JP2636813B2 - 軟磁性薄膜 - Google Patents
軟磁性薄膜Info
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- JP2636813B2 JP2636813B2 JP7191799A JP19179995A JP2636813B2 JP 2636813 B2 JP2636813 B2 JP 2636813B2 JP 7191799 A JP7191799 A JP 7191799A JP 19179995 A JP19179995 A JP 19179995A JP 2636813 B2 JP2636813 B2 JP 2636813B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
- H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
- H01F10/12—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
- H01F10/14—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys containing iron or nickel
- H01F10/142—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys containing iron or nickel containing Si
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば薄膜磁気ヘ
ッドに用いて好適な軟磁性薄膜に係わる。
ッドに用いて好適な軟磁性薄膜に係わる。
【０００２】
【従来の技術】各種磁気記録再生装置において、高密度
記録化、高周波数化の要求が高まり、これに対応して高
い飽和磁化、高い保磁力の磁気記録媒体が用いられる。
この種の磁気記録媒体としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の
強磁性金属の粉末を用いたいわゆるメタルテープや、強
磁性金属材料をベースフィルム上に被着して成るいわゆ
る蒸着テープなどが用いられるに至っている。
記録化、高周波数化の要求が高まり、これに対応して高
い飽和磁化、高い保磁力の磁気記録媒体が用いられる。
この種の磁気記録媒体としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の
強磁性金属の粉末を用いたいわゆるメタルテープや、強
磁性金属材料をベースフィルム上に被着して成るいわゆ
る蒸着テープなどが用いられるに至っている。
【０００３】これに伴い、この種の磁気記録媒体に対す
る磁気ヘッドとしては、高い飽和磁束密度と高透磁率の
ヘッド材料によることが要求されると共に、高密度記録
の要求から、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの相対速度が
より速められる傾向にあり、これに伴ってヘッド材料と
してできるだけ、耐摩耗性が高く、耐蝕性にすぐれてい
るなど、磁気特性はもとより、化学的に安定で機械的特
性にすぐれていることなどが要求される。
る磁気ヘッドとしては、高い飽和磁束密度と高透磁率の
ヘッド材料によることが要求されると共に、高密度記録
の要求から、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの相対速度が
より速められる傾向にあり、これに伴ってヘッド材料と
してできるだけ、耐摩耗性が高く、耐蝕性にすぐれてい
るなど、磁気特性はもとより、化学的に安定で機械的特
性にすぐれていることなどが要求される。
【０００４】この磁性材として高い透磁率を有し高い飽
和磁束密度Ｂｓを有する非晶質（アモルファス）磁性合
金材料を用いることが考えられているが、この非晶質磁
性合金材料は耐熱性に難点があり、長時間の加熱や熱サ
イクルにより透磁率が大きく劣化し再生効率が悪くな
る。
和磁束密度Ｂｓを有する非晶質（アモルファス）磁性合
金材料を用いることが考えられているが、この非晶質磁
性合金材料は耐熱性に難点があり、長時間の加熱や熱サ
イクルにより透磁率が大きく劣化し再生効率が悪くな
る。
【０００５】特に、結晶化の可能性が大きいので、５０
０℃以上の温度を長時間加えることはできないものであ
り、これがため、磁気ヘッドの製造工程において、例え
ばガラス融着のように、５００℃以上の温度での処理を
必要とする工程を採ることは好ましくないなどの問題が
ある。
０℃以上の温度を長時間加えることはできないものであ
り、これがため、磁気ヘッドの製造工程において、例え
ばガラス融着のように、５００℃以上の温度での処理を
必要とする工程を採ることは好ましくないなどの問題が
ある。
【０００６】このような状況から、さらに良好な軟磁気
特性を示す軟磁性材料の研究が進められ、例えば山本達
治・千葉久喜共著，「日本金属学会誌」第１４巻Ｂ，第
２号（１９５０年）には、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｉを主成分と
するＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金材料が良好な軟磁気特性を
示すことが報告されている。
特性を示す軟磁性材料の研究が進められ、例えば山本達
治・千葉久喜共著，「日本金属学会誌」第１４巻Ｂ，第
２号（１９５０年）には、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｓｉを主成分と
するＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金材料が良好な軟磁気特性を
示すことが報告されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＦ
ｅ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金材は、極めて脆弱で実用性に乏し
く、そのまま磁気ヘッドのコア材料として用いることに
は問題がある。
ｅ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金材は、極めて脆弱で実用性に乏し
く、そのまま磁気ヘッドのコア材料として用いることに
は問題がある。
【０００８】一方、高密度記録化に伴って記録トラック
幅、したがって磁気ヘッドにおける、作動磁気ギャップ
のトラック幅の狭小化が要求され、この要求に対応し、
しかも特に多トラック磁気ヘッドにおいて著しく量産性
の向上を図ることができるものとして非磁性ないしは磁
性基板上に軟磁性薄膜による磁気ヘッドコアを被着形成
する薄膜技術を用いた薄膜磁気ヘッドの普及がめざまし
い。この種の軟磁性薄膜としては、Ｆｅ，Ａｌ，Ｓｉを
主成分とするセンダスト合金薄膜が注目を集めている。
幅、したがって磁気ヘッドにおける、作動磁気ギャップ
のトラック幅の狭小化が要求され、この要求に対応し、
しかも特に多トラック磁気ヘッドにおいて著しく量産性
の向上を図ることができるものとして非磁性ないしは磁
性基板上に軟磁性薄膜による磁気ヘッドコアを被着形成
する薄膜技術を用いた薄膜磁気ヘッドの普及がめざまし
い。この種の軟磁性薄膜としては、Ｆｅ，Ａｌ，Ｓｉを
主成分とするセンダスト合金薄膜が注目を集めている。
【０００９】このセンダスト合金薄膜は、高い飽和磁束
密度Ｂｓを有し、比較的高硬度を有するので、上述した
メタルテープ等のように高い残留磁束密度を有する磁気
記録媒体に対しても適用することが可能である。
密度Ｂｓを有し、比較的高硬度を有するので、上述した
メタルテープ等のように高い残留磁束密度を有する磁気
記録媒体に対しても適用することが可能である。
【００１０】しかしながら、このセンダスト合金薄膜
は、比較的高硬度を有するものの例えばフェライト材等
に比し耐摩耗性及び耐蝕性に劣る。
は、比較的高硬度を有するものの例えばフェライト材等
に比し耐摩耗性及び耐蝕性に劣る。
【００１１】本発明は、上述した諸問題の改善をはか
り、飽和磁束密度Ｂｓが透磁率の低下を来すことなく、
また保磁力Ｈｃが小、磁歪λｓが殆ど零、磁気異方性が
小さく、磁気的特性にすぐれ、特に耐摩耗性にすぐれた
軟磁性薄膜を提供するものである。
り、飽和磁束密度Ｂｓが透磁率の低下を来すことなく、
また保磁力Ｈｃが小、磁歪λｓが殆ど零、磁気異方性が
小さく、磁気的特性にすぐれ、特に耐摩耗性にすぐれた
軟磁性薄膜を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る軟磁性薄膜
は、Ｆｅ，Ｇａ及びＳｉを含む結晶質合金薄膜にＣｒが
添加されて構成され、Ｇａが１〜２３原子％、Ｓｉが６
〜３１原子％、Ｃｒが０．５〜７原子％、残部Ｆｅの組
成を有することを特徴とするものである。
は、Ｆｅ，Ｇａ及びＳｉを含む結晶質合金薄膜にＣｒが
添加されて構成され、Ｇａが１〜２３原子％、Ｓｉが６
〜３１原子％、Ｃｒが０．５〜７原子％、残部Ｆｅの組
成を有することを特徴とするものである。
【００１３】なお、上述の組成において、Ｇａの一部を
Ａｌで、Ｓｉの一部をＧｅで置換することができる。ま
た、Ｆｅの一部をＣｏ、あるいはＲｕの少なくとも１種
で１５原子％以下をもって置換することができる。
Ａｌで、Ｓｉの一部をＧｅで置換することができる。ま
た、Ｆｅの一部をＣｏ、あるいはＲｕの少なくとも１種
で１５原子％以下をもって置換することができる。
【００１４】また、上述の組成を有する本発明による軟
磁性薄膜の膜厚としては、１０Å以上１ｍｍ以下である
ことが好ましく、更に１０Å以上１００μｍ以下である
ことがより好ましい。
磁性薄膜の膜厚としては、１０Å以上１ｍｍ以下である
ことが好ましく、更に１０Å以上１００μｍ以下である
ことがより好ましい。
【００１５】これにより、本発明に係る軟磁性薄膜は、
センダスト合金よりも飽和磁束密度が高く、またＣｒを
含ませたことにより、Ｃｒを含まないＦｅ−（Ｃｏ）−
Ｇａ−Ｓｉ系合金に比して耐摩耗性の向上がはかられ
た。
センダスト合金よりも飽和磁束密度が高く、またＣｒを
含ませたことにより、Ｃｒを含まないＦｅ−（Ｃｏ）−
Ｇａ−Ｓｉ系合金に比して耐摩耗性の向上がはかられ
た。
【００１６】本発明による軟磁性薄膜において、Ｆｅ，
Ｇａ及びＳｉの各元素に関する組成比（原子％）に関
し、上記範囲外では、磁歪が大きくなるなど磁気特性の
劣化を来し、Ｃｒの組成比が０．５〜７原子％の範囲
外、つまり、０．５原子％未満ではＣｒの添加による耐
摩耗性向上の効果の発現がみられず、７原子％を超える
と、磁気特性の低下を生ずる。
Ｇａ及びＳｉの各元素に関する組成比（原子％）に関
し、上記範囲外では、磁歪が大きくなるなど磁気特性の
劣化を来し、Ｃｒの組成比が０．５〜７原子％の範囲
外、つまり、０．５原子％未満ではＣｒの添加による耐
摩耗性向上の効果の発現がみられず、７原子％を超える
と、磁気特性の低下を生ずる。
【００１７】また、上述の組成において、Ｆｅの一部を
Ｃｏで置換するときは、更に飽和磁束密度Ｂｓの向上
と、耐蝕性の向上をはかることができ、Ｆｅの一部をＲ
ｕで置換するときも、Ｒｕが非磁性であるにも拘らず軟
磁気特性を害わずに、またＢｓの低下を殆ど招来させず
に、より耐蝕性、耐摩耗性の向上をはかることができ
た。
Ｃｏで置換するときは、更に飽和磁束密度Ｂｓの向上
と、耐蝕性の向上をはかることができ、Ｆｅの一部をＲ
ｕで置換するときも、Ｒｕが非磁性であるにも拘らず軟
磁気特性を害わずに、またＢｓの低下を殆ど招来させず
に、より耐蝕性、耐摩耗性の向上をはかることができ
た。
【００１８】
実施例１ ９９．９％以上の純度の純鉄と、電解コバルトと、クロ
ムと、ガリウムと、９９．９９９％以上の純度のシリコ
ンを用いてそれぞれ秤量し、高周波誘導加熱炉を用いて
アルミナるつぼ内でアルゴンガス中で溶解し、直径１０
５ｍｍのターゲット母材を鋳造した。この母材の両面を
平面研削盤により研削し、厚さ４ｍｍのスパッタリング
用のターゲットを作製した。
ムと、ガリウムと、９９．９９９％以上の純度のシリコ
ンを用いてそれぞれ秤量し、高周波誘導加熱炉を用いて
アルミナるつぼ内でアルゴンガス中で溶解し、直径１０
５ｍｍのターゲット母材を鋳造した。この母材の両面を
平面研削盤により研削し、厚さ４ｍｍのスパッタリング
用のターゲットを作製した。
【００１９】このターゲットを用いてプレナーマグネト
ロン型高周波スパッタリング装置によって結晶化ガラス
基板上に厚さ２μｍの膜厚のスパッタリングを行なっ
た。
ロン型高周波スパッタリング装置によって結晶化ガラス
基板上に厚さ２μｍの膜厚のスパッタリングを行なっ
た。
【００２０】このスパッタリングの条件は、 到達ガス圧 ８．０×１０-6〔Ｔｏｒｒ〕 基板温度 加熱せず Ａｒガス圧 ４．０×１０-3〔Ｔｏｒｒ〕 予備スパッタ １時間 スパッタ時間 ４５分 投入電力 ３００Ｗ とした。
【００２１】このように、スパッタリング薄膜を形成し
た基板を５００℃で１時間真空アニールし、薄膜の磁気
特性、すなわち飽和磁束密度Ｂｓと、保磁力Ｈｃと、１
ＭＨｚの周波数における透磁率μeff とをそれぞれ膜組
成を変えて測定した。
た基板を５００℃で１時間真空アニールし、薄膜の磁気
特性、すなわち飽和磁束密度Ｂｓと、保磁力Ｈｃと、１
ＭＨｚの周波数における透磁率μeff とをそれぞれ膜組
成を変えて測定した。
【００２２】また、各組成についてそれぞれその摩耗量
を測定した。その結果を図１に示す。上記Ｃｒが添加さ
れたＦｅ−（Ｃｏ）−Ｇａ−Ｓｉ系合金薄膜は、温度５
００℃、１時間の熱処理によって、結晶質合金薄膜とな
る。
を測定した。その結果を図１に示す。上記Ｃｒが添加さ
れたＦｅ−（Ｃｏ）−Ｇａ−Ｓｉ系合金薄膜は、温度５
００℃、１時間の熱処理によって、結晶質合金薄膜とな
る。
【００２３】ここに、摩耗量の測定は、図２に示すよう
に、摩耗量測定用のダミーヘッド１を作製して行なっ
た。このヘッド１は幅Ｗが３．０ｍｍ、厚さｔが０．５
ｍｍで、前方に円筒面状の磁気媒体との対接面を形成
し、この面に剥離防止のために厚さ０．１μｍのＣｒの
下地膜４をスパッタリングし、逆スパッタも行い、これ
の上に被測定薄膜２を１０μｍの厚さに被着し、このヘ
ッド１を１インチＶＴＲ用の回転磁気ヘッドドラムの台
板に配し、ドラム面から８０±５μｍで突出させ、γ−
Ｆｅ2 Ｏ3 系の磁気媒体に接続させた。
に、摩耗量測定用のダミーヘッド１を作製して行なっ
た。このヘッド１は幅Ｗが３．０ｍｍ、厚さｔが０．５
ｍｍで、前方に円筒面状の磁気媒体との対接面を形成
し、この面に剥離防止のために厚さ０．１μｍのＣｒの
下地膜４をスパッタリングし、逆スパッタも行い、これ
の上に被測定薄膜２を１０μｍの厚さに被着し、このヘ
ッド１を１インチＶＴＲ用の回転磁気ヘッドドラムの台
板に配し、ドラム面から８０±５μｍで突出させ、γ−
Ｆｅ2 Ｏ3 系の磁気媒体に接続させた。
【００２４】この場合、テープ走行時間５時間毎に膜面
２を顕微鏡（倍率４００倍）を用いて、ヘッド１の所定
位置に付したマーカー３からの距離をもってその摩耗量
を測定した。
２を顕微鏡（倍率４００倍）を用いて、ヘッド１の所定
位置に付したマーカー３からの距離をもってその摩耗量
を測定した。
【００２５】なお、このダミーヘッドへの被測定膜のス
パッタリングは、 到達ガス圧 ６．０×１０-6〔Ｔｏｒｒ〕 基体温度 ２００〜３００℃ Ａｒガス圧 ４．０×１０-3〔Ｔｏｒｒ〕 予備スパッタリング １時間 スパッタ時間 約３時間 とした。
パッタリングは、 到達ガス圧 ６．０×１０-6〔Ｔｏｒｒ〕 基体温度 ２００〜３００℃ Ａｒガス圧 ４．０×１０-3〔Ｔｏｒｒ〕 予備スパッタリング １時間 スパッタ時間 約３時間 とした。
【００２６】そして、各１の組成について６個のダミー
ヘッドを用いて、それぞれその測定を行なって、その平
均摩耗量を図１に示した。
ヘッドを用いて、それぞれその測定を行なって、その平
均摩耗量を図１に示した。
【００２７】図１からわかるように、Ｃｒ添加のＦｅ−
（Ｃｏ）−Ｇａ−Ｓｉ系による本発明の軟磁性薄膜は、
磁気的特性の低下を来すことなく、時間当たりの摩耗量
の向上がはかられ、センダストのそれ（０．１２μｍ／
時間）より十分小さい摩耗性を要するものを得ることも
可能であった。
（Ｃｏ）−Ｇａ−Ｓｉ系による本発明の軟磁性薄膜は、
磁気的特性の低下を来すことなく、時間当たりの摩耗量
の向上がはかられ、センダストのそれ（０．１２μｍ／
時間）より十分小さい摩耗性を要するものを得ることも
可能であった。
【００２８】また、上述の本発明による軟磁性薄膜にお
いて、更に耐食性や耐摩耗性そのほか各種特性を改善す
るために、各種元素を添加剤として加えてもよい。この
添加剤として使用される元素としては、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ等のＩＶａ族元素、Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ等のＶａ族元素、
Ｍｏ，Ｗ等のＶＩａ族元素、Ｍｎ等のＶＩＩａ族元素、
更に白金族元素として第５周期の白金族元素、即ちＲ
ｈ，Ｒｄ、第６周期の白金族元素、即ちＯｓ，Ｉｒ，Ｐ
ｔ等を挙げることができるものであり、これら添加剤の
１種又は２種以上を組み合わせて、上記磁性薄膜に対し
て０〜１０原子％の範囲で添加し得る。
いて、更に耐食性や耐摩耗性そのほか各種特性を改善す
るために、各種元素を添加剤として加えてもよい。この
添加剤として使用される元素としては、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ等のＩＶａ族元素、Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ等のＶａ族元素、
Ｍｏ，Ｗ等のＶＩａ族元素、Ｍｎ等のＶＩＩａ族元素、
更に白金族元素として第５周期の白金族元素、即ちＲ
ｈ，Ｒｄ、第６周期の白金族元素、即ちＯｓ，Ｉｒ，Ｐ
ｔ等を挙げることができるものであり、これら添加剤の
１種又は２種以上を組み合わせて、上記磁性薄膜に対し
て０〜１０原子％の範囲で添加し得る。
【発明の効果】上述のように、本発明に係る軟磁性薄膜
によれば、飽和磁束密度の低下や、保磁力を高めること
なく、高透磁率を有し、耐摩耗性にすぐれ、更にアモル
ファス磁性薄膜におけるような熱的に不安定性のない耐
熱性にすぐれた軟磁性薄膜を得ることができるので、例
えば高密度記録用の薄膜磁気ヘッドの薄膜磁気コアとし
て用いて、その利益は極めて大である。
によれば、飽和磁束密度の低下や、保磁力を高めること
なく、高透磁率を有し、耐摩耗性にすぐれ、更にアモル
ファス磁性薄膜におけるような熱的に不安定性のない耐
熱性にすぐれた軟磁性薄膜を得ることができるので、例
えば高密度記録用の薄膜磁気ヘッドの薄膜磁気コアとし
て用いて、その利益は極めて大である。
【図１】軟磁性薄膜の組成と各特性の測定結果を示す表
図である。
図である。
【図２】軟磁性薄膜の摩耗量を測定するための摩耗量測
定用ダミーヘッドの拡大斜視図である。
定用ダミーヘッドの拡大斜視図である。
１ ダミーヘッド ２ 被測定薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 落合 祥隆 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 松田 秀樹 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 岩崎 洋 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 阿蘇 興一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｆｅ，Ｇａ及びＳｉを含む結晶質合金薄
膜にＣｒが添加されて構成され、Ｇａが１〜２３原子
％、Ｓｉが６〜３１原子％、Ｃｒが０．５〜７原子％、
残部Ｆｅの組成を有することを特徴とする軟磁性薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7191799A JP2636813B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 軟磁性薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7191799A JP2636813B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 軟磁性薄膜 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60244564A Division JPH0828297B2 (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 軟磁性薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0851021A JPH0851021A (ja) | 1996-02-20 |
| JP2636813B2 true JP2636813B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=16280736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7191799A Expired - Lifetime JP2636813B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 軟磁性薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636813B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5669360A (en) * | 1979-11-12 | 1981-06-10 | Tdk Corp | Amorphous magnetic alloy material and its manufacture |
-
1995
- 1995-07-27 JP JP7191799A patent/JP2636813B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5669360A (en) * | 1979-11-12 | 1981-06-10 | Tdk Corp | Amorphous magnetic alloy material and its manufacture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0851021A (ja) | 1996-02-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |