DE3833901A1 - Duennfilm-magnetkopf, magnetischer duennfilm fuer einen derartigen kopf und verfahren zur herstellung des magnetischen duennfilms - Google Patents
Duennfilm-magnetkopf, magnetischer duennfilm fuer einen derartigen kopf und verfahren zur herstellung des magnetischen duennfilmsInfo
- Publication number
- DE3833901A1 DE3833901A1 DE3833901A DE3833901A DE3833901A1 DE 3833901 A1 DE3833901 A1 DE 3833901A1 DE 3833901 A DE3833901 A DE 3833901A DE 3833901 A DE3833901 A DE 3833901A DE 3833901 A1 DE3833901 A1 DE 3833901A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- thin film
- magnetic
- film
- alloy
- magnetic head
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
- H01F41/18—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates by cathode sputtering
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Dünnfilm-Magnetkopf,
auf einen magnetischen Dünnfilm, der als Magnetkern in dem
Dünnfilm-Magnetkopf verwendet wird, sowie auf ein Verfahren
zur Herstellung des magnetischen Dünnfilms.
Ein Dünnfilm-Magnetkopf nach der Erfindung eignet sich z.
B. zum Einsatz in einer Magnetplatteneinheit eines Compu
ters. Dieser Dünnfilm-Magnetkopf besitzt sowohl Schreib-
als auch Leseeigenschaften, so daß er für den Schreib- und
Lesebetrieb geeignet ist.
Als Magnetkernmaterial in einem konventionellen Dünnfilm-
Magnetkopf kommt Permalloy zum Einsatz, also eine binäre
Legierung aus etwa 80 Gew.-% Nickel und etwa 20 Gew.-% Ei
sen. Dieses Material weist eine Magnetostriktionskonstante
nahe Null und eine hohe Permeabilität in hohen Frequenzbe
reichen auf, so daß ein Dünnfilm-Magnetkopf mit einem der
artigen Magnetkern sehr gute Leseeigenschaften zeigt.
Da Permalloy eine Sättigungsflußdichte bei einem niedrigen
Wert von etwa 1 Tesla besitzt, zeigt ein Permalloy verwen
dender Dünnfilm-Magnetkopf jedoch relativ schlechte
Schreibeigenschaften für den Fall einer Aufzeichnung mit
hoher Dichte. Genauer gesagt wird ein Material mit hoher
Koerzitivkraft als Material eines Aufzeichnungsmediums in
einer Magnetplatteneinheit verwendet, um eine möglichst ho
he Aufzeichnungsdichte zu ermöglichen. Die Dicke des vorde
ren Endes eines Dünnfilm-Magnetkopfs, also die Poldicke,
sollte daher klein sein. Eine Sättigungsflußdichte von 1
Tesla für Permalloy liefert jedoch eine unzureichende Ma
gnetfeldintensität für den Schreibbetrieb, so daß er in
diesem Fall praktisch nicht durchgeführt werden kann.
Magnetplatteneinheiten weisen eine immer größer werdende
Kapazität auf, was auch mit einem Ansteigen der Aufzeich
nungsdichte verbunden ist. In einer Magnetplatteneinheit
mit großer Speicherkapazität von 20 Gigabytes oder mehr
sollte das Kernmaterial für den Dünnfilm-Magnetkopf eine
höhere Sättigungsflußdichte als die von Permalloy aufwei
sen. Andererseits werden weichmagnetische Eigenschaften und
eine uniaxiale Anisotropie wie beim Permalloy gefordert,
eine kleine Koerzitivkraft, eine Magnetostriktionskonstante
nahe Null sowie eine ausgezeichnete Korrosionswiderstands
fähigkeit.
In der JP-A-61-76 642 ist bereits ein ternärer Kobalt-Nic
kel-Eisen-Legierungsdünnfilm beschrieben, der mit Hilfe ei
nes Elektroplattierverfahrens (galvanisches Metallisierver
fahren) hergestellt worden ist und der die oben geforderten
Eigenschaften aufweist. Es ist möglich, einen ternären Ko
balt-Nickel-Eisen-Legierungsdünnfilm mit weichmagnetischen
Eigenschaften und einer uniaxialen Anisotropie auszustat
ten, und zwar durch wechselweises Anlegen von Magnetfel
dern, die parallel zur Filmoberfläche verlaufen und darüber
hinaus senkrecht zueinander stehen, während der Film gebil
det wird.
Es wurde jedoch festgestellt, daß ein Magnetkern aus einem
ternären Kobalt-Nickel-Eisen-Legierungsdünnfilm, der mit
Hilfe des obigen Plattierungsverfahrens hergestellt wird,
nur eine geringe Hitzebeständigkeit aufweist, und daß sich
seine magnetischen Eigenschaften unter dem Einfluß der Wär
me verändern, die beim Herstellen des Magnetkopfs erzeugt
wird. Insbesondere verschlechtern sich in einem solchen
Fall die uniaxiale Anisotropie und die weichmagnetischen
Eigenschaften, während die Koerzitivkraft relativ groß
wird. Wird ein Legierungsfilm in einem Zusammensetzungsbe
reich, der zu guten magnetischen Eigenschaften führt, also
z. B. mit 60 bis 90 Gew.-% (59,6 bis 86,8 Atom-%) Co, 10
bis 30 Gew.-% (10,2 bis 29,9 Atom-%) Ni und 3 bis 10 Gew.-%
(3,2 bis 10,5 Atom-%) Fe nicht als plattierter Film (also
durch galvanische Abscheidung), sondern als gesputterter
Film hergestellt, so kann die Hitzebeständigkeit verbessert
werden. Gleichzeitig verschlechtern sich aber die magneti
schen Eigenschaften des Dünnfilms erheblich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dünnfilm-
Magnetkopf mit einem Magnetkern zu schaffen, der eine bes
sere Beständigkeit gegen Hitze aufweist, die beim Herstel
lungsprozeß des Dünnfilm-Magnetkopfs erzeugt wird, und des
sen magnetische Eigenschaften praktisch denjenigen eines
plattierten bzw. durch galvanische Metallabscheidung er
zeugten Films aus einer ternären Co-Ni-Fe-Legierung ent
sprechen.
Ziel der Erfindung ist es ferner, einen magnetischen Dünn
film für einen Magnetkern zu schaffen, der eine ausgezeich
nete Hitzebeständigkeit und magnetische Eigenschaften auf
weist, die praktisch denjenigen eines plattierten Films aus
einer Co-Ni-Fe-Legierung entsprechen. Darüber hinaus soll
ein geeignetes Herstellungsverfahren zur Bildung des magne
tischen Dünnfilms angegeben werden.
Lösungen der gestellten Aufgaben sind den nebengeordneten
Patentansprüchen 1, 16 und 21 zu entnehmen. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils nachfol
genden Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Dünnfilm-Magnetkopf nach der Erfindung zeichnet sich
aus durch ein Substrat, einen ersten Magnetkern auf dem
Substrat, einen zweiten Magnetkern zur Bildung eines magne
tischen Weges in Verbindung mit dem ersten Magnetkern, eine
Leiterspule, die um den magnetischen Weg herumgewickelt
ist, einen Spalt zwischen den Enden des ersten Magnetkerns
und des zweiten Magnetkerns, und dadurch, daß wenigstens
einer der Magnetkerne einen Dünnfilm aus einer Kobaltle
gierung mit folgender Zusammensetzung enthält: 20 bis 70
Atom-% Kobalt, 20 bis 60 Atom-% Nickel, 12 bis 30 Atom-%
Eisen und 5 bis 32 Atom-% Palladium.
Um eine möglichst große Aufzeichnungsdichte zu erreichen,
muß ein Magnetkern eines Dünnfilm-Magnetkopfs eine geringe
Dicke von etwa 2 µm oder kleiner aufweisen, wenn er in ei
ner Platteneinheit mit einer großen Speicherkapazität von
20 Gigabytes oder mehr verwendet werden soll. Entsprechend
der Erfindung weisen daher die Kobalt-Legierungsdünnfilme
eine Dicke von 2 µm oder weniger auf, wenn nichts anderes
angegeben ist.
Der Kobalt-Legierungsdünnfilm mit der oben beschriebenen
Komponentenzusammensetzung kann mit weichmagnetischen Ei
genschaften, einer uniaxialen Anisotropie und mit einer
harten Achse der Magnetisierung in Richtung des magneti
schen Weges hergestellt werden, wenn abwechselnd magneti
sche Felder während der Herstellung des Films mittels eines
Sputterverfahrens parallel zur Filmoberfläche und senkrecht
aufeinanderstehend angelegt werden.
Der auf diese Weise hergestellte Kobalt-Legierungsdünnfilm,
der durch Aufsputtern gebildet worden ist, ändert nur
schwer seine magnetischen Eigenschaften, auch wenn er durch
Hitze beaufschlagt wird, die beim Herstellungsprozeß des
Dünnfilm-Magnetkopfs entsteht. Der Film hält darüber hinaus
seine magnetischen Eigenschaften aufrecht, und zwar auch
während der Filmherstellung. Es wurde bestätigt, daß eine
Legierung mit der Zusammensetzung von 20 bis 70 Atom-% Co,
20 bis 60 Atom-% Ni, 12 bis 30 Atom-% Fe und 5 bis 32 Atom-
% Pd magnetische Eigenschaften aufweist, die praktisch
äquivalent zu denjenigen eines plattierten Films aus einer
ternären Co-Ni-Fe-Legierung sind.
Bei einem durch Sputtern hergestellten Kobalt-Legierungs
film wachsen die Kristalle in Richtung senkrecht zur Film
oberfläche auf, wobei säulenförmige Kristallstrukturen er
halten werden. Das Verhältnis h/d von Höhe h der säulenför
migen Kristalle zu ihrer Breite d ändert sich leicht mit
der Filmdicke und derjenigen Temperatur, auf die das Sub
strat aufgeheizt ist. Im Mittel liegt das Verhältnis h/d
jedoch typischerweise bei 10 oder darüber. Das Kristallgit
ter ist ein flächenzentriertes, kubisches Gitter.
Andererseits weist ein Kobalt-Legierungsdünnfilm, der mit
Hilfe eines galvanischen Verfahrens (Elektroplattierverfah
ren) erzeugt worden ist, eine körnige Kristallstruktur auf,
bei der das Verhältnis h/d nahezu einheitlich ist, wobei h
die Höhe der Kristallkörnchen und d ihrer Breite sind.
Wird ein Film durch Sputtern hergestellt, so läßt sich der
Kobalt-Legierungsfilm direkt auf der Substratoberfläche
bilden. Soll der Film dagegen galvanisch hergestellt wer
den, so muß eine Unterlage erzeugt werden, die zwischen dem
Substrat und dem galvanisch hergestellten Kobalt-Legie
rungsfilm zu liegen kommt. Es ist daher einfacher, einen
Magnetkern mit Hilfe eines Sputterverfahrens zu bilden.
Ein gesputterter Kobalt-Legierungsfilm mit der Komponenten
zusammensetzung nach der Erfindung weist eine Koerzitiv
kraft von 2 Oe oder kleiner auf. Der ternäre Co-Ni-Fe-Le
gierungsfilm nach der JP-A-61-76 642, der galvanisch herge
stellt worden ist, besitzt unmittelbar nach Herstellung des
Films eine Koerzitivkraft von etwa 1 Oe. Danach steigt die
Koerzitivkraft auf etwa 10 Oe oder mehr an, und zwar auf
grund der thermischen Hysterese. Im Vergleich dazu ist die
Koerzitivkraft des gesputterten Films nach der Erfindung
wesentlich geringer.
Der galvanisch hergestellte Kobalt-Legierungsdünnfilm nach
der JP-A-61-77 642 weist einen Eisenanteil von 3 bis 10
Gew.-% (etwa 3,2 bis 10,5 Atom-%) auf. Es wurde herausge
funden, daß die Koerzitivkraft ansteigt, wenn der Film
durch Sputtern hergestellt wird und der Fe-Anteil in diesem
Bereich gehalten wird. Ferner wurde gefunden, daß die Koer
zitivkraft auch in einem gesputterten Film sehr klein ge
macht werden kann, wenn der Fe-Anteil 12 Atom-% oder mehr
beträgt. Es tritt dann allerdings das neue Problem auf, daß
mit steigendem Anteil an Fe die Magnetostriktionskonstante
sehr groß wird. Die Magnetostriktionskonstante läßt sich
jedoch klein halten, und zwar ohne eine Erhöhung der Koer
zitivkraft, wenn 6 bis 32 Atom-% Palladium hinzugefügt wer
den. Durch Zugabe von Palladium läßt sich darüber hinaus
die Korrosionswiderstandsfähigkeit im Vergleich zu ternären
Kobalt-Nickel-Eisen-Legierungen, wie sie in der JP-A-61-
76 642 beschrieben worden sind, verbessern.
Als Stand der Technik für magnetische Legierungen mit Pal
ladium läßt sich ein Grundmaterial einer Kobaltlegierung
angeben, wie es in der JP-A-53-51 123 oder in der JP-A-54-
1-04 438 beschrieben ist. Ein Block dieses Kobaltlegierungs-
Grundmaterials wird in einem Schmelzofen erzeugt. Dieses
Material wird hauptsächlich als korrosionswiderstandsfähi
ges Material von Zahnärzten verwendet, während sein Ge
brauch für einen magnetischen Kern eines Dünnfilm-Magnet
kopfs nirgendwo beschrieben ist.
Aus "Ferromagnetism" von Bozorth, veröffentlicht durch Van
Nostrand Company, 4. Ausgabe, Seiten 165, 169, 152 und 675
gehen die Zusammenhänge zwischen der Zusammensetzung einer
ternären Co-Ni-Fe-Grundlegierung und ihrer Sättigungsfluß
dichte bzw. Sättigungsmagnetflußdichte, der Koerzitivkraft,
der magnetischen Kristallanisotropie und der Magnetostrik
tionskonstanten hervor. Hinsichtlich der magnetischen Ei
genschaften unterscheidet sich das Grundmaterial vollstän
dig vom galvanisch hergestellten Film oder von dem durch
Sputtern hergestellten Film. Das Grundmaterial eignet sich
nicht als magnetisches Kernmaterial für einen Dünnfilm-Ma
gnetkopf.
Durch die Erfinder wurde ferner festgestellt, daß ternäre
Co-Ni-Fe-Legierungen, die eine hohe Sättigungsmagnetfluß
dichte und eine Magnetostriktionskonstante nahe Null auf
weisen, und die als Grundmaterial zur Herstellung eines
Dünnfilms mit Hilfe eines Sputterverfahrens verwendet wer
den, keine uniaxiale Anisotropie zeigen und eine signifi
kant hohe Koerzitivkraft HCH in Richtung der harten Achse
der Magnetisierung aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Magnetkopf mit einem
Legierungsdünnfilm nach der Erfindung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Einrichtung,
die durch Herausschneiden des Magnetkopfs aus ei
nem Substrat erhalten worden ist,
Fig. 3 bis 6 Verhaltensdiagramme zur Erläuterung von Aus
führungsbeispielen der Erfindung, und
Fig. 7 ein weiteres Verhaltensdiagramm, das zur Erfindung
geführt hat.
Durch Einstellung des Fe-Anteils auf 12 Atom-% oder mehr in
einem Kobalt-Nickel-Eisen-Legierungsfilm sowie durch Her
stellung des Films mit Hilfe eines Sputterverfahrens läßt
sich eine sehr kleine Koerzitivkraft erzielen.
