JP2774708B2 - 軟磁性薄膜およびそれを用いた薄膜磁気ヘッド - Google Patents
軟磁性薄膜およびそれを用いた薄膜磁気ヘッドInfo
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- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、軟磁性薄膜とそれを
用いた薄膜磁気ヘッドに関し、特に高密度記録に好適な
性能を発揮する磁気ヘッドとそのコア等として使用され
る軟磁性薄膜に関するものである。
用いた薄膜磁気ヘッドに関し、特に高密度記録に好適な
性能を発揮する磁気ヘッドとそのコア等として使用され
る軟磁性薄膜に関するものである。
【０００２】近来、磁気ディスク装置等に用いられる磁
気ヘッドは、磁気ディスク媒体に対する高密度記録化お
よび高効率化が進められ、その形状も益々小型化される
とともに、高精度化がなされている。
気ヘッドは、磁気ディスク媒体に対する高密度記録化お
よび高効率化が進められ、その形状も益々小型化される
とともに、高精度化がなされている。
【０００３】こうした要求に対し、記録の寄与する磁極
先端部でのヘッド磁界分布が急峻で、高密度な記録を可
能とする小型な種々のタイプの薄膜磁気ヘッドが既に提
案され、実用化されている。
先端部でのヘッド磁界分布が急峻で、高密度な記録を可
能とする小型な種々のタイプの薄膜磁気ヘッドが既に提
案され、実用化されている。
【０００４】このような磁気ヘッドに用いられる軟磁性
薄膜において一般的に要求される諸特性は以下の通りで
ある。 飽和磁束密度が高いこと。 透磁率が高いこと。 低保磁力であること。 薄い形状が得やすいこと。
薄膜において一般的に要求される諸特性は以下の通りで
ある。 飽和磁束密度が高いこと。 透磁率が高いこと。 低保磁力であること。 薄い形状が得やすいこと。
【０００５】従って磁気ヘッドを製造する場合、これら
の観点から種々の合金系の軟磁性薄膜に関する材料研究
がなされている。
の観点から種々の合金系の軟磁性薄膜に関する材料研究
がなされている。
【０００６】従来、このような要求に応える軟磁性材料
として、窒化鉄が知られている。これは、窒素雰囲気中
で、鉄をターゲットとしてイオンビーム蒸着、あるいは
スパッタリングを行うことにより薄膜状に形成され、飽
和磁束密度が極めて高い材料である。
として、窒化鉄が知られている。これは、窒素雰囲気中
で、鉄をターゲットとしてイオンビーム蒸着、あるいは
スパッタリングを行うことにより薄膜状に形成され、飽
和磁束密度が極めて高い材料である。
【０００７】さらに、センダスト、パーマロイ、けい素
鋼等の結晶質合金の他、最近ではＦe基およびＣo基など
の非晶質合金も使用されるようになってきている。
鋼等の結晶質合金の他、最近ではＦe基およびＣo基など
の非晶質合金も使用されるようになってきている。
【０００８】また、上述のような単層膜の代わりに、渦
電流損失を低減させる目的で、鉄を主体とする主磁性層
と酸化シリコン等の絶縁体を交互に積層した軟磁性積層
膜も開発されており、単層膜では得られなかった高い飽
和磁束密度と高い透磁率とを両立させることに成功して
いる。
電流損失を低減させる目的で、鉄を主体とする主磁性層
と酸化シリコン等の絶縁体を交互に積層した軟磁性積層
膜も開発されており、単層膜では得られなかった高い飽
和磁束密度と高い透磁率とを両立させることに成功して
いる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】近年において、高記録
密度化に伴う磁気記録媒体の高保磁力化に対応するた
め、より好適で高性能な磁気ヘッド用の軟磁性薄膜材料
が望まれている。
密度化に伴う磁気記録媒体の高保磁力化に対応するた
め、より好適で高性能な磁気ヘッド用の軟磁性薄膜材料
が望まれている。
【００１０】ところで、磁気ヘッドを組み込んだ装置は
小型化、軽量化する傾向があり、移動に伴う振動にさら
されたり、悪環境のもとで使用されたりすることが多く
なっている。そこで、磁気ヘッドには、磁気特性が優秀
であって磁気テープに対する耐摩耗性が優れていること
はもちろん、湿度や腐食性の雰囲気中での耐用性、すな
わち、耐環境性や、耐振動性等が高いことが要求されて
いる。
小型化、軽量化する傾向があり、移動に伴う振動にさら
されたり、悪環境のもとで使用されたりすることが多く
なっている。そこで、磁気ヘッドには、磁気特性が優秀
であって磁気テープに対する耐摩耗性が優れていること
はもちろん、湿度や腐食性の雰囲気中での耐用性、すな
わち、耐環境性や、耐振動性等が高いことが要求されて
いる。
【００１１】そのため、ギャップ形成やケースへの組み
込み等をガラス溶着で行うことが必要となり、磁気ヘッ
ドの素材はヘッドの製造工程におけるガラス溶着工程の
高温に耐えうる熱安定性も含めて要求されてきている。
込み等をガラス溶着で行うことが必要となり、磁気ヘッ
ドの素材はヘッドの製造工程におけるガラス溶着工程の
高温に耐えうる熱安定性も含めて要求されてきている。
【００１２】しかし、従来開発されている２０ＫＧを越
えるほどの極めて高い飽和磁束密度を有する軟磁性薄膜
は、成膜が終了した段階では十分に保磁力が低くなら
ず、さらに、４００℃程度の熱処理によっても保磁力が
上昇し、良好な軟磁気特性を示すものとはいえなかっ
た。
えるほどの極めて高い飽和磁束密度を有する軟磁性薄膜
は、成膜が終了した段階では十分に保磁力が低くなら
ず、さらに、４００℃程度の熱処理によっても保磁力が
上昇し、良好な軟磁気特性を示すものとはいえなかっ
た。
【００１３】さらに、前記のセンダストは、軟磁気特性
には優れるものの、飽和磁束密度が約１１ＫＧと低い欠
点があり、パーマロイも同様に、軟磁気特性に優れる合
金組成においては、飽和磁束密度が約８ＫＧと低い欠点
があり、けい素鋼は飽和磁束密度は高いものの軟磁気特
性に劣る欠点がある。
には優れるものの、飽和磁束密度が約１１ＫＧと低い欠
点があり、パーマロイも同様に、軟磁気特性に優れる合
金組成においては、飽和磁束密度が約８ＫＧと低い欠点
があり、けい素鋼は飽和磁束密度は高いものの軟磁気特
性に劣る欠点がある。
【００１４】一方、非晶質合金において、Ｃo基合金は
軟磁気特性に優れるものの飽和磁束密度が１０ＫＧ程度
と不十分である。また、Ｆe基合金は飽和磁束密度が高
く、１５ＫＧあるいはそれ以上のものが得られるが、軟
磁気特性が不十分である。
軟磁気特性に優れるものの飽和磁束密度が１０ＫＧ程度
と不十分である。また、Ｆe基合金は飽和磁束密度が高
く、１５ＫＧあるいはそれ以上のものが得られるが、軟
磁気特性が不十分である。
【００１５】さらに、非晶質合金の熱安定性は十分では
なく、未だ未解決の面がある。
なく、未だ未解決の面がある。
【００１６】前述のごとく高飽和磁束密度と優れた軟磁
気特性を兼備することは難しい。
気特性を兼備することは難しい。
【００１７】そこで本発明者らは、先に、前記の従来合
金と非晶質合金の課題を解決した高飽和磁束密度Ｆe系
軟磁性合金を特願平２ー１０８３０８号明細書において
平成２年４月２４日付けで特許出願している。
金と非晶質合金の課題を解決した高飽和磁束密度Ｆe系
軟磁性合金を特願平２ー１０８３０８号明細書において
平成２年４月２４日付けで特許出願している。
【００１８】この特許出願に係る合金の１つは、次式で
示される組成からなることを特徴とする高飽和磁束密度
合金であった。 (Ｆe1-a Ｃo a)b Ｂx Ｔy Ｔ'z 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、Ｔ'はＣu,Ａg,Ａu,Ｎ
i,Ｐd,Ｐtからなる群から選ばれた１種又は２種以上の
元素であり、a≦０.０５、 b≦９２原子％、 x＝０.
５〜１６原子％、 y＝４〜１０原子％、 z＝０.２〜
４.５原子％である。
示される組成からなることを特徴とする高飽和磁束密度
合金であった。 (Ｆe1-a Ｃo a)b Ｂx Ｔy Ｔ'z 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、Ｔ'はＣu,Ａg,Ａu,Ｎ
i,Ｐd,Ｐtからなる群から選ばれた１種又は２種以上の
元素であり、a≦０.０５、 b≦９２原子％、 x＝０.
５〜１６原子％、 y＝４〜１０原子％、 z＝０.２〜
４.５原子％である。
【００１９】また、前記特許出願に係る合金の他の１つ
は、次式で示される組成からなることを特徴とする高飽
和磁束密度合金であった。 Ｆe b ＢxＴy Ｔ'z 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、Ｔ'はＣu,Ａg,Ａu,Ｎ
i,Ｐd,Ｐtからなる群から選ばれた１種又は２種以上の
元素であり、b≦９２原子％、 x＝０.５〜１６原子
％、 y＝４〜１０原子％、z＝０.２〜４.５原子％であ
る。
は、次式で示される組成からなることを特徴とする高飽
和磁束密度合金であった。 Ｆe b ＢxＴy Ｔ'z 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、Ｔ'はＣu,Ａg,Ａu,Ｎ
i,Ｐd,Ｐtからなる群から選ばれた１種又は２種以上の
元素であり、b≦９２原子％、 x＝０.５〜１６原子
％、 y＝４〜１０原子％、z＝０.２〜４.５原子％であ
る。
【００２０】更に本発明者らは、前記合金の発展型の合
金として、先に、以下に示す組成の合金について特許出
願を行っている。
金として、先に、以下に示す組成の合金について特許出
願を行っている。
【００２１】この特許出に係る合金の１つは、次式で示
される組成からなることを特徴とする高飽和磁束密度合
金であった。 (Ｆe1-a Ｑ a)b Ｂx Ｔy 但し、ＱはＣｏ，Ｎｉのいずれか、叉は両方を含み、Ｔ
はＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群から選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,Ｈfの
いずれか、又は両方を含み、 a≦０.０５、 b≦９３
原子％、 x＝０.５〜８原子％、 y＝４〜９原子％で
ある。
される組成からなることを特徴とする高飽和磁束密度合
金であった。 (Ｆe1-a Ｑ a)b Ｂx Ｔy 但し、ＱはＣｏ，Ｎｉのいずれか、叉は両方を含み、Ｔ
はＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群から選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,Ｈfの
いずれか、又は両方を含み、 a≦０.０５、 b≦９３
原子％、 x＝０.５〜８原子％、 y＝４〜９原子％で
ある。
【００２２】また、前記特許出願に係る合金の他の１つ
は、次式で示される組成からなることを特徴とする高飽
和磁束密度合金であった。 Ｆe b ＢxＴy 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、 b≦９３原子％、x
＝０.５〜８原子％、 y＝４〜９原子％である。
は、次式で示される組成からなることを特徴とする高飽
和磁束密度合金であった。 Ｆe b ＢxＴy 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、 b≦９３原子％、x
＝０.５〜８原子％、 y＝４〜９原子％である。
【００２３】以上のように本発明者らは、前記各組成の
種々のＦe系軟磁性合金を開発したわけであるが、前記
組成のＦe系軟磁性合金について研究を重ねた結果、こ
のＦe系軟磁性合金の薄膜においても、良好な磁気特性
が得られることが判明したので本願発明に到達した。
種々のＦe系軟磁性合金を開発したわけであるが、前記
組成のＦe系軟磁性合金について研究を重ねた結果、こ
のＦe系軟磁性合金の薄膜においても、良好な磁気特性
が得られることが判明したので本願発明に到達した。
【００２４】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、高飽和磁束密度と高透磁率を兼備し、高い熱
安定性を併せ持つ軟磁性薄膜を提供すること、および、
この優れた軟磁性薄膜を備えた薄膜磁気ヘッドを提供す
ることを目的とする。
たもので、高飽和磁束密度と高透磁率を兼備し、高い熱
安定性を併せ持つ軟磁性薄膜を提供すること、および、
この優れた軟磁性薄膜を備えた薄膜磁気ヘッドを提供す
ることを目的とする。
【００２５】
【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、次式で示される組成の高
飽和磁束密度Ｆe系軟磁性合金からなる軟磁性薄膜であ
る。 (Ｆe1-a Ｃo a)b Ｂx Ｔy Ｔ'z 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、Ｔ'はＣu,Ａg,Ａu,Ｎ
i,Ｐd,Ｐtからなる群から選ばれた１種又は２種以上の
元素であり、 a≦０.０５、 b≦９２原子％、 x＝
０.５〜１６原子％、 y＝４〜１０原子％、z＝４.５原
子％以下である。
は前記課題を解決するために、次式で示される組成の高
飽和磁束密度Ｆe系軟磁性合金からなる軟磁性薄膜であ
る。 (Ｆe1-a Ｃo a)b Ｂx Ｔy Ｔ'z 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、Ｔ'はＣu,Ａg,Ａu,Ｎ
i,Ｐd,Ｐtからなる群から選ばれた１種又は２種以上の
元素であり、 a≦０.０５、 b≦９２原子％、 x＝
０.５〜１６原子％、 y＝４〜１０原子％、z＝４.５原
子％以下である。
【００２６】請求項２に記載した発明は前記課題を解決
するために、次式で示される組成の高飽和磁束密度Ｆe
系軟磁性合金からなる軟磁性薄膜である。 Ｆe b Ｂx Ｔy Ｃｕz 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、b≦９２原子％、x＝
０.５〜１６原子％、 y＝４〜１０原子％、z＝４.５原
子％以下である。
するために、次式で示される組成の高飽和磁束密度Ｆe
系軟磁性合金からなる軟磁性薄膜である。 Ｆe b Ｂx Ｔy Ｃｕz 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、b≦９２原子％、x＝
０.５〜１６原子％、 y＝４〜１０原子％、z＝４.５原
子％以下である。
【００２７】請求項３に記載した発明は前記課題を解決
するために、非磁性基板上に、次式で示される組成の高
飽和磁束密度Ｆe系軟磁性合金からなる下部磁性層と絶
縁層とコイル導体と前記高飽和磁束密度Ｆｅ系軟磁性合
金からなる上部磁性層を形成し、前記下部磁性層と上部
磁性層間にギャップ層を介在させたことを特徴とする。 Ｆe b Ｂx Ｔy Ｔ'z 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、Ｔ'はＣu,Ａg,Ａu,Ｎ
i,Ｐd,Ｐtからなる群から選ばれた１種又は２種以上の
元素であり、b≦９２原子％、x＝０.５〜１６原子％、y
＝４〜１０原子％、z＝４.５原子％以下である。
するために、非磁性基板上に、次式で示される組成の高
飽和磁束密度Ｆe系軟磁性合金からなる下部磁性層と絶
縁層とコイル導体と前記高飽和磁束密度Ｆｅ系軟磁性合
金からなる上部磁性層を形成し、前記下部磁性層と上部
