JP3243256B2 - 軟磁性薄膜および磁気ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟磁性薄膜および磁気
ヘッド、特にメタル・イン・ギャップ（ＭＩＧ）型磁気
ヘッドや、エンハンスト・デュアル・ギャップ・レング
ス（ＥＤＧ）型磁気ヘッドや、薄膜磁気ヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】フェライト製の第１のコアと第２のコア
との少なくとも一方のギャップ部対向面にコアよりも飽
和磁束密度Ｂｓの高いセンダスト等の軟磁性薄膜を有す
るＭＩＧ型磁気ヘッドが知られている。この磁気ヘッド
では、軟磁性薄膜から強力な磁束を磁気記録媒体に印加
できるため、高い保磁力を有する媒体に有効な記録が行
える。

【０００３】また、高密度記録や高速データ転送が可能
である等の優れた諸特性を有する浮上型の薄膜磁気ヘッ
ドが実用化されてきている。

【０００４】そして、薄膜磁気ヘッドでも高密度の磁束
を発生させるため、上部および下部磁極層には、飽和磁
束密度Ｂｓの高いパーマロイ、センダスト等の軟磁性薄
膜が用いられる。

【０００５】ところで、磁気ヘッドに用いられるこのよ
うな軟磁性薄膜の飽和磁束密度Ｂｓは、高々１２０００
Ｇ程度である。このため、従来の磁気ヘッドでは、オー
バーライト特性等の電磁変換特性が不十分であり、特に
高保磁力を有する磁気記録媒体の場合には、より一層高
い飽和磁束密度Ｂｓが要求されている。

【０００６】また、（１００）配向性が強いＦｅ系軟磁
性薄膜は、結晶磁気異方性が小さいため、優れた軟磁気
特性を有することが知られている。しかし、スパッタリ
ング等の一般の気相法にてＦｅ系軟磁性薄膜の成膜を行
なっても（１００）配向性を強くできず、主に（１１
０）面配向や無配向の薄膜ができる。このため、（１０
０）配向性が強い膜を成膜するには、特定の材質の基
板、例えばＺｎＳｅを使用したり、（１００）配向ある
いは（１００）配向性が強いＧａＡｓ等の単結晶基板を
使用しなければならない。

【０００７】このように（１００）配向性が強い膜は、
限定された条件でしか実現しないため、磁気ヘッドの軟
磁性薄膜を（１００）配向あるいは（１００）配向性を
強くすることは非常に困難である。

【０００８】ところで、Ｆｅをターゲットし、ＡｒとＮ
_２の混合ガス中でスパッタリングして、センダストより
もさらに飽和磁束密度Ｂｓが高いＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜を
得ることができる。これは、Ｎを混合することにより、
Ｆｅの結晶粒が微細化され、磁気異方性分散が減少する
ためである。

【０００９】例えば、特開昭６４−１５９０７号公報に
は、Ｆｅを主体とし、Ｆｅ_４Ｎおよび／またはＦｅ_３Ｎ
からなる窒化鉄を含有する軟磁性薄膜が開示されてい
る。そして、この軟磁性薄膜は、飽和磁束密度が１５０
００Ｇ以上であり、保磁力Ｈｃが低く、前記磁気ヘッド
用としては好適な磁気特性を有している。

【００１０】しかしＦｅ−Ｎ軟磁性薄膜は、耐熱性が低
く、約３５０℃程度の温度で結晶粒径が大きくなり、保
磁力Ｈｃが急激に増加してしまう。

【００１１】このためガラス溶着等の熱処理によって４
５０〜７００℃程度の温度下におかれるＭＩＧ型磁気ヘ
ッドやＥＤＧ型磁気ヘッド、さらには、スパッタリング
等による成膜工程で約３５０℃以上の温度下におかれる
薄膜磁気ヘッドに使用することは困難である。加えて、
この軟磁性薄膜は、スパッタリング等の気相法で、通常
の基板上に成膜を行なうだけでは（１００）配向性を強
くできない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐熱
性や耐食性が高く、さらに飽和磁束密度Ｂｓが高く、し
かも優れた軟磁気特性を有する軟磁性薄膜と、このよう
な軟磁性薄膜を有するＭＩＧ型磁気ヘッドやＥＤＧ型磁
気ヘッド、さらには薄膜磁気ヘッドとを提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（６）の本発明により達成される。 （１） 下記式で表わされる原子比組成を有し、２００
〜８００℃の温度で熱処理を行ない、Ｘ線回折にて、Ｆ
ｅ（１１０）ピークに対するＦｅ（２００）ピークの相
対強度比が１／３以上であり、飽和磁束密度Ｂｓが１６
０００Ｇ以上であり、保磁力Ｈｃが１ Oe 以下であるこ
とを特徴とする軟磁性薄膜（但し、Ｘ線回折にて、Ｆｅ
（１１０）ピークに対するＦｅ（２００）ピークの相対
強度比が１以上のものを除く）。 式 [(Ｆｅ_1-y Ｎｉ_y)_1-x Ｍ_x]_1-z Ｎ_z （上式においてＭは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＭｎおよびＢから選
ばれる１種以上であり、０．００１≦ｘ≦０．１５、０
≦ｙ≦０．１、０．００１≦ｚ≦０．１５である。） （２） 下記式で表わされる原子比組成を有し、２００
〜８００℃の温度で熱処理を行ない、電子線回折にてＦ
ｅ（２００）面配向を持ち、飽和磁束密度Ｂｓが１６０
００Ｇ以上であり、保磁力Ｈｃが１ Oe 以下であること
を特徴とする軟磁性薄膜（但し、Ｘ線回折にて、Ｆｅ
（１１０）ピークに対するＦｅ（２００）ピークの相対
強度比が１以上のものを除く）。 式 [(Ｆｅ_1-y Ｎｉ_y)_1-x Ｍ_x]_1-z Ｎ_z （上式においてＭは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＭｎおよびＢから選
ばれる１種以上であり、０．００１≦ｘ≦０．１５、０
≦ｙ≦０．１、０．００１≦ｚ≦０．１５である。） （３） 一対のコア間に、上記（１）または（２）に記
載の軟磁性薄膜を有することを特徴とする磁気ヘッド。 （４） 前記一対のコアを作業温度Ｔｗが４５０〜７５
０℃の溶着ガラスにより溶着一体化した上記（３）に記
載の磁気ヘッド。 （５） 上部磁極層と、下部磁極層と、保護層とを有す
る薄膜磁気ヘッドであって、前記上部磁極層および下部
磁極層が、上記（１）または（２）に記載の軟磁性薄膜
で形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。 （６） 基板上に形成された上記（１）または（２）に
記載の軟磁性薄膜で磁気回路が形成されていることを特
徴とする磁気ヘッド。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【作用】本発明の特に磁気ヘッドに好適な軟磁性薄膜
は、Ｆｅ−Ｎ系であるため、飽和磁束密度Ｂｓが非常に
高く、保磁力Ｈｃが低い。

