JP2006269690A - 軟磁性薄膜および磁気記録ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】 高Bsかつ軟磁気特性が良好な軟磁性薄膜およびこれを用いた磁気記録ヘッドを提供する。
【解決手段】 下部磁極１６と上部磁極２４が絶縁層２０を介して積層され、後端に下部磁極１６と上部磁極２４とが接するバックギャップ２７が形成され、媒体面に対向する先端に磁気ギャップ３０が形成され、バックギャップ２７を複数回巻いたコイル２２が形成された薄膜磁気ヘッド１０において、上部磁極２４の磁気ギャップ３０に近接した層に、FeCoがFexCo1-x(60≦x≦75wt%)で示される組成を有し、結晶構造がbcc構造で、(110)面に結晶配向している電解めっき膜からなる軟磁性薄膜２５が形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】 下部磁極１６と上部磁極２４が絶縁層２０を介して積層され、後端に下部磁極１６と上部磁極２４とが接するバックギャップ２７が形成され、媒体面に対向する先端に磁気ギャップ３０が形成され、バックギャップ２７を複数回巻いたコイル２２が形成された薄膜磁気ヘッド１０において、上部磁極２４の磁気ギャップ３０に近接した層に、FeCoがFexCo1-x(60≦x≦75wt%)で示される組成を有し、結晶構造がbcc構造で、(110)面に結晶配向している電解めっき膜からなる軟磁性薄膜２５が形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、軟磁性薄膜およびこれを用いた磁気記録ヘッドに関する。
ハードディスク用磁気記録ヘッドは、特にその上部磁極は、先端に十分な磁束が発生するように３〜４μｍの厚膜で、かつ段差を持つ形状に形成するため、析出の効率が高く、選択成膜に優れためっき法により形成されている。
記録密度の向上に伴い、このような記録ヘッドの磁極材料に対して、飽和磁束密度Bsの高い材料が求められている。
記録密度の向上に伴い、このような記録ヘッドの磁極材料に対して、飽和磁束密度Bsの高い材料が求められている。
特開2002-280217では合金で最も高いBsを有する材料であるFeCoのめっき膜の特性及び製造方法について出願されている。
また特開2004-127479Aでは、FeCoNiの軟磁気特性向上の方法としてRuを下地層とすることが提案されている。
Bs>2.3T（テスラー）のFeCoめっき膜の軟磁気特性向上の方法として、特開2003-317040ではbcc(211)とbcc(110)の強度比を制御する方法が提案されている。
特開2002-280217
特開2004-127479A
特開2003-317040
また特開2004-127479Aでは、FeCoNiの軟磁気特性向上の方法としてRuを下地層とすることが提案されている。
Bs>2.3T（テスラー）のFeCoめっき膜の軟磁気特性向上の方法として、特開2003-317040ではbcc(211)とbcc(110)の強度比を制御する方法が提案されている。
特許文献１のものでは、Bsは従来のめっき膜に比べ高いが、磁歪が大きい組成であるため、軟磁気特性を得にくく、保磁力が大きいという問題があった。保磁力が高いと高周波応答性が悪くなるため出来るだけ小さいことが望ましく改善が必要であった。
特許文献２のものでは、FeCoNiは、Niを含むためBsが低下し、2.3T（テスラー）を得ることは出来ない材料であるため、2.3T以上のBsを有するFeCo軟磁性化技術が要求される。
特許文献３のものでは、2.3T以上のBsが得られるが、下地層としてNiFe系材料を必要とすること、結晶配向制御のマージンが狭く制御が難しいことなど問題がある。
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、磁極材料として、めっきの下地に非磁性導電性材料、磁性導電性材料、共に使用が可能で、量産時のバラツキにも対応でき、しかも高Bsかつ軟磁気特性が良好な軟磁性薄膜を提供するものであり、また、この軟磁性薄膜を磁極材料として用い、記録特性に優れる磁気記録ヘッドを提供するものである。
特許文献２のものでは、FeCoNiは、Niを含むためBsが低下し、2.3T（テスラー）を得ることは出来ない材料であるため、2.3T以上のBsを有するFeCo軟磁性化技術が要求される。
特許文献３のものでは、2.3T以上のBsが得られるが、下地層としてNiFe系材料を必要とすること、結晶配向制御のマージンが狭く制御が難しいことなど問題がある。
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、磁極材料として、めっきの下地に非磁性導電性材料、磁性導電性材料、共に使用が可能で、量産時のバラツキにも対応でき、しかも高Bsかつ軟磁気特性が良好な軟磁性薄膜を提供するものであり、また、この軟磁性薄膜を磁極材料として用い、記録特性に優れる磁気記録ヘッドを提供するものである。
本発明に係る軟磁性薄膜は、FeCoがFexCo1-x(60≦x≦75wt%)で示される組成を有し、結晶構造がbcc構造で、(110)面に結晶配向している電解めっき膜から成ることを特徴とする。
また、この軟磁性薄膜は、非磁性導電性材料を下地層として、該下地層上にめっき膜が形成されていることを特徴とする。
あるいは、この軟磁性薄膜は、Fe、Co、Niのうち2元素以上を含む合金から成る磁性導電性薄膜を下地層として、該下地層上にめっき膜が形成されていることを特徴とする。
また、この軟磁性薄膜は、非磁性導電性材料を下地層として、該下地層上にめっき膜が形成されていることを特徴とする。
あるいは、この軟磁性薄膜は、Fe、Co、Niのうち2元素以上を含む合金から成る磁性導電性薄膜を下地層として、該下地層上にめっき膜が形成されていることを特徴とする。
また、下地層はシート抵抗5.3Ω/cm2以下となるような膜厚で形成すると好適である。
下地層の下層への密着層としてTa、Ti、Cr、Nbのうちの1元素からなる単層膜を形成すると好適である。
下地層の下層への密着層としてTa、Ti、Cr、Nbのうちの1元素からなる単層膜を形成すると好適である。
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、下部磁極と上部磁極が絶縁層を介して積層され、後端に前記下部磁極と上部磁極とが接するバックギャップが形成され、媒体面に対向する先端に磁気ギャップが形成され、バックギャップを複数回巻いたコイルが形成された薄膜磁気ヘッドにおいて、前記上部磁極の磁気ギャップに近接した層に、FeCoがFexCo1-x(60≦x≦75wt%)で示される組成を有し、結晶構造がbcc構造で、(110)面に結晶配向している電解めっき膜からなる軟磁性薄膜が形成されていることを特徴とする。
また、前記磁気ギャップが非磁性導電性材料層により形成され、該非磁性導電性材料層を下地層として、該下地層上に軟磁性薄膜が形成されていることを特徴とする。
また、前記磁気ギャップが非磁性導電性材料層により形成され、該非磁性導電性材料層を下地層として、該下地層上に軟磁性薄膜が形成されていることを特徴とする。
また本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、主磁極とリターンヨークが絶縁層を介して積層され、後端に前記主磁極とリターンヨークとが接するバックギャップが形成され、媒体面に対向する先端側の主磁極の両側に非磁性導電性材料層が形成され、媒体面に対向するリターンヨークの先端側にトレーリングシールドが形成された垂直磁気記録単磁極ヘッドにおいて、前記主磁極およびトレーリングシールドの少なくとも一方が、前記非磁性導電性材料層を下地層として形成された、FeCoがFexCo1-x(60≦x≦75wt%)で示される組成を有し、結晶構造がbcc構造で、(110)面に結晶配向している電解めっき膜から成る軟磁性薄膜であることを特徴とする。
本発明により、FeCoめっき膜のBsを2.3T以上に維持したまま、317A/mよりも低い低保磁力化が可能となり、一方μ≒700程度と高い透磁率に向上させた軟磁性薄膜を提供できる。したがって、この軟磁性薄膜を磁極材料として用いることにより、高周波応答性に優れた記録ヘッドを提供でき、記録特性を向上させることができる。特に非磁性下地膜と組み合わせた技術では、磁気記録ヘッドの水平記録方式の磁気記録ヘッドに適用したときは、製造プロセスを簡略化できる、スパッタ磁性材料の厚さの分だけ上部磁極の掘り込み高さを減らせ、コア幅精度が出やすくなる、というメリットがある。また、垂直記録単磁極ヘッドの主磁極に適用した場合は、量産性に優れためっきでの主磁極形成が可能となる。トレーリングシールドは、その形成部位の形状やアスペクト比からめっきでしか形成することが出来ない工程であり、本発明を適用することで、プロセスを簡易化し障害発生の確率を低減させることが出来る。また、高Bsかつ高μ（透磁率）材料であるため垂直記録単磁極ヘッドの記録分解能を向上させることが可能となる。
本実施の形態は、図１、２、３のようなヘッド構成部に適用が可能な技術である。
図１、２はいわゆるフラットトップタイプ構造のヘッドであるが、スティッチドタイプ構造への適用も可能である．図１、図２は、軟磁性薄膜を水平記録ヘッド記録ヘッドの上部磁極に、図３は、軟磁性薄膜を垂直記録ヘッドの主磁極又はトレーリングシールドに適用したものを示すものである。
図１、２はいわゆるフラットトップタイプ構造のヘッドであるが、スティッチドタイプ構造への適用も可能である．図１、図２は、軟磁性薄膜を水平記録ヘッド記録ヘッドの上部磁極に、図３は、軟磁性薄膜を垂直記録ヘッドの主磁極又はトレーリングシールドに適用したものを示すものである。
図１は薄膜磁気ヘッド１０の部分断面図である。
磁気ヘッド１０は、磁気記録ヘッド１２と再生ヘッド１４とを有する。この磁気ヘッド１０の構造そのものは公知であるので、以下簡単にその構造を説明する。
再生ヘッド１４は、FeNiからなる下部シールド層１５と上部シールド層１６との間にアルミナ等からなる絶縁層１７が形成され、絶縁層１７中に公知のＭＲ素子センス部１８が形成されてなる。
磁気ヘッド１０は、磁気記録ヘッド１２と再生ヘッド１４とを有する。この磁気ヘッド１０の構造そのものは公知であるので、以下簡単にその構造を説明する。
再生ヘッド１４は、FeNiからなる下部シールド層１５と上部シールド層１６との間にアルミナ等からなる絶縁層１７が形成され、絶縁層１７中に公知のＭＲ素子センス部１８が形成されてなる。
上部シールド層１６は、磁気記録ヘッド１２の下部磁極を兼用する。
下部磁極１６上には、アルミナ等よりなる絶縁層２０が形成され、絶縁層２０内にはコイル２２が形成され、また、絶縁層２２上には、２層の上部磁極２４が形成されている。
この上部磁極は本発明に従うFeCoめっき層２５と、このめっき層２５の上に形成されるFeNiめっき層２６の２層からなっている。
下部磁極１６上には、アルミナ等よりなる絶縁層２０が形成され、絶縁層２０内にはコイル２２が形成され、また、絶縁層２２上には、２層の上部磁極２４が形成されている。
この上部磁極は本発明に従うFeCoめっき層２５と、このめっき層２５の上に形成されるFeNiめっき層２６の２層からなっている。
磁気記録ヘッド１２の後端側に下部磁極１６と上部磁極２４とが接するバックギャップ２７が形成され、このバックギャップ２７にコイル２２が複数回巻かれている。また、媒体面（図示せず）に対向する先端に磁気ギャップ（ライトギャップ）３０が形成されている。下部磁極１６の先端層１６ａと磁気ギャップ３０との間に、下部磁極１６よりもBsの高い材料、例えばFeCoよりなる高Bs層３１がスパッタリングにより形成されている。
本実施の形態では、上部磁極２４のFeCoめっき層２５が、FexCo1-x(60≦x≦75wt%)で示される組成を有し、結晶構造がbcc構造で、(110)面に結晶配向している電解めっき膜から成る軟磁性薄膜であることを特徴とする。
また、磁気ギャップ３０は、後記するようにRuを代表とする非磁性導電性材料層により形成され、該非磁性導電性材料層を下地層として、該下地層上に上部磁極２４の上記FeCoめっき層（軟磁性薄膜）２５が形成されている。
また、磁気ギャップ３０は、後記するようにRuを代表とする非磁性導電性材料層により形成され、該非磁性導電性材料層を下地層として、該下地層上に上部磁極２４の上記FeCoめっき層（軟磁性薄膜）２５が形成されている。
磁気ギャップ３０を構成する非磁性導電層は、上部磁極２４を電解めっきで形成する際の給電層となるものであり、また、この非磁性導電層の材質により、後記するように、FeCoめっき層２５の結晶配向性制御が行える。
図２は、薄膜磁気ヘッド１０の他の実施の形態を示す部分断面図である。図１に示すものと同一の部材は同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態では、高Bs層３１上に、アルミナ（Al2O3）あるいはSlO2等の絶縁材料からなる磁気ギャップ３２が形成されている。また、上部磁極２４は、磁性導電性材料よりなるめっき下地層２８と、このめっき下地層２８を給電層として電解めっきによって形成されたFeCoめっき層２５と、FeNiめっき層２６の３層からなっている。
本実施の形態では、高Bs層３１上に、アルミナ（Al2O3）あるいはSlO2等の絶縁材料からなる磁気ギャップ３２が形成されている。また、上部磁極２４は、磁性導電性材料よりなるめっき下地層２８と、このめっき下地層２８を給電層として電解めっきによって形成されたFeCoめっき層２５と、FeNiめっき層２６の３層からなっている。
本実施の形態でも、FeCoめっき層２５は、FexCo1-x(60≦x≦75wt%)で示される組成を有し、結晶構造がbcc構造で、(110)面に結晶配向している電解めっき膜から成る軟磁性薄膜であることを特徴とする。
なお、１６ｂは磁気分離層である。
なお、１６ｂは磁気分離層である。
図３は、公知の垂直磁気記録単磁極ヘッド３３を有する薄膜磁気ヘッド１０のさらに他の実施の形態を示す部分断面図であり、上記実施の形態と同一の部材は同一符号をもって示し、説明を省略する。
本実施の形態では、絶縁層３４上に、後記するような材料からなる非磁性導電層３５が形成され、非磁性導電層３５を給電層として非磁性導電層３５上にFeCoめっき層からなる主磁極３６が形成されている。また、この主磁極３６上に後記するような材料からなる非磁性導電層３７が形成されている。また、リターンヨーク３８の媒体面（図示せず）側の先端に、非磁性導電層３７をめっきの下地層としてFeCoめっき層からなるトレーリングシールド４０が形成されている。尚，トレーリングシールドは記録密度が高くなり，高い磁界勾配が必要なヘッドにおいて形成が必要となる構造で，記録密度によっては必ずしも形成が必要ではない．よって，図3ではトレーリングシールド型の垂直記録単磁極ヘッドを示しているが，本技術はトレーリングシールド型ではない垂直記録単磁極ヘッドへの適用も可能である．
本実施の形態では、絶縁層３４上に、後記するような材料からなる非磁性導電層３５が形成され、非磁性導電層３５を給電層として非磁性導電層３５上にFeCoめっき層からなる主磁極３６が形成されている。また、この主磁極３６上に後記するような材料からなる非磁性導電層３７が形成されている。また、リターンヨーク３８の媒体面（図示せず）側の先端に、非磁性導電層３７をめっきの下地層としてFeCoめっき層からなるトレーリングシールド４０が形成されている。尚，トレーリングシールドは記録密度が高くなり，高い磁界勾配が必要なヘッドにおいて形成が必要となる構造で，記録密度によっては必ずしも形成が必要ではない．よって，図3ではトレーリングシールド型の垂直記録単磁極ヘッドを示しているが，本技術はトレーリングシールド型ではない垂直記録単磁極ヘッドへの適用も可能である．
本実施の形態では、主磁極３６およびトレーリングシールド４０の少なくとも一方のFeCoめっき層が、FexCo1-x(60≦x≦75wt%)で示される組成を有し、結晶構造がbcc構造で、(110)面に結晶配向している電解めっき膜から成る軟磁性薄膜であることを特徴とする。
図４および図５に、結晶構造がbcc構造で、(110)面に結晶配向している電解めっき膜から成る軟磁性薄膜の磁気的特性を示す。図４はFeCoめっき膜組成に対する保磁力Hcの変化、図５はFeCoめっき膜厚に対するHcの変化を示す図である。図４に示す通り、FeCoめっき膜をbcc(110)配向させたものは、広い組成範囲で低い保磁力Hcを示している。
図６はFeCoめっき膜の飽和磁束密度Bsの組成依存性を示すグラフである。図６に示すとおり、Bs≧2.3Tの高Bsを有するFeCoめっき膜は60 wt%≦Fe≦75wt%の組成範囲で得られる。このため、結晶配向性制御により低保磁力（Hc）化される組成範囲は、必要な組成範囲を十分含んでいる。
また、図５に示す通り、このような結晶配向性制御を膜厚方向で行うことにより、初期層から厚膜まで低保磁力（Hc）で安定する．このように、高Bsを維持したまま保磁力の低減が可能になり軟磁気特性が向上することで、高周波応答性に優れた記録ヘッドを提供することが可能となる。
また、図７に示す通り、bcc(110)配向制御し低保磁力（Hc）化したFeCoめっき膜は透磁率がμ≒700程度と高い透磁率に向上するため、FeCo単層で上部磁極を形成することや、垂直磁気記録単磁極ヘッドのトレーリングシールドに適用することが可能となる．
FeCoの結晶配向性の制御は例えばシード層（めっき下地層２８、３０、３５、３７）により可能であり、少なくとも下地層として非磁性導電性材料、特にRu、Rh、Ptのような貴金属を1元素、又は前記元素を含む合金からなる非磁性導電材料、またはFe、Co、Niのうち2元素以上の合金からなる磁性導電材料を使用することによって得られる。
図８に下地層の違いによるXRD回折ピークを示す。ここでは、NiP、FeCo、NiFe、Ruを下地の例として載せているが、他の導電性材料でも同傾向である。図８に示す通り、下地の違いによりXRDのbcc(110)回折ピーク強度が著しく異なる。縦軸のレンジが大きいため弱い他の回折ピークが見えなくなっているが、bcc(110)回折ピーク強度が強い膜はbcc(110)にほぼ完全に配向している。しかし、回折強度が弱い膜は配向性を持たず、ランダムとなっている場合もある。
B-Hカーブを図９、１０に示す．例としてNiPを下地としたときのFeCoめっき膜のB-Hカーブを図９に、Ruを下地として成膜したときのFeCoめっき膜のB-Hカーブを図１０に示す。このように、下地が異なりFeCoめっき膜の結晶配向性が異なる膜では、B-Hカーブが異なり、NiPを下地とし結晶配向性制御の出来ていないFeCoめっき膜のB-Hカーブはほぼ等方的でHcも十分小さくなってはいないが、Ruを下地として成膜しbcc(110)配向に制御されたFeCoめっき膜のB-Hカーブは容易軸、困難軸方向共にHcを低くすることができる。
また、非磁性導電性膜を下地層としbcc(110)配向に制御したFeCoめっき膜を水平磁気記録ヘッドに適用すると、非磁性導電性下地層（シード層）が磁気記録ギャップ層を兼ねることが出来、プロセスの短縮が可能となる、上部磁極の掘り込み高さ（トリミング高さ）を減らせる、磁性層の再付着が無い、などによりコア幅精度が出やすくなるなど、プロセス上のメリットもある。
bcc(110)配向に制御したFeCoめっき膜を垂直記録単磁極ヘッドの主磁極に適用した場合は、下地層（シード層）除去時の下地層の主磁極への再付着による主磁極形状の劣化が無くなるという、製造上・特性上のメリットが大きくなる。また、bcc(110)配向に制御したFeCoめっき膜を垂直磁気記録単磁極ヘッドトレーリングシールドに適用した場合は、導電性下地をめっき後に除去する工程での再付着によるトレーリングシールドの形状劣化や、周囲とのショートなどの懸念事項がなくなるため、プロセスとして有利である。また、トレーリングシールドとコイルの下地を兼ねることも可能となる（図３参照 ）というメリットもある。
トレーリングシールドの材料特性には透磁率μとBsが十分高いことが要求されるが、bcc(110)配向制御され軟磁性化が向上することで高透磁率が得られるため、トレーリングシールドとしては十分な値となり、垂直記録単磁極ヘッドの記録分解能が向上する。尚、非磁性導電性下地ではなく、従来技術のように下地層として磁性材料を使用した場合も、配向制御により軟磁性化が可能であるが、この場合は従来とプロセスを変更することがないため、現状のプロセス能力を維持したままヘッド特性を向上させることができる。
本実施の形態におけるFeCo合金薄膜の製造方法について説明する。
基板（下層）は、Al2O3-TiCを使用し、めっき下地膜として非磁性導電性材をスパッタ又は蒸着法で形成する。成膜時、基板との密着性を向上させるため、基板上にTiを5〜10nm成膜した。Ti以外にもTa、Cr、Nb等の適用が可能である。下地膜の厚みは、めっき膜の分布に影響するシート抵抗の大きさを考慮する必要がある。シート抵抗は金属の比抵抗に関連し、比抵抗が高い材料であれば厚く成膜されていないと、シート抵抗を下げることが出来ない。シート抵抗に対する膜厚分布の依存性を図１１に示す。要求される膜厚分布は、適用する工程依存するが、例えば、垂直記録単磁極ヘッドの主磁極に適用する場合は、少なくとも±5%以内には抑えたいことから、シート抵抗は1.6Ω/sq以下に抑える必要がある。また、インダクティブヘッドに適用する場合は、望ましくは±5%以内であるが、もう少しばらつきがあっても問題なければ、シート抵抗を上げることも出来る。例えば、Ruを適用するときは少なくとも50nm以上の膜厚があれば、インダクティブヘッド、垂直記録単磁極ヘッドの主磁極、トレーリングシールド、全てに適用可能である。
基板（下層）は、Al2O3-TiCを使用し、めっき下地膜として非磁性導電性材をスパッタ又は蒸着法で形成する。成膜時、基板との密着性を向上させるため、基板上にTiを5〜10nm成膜した。Ti以外にもTa、Cr、Nb等の適用が可能である。下地膜の厚みは、めっき膜の分布に影響するシート抵抗の大きさを考慮する必要がある。シート抵抗は金属の比抵抗に関連し、比抵抗が高い材料であれば厚く成膜されていないと、シート抵抗を下げることが出来ない。シート抵抗に対する膜厚分布の依存性を図１１に示す。要求される膜厚分布は、適用する工程依存するが、例えば、垂直記録単磁極ヘッドの主磁極に適用する場合は、少なくとも±5%以内には抑えたいことから、シート抵抗は1.6Ω/sq以下に抑える必要がある。また、インダクティブヘッドに適用する場合は、望ましくは±5%以内であるが、もう少しばらつきがあっても問題なければ、シート抵抗を上げることも出来る。例えば、Ruを適用するときは少なくとも50nm以上の膜厚があれば、インダクティブヘッド、垂直記録単磁極ヘッドの主磁極、トレーリングシールド、全てに適用可能である。
表1にめっき浴組成を、表2に成膜条件を示す。めっき液は、Co、Feイオンを供給するために、それぞれの金属の硫酸塩試薬と、硼酸、導電性付与剤、応力緩和剤からなっている。応力緩和剤は、構造中に[=C-SO2-][-C-N-]を含む有機物を用い、今回はサッカリンナトリウムを使用した。このような応力緩和剤以外に、例えば1、3、6ナフタレントリスルフォン酸３ナトリウム、1、5ナフタレンジスルフォン酸２ナトリウムなどのような、構造中に[=C-SO2-]を有し、[-N-]を有しないものも一般的に知られる試薬であり、FeCo鍍金浴への添加が可能であるが、[=C-SO2-][-C-N-]を含む有機添加剤のほうがFeCoの応力緩和効果が大きく、添加剤としてより好ましい。また、応力緩和剤の膜中への混入量は、それ自身の化学吸着力以外に、液中の他イオンが補助的に作用し変化する。例えば、液中にアンモニウムイオンのような窒素を含むイオンが存在すると、窒素の化学吸着力で、応力緩和剤の膜中への混入を促進する。これは、特にレジストパターンが存在するときに顕著となるが、あまりにも促進効果が高いと、応力緩和以外にBs低下を促進することになるため、望ましくない。応力緩和剤に、構造中に[=C-SO2-][-C-N-]を含む有機物を用いる場合は、導電性付与剤の組み合わせを考慮する必要がある。導電性付与剤はカチオンがアルカリ金属、又は水素元素である塩化物、硫酸塩、又はスルファミン酸塩試薬を用い、例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、硫酸ナトリウムなどを使用することもできる。今回は、塩化ナトリウムを使用した。このAl2O3-TiC基板にFeCo軟磁性合金薄膜を電解めっき法により成膜した。成膜は、約800Oeの直流磁界中で行った。
電解めっきの成膜条件について説明する。pHは電流効率と鉄イオンの酸化抑制の観点から、2.0〜3.0で成膜することが望ましい。今回は、pH2.3で成膜した。pHの調整は硫酸で行ったが塩酸での調整も可能である。高くするためにはアンモニアを使用することができるが水酸化ナトリウムはめっき液中に添加と同時に水酸化物の沈殿を形成しやすいため、使わないほうが無難である。電流は、パルス電流を印加した。パルス電流条件は、平均電流密度を3~50mA/cm2とし、デューティーサイクル5〜50%、周波数0.1〜50Hzで行った。直流電流で成膜することも可能であるが、直流電流で成膜した場合、表面粗さが大きくなる傾向があり、パルス成膜したFeCo鍍金合金薄膜より表面粗さが劣る。パルス電流で成膜したFeCoめっき膜はRa≦5nmを示し、NiFeめっき膜並の良好な平坦性を示した。浴温度は15〜35℃で行ったが、あまり温度を高くすると、鉄の酸化が促進され浴寿命を短くするため30℃以下で成膜することが望ましい。また、このとき液の酸化を抑制するためN2バブリングを行い、みだりにめっき浴槽の蓋を開閉することは避けたほうが良い。
FeCoめっき膜は、下地によらずFeCoがFexCo1-x(60≦x≦75wt%)となる組成において、2.3T以上のBsを有し、bcc(110)配向に制御して成膜することで、図４、５に示すように結晶が初期層から1μm以上の膜厚まで保磁力が低く抑制された。図７に示すように、困難軸方向保磁力が低下することにより高周波透磁率も高くなった。このような、bcc(110)の配向性制御は、例えば下地層により可能であり、特にRu、Rh、NiFe、FeCoで効果が著しかった。下地層は上記の材料に限定されるものではなく、他の貴金属Pd，Pt，Auや、Mo、Wなどでも可能であるが、初期層から厚膜までbcc(110)配向制御性が良く軟磁気特性向上の効果が最も高かったのはRu、 Rh，FeCo及びNiFeであり、FeCoの下地として望ましい。尚、FeCoを下地膜としたときはFeCo下地膜の保磁力とFeCoめっき膜の保磁力が合成された保磁力となるため、FeCo下地膜の保磁力を可能な限り小さく制御しておく必要がある。また、この技術はbcc構造を有するめっき膜に対して有効であるため、Bsは例えば耐食性の向上などを目的としたFeCo+α(α＝Ni、 Pd、 Ru、 Rh、 Pt、 Zr)に対し適用することも可能である。αは微量混入するものであるが、その場合、所望のBsにより、αの濃度は決められるものである。本発明において、FeCoめっき膜とは、これら微量の元素が混入する場合をも含むものとして定義される。
１０ 薄膜磁気ヘッド
１２ 磁気記録ヘッド
１４ 再生ヘッド
１５ 下部シールド層
１６ 上部シールド層（下部磁極）
１７ 絶縁層
１８ ＭＲ素子センス部
２０ 絶縁層
２２ コイル
２４ 上部磁極
２５ FeCoめっき層
２６ FeNiめっき層
２７ バックギャップ
２８ 磁性導電性層
３０ 磁気ギャップ
３１ 高Bs層
３３ 磁気記録ヘッド
３４ 絶縁層
３５ 非磁性導電性層
３６ 主磁極
３７ 非磁性導電性層
３８ リターンヨーク
４０ トレーリングシールド
１２ 磁気記録ヘッド
１４ 再生ヘッド
１５ 下部シールド層
１６ 上部シールド層（下部磁極）
１７ 絶縁層
１８ ＭＲ素子センス部
２０ 絶縁層
２２ コイル
２４ 上部磁極
２５ FeCoめっき層
２６ FeNiめっき層
２７ バックギャップ
２８ 磁性導電性層
３０ 磁気ギャップ
３１ 高Bs層
３３ 磁気記録ヘッド
３４ 絶縁層
３５ 非磁性導電性層
３６ 主磁極
３７ 非磁性導電性層
３８ リターンヨーク
４０ トレーリングシールド
Claims (8)
- FeCoがFexCo1-x(60≦x≦75wt%)で示される組成を有し、結晶構造がbcc構造で、(110)面に結晶配向している電解めっき膜から成ることを特徴とする軟磁性薄膜。
- 非磁性導電性材料を下地層として、該下地層上にめっき膜が形成されていることを特徴とする請求項1記載の軟磁性薄膜。
- Fe、Co、Niのうち2元素以上を含む合金から成る磁性導電性薄膜を下地層として、該下地層上にめっき膜が形成されていることを特徴とする請求項1項記載の軟磁性薄膜。
- 下地層がシート抵抗5.3Ω/cm2以下となるような膜厚で形成されていることを特徴とする請求項2または3記載の軟磁性薄膜。
- 下地層の下層への密着層としてTa、Ti、Cr、Nbのうちの1元素からなる単層膜が形成されていることを特徴とする請求項2または3項記載の軟磁性薄膜。
- 下部磁極と上部磁極が絶縁層を介して積層され、後端に前記下部磁極と上部磁極とが接するバックギャップが形成され、媒体面に対向する先端に磁気ギャップが形成され、バックギャップを複数回巻いたコイルが形成された薄膜磁気ヘッドにおいて、
前記上部磁極の磁気ギャップに近接した層に、FeCoがFexCo1-x(60≦x≦75wt%)で示される組成を有し、結晶構造がbcc構造で、(110)面に結晶配向している電解めっき膜からなる軟磁性薄膜が形成されていることを特徴とする磁気記録ヘッド。 - 前記磁気ギャップが非磁性導電性材料層により形成され、該非磁性導電性材料層を下地層として、該下地層上に軟磁性薄膜が形成されていることを特徴とする請求項６記載の磁気記録ヘッド。
- 主磁極とリターンヨークが絶縁層を介して積層され、後端に前記主磁極とリターンヨークとが接するバックギャップが形成され、媒体面に対向する先端側の主磁極の両側に非磁性導電性材料層が形成され、媒体面に対向するリターンヨークの先端側にトレーリングシールドが形成された垂直磁気記録単磁極ヘッドにおいて、
前記主磁極およびトレーリングシールドの少なくとも一方が、前記非磁性導電性材料層を下地層として形成された、FeCoがFexCo1-x(60≦x≦75wt%)で示される組成を有し、結晶構造がbcc構造で、(110)面に結晶配向している電解めっき膜から成る軟磁性薄膜であることを特徴とする垂直磁気記録単磁極ヘッド。
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