vorzugsweise aus einem Material mit einer kleinen magnetostriktiven Konstante herge stellt, z. B. einem 82er Permalloy mit einer magnetostrikti ven Konstante in der Größenordnung von 10^-7.

Der Dünnfilm-Verbundmagnetkopf mit dem zuvor erwähnten Aufbau wurde in die Magnetspeichervorrichtung von Fig. 4 ein gebaut. Durch Verwendung verschiedener Magnetaufzeichnungsme dien mit unterschiedlicher Koerzitivkraft als Magnetaufzeich nungsmedium 32 wurden Messungen der Überschreibkennwerte (O/W-Kennwerte) durchgeführt. In Fig. 5 ist das Meßergebnis dargestellt. Die Messung erfolgte mit einem Magnetabstand, der auf 48 nm (Flughöhe 25 nm) und 58 nm (Flughöhe 35 nm) ge halten wurde, sowie einer Frequenz zwischen 50 und 60 MHz. Zum Vergleich wurde ein herkömmlicher Kopf (in der Zeichnung als Permalloy-Magnetpolkopf bezeichnet) mit ähnlichem Aufbau wie der Dünnfilm-Verbundmagnetkopf mit der Ausnahme herge stellt, daß die obere und untere Magnetpolschicht 1 und 2 vollständig aus 82er Permalloy hergestellt waren. Am herkömm lichen Kopf wurden die O/W-Kennwerte ähnlich bewertet und sind auch in der Zeichnung dargestellt.

Wie Fig. 5 zeigt, konnte der Dünnfilm-Verbundmagnetkopf (in der Zeichnung als CoNiFe-Magnetpolkopf bezeichnet) unter Verwendung des Co-Fe-Ni-Magnetfilms der Erfindung ein rausch armes hochauflösendes Magnetaufzeichnungsmuster (S/R < 30 dB) schreiben, wenn das Magnetaufzeichnungsmedium eine große Ko erzitivkraft zwischen 3000 und 7000 Oe hatte. Bei einer hohen Aufzeichnungsdichte von 20 Gigabit/Inch² oder mehr (40 Giga bit/Inch² für das Magnetaufzeichnungsmedium mit 7000 Oe) war die Magnetaufzeichnung kaum durch die Wärmeschwankung beein trächtigt und damit stabil. Andererseits konnte der herkömm liche Dünnfilm-Verbundmagnetkopf solche ausgezeichneten Auf zeichnungs-/Wiedergabeoperationen auch dann nicht durchführen (S/R < 30 dB), wenn das Magnetaufzeichnungsmedium eine Koer zitivkraft von 3000 Oe hatte. Ferner war für das Magnetauf zeichnungsmedium mit einer Koerzitivkraft von 3500 Oe oder mehr das Schreiben unmöglich.

Diese Messung erfolgte bei den Magnetabständen von 48 nm und 58 nm. Durch weiteres Verringern des Magnetabstands läßt sich das Aufzeichnungsmagnetfeld verstärken, das durch den Aufzeichnungskopf auf das Magnetaufzeichnungsmedium ausgeübt wird. Daher wäre eine Aufzeichnung auf dem Magnetaufzeich nungsmedium mit hoher Koerzitivkraft von 7000 Oe oder mehr durch Einsatz des Dünnfilm-Verbundmagnetkopfs der Erfindung möglich, wenn der Magnetabstand weiter verringert ist. Ande rerseits war beim herkömmlichen Dünnfilm-Verbundmagnetkopf eine Aufzeichnung auf dem Magnetaufzeichnungsmedium mit einer Koerzitivkraft von 3500 Oe oder mehr auch dann unmöglich, wenn die Flughöhe auf 17 nm weiter verringert wurde.