【００２３】そして、ＦｅとＮに、所定の元素を適量添
加することにより、いかなる基板上にも（１００）配向
性ないし配向度が強い軟磁性薄膜を形成できる。このた
め、軟磁気特性が格段と向上する。

【００２４】加えて、この添加元素は、Ｆｅより安定な
窒化物を形成するため、飽和磁束密度Ｂｓが約１４００
０Ｇ以上、特に１６０００Ｇ以上のまま耐熱性や耐食性
が著しく向上する。

【００２５】ここに、熱処理によって保磁力が急激に変
化する温度、例えば、保磁力Ｈｃが２Ｏｅになる熱処理
温度を耐熱温度とすると、本発明に用いる軟磁性薄膜の
耐熱温度は約５００℃以上である。

【００２６】従って、本発明の軟磁性薄膜は、飽和磁束
密度Ｂｓが高く、加えて、保磁力Ｈｃが低く、透磁率μ
が高い優れた軟磁気特性を有する。

【００２７】このためこのような軟磁性薄膜を有する本
発明の磁気ヘッドは、オーバーライト特性や、記録・再
生感度等が高く、優れた電磁変換特性を有する。

【００２８】加えて、本発明の軟磁性薄膜は、耐食性や
耐摩耗性に優れるため、信頼性の高い磁気ヘッドが実現
する。

【００２９】なお、特開昭６０−２１８８２０号公報や
同６０−２２０９１３号公報には、Ｆｅと、２〜１０重
量％のＡｌと、３〜１６重量％のＳｉと、０．００５〜
４重量％の窒素とを含有する磁性薄膜が開示されてい
る。そして、Ｆｅの一部をＣｏと置換することによって
飽和磁束密度Ｂｓを向上させ、Ｎｉと置換することによ
ってＢｓを減少させることなく透磁率μを高い状態に保
つことができる旨が記載されている。

【００３０】しかし、実施例に示される具体例は、耐熱
温度は高いが、飽和磁束密度Ｂｓは高々１２０００Ｇ程
度である。

【００３１】このように飽和磁束密度Ｂｓが高く、保磁
力Ｈｃが低く、透磁率μが高く、しかも耐熱性に優れた
軟磁性薄膜は知られていない。

【００３２】

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成を詳細に説明
する。

【００３３】本発明の特に磁気ヘッドに好適な軟磁性薄
膜は、下記式で示される原子比組成を有する。

【００３４】 式 ［（Ｆｅ_１−ｙＮｉ_ｙ）_１−ｘＭ_ｘ］_１−ｚＮ_ｚ 上式においてＭは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＭｎおよびＢから選
ばれる１種以上である。

【００３５】これ以外の元素、例えばＲｕ等では、飽和
磁束密度もＢｓが低下したり、軟磁気特性が低下する。

【００３６】これらのうちでは、特に、（１００）配向
性を高める上で、Ｚｒ単独ないしＶ単独、とりわけＺｒ
単独か、あるいはＺｒおよび／またはＶがＭ中の２０％
以上を占め、これに上記のうちのＺｒ、Ｖ以外の元素と
の組み台わせが好適である。

【００３７】また、ｘは０．００１〜０．１５である。
この場合、ｘの上限値は、０．１４であることが好まし
い。前記範囲未満では、耐熱性が不十分である。このた
め熱処理等により保磁力Ｈｃが大幅に増加する傾向にあ
る。前記範囲をこえると、飽和磁束密度Ｂｓが低下す
る。このため磁気ヘッドに適用した場合、オーバーライ
ト特性が悪化する傾向にある。

【００３８】また、（１００）配向性ないし配向度が強
い軟磁性薄膜とするには、ｘは０．０２５以上、特に
０．０３以上、さらには０．０５以上、より好ましくは
０．０７以上、最も好ましくは０．０８以上であること
が好ましい。

【００３９】ｘが前記範囲の場合、軟磁気特性が格段と
向上する。また、耐熱性が向上し、Ｈｃが２Ｏｅ以上、
特に１Ｏｅ以上となる耐熱温度は、７００℃、特に７５
０℃に達する。

【００４０】ｙは０〜０．１、好ましくは０〜０．０５
である。Ｎｉを添加することにより、透磁率μを向上さ
せることができる。ただし前記範囲をこえると飽和磁束
密度Ｂｓが低下する傾向にある。なお、Ｎｉを必須成分
として含むときには、その含有量ｙは０．０１〜０．
１、より好ましくは０．０１〜０．０５であることが好
ましい。

