JP2771664B2 - Soft magnetic alloy film - Google Patents

Soft magnetic alloy film

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JP2771664B2
JP2771664B2 JP2046705A JP4670590A JP2771664B2 JP 2771664 B2 JP2771664 B2 JP 2771664B2 JP 2046705 A JP2046705 A JP 2046705A JP 4670590 A JP4670590 A JP 4670590A JP 2771664 B2 JP2771664 B2 JP 2771664B2
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    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は磁気ヘッド等に的した軟磁性合金膜に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a soft magnetic alloy film suitable for a magnetic head or the like.

[従来の技術] 磁気記録の分野においては、記録密度を高めるために
磁気テープ等の記録媒体の高保持力化が推進されている
が、それに対応する磁気ヘッドの材料として飽和磁束密
度(Bs)の高いものが要求されている。また、耐摩耗性
と耐環境性等の信頼性の高い磁気ヘッドを得るために
は、ギャップ形成等をガラス溶着で行うことが必要とな
り、ガラス溶着工程の高温に耐え得る熱安定性も含めた
要求がなされるようになってきている。
[Prior Art] In the field of magnetic recording, a high coercive force of a recording medium such as a magnetic tape is being promoted in order to increase a recording density. However, a saturation magnetic flux density (Bs) is used as a material of a magnetic head corresponding thereto. Are required. In addition, in order to obtain a magnetic head with high reliability such as wear resistance and environmental resistance, it is necessary to perform gap formation and the like by glass welding, which includes thermal stability that can withstand the high temperature of the glass welding process. Requests are being made.

従来の高飽和磁束密度の軟磁性材料(膜)として、Ni
−Fe(パーマロイ)およびFe−Si−Al合金(センダス
ト)が代表的なものであるが、近年、強磁性金属元素で
あるCoを主体とする非晶質の合金膜が開発されている。
As a conventional soft magnetic material (film) with a high saturation magnetic flux density, Ni
-Fe (Permalloy) and Fe-Si-Al alloy (Sendust) are typical, but in recent years, amorphous alloy films mainly composed of Co which is a ferromagnetic metal element have been developed.

また最近の試みとして、Feを主成分とする微細結晶か
らなる合金膜(Fe−N,Fe−C等)により、Feの結晶磁気
異方性の影響(軟磁性に対する悪影響)を結晶の微細化
により軽減し、高飽和磁束密度でかつ軟磁気特性の優れ
た膜を得た例がある。
Also, as a recent attempt, the influence of the magnetocrystalline anisotropy of Fe (the adverse effect on soft magnetism) has been reduced by using an alloy film (Fe-N, Fe-C, etc.) composed of fine crystals containing Fe as the main component. In some cases, a film having a high saturation magnetic flux density and excellent soft magnetic properties is obtained.

[発明が解決しようとする課題] 従来のNI−Fe膜では、ガラス溶着工程の高温によって
軟磁気特性が劣化してしまうとともに、磁気抵抗が低い
という欠点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] The conventional NI-Fe film has the drawbacks that the soft magnetic properties are degraded by the high temperature of the glass welding step and the magnetic resistance is low.

また、Co系の非晶質膜では、飽和磁束密度を約9000G
以下に抑えるならば、融点500℃程度の低融点ガラスに
よる溶着は可能であるが、融点600℃以上の中〜高融点
ガラスでの溶着は困難であり、耐環境性に優れた中〜高
融点ガラスを使用できない問題がある。
In addition, the saturation magnetic flux density of a Co-based amorphous film
If suppressed below, welding with low melting point glass with melting point of about 500 ° C is possible, but welding with medium to high melting point glass with melting point of 600 ° C or more is difficult, and medium to high melting point with excellent environmental resistance There is a problem that glass cannot be used.

なお、前記微細結晶の合金膜は、骨音で結晶成長を起
こし、軟磁性が劣化する(Fe−Cの場合、400℃が最大
のガラス溶着温度)ため、やはりガラス溶着に適したも
のとは言い難い。
In addition, the alloy film of the fine crystal causes crystal growth due to bone sound and deteriorates soft magnetism (in the case of Fe-C, 400 ° C. is the maximum glass welding temperature), so that it is also suitable for glass welding. Hard to say.

このような背景から本願発明者らは、特願平1−5557
1号、特願平1−278220号などにおいて、前記の問題を
解決した軟磁性合金膜を特許出願している。
Against this background, the present inventors have filed Japanese Patent Application No. 1-5557.
No. 1, Japanese Patent Application No. 1-278220, etc., filed a patent application for a soft magnetic alloy film which solved the above-mentioned problems.

特願平1−55571号明細書において特許出願している
軟磁性合金膜の1つは、組成式がCoxMzCwで示され、M
はTi,Zr,Hf,Nb,Ta,Mo,Wのうち1種以上であって、組成
比xは原子%で55〜96、zは2〜25、zは0.1〜20、x
+y+z=100なる関係を満足するものであった。
One of the soft magnetic alloy films for which a patent application is filed in Japanese Patent Application No. 1-55571 is a composition formula represented by Co x M z C w
Is one or more of Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, and W, and the composition ratio x is 55 to 96 in atomic%, z is 2 to 25, z is 0.1 to 20, x
+ Y + z = 100 was satisfied.

また、他の1つは組成比がCoxTyMzCwで示され、TはF
e,Ni,Mnのうち1種以上を示し、組成比xは原子%で50
〜96、yは0.1〜20、zは2〜25、wは0.1〜20、x+y
+z+w=100なる関係を満足するものであった。
In the other one, the composition ratio is represented by Co x T y M z C w , and T is F
e, Ni, or Mn, at least one of which has a composition ratio x of 50 at.
~ 96, y is 0.1-20, z is 2-25, w is 0.1-20, x + y
+ Z + w = 100 was satisfied.

更に、特願平1−278220号明細書において特許出願し
ている軟磁性合金膜の1つは、組成式がFexMzCwで示さ
れ、組成比xは原子%50〜96、zは2〜30、wは0.5〜2
5、x+z+w=100なる関係を満足するものであった。
Furthermore, one of the soft magnetic alloy film which is patent in Pat Hei 1-278220, the composition formula is represented by Fe x M z C w, the composition ratio x is atomic% 50 to 96, z Is 2 to 30, w is 0.5 to 2
5. The relationship x + z + w = 100 was satisfied.

また、他の1つは組成式がFexTyMzCwで示され、組成
比xは原子%50〜96、yは0.1〜10、zは2〜30、wは
0.5〜25、x+z+w=100なる関係を満足するものであ
った。
Further, the other one composition formula is represented by Fe x T y M z C w , the composition ratio x is atomic% 50 to 96, y is 0.1 to 10, z is 2 to 30, w is
0.5 to 25, x + z + w = 100 was satisfied.

これらの特許出願で提供した軟磁性合金膜は、一部組
成のものは15000G以上の高い飽和磁束密度を有し、従来
の各種材料に比較すると高い熱安定性を備えているが、
以下に説明する問題も有していた。
The soft magnetic alloy films provided in these patent applications have a high saturation magnetic flux density of 15000 G or more for some compositions, and have high thermal stability compared to conventional various materials.
There were also problems described below.

前記軟磁性合金膜は700℃程度が熱処理温度の上限で
あり、これ以上の温度では難磁性が劣化し始める。
The upper limit of the heat treatment temperature of the soft magnetic alloy film is about 700 ° C. At a temperature higher than 700 ° C., the hard magnetic property starts to deteriorate.

前記軟磁性合金膜の飽和磁束密度は前記の如く優秀で
あり、特定組成のものでは約18000Gにも達するが、更に
高い飽和磁束密度が要求された場合は対応できない。
The saturation magnetic flux density of the soft magnetic alloy film is excellent as described above, and reaches about 18000 G in the case of a specific composition, but cannot cope with a case where a higher saturation magnetic flux density is required.

前記軟磁性合金膜においてFe系の合金膜は耐食性の面
に関し実用上の問題は生じないが、それでも耐食性に関
しパーマロイに劣る問題がある。
Among the soft magnetic alloy films, a Fe-based alloy film does not cause a practical problem in terms of corrosion resistance, but still has a problem inferior to permalloy in corrosion resistance.

本発明は上述の問題点を解決し、本願発明者らが先に
提供した軟磁性合金膜より高い温度の熱処理に耐え、よ
り高い飽和磁束密度を有するとともに、耐食性も優れた
軟磁性合金膜を提供することを目的とするものである。
The present invention solves the above-mentioned problems, and withstands a heat treatment at a higher temperature than the soft magnetic alloy film provided by the present inventors, and has a higher saturation magnetic flux density, and a soft magnetic alloy film having excellent corrosion resistance. It is intended to provide.

[課題を解決するための手段] 請求項1に記載した発明は前記課題を解決するため
に、組成式が(FexCoy)a M b C cで示され、MはTi,Z
r,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち1種以上からなる金属元素ま
たは混合物であり、組成比x,yは原子の比率で0.25≦x
≦0.87,0.13≦y≦0.75、x+y=1、組成比a,b,cは原
子%で50%≦a≦96%、2%≦b≦30%,0.5≦c≦25
%、a+b+c=100%なる関係を満足するとともに、
その金属組織が平均結晶粒径0.08μm以下の微細な結晶
粒からなり、結晶粒の一部に元素Mの炭化物の結晶相を
含むものである。
For the invention described in claim 1 [Means for Solving the Problems] To solve the above problems, the composition formula is represented by (Fe x Co y) a M b C c, M is Ti, Z
r, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W is a metal element or a mixture of at least one of them, and the composition ratio x, y is 0.25 ≦ x
≦ 0.87, 0.13 ≦ y ≦ 0.75, x + y = 1, composition ratio a, b, c is 50% ≦ a ≦ 96% in atomic%, 2% ≦ b ≦ 30%, 0.5 ≦ c ≦ 25
%, A + b + c = 100%,
The metal structure is composed of fine crystal grains having an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a crystal phase of a carbide of the element M is included in a part of the crystal grains.

請求項2に記載した発明は前記課題を解決するため
に、組成式が(FexNiz)a M b C cで示され、MはTi,Z
r,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち、1種以上からなる金属元素
または混合物であり、組成比x,zは原子の比率で0.05≦
x≦0.87,0.13≦z≦0.95、x+z=1、組成比a,b,cは
原子%で50%≦a≦96%,2%≦b≦30%、0.5≦c≦25
%、a+b+c=100%なる関係を満足するとともに、
その金属組織が平均結晶粒径0.08μm以下の微細な結晶
粒を主体としてなり、結晶粒の一部に元素Mの炭化物の
結晶相を含むものである。
In order to solve the above problem, the invention described in claim 2 has a composition formula represented by (Fe x Ni z ) a M b C c, where M is Ti, Z
r, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W is a metal element or a mixture of one or more kinds, and the composition ratio x, z is 0.05 ≦
x ≦ 0.87, 0.13 ≦ z ≦ 0.95, x + z = 1, composition ratios a, b, c are 50% ≦ a ≦ 96%, 2% ≦ b ≦ 30%, and 0.5 ≦ c ≦ 25 in atomic%.
%, A + b + c = 100%,
The metal structure is mainly composed of fine crystal grains having an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a crystal phase of the carbide of the element M is contained in a part of the crystal grains.

