JP2001110011A - 軟磁性薄膜及びこれを用いた磁気ヘッド - Google Patents
軟磁性薄膜及びこれを用いた磁気ヘッドInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れた軟磁気特性と優れた耐腐食性とを両立
し、さらに膜応力の低減を図る。 【解決手段】 Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｎを基本組成とする
軟磁性薄膜にＣｕを微量添加する。この軟磁性薄膜の組
成をＦｅvＳｉwＴａxＣｕyＮz なる組成式で表した場
合、０．６５≦ｖ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．８５、
０．１≦ｗ／（ｖ＋ｗ）≦０．３、０．０２≦ｙ／（ｖ
＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．０５なる組成範囲に設定する。さ
らに、ＲｕやＧａを５原子％以下の割合で添加してもよ
い。Ｃｕの微量添加により、優れた軟磁気特性と耐腐食
性能を維持したまま膜応力が低減される。
し、さらに膜応力の低減を図る。 【解決手段】 Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｎを基本組成とする
軟磁性薄膜にＣｕを微量添加する。この軟磁性薄膜の組
成をＦｅvＳｉwＴａxＣｕyＮz なる組成式で表した場
合、０．６５≦ｖ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．８５、
０．１≦ｗ／（ｖ＋ｗ）≦０．３、０．０２≦ｙ／（ｖ
＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．０５なる組成範囲に設定する。さ
らに、ＲｕやＧａを５原子％以下の割合で添加してもよ
い。Ｃｕの微量添加により、優れた軟磁気特性と耐腐食
性能を維持したまま膜応力が低減される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるメタルテ
ープ、蒸着テープ等の高保磁力磁気記録媒体に対して記
録・再生を行う磁気ヘッドに用いて好適な軟磁性薄膜に
関し、優れた軟磁気特性と高信頼性を併せ持つ新規な軟
磁性薄膜に関する。さらには、かかる軟磁性薄膜を用い
た磁気ヘッドに関する。
ープ、蒸着テープ等の高保磁力磁気記録媒体に対して記
録・再生を行う磁気ヘッドに用いて好適な軟磁性薄膜に
関し、優れた軟磁気特性と高信頼性を併せ持つ新規な軟
磁性薄膜に関する。さらには、かかる軟磁性薄膜を用い
た磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気記録の分野においては、記録
信号の高密度化が進行しており、高い保磁力と高い残留
磁束密度を有する磁気記録媒体、例えば強磁性金属材料
を非磁性支持体上に直接被着せしめてなる，いわゆる蒸
着テープ等が使用されるようになっている。
信号の高密度化が進行しており、高い保磁力と高い残留
磁束密度を有する磁気記録媒体、例えば強磁性金属材料
を非磁性支持体上に直接被着せしめてなる，いわゆる蒸
着テープ等が使用されるようになっている。
【０００３】これに伴って磁気ヘッドに対しては、コア
材料が高飽和磁束密度、高透磁率を有することが要求さ
れている。
材料が高飽和磁束密度、高透磁率を有することが要求さ
れている。
【０００４】かかる要求を満たすために、従来から補助
コア材にフェライトを用い、そのフェライト上に高飽和
磁束密度を有する金属磁性薄膜を主コア材として形成
し、ギャップ部が上記金属磁性薄膜より形成されてな
る，いわゆるメタル・イン・ギャップ（ＭＩＧ）型の磁
気ヘッドが提案されており、蒸着テープ等の記録・再生
に好適なものとなっている。
コア材にフェライトを用い、そのフェライト上に高飽和
磁束密度を有する金属磁性薄膜を主コア材として形成
し、ギャップ部が上記金属磁性薄膜より形成されてな
る，いわゆるメタル・イン・ギャップ（ＭＩＧ）型の磁
気ヘッドが提案されており、蒸着テープ等の記録・再生
に好適なものとなっている。
【０００５】ところで、この種の磁気ヘッドにおいて
は、近年の高密度化の著しい進展に伴い、上記蒸着テー
プ等のように高保磁力を有する記録媒体に対して良好に
記録・再生する必要があることから、記録磁界を十分取
るためにより高い飽和磁束密度を持ち、かつ高周波領域
でも優れた軟磁気特性を有する金属磁性材料が求められ
ている。
は、近年の高密度化の著しい進展に伴い、上記蒸着テー
プ等のように高保磁力を有する記録媒体に対して良好に
記録・再生する必要があることから、記録磁界を十分取
るためにより高い飽和磁束密度を持ち、かつ高周波領域
でも優れた軟磁気特性を有する金属磁性材料が求められ
ている。
【０００６】このような状況の中、Ｆｅを主成分とする
微結晶金属磁性薄膜は、高い飽和磁束密度を持ち、優れ
た軟磁気特性を示すことから、従来の磁気ヘッド用金属
磁性材料を置き換える形で実用化され始めている。
微結晶金属磁性薄膜は、高い飽和磁束密度を持ち、優れ
た軟磁気特性を示すことから、従来の磁気ヘッド用金属
磁性材料を置き換える形で実用化され始めている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｆ
ｅ基微結晶金属軟磁性薄膜は、純鉄に近い組成の微細結
晶が薄膜の体積のほとんどを占める構造であることか
ら、一般に耐食性が低く、これを用いたデバイスの信頼
性が低下するという問題を抱えている。
ｅ基微結晶金属軟磁性薄膜は、純鉄に近い組成の微細結
晶が薄膜の体積のほとんどを占める構造であることか
ら、一般に耐食性が低く、これを用いたデバイスの信頼
性が低下するという問題を抱えている。