【００４１】ｚは０．００１〜０．１５である。

【００４２】前記範囲未満では、Ｎによる結晶粒の微細
化が不十分で、軟磁気特性が得られない傾向にある。前
記範囲をこえると、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍの窒化物が必要以上
に生成されるため軟磁気特性が得られない傾向にある。
この場合、ｚの下限値は、０．０１、特に０．０２であ
ることが好ましく、またｚの上限値は、０．１０、特に
０．０５、さらには０．０４５、殊に０．０４であるこ
とが好ましい。このような範囲にて（１００）配向性は
より一層好ましいものとなる。

【００４３】そして、必要に応じて窒素に加え、酸素が
全体の５ａｔ％以下含有されていてもよい。

【００４４】このような本発明の軟磁性薄膜の組成は、
例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ
Ａｎａｌｙｓｉｓ（ＥＰＭＡ）法により測定すればよ
い。

【００４５】また、軟磁性薄膜の膜厚は、用途等に応じ
て適宜選択すればよいが、通常０．１〜１０μｍ程度で
ある。

【００４６】本発明の軟磁性薄膜を成膜するには、蒸
着、スパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ等
の各種気相法を用いればよい。

【００４７】このうち特にスパッタ法により成膜するこ
とが好ましく、例えば以下のように成膜すればよい。タ
ーゲットには、合金鋳造体や焼結体さらには多元ターゲ
ット等を用いる。そして、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気下
でスパッタリングを行なう。

【００４８】また、反応性スパッタを行なう場合には、
ターゲットの組成は前述の式において、Ｎが含有されな
いものとほぼ同一とすればよい。

【００４９】そして、スパッタリングは、Ａｒ中にＮ_２
を０．１〜１５体積％、好ましくは２〜１０体積％含有
する雰囲気下で行われる。前記範囲外であると、軟磁気
特性が得られない傾向にある。

【００５０】スパッタの方式には、特に制限がなく、ま
た、使用するスパッタ装置にも制限がなく、通常のもの
を用いればよい。なお、動作圧力は通常０．１〜１．０
Ｐａ程度とすればよい。この場合、スパッタ投入電圧や
電流等の諸条件は、スパッタ方式等に応じ適宜決定す
る。

【００５１】成膜後は、軟磁性薄膜に熱処理を行なう。
熱処理により、（１００）配向性ないし配向度が強くな
り、軟磁気特性が格段と向上し、しかも飽和磁束密度Ｂ
ｓも向上する。

【００５２】具体的には、Ｘ線回折チャートをみたと
き、熱処理前は、通常非晶質または無配向であるが、熱
処理によりＦｅ（１１０）ピークに対するＦｅ（２０
０）ピークの相対強度比が、１／３以上増大し、さらに
飽和磁束密度Ｂｓも向上する。

【００５３】この場合、例えば、フェライト等の磁性
体、非磁性セラミックス、高分子フィルム等いかなる基
板上に成膜しても（１００）配向性が強い軟磁性薄膜が
実現する。

【００５４】このことは、電子線回折パターンにおい
て、Ｆｅ（２００）面からの回折リングが不連続である
ことから、（１００）配向性が確認できる。

【００５５】本発明では、膜のＸ線回折チャートにて、
Ｆｅ（１１０）ピークに対するＦｅ（２００）ピークの
相対強度比が、１／３以上となり、（１００）配向性が
無配向状態より増大する。なお、Ｘ線回折チャートにお
けるＦｅ（１１０）ピークの２θ（θは回折角）は、Ｃ
ｕＫαを用いた場合４４．７度程度、Ｆｅ（２００）ピ
ークの２θは、６５度程度である。

【００５６】熱処理条件は、特に下記の条件が好適であ
る。

【００５７】昇温速度：２〜８℃／分程度 保持温度：２００〜８００℃、特に４００〜７５０℃程
度、さらには４００〜７００℃程度 保持時間：１０〜６０分程度 冷却速度：２〜８℃／分程度

【００５８】なお、雰囲気はＡｒ等の不活性ガスでよ
い。前記条件にて熱処理を行なうことにより、より一層
優れた軟磁気特性の軟磁性薄膜が得られる。

【００５９】本発明の軟磁性薄膜は、例えば膜厚１〜５
μｍ程度の場合、下記の特性を有する。

【００６０】保磁力Ｈｃ（５０Ｈｚ）：０．１〜２Ｏｅ
程度、特に０．１〜１Ｏｅ程度 初透磁率μ_ｉ（５ＭＨｚ）：１０００〜５０００程度、
特に２０００〜５０００程度 飽和磁束密度Ｂｓ（ＤＣ）：１４０００〜２００００Ｇ
程度、さらに１６０００〜２００００Ｇ程度、特に１７
０００〜１９０００Ｇ程度 結晶粒の平均結晶粒径Ｄ：５０〜５００Ａ程度、特に１
００〜３００Ａ程度さらには１５０〜２５０Ａ程度

【００６１】軟磁性薄膜の磁気特性の測定は、例えば磁
気ヘッドに適用する場合であれば、磁気ヘッドに形成す
る場合と同一条件で非磁性基板上に成膜し、同一条件の
熱処理を行った後、下記のとおり行なえばよい。

【００６２】初透磁率（μ_ｉ）：８の字コイル透磁率測
定器を用い、印加磁界５ｍＯｅにて測定 保磁力（Ｈｃ）：Ｂ−Ｈトレーサにて測定 飽和磁束密度（Ｂｓ）：ＶＳＭを用い、１００００Ｇの
磁場中で測定

【００６３】また、結晶粒の平均結晶粒径Ｄは、Ｘ線回
折線のＦｅ（２００）ピーク半値巾Ｗ_５０を測定し、下
記のシェラーの式から求めればよい。 式 Ｄ＝０．９λ／Ｗ_５０ｃｏｓθ

【００６４】上式において、λは用いたＸ線の波長であ
り、θは回折角である。なお、前記のとおりＣｕＫαを
用いた場合、Ｆｅ（２００）ピークの２θは、６５度程
度である。