請求項3に記載した発明は前記課題を解決するため
に、組成式が、(CoyNiZ)a M b C cで示され、MはTi,
Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち1種以上からなる金属元素ま
たは混合物であり、組成比y,zは原子の比率で0.5≦y≦
0.75、0.25≦z≦0.50、y+z=1、組成比a,b,cは原
子%で50%≦a≦96%、2%≦b≦30%、0.5≦c≦25
%、a+b+c=100%なる関係を満足するとともに、
その金属組織が平均結晶粒径0.08μm以下の微細な結晶
粒を主体としてなり、結晶粒の一部に元素Mの炭化物の
結晶相を含むものである。
According to a third aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, a composition formula is represented by (Co y Ni Z ) a M b C c, and M is Ti,
Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, a metal element or a mixture of one or more of W, the composition ratio y, z is 0.5 ≦ y ≦
0.75, 0.25 ≦ z ≦ 0.50, y + z = 1, composition ratio a, b, c is 50% ≦ a ≦ 96% in atomic%, 2% ≦ b ≦ 30%, 0.5 ≦ c ≦ 25
%, A + b + c = 100%,
The metal structure is mainly composed of fine crystal grains having an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a crystal phase of the carbide of the element M is contained in a part of the crystal grains.

請求項4に記載した発明は前記課題を解決するため
に、組成比が(FexCOyNiz)a M b C cで示され、MはT
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち、1種以上からなる金属元
素または混合物であり、組成比x,y,zは原子の比率0<
y≦0.87、0<z≦0.75、0<z≦0.95、x+y+z=
1、ただしz>の場合0.05≦x≦0.50、組成比a,b,cは
原子%で50%≦a≦96%、2%≦b≦30%、0.5≦c≦2
5%、a+b+c=100%なる関係を満足するとともに、
その金属組織が平均結粒径0.08μm以下の微細な結晶粒
を主体としてなり、結晶粒の一部に元素Mの炭化物の結
晶相を含むものである。
In order to solve the above problem, the invention described in claim 4 has a composition ratio represented by (Fe x CO y Ni z ) a M b C c, where M is T
Among i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, and W, it is a metal element or a mixture of at least one kind, and the composition ratio x, y, z is the atomic ratio 0 <
y ≦ 0.87, 0 <z ≦ 0.75, 0 <z ≦ 0.95, x + y + z =
1, where z> 0.05 ≦ x ≦ 0.50, composition ratios a, b, c are 50% ≦ a ≦ 96% in atomic%, 2% ≦ b ≦ 30%, 0.5 ≦ c ≦ 2
While satisfying the relationship of 5%, a + b + c = 100%,
The metal structure is mainly composed of fine crystal grains having an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a crystal phase of a carbide of the element M is contained in a part of the crystal grains.

請求項5に記載した発明は前記課題を解決するため
に、組成式が(FexCOyNiz)a M b C cで示され、MはT
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち、1種以上からなる金属元
素または混合物であり、組成比x,y,zは原子の比率で0.1
0≦x≦0.87、0<y≦0.75、0.1<z≦0.9、x+y+
z=1、ただし、z<0.5の場合は0.95≦y≦0.75、組
成比a,b,c は原子%で60%≦a≦90%,4%≦b≦20%,6%≦c≦20
%,a+b+c=100%、なる関係を満足するとともに、
その金属組織が平均結晶粒径0.08μm以下の微細な結晶
粒を主体としてなり、結晶粒の一部に元素Mの炭化物の
結晶相を含むことを特徴とする軟磁性合金膜。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 5 has a composition formula represented by (Fe x CO y Ni z ) a M b C c, where M is T
Among i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, and W, a metal element or a mixture composed of at least one kind, and the composition ratio x, y, z is 0.1 at atom ratio.
0 ≦ x ≦ 0.87, 0 <y ≦ 0.75, 0.1 <z ≦ 0.9, x + y +
z = 1, provided that when z <0.5, 0.95 ≦ y ≦ 0.75, and the composition ratios a, b, c are 60% ≦ a ≦ 90%, 4% ≦ b ≦ 20%, 6% ≦ c ≦ in atomic%. 20
%, A + b + c = 100%, and
A soft magnetic alloy film whose metal structure is mainly composed of fine crystal grains having an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a crystal phase of a carbide of the element M is contained in a part of the crystal grains.