Gemäß Fig. 3 hat ein Dünnfilm-Verbundmagnetkopf gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung einen ähnlichen Aufbau wie die zweite Ausführungsform dahingehend, daß ein Teil der oberen Magnetpolschicht 1, der zur Isolierschicht 4 als Aufzeichnungsspalt benachbart ist, den Co-Fe-Ni-Film 11 aufweist und daß ein Teil der unteren Magnetpolschicht 2, der zur Isolierschicht 4 benachbart ist, den Co-Fe-Ni-Film 12 aufweist. Ein Restteil der oberen Magnetpolschicht 1 mit Aus nahme des Co-Fe-Ni-Films 11 weist einen Hilfsfilm 23 auf. Gleichermaßen weist ein Restteil der unteren Magnetpolschicht 2 mit Ausnahme des Co-Fe-Ni-Films 12 einen Hilfsfilm 24 auf. In dieser Ausführungsform sind aber die untere Magnetpol schicht 2 und obere Abschirmschicht 5 nicht gemeinsam ausge bildet, sondern unterscheiden sich oder sind voneinander un abhängig. Zwischen der unteren Magnetpolschicht 2 und der oberen Abschirmschicht 5 ist ein Isolierfilm ausgebildet.

Somit hat die dritte Ausführungsform keinen Aufbau mit gemeinsamer Abschirmung. Daher läßt sich der Einfluß von Materialkennwerten der unteren Magnetpolschicht 2 auf die Wiedergabefunktion unterdrücken, und es läßt sich der Einfluß des Aufzeichnungsbetriebs auf die beim nachfolgenden Wieder gabebetrieb erhaltene Wiedergabewellenform unterdrücken. Häu fig wird ein solcher Einfluß beim Aufbau mit gemeinsamer Ab schirmung beobachtet. Daher kann die Magnetpolschicht aus ei nem Material mit einer relativ großen magnetostriktiven Kon stante hergestellt sein. Zum Beispiel kann ein weichmagneti scher Film zum Einsatz kommen, z. B. Permalloy, Sendust (Fe- Al-Si-Legierung) und eine amorphe Co-Legierung. Vorteilhaft zum Einsatz kommt insbesondere ein Ni-Fe-Film, der aus einer Ni-Fe-Legierung hergestellt ist, die 40 bis 55 Gew.-% Ni ent hält (im folgenden als 45er Permalloy bezeichnet), ein weichmagnetischer Film, der aus 45er Permalloy mit einer kleineren Menge anderer Elemente, z. B. Co, hergestellt ist, die zur Verbesserung der Kennwerte zugegeben werden, usw. Ob wohl die magnetostriktive Konstante mit einer Größenordnung von 10^-5 groß ist, handelt es sich beim 45er Permalloy um ein weichmagnetisches Material mit einer relativ großen Sätti gungsflußdichte von etwa 15000 G. Daher sind die Hilfsfilme 23 und 24 der oberen und unteren Magnetpolschicht 1 und 2 je weils aus einem Material, z. B. einem 45er Permalloy, mit ei ner hohen Sättigungsflußdichte hergestellt. Bei diesem Aufbau kann der Dünnfilm-Verbundmagnetkopf ein stärkeres Aufzeich nungsmagnetfeld erzeugen.

Der Dünnfilm-Verbundmagnetkopf mit dem zuvor beschriebe nen Aufbau wurde in die Magnetspeichervorrichtung von Fig. 4 eingebaut. Aufzeichnungs-/Wiedergabeoperationen wurden unter Verwendung verschiedener Magnetaufzeichnungsmedien mit unter schiedlichen Koerzitivkräften zwischen 2000 und 7000 Oe als Magnetaufzeichnungsmedium 32 durchgeführt. In der Magnetspei chervorrichtung der Erfindung war eine hochdichte Aufzeich nung mit 30 Gigabit/Inch² durch Verwendung des Aufzeichnungs mediums mit einer Koerzitivkraft von 5000 Oe oder mehr und mit 40 Gigabit/Inch² unter Verwendung des Aufzeichnungsmedi ums mit einer Koerzitivkraft von 7000 Oe oder mehr möglich.

Außerdem wurde die Magnetaufzeichnung kaum durch Wärmeschwan kung beeinflußt und war damit stabil.

Im Dünnfilm-Verbundmagnetkopf mit gemeinsamer Abschir mung gemäß der zweiten Ausführungsform kann der Hilfsfilm 13 der oberen Magnetpolschicht 1 aus einem Material, z. B. einem 45er Permalloy, mit einer hohen Sättigungsflußdichte herge stellt sein. Bei diesem Aufbau kann der Dünnfilm-Verbundma gnetkopf ein starkes Magnetfeld im Vergleich zur Verwendung eines 82er Permalloys erzeugen.