Andererseits wird dabei aber eine Magnetostriktionskonstan
te erhalten, die sehr groß ist. Durch Hinzufügen von Palla
dium läßt sich die Magnetostriktionskonstante wieder redu
zieren, ohne daß dabei die Koerzitivkraft ansteigt.
Für einen gesputterten Film einer ternären Kobalt-Nickel-
Kobalt-Legierung wurde ein Zusammensetzungsbereich gewählt,
bei dem die Magnetostriktionskonstante einen großen, posi
tiven Wert aufweist, während die magnetische Kristallaniso
tropie relativ klein ist. Durch die Erfinder wurde ein Zu
sammensetzungsbereich mit 20 bis 70 Atom-% Kobalt (Co), 20
bis 60 Atom-% Nickel (Ni) und 12 bis 30 Atom-% Eisen (Fe)
eingestellt. Um die Korrosionswiderstandsfähigkeit zu ver
bessern, wurde ferner ein Element eines platinähnlichen Me
talls hinzugefügt, wie z. B. Rhodium (Rh), Palladium (Pd),
Iridium (Ir) oder Platin (Pt). Zur selben Zeit wurde unter
sucht, ob sich die Magnetostriktionskonstante des Films än
dert. Das Experiment wurde unter Anwendung der RF-Magne
tron-Sputtertechnik durchgeführt, wobei Argon (Ar)-Gas als
Sputtergas zum Einsatz kam. Um die platinähnlichen Elemente
hinzufügen zu können, wurde ein Stück eines hinzuzufügenden
Elements auf einem Target mit vorbestimmter Grundzusammen
setzung angeordnet und aufgesputtert. Das Ergebnis ist in
Fig. 7 dargestellt. Die Fig. 7 zeigt Magnetostriktionskon
stanten von Filmen, die dann erhalten werden, wenn eine ge
eignete Anzahl von Stücken (Zehnecken) aus Rh, Pd, Ir und
Pt jeweils auf einem Target aus Co48Ni30Fe22 angeordnet und
gesputtert werden. Anhand der Fig. 7 läßt sich erkennen,
daß die jeweils hinzugefügten Elemente einen unterschiedli
chen Einfluß auf die Magnetostriktionskonstante des ternä
ren Co-Ni-Fe-Legierungsdünnfilms ausübten. Es wurde heraus
gefunden, daß nur Pd die Magnetostriktionskonstante des
ternären Co-Ni-Fe-Legierungsdünnfilms reduziert und diese
von einem positiven Wert zu einem negativen Wert verändert.
Die Koerzitivkraft nahm beim Hinzufügen von Pd keine großen
Werte an, auch nicht bei Erhöhung der Temperatur des Sub
strats während der Filmherstellung. Es wurde daher heraus
gefunden, daß durch einen Zusatz von Pd nur die Magneto
striktionskonstante herabgesetzt werden kann, und zwar ohne
große Änderung der magnetischen Kristallanisotropiekonstan
ten. Die Koerzitivkraft war sehr stark vermindert, auch bei
einer erhöhten Substrattemperatur infolge der Hinzufügung
von Pd. Die gewünschte Substrattemperatur liegt üblicher
weise im Bereich von 200 bis 400°C.
Die Zusammensetzung einer ternären Co-Ni-Fe-Legierung, die
als Basis für einen Magnetkern in einem Dünnfilm-Magnetkopf
nach der Erfindung dient, wird sowohl durch die magnetische
Kristallanisotropiekonstante als auch durch die Sättigungs
flußdichte bestimmt. Das bedeutet, daß der Zusammenset
zungsbereich so definiert ist, daß sich die magnetische
Kristallanisotropiekonstante so weit wie möglich dem Wert
Null annähert, während die Sättigungsflußdichte so groß wie
möglich werden soll. Da Pd ein nichtmagnetisches Element
ist, nimmt mit zunehmendem Anteil an Pd die Sättigungsma
gnetflußdichte ab, während die Koerzitivkraft ansteigt. Es
ist daher erforderlich, die Zusammensetzung der Grundlegie
rung unter Berücksichtigung dieser Fakten zu definieren.
Das bedeutet, daß die Basis 20 bis 70 Atom-% an Co, 20 bis
60 Atom-% an Ni und 12 bis 30 Atom-% an Fe enthält. Die
sich ergebende Zusammensetzung läßt sich dann wie folgt
ausdrücken: (Co 20 bis 70 . Ni 20 bis 60 . Fe 12 bis 30) -
Pda. Derjenige Wert a, der die Beziehung 5 ≦ a ≦ 32 Atom-%
erfüllt, ist gewünscht.
Im folgenden wird der Grund näher beschrieben, warum Co auf
den Bereich von 20 bis 70 Atom-% beschränkt ist. Ist der
Anteil 20 Atom-% oder kleiner, so wird die magnetische Kri
stallanisotropiekonstante klein, wobei auch die Koerzitiv
kraft klein wird. Die Sättigungsflußdichte nimmt einen Wert
von 1,0 Tesla oder weniger an und überschreitet nicht die
jenige von gewöhnlichem Permalloy. Bei Hinzufügen von Pd
nimmt die Sättigungsflußdichte weiter ab, so daß das ge
wünschte Ziel nicht erreicht wird. Beträgt der Anteil 70
Atom-% oder mehr, so nimmt die magnetische Kristallaniso
tropiekonstante signifikant große Werte an, wobei auch die
Koerzitivkraft sehr groß wird. Ferner tritt in diesem Fall
auch eine Kristallisation im Hexagonalsystem auf, wobei der
Wert der Magnetostriktion instabil wird. Nachfolgend wird
beschrieben, warum der Anteil an Fe auf den Bereich von 12
bis 30 Atom-% beschränkt ist. Beträgt der Anteil 12 Atom-%
oder weniger, so befindet sich die Magnetostriktionskon
stante sehr nahe am Wert Null, während die magnetische Kri
stallanisotropiekonstante einen sehr großen Wert annimmt,
wie dies auch bei einem großen Co-Anteil der Fall ist. Eine
uniaxiale Anisotropie wird daher nicht erhalten, während
die Koerzitivkraft 10 Oe oder mehr beträgt. Ist der Fe-An
teil 30 Atom-% oder größer, so ist die magnetische Kri
stallanisotropiekonstante klein, während auch die Koerzi
tivkraft klein ist. In diesem Fall ist jedoch die Magneto
striktionskonstante größer als 15×10-6, so daß der Anteil
an zusätzlichem Pd, der erforderlich ist, um die Magneto
striktionskonstante nahe an den Wert Null zu bringen, sehr
groß wird. Dies führt nachteiligerweise zu einer verminder
ten Sättigungsmagnetflußdichte und zu einer vergrößerten
Koerzitivkraft. Auf der Grundlage der Sättigungsmagnetfluß
dichte und der magnetischen Kristallanisotropiekonstanten
werden die Anteile an Co und Fe definiert. Ni dient nur da
zu, den verbleibenden Anteil zu decken. Ist der Anteil an
Ni 20 Atom-% oder weniger, so wird die Sättigungsmagnet
flußdichte groß, während die Magnetostriktionskonstante un
stabil wird, und zwar als Ergebnis der Kristallisation des
kubisch-raumzentrierten Kristalls. Beträgt der Ni-Anteil 60
Atom-% oder mehr, so wird eine nur kleine Sättigungsmagnet
flußdichte erhalten. Durch den Zusatz an Pd nimmt die Sät
tigungsmagnetflußdichte weiter ab, wodurch das gewünschte
Ziel nicht erreicht wird. Der Bereich von 20 bis 60 Atom-%
wird daher als Ni-Anteil gewählt.