請求項6に記載した発明は前記課題を解決するため
に、組成式が(FexNiz)a M b C cで示され、MはTi,Z
r,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち、1種以上からなる金属元素
または混合物であり、組成比x,zは元素の比率で0.10≦
x≦0.50≦z≦0.90、x+z=1、組成比a,b,cは原子
%で60%≦a≦90%、4%≦b≦20%,6%≦c≦20%、
a+b+c=100%なる関係を満足するとともに、その
金属組織が平均結晶粒径0.08μm以下の微細な結晶粒を
主体としてなり、結晶粒の一部に元素Mの炭化物の結晶
相を含むことを特徴とする軟磁性合金膜。
For the invention described in claim 6 to solve the above problems, the composition formula is represented by (Fe x Ni z) a M b C c, M is Ti, Z
r, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, among at least one metal element or a mixture, the composition ratio x, z is 0.10 ≤ element ratio
x ≦ 0.50 ≦ z ≦ 0.90, x + z = 1, composition ratio a, b, c is 60% ≦ a ≦ 90% in atomic%, 4% ≦ b ≦ 20%, 6% ≦ c ≦ 20%,
a + b + c = 100%, and the metal structure is mainly composed of fine crystal grains having an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a part of the crystal grains includes a crystal phase of a carbide of element M. Soft magnetic alloy film.

請求項7に記載した発明は前記課題を滑閲するため
に、請求項1,2,3,4,5または6に記載した発明において
金属組織が微細な結晶粒と非晶質相からなるものであ
る。
The invention described in claim 7 is the invention described in claim 1,2,3,4,5 or 6 in which the metal structure is composed of fine crystal grains and an amorphous phase in order to glitch the problem. It is.

以下に本発明を更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

前記合金膜の成膜方法としは、合金膜をスパッタ、蒸
着等の薄膜形成装置により作製する。スパッタ装置とし
ては、RF2極スパッタ、DCスパッタ、マグネトロンスパ
ッタ、3極スパッタン、イオンビームスパッタ、対向タ
ーゲット式スパッタ、等の既存のものを使用することが
できる。また、Cを膜中に添加する方法としては、ター
ゲット板上にグラファイトのペレットを配置して複合タ
ーゲットとし、これをスパッタする方法、あるいは、C
を含まないターゲット(Fe−Co−Ni−M系など)を用
い、Ar等の不活性ガス中にメタン(CH4)等の炭化水素
ガスを混合したガス雰囲気でスパッタする反応性スパッ
タ法等を用いることができ、反応性スパッタ法では膜中
のC濃度の制御が容易であるので所望のC濃度の優れた
膜を得ることができる。
As a method of forming the alloy film, the alloy film is formed by a thin film forming apparatus such as sputtering or vapor deposition. As the sputtering apparatus, an existing apparatus such as RF two-pole sputtering, DC sputtering, magnetron sputtering, three-pole sputtering, ion beam sputtering, facing target type sputtering, or the like can be used. As a method of adding C into the film, a method of arranging graphite pellets on a target plate to form a composite target and sputtering it, or a method of adding C
The use of a target (Fe-Co-Ni-M system, etc.) that does not contain, the Ar reactive sputtering sputtering in a gas atmosphere of a mixture of hydrocarbon gas methane (CH 4) or the like in an inert gas such as such Since the C concentration in the film can be easily controlled by the reactive sputtering method, a film excellent in a desired C concentration can be obtained.

このようにして作製したままの膜はアモルファス相を
かなりの割合で含んだものであり、不安定であるので、
400℃以上に加熱する熱処理を施すことによって微結晶
を析出させる。そして、この熱処理を静磁界中あるいは
回転磁界中で行うことにより、より優れた軟磁気特性が
得られる。また、この熱処理は磁気ヘッドの製造工程に
おけるガラス溶着工程と兼ねて実施できる。
Since the film thus produced contains an amorphous phase in a considerable proportion and is unstable,
Microcrystals are deposited by performing a heat treatment of heating to 400 ° C. or higher. By performing this heat treatment in a static magnetic field or a rotating magnetic field, more excellent soft magnetic characteristics can be obtained. Further, this heat treatment can be performed also as a glass welding step in the manufacturing process of the magnetic head.

なお、前記微結晶の析出工程は、完全に行なわれる必
要はなく、微結晶が相当数(好ましくは50%以上)析出
していれば良いので、アモルファス成分が一部残留して
いねも差し支えなく、残留したアモルファス成分が特性
向上の障害となることはない。
The step of depositing the microcrystals does not need to be performed completely, and it is sufficient that a considerable number (preferably 50% or more) of the microcrystals are precipitated, so that the amorphous component may remain partially. The remaining amorphous component does not hinder the improvement of the characteristics.

以下、前記のように成分を限定した理由について述べ
る。
Hereinafter, the reasons for limiting the components as described above will be described.

Fe,Co,Niは主成分であり、磁性を担う元素であって、
少なくともフェライト(Bs 5000G)以上の飽和磁束密
度を得るためには、a≧50%が必要である。また、良好
な軟磁性特性を得るためには、a≦96%でなければなら
ない。
Fe, Co, Ni are the main components and are the elements responsible for magnetism,
In order to obtain a saturation magnetic flux density of at least ferrite (Bs 5000G) or more, a ≧ 50% is required. Further, in order to obtain good soft magnetic properties, a ≦ 96% must be satisfied.

元素M及びCは結晶を微細化して軟磁気特性を良好に
するために必要であり、軟磁性特性と熱安定性を維持す
るためにはb≧2%、C≧0.5%とする必要がある。ま
た、多すぎると飽和磁束密度が低下してしまうとととも
に、元素Mの炭化物の分布密度が増加することにより強
磁性を担う結晶個々が単磁区粒子化して軟磁性特性が失
われるのでb≦30%、c≦25%とする必要がある。
The elements M and C are necessary for refining the crystal to improve soft magnetic properties, and for maintaining soft magnetic properties and thermal stability, b ≧ 2% and C ≧ 0.5%. . On the other hand, if it is too large, the saturation magnetic flux density is lowered, and the distribution density of carbides of the element M is increased, so that each of the crystals bearing the ferromagnetism becomes single magnetic domain particles and the soft magnetic properties are lost. %, C ≦ 25%.

元素Mの炭化物の微細結晶は磁壁のピンニングサイト
として働き、透磁率の高周波特性を向上させる働きがあ
るとともに、膜中に均一に分散させることで、Fe,Co,Ni
に富む微結晶が熱処理により成長して軟磁性を損うこと
を防止する働きがある。つまり、Fe,Co,Niに富む結晶粒
が成長して大きくなるの結晶磁気異方性の悪影響が大き
くなり、軟磁性特性が悪化するが、元素Mの炭化物の微
結晶がFe,Co,Niに富む結晶粒の粒成長の障壁として働く
ことにより軟磁気特性の悪化を防止する。
The fine crystals of the carbide of the element M function as pinning sites for the domain wall, have the function of improving the high-frequency characteristics of magnetic permeability, and are uniformly dispersed in the film to form Fe, Co, Ni.
It has the function of preventing the growth of microcrystals rich in iron by heat treatment and impairing the soft magnetism. In other words, the crystal grains rich in Fe, Co, and Ni grow and grow, and the adverse effect of the magnetocrystalline anisotropy increases, and the soft magnetic characteristics deteriorate. However, the fine crystals of the carbide of the element M are reduced to Fe, Co, Ni. By acting as a barrier for grain growth of crystal grains rich in soft magnetic properties, deterioration of soft magnetic properties is prevented.

Ni含有量に関し、0≦z≦約0.1の組成領域では高い
飽和磁束密度が得られる。この場合、x>0.87またはy
>0.7であると、本願発明者らが先に特許出願しているF
e−M−C膜と同程度の飽和磁束密度しか得られない。
Regarding the Ni content, a high saturation magnetic flux density can be obtained in the composition range of 0 ≦ z ≦ about 0.1. In this case, x> 0.87 or y
> 0.7, the inventors of the present application have previously filed a patent application for F
Only the same saturation magnetic flux density as the e-MC film can be obtained.

z≧0.1の組成領域では高い熱安定性と耐食性に優れ
た膜が得られる。この場合に、0≦x<0.05かつz>0.
5の組成領域では良好な軟磁気特性が得られないのでこ
の組成領域は外す必要がある。また、x>0.87であると
本願発明者らが先に特許出願しているFe−M−C膜と同
程度の耐食性しか示さないのでx≦0.87とする必要があ
る。更に、y>0.75であると本願発明者らが先に特許出
願しているCo−M−C膜と同程度の耐食性しか示さない
ので、y≦0.75とする必要がある。
In the composition range of z ≧ 0.1, a film having high thermal stability and excellent corrosion resistance can be obtained. In this case, 0 ≦ x <0.05 and z> 0.
Since good soft magnetic characteristics cannot be obtained in the composition region of 5, this composition region must be removed. Further, if x> 0.87, the present inventors show only the same level of corrosion resistance as the Fe-MC film applied for a patent earlier, so it is necessary to satisfy x ≦ 0.87. Furthermore, when y> 0.75, the present inventors show only the same level of corrosion resistance as the Co-MC film applied for a patent earlier, so that y ≦ 0.75 is required.

本願発明の合金膜では、Fe,Co,Niを組み合わせること
により、結晶個々の結晶磁気異方性エネルギーが低下し
ており、高温の熱処理によってある程度結晶が大きくな
っても軟磁気特性を維持できるという特徴を有する。
In the alloy film of the present invention, by combining Fe, Co, and Ni, the magnetocrystalline anisotropy energy of each crystal is reduced, and the soft magnetic characteristics can be maintained even when the crystal is increased to some extent by high-temperature heat treatment. Has features.

また、耐食性の良好なNiを含有していることにより本
願発明者らが先に特許出願しているFe−M−C膜に比べ
て優れた耐食性を有する。
Further, by containing Ni having good corrosion resistance, the present inventors have excellent corrosion resistance as compared with the Fe-MC film which the present inventors applied for a patent for earlier.

そして、金属組織が基本的に0.08μm以下、より好ま
しくは0.05μm以下の微結晶からなっているから、非晶
質に比べて熱的安定性に優れており、添加元素を少なく
でき、飽和磁束密度を高くすることができる。
And, since the metal structure is basically composed of microcrystals of 0.08 μm or less, more preferably 0.05 μm or less, it is superior in thermal stability compared to amorphous, and can reduce the amount of added elements, and can reduce the saturation magnetic flux. Density can be increased.

更に、本願発明の軟磁性合金膜において、組成式(Fe
xCoyNizaM b C cで示し、組成比を請求項5,6で記載し
た範囲とした軟磁性合金膜においては、500以上の初透
磁率を得ることができ、この範囲の組成とすることで更
に優れた軟磁性特性の膜が得られる。
Further, in the soft magnetic alloy film of the present invention, the composition formula (Fe
x Co y Ni z ) a Mb Cc, and in the soft magnetic alloy film having a composition ratio in the range described in claims 5 and 6, an initial magnetic permeability of 500 or more can be obtained. By setting the composition, a film having more excellent soft magnetic properties can be obtained.

[実施例] RF2極スパッタ装置を用い、Fe−Ni合金、Fe−Co合
金、Co−Ni合金あるいはFe−Co−Ni合金ターゲット上
に、TaまたはHfのペレットを配置した複合ターゲットを
用いるとともに、Ar+CH4の混合ガス中でスパッタする
ことにより厚さ5〜6μmの軟磁性合金膜を作製した。
[Example] Using an RF bipolar sputtering apparatus, a composite target having a Ta or Hf pellet disposed on a Fe-Ni alloy, Fe-Co alloy, Co-Ni alloy or Fe-Co-Ni alloy target, A soft magnetic alloy film having a thickness of 5 to 6 μm was produced by sputtering in a mixed gas of Ar + CH 4 .

Ta含有量を約7.5at%、Co含有量を約12at%にほぼ一
定に設定し、第1表に示すようにFe:Co:Niの比率(x:y:
z)を種々の値に変化させた合金膜について、550℃(20
分間保持)で回転磁場中焼鈍した後の1MHzにおける初透
磁率の値を測定した結果を第1図に示した。
The Ta content was set to approximately 7.5 at% and the Co content was set to approximately 12 at%, and the Fe: Co: Ni ratio (x: y:
z) was changed to various values.
FIG. 1 shows the result of measuring the value of the initial magnetic permeability at 1 MHz after annealing in a rotating magnetic field for 1 minute.

第1図に示す結果から、本願発明の組成範囲によれば
200以上の初透磁率(μ)を得られることが判明した。
更に、500以上の初透磁率得られる範囲として第1図に
おいて2重斜線を施した部分であることも判明した。こ
れらの膜の代表的な特性を第1表に記載した。
From the results shown in FIG. 1, according to the composition range of the present invention,
It was found that an initial magnetic permeability (μ) of 200 or more could be obtained.
Further, it was also found that the region where the initial magnetic permeability of 500 or more was obtained was a portion indicated by double oblique lines in FIG. Table 1 shows typical characteristics of these films.

また高い熱安定性を示した例として第2表に、Ni64.4
Fe16.9Ta6.712.0なる組成の軟磁性合金膜を各温度で
無磁場熱処理した後の磁気特性を示した。
Table 2 shows Ni 64.4 as an example showing high thermal stability.
The magnetic properties of the soft magnetic alloy film having the composition of Fe 16.9 Ta 6.7 C 12.0 after the magnetic field-free heat treatment at each temperature are shown.

第2表で比較例として挙げたFe74.1Ta11.514.4なる
組成の膜(本願発明者らが先に特許出願している組成の
膜)との比較から明らかなように、本願発明組成の膜の
方がより高い熱安定性を有しており、730℃で熱処理し
た後も5MHzで550の初透磁率を示した。
As apparent from the comparison with the film having a composition of Fe 74.1 Ta 11.5 C 14.4 (a film having a composition to which the present inventors previously applied for a patent) listed in Table 2 as a comparative example, the film having the composition of the present invention is evident. Had a higher thermal stability and showed an initial permeability of 550 at 5 MHz even after heat treatment at 730 ° C.

次に、前記組成の軟磁性合金膜として高い飽和磁束密
度を示したものとして主にFe−Co−M−Cからなる膜の
磁気特性の例を第3表に示す。
Next, Table 3 shows an example of magnetic properties of a film mainly composed of Fe-Co-MC as a soft magnetic alloy film having the above composition and exhibiting a high saturation magnetic flux density.

第3表から明らかなように、本願発明者らが特許出願
しているFe−M−C膜あるいはCo−M−C膜に比較して
本願発明の膜の初透磁率は低いものの最高20000Gもの高
い飽和磁束密度を示しており、磁気ヘッド用として優れ
ていることが明らかになった。
As is apparent from Table 3, the initial magnetic permeability of the film of the present invention is lower than that of the Fe-MC-film or the Co-MC film filed by the inventors of the present invention, but is up to 20,000 G. It shows a high saturation magnetic flux density, which proves to be excellent for magnetic heads.

次に膜の耐食性(耐環境性)の評価として、60℃、相
対湿度95%の環境下に500時間放置した後の変色の程度
を目視で判断した。その結果を第4表に示す。
Next, as an evaluation of the corrosion resistance (environmental resistance) of the film, the degree of discoloration after being left for 500 hours in an environment of 60 ° C. and a relative humidity of 95% was visually determined. Table 4 shows the results.

第4表から明らかなように、本願発明のNiを含有する
膜は、Fe−M−C膜あるいはCo−M−C膜に比較して耐
環境性に優れていることが判明した。
As is clear from Table 4, the Ni-containing film of the present invention was found to be superior in environmental resistance as compared with the Fe-MC film or the Co-MC film.

[発明の効果] 以上詳述したようにこの発明は、Fe,Co,Niを主成分と
する微結晶粒からなる軟磁性合金膜であり、飽和磁束密
度を低下させる成分の添加が制限されているから、セン
ダスト合金膜よりも高い飽和磁束密度であって、最高20
000Gを越える高い飽和磁束密度が得られる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, the present invention is a soft magnetic alloy film composed of fine crystal grains containing Fe, Co, and Ni as main components, in which addition of a component that lowers the saturation magnetic flux density is restricted. Higher saturation flux density than Sendust alloy film
High saturation magnetic flux density exceeding 000G can be obtained.