【００６５】このような本発明の軟磁性薄膜は、特にＭ
ＩＧ（メタル・イン・ギャップ）型磁気ヘッドや薄膜磁
気ヘッド等の各種磁気ヘッドに適用できる。そして、磁
気ヘッドのほかにも、薄膜インダクタ等各種軟磁性部品
等に適用できる。

【００６６】次に、本発明の磁気ヘッドについて説明す
る。本発明のＭＩＧ型磁気ヘッドの好適実施例を、図１
および図２に示す。

【００６７】図１に示される磁気ヘッドは、第１コア１
と、ギャップ部対向面に、軟磁性薄膜４が形成されてい
る第２コア２とを有し、両コアがギャップ５を介して接
合され、溶着ガラス３により溶着一体化されている。

【００６８】また、図２に示される磁気ヘッドは、軟磁
性薄膜４を第１コア１、第２コア２の双方のギャップ部
対向面に形成したタイプのものである。

【００６９】本発明において、コア１、２はフェライト
から構成されることが好ましい。この場合、用いるフェ
ライトに特に制限はないが、Ｍｎ−Ｚｎフェライトまた
はＮｉ−Ｚｎフェライトを、目的に応じて用いることが
好ましい。

【００７０】Ｍｎ−Ｚｎフェライトとしては、Ｆｅ_２Ｏ
_３５０〜６０モル％程度、ＺｎＯ８〜２５モル％程度、
残部が実質的にＭｎＯのものが好適である。また、Ｎｉ
−Ｚｎフェライトは特に高周波領域において優れた特性
を示すものであり、好ましい組成としては、Ｆｅ_２Ｏ_３
が３０〜６０モル％、ＮｉＯが１５〜５０モル％、Ｚｎ
Ｏが５〜４０モル％程度のものである。

【００７１】コア１、２の直流での飽和磁束密度Ｂｓ
は、好ましくは３，０００〜６，０００Ｇとする。飽和
磁束密度が前記範囲未満であると、オーバーライト特性
が低下する他、このような飽和磁束密度の組成では、キ
ュリー温度が低くなるため熱的安定性が低下してしま
う。前記範囲をこえると、磁歪が増加して磁気ヘッドと
しての特性が悪化したり、着磁し易くなる。

【００７２】コア１、２の直流での初透磁率μ_ｉは１，
０００以上、保磁力Ｈｃは０．３Ｏｅ以下であることが
好ましい。

【００７３】また、コア１、２のギャップ部対向面は、
鏡面研磨等により平滑化し、後述する軟磁性薄膜４や下
地膜等が形成され易いようにすることが好ましい。

【００７４】軟磁性薄膜４は、記録時に密度の高い磁束
を発生させ、高い保磁力を有する磁気記録媒体に有効な
記録を行なうために設けられる。軟磁性薄膜４には、前
述した本発明の軟磁性薄膜を用いる。

【００７５】磁気ヘッド完成時の軟磁性薄膜４の飽和磁
束密度Ｂｓは、１４０００Ｇ以上、より好ましくは１６
０００Ｇ以上、特に好ましくは１７０００Ｇ以上である
ことが好ましい。前記範囲未満であるとオーバーライト
特性が悪化し、特に高保磁力の磁気記録媒体への記録が
困難である。

【００７６】また、軟磁性薄膜４は、（１００）配向性
が強い。（１００）配向性が強いと、軟磁性薄膜４の軟
磁気特性が向上し、高い記録・再生感度が得られる。

【００７７】また、軟磁性薄膜４の結晶粒の平均結晶粒
径は、５００Ａ以下、より好ましくは３００Ａ以下、特
に１００〜３００Ａ程度であることが好ましい。前記範
囲の場合、軟磁気特性が向上し、高い記録・再生感度が
得られる。

【００７８】この場合、軟磁気特性、すなわち、磁気ヘ
ッド完成時における軟磁性薄膜４の５０Ｈｚでの保磁力
Ｈｃは、２Ｏｅ以下、より好ましくは１Ｏｅ以下である
ことが好ましい。そして、軟磁性薄膜４の５ＭＨｚでの
初透磁率μ_ｉは、１０００以上、特に１５００以上であ
ることが好ましい。保磁力Ｈｃが前記範囲をこえると、
あるいは初透磁率μ_ｉが前記範囲未満であると、記録・
再生感度が低下する傾向にある。

【００７９】軟磁性薄膜４の膜厚は、好ましくは０．２
〜５μｍ、さらに好ましくは０．５〜３μｍである。膜
厚が前記範囲未満であると、軟磁性薄膜４全体の体積が
不足して飽和し易くなり、ＭＩＧ型磁気ヘッドの機能を
十分に果たすことが困難となる。また、前記範囲をこえ
ると、渦電流損失が増大してしまう。

【００８０】このような軟磁性薄膜４を有することによ
り、本発明の磁気ヘッドは保磁力８００Ｏｅ以上の磁気
記録媒体に対し有効な記録を行なうことができる。

【００８１】そして、コア１、コア２および軟磁性薄膜
４が前述したような磁気特性であれば、磁気ヘッドとし
て高い出力と分解能とが得られる。また、オーバーライ
ト特性も−３５ｄＢ以下の良好な値が得られる。なお、
分解能とは、例えば、１ｆ信号の出力をＶ_１ｆ、２ｆ信
号の出力をＶ_２ｆとしたとき、（Ｖ_２ｆ／Ｖ_１ｆ）×１
００［％］で表わされるものである。また、オーバライ
ト特性とは、例えば、１ｆ信号の上に２ｆ信号を重ね書
きしたときの２ｆ信号出力に対する１ｆ信号出力であ
る。

【００８２】ギャップ５は、非磁性材質から形成され
る。特に、ギャップ５には、接着強度を高めるため接着
ガラスを用いることが好ましく、例えば、特願平１−７
１５０６号等に示されるガラスが好適である。また、ギ
ャップ５は、接着ガラスのみで形成されていてもよい
が、ギャップ形成速度やギャップ強度を高めるため、図
示のようにギャップ５１とギャップ５３との２層で形成
されることが好ましい。この場合、ギャップ５１にはＳ
ｉＯ_２を用い、ギャップ５３には接着ガラスを用いるこ
とが好ましい。