Ein Magnetkern nach der Erfindung weist eine Hitzebestän
digkeit auf, die in einem elektroplattierten Film nicht
vorhanden ist, da der Film nach der Erfindung durch Sput
tern hergestellt ist. Da der Magnetkern nach der Erfindung
weiterhin Palladium enthält, weist er auch eine ausgezeich
nete Korrosionswiderstandsfähigkeit auf, und zwar im Ver
gleich zu einem ternären Co-Ni-Fe-Legierungsfilm.
Es ist gewünscht, ein Mischgas aus Argongas und Stickstoff
gas als Atmosphäre zum Sputtern zu verwenden und den Anteil
an Stickstoffgas zu 1 bis 6 Vol.-% zu wählen. Auf diese
Weise wird eine kleinere Koerzitivkraft erhalten als im
Falle einer Atmosphäre, die nur Argongas enthält.
Durch die Erfinder wurde bestätigt, daß der Effekt der Ver
minderung der Koerzitivkraft infolge der Verwendung der
Mischgasatmosphäre aus Argon und Stickstoff nicht bei einem
gesputterten, ternären Co-Ni-Fe- (10 Atom-% oder weniger)
Legierungsfilm erhalten wird. Der Grund wird nachfolgend
beschrieben. In einem Bereich des Fe-Anteils von 10 Atom-%
oder weniger, in welchem die Magnetostriktionskonstante ne
gativ ist, ist die magnetische Kristallanisotropie sehr
groß. Die Anisotropiedispersion ist daher stark. Da HCH an
steigt, kann das Atmosphärengas keinen Fortschritt bewir
ken.
Beträgt der Anteil an Fe 12 Atom-% oder mehr, so wird die
magnetische Kristallanisotropie klein, so daß der durch die
Sputteratmosphäre hervorgerufene Effekt erscheint. Beim
Sputtern wird das Substrat vorzugsweise auf eine Temperatur
von etwa 200 bis 400°C aufgeheizt. Dies dient ebenfalls da
zu, die Koerzitivkraft zu vermindern.
Bei der Herstellung des Dünnfilm-Magnetkopfs kommt Wärme
zur Anwendung, wenn ein Magnetkern erzeugt wird, und wenn
ein nichtmagnetisches Isolationsmaterial in einen Raum ein
gebracht wird, der durch die Leiterspule und den Magnetkern
umgeben ist. Wird z. B. ein Polyimidharz als nichtmagneti
sches Isolationsmaterial verwendet, so beträgt die Tempera
tur etwa 350°C, um das Harzmaterial thermisch zu fixieren.
Es ist dabei ein gesputterter Film gewünscht, so daß sich
die magnetischen Eigenschaften des Magnetkerns auch unter
dem Einfluß dieser Hitze nicht verschlechtern.
Bei einem Magnetkern nach der Erfindung wird vorzugsweise
eine Zusammensetzung gewählt, die 20 bis 70 Atom-% Co, 12
bis 30 Atom-% Fe, 20 bis 60 Atom-% Ni und 5 bis 32 Atom-%
Pd enthält, so daß eine Magnetostriktionskonstante im Be
reich von +2×10-6 bis -2×10-6 und eine Sättigungsma
gnetflußdichte von 1,2 Tesla oder mehr erhalten werden. In
diesem Fall ist es sehr wünschenswert, die Koerzitivkraft
bei 2 Oe oder geringer zu halten.
Es wird somit ein Magnetkern für eine Magnetplatteneinheit
mit großer Speicherkapazität von etwa 20 Gigabytes oder
mehr zu Verfügung gestellt.
Ein Magnetkern kann erhalten werden durch abwechselndes
Aufeinanderschichten von Kobalt-Legierungsdünnfilmen und
Filmen, die andere Materialien enthalten. Auf diese Weise
läßt sich die Koerzitivkraft noch weiter vermindern. Dar
über hinaus weist der gesputterte Film eine kristallsäulen
förmige Struktur auf, wobei seine magnetischen Eigenschaf
ten vermindert werden, wenn das Verhältnis h/d aus Höhe h
des säulenförmigen Kristalls zu Breite d dieses Kristalls
groß wird. Das Wachsen eines säulenförmigen Kristalls läßt
sich jedoch dadurch unterdrücken, daß andere Filme zwischen
den gesputterten Filmen zu liegen kommen.
Ein genannter anderer Film zwischen den Kobalt-Legierungs
filmen kann entweder ein magnetischer Film oder ein nicht
magnetischer Film sein. Da kein magnetischer Einfluß auf
den Kobalt-Legierungsfilm ausgeübt zu werden braucht, wird
ein nichtmagnetischer Film bevorzugt. Als nichtmagnetischer
Film kann z. B. ein Keramikfilm zum Einsatz kommen, bei
spielsweise ein Film aus Aluminiumoxid.
Die Gesamtdicke der Kobalt-Legierungsfilme und der anderen
Filme ist gleich der Dicke des Magnetkerns, der nur einen
einzigen Kobalt-Legierungsfilm enthält.
Das Co-Ni-Fe-Pd-Magnetkern-Legierungsmaterial nach der Er
findung kann eines oder mehrere der nachfolgenden Elemente
Yttrium, Titan, Zirkon, Hafnium, Molybdän, Kupfer, Indium,
Silicium, Wismuth, Aluminium, Iridium, Rhodium und Platin
enthalten, wobei dieser Zusatz insgesamt 1 Atom-% oder we
niger beträgt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher beschrieben.
Entsprechend der Fig. 1 liegt auf einem Keramiksubstrat 1,
dessen Oberfläche hinreichend gerieben und gesäubert worden
ist, ein Co-Ni-Fe-Pd-Legierungsdünnfilm mit einer Dicke von
1,0 µm, der mit Hilfe eines RF-Sputterverfahrens als ein
erster Magnetkern 2 niedergeschlagen ist. Dieser Magnetfilm
besteht zu dieser Zeit aus einem Viersystem-Co-Ni-Fe-Pd-Le
gierungsdünnfilm mit 33 Atom-% Co, 24 Atom-% Ni, 18 Atom-%
Fe und 25 Atom-% Pd. Eine Untersuchung der magnetischen Ei
genschaften eines zur selben Zeit gesputterten Proben- oder
Blindsubstrats führte zu dem Ergebnis, daß die Sättigungs
magnetflußdichte 1,3 Tesla, die Koerzitivkraft 1,5 Oe und
die Magnetostriktionskonstante +0,8×10-6 betrugen.
Ein Sputtertarget wurde durch Anordnen einer Mehrzahl von
10×10 mm Pd-Chips auf Co-Ni-Fe-Legierungen gebildet. Es
wurde bei einer Substrattemperatur von 250°C gesputtert,
wobei das Sputtergas Ar war und der Gasdruck 0,6 m Torr be
trug. Die Substrattemperatur kann aber auch in einem Be
reich von 20°C bis 400°C liegen, vorzugsweise in einem Be
reich zwischen 200°C bis 400°C. Als Sputtergas können Ar
oder Ar + N2 zum Einsatz kommen. Der Gasdruck kann im Be
reich von 0,3 bis 1,0 mTorr liegen. Die Zusammensetzung des
magnetischen Dünnfilms läßt sich in diesem Fall durch Sput
terverhältnisse der jeweiligen chemischen Elemente einstel
len, wobei die Sputterverhältnisse durch die Sputterbedin
gungen sowie durch das Verhältnis der Oberflächenbereiche
der Co-Ni-Fe-Legierungen zu denjenigen der Pd-Chips defi
niert sind. Unter Berücksichtigung der Sputterverhältnisse
der jeweiligen Elemente auf der Grundlage des gewünschten
Komponentenverhältnisses des magnetischen Dünnfilms wird
das oben beschriebene Oberflächenverhältnis definiert, und
zwar unter Wahl der Anzahl der Pd-Chips. Ferner kann als
Target auch eine Co-Ni-Fe-Pd-Legierung zum Einsatz kommen,
deren Zusammensetzung zu dem gewünschten Komponentenver
hältnis führt.