また、元素M(Ti,Zr,Hf,Nb,Ta,Mo,W),及びCとい
う軟磁性を良好とする成分が添加されるとともに、金属
組織が微細な結晶粒から成り、結晶磁気異方性による軟
磁性への悪影響が軽減されるので、良好な軟磁性特性が
得られる。更に、微結晶粒からなるともに、添加された
元素MがCと炭化物を形成するから、ガラス溶着工程に
おいて700℃以上に加熱されても、結晶粒が粗大化する
ことがなく、上記の特性を維持する。従って、磁気ヘッ
ドを製造する際に中〜高融点ガラスで溶着できるので、
耐環境性に優れさせたものを得ることができ、高密度記
録に要求される高い性能を有する磁気ヘッドを提供する
ことができる。
In addition, elements M (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W) and C, which improve soft magnetism, are added, and the metal structure is composed of fine crystal grains. Since the adverse effect on the soft magnetism due to the properties is reduced, good soft magnetic properties can be obtained. Furthermore, since the added element M forms carbides with C while being composed of fine crystal grains, even when heated to 700 ° C. or more in the glass welding step, the crystal grains do not become coarse, and the above characteristics are satisfied. maintain. Therefore, when manufacturing a magnetic head, it can be welded with a medium to high melting point glass,
A magnetic head having excellent environmental resistance can be obtained, and a magnetic head having high performance required for high-density recording can be provided.

更にNiを添加した合金膜にあっては、本願発明者らが
先に特許出願しているFe−M−C膜に比較して優れた耐
食性を有し、耐環境性に優れている。
Further, the alloy film to which Ni is added has excellent corrosion resistance and excellent environmental resistance as compared with the Fe-MC film which the present inventors applied for a patent before.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本願発明の合金膜の組成を説明するための三角
組成図である。
FIG. 1 is a triangular composition diagram for explaining the composition of the alloy film of the present invention.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−229406(JP,A) 特開 平3−16203(JP,A) 特開 平3−20444(JP,A) 特開 平3−131006(JP,A) 特開 平3−158441(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01F 10/12Continuation of the front page (56) References JP-A-2-229406 (JP, A) JP-A-3-16203 (JP, A) JP-A-3-20444 (JP, A) JP-A-3-131006 (JP) , A) JP-A-3-158441 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01F 10/12

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】組成式が(FexCOyaMbCcで示され、MはT
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち、1種以上からなる金属元
素または混合物であり、組成比x,yは原子の比率で 0.25≦x≦0.87 0.13≦y≦0.75 x+y=1 組成比a,b,cは原子%(at%)で 50%≦a≦96% 2%≦b≦30% 0.5%≦c≦25% a+b+c=100% なる関係を満足するとともに、その金属組織が平均結晶
粒径0.08μm以下の微細な結晶粒を主体としてなり、結
晶粒の一部に元素Mの炭化物の結晶相を含むことを特徴
とする軟磁性合金膜。
The composition formula is represented by (Fe x CO y ) a M b C c , where M is T
Among i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, a metal element or a mixture of one or more kinds, and the composition ratio x, y is 0.25 ≦ x ≦ 0.87 0.13 ≦ y ≦ 0.75 in atomic ratio. x + y = 1 The composition ratios a, b, and c are expressed in terms of atomic% (at%): 50% ≦ a ≦ 96% 2% ≦ b ≦ 30% 0.5% ≦ c ≦ 25% a + b + c = 100% A soft magnetic alloy film whose metal structure is mainly composed of fine crystal grains having an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a crystal phase of a carbide of the element M is contained in a part of the crystal grains.
【請求項2】組成式が(FexNizaMbCcで示され、MはT
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち、1種以上からなる金属元
素または混合物であり、組成比x,zは原子の比率で 0.05≦x≦0.87 0.13≦z≦0.95 x+z=1 組成比a,b,cは原子%(at%)で 50%≦a≦96% 2%≦b≦30% 0.5%≦c≦25% a+b+c=100% なる関係を満足するとともに、その金属組織が平均結晶
粒径0.08μm以下の微細な結晶粒を主体としてなり、結
晶粒の一部に元素Mの炭化物の結晶相を含むことを特徴
とする軟磁性合金膜。
2. The composition formula is represented by (Fe x Ni z ) a M b C c , where M is T
Among i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, a metal element or a mixture of one or more kinds, and the composition ratio x, z is 0.05 ≦ x ≦ 0.87 0.13 ≦ z ≦ 0.95 in atomic ratio. x + z = 1 The composition ratios a, b, and c satisfy the following relationship in atomic% (at%): 50% ≦ a ≦ 96% 2% ≦ b ≦ 30% 0.5% ≦ c ≦ 25% a + b + c = 100% A soft magnetic alloy film whose metal structure is mainly composed of fine crystal grains having an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a crystal phase of a carbide of the element M is contained in a part of the crystal grains.
【請求項3】組成式が(CoyNizaMbCcで示され、MはT
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち、1種以上からなる金属元
素または混合物であり、組成比x,zは原子の比率で 0.50≦y≦0.75 0.25≦z≦0.50 y+z=1 組成比a,b,cは原子%(at%)で 50%≦a≦96% 2%≦b≦30% 0.5%≦c≦25% a+b+c=100% なる関係を満足するとともに、その金属組織が平均結晶
粒径0.08μm以下の微細な結晶粒を主体としてなり、結
晶粒の一部に元素Mの炭化物の結晶相を含むことを特徴
とする軟磁性合金膜。
3. The composition formula is represented by (Co y Ni z ) a M b C c , where M is T
Among i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, a metal element or a mixture of one or more kinds, and the composition ratio x, z is 0.50 ≦ y ≦ 0.75 0.25 ≦ z ≦ 0.50 in atomic ratio. y + z = 1 The composition ratios a, b, and c are expressed in terms of atomic% (at%): 50% ≦ a ≦ 96% 2% ≦ b ≦ 30% 0.5% ≦ c ≦ 25% a + b + c = 100% A soft magnetic alloy film whose metal structure is mainly composed of fine crystal grains having an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a crystal phase of a carbide of the element M is contained in a part of the crystal grains.
【請求項4】組成式が(FexCoyNizaMbCcで示され、M
はTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち、1種以上からなる金
属元素または混合物であり、組成比x,y,zは原子の比率
で 0<x≦0.87 0<y≦0.75 0<z≦0.95 x+y+z=1 ただし、z>0.5の場合 0.05≦x≦0.50 組成比a,b,cは原子%(at%)で 50%≦a≦96% 2%≦b≦30% 0.5%≦c≦25% a+b+c=100% なる関係を満足するとともに、その金属組織が平均結晶
粒径0.08μm以下の微細な結晶粒を主体としてなり、結
晶粒の一部に元素Mの炭化物の結晶相を含むことを特徴
とする軟磁性合金膜。
4. The composition formula is represented by (Fe x Co y Ni z ) a M b C c ,
Is a metal element or a mixture of at least one of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, and W, and the composition ratio x, y, z is 0 <x ≦ 0.87 0 < y ≦ 0.75 0 <z ≦ 0.95 x + y + z = 1 However, when z> 0.5, 0.05 ≦ x ≦ 0.50 The composition ratios a, b, c are 50% ≦ a ≦ 96% in atomic% (at%) 2% ≦ b ≦ 30% 0.5% ≦ c ≦ 25% a + b + c = 100% In addition to satisfying the following relationship, the metal structure is mainly composed of fine crystal grains having an average crystal grain size of 0.08 μm or less. A soft magnetic alloy film containing a carbide crystal phase.
【請求項5】組成式が(FexCoyNizaMbCcで示され、M
はTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち、1種以上からなる金
属元素または混合物であり、組成比x,y,zは原子の比率
で 0.10<x≦0.87 0<y≦0.75 0.1<z≦0.9 x+y+z=1 ただし、z<0.5の場合 0.05≦y≦0.75 組成比a,b,cは原子%(at%)で 60%≦a≦90% 4%≦b≦20% 6%≦c≦20% a+b+c=100% なる関係を満足するとともに、その金属組織が平均結晶
粒径0.08μm以下の微細な結晶粒を主体としてなり、結
晶粒の一部に元素Mの炭化物の結晶相を含むことを特徴
とする軟磁性合金膜。
5. The composition formula is represented by (Fe x Co y Ni z ) a M b C c ,
Is a metal element or a mixture of one or more of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, and W, and the composition ratio x, y, z is 0.10 <x ≦ 0.870 < y ≦ 0.75 0.1 <z ≦ 0.9 x + y + z = 1 However, in the case of z <0.5 0.05 ≦ y ≦ 0.75 The composition ratio a, b, c is 60% ≦ a ≦ 90% 4% ≦ b ≦ in atomic% (at%) 20% 6% ≦ c ≦ 20% a + b + c = 100%, and the metal structure is mainly composed of fine crystal grains having an average crystal grain size of 0.08 μm or less. A soft magnetic alloy film containing a carbide crystal phase.
【請求項6】組成式が(FexNizaMbCcで示され、MはT
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wのうち、1種以上からなる金属元
素または混合物であり、組成比x,y,zは原子の比率で 0.10≦x≦0.50 0.50≦z≦0.90 x+z=1 組成比a,b,cは原子%(at%)で 60%≦a≦90% 4%≦b≦20% 6%≦c≦20% a+b+c=100% なる関係を満足するとともに、その金属組織が平均結晶
粒径0.08μm以下の微細な結晶粒を主体としてなり、結
晶粒の一部に元素Mの炭化物の結晶相を含むことを特徴
とする軟磁性合金膜。
6. The composition formula is represented by (Fe x Ni z ) a M b C c , where M is T
Among i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, a metal element or a mixture of one or more kinds, and the composition ratio x, y, z is 0.10 ≦ x ≦ 0.50 0.50 ≦ z in atomic ratio. ≦ 0.90 x + z = 1 The composition ratios a, b, and c satisfy the following relationship in atomic% (at%): 60% ≦ a ≦ 90% 4% ≦ b ≦ 20% 6% ≦ c ≦ 20% a + b + c = 100% In addition, a soft magnetic alloy film whose metal structure is mainly composed of fine crystal grains having an average crystal grain size of 0.08 μm or less, and a crystal phase of a carbide of the element M is partially contained in the crystal grains.
【請求項7】金属組織が微細な結晶粒と非晶質相からな
ることを特徴とする請求項1,2,3,4,5または6のいずれ
かに記載の軟磁性合金膜。
7. The soft magnetic alloy film according to claim 1, wherein the metal structure is composed of fine crystal grains and an amorphous phase.
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