Im folgenden wird ein Verfahren (Elektroplattieren) zur Herstellung des erfindungsgemäßen Co-Fe-Ni-Magnetdünnfilms näher beschrieben. Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung eines Elektroplattierbads in der Erfindung. Tabelle 2 zeigt die Be dingungen beim Elektroplattieren.

Tabelle 1

Zusammensetzung des Plattierbads

Tabelle 2

Elektroplattierbedingungen

Der mit dem Plattierbad von Tabelle 1 und den Plattier bedingungen von Tabelle 2 hergestellte Co_xFe_yNi_z-Magnetfilm (50 ≦ x ≦ 80, 20 ≦ y ≦ 40 und 3 ≦ z ≦ 10 (Gew.-%)) war ein ausgezeichne ter weichmagnetischer Film mit einer Koerzitivkraft von höch stens 5 Oe und einer hohen Sättigungsflußdichte zwischen 20000 und 23000 G. Allgemein trägt eine ternäre Co-Fe-Ni-Le gierung weniger zu einem magnetischen Moment von Ni als zu dem von Fe oder Co bei. Liegt daher der Ni-Gehalt unter 3 Gew.-%, übersteigt die Koerzitivkraft 5 Oe, und auch die Hy sterese ist erhöht. Dies führt zu einer verringerten Permea bilität des Films. Um folglich ausgezeichnete weichmagneti sche Kennwerte zu erreichen, z. B. geringe Koerzitivkraft und hohe Sättigungsflußdichte, muß der Ni-Gehalt gleich 3 Gew.-% oder mehr sein. Von den Co-Fe-Ni-Magnetfilmen mit dem vorge nannten Zusammensetzungsbereich hatten weichmagnetische Filme mit einer geringen Koerzitivkraft von 5 Oe oder darunter eine mittlere Korngröße von höchstens 40 nm.

Der unter den genannten Bedingungen und im genannten Zu sammensetzungsbereich hergestellte Co-Fe-Ni-Magnetfilm hatte magnetische Kennwerte gemäß Tabelle 3.

Tabelle 3

Zusammensetzung des Co-Fe-Ni-Magnetfilms und magnetische Kennwerte

Um einen ausgezeichneten weichmagnetischen Film inner halb des Zusammensetzungsbereichs der Erfindung zu erzielen, ist es wichtig, kein Natriumsaccharin zuzugeben, das herkömm lich als spannungsabbauendes Mittel zur Verringerung von In nenspannung eines Elektroplattierfilms zugegeben wird. Bei Zugabe von Natriumsaccharin tritt leicht eine krz-Phase auf, und die Korngröße ist nicht kleiner als 40 nm. Dies führt zu einer großen Koerzitivkraft von 20 Oe oder mehr. Ferner wird die magnetostriktive Konstante über den gesamten Zusammenset zungsbereich groß, und die Korrosionsbeständigkeit ist beein trächtigt. Daher ist es beim Verfahren der Erfindung wichtig, keinen schwefelhaltigen Zusatzstoff, z. B. Natriumsaccharin, zu verwenden. Aus Untersuchungen von Zusammensetzungen des so hergestellten Co-Fe-Ni-Magnetfilms wurde deutlich, daß man den weichmagnetischen Film mit ausgezeichneter Korrosionsbe ständigkeit und ausgezeichneten weichmagnetischen Kennwerten erhält, sofern der Schwefelgehalt nicht über 0,1 Gew.-% liegt.

Im Zusammensetzungsbereich des erfindungsgemäßen Co-Fe- Ni-Magnetfilms haben die Fe- und Co-Gehalte einen großen Ein fluß auf die Koerzitivkraft.

Liegt zunächst der Fe-Gehalt über 40 Gew.-% oder liegt der Co-Gehalt unter 50 Gew.-%, ist es äußerst schwierig, eine Koerzitivkraft zu erreichen, die nicht mehr als 5 Oe beträgt. Angenommen wird, daß eine solche Abhängigkeit der Koerzitiv kraft von der Zusammensetzung aus zwei Gründen resultiert. Erstens tritt auch bei Nichtzugabe von Natriumsaccharin zum Plattierbad die krz-Phase leicht auf, und die Korngröße wird groß, wenn der Fe-Gehalt größer als der Zusammensetzungsbe reich der Erfindung ist. Zweitens ist es bei einem Fe-Gehalt über 40 Gew.-% äußerst schwierig, die magnetostriktive Kon stante auf einen Wert von höchstens 10^-6 zu verringern, auch wenn kein Natriumsaccharin zum Plattierbad zugegeben wird.