磁性層間にギャップ層を介在させたことを特徴とする。 Ｆe b Ｂx Ｔy Ｔ'z 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、Ｔ'はＣu,Ａg,Ａu,Ｎ
i,Ｐd,Ｐtからなる群から選ばれた１種又は２種以上の
元素であり、b≦９２原子％、x＝０.５〜１６原子％、y
＝４〜１０原子％、z＝４.５原子％以下である。
【００２８】請求項４に記載した発明は前記課題を解決
するために、非磁性基板上に、次式で示される組成の高
飽和磁束密度Ｆe系軟磁性合金からなる下部磁性層と絶
縁層とコイル導体と前記高飽和磁束密度Ｆｅ系軟磁性合
金からなる上部磁性層を形成し、前記下部磁性層と上部
磁性層間にギャップ層を介在させたことを特徴とする。 (Ｆe 1-a Ｑ a )b Ｂx Ｔy 但し、ＱはＣｏ,Ｎｉのいずれか、又は両方を含み、Ｔ
はＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群から選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,Ｈfの
いずれか、又は両方を含み、 a≦０.０５、 b≦９３
原子％、 x＝０.５〜８原子％、 y＝４〜９原子％以
下である。 請求項５に記載した発明は前記課題を解決す
るために、次式で示される組成の高飽和磁束密度Ｆe系
軟磁性合金からなることを特徴とする。 Ｆe b Ｂx Ｔy 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、 b≦９３原子％、
x＝０.５〜８原子％、 y＝４〜９原子％である。
するために、非磁性基板上に、次式で示される組成の高
飽和磁束密度Ｆe系軟磁性合金からなる下部磁性層と絶
縁層とコイル導体と前記高飽和磁束密度Ｆｅ系軟磁性合
金からなる上部磁性層を形成し、前記下部磁性層と上部
磁性層間にギャップ層を介在させたことを特徴とする。 (Ｆe 1-a Ｑ a )b Ｂx Ｔy 但し、ＱはＣｏ,Ｎｉのいずれか、又は両方を含み、Ｔ
はＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群から選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,Ｈfの
いずれか、又は両方を含み、 a≦０.０５、 b≦９３
原子％、 x＝０.５〜８原子％、 y＝４〜９原子％以
下である。 請求項５に記載した発明は前記課題を解決す
るために、次式で示される組成の高飽和磁束密度Ｆe系
軟磁性合金からなることを特徴とする。 Ｆe b Ｂx Ｔy 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、 b≦９３原子％、
x＝０.５〜８原子％、 y＝４〜９原子％である。
【００２９】本発明の軟磁性薄膜は、特定の組成の軟磁
性合金から形成されるもので、高飽和磁束密度と高透磁
率を兼ね備え、かつ低保磁力で、また、高い熱安定性を
併せ持つものである。
性合金から形成されるもので、高飽和磁束密度と高透磁
率を兼ね備え、かつ低保磁力で、また、高い熱安定性を
併せ持つものである。
【００３０】以下に本発明を更に詳細に説明する。前記
Ｆe系軟磁性合金膜の生成方法としては、合金膜をスパ
ッタ装置、蒸着装置等の薄膜成形装置により作成する方
法を採用することができる。
Ｆe系軟磁性合金膜の生成方法としては、合金膜をスパ
ッタ装置、蒸着装置等の薄膜成形装置により作成する方
法を採用することができる。
【００３１】スパッタ装置としては、例えば、ＲＦ２層
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、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。
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、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。
【００３２】本発明の軟磁性薄膜は、前記組成の非晶質
合金あるいは非晶質相を含む結晶質合金をスパッタ法、
蒸着法等の気相急冷法により得る工程と、これを加熱し
微細な結晶粒を形成する熱処理工程によって通常得るこ
とができる。本発明のＦe系軟磁性合金において、非晶
質相を得やすくするためには、非晶質形成能の高いＺr、
Ｈfのいずれかを含む必要がある。またＺr、Ｈfはその
一部を他の４Ａ〜６Ａ族元素のうち、Ｔi,Ｖ,Ｎb,Ｔa,
Ｍo,Ｗと置換することが出来る。
合金あるいは非晶質相を含む結晶質合金をスパッタ法、
蒸着法等の気相急冷法により得る工程と、これを加熱し
微細な結晶粒を形成する熱処理工程によって通常得るこ
とができる。本発明のＦe系軟磁性合金において、非晶
質相を得やすくするためには、非晶質形成能の高いＺr、
Ｈfのいずれかを含む必要がある。またＺr、Ｈfはその
一部を他の４Ａ〜６Ａ族元素のうち、Ｔi,Ｖ,Ｎb,Ｔa,
Ｍo,Ｗと置換することが出来る。
【００３３】ここでＣrを含めなかったのは、Ｃrが他の
元素に比べ非晶質形成能が劣っているからであるが、Ｚ
r,Ｈfを適量添加したならば、更にＣrを添加しても良い
のは勿論である。
元素に比べ非晶質形成能が劣っているからであるが、Ｚ
r,Ｈfを適量添加したならば、更にＣrを添加しても良い
のは勿論である。
【００３４】Ｂには本発明の軟磁性薄膜の非晶質形成能
を高める効果、および前記熱処理工程において磁気特性
に悪影響を及ぼす化合物相の生成を抑制する効果がある
と考えられ、このためＢ添加は必須である。
を高める効果、および前記熱処理工程において磁気特性
に悪影響を及ぼす化合物相の生成を抑制する効果がある
と考えられ、このためＢ添加は必須である。
【００３５】
【００３６】本発明の軟磁性薄膜に用いるＦe系軟磁性
合金において、Ｃu,Ｎiおよびこれらと同族元素のうち
から選ばれた少なくとも１種または２種以上の元素を
Ｔ’成分として添加する場合、その配合比ｚは、４．５
重量％以下、特に０．２〜４．５重量％であるとが望ま
しい。また、これらの元素の中でもＣuは特に好適であ
る。
合金において、Ｃu,Ｎiおよびこれらと同族元素のうち
から選ばれた少なくとも１種または２種以上の元素を
Ｔ’成分として添加する場合、その配合比ｚは、４．５
重量％以下、特に０．２〜４．５重量％であるとが望ま
しい。また、これらの元素の中でもＣuは特に好適であ
る。
【００３７】前記Ｔ’成分の配合比ｚが、０．２原子％
以下である場合は、熱処理後の冷却速度を速めることが
望ましい。図５は、Ｆe88Ｃu1Ｂ3Ｚｒ8なる組成の軟磁
性合金の試料を６５０℃に１時間加熱した後、種々の冷
却速度で冷却した後の透磁率を測定した結果を示す、冷
却速度と透磁率の関係のグラフである。このグラフか
ら、冷却速度を速めると透磁率が向上することが判る。
前記ｚ成分が０．２原子％以下になると、透磁率が低下
する傾向があるが、前述のように冷却速度を速めること
によって、透磁率が低下する傾向を打ち消すことができ
る。
以下である場合は、熱処理後の冷却速度を速めることが
望ましい。図５は、Ｆe88Ｃu1Ｂ3Ｚｒ8なる組成の軟磁
性合金の試料を６５０℃に１時間加熱した後、種々の冷
却速度で冷却した後の透磁率を測定した結果を示す、冷
却速度と透磁率の関係のグラフである。このグラフか
ら、冷却速度を速めると透磁率が向上することが判る。
前記ｚ成分が０．２原子％以下になると、透磁率が低下
する傾向があるが、前述のように冷却速度を速めること
によって、透磁率が低下する傾向を打ち消すことができ
る。
【００３８】Ｃu,Ｎi等の添加により、軟磁気特性が著
しく改善される機構については明らかではないが、結晶
化温度を示差熱分析法により測定したところ、Ｃu,Ｎi
等を添加した合金の結晶化温度は、添加しない合金に比
べてやや低い温度であると認められた。
しく改善される機構については明らかではないが、結晶
化温度を示差熱分析法により測定したところ、Ｃu,Ｎi
等を添加した合金の結晶化温度は、添加しない合金に比
べてやや低い温度であると認められた。
【００３９】これは前記元素の添加により非晶質相が不
均一となり、その結果、非晶質相の安定性が低下したこ
とに起因すると考えられる。
均一となり、その結果、非晶質相の安定性が低下したこ
とに起因すると考えられる。
【００４０】また不均一な非晶質相が結晶化する場合、
部分的に結晶化しやすい領域が多数でき、不均一な核生
成をするため、得られる組織が微細結晶粒組織となると
考えられる。
部分的に結晶化しやすい領域が多数でき、不均一な核生
成をするため、得られる組織が微細結晶粒組織となると
考えられる。
【００４１】また特にＦeに対する固溶度が著しく低い
元素であるＣuの場合、相分離傾向があるため、加熱に
よりミクロな組成ゆらぎが生じ、非がより顕著になると
考えられ、組織の微細化に寄与するものと考えられる。
元素であるＣuの場合、相分離傾向があるため、加熱に
よりミクロな組成ゆらぎが生じ、非がより顕著になると
考えられ、組織の微細化に寄与するものと考えられる。
【００４２】以上の観点からＣu及びその同族元素、Ｎi
およびＰd,Ｐt以外の元素でも結晶化温度を低下させる
元素には同様の効果が期待できる。またＣuのようにＦe
に対する固溶限が小さい元素にも同様の効果が期待でき
る。
およびＰd,Ｐt以外の元素でも結晶化温度を低下させる
元素には同様の効果が期待できる。またＣuのようにＦe
に対する固溶限が小さい元素にも同様の効果が期待でき
る。
【００４３】以上、本発明の軟磁性薄膜に適用する高飽
和磁束密度Ｆe系軟磁性合金に含まれる合金元素の限定
理由を説明したが、これらの元素以外でも耐食性を改善
するために、Ｃr,Ｒuその他の白金族元素を添加するこ
とも可能である。また、必要に応じて、Ｙ,希土類元素,
Ｚn,Ｃd,Ｇa,Ｉn,Ｇe,Ｓn,Ｐb,Ａs,Ｓb,Ｂi,Ｓe,Ｔe,Ｌ
i,Ｂe,Ｍg,Ｃa,Ｓr,Ｂa等の元素を添加することで磁歪
を調整することもできる。
和磁束密度Ｆe系軟磁性合金に含まれる合金元素の限定
理由を説明したが、これらの元素以外でも耐食性を改善
するために、Ｃr,Ｒuその他の白金族元素を添加するこ
とも可能である。また、必要に応じて、Ｙ,希土類元素,
Ｚn,Ｃd,Ｇa,Ｉn,Ｇe,Ｓn,Ｐb,Ａs,Ｓb,Ｂi,Ｓe,Ｔe,Ｌ
i,Ｂe,Ｍg,Ｃa,Ｓr,Ｂa等の元素を添加することで磁歪
を調整することもできる。
【００４４】その他、Ｈ,Ｎ,Ｏ,Ｓ等の不可避的不純物
については、所望の特性が劣化しない程度に含有してい
ても本発明の高飽和磁束密度Ｆe系軟磁性合金の組成と
同一とみなすことができるのは勿論である。
については、所望の特性が劣化しない程度に含有してい
ても本発明の高飽和磁束密度Ｆe系軟磁性合金の組成と
同一とみなすことができるのは勿論である。
【００４５】本発明で用いるＦe系軟磁性合金における
Ｆe,Ｃo量のbは、９２原子％以下である。これは、後述
するように、bが９２原子％を越えると高い透磁率が得
られないためであるが、飽和磁束密度１０kＧ以上を得
るためには、bが７５原子％以上であることがより好ま
しい。
Ｆe,Ｃo量のbは、９２原子％以下である。これは、後述
するように、bが９２原子％を越えると高い透磁率が得
られないためであるが、飽和磁束密度１０kＧ以上を得
るためには、bが７５原子％以上であることがより好ま
しい。
【００４６】
【実施例】前記組成の合金の内、Ｆe86Ｚr7Ｂ6Ｃu1の組
成の合金を例に軟磁性薄膜を作成し、その磁気特性と熱
処理の効果について説明する。
成の合金を例に軟磁性薄膜を作成し、その磁気特性と熱
処理の効果について説明する。
【００４７】まず、ＲＦ２極スパッタ装置を用いて、Ｆ
e86Ｚr7Ｂ6Ｃu1の組成の軟磁性薄膜を形成した。
e86Ｚr7Ｂ6Ｃu1の組成の軟磁性薄膜を形成した。
【００４８】使用したターゲットは、Ｆeターゲット上
にＺr,Ｂ,Ｃuの各ペレットを適宜配置して構成した複合
ターゲットを用い、Ａrガス雰囲気中あるいはＡr＋Ｎ2
ガス雰囲気中でスパッタを行って膜厚２μmの軟磁性薄
膜を形成した。
にＺr,Ｂ,Ｃuの各ペレットを適宜配置して構成した複合
ターゲットを用い、Ａrガス雰囲気中あるいはＡr＋Ｎ2
ガス雰囲気中でスパッタを行って膜厚２μmの軟磁性薄
膜を形成した。
【００４９】こうして製造された軟磁性薄膜について静
磁場アニール後における飽和磁束密度(Ｂs)と初透磁率
(μ、１０mＯe、１ＭＨz)と保磁力(Ｈc)の測定を行っ
た。
磁場アニール後における飽和磁束密度(Ｂs)と初透磁率
(μ、１０mＯe、１ＭＨz)と保磁力(Ｈc)の測定を行っ
た。
【００５０】尚、透磁率と保磁力の測定は、軟磁性薄膜
の磁化困難軸方向で行った。
の磁化困難軸方向で行った。
【００５１】さらに、昇温速度毎分１０℃の示差熱分析
により求めたＦe86Ｚr7Ｂ6Ｃu1合金の結晶化開始温度は
５０３℃であった。
により求めたＦe86Ｚr7Ｂ6Ｃu1合金の結晶化開始温度は
５０３℃であった。
【００５２】この軟磁性薄膜の磁気特性に及ぼす熱処理
(６００℃)の効果を調べた結果、熱処理前の合金の飽和
磁束密度(Ｂs)は７ＫＧ、透磁率(μ)は１５０、保磁力
(Ｈc)は８Ｏeであったのに対し、熱処理後の合金の飽和
磁束密度(Ｂs)は１５ＫＧ、透磁率(μ)は１９００、保
磁力は０．３１Ｏeであり、熱処理により合金の磁気特
性は著しく向上した。
(６００℃)の効果を調べた結果、熱処理前の合金の飽和
磁束密度(Ｂs)は７ＫＧ、透磁率(μ)は１５０、保磁力
(Ｈc)は８Ｏeであったのに対し、熱処理後の合金の飽和
磁束密度(Ｂs)は１５ＫＧ、透磁率(μ)は１９００、保
磁力は０．３１Ｏeであり、熱処理により合金の磁気特
性は著しく向上した。
【００５３】同様の効果は、５００〜６２０℃の熱処理
によっても得られている。
によっても得られている。
【００５４】また、透磁率に及ぼす冷却速度の影響を調
べたところ、６００℃で１時間保持後、水焼入れにより
急冷した本合金の実効透磁率１９００に対し、空冷した
場合、その値は１０５０となり、熱処理後の冷却速度も
重要であり、１００℃／分以上の冷却速度で急冷するこ
とが好ましい。
べたところ、６００℃で１時間保持後、水焼入れにより
急冷した本合金の実効透磁率１９００に対し、空冷した
場合、その値は１０５０となり、熱処理後の冷却速度も
重要であり、１００℃／分以上の冷却速度で急冷するこ
とが好ましい。
【００５５】よって本軟磁性薄膜の磁気特性は最適な熱
処理条件を適当に選ぶことにより調整することができ、
また磁場中焼鈍などにより磁気特性を改善することもで
きる。
処理条件を適当に選ぶことにより調整することができ、
また磁場中焼鈍などにより磁気特性を改善することもで
きる。
【００５６】また、この軟磁性薄膜の熱処理前後の構造
の変化をＸ線回折法により調べ、熱処理後の組織を透過
電子顕微鏡を用いて観察し、結果をそれぞれ第１図と第
２図に示す。
の変化をＸ線回折法により調べ、熱処理後の組織を透過
電子顕微鏡を用いて観察し、結果をそれぞれ第１図と第
２図に示す。
【００５７】第１図より、急冷状態では非晶質に特有の
ハローな回折図形が、熱処理後には体心立方晶に独特の
回折図形がそれぞれ認められ、本合金の構造が熱処理に
より、非晶質から体心立方晶へと変化したことがわか
る。
ハローな回折図形が、熱処理後には体心立方晶に独特の
回折図形がそれぞれ認められ、本合金の構造が熱処理に
より、非晶質から体心立方晶へと変化したことがわか
る。
【００５８】そして第２図より、熱処理後の組織が、粒
径約１００オンク゛ストロ-ム程度の微結晶から成ることがわか
る。
径約１００オンク゛ストロ-ム程度の微結晶から成ることがわか
る。
【００５９】以上のごとく前記組成の合金からなる軟磁
性薄膜は、高飽和磁束密度でかつ軟磁気特性に優れた上
に保磁力が小さいものである。
性薄膜は、高飽和磁束密度でかつ軟磁気特性に優れた上
に保磁力が小さいものである。
【００６０】更に、高い熱安定性を有する優れた特性を
得ることができるものである。
得ることができるものである。
【００６１】（製造例） 本願発明の軟磁性薄膜を適用して第３図と第４図に示す
薄膜磁気ヘッド１０を製造し、この薄膜磁気ヘッド１０
の磁気特性を測定した。
薄膜磁気ヘッド１０を製造し、この薄膜磁気ヘッド１０
の磁気特性を測定した。
【００６２】Ｆe系軟磁性合金として、Ｆe86Ｚr7Ｂ6Ｃu
1なる組成の合金を用いた。
1なる組成の合金を用いた。
【００６３】この薄膜磁気ヘッド１０を製造するには、
非磁性基板１上に本願発明の軟磁性薄膜からなる下部磁
性層２を形成し、その上にＳiＯ2などからなる第１絶縁
層３をスパッタリングや蒸着などにより形成する。
非磁性基板１上に本願発明の軟磁性薄膜からなる下部磁
性層２を形成し、その上にＳiＯ2などからなる第１絶縁
層３をスパッタリングや蒸着などにより形成する。
【００６４】次に、その上にＣｕなどからなる第１層コ
イル導体４を形成し、その後、ＳｉＯ2などからなる第
２絶縁層５をさらにその上に形成する。
イル導体４を形成し、その後、ＳｉＯ2などからなる第
２絶縁層５をさらにその上に形成する。
【００６５】次に、第１層コイル４間に第２層コイル導
体６を形成する。
体６を形成する。
【００６６】その上にＳiＯ2などからなる第３絶縁層８
を形成し、上部磁極９と下部磁極２とを磁気的に結合さ
せるための窓をあけるべく、テーパーエッチングを行
い、その後、ＳiＯ２などからなるギャップ層７を形成
し、後部ギャップ部分のギャップ層７のみエッチングす
る。
を形成し、上部磁極９と下部磁極２とを磁気的に結合さ
せるための窓をあけるべく、テーパーエッチングを行
い、その後、ＳiＯ２などからなるギャップ層７を形成
し、後部ギャップ部分のギャップ層７のみエッチングす
る。
【００６７】その上に本願発明の軟磁性薄膜からなる上
部磁性層９を形成する。
部磁性層９を形成する。
【００６８】このようにして、２層スパイラル構造の薄
膜磁気ヘッド１０が製造される。
膜磁気ヘッド１０が製造される。
【００６９】得られた薄膜磁気ヘッド１０の透磁率(μ)
(１ＭＨz)は１９００、保磁力は０．３１Ｏe、飽和磁束
密度は１５ＫＧを示し、優れた磁気特性を発揮する薄膜
磁気ヘッドを得ることができることを確認できた。
(１ＭＨz)は１９００、保磁力は０．３１Ｏe、飽和磁束
密度は１５ＫＧを示し、優れた磁気特性を発揮する薄膜
磁気ヘッドを得ることができることを確認できた。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の軟磁性薄膜
は、高飽和磁束密度と高透磁率を併せ持ち、また保磁力
を低く抑えることができ、さらに、高い熱安定性を備え
た優れた磁気特性を発揮する。また前記の軟磁性薄膜を
用い、非磁性基板上に下部磁性層と絶縁層とコイル導体
と上部磁性層とギャップ層を形成した薄膜磁気ヘッドと
することで、高飽和磁束密度と高透磁率を併せ持ち、ま
た保磁力を低く抑えることができ、さらに、高い熱安定
性を備えた高性能な薄膜磁気ヘッドを得ることができる
効果がある。
は、高飽和磁束密度と高透磁率を併せ持ち、また保磁力
を低く抑えることができ、さらに、高い熱安定性を備え
た優れた磁気特性を発揮する。また前記の軟磁性薄膜を
用い、非磁性基板上に下部磁性層と絶縁層とコイル導体
と上部磁性層とギャップ層を形成した薄膜磁気ヘッドと
することで、高飽和磁束密度と高透磁率を併せ持ち、ま
た保磁力を低く抑えることができ、さらに、高い熱安定
性を備えた高性能な薄膜磁気ヘッドを得ることができる
効果がある。
【図１】前記合金の熱処理前後の構造変化を示すＸ線回
折図形を示すグラフ
折図形を示すグラフ
【図２】前記合金の熱処理後の組織を示す顕微鏡写真の
模式図
模式図
【図３】実施例の２層スパイラルコイル構造の薄膜磁気
ヘッドを示す平面図
ヘッドを示す平面図
【図４】図３のＡ−Ａ'断面図である。
【図５】冷却速度と透磁率の関係を示すグラフ
１ 基板 ２ 下部磁性層 ３ 第１層絶縁層 ４ 第１層コイル ５ 第２層絶縁層 ６ 第２層コイル ７ ギャップ層 ８ 第３絶縁層 ９ 上部磁性層 １０ 薄膜磁気ヘッドド
フロントページの続き (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地 川内住 宅11−806 (56)参考文献 特開 昭64−28343（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01F 10/14
Claims (5)
- 【請求項１】 次式で示される組成の高飽和磁束密度Ｆ
e系軟磁性合金からなることを特徴とする軟磁性薄膜。 (Ｆe1-a Ｃo a)b Ｂx Ｔy Ｔ'z 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、Ｔ'はＣu,Ａg,Ａu,Ｎ
i,Ｐd,Ｐtからなる群から選ばれた１種又は２種以上の
元素であり、 a≦０.０５、 b≦９２原子％、 x＝０.５〜１６原子
％、 y＝４〜１０原子％、 z＝４.５原子％以下であ
る。 - 【請求項２】 次式で示される組成の高飽和磁束密度Ｆ
e系軟磁性合金からなることを特徴とする軟磁性薄膜。 Ｆe b Ｂx Ｔy Ｃｕz 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、 b≦９２原子％、 x＝０.５〜１６原子％、 y＝４〜１０
原子％、z＝４.５原子％以下である。 - 【請求項３】 非磁性基板上に、次式で示される組成の
高飽和磁束密度Ｆe系軟磁性合金からなる下部磁性層と
絶縁層とコイル導体と前記高飽和磁束密度Ｆｅ系軟磁性
合金からなる上部磁性層を形成し、前記下部磁性層と上
部磁性層間にギャップ層を介在させたことを特徴とする
薄膜磁気ヘッド。 Ｆe b Ｂx Ｔy Ｔ'z 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、Ｔ'はＣu,Ａg,Ａu,Ｎ
i,Ｐd,Ｐtからなる群から選ばれた１種又は２種以上の
元素であり、 b≦９２原子％、 x＝０.５〜１６原子％、 y＝４〜１０
原子％、z＝４.５原子％以下である。 - 【請求項４】 非磁性基板上に、次式で示される組成の
高飽和磁束密度Ｆe系軟磁性合金からなる下部磁性層と
絶縁層とコイル導体と前記高飽和磁束密度Ｆｅ系軟磁性
合金からなる上部磁性層を形成し、前記下部磁性層と上
部磁性層間に ギャップ層を介在させたことを特徴とする
薄膜磁気ヘッド。 (Ｆe 1-a Ｑ a )b Ｂx Ｔy 但し、ＱはＣｏ,Ｎｉのいずれか、又は両方を含み、Ｔ
はＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群から選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,Ｈfの
いずれか、又は両方を含み、 a≦０.０５、 b≦９３
原子％、 x＝０.５〜８原子％、 y＝４〜９原子％以
下である。 - 【請求項５】 次式で示される組成の高飽和磁束密度Ｆ
e系軟磁性合金からなることを特徴とする軟磁性薄膜。 Ｆe b Ｂx Ｔy 但しＴはＴi,Ｚr,Ｈf,Ｖ,Ｎb,Ｔa,Ｍo,Ｗからなる群か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素であり、且つ、Ｚr,
Ｈfのいずれか、又は両方を含み、 b≦９３原子％、
x＝０.５〜８原子％、 y＝４〜９原子％である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3104943A JP2774708B2 (ja) | 1990-09-07 | 1991-03-06 | 軟磁性薄膜およびそれを用いた薄膜磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23775290 | 1990-09-07 | ||
| JP2-237752 | 1990-09-07 | ||
| JP3104943A JP2774708B2 (ja) | 1990-09-07 | 1991-03-06 | 軟磁性薄膜およびそれを用いた薄膜磁気ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04229606A JPH04229606A (ja) | 1992-08-19 |
| JP2774708B2 true JP2774708B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=26445302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3104943A Expired - Lifetime JP2774708B2 (ja) | 1990-09-07 | 1991-03-06 | 軟磁性薄膜およびそれを用いた薄膜磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2774708B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07116563B2 (ja) * | 1987-07-23 | 1995-12-13 | 日立金属株式会社 | Ｆｅ基軟磁性合金 |
-
1991
- 1991-03-06 JP JP3104943A patent/JP2774708B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04229606A (ja) | 1992-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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