Wie oben beschrieben, werden magnetische Felder, die
parallel zur Oberfläche des magnetischen Dünnfilms und
senkrecht zueinander verlaufen, abwechselnd während des ge
samten Sputterverfahrens und weiterhin auch noch nach Been
digung des Sputterverfahrens erzeugt bzw. angelegt, bis die
Substrattemperatur auf etwa 150°C abgefallen ist, um einen
Dünnfilm mit weichmagnetischen Eigenschaften und uniaxialer
Anisotropie zu erhalten.
Nach dem Sputtern wird der erste Magnetkern so struktu
riert, daß eine vorbestimmte Kernform erhalten wird, und
zwar mit Hilfe der Ionen-Zerkleinerungstechnik.
Danach werden mit Hilfe der Dünnfilmtechnik ein nichtmagne
tischer Spaltfilm 3 aus Al2O3 oder dergleichen, ein organi
scher Isolationsfilm 4 aus z. B. einem Polyimidharz und ei
ne Leiterspule 5 der Reihe nach aufgebracht und in vorbe
stimmter Weise mit Hilfe des Ionen-Zerkleinerungsverfahrens
oder mit Hilfe des Naßätzverfahrens strukturiert. Die Lei
terspule 5 kommt innerhalb des Films 4 zu liegen. Auf die
so erhaltene Struktur wird ein Film mit einer Zusammenset
zung, die ähnlich derjenigen des ersten Magnetkerns 2 ist,
als zweiter Magnetkern 6 aufgesputtert und mit Hilfe der
Ionen-Zerkleinerungstechnik so strukturiert, daß eine vor
bestimmte Magnetkernform erhalten wird. Sodann wird ein
Aluminiumoxidfilm auf der gesamten Oberfläche des Substrats
bzw. der gebildeten Struktur erzeugt, der ein Isolations
film ist und als Schutzfilm 7 dient.
Als nächstes wird die Kopfeinrichtung aus dem Substrat 1
herausgeschnitten. Die vordere Endseite des Magnetkopfs
wird auf eine vorbestimmte Abmessung poliert, wobei ein Ma
gnetspalt g erhalten wird. Leitungsdrähte werden mit den
Enden der Leiterspule 5 verbunden, um einen einzelnen Dünn
film-Magnetkopf zu bilden. Die Abmessung des Magnetspalts g
beträgt etwa 0,5 µm (Spaltbreite). Die Poldicke d, die sich
durch Summation der Breite des Magnetspalts, der Dicke des
oberen Magnetkerns und der Dicke des unteren Magnetkerns
ergibt, beträgt etwa 3,5 µm. Die Fig. 1 zeigt einen Quer
schnitt durch einen Teil des Magnetkopfs. Dagegen zeigt die
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des herausgeschnittenen
Dünnfilm-Magnetkopfs. Die Form des Magnetkernschnitts ist
trapezförmig, was sich durch Anwendung der Ionen-Zerkleine
rungstechnik ergibt. Die Länge der oberen Fläche ist größer
als die der unteren Fläche. Mit dem Bezugszeichen 8 in Fig.
2 sind Anschlüsse versehen.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht sowohl der
erste Magnetkern als auch der zweite Magnetkern jeweils aus
einem einzigen Magnetfilm. Allerdings ist die Erfindung
hierauf nicht beschränkt.
Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Zentralteil
des Dünnfilm-Magnetkopfs. Der erste Magnetkern 2 und der
zweite Magnetkern 6 weisen zwischen sich einen Magnetspalt
g mit vorbestimmter Dicke bzw. Breite auf, der sich am vor
deren Ende des Kopfs (an der linken Seite in Fig. 1) befin
det und einem magnetischen Aufzeichnungsmedium (nicht dar
gestellt) gegenüberliegt. Ferner sind der erste Magnetkern
2 und der zweite Magnetkern 6 zur Bildung eines magneti
schen Kreises magnetisch miteinander verbunden, und zwar an
der hinteren Seite des Magnetkopfs an einer Stelle, die re
lativ weit vom Magnetspalt entfernt liegt. Die zwischen dem
ersten Magnetkern 2 und dem zweiten Magnetkern 6 liegende
Leiterspule 5 weist eine vorbestimmte Anzahl von Windungen
auf, wobei die Leiterspule 5 den magnetischen Kreis schnei
det. Der Raum, der von dem ersten Magnetkern 2, dem zweiten
Magnetkern 6 und der Leiterspule 5 eingegrenzt ist, wird
mit einem organischen Isolationsfilm 4 gefüllt, der einen
elektrischen Isolator enthält. Konkret wird der Raum z. B.
mit einem Polyimidharz ausgefüllt.
Fließt ein elektrischer Strom durch die Leiterspule 5 des
so hergestellten Dünnfilm-Magnetkopfs, so wird im Magnet
spalt g ein starkes Magnetfeld erzeugt. Durch dieses Ma
gnetfeld wird Information auf einem magnetischen Aufzeich
nungsmedium aufgezeichnet. Bewegt sich dagegen das magneti
sche Aufzeichnungsmedium, auf dem Information gespeichert
ist, am Magnetspalt g vorbei, so wird ein Magnetfluß er
zeugt, der abwechselnd in sehr kurzen Zeitintervallen vom
zweiten Magnetkern 6 zum ersten Magnetkern 2, und umge
kehrt, gerichtet ist. Hierdurch wird eine Spannung in der
Leiterspule 5 induziert, so daß auf dem magnetischen Auf
zeichnungsmedium aufgezeichnete Information reproduziert
wird.
Die elektrischen Eigenschaften eines nach der Erfindung
hergestellten Dünnfilm-Magnetkopfs wurden mit denjenigen
eines konventionellen Dünnfilm-Magnetkopfs verglichen, bei
dem lediglich Permalloy verwendet worden ist. Es wurde
festgestellt, daß der Dünnfilm-Magnetkopf nach der Erfin
dung gegenüber dem konventionellen Dünnfilm-Magnetkopf eine
etwa um 4 bis 5 dB verbesserte Überschreib-Charakteristik
aufwies, bei einer um etwa 30% verbesserten Aufzeichnungs
Magnetfeldintensität. Der Dünnfilm-Magnetkopf nach der Er
findung kann daher gut mit einem eine hohe Koerzitivkraft
aufweisenden Medium zur Erzielung einer hohen Aufzeich
nungsdichte zusammenarbeiten.
Unter ähnlichen Bedingungen wie beim Ausführungsbeispiel 1
werden vier Magnetschichten, jede mit einer Dicke von 0,25 µ,
aufeinandergeschichtet, wobei Al2O3-Filme, die jeweils
eine Dicke von 0,004 µm aufweisen, zwischen diesen Magnet
schichten zu liegen kommen. Die so erhaltene Struktur wird
als Magnetkern verwendet. Es wurden die elektrischen Eigen
schaften eines Dünnfilm-Magnetkopfs untersucht, dessen Ma
gnetkerne derart strukturiert waren. Dabei wurden eine
Überschreib-Eigenschaft und eine zum Schreiben erforderli
che Magnetfeldintensität ähnlich wie beim Ausführungsbei
spiel 1 erhalten. Darüber hinaus wurde eine um etwa 20%
verbesserte Lesefähigkeit festgestellt. Der Dünnfilm-Ma
gnetkopf nach dem zweiten Ausführungsbeispiel weist somit
ausgezeichnete Eigenschaften auf. Dies liegt daran, daß
durch die als Mehrschichtsystem aufgebauten Kerne die Koer
zitivkraft vermindert und die Permeabilität verbessert wer
den, wie nachfolgend noch im Zusammenhang mit dem Ausfüh
rungsbeispiel 6 näher beschrieben wird.