【０００８】そこで、本願出願人は、上記Ｆｅ基微結晶
金属軟磁性薄膜の優れた軟磁気特性を維持しながら耐腐
食性能を示す材料として、ＦｅＳｉＴａＮあるいはＦｅ
ＳｉＲｕＧａＴａＮなる組成の軟磁性膜を提案してい
る。
金属軟磁性薄膜の優れた軟磁気特性を維持しながら耐腐
食性能を示す材料として、ＦｅＳｉＴａＮあるいはＦｅ
ＳｉＲｕＧａＴａＮなる組成の軟磁性膜を提案してい
る。
【０００９】しかしながら、これら軟磁性膜は成膜直
後、及び熱処理後の膜応力がともに１ＧＰａ程度と大き
な値となっており、例えば磁気ヘッドプロセスの際、フ
ェライト等からなる補助コアから軟磁性膜が剥離する
等、膜応力に起因する不良の発生が懸念される。
後、及び熱処理後の膜応力がともに１ＧＰａ程度と大き
な値となっており、例えば磁気ヘッドプロセスの際、フ
ェライト等からなる補助コアから軟磁性膜が剥離する
等、膜応力に起因する不良の発生が懸念される。
【００１０】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
提案されたものであり、優れた軟磁気特性と耐腐食性に
加え、低膜応力化を実現し得る軟磁性薄膜を提供し、さ
らなる高性能、高信頼性を有する磁気ヘッドを提供する
ことを目的とする。
提案されたものであり、優れた軟磁気特性と耐腐食性に
加え、低膜応力化を実現し得る軟磁性薄膜を提供し、さ
らなる高性能、高信頼性を有する磁気ヘッドを提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ＦｅＳｉＴ
ａＮあるいはＦｅＳｉＲｕＧａＴａＮなる組成を有する
軟磁性薄膜に微量のＣｕを添加することで、優れた軟磁
気特性と耐腐食性を維持したっま、膜応力の低減が図れ
ることを見いだした。
ａＮあるいはＦｅＳｉＲｕＧａＴａＮなる組成を有する
軟磁性薄膜に微量のＣｕを添加することで、優れた軟磁
気特性と耐腐食性を維持したっま、膜応力の低減が図れ
ることを見いだした。
【００１２】本発明は、かかる知見に基づいて完成され
たものである。すなわち、本発明の軟磁性薄膜は、Ｆ
ｅ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｃｕ及びＮを含んでなり、Ｆｅの組成
をｖ原子％、Ｓｉの組成をｗ原子％、Ｔａの組成をｘ原
子％、Ｃｕの組成をｙ原子％としたときに、０．６５≦
ｖ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．８５であることを特徴と
するものである。
たものである。すなわち、本発明の軟磁性薄膜は、Ｆ
ｅ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｃｕ及びＮを含んでなり、Ｆｅの組成
をｖ原子％、Ｓｉの組成をｗ原子％、Ｔａの組成をｘ原
子％、Ｃｕの組成をｙ原子％としたときに、０．６５≦
ｖ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．８５であることを特徴と
するものである。
【００１３】また、本発明の軟磁性薄膜の製造方法は、
Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔａ及びＣｕを含む合金ターゲット又は複
合ターゲットを用い、５〜５０体積％の窒素を含む雰囲
気中でスパッタリングを行った後、温度４００℃〜６０
０℃で熱処理することを特徴とするものである。
Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔａ及びＣｕを含む合金ターゲット又は複
合ターゲットを用い、５〜５０体積％の窒素を含む雰囲
気中でスパッタリングを行った後、温度４００℃〜６０
０℃で熱処理することを特徴とするものである。
【００１４】さらに、本発明の磁気ヘッドは、磁気コア
により閉磁路が構成され、且つ前記閉磁路内に磁気ギャ
ップを有してなる磁気ヘッドにおいて、上記磁気コアの
少なくとも一部が軟磁性薄膜により構成され、当該軟磁
性薄膜は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｃｕ及びＮを含んでな
り、Ｆｅの組成をｖ原子％、Ｓｉの組成をｗ原子％、Ｔ
ａの組成をｘ原子％、Ｃｕの組成をｙ原子％としたとき
に、０．６５≦ｖ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．８５であ
ることを特徴とするものである。
により閉磁路が構成され、且つ前記閉磁路内に磁気ギャ
ップを有してなる磁気ヘッドにおいて、上記磁気コアの
少なくとも一部が軟磁性薄膜により構成され、当該軟磁
性薄膜は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｃｕ及びＮを含んでな
り、Ｆｅの組成をｖ原子％、Ｓｉの組成をｗ原子％、Ｔ
ａの組成をｘ原子％、Ｃｕの組成をｙ原子％としたとき
に、０．６５≦ｖ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．８５であ
ることを特徴とするものである。
【００１５】上記組成の軟磁性薄膜は、微結晶析出型軟
磁性薄膜であることにより、高飽和磁束密度、及び優れ
た軟磁気特性が実現されるとともに、核となる部分が高
い耐食性を示す合金で置き換えられることにより、優れ
た耐腐食性能が併せて実現される。
磁性薄膜であることにより、高飽和磁束密度、及び優れ
た軟磁気特性が実現されるとともに、核となる部分が高
い耐食性を示す合金で置き換えられることにより、優れ
た耐腐食性能が併せて実現される。
【００１６】また、Ｃｕの微量添加により、軟磁気特性
や耐腐食性能を損なうことなく膜応力が大幅に低減され
る。
や耐腐食性能を損なうことなく膜応力が大幅に低減され
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した軟磁性薄
膜及び磁気ヘッドについて、図面を参照しながら詳細に
説明する。
膜及び磁気ヘッドについて、図面を参照しながら詳細に
説明する。
【００１８】本発明の軟磁性薄膜は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔ
ａ、Ｃｕ、Ｎを主な構成元素とするものである。これら
構成元素からなる基本組成に、ＲｕやＧａが５原子％以
下の割合で添加されていてもよい。
ａ、Ｃｕ、Ｎを主な構成元素とするものである。これら
構成元素からなる基本組成に、ＲｕやＧａが５原子％以
下の割合で添加されていてもよい。
【００１９】本発明の軟磁性薄膜は、５体積％から５０
体積％の窒素を含むアルゴンガス雰囲気中でスパッタリ
ングすることにより作製され、４００℃から６００℃で
の熱処理を経ることにより軟磁気特性を発揮する。
体積％の窒素を含むアルゴンガス雰囲気中でスパッタリ
ングすることにより作製され、４００℃から６００℃で
の熱処理を経ることにより軟磁気特性を発揮する。
【００２０】スパッタリングの際のターゲットは、例え
ばＦｅＳｉＴａＣｕの合金ターゲットでもよいし、Ｆｅ
ターゲットの上にＳｉやＴａ、Ｃｕのチップを配置した
複合ターゲットでもよい。
ばＦｅＳｉＴａＣｕの合金ターゲットでもよいし、Ｆｅ
ターゲットの上にＳｉやＴａ、Ｃｕのチップを配置した
複合ターゲットでもよい。
【００２１】以下、上記Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｃｕの最適
組成範囲の検討結果について述べる。
組成範囲の検討結果について述べる。
【００２２】ここでは、ＦｅＳｉＴａターゲット上にＦ
ｅやＳｉ、Ｃｕチップを配置する複合ターゲットを用
い、１０体積％の窒素を含むアルゴンガス雰囲気中で成
膜（スパッタリング）を行い、５５０℃で１時間の熱処
理を行った。その際、ＦｅＳｉＴａターゲット上に配置
する各元素チップの数を調整することで得られる膜の組
成比を変化させた。
ｅやＳｉ、Ｃｕチップを配置する複合ターゲットを用
い、１０体積％の窒素を含むアルゴンガス雰囲気中で成
膜（スパッタリング）を行い、５５０℃で１時間の熱処
理を行った。その際、ＦｅＳｉＴａターゲット上に配置
する各元素チップの数を調整することで得られる膜の組
成比を変化させた。
【００２３】軟磁気特性及びＮａＣｌ溶液浸漬法による
腐食試験には、結晶化ガラス基板を用いた。
腐食試験には、結晶化ガラス基板を用いた。
【００２４】先ず、軟磁気特性が得られるＦｅ量の範囲
について検討したところ、組成をＦｅvＳｉwＴａxＣｕy
Ｎz で表した場合、ｖ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が０．
８５を越えると保磁力の増大が見られた。逆に、ｖ／
（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が０．６５より小さくなると飽
和磁束密度の低下が観察された。これらのことから、ｖ
／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値は、０．６５から０．８５の
間に設定することが好ましい。
について検討したところ、組成をＦｅvＳｉwＴａxＣｕy
Ｎz で表した場合、ｖ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が０．
８５を越えると保磁力の増大が見られた。逆に、ｖ／
（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が０．６５より小さくなると飽
和磁束密度の低下が観察された。これらのことから、ｖ
／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値は、０．６５から０．８５の
間に設定することが好ましい。
【００２５】次に、Ｓｉ量の範囲について検討したとこ
ろ、組成をＦｅvＳｉwＴａxＣｕyＮz で表した場合、ｗ
／（ｖ＋ｗ）の値が０．３を越えると飽和磁束密度の低
下が見られた。逆に、ｗ／（ｖ＋ｗ）の値が０．１より
も小さくなると保磁力の増大が観察された。これらのこ
とから、ｗ／（ｖ＋ｗ）の値は０．１から０．３の間に
設定することが好ましい。
ろ、組成をＦｅvＳｉwＴａxＣｕyＮz で表した場合、ｗ
／（ｖ＋ｗ）の値が０．３を越えると飽和磁束密度の低
下が見られた。逆に、ｗ／（ｖ＋ｗ）の値が０．１より
も小さくなると保磁力の増大が観察された。これらのこ
とから、ｗ／（ｖ＋ｗ）の値は０．１から０．３の間に
設定することが好ましい。
【００２６】続いて、ｙ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値を０
から０．０６まで変化させたサンプルを作製し、軟磁気
特性の測定及び腐食試験を行った。その結果を図１〜図
４に示す。
から０．０６まで変化させたサンプルを作製し、軟磁気
特性の測定及び腐食試験を行った。その結果を図１〜図
４に示す。
【００２７】図１は、１ＭＨｚにおける磁化困難軸方向
の透磁率を示すものである。この図１からも明らかなよ
うに、ｙ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が０．０４を越える
あたりまでは透磁率はほぼ一定の値を示すが、それを越
えると低下し始める。
の透磁率を示すものである。この図１からも明らかなよ
うに、ｙ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が０．０４を越える
あたりまでは透磁率はほぼ一定の値を示すが、それを越
えると低下し始める。
【００２８】図２は、保磁力の変化を示すものである。
保磁力は、ｙ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が増加するのに
伴って最初は若干の減少傾向を示すが、０．０４を越え
るあたりから一転して増加傾向を示す。
保磁力は、ｙ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が増加するのに
伴って最初は若干の減少傾向を示すが、０．０４を越え
るあたりから一転して増加傾向を示す。
【００２９】図３は、熱処理後の膜応力の変化を示すも
のである。膜応力は、ｙ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が増
加するのに伴い低下し、０．０３付近で初期の膜応力の
ほぼ１／２程度の値を示している。その後は、ほぼ一定
の値を保っている。
のである。膜応力は、ｙ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が増
加するのに伴い低下し、０．０３付近で初期の膜応力の
ほぼ１／２程度の値を示している。その後は、ほぼ一定
の値を保っている。
【００３０】図４は、ＮａＣｌ浸漬法による腐食試験の
結果を示すものである。各サンプルを０．５規定濃度の
ＮａＣｌ溶液に６００時間浸漬し、その前後での飽和磁
化量の比を％で表示してある。数値が高いものほど腐食
し難く、逆に数値が低いものほど腐食しやすいことを示
している。腐食が全くない場合の飽和磁化量の比は１０
０％である。
結果を示すものである。各サンプルを０．５規定濃度の
ＮａＣｌ溶液に６００時間浸漬し、その前後での飽和磁
化量の比を％で表示してある。数値が高いものほど腐食
し難く、逆に数値が低いものほど腐食しやすいことを示
している。腐食が全くない場合の飽和磁化量の比は１０
０％である。
【００３１】もともとＦｅＳｉＴａＮ膜は高い腐食性能
を有しているが、今回の測定結果により、微量のＣｕの
添加であれば、その耐腐食性能は損なわれないことが明
らかとなった。ただし、ｙ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が
０．０６まで大きくなると、飽和磁化量比で１０％程度
の腐食が見られるため、Ｃｕの添加量はｙ／（ｖ＋ｗ＋
ｘ＋ｙ）の値で０．０５以下の範囲にとどめておくのが
好ましい。
を有しているが、今回の測定結果により、微量のＣｕの
添加であれば、その耐腐食性能は損なわれないことが明
らかとなった。ただし、ｙ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が
０．０６まで大きくなると、飽和磁化量比で１０％程度
の腐食が見られるため、Ｃｕの添加量はｙ／（ｖ＋ｗ＋
ｘ＋ｙ）の値で０．０５以下の範囲にとどめておくのが
好ましい。
【００３２】以上の検討結果より、軟磁性薄膜の組成を
ＦｅvＳｉwＴａxＣｕyＮz なる組成式で表した場合、 ０．６５≦ｖ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．８５ ０．１≦ｗ／（ｖ＋ｗ）≦０．３ ０．０２≦ｙ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．０５ なる組成範囲に設定することが好ましいと言える。
ＦｅvＳｉwＴａxＣｕyＮz なる組成式で表した場合、 ０．６５≦ｖ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．８５ ０．１≦ｗ／（ｖ＋ｗ）≦０．３ ０．０２≦ｙ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．０５ なる組成範囲に設定することが好ましいと言える。
【００３３】上記組成範囲に設定することにより、良好
な軟磁気特性と高い耐腐食性能を有し、しかも膜応力の
低い磁性膜を実現することができる。
な軟磁気特性と高い耐腐食性能を有し、しかも膜応力の
低い磁性膜を実現することができる。
【００３４】上記においては、ＦｅＳｉＴａＮを基本組
成とし、これにＣｕを添加した場合について述べたが、
耐摩耗性能を向上させるために微量のＲｕ，Ｇａを添加
したＦｅＳｉＴａＲｕＧａＮを基本組成とし、これにＣ
ｕを添加した磁性膜についても同様の結果が得られてい
る。
成とし、これにＣｕを添加した場合について述べたが、
耐摩耗性能を向上させるために微量のＲｕ，Ｇａを添加
したＦｅＳｉＴａＲｕＧａＮを基本組成とし、これにＣ
ｕを添加した磁性膜についても同様の結果が得られてい
る。
【００３５】この場合、基本組成であるＦｅＳｉＴａＲ
ｕＧａＮの組成は、ＦｅaＳｉbＴａcＲｕdＧａeＮf（た
だし、式中ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、各元素の組成を
原子％で表す。）なる組成式で示したときに、その組成
範囲が、 ６２原子％＜ａ＜７５原子％ ７原子％＜ｂ＜１８原子％ ３原子％＜ｃ＜１０原子％ ０原子％≦ｄ＜１０原子％ ０原子％≦ｅ＜ ６原子％ ５原子％＜ｆ＜１２原子％ であり、且つｂ＋ｃ＞１３原子％であることが好まし
い。
ｕＧａＮの組成は、ＦｅaＳｉbＴａcＲｕdＧａeＮf（た
だし、式中ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、各元素の組成を
原子％で表す。）なる組成式で示したときに、その組成
範囲が、 ６２原子％＜ａ＜７５原子％ ７原子％＜ｂ＜１８原子％ ３原子％＜ｃ＜１０原子％ ０原子％≦ｄ＜１０原子％ ０原子％≦ｅ＜ ６原子％ ５原子％＜ｆ＜１２原子％ であり、且つｂ＋ｃ＞１３原子％であることが好まし
い。
【００３６】上記基本組成のうち窒素を除く組成と、５
５０度にて１時間保持した後の保磁力Ｈｃ、飽和磁束密
度Ｂｓ、磁化困難軸方向の透磁率μHardとを表１〜表４
に示す。
５０度にて１時間保持した後の保磁力Ｈｃ、飽和磁束密
度Ｂｓ、磁化困難軸方向の透磁率μHardとを表１〜表４
に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】
【表４】
【００４１】また、図５として、表１のデータをＦｅと
Ｔａの原子分率に着目して組成マップ上に配置した図を
示す。
Ｔａの原子分率に着目して組成マップ上に配置した図を
示す。
【００４２】なお、基本組成の組成分率を窒素を除いた
組成分率で表したのは、軽元素である窒素の分析精度が
他の元素に比較して悪いためであり、以下、組成は窒素
を除く構成元素の原子分率の和を１００％として表示す
る。
組成分率で表したのは、軽元素である窒素の分析精度が
他の元素に比較して悪いためであり、以下、組成は窒素
を除く構成元素の原子分率の和を１００％として表示す
る。
【００４３】何れの組成でも、軟磁気特性が得られる窒
素の原子分率は、５〜１２％の範囲である。
素の原子分率は、５〜１２％の範囲である。
【００４４】図５からわかるように、Ｔａの原子分率が
５〜７％以上の領域に保磁力が４０Ａ／ｍ以下の良好な
軟磁気特性を示す組成範囲がある。Ｔａは成膜時の非晶
質化を促進する元素として知られており、Ｔａの原子分
率が５〜７％以下の領域で良好な軟磁気特性が得られな
いのは、この領域では微結晶析出型の軟磁性薄膜に必要
な熱処理前の非晶質構造が形成されないためであると考
えられる。
５〜７％以上の領域に保磁力が４０Ａ／ｍ以下の良好な
軟磁気特性を示す組成範囲がある。Ｔａは成膜時の非晶
質化を促進する元素として知られており、Ｔａの原子分
率が５〜７％以下の領域で良好な軟磁気特性が得られな
いのは、この領域では微結晶析出型の軟磁性薄膜に必要
な熱処理前の非晶質構造が形成されないためであると考
えられる。
【００４５】また、図６に、表１〜表４に示される全て
の磁性薄膜を０．５規定濃度のＮａＣｌ水溶液中に２０
０時間浸漬した前後の飽和磁化量の比を、Ｆｅの原子分
率に対してプロットしたグラフを示す。
の磁性薄膜を０．５規定濃度のＮａＣｌ水溶液中に２０
０時間浸漬した前後の飽和磁化量の比を、Ｆｅの原子分
率に対してプロットしたグラフを示す。
【００４６】飽和磁化量の比が１である磁性薄膜は、全
く腐食しないことを示し、零に近くなるに従って腐食の
度合が大きいことを示している。
く腐食しないことを示し、零に近くなるに従って腐食の
度合が大きいことを示している。
【００４７】図５より、Ｆｅの原子分率が高い程より高
い飽和磁束密度Ｂｓが得られるものの、図６より窒素を
除く構成元素の原子分率の和を１００％としたときのＦ
ｅの原子分率が７６％を超える領域から耐食性が劣化し
ていることがわかる。
い飽和磁束密度Ｂｓが得られるものの、図６より窒素を
除く構成元素の原子分率の和を１００％としたときのＦ
ｅの原子分率が７６％を超える領域から耐食性が劣化し
ていることがわかる。
【００４８】さらに、Ｓｉの原子分率とＳｉとＦｅの原
子分率の和による飽和磁束密度と飽和磁歪定数の変化を
図７に示す。
子分率の和による飽和磁束密度と飽和磁歪定数の変化を
図７に示す。
【００４９】上記和が０．１〜０．２１の範囲でＨｃ＜
８０Ａ／ｍ以下の軟磁気特性が得られでいるが、飽和磁
束密度を１．３Ｔ以上に、旦つ飽和磁歪定数を１×１０
-6以下にするためには、上記組成比（和）を０．１５〜
０．１７の範囲にすることがより望ましいことを見い出
した。
８０Ａ／ｍ以下の軟磁気特性が得られでいるが、飽和磁
束密度を１．３Ｔ以上に、旦つ飽和磁歪定数を１×１０
-6以下にするためには、上記組成比（和）を０．１５〜
０．１７の範囲にすることがより望ましいことを見い出
した。
【００５０】かかる組成範囲は、ＦｅaＳｉbＴａcＲｕd
ＧａeＮfの組成式において、おおよそ４．５＜ａ／ｂ＜
６．０であると言い替えることができる。
ＧａeＮfの組成式において、おおよそ４．５＜ａ／ｂ＜
６．０であると言い替えることができる。
【００５１】また、ＳｉはＴａと同様に熱処理前の非晶
質構造形成に寄与する元素であるために、Ｔａの原子分
率を減らした影響をＳｉの原子分率を増すことである程
度相殺することができる。
質構造形成に寄与する元素であるために、Ｔａの原子分
率を減らした影響をＳｉの原子分率を増すことである程
度相殺することができる。
【００５２】Ｒｕは、添加量増加に対する飽和磁束密度
Ｂｓの低下が小さく、また耐食性向上に効果的であり、
表１より０〜１１原子％の広い原子分率範囲でＨｃ＜８
０Ａ／ｍの軟磁気特性が得られているが、より高い飽和
磁束密度を達成するためには、５原子％以内にすること
が望ましい。
Ｂｓの低下が小さく、また耐食性向上に効果的であり、
表１より０〜１１原子％の広い原子分率範囲でＨｃ＜８
０Ａ／ｍの軟磁気特性が得られているが、より高い飽和
磁束密度を達成するためには、５原子％以内にすること
が望ましい。
【００５３】Ｇａは、軟磁性薄膜の磁気異方性の低減と
耐食性向上に寄与する元素であり、表１より０〜５原子
％の原子分率範囲でＨｃ＜８０Ａ／ｍの軟磁気特性が得
られている。
耐食性向上に寄与する元素であり、表１より０〜５原子
％の原子分率範囲でＨｃ＜８０Ａ／ｍの軟磁気特性が得
られている。
【００５４】以上の検討結果により、ＦｅaＳｉbＴａc
ＲｕdＧａeＮf（ただし、式中ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ
は、各元素の組成を原子％で表す。）なる組成式で示し
たときに、その組成範囲が、 ６２原子％＜ａ＜７５原子％ ７原子％＜ｂ＜１８原子％ ３原子％＜ｃ＜１０原子％ ０原子％≦ｄ＜１０原子％ ０原子％≦ｅ＜ ６原子％ ５原子％＜ｆ＜１２原子％ であり、且つｂ＋ｃ＞１３原子％であることが好ましい
と言える。
ＲｕdＧａeＮf（ただし、式中ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ
は、各元素の組成を原子％で表す。）なる組成式で示し
たときに、その組成範囲が、 ６２原子％＜ａ＜７５原子％ ７原子％＜ｂ＜１８原子％ ３原子％＜ｃ＜１０原子％ ０原子％≦ｄ＜１０原子％ ０原子％≦ｅ＜ ６原子％ ５原子％＜ｆ＜１２原子％ であり、且つｂ＋ｃ＞１３原子％であることが好ましい
と言える。
【００５５】さらに、磁気ヘッド等への応用を考慮する
と、上記組成式の各原子分率が、 ６５原子％＜ａ＜７０原子％ １０原子％＜ｂ＜１６原子％ ５原子％＜ｃ＜ ９原子％ ０原子％≦ｄ＜ ５原子％ ０原子％≦ｅ＜ ３原子％ ５原子％＜ｆ＜１２原子％ であり、且つ４．５＜ａ／ｂ＜６であることがより好ま
しい。
と、上記組成式の各原子分率が、 ６５原子％＜ａ＜７０原子％ １０原子％＜ｂ＜１６原子％ ５原子％＜ｃ＜ ９原子％ ０原子％≦ｄ＜ ５原子％ ０原子％≦ｅ＜ ３原子％ ５原子％＜ｆ＜１２原子％ であり、且つ４．５＜ａ／ｂ＜６であることがより好ま
しい。
【００５６】また、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｇａ，Ｎ
以外の元素として、例えばＨｆを添加した場合、磁性薄
膜中の微結晶粒の粒界相を形成するＴａ元素と同様な効
果を示し、またＡｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｃｏ等の元素を添加
した場合は微結晶粒中に固溶することでＧａと同様、磁
気異方性の低減及ぴ耐食性の向上といった効果を発揮す
る。したがって、上記基本組成にＡｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｃ
ｏ，Ｈｆの少なくとも１種以上の金属元素を０〜６原子
％程度添加しても、ほぼ同等の軟磁気特性と耐食性が得
られる。
以外の元素として、例えばＨｆを添加した場合、磁性薄
膜中の微結晶粒の粒界相を形成するＴａ元素と同様な効
果を示し、またＡｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｃｏ等の元素を添加
した場合は微結晶粒中に固溶することでＧａと同様、磁
気異方性の低減及ぴ耐食性の向上といった効果を発揮す
る。したがって、上記基本組成にＡｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｃ
ｏ，Ｈｆの少なくとも１種以上の金属元素を０〜６原子
％程度添加しても、ほぼ同等の軟磁気特性と耐食性が得
られる。
【００５７】次に、本発明の軟磁性薄膜をＭｌＧ型ヘッ
ドに適用した具体的な例について図面を参照しながら説
明する。
ドに適用した具体的な例について図面を参照しながら説
明する。
【００５８】本例の磁気ヘッドは、図８及び図９に示す
ように、記録媒体対接触面の略中央に位置する磁気ギャ
ップｇを境として左右別々に作製された一対の磁気コア
半体１，２が磁気ギャップ形成面を突き合わせて接合一
体化されてなるものである。
ように、記録媒体対接触面の略中央に位置する磁気ギャ
ップｇを境として左右別々に作製された一対の磁気コア
半体１，２が磁気ギャップ形成面を突き合わせて接合一
体化されてなるものである。
【００５９】上記磁気コア半体１，２は、補助コアであ
る基体３，４と、主コア部である金属磁性薄膜５，６と
から構成されている。
る基体３，４と、主コア部である金属磁性薄膜５，６と
から構成されている。
【００６０】上記基体３，４は、例えばＭｎ−Ｚｎ系フ
ェライトやＮｉ−Ｚｎ系フェライト等の酸化物磁性材料
からなり、上記金属磁性薄膜５，６と共に閉磁路を構成
する補助コア部となっている。
ェライトやＮｉ−Ｚｎ系フェライト等の酸化物磁性材料
からなり、上記金属磁性薄膜５，６と共に閉磁路を構成
する補助コア部となっている。
【００６１】上記基体３，４の前記磁気ギャップ形成面
と対向する面には、上記磁気ギャップｇのトラック幅Ｔ
ｗを規制するための円弧状のトラック幅規制溝７，８，
９，１０が、磁気ギャップｇの両端縁近傍部よりそれぞ
れデプス方向に形成されている。
と対向する面には、上記磁気ギャップｇのトラック幅Ｔ
ｗを規制するための円弧状のトラック幅規制溝７，８，
９，１０が、磁気ギャップｇの両端縁近傍部よりそれぞ
れデプス方向に形成されている。
【００６２】なお、上記トラック幅規制溝７，８，９，
１０内には、それぞれ磁気記録媒体との当たり特性を確
保すると共に、摺接による偏摩耗を防止する目的で、ガ
ラス等の非磁性材１１が充填されている。
１０内には、それぞれ磁気記録媒体との当たり特性を確
保すると共に、摺接による偏摩耗を防止する目的で、ガ
ラス等の非磁性材１１が充填されている。
【００６３】また、上記基体３，４のうち一方の基体
（ここでは基体４）の上記磁気ギャップ形成面と対向す
る面には、上記磁気ギャップｇのデプスを規制すると共
にコイル（図示は省略する。）を巻装するための巻線溝
１２が側面形状を略矩形状として形成されている。な
お、上記巻線溝１２は、上記一方の基体４のみならず、
他方の基体３にも同様に形成されていてもよい。
（ここでは基体４）の上記磁気ギャップ形成面と対向す
る面には、上記磁気ギャップｇのデプスを規制すると共
にコイル（図示は省略する。）を巻装するための巻線溝
１２が側面形状を略矩形状として形成されている。な
お、上記巻線溝１２は、上記一方の基体４のみならず、
他方の基体３にも同様に形成されていてもよい。
【００６４】一方、金属磁性薄膜５，６は、上記基体
３，４と共に閉磁路を構成する主コア部となるもので、
当該基体３、４の対向面にそれぞれフロントギャップ部
よりバックギャップ部に亘って成膜されている。したが
って、これらの金属磁性薄膜５，６の対向面がすなわち
上記磁気コア半体１，２の磁気ギャップ形成面となって
いる。
３，４と共に閉磁路を構成する主コア部となるもので、
当該基体３、４の対向面にそれぞれフロントギャップ部
よりバックギャップ部に亘って成膜されている。したが
って、これらの金属磁性薄膜５，６の対向面がすなわち
上記磁気コア半体１，２の磁気ギャップ形成面となって
いる。
【００６５】なお、本例では、上記金属磁性薄膜５，６
は、上記基体３，４の対向面のみならず上記トラック幅
規制溝７，８，９，１０内にも成膜されている。また、
巻線溝１２内の全面、もしくは少なくとも一部に上記金
属磁性薄膜５，６が成膜されていてもよい。
は、上記基体３，４の対向面のみならず上記トラック幅
規制溝７，８，９，１０内にも成膜されている。また、
巻線溝１２内の全面、もしくは少なくとも一部に上記金
属磁性薄膜５，６が成膜されていてもよい。
【００６６】上記構成のＭＩＧ型ヘッドにおいて、軟磁
性薄膜としてＦｅvＳｉwＴａxＮzなる組成式で示される
軟磁性薄膜を用い、その特性を評価した。
性薄膜としてＦｅvＳｉwＴａxＮzなる組成式で示される
軟磁性薄膜を用い、その特性を評価した。
【００６７】ここで用いた軟磁性薄膜５，６は、ｙ／
（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値を０．０３としたＦｅＳｉＴａ
ＣｕＮ膜である。
（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値を０．０３としたＦｅＳｉＴａ
ＣｕＮ膜である。
【００６８】また、比較のため、軟磁性薄膜としてｙ／
（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が０，すなわちＣｕを添加して
いないＦｅＳｉＴａＮ膜を用いたＭＩＧ型ヘッドを作製
し、先のＭＩＧ型ヘッドと記録再生特性を比較した。
（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）の値が０，すなわちＣｕを添加して
いないＦｅＳｉＴａＮ膜を用いたＭＩＧ型ヘッドを作製
し、先のＭＩＧ型ヘッドと記録再生特性を比較した。
【００６９】これら磁気ヘッドを用いてヘッド特性の比
較を行った結果、記録特性、再生特性ともに差異が見ら
れなかった。これは、使用した軟磁性膜の軟磁気特性に
大きな違いがないことを反映した結果と言え、本発明の
磁気ヘッドがＦｅＳｉＴａＮ膜を用いた磁気ヘッドと比
べ、ヘッド特性的に遜色のないことが示された。
較を行った結果、記録特性、再生特性ともに差異が見ら
れなかった。これは、使用した軟磁性膜の軟磁気特性に
大きな違いがないことを反映した結果と言え、本発明の
磁気ヘッドがＦｅＳｉＴａＮ膜を用いた磁気ヘッドと比
べ、ヘッド特性的に遜色のないことが示された。
【００７０】次に、両方の磁気ヘッドを０．６Ｋmol・
ｍ-3のＮａＣｌ溶液に浸漬し、磁性膜の腐食の様子を観
察したところ、いずれのヘッドにおいても１２０時間経
過後でも初期の状態を保っており、高い耐腐食性能を有
することが確認された。
ｍ-3のＮａＣｌ溶液に浸漬し、磁性膜の腐食の様子を観
察したところ、いずれのヘッドにおいても１２０時間経
過後でも初期の状態を保っており、高い耐腐食性能を有
することが確認された。
【００７１】したがって、Ｃｕを添加したＦｅＳｉＴａ
Ｎ系軟磁性膜を用いることにより、膜応力に起因するヘ
ッド作製プロセス上の問題を解消することができ、ヘッ
ド特性、耐腐食性能に優れ、効率的な製造が可能で信頼
性の高い磁気ヘッドを実現することができる。
Ｎ系軟磁性膜を用いることにより、膜応力に起因するヘ
ッド作製プロセス上の問題を解消することができ、ヘッ
ド特性、耐腐食性能に優れ、効率的な製造が可能で信頼
性の高い磁気ヘッドを実現することができる。
【００７２】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の軟磁性薄膜は、優れた軟磁気特性や高い耐腐食性能
を有するばかりでなく、膜応力も小さい。
明の軟磁性薄膜は、優れた軟磁気特性や高い耐腐食性能
を有するばかりでなく、膜応力も小さい。
【００７３】したがって、かかる軟磁性薄膜を磁気ヘッ
ドに用いることにより、記録再生特性に優れ、高い信頼
性を有するとともに、効率的な製造が可能な磁気ヘッド
を提供することができる。
ドに用いることにより、記録再生特性に優れ、高い信頼
性を有するとともに、効率的な製造が可能な磁気ヘッド
を提供することができる。
【図１】ＦｅＳｉＴａＣｕＮ膜におけるＣｕ組成比と磁
化困難軸方向の透磁率（１ＭＨｚ）の関係を示す特性図
である。
化困難軸方向の透磁率（１ＭＨｚ）の関係を示す特性図
である。
【図２】ＦｅＳｉＴａＣｕＮ膜におけるＣｕ組成比と保
磁力の関係を示す特性図である。
磁力の関係を示す特性図である。
【図３】ＦｅＳｉＴａＣｕＮ膜におけるＣｕ組成比と熱
処理後の膜応力の関係を示す特性図である。
処理後の膜応力の関係を示す特性図である。
【図４】ＦｅＳｉＴａＣｕＮ膜における腐食試験結果を
示すものであり、Ｃｕ組成比と飽和磁化量比の関係を示
す特性図である。
示すものであり、Ｃｕ組成比と飽和磁化量比の関係を示
す特性図である。
【図５】Ｆｅ−Ｔａ−（Ｒｕ＋Ｓｉ＋Ｇａ）３元組成図
における磁気特性の分布を示す特性図である。
における磁気特性の分布を示す特性図である。
【図６】Ｆｅの原子分率と耐食性の関係を示す特性図で
ある。
ある。
【図７】Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｆｅ）と飽和磁束密度Ｂｓ及び
飽和磁歪定数λｓの関係を示す特性図である。
飽和磁歪定数λｓの関係を示す特性図である。
【図８】ＭＩＧ型ヘッドの一構成例を示す概略斜視図で
ある。
ある。
【図９】ＭＩＧ型ヘッドの磁気記録媒体摺動面を示す概
略平面図である。
略平面図である。
１，２ 磁気コア半体、５，６ 金属磁性薄膜、ｇ 磁
気ギャップ
気ギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D033 BA03 CA06 DA01 DA03 5D093 AA02 BB05 BB18 FA09 FA16 HA01 HA17 JA01 5E049 AA01 AA09 BA06 BA12 EB06 GC01
Claims (9)
- 【請求項１】 Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｃｕ及びＮを含んで
なり、 Ｆｅの組成をｖ原子％、Ｓｉの組成をｗ原子％、Ｔａの
組成をｘ原子％、Ｃｕの組成をｙ原子％としたときに、
０．６５≦ｖ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．８５であるこ
とを特徴とする軟磁性薄膜。 - 【請求項２】 ０．１≦ｗ／（ｖ＋ｗ）≦０．３である
ことを特徴とする請求項１記載の軟磁性薄膜。 - 【請求項３】 ０．０２≦ｙ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦
０．０５であることを特徴とする請求項１記載の軟磁性
薄膜。 - 【請求項４】 Ｒｕ及び／又はＧａが５原子％以下の割
合で添加されていることを特徴する請求項１記載の軟磁
性薄膜。 - 【請求項５】 Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔａ及びＣｕを含む合金タ
ーゲット又は複合ターゲットを用い、５〜５０体積％の
窒素を含む雰囲気中でスパッタリングを行った後、温度
４００℃〜６００℃で熱処理することを特徴とする軟磁
性薄膜の製造方法。 - 【請求項６】 磁気コアにより閉磁路が構成され、且つ
前記閉磁路内に磁気ギャップを有してなる磁気ヘッドに
おいて、 上記磁気コアの少なくとも一部が軟磁性薄膜により構成
され、 当該軟磁性薄膜は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｃｕ及びＮを含
んでなり、 Ｆｅの組成をｖ原子％、Ｓｉの組成をｗ原子％、Ｔａの
組成をｘ原子％、Ｃｕの組成をｙ原子％としたときに、
０．６５≦ｖ／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．８５であるこ
とを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項７】 上記軟磁性薄膜において、０．１≦ｗ／
（ｖ＋ｗ）≦０．３であることを特徴とする請求項６記
載の磁気ヘッド。 - 【請求項８】 上記軟磁性薄膜において、０．０２≦ｙ
／（ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ）≦０．０５であることを特徴とす
る請求項６記載の磁気ヘッド。 - 【請求項９】 上記軟磁性薄膜は、Ｒｕ及び／又はＧａ
が５原子％以下の割合で添加されていることを特徴する
請求項６記載の磁気ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29153099A JP2001110011A (ja) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | 軟磁性薄膜及びこれを用いた磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29153099A JP2001110011A (ja) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | 軟磁性薄膜及びこれを用いた磁気ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001110011A true JP2001110011A (ja) | 2001-04-20 |
| JP2001110011A5 JP2001110011A5 (ja) | 2006-05-11 |
Family
ID=17770104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29153099A Abandoned JP2001110011A (ja) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | 軟磁性薄膜及びこれを用いた磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001110011A (ja) |
-
1999
- 1999-10-13 JP JP29153099A patent/JP2001110011A/ja not_active Abandoned
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060308 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060308 |
|
| A977 | Report on retrieval |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060926 |
|
| A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20061127 |