Ist ferner der Fe-Gehalt kleiner als 20 Gew.-% oder der Co-Gehalt größer als 80 Gew.-%, läßt sich eine Koerzitivkraft von höchstens 5 Oe schwer erhalten. Grund dafür ist, daß bei einem höheren Co-Gehalt als der Zusammensetzungsbereich der Erfindung die Korngröße nicht unter 40 nm liegt.

Wie Tabelle 3 zeigt, steigt die Sättigungsflußdichte mit abnehmendem Ni-Gehalt. Ist aber der Ni-Gehalt kleiner als 3 Gew.-%, läßt sich eine Koerzitivkraft von höchstens 5 Oe schwer erhalten. Außerdem wird der Film opak und verliert sein glänzendes Aussehen. Wahrscheinlich liegt dies daran, daß die Oberfläche des Films rauh wird. Zudem nimmt man an, daß Ni dazu dient, die Koerzitivkraft durch Reduzieren der Kristallanisotxopieenergie der Co-Fe-Legierung zu senken.

Innerhalb des Zusammensetzungsbereichs des Co-Fe-Ni-Ma gnetfilms der Erfindung werden die weichmagnetischen Kennwer te durch die Plattierbedingungen beeinflußt, z. B. durch Plattierstromdichte, pH-Wert (Konzentration von Wasserstoff ionen) des Plattierbads, Rührgeschwindigkeit des Plattierbads usw.

Zur Erreichung einer geringen Koerzitivkraft von höch stens 5 Oe in einer Filmzusammensetzung mit geringem Ni-Ge halt ist es erforderlich, daß die Plattierstromdichte nicht unter 5 mA/cm², vorzugsweise nicht unter 15 mA/cm² liegt. Au ßerdem darf der pH-Wert höchstens 3,5 betragen. Liegt der pH- Wert über 3,5, kann die Koerzitivkraft auch innerhalb des Zu sammensetzungsbereichs der Erfindung 5 Oe übersteigen.

Im Co-Fe-Ni-Magnetfilm der Erfindung kann eine kleine Menge von mindestens einem Element zugegeben sein, sofern die magnetischen Kennwerte nicht wesentlich geändert werden. Leicht verständlich ist, daß auch in diesem Fall ein ähnli cher Effekt erreicht wird. Zu beachten ist aber, daß eine eu tektoide Reaktion zwischen jedem Element in der ersten bis dritten, der siebzehnten und der achtzehnten Gruppe der Ta belle des Periodensystems und jedem Element aus Silizium (Si), Quecksilber (Hg), Hafnium (Hf) und Tantal (Ta) unmög lich ist.

Im Dünnfilm-Verbundkopf der Erfindung kann ein MR- (ma gnetoresistives) Element, das den Magnetoresistenzeffekt aus nutzt und eine Wiedergabefunktion hat, ein Spinventilelement unter Ausnutzung des Riesenmagnetoresistenzeffekts oder ein magnetoresistives Tunnelelement unter Ausnutzung des Spintun nelübergangs zum Einsatz kommen.

Erfindungsgemäß ist es möglich, als weichmagnetischen Film einen Co_xFe_yNi_z-Magnetfilm (50 ≦ x ≦ 80, 20 ≦ y ≦ 40 und 3 ≦ z ≦ 10 (Gew.-%)) mit einer mittleren Korngröße von höchstens 40 nm herzustellen. Der Magnetfilm hat weichmagnetische Kennwerte, z. B. eine geringe Koerzitivkraft von höchstens 5 Oe und eine hohe Sättigungsflußdichte zwischen 20000 und 23000 G, und ei ne ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Daher lassen sich im Dünnfilm-Verbundmagnetkopf unter Verwendung dieses Magnet films als Magnetpolschicht des induktiven Kopfs die Magnet feldstärke und der Magnetfeldgradient des durch den Dünnfilm- Verbundmagnetkopf erzeugten Magnetfelds im Vergleich zum her kömmlichen Kopf erhöhen. In der Magnetspeichervorrichtung mit einer Kombination aus dem Dünnfilm-Verbundmagnetkopf und dem Magnetaufzeichnungsmedium mit einer hohen Koerzitivkraft, die vorzugsweise mindestens 3500 Oe, stärker bevorzugt mindestens 7000 Oe beträgt, kann eine hochdichte Aufzeichnung in einem stabilen Zustand mit gut unterdrückter Wärmeschwankung durch geführt werden.

Claims

1. Co-Fe-Ni-Magnetfilm, der eine Zusammensetzung hat, die durch eine chemische Formel Co_xFe_yNi_z (50 ≦ x ≦ 80, 20 ≦ y ≦ 40 und 3 ≦ z ≦ 10 (Gew.-%)) dargestellt ist, und der eine mitt lere Korngröße von höchstens 40 nm hat.

2. Co-Fe-Ni-Magnetfilm nach Anspruch 1, wobei der Gehalt von S als Verunreinigung höchstens 0,1 Gew.-% beträgt.

3. Co-Fe-Ni-Magnetfilm nach Anspruch 1, wobei der Film eine Sättigungsflußdichte von 20 000 bis 23 000 G (beide einschließlich) und eine Koerzitivkraft von höchstens 5 Oe hat.

4. Dünnfilm-Verbundmagnetkopf, bestehend aus einem Wieder gabekopf mit einem magnetoresistiven Element zum Detek tieren eines Signalflusses von einem Magnetaufzeich nungsmedium als elektrische Widerstandsänderung und ei nem induktiven Kopf zum Durchführen einer Aufzeichnungs operation in einem durch eine Magnetpolschicht erzeugten Magnetfeld, wobei mindestens ein Teil der Magnetpol schicht einen Co-Fe-Ni-Magnetfilm aufweist, der eine Zu sammensetzung hat, die durch eine chemische Formel Co_xFe_yNi_z (50 ≦ x ≦ 80, 20 ≦ y ≦ 40 und 3 ≦ z ≦ 10 (Gew.-%)) darge stellt ist, und der eine mittlere Korngröße von höch stens 40 nm hat.

5. Dünnfilm-Verbundmagnetkopf nach Anspruch 4, wobei der Co-Fe-Ni-Magnetfilm eine Dicke von 0,3 bis 2,0 µm (beide einschließlich) hat.

6. Dünnfilm-Verbundmagnetkopf, bestehend aus einem magneto resistiven Kopf, der eine untere Abschirmschicht, eine auf die untere Abschirmschicht mit einem darin eingebet teten magnetoresistiven Element abgeschiedene Isolier schicht und eine auf die Isolierschicht abgeschiedene obere Abschirmschicht aufweist, sowie einem induktiven Kopf, der benachbart zum magnetoresistiven Kopf angeord net ist und eine untere Magnetpolschicht, eine auf die untere Magnetpolschicht mit einer darin eingebetteten Spule abgeschiedene Isolierschicht und eine auf die Iso lierschicht abgeschiedene obere Magnetpolschicht auf weist, wobei mindestens ein Teil jeder der oberen und unteren Magnetpolschicht einen Co-Fe-Ni-Magnetfilm auf weist, der eine Zusammensetzung hat, die durch eine che mische Formel Co_xFe_yNi_z (50 ≦ x ≦ 80, 20 ≦ y ≦ 40 und 3 ≦ z ≦ 10 (Gew.-%)) dargestellt ist, und der eine mittlere Korn größe von höchstens 40 nm hat.

7. Dünnfilm-Verbundmagnetkopf nach Anspruch 6, wobei der Co-Fe-Ni-Magnetfilm eine Dicke von 0,3 bis 2,0 µm (beide einschließlich) hat.

8. Dünnfilm-Verbundmagnetkopf nach Anspruch 6, wobei eine einzelne gemeinsame Schicht sowohl als eine der Ab schirmschichten als auch als eine der Magnetpolschichten verwendet wird.

9. Dünnfilm-Verbundmagnetkopf, bestehend aus einem magneto resistiven Kopf, der eine untere Abschirmschicht, eine auf die untere Abschirmschicht mit einem darin eingebet teten magnetoresistiven Element abgeschiedene Isolier schicht und eine auf die Isolierschicht abgeschiedene obere Abschirmschicht aufweist, sowie einem induktiven Kopf, der benachbart zum magnetoresistiven Kopf angeord net ist und eine untere Magnetpolschicht, eine auf die untere Magnetpolschicht mit einer darin eingebetteten Spule abgesciedene Isolierschicht und eine auf die Iso lierschicht abgeschiedene obere Magnetpolschicht auf weist, wobei ein Teil jeder der Magnetpolschichten einen Co-Fe-W-Magnetfilm aufweist, der eine Zusammensetzung hat, die durch eine chemische Formel Co_xFe_yNi_z (50 ≦ x ≦ 80, 20 ≦ y ≦ 40 und 3 ≦ z ≦ 10 (Gew.-%)) dargestellt ist, und der eine mittlere Korngröße von höchstens 40 nm hat, und der andere Teil jeder der Magnetpolschichten einen Ni-Fe-Ma gnetfilm aufweist.

10. Dünnfilm-Verbundmagnetkopf nach Anspruch 9, wobei der Ni-Fe-Magnetfilm 40 bis 55 Gew.-% und als Rest Fe enthält.

11. Dünnfilm-Verbundmagnetkopf nach Anspruch 9, wobei der Co-Fe-Ni-Magnetfilm eine Dicke von 0,3 bis 2,0 µm (beide einschließlich) hat.

12. Dünnfilm-Verbundmagnetkopf nach Anspruch 9, wobei eine einzelne gemeinsame Schicht sowohl als eine der Abschirmschichten als auch als eine der Magnetpolschichten verwendet wird.

13. Dünnfilm-Verbundmagnetkopf, bestehend aus einem magneto resistiven Kopf, der eine untere Abschirmschicht, eine auf die untere Abschirmschicht mit einem darin eingebetteten magnetoresistiven Element abgeschiedene Isolierschicht und eine auf die Isolierschicht abgeschiedene obere Abschirmschicht aufweist, sowie einem induktiven Kopf, der benachbart zum magnetoresistiven Kopf angeordnet ist und eine untere Magnetpolschicht, eine auf die untere Magnetpolschicht mit einer darin eingebetteten Spule abgeschiedene Isolierschicht und eine auf die Iso lierschicht abgeschiedene obere Magnetpolschicht auf weist, wobei die untere Magnetpolschicht und die obere Abschirmschicht durch eine einzelne gemeinsame Schicht gebildet sind, die obere und die untere Magnetpolschicht jeweils aufgeteilt sind in einen Teil, der sich an der Seite nahe der anderen Magnetpolschicht befindet, und den anderen Teil, der sich an der Seite entfernt von der anderen Magnetpolschicht befindet, wobei der eine Teil der Magnetpolschichten einen Co-Fe-Ni-Magnetfilm auf weist, der eine Zusammensetzung hat, die durch eine che mische Formel Co_xFe_yNi_z (50 ≦ x ≦ 80, 20 ≦ y ≦ 40 und 3 ≦ z ≦ 10 (Gew.-%)) dargestellt ist, und der eine mittlere Korn größe von höchstens 40 nm hat, der Co-Fe-Ni-Magnetfilm eine Dicke von 0,3 bis 2,0 µm (beide einschließlich) hat und der andere Teil mindestens der oberen Magnetpolschicht einen Ni-Fe-Ma gnetfilm aufweist, der 40 bis 55 Gew.-% Ni und als Rest Fe enthält.

14. Magnetspeichervorrichtung mit einem Dünnfilm-Verbundma gnetkopf nach einem der Ansprüche 4 bis 13 und einem Magnetaufzeichnungs medium mit einer Koerzitivkraft von mindestens 3500 Oer sted (Oe).

15. Magnetspeichervorrichtung mit einem Dünnfilm-Verbundma gnetkopf nach einem der Ansprüche 4 bis 13 und einem Magnetaufzeichnungs medium mit einer Koerzitivkraft von 3500 bis 7000 Oer sted (Oe) (beide einschließlich).