【００８３】なお、後述する溶着ガラス３が、ギャップ
両サイドに流れ込むタイプの磁気ヘッドの場合は、ギャ
ップ５を酸化ケイ素のみで形成してもよい。ギャップ５
の形成方法には特に制限はないが、スパッタ法を用いる
ことが好ましい。ギャップ長は、通常０．２〜２．０μ
ｍ程度である。

【００８４】本発明のＭＩＧ型磁気ヘッドは、図１や図
２に示されるように、第１コア１と、第２コア２とがギ
ャップ５を介して接合一体化されているものである。コ
アの接合は、通常、ギャップ５３の接着ガラスにより熱
圧着すると同時に溶着ガラス３を流し込むことにより行
う。用いる溶着ガラス３の作業温度Ｔｗは４５０〜７５
０℃、より好ましくは４５０〜７００℃、特に４６０〜
６５０℃程度であることが好ましい。ここに、作業温度
Ｔｗとは、周知のように、ガラスの粘度が１０^４ｐｏｉ
ｓｅとなる温度である。

【００８５】本発明では耐熱性の高い前記の軟磁性薄膜
４を用いるため、このようなＴｗのガラスを用いて溶着
しても、保磁力Ｈｃは２Ｏｅ以下、特に１Ｏｅ以下の値
を保持する。溶着ガラス３には、特に制限はないが、鉛
ケイ酸ガラスを用いることが好ましい。このうち、例え
ば、下記に示されるガラスが好適である。

【００８６】 ＰｂＯ：６７．５〜８７．５重量％程度 Ｂ_２Ｏ_３：４．０〜８．１重量％程度 ＳｉＯ_２：７．５〜１６．６重量％程度 Ａｌ_２Ｏ_３：０．３〜０．８重量％程度 ＺｎＯ：２．２〜３．３重量％程度 Ｂｉ_２Ｏ_３：０〜０．１重量％程度 Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ等：０〜４重量％程度 Ｓｂ_２Ｏ_３：０〜１重量％程度

【００８７】なお、溶着に際しては、溶着温度を作業温
度Ｔｗ近辺とし、通常の方法により行う。この場合、溶
着処理が、軟磁性薄膜４の熱処理を兼ねるようにしても
よい。

【００８８】また、本発明においては、図３に示される
ように、第１コア１にコアより飽和磁束密度Ｂｓの低い
低飽和磁束密度合金薄膜６を形成し、第２コア２に前述
した軟磁性薄膜４を形成したいわゆるＥＤＧ型のＭＩＧ
型磁気ヘッドとすることができる。そして、前述したＭ
ＩＧ型磁気ヘッドと同様の効果を得ることができる。こ
の場合、低飽和磁束密度合金薄膜６には、例えば、特願
昭６３−３１１５９１号に示される低飽和磁束密度非晶
質薄膜等を用いることができ、優れたオーバーライト特
性や高い感度が得られる。

【００８９】本発明の磁気ヘッドは、必要に応じスライ
ダーと一体化され、組立てられヘッドアセンブリーとさ
れる。そして、いわゆるラミネートタイプやバルクタイ
プ等のトンネルイレーズ型あるいはイレーズヘッドを有
しないリードライト型などのオーバーライト記録を行な
うフロッピーヘッド、モノリシックタイプやコンポジッ
トタイプの浮上型の計算機用ヘッド、回転型のＶＴＲ用
ヘッドやＲ−ＤＡＴ用ヘッドなどの各種磁気ヘッドとし
て用いられる。このようにして、前記の本発明の磁気ヘ
ッドを用いて、公知の種々の方式のオーバーライト記録
を行なうことができる。

【００９０】次に、本発明の薄膜磁気ヘッドについて説
明する。

【００９１】図４に、本発明の好適実施例である浮上型
の薄膜磁気ヘッドを示す。図４に示される薄膜磁気ヘッ
ドは、スライダ７上に、絶縁層８１、下部磁極層９１、
ギャップ層１０、絶縁層８３、コイル層１１、絶縁層８
５、上部磁極層９５および保護層１２を順次有する。

【００９２】本発明においてスライダ７は、材料として
従来公知の種々のものを用いればよく、例えばセラミッ
クス、フェライト等により構成される。この場合、セラ
ミックス、特にＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣを主成分とするセラ
ミックス、ＺｒＯ_２を主成分とするセラミックス、Ｓｉ
Ｃを主成分とするセラミックスまたはＡｌＮを主成分と
するセラミックスが好適である。なお、これらには、添
加物としてＭｇ、Ｙ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等が含有され
ていてもよい。スライダ７の形状やサイズ等の諸条件は
公知の何れのものであってもよく、用途に応じ適宜選択
される。

【００９３】スライダ７上には、絶縁層８１が形成され
る。絶縁層８１の材料としては従来公知のものは何れも
使用可能であり、例えば、薄膜作製をスパッタ法により
行なうときには、ＳｉＯ_２、ガラス、Ａｌ_２Ｏ_３等を用
いることができる。絶縁層８１の膜厚やパターンは公知
の何れのものであってもよく、例えば膜厚は、５〜４０
μｍ程度とする。

【００９４】磁極は、通常図示のように、下部磁極層９
１と、上部磁極層９５として設けられる。本発明では、
下部磁極層９１および上部磁極層９５には、それぞれ、
前述のＭＩＧ型磁気ヘッドやＥＤＧ型のＭＩＧ型磁気ヘ
ッドの場合と同様に、前記式で表わされる原子比組成の
本発明の軟磁性薄膜を用いる。このため、オーバーライ
ト特性に優れ、記録・再生感度が高い磁気ヘッドが得ら
れる。なお、成膜や熱処理等も前記と同様に行えばよ
い。

【００９５】下部および上部磁極層９１、９５のパター
ン、膜厚等は公知のいずれのものであってもよい。例え
ば下部磁極層９１の膜厚は１〜５μｍ程度、上部磁極層
９５の膜厚は１〜５μｍ程度とすればよい。下部磁極層
９１および上部磁極層９５の間にはギャップ層１０が形
成される。

【００９６】ギャップ層１０には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ
_２等公知の種々の材料を用いればよい。また、ギャップ
層１０のパターン、膜厚等は公知の何れのものであって
もよい。例えば、ギャップ１０の膜厚は０．２〜１．０
μｍ程度とすればよい。

【００９７】コイル層１１の材質には特に制限はなく、
通常用いられるＡｌ、Ｃｕ等の金属を用いればよい。コ
イルの巻回パターンや巻回密度についても制限はなく、
公知のものを適宜選択使用すればよい。例えば巻回パタ
ーンについては、図示のスパイラル型の他、積層型、ジ
グザグ型等何れであってもよい。また、コイル層１１の
形成にはスパッタ法等の各種気相被着法やめっき法等を
用いればよい。

【００９８】図示例ではコイル層１１は、いわゆるスパ
イラル型としてスパイラル状に上部および下部磁極層９
１、９５間に配設されており、コイル層１１と上部およ
び下部磁極層９１、９５間には絶縁層８３、８５が設層
されている。

【００９９】絶縁層８３、８５の材料としては従来公知
のものは何れも使用可能であり、例えば、薄膜作製をス
パッタ法により行なうときには、ＳｉＯ_２、ガラス、Ａ
ｌ_２Ｏ_３等を用いることができる。

【０１００】また、上部磁極層９５上には保護層１２が
設層される。保護層１２の材料としては従来公知のもの
は何れも使用可能であり、例えばＡｌ_２Ｏ_３等を用いる
ことができる。この場合、保護層１２のパターンや膜厚
等は従来公知のものはいずれも使用可能であり、例えば
膜厚は１０〜５０μｍ程度とすればよい。なお、本発明
ではさらに各種樹脂コート層等を積層してもよい。

【０１０１】このような薄膜磁気ヘッドの製造工程は、
通常、薄膜作製とパターン形成とによって行なわれる。
各層の薄膜作製には、上記したように、従来公知の技術
である気相被着法、例えば真空蒸着法、スパッタ法、あ
るいはめっき法等を用いればよい。

【０１０２】薄膜磁気ヘッドの各層のパターン形成は、
従来公知の技術である選択エッチングあるいは選択デポ
ジションにより行なうことができる。

【０１０３】エッチングとしてはウェットエッチングや
ドライエッチングにより行なうことができる。

【０１０４】本発明の薄膜磁気ヘッドは、アーム等の従
来公知のアセンブリーと組み合わせて使用される。

【０１０５】また、前記の本発明の薄膜磁気ヘッドを用
いて、種々の方式のオーバーライト記録を行うことがで
きる。この場合、保磁力Ｈｃが、８００Ｏｅ以上の磁気
記録媒体に対し有効に、記録・再生を行うことができ
る。

【０１０６】さらに、本発明においては、非磁性基板間
に軟磁性薄膜をパターン状に形成したり、非磁性基板間
に軟磁性薄膜を形成した一対のコアハーフ同士を突き合
わせたりして、これらの軟磁性薄膜により磁気回路を形
成して磁気ヘッドとしてもよい。

【０１０７】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明
をさらに詳細に説明する。

【０１０８】実施例１ 図１に示されるように、第１コア１と、ギャップ部対向
面に軟磁性薄膜４が形成されている第２コア２とをギャ
ップ５を介して接合一体化し、ＭＩＧ型磁気ヘッドを製
造した。コア１、２の材質はＭｎ−Ｚｎフェライトと
し、直流での飽和磁束密度Ｂｓは５０００Ｇ、初透磁率
μ_ｉは３０００、保磁力Ｈｃは０．１Ｏｅであった。軟
磁性薄膜４は、ＲＦマグネトロンスパッタにより形成
し、膜厚は１μｍとした。この場合、スパッタリング
は、Ｆｅ_０．８５Ｚｒ_０．１５（原子比）の合金をター
ゲットとし、Ａｒ中にＮ_２を１０体積％含有する雰囲気
下で行った。動作圧力は、０．４Ｐａとした。

【０１０９】軟磁性薄膜４の組成、直流での飽和磁束密
度Ｂｓ、周波数５０Ｈｚでの保磁力Ｈｃおよび周波数５
ＭＨｚの初透磁率μ_ｉを、下記に示す。

【０１１０】なお、Ｂｓ、Ｈｃおよびμ_ｉは溶着熱処理
後の値である。この場合、熱処理温度は６００℃、保持
時間は６０分間とした。また、磁気特性等の測定は、非
磁性基板上に軟磁性薄膜４をヘッド作製の際と同一の条
件で形成して行った。そして、組成分析にはＥＰＭＡ、
Ｂｓ測定にはＶＳＭ、Ｈｃ測定にはＢ−Ｈトレーサ、μ
_ｉ測定には８の字コイル透磁率測定器（印加磁界５ｍＯ
ｅ）を用いて行った。

【０１１１】ギャップ５１にはＳｉＯ_２を用い、スパッ
タにより形成し、その膜厚は０．３μｍとした。ギャッ
プ５３には、作業温度Ｔｗが６５０℃の接着ガラスを用
いた。なお、ギャップ５３はスパッタにより形成し、そ
の膜厚は０．１μｍとした。

【０１１２】溶着ガラス３には、作業温度Ｔｗが、６０
０℃の７２．５０ＰｂＯ−７．０５Ｂ_２Ｏ_３−１４．５
７ＳｉＯ_２−０．５５Ａｌ_２Ｏ_３−２．７５ＺｎＯ−
０．０５Ｂｉ_２Ｏ_３−２．５０Ｎａ_２Ｏ−０．３０Ｓｂ
_２Ｏ_３（重量％）を用い、６００℃で溶着を行った。

【０１１３】また、コイルターン数は２０×２ターンと
した。そして、チタン酸カルシウム製スライダに固定・
封着して、コンポジットタイプの浮上型磁気ヘッドを得
た。

【０１１４】このようにして製造された磁気ヘッドをサ
ンプルＮｏ．１とする。このサンプルと、保磁力が１５
００Ｏｅのハードディスクとを用いて、トラック幅１４
μｍにて下記の特性を測定した。なお、測定に際して
は、第１コア１を、ハードディスクリーディング側とし
た。

【０１１５】（オーバーライト特性）１．２５ＭＨｚの
１ｆ信号を記録し、次いでこの上から２．５ＭＨｚの２
ｆ信号を重ね書きした。２ｆ信号の出力に対する１ｆ信
号の出力を算出し、オーバーライト特性を評価した。

【０１１６】（記録・再生感度測定）５ＭＨｚの信号を
記録し、次いで記録した信号を再生し、その時の再生出
力電圧値Ｖ’_Ｐ−Ｐ（ピーク・ツー・ピーク）を測定す
る。

【０１１７】なお、表中には測定値Ｖ’_Ｐ−Ｐを規格化
した値Ｖ_Ｐ−Ｐが示される。

【０１１８】これらの結果は下記のとおりである。

【０１１９】組成（原子比）：（Ｆｅ_０．９Ｚ
ｒ_０．１）_０．９７Ｎ_０．０３ Ｂｓ：１７，０００Ｇ Ｈｃ：０．５Ｏｅ μ_ｉ（５ＭＨｚ）：３，０００ オーバーライト特性：−４０ｄＢ Ｖ_Ｐ−Ｐ：１．２０μＶ／μｍ／ターン

【０１２０】また、サンプルを濃度５％（重量百分率）
の塩化ナトリウム水溶液中に１６８時間浸した後、軟磁
性薄膜４の表面を電子顕微鏡で観察したところ、本発明
のサンプルＮｏ．１では、さびの発生はほとんど確認さ
れなかった。さらに、６０分間、７００℃にて熱処理し
たところ、Ｈｃは１Ｏｅ未満であった。

【０１２１】また、サンプルＮｏ．１の熱処理後の軟磁
性薄膜４のＸ線回折チャートを図５に示す。このチャー
トを見ると、Ｆｅ（１１０）ピークに対するＦｅ（２０
０）ピークの相対強度は、３．１であり、サンプルＮ
ｏ．１は、（１００）配向性が強いことを確認できる。
また、電子線回折パターンからも（１００）配向が認め
られた。

【０１２２】比較例１実施例１のターゲット組成と雰囲
気中のＮ_２量を変えた他は実施例１と同一の条件にて
（Ｆｅ_０．９２Ｚｒ_０．０８）_０．８２Ｎ_０．１８のサ
ンプルを作製したところ、下記の結果をえた。

【０１２３】Ｂｓ：１６，０００Ｇ Ｈｃ：１Ｏｅ μ_ｉ（５ＭＨｚ）：１，５００ オーバーライト特性：−３７ｄＢ Ｖ_Ｐ−Ｐ：０．９５μＶ／μｍ／ターン

【０１２４】このもののＦｅ（１１０）ピークに対する
Ｆｅ（２００）ピークの相対強度は０であった。これら
の結果から、Ｆｅ（１００）配向の効果があきらかであ
る。

【０１２５】実施例２ 実施例１と同様にして、メタル・イン・ギャップ型磁気
ヘッドを製造し、同様の測定を行なった。

【０１２６】薄膜組成は、〔（Ｆｅ_１−ｙＮｉ_ｙ）
_１−ｘＭ_ｘ〕 _{０．９７−ｗ} Ｎ_０．０３Ｏ_Ｗにて、表１に
示されるようにＭ、ｘ、ｙおよびｗを変えたものであ
る。結果は表２に示されるとおりである。

【０１２７】

【表１】

【０１２８】

【表２】

【０１２９】サンプルＮｏ．２〜９の軟磁性薄膜のＦｅ
（１１０）ピークに対するＦｅ（２００）ピークの相対
強度比は、１〜１０程度であり、電子線回折パターンか
らも（１００）配向が認められた。また、本発明のサン
プルは、耐食性も良好であった。

【０１３０】なお、このほか、前記組成式においてＭが
異なる各サンプルを製造したところ同等の結果が得られ
た。

【０１３１】実施例３ 図３に示されるように、ギャップ部対向面にコアより飽
和磁束密度Ｂｓが低い低飽和磁束密度合金薄膜６が形成
されている第１コア１と、軟磁性薄膜４が形成されてい
る第２コア２とをギャップ５を介して接合一体化し、Ｅ
ＤＧ型のメタル・イン・ギャップ型磁気ヘッドを製造し
た。そして、実施例１と同様の測定を行ったところ、同
等の結果が得られた。

【０１３２】実施例４ 図４に示されるように、スライダ７上に順次、絶縁層８
１、下部磁極層９１、ギャップ層１０、絶縁層８３、コ
イル層１１、絶縁層８５、上部磁極層９５および保護層
１２を有する薄膜磁気ヘッドを製造した。この場合、各
層の形成には、スパッタ法を用い、パターン形成には、
ドライエッチングを用いた。

【０１３３】スライダ７には、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣを用
いた。絶縁層８１には、Ａｌ_２Ｏ_３を用い、膜厚は３０
μｍとした。下部および上部磁極層９１、９５には、サ
ンプルＮｏ．１〜９の組成の軟磁性薄膜を用いた。

【０１３４】この場合、下部および上部磁極層９１、９
５は、実施例１の軟磁性薄膜４と同様にＲＦマグネトロ
ンスパッタにより形成し、下部および上部磁極層９１、
９５の膜厚はそれぞれ３μｍとした。磁極層９１、９５
の直流での飽和磁束密度Ｂｓ、同波数５０Ｈｚでの保磁
力Ｈｃ、周波数５ＭＨｚでの初透磁率μ_ｉは表３に示さ
れるとおりである。

【０１３５】なお、熱処理条件は、熱処理温度３５０
℃、保持時間６０分間とした。ギャップ層１０には、Ｓ
ｉＯ_２を用い、膜厚は０．２５μｍとした。コイル層１
１には、Ｃｕを用い、図示のようにスパイラル状に形成
した。絶縁層８３、８５には、Ａｌ_２Ｏ_３を用いた。ま
た、保護層１２には、Ａｌ_２Ｏ_３を用い、膜厚は４０μ
ｍとした。

【０１３６】このように、本発明の磁気ヘッドサンプル
Ｎｏ．２〜Ｎｏ．９を製造した。これらの各サンプル
と、保磁力が１５００Ｏｅのハードディスクとを用い
て、実施例１と同様の測定を行った。結果は表３に示さ
れるとおりである。

【０１３７】

【表３】

【０１３８】また、サンプルＮｏ．１〜９の下部および
上部磁極層９１、９５は、Ｘ線回折チャートをみたと
き、Ｆｅ（１１０）ピークに対するＦｅ（２００）ピー
クの相対強度比が１〜１０程度であり、電子線回折パタ
ーンからも（１００）配向が認められた。なお、本発明
のサンプルは、耐食性も良好であった。

【０１３９】以上の結果から本発明の効果が明らかであ
る。

【０１４０】

【発明の効果】本発明の軟磁性薄膜は、飽和磁束密度Ｂ
ｓが高い。加えて、耐熱性が高く、特に（１００）配向
性が強いため、保磁力Ｈｃが低く、透磁率μが高い、優
れた軟磁気特性を有する。このため、本発明の磁気ヘッ
ドは、オーバーライト特性や記録・再生感度等が高く、
優れた電磁変換特性を有する。

【０１４１】そして、本発明の軟磁性薄膜は耐食性や耐
摩耗性に優れるため、信頼性の高い磁気ヘッドが実現す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＭＩＧ型磁気ヘッドの１例を示す部分
断面図である。

【図２】本発明のＭＩＧ型磁気ヘッドの１例を示す部分
断面図である。

【図３】本発明のＥＤＧ型のＭＩＧ型磁気ヘッドの１例
を示す部分断面図である。

【図４】本発明の薄膜磁気ヘッドの１例を示す部分断面
図である。

【図５】本発明の軟磁性薄膜のＸ線回折チャートを示す
グラフである。

【符号の説明】

１ 第１コア ２ 第２コア ３ 溶着ガラス ４ 軟磁性薄膜 ５、５１、５３ ギャップ ６ 低飽和磁束密度合金薄膜 ７ スライダ ８１、８３、８５ 絶縁層 ９１ 下部磁極層 ９５ 上部磁極層 １０ ギャップ層 １１ コイル層 １２ 保護層

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−132109（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−275605（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−218006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−58807（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 10/08 - 10/14 C22C 38/00 303

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記式で表わされる原子比組成を有し、
   ２００〜８００℃の温度で熱処理を行ない、Ｘ線回折に
   て、Ｆｅ（１１０）ピークに対するＦｅ（２００）ピー
   クの相対強度比が１／３以上であり、飽和磁束密度Ｂｓ
   が１６０００Ｇ以上であり、保磁力Ｈｃが１ Oe 以下で
   あることを特徴とする軟磁性薄膜（但し、Ｘ線回折に
   て、Ｆｅ（１１０）ピークに対するＦｅ（２００）ピー
   クの相対強度比が１以上のものを除く）。 式 [(Ｆｅ_1-y Ｎｉ_y)_1-x Ｍ_x]_1-z Ｎ_z （上式においてＭは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
   Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＭｎおよびＢから選
   ばれる１種以上であり、０．００１≦ｘ≦０．１５、０
   ≦ｙ≦０．１、０．００１≦ｚ≦０．１５である。）
2. 【請求項２】 下記式で表わされる原子比組成を有し、
   ２００〜８００℃の温度で熱処理を行ない、電子線回折
   にてＦｅ（２００）面配向を持ち、飽和磁束密度Ｂｓが
   １６０００Ｇ以上であり、保磁力Ｈｃが１ Oe 以下であ
   ることを特徴とする軟磁性薄膜（但し、Ｘ線回折にて、
   Ｆｅ（１１０）ピークに対するＦｅ（２００）ピークの
   相対強度比が１以上のものを除く）。 式 [(Ｆｅ_1-y Ｎｉ_y)_1-x Ｍ_x]_1-z Ｎ_z （上式においてＭは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
   Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＭｎおよびＢから選
   ばれる１種以上であり、０．００１≦ｘ≦０．１５、０
   ≦ｙ≦０．１、０．００１≦ｚ≦０．１５である。）
3. 【請求項３】 一対のコア間に、請求項１または２に記
   載の軟磁性薄膜を有することを特徴とする磁気ヘッド。
4. 【請求項４】 前記一対のコアを作業温度Ｔｗが４５０
   〜７５０℃の溶着ガラスにより溶着一体化した請求項３
   に記載の磁気ヘッド。
5. 【請求項５】 上部磁極層と、下部磁極層と、保護層と
   を有する薄膜磁気ヘッドであって、 前記上部磁極層および下部磁極層が、請求項１または２
   に記載の軟磁性薄膜で形成されていることを特徴とする
   磁気ヘッド。
6. 【請求項６】 基板上に形成された請求項１または２に
   記載の軟磁性薄膜で磁気回路が形成されていることを特
   徴とする磁気ヘッド。