JP2586060B2 - 複合磁気ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主コア材として金属磁性薄膜を，補助コア
材として酸化物磁性材料を用いた複合磁気ヘッドに関す
るものであり、特に前記金属磁性薄膜と酸化物磁性材料
との接合界面に磁気ギャップと略平行部分を有する複合
磁気ヘッドに関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、金属磁性薄膜と酸化物磁性材料との接合界
面に磁気ギャップと略平行部分を有する複合磁気ヘッド
において、Fe−Al−Si系合金、Fe−Ga−Si系合金、Fe−
Al−Ge系合金、Fe−Ga−Ge系合金、Fe−Si−Ge系合金、
Fe−Co−Si系合金、Fe−Co−Si−Al系合金のいずれかよ
りなる金属磁性薄膜に白金族,Ti族,V族等の添加元素及
び酸素を所定の割合で添加することにより、これら金属
磁性薄膜と酸化物磁性材料の接合界面での反応を抑制
し、擬似ギギャップの発生を抑えようとするものであ
る。

〔従来の技術〕

例えば、VTR（ビデオテープレコーダ）の分野におい
ては、テープ幅の縮小化や高画質化等を目的として短波
長記録化，高密度記録化が進められており、磁性粉に強
磁性金属粉末を使用したいわゆるメタルテープのように
高抗磁力，高残留磁束密度を有する磁気記録媒体が採用
されるようになってきている。

したがって、この種の磁気記録媒体に対して記録・再
生を行う磁気ヘッドのコア材には、高い飽和磁束密度を
有すること、高周波数領域においても透磁率が高いレベ
ルで維持されること等が要求されている。例えば、従来
の磁気ヘッドにおいてコア材料として広く使用されてい
るフェライト（酸化物磁性材料）では飽和磁束密度が不
足し、高抗磁力磁気記録媒体を充分に磁化することは難
しい。

そこで、フェライトを補助コア材とし、ギャップ部に
高飽和磁束密度を有する金属磁性薄膜を挿入した，いわ
ゆるメタルインギャップ型の磁気ヘッドが提案されてお
り、既に一部の磁気ヘッドに採用されている。このメタ
ルインギャップ型の磁気ヘッドは、主要磁気回路が低損
失のフェライトにより構成されるため高周波領域での効
率が高く、構造的にも単純であって、高性能，低価格の
磁気ヘッドとして期待されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、フェライト等の酸化物磁性材料からなる補
助コア材の上に高飽和磁束密度を有する金属磁性薄膜を
主コア材として成膜し、メタルインギャップ型の磁気ヘ
ッドを構成した場合、再生信号の周波数特性が周期的に
変動する，いわゆるうねりが観測されている。これは、
磁気ヘッドの製造工程において不可欠なガラス融着工程
時の加熱により酸化物磁性材料に含まれる酸素が金属磁
性薄膜へと移行し、著しく透磁率が低下した領域，すな
わち反応層が形成されるためである。

この反応層は、非磁性の酸化物を主成分としているた
め擬似ギャップとして作用し、この擬似ギャップで再生
される擬似信号が本来の磁気ジャップにおける再生信号
と干渉を起こし、うねりの発生やSN比の劣化の要因とな
っている。

特に、金属磁性薄膜を磁気ギャップに対して平行に配
置した磁気ヘッドでこの傾向が顕著で、この種の磁気ヘ
ッドの実用化を妨げる要因となっている。

上記反応層の形成を防止するために、例えば酸化シリ
コン等の非磁性材料を用いて上記金属磁性薄膜と酸化物
磁性材料の界面に反応防止層を形成する試みもなされて
いるが、反応防止効果を得るためには反応防止層がある
程度以上の膜厚を有することが必要で、反応防止層自体
が擬似ギャップを構成してしまい却って悪影響を及ぼす
虞れがある。

そこで本発明は、上述の従来の実情に鑑みて提案され
たものであって、酸化物磁性材料と金属磁性薄膜との界
面における反応を効果的に抑制可能となし、高抗磁力媒
体に対しても充分な記録・再生が可能で、しかも再生特
性にうねりのない複合磁気ヘッドを提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、上述の目的を達成せんものと鋭意研究
を重ねた結果、擬似ギャップ効果を抑制するには金属磁
性薄膜にある種の金属と酸素とを組成比を配分して添加
することが有効であることを見出し、本発明を完成する
に至ったものである。

すなわち、本発明の複合磁気ヘッドは、少なくとも一
方の磁気コア半体が酸化物磁性材料と金属磁性薄膜によ
り構成される一対の磁気コア半体を有してなり、これら
一対の磁気コア半体が突き合わされて前記金属磁性薄膜
の突き合わせ部に磁気ギャップが形成されるとともに、
前記酸化物磁性材料と金属磁性薄膜の接合界面の少なく
とも一部が前記磁気ギャップと略平行である複合磁気ヘ
ッドにおいて、上記金属磁性薄膜にRu,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,
Sc,Y,La,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Wの少なくとも一種を
含む添加元素及び酸素を添加したことを特徴とするもの
である。

上記金属磁性薄膜は、Fe−Al−Si系合金、Fe−Ga−Si
系合金、Fe−Al−Ge系合金、Fe−Ga−Ge系合金、Fe−Si
−Ge系合金、Fe−Co−Si系合金、Fe−Co−Si−Al系合金
のいずれかよりなり、これに添加元素及び酸素が添加さ
れる。

ただし、各添加元素及び酸素の添加量は、添加元素の
種類等によって最適値であり、例えば白金族元素（Ru,R
h,Pd,Os,Ir,Pt）を添加する場合には、その添加量は１
〜20重量％の範囲とすることが好ましい。

これら白金族元素の添加量が１重量％未満では擬似信
号改善効果が不十分で、逆に添加量が20重量％を越える
と磁気特性，特に軟磁気特性が悪化してヘッド材として
不適当となる。

また、前述の白金族元素を添加する場合には、酸素の
添加量は白金族元素の添加量に応じて調整する必要があ
る。すなわち、これら白金族元素の添加量をａ重量％，
酸素の添加量をｂ重量％としたときに、12/a≦ｂ≦1.5/
aとすることが好ましい。酸素の添加量に関しては、前
述の範囲を外れると何れの場合にも擬似信号改善効果が
不足する。

一方、希土類元素（Sc,Y,La）やTi族元素（Ti,Zr,H
f）、Ｖ族元素（V,Nb,Ta）、あるいはCr,Mo,Wを添加元
素とする場合には、その添加量ｃは0.05〜４重量％の範
囲とすることが好ましい。これら元素の添加量が0.05重
量％未満であるとやはり擬似信号改善効果が不十分なも
のとなり、４重量％を越えると軟磁気特性が劣化する。

この場合の酸素の添加量ｄは、0.1〜2.5重量％の範囲
とすることが好ましい。これらの元素と併用する場合に
は、酸素の添加量が0.1重量％未満でも、2.5重量％を越
えても所定の擬似信号改善効果を得ることは難しい。

さらに、先に白金族元素とその他の元素とを併用する
ことも考えられるが、この場合の添加量（白金族の添加
量をｅ重量％，その他の元素の添加量をｆ重量％とした
ときのｅ＋ｆ）としては0.05〜22重量％の範囲とするこ
とが好ましい。また、こときの酸素の添加量ｇの範囲と
しては、0.1〜2.5重量％である。

〔作用〕

金属磁性薄膜に白金族元素，希土類元素,Ti族元素,V
族元素等の特定の添加元素と酸素を添加することによ
り、酸化物磁性材料との界面での反応層の形成が抑制さ
れる。

その結果、擬似ギャップの発生が防止され、再生時の
周波数特性のうねりが解消される。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的な実施例について図面を参照し
ながら説明する。

本発明の複合磁気ヘッドは、第１図に示すように、磁
気記録媒体対接面の中央に位置する磁気ギャップｇを境
として左右別々の磁気コア半体（Ｉ），（II）より構成
されるもので、これら一対の磁気コア半体（Ｉ），（I
I）をガラス融着により接合一体化してなるものであ
る。

なお、上記磁気コア半体（Ｉ），（II）の少なくとも
一方〔この例では両者〕には、当該複合磁気ヘッドに信
号を供給するための，あるいは信号を取り出すためのコ
イル（図示は省略する。）が巻装される巻線孔（１）及
び巻線係止溝（２）が設けられている。

第２図は、この複合磁気ヘッドを磁気記録媒体対接面
から見たものであり、各磁気コア半体（Ｉ），（II）
は、Mn−Znフェライト等の酸化物磁性材料からなる補助
コア部（３），（４）と、高飽和磁束密度を有する軟磁
性合金材料からなり主コア部となる金属磁性薄膜
（５），（６）とに大別される。

上記補助コア部（３），（４）は、上記磁気コア半対
（Ｉ），（II）の突き合わせ面に沿ってそれぞれ両側が
削り取られ、トラック幅Twを規制するための略円弧状の
溝部（７），（８）とされている。

一方、上記金属磁性薄膜（５），（６）は、上記補助
コア材（３），（４）の前記突き合わせ面側の端面（3
a），（4a）及び溝部（７），（８）に沿って被着形成
されており、この端面（3a），（4a）上の金属磁性薄膜
（５），（６）がギャップスペーサを介して平行に突き
合わされることにより磁気ギャップｇが形成されてい
る。

この金属磁性薄膜（５），（６）の間に介在されるギ
ャップスペーサは、酸化シリコン（SiO₂）等をスパッタ
することにより形成してもよいし、融着ガラスにギャッ
プスペーサとして機能させるようにしてもよい。

さらに、上記補助コア材部（３），（４）に設けられ
る溝部（７），（８）によって形成される空間には、磁
気記録媒体との当たり特性を確保するとともに、磁気記
録媒体の摺接による偏摩耗を防止するために、ガラス材
等の非磁性材が充填され、非磁性材充填部（９），（1
0）となっている。

上記金属磁性薄膜（５），（６）には、高い飽和磁束
密度を有し、かつ軟磁気特性に優れた結晶質軟磁性合金
材料が使用され、例えばFe−Al−Si系合金、Fe−Ga−Si
系合金、Fe−Al−Ge系合金、Fe−Ga−Ge系合金、Fe−Si
−Ge系合金、Fe−Co−Si系合金、Fe−Co−Si−Al系合金
等が使用される。

例えば、Fe−Ga−Si系合金を例にとれば、その組成は
次式 Fe_aGa_bSi_c ……（１） （ただし、式中のa,b,cは各元素の組成を原子％で表
す。） で表され、その組成範囲は 68≦ａ≦84 １≦ｂ≦23 ６≦ｃ≦31 であることが好ましい。また、Feの15原子％までをCo,N
iのいずれか，あるいはこれら両者が置換してもよい。

上述の金属磁性薄膜（５），（６）は、上記補助コア
部（３），（４）との接合界面において非磁性な反応層
を形成する虞れがあるので、白金族元素（Ru,Rh,Pd,Os,
Ir,Pt）、希土類元素（Sc,Y,La）やTi族元素（Ti,Zr,H
f）、Ｖ族元素（V,Nb,Ta）、Cr、Mo,Wの少なくとも一種
と酸素とを添加する。

金属磁性薄膜（５），（６）に酸素を導入する方法と
しては、これら金属磁性薄膜（５），（６）をスパッタ
法により成膜する際にスパッタ雰囲気中に酸素ガスを導
入しておけばよい。

スパッタ法としては、通常行われるものであれば如何
なるものであってもよく、二極直流式スパッタ、三極式
スパッタ、四極式スパッタ、マグネトロン式スパッタ、
高周波式スパッタ、高周波マグネトロンスパッタ、バイ
アス式スパッタ、非対称交流式スパッタ、対向ターゲッ
ト式スパッタ、イオンスパッタ等の手法がいずれも採用
できる。

スパッタに際してのガス圧は、１×10^-4Torr〜２×10
^-1Torrの範囲であることが好ましい。ガス圧が２×10^-1
Torrを越えるとスパッタ速度が遅くなってしまい実用的
でない。

実際、金属磁性薄膜（５），（６）の材質としてFe−
Al−Si系合金及びFe−Ga−Si系合金を選び、添加元素の
種類，その添加量及び酸素の添加量を変えて再生時のう
ねりの様子を調べた。

先ず、Fe₈₅Al₅Si₁₀あるいはFe₈₂Al₅Si₁₀Ru₃（数値は
いずれも各元素の組成を重量％で表す。以下同じ。）な
る組成を有するFe−Al−Si系合金材料に酸素添加し、こ
れにより金属磁性薄膜（５），（６）が形成された複合
磁気ヘッドを作製し、それぞれサンプルヘッド1,サンプ
ルヘッド２とした。

次いで、抗磁力Hc1400（0e）のメタルテープを使用
し、所定の信号を記録した後、作製した複合磁気ヘッド
を用い相対スピード3.14m/secで再生した。この時、第
３図に示すように周波数特性にうねりが観測されるが、
特に周波数5MHzでのうねりの幅Ｗをうねりとして測定し
た。結果を第４図及び第５図に示す。

第４図はサンプルヘッド１において酸素の添加量を変
えた時のうねりの変化を示すもので、第５図はサンプル
ヘッド２において酸素の添加量を変えた時のうねりの変
化を示すものである。

第４図より、酸素の添加により擬似信号を抑制できる
ことがわかるが、さらに第４図と第５図を比べると、Ru
を添加した場合（サンプルヘッド２）の方がより効果が
大きいことがわかる。

次に、Fe₇₄Ga₉Si₈Ru₉及びFe_65.5Ga_9.5Si_8.5Ru_16.5を
金属磁性薄膜とする磁気ヘッドについても同様に酸素の
添加量とうねりの関係を測定した。

結果を第６図及び第７図に示す。なお、第６図が前者
に、第７図が後者にそれぞれ対応するものである。

これら第６図及び第７図より、Fe−Ga−Si系合金につ
いてもRu及び酸素の添加が有効であることがわかるが、
特にRuの添加量が多い場合には、酸素の添加量を抑えて
やらないと第７図に示すようにうねりが逆に悪化するこ
とが確認された。したがって、Ruと酸素の両者を添加す
る場合には、各々の添加量を適切な値に調整する必要か
ある。

さらに、添加元素を変えて同様にうねりを測定した。

第８図はFe₈₃Ga₅Si₁₀Y₂を、第９図はFe₈₃Ga₅Si₁₀Ti₂
を、第10図はFe₈₃Ga₅Si₁₀V₂を、第11図はFe₈₃Ga₅Si₁₀Cr
₂をそれぞれ金属磁性薄膜材料としたときの酸素の添加
量のうねりの関係を示すものである。

これらより、各添加元素と酸素の添加量を適切な値に
設定すればRuの場合と同様うねりが大幅に抑えられるこ
とが確認された。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明が
この実施例に限定されるものではなく、例えば磁気ヘッ
ドの形状等は適宜変更可能である。いずれにしても金属
磁性薄膜に磁気ギャップと平行な部分のある磁気ヘッド
に適用することができる。また、添加元素についても、
先の実施例で例示したもの以外にも、白金族元素（Rh,P
d,Os,Ir,Pt）や希土類元素（Sc,La）、Ti族元素（Zr,H
f）,V族元素（Nb,Ta）、Mo,Wで同等の効果が得られるこ
とは、実験により確認済である。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明においては
メタルインギャップ型の複合磁気ヘッドを構成する金属
磁性薄膜にある種の添加元素と酸素とを組成比を配分し
て添加しているので、酸化物磁性材料との界面における
反応層の形成を抑制することができ、擬似ギャップの影
響を著しく低減することが可能である。

したがって、本発明によれば、記録・再生効率に優
れ、特に再生時の周波数特性にうねりのない複合磁気ヘ
ッドを提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される複合磁気ヘッドの一例を示
す概略斜視図、第２図はその磁気記録媒体対接面を示す
要部拡大平面図である。 第３図は擬似ギャップによる再生周波数特性のうねりの
様子を説明する特性図である。 第４図ないし第11図は金属磁性薄膜への酸素の添加量と
うねりの大きさの関係を示すもので、第４図はFe−Al−
Siを金属磁性薄膜とする場合の特性図、第５図はFe−Al
−Si−Ruを金属磁性薄膜とする場合の特性図、第６図は
Fe−Ga−Si−Ru（Ru9重量％）を金属磁性薄膜とする場
合の特性図、第７図はFe−Ga−Si−Ru（Ru16.5重量％）
を金属磁性薄膜とする場合の特性図、第８図はFe−Ga−
Si−Ｙを金属磁性薄膜とする場合の特性図、第９図はFe
−Ga−Si−Tiを金属磁性薄膜とする場合の特性図、第10
図はFe−Ga−Si−Ｖを金属磁性薄膜とする場合の特性
図、第11図はFe−Ga−Si−Crを金属磁性薄膜とする場合
の特性図である。 I,II……磁気コア半体 3,4……補助コア部（酸化物磁性材料） 5,6……金属磁性薄膜

フロントページの続き (72)発明者 国頭 義之 東京都品川区北品川６丁目５番６号 ソ ニー・マグネ・プロダクツ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−14313（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−123709（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一方の磁気コア半体が酸化物磁
   性材料と金属磁性薄膜により構成される一対の磁気コア
   半体を有してなり、これら一対の磁気コア半体が突き合
   わされて前記金属磁性薄膜の突き合わせ部に磁気ギャッ
   プが形成されるとともに、前記酸化物磁性材料と金属磁
   性薄膜の接合界面の少なくとも一部が前記磁気ギャップ
   と略平行である複合磁気ヘッドにおいて、 上記金属磁性薄膜がFe−Al−Si系合金、Fe−Ga−Si系合
   金、Fe−Al−Ge系合金、Fe−Ga−Ge系合金、Fe−Si−Ge
   系合金、Fe−Co−Si系合金、Fe−Co−Si−Al系合金のい
   ずれかよりなり、 この金属磁性薄膜にRu、Rh、Pd、Os、Ir、Ptの少なくと
   も１種を含む添加元素及び酸素が添加され、 添加元素の添加量をａ重量％、酸素の添加量をｂ重量％
   としたときに、１≦ａ≦20かつ1.5/a≦ｂ≦12/aである
   ことを特徴とする磁気ヘッド。
2. 【請求項２】少なくとも一方の磁気コア半体が酸化物磁
   性材料と金属磁性薄膜により構成される一対の磁気コア
   半体を有してなり、これら一対の磁気コア半体が突き合
   わされて前記金属磁性薄膜の突き合わせ部に磁気ギャッ
   プが形成されるとともに、前記酸化物磁性材料と金属磁
   性薄膜の接合界面の少なくとも一部が前記磁気ギャップ
   と略平行である複合磁気ヘッドにおいて、 上記金属磁性薄膜がFe−Al−Si系合金、Fe−Ga−Si系合
   金、Fe−Al−Ge系合金、Fe−Ga−Ge系合金、Fe−Si−Ge
   系合金、Fe−Co−Si系合金、Fe−Co−Si−Al系合金のい
   ずれかよりなるとともに、 この金属磁性薄膜にSc、Ｙ、La、Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、
   Ta、Cr、Mo、Ｗの少なくとも１種を含む添加元素及び酸
   素が添加され、 添加元素の添加量をｃ重量％、酸素の添加量をｄ重量％
   としたときに、0.05≦ｃ≦４かつ0.1≦ｄ≦2.5であるこ
   とを特徴とする磁気ヘッド。
3. 【請求項３】金属磁性薄膜にRu、Rh、Pd、Os、Ir、Ptの
   少なくとも１種及びSc、Ｙ、La、Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、
   Ta、Cr、Mo、Ｗの少なくとも１種が添加元素として添加
   され、前者の添加量をｅ重量％、後者の添加量をｆ重量
   ％、酸素の添加量をｇ重量％としたときに、0.05≦ｅ＋
   ｆ≦22かつ0.1≦ｇ≦2.5であることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の複合磁気ヘッド。