Auf einem Legierungstarget einer ternären Co-Ni-Fe-Legie
rung mit einer Zusammensetzung von 44 Atom-% Co, 32 Atom-%
Ni und 24 Atom-% Fe wird eine geeignete Anzahl von Pd-Chips
(10 mm2) angeordnet, um mit Hilfe eines Sputtervorgangs ei
nen Viersystem-Co-Ni-Fe-Pd-Legierungsdünnfilm zu bilden.
Die erhaltenen Beziehungen zwischen der Zusammensetzung und
den magnetischen Eigenschaften sind in Fig. 3 dargestellt.
Die Zusammensetzung des Targets besteht aus 44 Atom-% Co,
32 Atom-% Ni und 24 Atom-% Fe, wobei bei dieser Targetzu
sammensetzung die magnetische Kristallanisotropiekonstante
nahe bei Null liegt.
Daher ist die Koerzitivkraft klein. Die Magnetostriktions
konstante zeigt jedoch einen großen positiven Wert von etwa
12×10-6. Die Sättigungsmagnetflußdichte beträgt etwa 1,6
Tesla. Die Sputterbedingungen werden durch eine Substrat
temperatur von 300°C, ein Sputtergas von Ar+2% N2 als
Mischgas und durch einen Gasdruck von 6×10-4 Torr gebil
det.
Auf diesem Target werden Pd-Chips angeordnet. Es wurde her
ausgefunden, daß mit steigender Anzahl der Chips die Sätti
gungsmagnetflußdichte und die Magnetostriktionskonstante
nahezu linear abfallen, während im Gegensatz dazu die Koer
zitivkraft nahezu linear und allmählich ansteigt. Der An
teil an Pd, bei dem die Magnetostriktionskonstante den Wert
+2×10-6 annimmt, beträgt etwa 23 Atom-%. Unter dieser Be
dingung wird eine Sättigungsmagnetflußdichte von etwa 1,32
Tesla erhalten, während dann die Koerzitivkraft ungefähr
1,7 Oe beträgt. Dies sind ausgesprochen gute Eigenschaften.
Es wurde ferner festgestellt, daß der Anteil an Pd, bei dem
die Magnetostriktionskonstante einen sehr kleinen negativen
Wert von -2×10-6 aufweist, bei etwa 30 Atom-% liegt. In
diesem Fall beträgt die Sättigungsmagnetflußdichte nahezu
1,24 Tesla, während die Koerzitivkraft bei etwa 2,0 Oe
liegt. Durch Vergleich dieser Resultate mit denjenigen von
Permalloy bei derselben Magnetostriktionskonstanten wurde
herausgefunden, daß nach der Erfindung eine um etwa 25 bis
30% erhöhte Sättigungsmagnetflußdichte vorhanden ist. Der
Zusatz an Pd bewirkt offenbar denselben Effekt wie ein Zu
satz an Ni, da dadurch die Magnetostriktionskonstante ver
ringert wird. In diesem Fall wird jedoch eine leichte Erhö
hung der Koerzitivkraft erhalten. Anders als durch Ni wird
durch Pd nur die Magnetostriktionskonstante reduziert, ohne
daß dadurch die magnetische Kristallanisotropiekonstante
zu sehr geändert wird.
In ähnlicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel 3 wird eine
Targetzusammensetzung mit 26 Atom-% Co, 44 Atom-% Ni und 30
Atom-% Fe gebildet, so daß eine Sättigungsmagnetflußdichte
von etwa 1,5 Tesla erhalten wird. Dieser Wert liegt etwas
niedriger als beim Target nach dem Ausführungsbeispiel 3.
Ferner liegt hier auch die magnetische Kristallanisotropie
konstante näher am Wert Null im Vergleich zum Ausführungs
beispiel 3, um die Koerzitivkraft zu vermindern. Pd-Chips
werden auf dem Target angeordnet und gesputtert, um einen
Viersystem-Co-Ni-Fe-Pd-Dünnfilm zu erhalten. Die Sputterbe
dingungen und das Sputterverfahren sind in Übereinstimmung
mit dem Ausführungsbeispiel 3 gewählt, mit der Ausnahme,
daß im vorliegenden Fall die Substrattemperatur bei 350°C
liegt. Das Ergebnis ist in Fig. 4 dargestellt. Steigt die
Anzahl der Pd-Chips, so vermindern sich die Sättigungsma
gnetflußdichte und die Magnetostriktionskonstante nahezu
linear, wie auch beim Ausführungsbeispiel 3. Die Koerzitiv
kraft steigt nahezu linear und allmählich mit steigendem
Pd-Anteil an. Wird ein Pd-Anteil von 32,5 Atom-% oder mehr
erreicht, so steigt jedoch die Koerzitivkraft abrupt an,
wobei die uniaxiale Anisotropie verschwindet.
Es sei angenommen, daß die Magnetostriktionskonstante +2×10-6,
die Sättigungsmagnetflußdichte etwa 1,2 Tesla und die
Koerzitivkraft etwa 1,5 Oe betragen. In diesem Fall beträgt
der Pd-Anteil 27 Atom-%. Zeigt die Magnetostriktionskon
stante einen kleinen negativen Wert von -1×10-6, so be
trägt der Pd-Anteil etwa 32 Atom-%. In diesem Fall liegt
die Sättigungsmagnetflußdichte bei nahezu 1,1 Tesla, wäh
rend die Koerzitivkraft den Wert 1,5 Oe annimmt. Da die Ko
erzitivkraft bei einem Pd-Anteil von 32,5 Atom-% oder mehr
abrupt ansteigt, liegt der Maximumwert von Pd bei 32 Atom
%.
Wie im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen 3 und 4
beschrieben, zeigt der Film, wenn die Zusammensetzung des
ternären Co-Ni-Fe-Legierungsfilms so bestimmt ist, daß die
Magnetostriktionskonstante nahe bei Null liegt und die Sät
tigungsmagnetflußdichte auf einem hohen Wert gehalten wird,
keine uniaxiale Anisotropie, da die magnetische Kristallan
isotropiekonstante groß ist, was zu einer signifikant gro
ßen Koerzitivkraft führt. Durch Hinzufügen von Pd zwecks
Bildung eines Viersystem-Co-Ni-Fe-Pd-Legierungsfilms ist es
jedoch möglich, die Koerzitivkraft auf einen kleineren Wert
zu verringern, auch wenn die Magnetostriktionskonstante in
der Nähe von Null liegt.
Die untere Grenze des Pd-Anteils ist durch die als Basis
dienende Zusammensetzung der Co-Ni-Fe-Legierung definiert.
Bei Annäherung an die Ni-Basisseite vermindert sich der An
teil an Pd. Vom Standpunkt des Abgleichs der Sättigungsma
gnetflußdichte soll die Magnetostriktionskonstante nahe
Null bei 5 Atom-% liegen, wenn der Anteil an Ni 60 Atom-%
beträgt.
Die Koerzitivkraft des Films wurde weiterhin für den Fall
untersucht, daß das Sputtergas reines Argongas (Ar) ist,
und für den Fall, daß das Sputtergas aus Argongas und einem
kleinen Anteil von N2 besteht. Das Ergebnis ist in Fig. 5
dargestellt.
Die Sputterbedingungen bei diesem Ausführungsbeispiel stim
men mit Ausnahme des Sputtergases mit denjenigen beim vier
ten Ausführungsbeispiel überein. Da sich die Magnetostrik
tionskonstante nur wenig ändert, ist nur die Koerzitivkraft
gezeigt. Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, tritt keine uni
axiale Anisotropie auf, wenn das Sputtergas nur aus Argon
gas besteht. In diesem Fall nimmt die Koerzitivkraft einen
signifikant hohen Wert an. Wird ein kleiner Anteil von N2
zum Argongas hinzugemischt, so tritt eine uniaxiale Aniso
tropie auf, wobei die Koerzitivkraft vermindert wird. Mit
zunehmendem Anteil von N2-Gas läuft die B-H-Kurve jedoch
nicht in die Sättigung, so daß die Koerzitivkraft weiter
ansteigt und einen Wert annimmt, der größer ist als derje
nige bei einem Sputtergas, das nur Argon enthält. Ein ge
eigneter Anteil an N2-Gas, das mit dem Argongas gemischt
ist, beträgt 1 bis 6 Vol.-%. Ist der Anteil an N2-Gas
klein, so bewirkt das N2-Gas, daß statt säulenförmiger Kri
stalle beim Filmwachstum körnchenförmige Kristalle wachsen,
wobei diese Kristallkörnchen relativ klein sind. Dadurch
wird der Effekt der magnetischen Kristallanisotropie unter
drückt, was zu einer Verringerung der Koerzitivkraft führt.
Andererseits sind im Film Nitride bzw. Stickstoffverbindun
gen vorhanden, wenn der entsprechende Anteil der Mischung
steigt.
In der Fig. 6 sind B-H-Kurven eines Vierschichtfilms (b),
bei dem jede Schicht 0,25 µm dick ist, und der in Überein
stimmung mit dem Ausführungsbeispiel 3 hergestellt worden
ist, und eines Einzelschichtfilms (a) mit einer Dicke von
1,0 µm dargestellt, die nachfolgend verglichen werden. Zwi
schen den einzelnen Schichten des Mehrschichtfilms (b)
liegt jeweils ein Al2O3-Film mit einer Dicke von 0,004 µm.
Anhand der Fig. 6 läßt sich erkennen, daß die Koerzitiv
kraft in Richtung der harten Achsen der Magnetisierung auf
0,5 Oe vermindert ist, also auf etwa ein Viertel, wenn der
Vierschichtfilm zum Einsatz kommt.
Bei Verwendung dieses Vierschichtfilms als Magnetfilm im
Dünnfilm-Magnetkopf nach der Erfindung läßt sich das Ausle
severmögen um etwa 20% verbessern. Dies liegt daran, daß
eine verbesserte Permeabilität aufgrund der Verringerung
der Koerzitivkraft vorhanden ist.
Geräte, in denen die oben beschriebenen Ausführungsbeispie
le zum Einsatz kommen können, können Geräte bekannter Art
sein, wie sie z. B. in "Jisei Hakumaku Kogaku (Magnetic
Thin Film Technology)" Jiki Kogaku Koza 5, von Shuichi
Iida, usw., veröffentlicht durch Maruzen K.K. am 30. Juni
1977, beschrieben worden sind.
Wie zuvor ausführlich diskutiert, wird ein Dünnfilm-Magnet
kopf nach der Erfindung mit einem Magnetkern aus einer Co-
Ni-Fe-Pd-Legierung keine Verschlechterung seiner magneti
schen Eigenschaften zeigen, wenn der Film beim Herstellen
des Magnetkopfs einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird,
wobei seine magnetischen Eigenschaften keinesfalls schlech
ter sind als die eines plattierten Films aus einer ternären
Co-Ni-Fe-Legierung.
Claims (23)
1. Dünnfilm-Magnetkopf, gekennzeichnet durch
- - ein Substrat (1),
- - einen ersten Magnetkern (2) auf dem Substrat (1),
- - einen zweiten Magnetkern (6) zur Bildung eines magneti schen Weges in Verbindung mit dem ersten Magnetkern (2),
- - eine Leiterspule (5), die um den magnetischen Weg herum gewickelt ist,
- - einen Spalt (g) zwischen den Enden des ersten Magnetkerns (2) und des zweiten Magnetkerns (6), und dadurch, daß
- - wenigstens einer der Magnetkerne (2, 6) einen Dünnfilm
aus einer Kobaltlegierung mit folgender Zusammensetzung
enthält:
20 bis 70 Atomprozent Kobalt,
20 bis 60 Atomprozent Nickel,
12 bis 30 Atomprozent Eisen,
5 bis 32 Atomprozent Palladium.
2. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß wenigstens der erste (2) oder der zweite Ma
gnetkern (6) eine Dicke von 2 µm oder weniger aufweist.
3. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Legierungsdünnfilm weichmagnetische Ei
genschaften und eine uniaxiale Anisotropie aufweist, und
daß er ferner eine harte Achse der Magnetisierung in Rich
tung des magnetischen Weges besitzt.
4. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Legierungsdünnfilm eine säulenförmige
Kristallstruktur mit in Richtung senkrecht zur Filmoberflä
che aufgewachsenen Kristallen aufweist, und daß er ferner
weichmagnetische Eigenschaften und eine uniaxiale Anisotro
pie sowie eine harte Achse der Magnetisierung in Richtung
des magnetischen Weges besitzt.
5. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Legierungsdünnfilm einen durch Sputtern
gebildeten Dünnfilm enthält, weichmagnetische Eigenschaften
und eine uniaxiale Anisotropie sowie eine harte Achse der
Magnetisierung in Richtung des magnetischen Weges aufweist.
6. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Legierungsdünnfilm eine säulenförmige
Kristallstruktur mit in einer Richtung senkrecht zur Film
oberfläche aufgewachsenen Kristallen aufweist, weichmagne
tische Eigenschaften und eine uniaxiale Anisotropie sowie
eine harte Achse der Magnetisierung in Richtung des magne
tischen Weges besitzt, und ferner eine Magnetostriktions
konstante von +2×10-6 bis -2×10-6 sowie eine Sätti
gungsmagnetflußdichte von 1,2 Tesla oder mehr aufweist.
7. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Legierungsdünnfilm einen Kobalt-Legie
rungsdünnfilm mit einer kristallinen Struktur enthält.
8. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Legierungsdünnfilm weichmagnetische Ei
genschaften und eine uniaxiale Anisotropie aufweist, und
daß er ferner eine harte Achse der Magnetisierung in Rich
tung des magnetischen Weges besitzt.
9. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Legierungsdünnfilm eine säulenförmige
Kristallstruktur mit in einer Richtung senkrecht zur Film
oberfläche aufgewachsenen Kristallen aufweist, weichmagne
tische Eigenschaften und eine uniaxiale Anisotropie sowie
eine harte Achse der Magnetisierung in Richtung des magne
tischen Weges besitzt, und ferner einen trapezförmigen
Querschnitt aufweist, bei dem die Länge der unteren Fläche
des Dünnfilms größer als die Länge der oberen Fläche des
Dünnfilms ist.
10. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß wenigstens einer der Magnetkerne (2, 6) zwei
Schichten des Legierungsdünnfilms enthält, wobei der Legie
rungsdünnfilm und ein anderer Materialfilm wechselweise
aufeinandergeschichtet sind.
11. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß der andere Materialfilm ein nichtmagneti
sches Material enthält.
12. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß das nichtmagnetische Material Keramikma
terial enthält.
13. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Legierungsdünnfilm eine säulenförmige
Kristallstruktur aufweist.
14. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Verhältnis h/d von Säulenhöhe h der
säulenförmigen Kristallstruktur zu Säulenbreite d im Mittel
10 oder kleiner ist.
15. Dünnfilm-Magnetkopf nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Legierungsdünnfilm weichmagnetische
Eigenschaften und eine uniaxiale Anisotropie sowie eine
harte Achse der Magnetisierung in Richtung des magnetischen
Weges aufweist.
16. Magnetischer Dünnfilm mit wenigstens einer Schicht
eines Kobalt-Legierungsdünnfilms auf einem nichtmagneti
schen Substrat (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Kobalt-
Legierungsdünnfilm folgende Zusammensetzung enthält:
20 bis 70 Atomprozent Kobalt,
20 bis 60 Atomprozent Nickel,
12 bis 30 Atomprozent Eisen,
5 bis 32 Atomprozent Palladium.
20 bis 60 Atomprozent Nickel,
12 bis 30 Atomprozent Eisen,
5 bis 32 Atomprozent Palladium.
17. Magnetischer Dünnfilm nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Legierungsdünnfilm eine säulenförmige
Kristallstruktur mit in einer Richtung senkrecht zur Ober
fläche des Substrats aufgewachsenen Kristallen aufweist.
18. Magnetischer Dünnfilm nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Legierungsdünnfilm einen durch Sput
tern gebildeten Film enthält.
19. Magnetischer Dünnfilm nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Legierungsdünnfilm zwei oder mehrere
Schichten enthält, wobei der Legierungsdünnfilm und ein an
derer Materialfilm wechselweise aufeinandergeschichtet
sind.
20. Magnetischer Dünnfilm nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Legierungsdünnfilm weichmagnetische
Eigenschaften und eine uniaxiale Anisotropie sowie eine
harte Achse der Magnetisierung in einer Richtung parallel
zur Oberfläche des Substrats aufweist.
21. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Dünn
films, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- - Bildung eines Kobalt-Legierungsfilms mit 20 bis 70 Atom prozent Kobalt, 20 bis 60 Atomprozent Nickel, 12 bis 30 Atomprozent Eisen und 5 bis 32 Atomprozent Palladium auf einem nichtmagnetischen Substrat (1) mit Hilfe eines Sputterverfahrens, und
- - wechselweises Anlegen von Magnetfeldern während der Her stellung des Films, die parallel zur Filmoberfläche und senkrecht zueinander liegen.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß der Legierungsdünnfilm durch Sputtern in einer Atmo
sphäre gebildet wird, die ein Mischgas aus Argon und Stick
stoff enthält, wobei die Konzentration des Stickstoffgases
1 bis 6 Vol.-% beträgt.
23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß der Legierungsdünnfilm durch Sputtern und bei einem auf
200 bis 400°C aufgeheizten Substrat erzeugt wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24982987 | 1987-10-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3833901A1 true DE3833901A1 (de) | 1989-04-20 |
DE3833901C2 DE3833901C2 (de) | 1992-12-17 |
Family
ID=17198807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3833901A Granted DE3833901A1 (de) | 1987-10-05 | 1988-10-05 | Duennfilm-magnetkopf, magnetischer duennfilm fuer einen derartigen kopf und verfahren zur herstellung des magnetischen duennfilms |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4939610A (de) |
DE (1) | DE3833901A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4021376A1 (de) * | 1989-07-05 | 1991-01-17 | Toshiba Kawasaki Kk | Magnetkopf und verfahren zu seiner herstellung |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5411813A (en) * | 1993-04-08 | 1995-05-02 | Eastman Kodak Company | Ferhgasi soft magnetic materials for inductive magnetic heads |
US6088204A (en) * | 1994-12-01 | 2000-07-11 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive magnetic recording head with permalloy sensor layer deposited with substrate heating |
US5916518A (en) * | 1997-04-08 | 1999-06-29 | Allison Engine Company | Cobalt-base composition |
US6118351A (en) * | 1997-06-10 | 2000-09-12 | Lucent Technologies Inc. | Micromagnetic device for power processing applications and method of manufacture therefor |
US6440750B1 (en) | 1997-06-10 | 2002-08-27 | Agere Systems Guardian Corporation | Method of making integrated circuit having a micromagnetic device |
US6255714B1 (en) | 1999-06-22 | 2001-07-03 | Agere Systems Guardian Corporation | Integrated circuit having a micromagnetic device including a ferromagnetic core and method of manufacture therefor |
US6846985B2 (en) | 2002-01-22 | 2005-01-25 | Nanoset, Llc | Magnetically shielded assembly |
US7091412B2 (en) | 2002-03-04 | 2006-08-15 | Nanoset, Llc | Magnetically shielded assembly |
US20040225213A1 (en) * | 2002-01-22 | 2004-11-11 | Xingwu Wang | Magnetic resonance imaging coated assembly |
US7162302B2 (en) | 2002-03-04 | 2007-01-09 | Nanoset Llc | Magnetically shielded assembly |
US20060140867A1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-06-29 | Helfer Jeffrey L | Coated stent assembly and coating materials |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0166818A1 (de) * | 1984-06-04 | 1986-01-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Schichtweise aufgebauter Magnetkopf für ein senkrecht zu magnetisierendes Aufzeichnungsmedium |
EP0206658A2 (de) * | 1985-06-14 | 1986-12-30 | Hitachi, Ltd. | Magnetkopf |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6176642A (ja) * | 1984-09-25 | 1986-04-19 | Hitachi Ltd | Co―Ni―Fe合金の電気めっき浴及び電気めっき方法 |
-
1988
- 1988-10-03 US US07/252,603 patent/US4939610A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-10-05 DE DE3833901A patent/DE3833901A1/de active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0166818A1 (de) * | 1984-06-04 | 1986-01-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Schichtweise aufgebauter Magnetkopf für ein senkrecht zu magnetisierendes Aufzeichnungsmedium |
EP0206658A2 (de) * | 1985-06-14 | 1986-12-30 | Hitachi, Ltd. | Magnetkopf |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Patents Abstracts of Japan Vol. 11, 3.9.87, No. 270 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4021376A1 (de) * | 1989-07-05 | 1991-01-17 | Toshiba Kawasaki Kk | Magnetkopf und verfahren zu seiner herstellung |
US5287239A (en) * | 1989-07-05 | 1994-02-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic head using high saturated magnetic flux density film and manufacturing method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4939610A (en) | 1990-07-03 |
DE3833901C2 (de) | 1992-12-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3707522C2 (de) | ||
DE60200949T2 (de) | Magnetoresistives element und dieses verwendender magnetoresistiver lesekopf, magnetisches aufnahmegerät und magnetoresistiver speicher | |
DE3511361C2 (de) | Magnetischer Wandlerkopf | |
DE102005062840A1 (de) | Geschichtete magnetische Struktur und Herstellungsverfahren für eine solche | |
US4780781A (en) | Thin film magnetic head having magnetic film of Co-Ni-Fe alloy | |
DE3905625C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines magnetoresistiven Magnetkopfes | |
DE19848110B4 (de) | Magnetowiderstandselement | |
DE3810244C2 (de) | Ferromagnetfilm und dessen Verwendung | |
DE3538852A1 (de) | Senkrecht-magnet-aufzeichnungsmedium und verfahren zu seiner herstellung | |
KR910003372B1 (ko) | 자성 다층 구조체 | |
DE3833901C2 (de) | ||
DE102017115791B4 (de) | R-T-B-basierter Seltenerdpermanentmagnet | |
DE4408274C2 (de) | Magnetoresistenzeffekt-Element | |
DE2827429A1 (de) | Magnetische duennfilmstruktur mit ferro- und antiferromagnetischem austausch- vorspannungsfilm | |
DE3623285C2 (de) | ||
DE3737266C2 (de) | Weichmagnetischer Dünnfilm | |
DE4140983A1 (de) | Magnetkopf in duennschichttechnik und verfahren zu dessen herstellung | |
DE3443601A1 (de) | Magnetaufzeichnungsmedium | |
DE19700506A1 (de) | Magnetisches Speichermedium | |
DE2729486A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer magnetischen duennschicht | |
DE19707522C2 (de) | Weichmagnetische Legierung für hohe Frequenzen, magnetisches Flachbauelement, Antenne und Wellenabsorber mit einem Element aus einer solchen Legierung | |
DE4007243A1 (de) | Schicht aus weichmagnetischer legierung | |
DE10022372A1 (de) | Co-Fe-Ni-Magnetfilm mit hoher magnetischer Sättigungsflußdichte, den Film verwendender Dünnfilm-Verbundmagnetkopf und den Kopf verwendende Magnetspeichervorrichtung | |
DE3610432C2 (de) | ||
DE102014110004A1 (de) | Auf seltenen Erden basierender Magnet |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: STREHL, P., DIPL.-ING. DIPL.-WIRTSCH.-ING. SCHUEBE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |