JP4041948B2 - 軟磁性薄膜及びその製造方法並びにその薄膜を用いた薄膜磁気ヘッド - Google Patents
軟磁性薄膜及びその製造方法並びにその薄膜を用いた薄膜磁気ヘッド Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記憶装置用薄膜磁気ヘッド、さらには薄膜インダクタや薄膜トランスなどの磁気デバイスの磁極材料として最適な軟磁性薄膜及びその製造方法、並びに磁気記憶装置用の薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
軟磁性薄膜は薄膜磁気ヘッドや薄膜インダクタ、薄膜トランスなどの工業分野などで広く用いられている。薄膜磁気ヘッドにおいては、高密度磁気記録を行うために、ますます強くかつ高速に変化する書き込み磁界を発生させる必要がある。特に高記録密度を達成するためには、ヘッドにはヘッドそのものの微細化とヘッドコア先端の書き込み部の微細化が必要とされている。また、微細なヘッドでは、そのコア材料からの書き込み能力が減少するために、高い書き込み能力を得るためには高飽和磁束密度（Ｂｓ）が必要である。また、高速書き込みを行う際に渦電流の影響が大きくなりすぎて磁化変化が追随できず、書き込み能力が急速に低下する。渦電流を抑制するためには、磁性体の電気抵抗率を大きくする必要がある。
【０００３】
無電解めっき法は、現行の電気めっき法に比べ、外部電源を用いずに成膜が可能という特徴から、微細で複雑なパターンにおいても均一な膜厚、均一な組成が得やすい成膜方法である。そのために、無電解めっき法による磁気ヘッドコアの作製が期待される。また、薄膜インダクタ、薄膜トランスなどにおいても、ヘッド同様に高飽和磁束密度を有する軟磁性薄膜が求められており、より微細なパターンが求められている。
【０００４】
無電解めっき法によるヘッドコア作製の試みは、たとえば、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，“ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ， ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ， ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥＳ ＶＩ ＡＰＰＲＩＣＡＴＩＯＮＳ ＴＯ ＳＴＲＡＧＥ ＡＮＤ ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ（ＭＥＭＳ）”ＰＶ２０００−２９巻、２９７〜３０８ページに無電解ＣｏＦｅＢめっきを用いた検討が報告されている。
【０００５】
無電解めっき法によるヘッドコア作製の試みは、たとえば、特開２００１−１０１６１８号公報に、無電解めっき法により作製した軟磁性多層膜を用いた検討が報告されている。
【０００６】
高Ｂｓを有する軟磁性薄膜としては、たとえば、特許第２８２１４５６号公報に、電気めっき法によるＢｓが１．７〜２．１Ｔを有するＣｏＮｉＦｅ軟磁性薄膜の製造方法が示されている。
【０００７】
高Ｂｓかつ高比抵抗を有する軟磁性薄膜としては、たとえば、特許第３２１１８１５号公報に、電気めっき法によるＢｓが１．７〜２．０Ｔ、比抵抗３０〜２００μΩｃｍを有するＣｏＮｉＦｅ軟磁性薄膜の製造方法が示されている。
【０００８】
無電解めっき法による高Ｂｓを有する軟磁性薄膜としては、たとえば、特開平７−２２０９２１号公報に、Ｂｓ＝１．６〜１．８Ｔを有するＣｏＦｅＢ軟磁性薄膜の作製方法が示されているが、比抵抗は２０〜３０μΩｃｍと推測され、高い値を有していない。
【０００９】
無電解めっき法による高Ｂｓを有する軟磁性薄膜としては、たとえば、Ｍｅｅｔｉｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ｏｆ Ｊｏｉｎｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ２００th Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ５２ndＭｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｎｏ．６６４に、Ｂｓが１．８〜１．９Ｔを有するＣｏＮｉＦｅＢ軟磁性薄膜の作製方法が示されているが、比抵抗は２０〜３０μΩｃｍと推測され、高い値を有していない。
【００１０】
無電解めっき法による高比抵抗を有する軟磁性薄膜としては、たとえば、表面技術協会第１０１回講演大会講演要旨集２５８ページに記載されているが、比抵抗は最大１３０μΩｃｍを示しているものの、Ｂｓは１．３Ｔ以下であり、高いＢｓと高い比抵抗を有する軟磁性薄膜は実現していない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、無電解めっき法により得られ、特にはＢｓが１．６Ｔ以上、比抵抗が４０μΩｃｍ以上の値を有する軟磁性薄膜、その製造方法、その軟磁性薄膜を用いた薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、高速かつ高い書き込み能力を有する微細なヘッドを作るためには、無電解めっき法により高Ｂｓかつ高比抵抗を有する軟磁性薄膜を作製する必要がある点に鑑み、鋭意検討をおこなった結果、Ｃｏイオン、Ｆｅイオン、Ｎｉイオン、ジメチルアミンボラン等のホウ素系還元剤、更に錯化剤としてβ−アラニン、ジエチレントリアミン、Ｌ−グルタミン酸塩、グリシン等のアミノ基を含む錯化剤を含有する無電解めっき浴を用いて、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｂ及びＣを含有し、Ｃｏ含有量が４０〜８０ａｔ％、Ｆｅ含有量が１５〜４０ａｔ％、Ｎｉ含有量が５〜２０ａｔ％、Ｂ含有量が０．５〜５ａｔ％、Ｃ含有量が０．４〜５ａｔ％である薄膜が、高い飽和磁束密度と優れた軟質磁気特性と高い比抵抗（特には比抵抗が４０μΩｃｍ以上）を兼ね備えた軟磁性薄膜の作製が可能であることを知見し、本発明をなすに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、
（１）Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｂ及びＣを含有し、Ｃｏ含有量が４０〜８０ａｔ％、Ｆｅ含有量が１５〜４０ａｔ％、Ｎｉ含有量が５〜２０ａｔ％、Ｂ含有量が０．５〜５ａｔ％、Ｃ含有量が０．４〜５ａｔ％であり、Ｃｏイオン、Ｆｅイオン、Ｎｉイオン、ホウ素系還元剤を含有し、錯化剤としてアミノ基を有する錯化剤を単独で若しくはアミノ基を含まない錯化剤と組み合わせて使用した無電解めっき浴を用いた無電解めっき法により作製され、飽和磁束密度（Ｂｓ）が１．６Ｔ以上、かつ比抵抗が４０μΩｃｍ以上であることを特徴とする軟磁性薄膜、
（２）保磁力が８Ｏｅ以下であることを特徴とする（１）の軟磁性薄膜、
（３）アミノ基を有する錯化剤が、β−アラニン、ジエチレントリアミン、Ｌ−グルタミン酸塩及びグリシンから選ばれ、アミノ基を含まない錯化剤がクエン酸ナトリウム又は酒石酸ナトリウムである（１）又は（２）記載の軟磁性薄膜、
（４）ホウ素系還元剤としてジメチルアミンボランを０．０１〜０．２モル／リットルで用いたことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項記載の軟磁性薄膜、
（５）Ｃｏイオン、Ｆｅイオン、Ｎｉイオン、ホウ素系還元剤を含有し、錯化剤としてアミノ基を有する錯化剤を単独で若しくはアミノ基を含まない錯化剤と組み合わせて使用した無電解めっき浴中に基板を浸漬させて無電解めっきを行い、上記基板上に（１）又は（２）記載の軟磁性薄膜を形成することを特徴とする軟磁性薄膜の製造方法、
（６）アミノ基を有する錯化剤が、β−アラニン、ジエチレントリアミン、Ｌ−グルタミン酸塩及びグリシンから選ばれ、アミノ基を含まない錯化剤がクエン酸ナトリウム又は酒石酸ナトリウムである（５）記載の軟磁性薄膜の製造方法、
（７）ホウ素系還元剤としてジメチルアミンボランを０．０１〜０．２モル／リットルで用いたことを特徴とする（５）又は（６）記載の軟磁性薄膜の製造方法、
（８）Ｃｏイオン濃度が０．０２〜０．２モル／リットル、Ｆｅイオン濃度が０．００５〜０．０５モル／リットル、Ｎｉイオン濃度が０．００１〜０．０１モル／リットルであることを特徴とする（５）〜（７）のいずれか１項記載の軟磁性薄膜の製造方法、
（９）（１）〜（４）のいずれか１項記載の軟磁性薄膜を薄膜磁気ヘッドの記録材料の一部若しくは全部に用いた薄膜磁気ヘッド
を提供する。
【００１４】
本発明によれば、より微細で高速で高い書き込み能力を付与することが可能であり、高密度、高速記録が可能となる。
【００１５】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
【００１６】
本発明の軟磁性薄膜は、無電解めっき法により作製されたもので、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｂ及びＣを含有し、Ｃｏ含有量が４０〜８０ａｔ％、Ｆｅ含有量が１５〜４０ａｔ％、Ｎｉ含有量が５〜２０ａｔ％、Ｂ含有量が０．５〜５ａｔ％、Ｃ含有量が０．４〜５ａｔ％である。この場合、Ｂの含有量は好ましくは０．５〜２ａｔ％、Ｃの含有量は好ましくは０．４〜２ａｔ％、より好ましくは０．４〜１．０ａｔ％である。
【００１７】
また、本発明の軟磁性薄膜の比抵抗は、４０μΩｃｍ以上が好ましく、より好ましくは６０μΩｃｍ以上、更に好ましくは８０μΩｃｍ以上である。比抵抗の上限としては、限定されるものではないが、通常３００μΩｃｍ以下、特に２００μΩｃｍ以下である。
【００１８】
更に、本発明の軟磁性薄膜は、通常、Ｂｓが１．６Ｔ以上、特には１．７〜２．１Ｔを示す。
【００１９】
保磁力は通常８Ｏｅ以下、好ましくは５Ｏｅ以下、特に好ましい条件（撹拌条件下）では３Ｏｅ以下になる。
【００２０】
なお、異方性磁界を２５〜３０Ｏｅと高く付与することが可能である。軟磁性薄膜に適度の磁気異方性を付与したい場合には、めっき中に直交磁場をかけることが好ましい。また、成膜後に磁場中で熱処理を行うことでも異方性を付与することが可能である。
【００２１】
本発明の軟磁性薄膜は、Ｃｏイオン、Ｆｅイオン、Ｎｉイオン及びホウ素系還元剤を含有し、更にアミノ基を有する錯化剤を含むめっき浴を用いる無電解めっき法により、容易に形成可能である。
【００２２】
めっき浴中におけるＣｏイオン濃度、Ｆｅイオン濃度及びＮｉイオン濃度は、目的とする膜組成や要求される膜形成速度などに応じて適宜決定するが、通常、Ｃｏイオン濃度を０．０２〜０．２モル／リットル、Ｆｅイオン濃度を０．００５〜０．０５モル／リットル、Ｎｉイオン濃度を０．００１〜０．０１モル／リットルとする。より好ましくはＣｏイオン濃度を０．０４〜０．１モル／リットル、Ｆｅイオン濃度を０．０２〜０．０６モル／リットル、Ｎｉイオン濃度を０．０２〜０．０６モル／リットルとする。なお、Ｃｏイオン、Ｆｅイオン、Ｎｉイオン濃度の合計は０．３モル／リットル以下、好ましくは０．２モル／リットル以下であることがよい。
【００２３】
これらの金属イオンの供給源は、硫酸塩、スルファミン酸塩、酢酸塩、硝酸塩等の水溶性の塩から選択することが好ましく、特に硫酸塩を用いることが好ましい。
【００２４】
還元剤としてはホウ素系還元剤を用いる必要がある。ホウ素系還元剤としては、ジメチルアミンボラン、トリメチルアミンボラン、水素化ホウ素ナトリウム等が好ましく、特にジメチルアミンボランが好ましい。ホウ素系還元剤の濃度は、０．０１〜０．５０モル／リットルであることが好ましい。特にジメチルアミンボランの場合は、０．０１〜０．０３モル／リットルが好ましく、０．０２〜０．０２５モル／リットルが特に好ましい。
【００２５】
めっき浴中には、錯化剤イオンが必要である。錯化剤としては、アミノ基を分子内に有する水溶性有機化合物を用いる。この有機化合物としては、ジエチレントリアミン、α−アラニン、β−アラニン、グルタミン酸又はそのナトリウム塩等の水溶性塩、グリシンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２６】
上記分子内にアミノ基を有する有機化合物は、本発明の磁性薄膜を製造する際に、炭素供給源となるものであり、その添加量は、上記磁性薄膜中の炭素含有量を与える有効量であるが、好ましくは２．０モル／リットル以下、より好ましくは０．１〜０．８モル／リットルである。
【００２７】
また、錯化剤イオンとして、アミノ基を分子内に有する水溶性有機化合物と、アミノ基を分子内に有さない水溶性有機化合物とを組み合わせて、錯化剤として用いることが望ましい。アミノ基を分子内に有さない錯化剤イオンとしては有機酸イオンが好ましく、具体的には、酒石酸、クエン酸、コハク酸、マロン酸、リンゴ酸、グルコン酸や、これらの塩を錯化剤としてめっき浴に添加することが好ましく、特に酒石酸若しくはその塩及びクエン酸若しくはその塩、特に酒石酸ナトリウム及びクエン酸ナトリウムを用いることが好ましい。錯化剤イオンの組み合わせ及び濃度は、用いる錯化剤の組み合わせに応じて適宜決定するが、錯化剤イオンの総濃度は、好ましくは２．０モル／リットル以下、より好ましくは０．１〜０．８モル／リットルである。
【００２８】
めっき浴中には、アンモニア源が含まれることが好ましい。アンモニア源としては硫酸アンモニウム、塩化アンモニウムなどのアンモニウム塩が好ましい。アンモニアを添加することで析出速度が増加し、軟磁気特性が向上するが、添加量が多いと逆に析出速度が減少するために、適量添加することが必要である。添加濃度は組み合わされる錯化剤と析出速度により適宜決定するが、０．０５モル／リットル以上が好ましく、より好ましくは０．１〜０．５モル／リットルである。
【００２９】
めっき浴には亜リン酸イオン等の結晶調整剤を用いてもよく、このときの濃度は０．０１モル／リットル以上が好ましい。
【００３０】
めっき浴には、必要に応じ、ホウ酸等の緩衝剤、ドデシル硫酸ナトリウム等の界面活性剤を添加してもよい。
【００３１】
めっき反応を促進させ、析出速度を増加させることにより軟磁気特性が得られ易いために、めっき液の撹拌を行うことが好ましい。このときの撹拌方法は、基板の揺動や、回転ディスク電極撹拌めっき装置、めっき浴循環濾過装置によるめっき液の撹拌、パドルめっき装置による撹拌など、定量的な撹拌が好ましい。このときの撹拌速度は、撹拌手法により異なるが、撹拌を行わないときに比べ析出速度を増加させる撹拌速度で行うことが好ましく、特に析出速度が１０％以上増加する範囲で行うことが好ましい。
【００３２】
浴ｐＨは２〜１０、特に７〜１０とすることが好ましい。
【００３３】
浴温は、４０〜９５℃が好ましく、６０〜８０℃がより好ましい。
【００３４】
本発明において、軟磁性薄膜を析出させる基板は用途に応じて適宜選択すればよく、導電層の有無を問わない。この場合、基板の種類に応じ、軟磁性薄膜形成前に、無電解めっき等による公知の各種活性化処理を施してもよい。
【００３５】
なお、めっき膜（軟磁性薄膜）の厚さは適宜選定されるが、通常０．３〜５μｍ、特に０．５〜３μｍの範囲である。
【００３６】
以下、本軟磁性薄膜（めっき膜）のヘッドへの応用方法について図面を参照して説明する。
【００３７】
図１は、本発明の磁気ヘッドの一実施形態であり、図１（ａ）は、磁気ヘッドのエアベアリングサーフェース（ＡＢＳ）と垂直な断面図及び図１（ｂ）は、ＡＢＳから見た断面図である。
【００３８】
ここで、１は基板、２は被覆層、３は下シールド層、４はギャップ層、５は磁気抵抗効果素子、６は下部磁性層、６’は上シールド層、７は下部磁極端、８はギャップ層、９は上部磁極端、１０は書き込みコイル、１１は絶縁層、１２は上部磁性層、１３は被覆層を示す。
【００３９】
図１に示す薄膜磁気ヘッドは、下部磁性層６とギャップ層８が積層され、その上にパターニングされた上部磁極端９を配置し、パターニングした絶縁層１１と導体層からなる書き込みコイル１０を配置し、それらの上に上部磁性層１２が積層されてなる記録用ヘッドと、下シールド層３の上に２つのギャップ層４に挟まれた磁気抵抗効果素子５を配置し、それらの上に上シールド層６’が積層されてなる再生用ヘッドとからなる。本第１の実施の形態では、下部磁性層６と上シールド層６’は同一のものである。ここで、下シールド層３は基板１上にスパッタ等により形成されたアルミナからなる被覆層２上に形成されている。さらに、上部磁性層１２上は、スパッタ等によって形成されたアルミナからなる被覆層１３によって覆われている。
【００４０】
薄膜磁気ヘッドは、インダクティブヘッド素子を形成する上部磁性層１２、上部磁極端９及び下部磁性層６のうち全部若しくは一部に本発明の軟磁性薄膜（ＣｏＮｉＦｅＢＣめっき膜）を配置可能である。この場合、無電解めっき法で作製するために、絶縁層４、１１若しくはギャップ層８上に電気めっきに必要な導通層を用いる必要性が無く、非常に薄い金属層若しくはＰｄ活性化などを用いればよい。その上に無電解めっき法により本発明の薄膜を形成することができ、無電解めっき法であるために非常に微細な部分においても、均一に再現性よく成膜が可能である。
【００４１】
なお、どの部分にＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜を用いるかは、組み合わせる軟磁性薄膜のＢｓ、比抵抗、及び膜厚により異なる。
【００４２】
本発明のＢｓ及び比抵抗が高く、軟磁性薄膜の微細パターンの作製が容易であるという点を活かすのならば、上部磁極端９のみに用いればよい。他の下部磁性層６及び上部磁性層１２には、電気めっき及び無電解めっきによるパーマロイ薄膜などを用いることができる。
【００４３】
さらに、本発明のＢｓ及び比抵抗が高く、軟磁性薄膜の微細パターンの作製が容易であるという点を活かし、上部磁極端９、下部磁性層６及び上部磁性層１２のすべてのインダクティブヘッド用磁極材料に用いてもよい。
【００４４】
本発明の特に比抵抗が高く、軟磁性薄膜の微細パターンの作製が容易であるという点を活かし、下部磁性層６及び上部磁性層１２の片方若しくは両方に、本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ膜を用いてもよい。
【００４５】
本発明よりＢｓが高い軟磁性薄膜と組み合わされる場合、上部磁極端９に本発明より高いＢｓを有する軟磁性薄膜を用い、下部磁性層６及び上部磁性層１２の片方若しくは両方に、本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ膜を用いてもよい。
【００４６】
上部磁性層１２及び下部磁性層６の膜厚は、渦電流による高周波での透磁率低下を避けるため５μｍ以下、特に３μｍ以下が好ましい。
【００４７】
図２は、本発明の磁気ヘッドの他の実施形態であり、図２（ａ）は、磁気ヘッドのエアベアリングサーフェース（ＡＢＳ）と垂直な断面図及び図２（ｂ）は、ＡＢＳから見た断面図である。
【００４８】
図２に示す薄膜磁気ヘッドは、下部磁性層６、パターニングされた下部磁極端７とギャップ層８が積層され、その上にパターニングされた上部磁極端９を配置し、パターニングした絶縁層１１と導体層からなる書き込みコイル１０を配置し、それらの上に上部磁性層１２が積層されてなる記録用ヘッドと、下シールド層３の上に２つのギャップ層４に挟まれた磁気抵抗効果素子５を配置し、それらの上に上シールド層６’が積層されてなる再生用ヘッドとからなる。本第２の実施の形態では、下部磁性層６と上シールド層６’は同一のものである。ここで、下シールド層３は基板１上にスパッタ等により形成されたアルミナからなる被覆層２上に形成されている。さらに、上部磁性層１２上は、スパッタ等によって形成されたアルミナからなる被覆層１３によって覆われている。
【００４９】
薄膜磁気ヘッドは、インダクティブヘッド素子を形成する上部磁性層１２、上部磁極端９、下部磁性層６及び下部磁極端７のうち全部若しくは一部に本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣめっき膜を配置可能である。この場合も、無電解めっき法で作製するために、絶縁層４、１１若しくはギャップ層８上に電気めっきに必要な導通層を用いる必要性が無く、非常に薄い金属層若しくはＰｄ活性化などを用いればよい。その上に無電解めっき法により本発明の薄膜を形成することができ、無電解めっき法であるために非常に微細な部分においても、均一に再現性よく成膜が可能である。
【００５０】
どの部分にＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜を用いるかは、組み合わせる軟磁性薄膜のＢｓ、比抵抗及び膜厚により異なる。本発明のＢｓ及び比抵抗が高く、軟磁性薄膜の微細パターンの作製が容易であるという点を活かすのならば上部磁極端９及び下部磁極端７の両方若しくは片方のみに用いればよい。上部磁性層１２、上部磁極端９、下部磁性層６及び下部磁極端７のうち本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜を用いなかった部分には、電気めっき及び無電解めっきによるパーマロイ薄膜などを用いることができる。本発明のＢｓ及び比抵抗が高く、軟磁性薄膜の微細パターンの作製が容易であるという点を活かし、上部磁性層１２、上部磁極端９、下部磁性層６及び下部磁極端７のすべてのインダクティブヘッド用磁極材料に用いてもよい。本発明の特に比抵抗が高く、軟磁性薄膜の微細パターンの作製が容易であるという点を活かし、下部磁性層６及び上部磁性層１２の片方若しくは両方に本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜を用いてもよい。本発明よりＢｓが高い軟磁性薄膜と組み合わされる場合、上部磁極端９及び下部磁極端７の両方若しくは片方のみに本発明より高いＢｓを有する軟磁性薄膜を用い、上部磁性層１２、上部磁極端９、下部磁性層６及び下部磁極端７のうち本発明より高いＢｓを有する膜を用いなかった部分に、本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜を用いることができる。
【００５１】
なお、上部磁性層１２及び下部磁性層６の膜厚は、渦電流による高周波での透磁率低下を避けるため５μｍ以下、特に３μｍ以下が好ましい。
【００５２】
以上のように構成された薄膜磁気ヘッドは、本発明のＢｓ及び比抵抗が高いＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜を有する効果で、従来のヘッドに比べて高い書き込み能力を持つ。また、上部磁極端９や下部磁極端７を無電解めっき法で作製すれば、磁極端幅を容易に微細化可能である。その結果、保磁力の大きな磁気ディスク媒体に低ノイズで分解能の高い磁気記録パターンを書き込むことができる。
【００５３】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記の例で、めっき薄膜は、ＮｉＦｅ／チタンをガラス板上に形成した基板を１０％硫酸に１分間浸漬し、さらに１０ｐｐｍ塩化パラジウム溶液に５秒間浸漬して活性化処理を行ったものに形成した。このときのめっき薄膜は１μｍとした。めっき中には直交磁場を印可した。すなわち、永久磁石を２つ対にして向かい合わせることで直流磁場を起こしている。
【００５４】
また、磁気特性は振動試料型磁力計（ＶＳＭ）、１ターンコイル法、膜組成は蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）及び誘導結合プラズマ発光分析（ＩＣＰ）、炭素（Ｃ）の組成は燃焼法、比抵抗は四端子法を用いてそれぞれ測定を行った。
【００５５】
[実施例１，比較例]
β−アラニンを錯化剤の一部として用いた、ＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜の製造について具体的に説明する。本発明のめっき浴の組成及びめっき条件の一例を表１に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
図３は、表１の条件で作製した本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、めっき膜中のＣｏ、Ｆｅ及びＮｉの含有量の関係を示す。β−アラニンの添加量により多少の変化が認められるが、Ｆｅ含有量は２０〜２２ａｔ％と大きな変化が無く、高い値を維持している。このときのＢ含有量はβ−アラニンの添加量にかかわらず、ほぼ１ａｔ％であった。
【００５８】
図４は、表１の条件で作製した本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、めっき膜中のＣ含有量の関係を示す。β−アラニンの添加量を０．０２５ｍｏｌ／Ｌ以上にするとＣ含有量が０．０４ａｔ％以上になる。
【００５９】
図５は、表１の条件で作製した本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、β−アラニン添加量と膜の飽和磁束密度（Ｂｓ）の関係を示す。β−アラニン添加量と飽和磁束密度との間には明確な関係は見られず、どのめっき膜も１．６Ｔ以上の高い飽和磁束密度を示す。
【００６０】
図６は、表１の条件で作製した本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、β−アラニン添加量と膜の保磁力との関係を示す。β−アラニン添加量０．１ｍｏｌ／Ｌまでは、添加量と保磁力との間には明確な関係は見られず、どのめっき膜も３Ｏｅ以下の小さい保磁力を示す。更に添加量０．１５ｍｏｌ／Ｌまでは８Ｏｅ以下の保磁力を示す。
【００６１】
図７は、表１の条件で作製した本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、β−アラニン添加量と膜の比抵抗の関係を示す。β−アラニン添加量０．１ｍｏｌ／Ｌ添加で、７０〜８０μΩｃｍとなり、０．１５ｍｏｌ／Ｌ添加で、１４０〜１６０μΩｃｍとなる。
【００６２】
このように、表１の条件においてβ−アラニンを添加することで、飽和磁束密度が高くかつ優れた軟磁気特性を保ちながら、電気抵抗率を高めることが可能になる。
【００６３】
[実施例２]
様々なアミノ基を有する有機化合物を錯化剤の一部に用いたＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜の製造について具体的に説明する。本発明のめっき浴の組成及びめっき条件の一例を表２に示す。アミノ基を有する錯化剤としてはグルタミン酸ナトリウム、グリシン、アルギニン、ヒスチジンを用いた。得られたＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜の結果を表３に示す。
【００６４】
【表２】
【００６５】
【表３】
【００６６】
表２及び表３に示される結果から、本発明の効果が明らかである。
【００６７】
本発明にかかわる実施例２は、様々なアミノ基を有する有機化合物を錯化剤の一部に用いたＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜の製造であるが、グルタミン酸ナトリウムは濃度の増加とともに膜中のＣの共析量が増加し、高添加量にて高い比抵抗が得られており、全ての例において保磁力８Ｏｅ以下の良好な軟磁気特性を示す。このほかのアミノ基を有する有機化合物を錯化剤の一部に用いた例に関しても、膜中のＣ含有量が増加し、比抵抗が増加している。
【００６８】
このように、表２の条件においてアミノ基を有する有機化合物を添加することで、飽和磁束密度が高くかつ優れた軟磁気特性を保ちながら、電気抵抗率を高めることが可能になる。
【００６９】
なお、図１、２の薄膜磁気ヘッドに示すようにヘッドコアの作製を試みたところ、高い飽和磁束密度と高い比抵抗を併せ持つ微細なヘッドの作製が出来た。
【００７０】
【発明の効果】
本発明の軟磁性薄膜は、良好な低保磁力、高いＢｓ、高い比抵抗を併せ持ち、この軟磁性薄膜を用いた薄膜磁気ヘッドは高い書き込み能力を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】上部コアの一部に本発明である高飽和磁束密度を有するＣｏＮｉＦｅＢＣ軟磁性薄膜を無電解めっき法により作製した薄膜磁気ヘッドを示し、（ａ）は磁気ヘッドのエアベアリングサーフェースと垂直な断面図、(ｂ)は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図２】上部コア及び下部コアの一部に本発明である高飽和磁束密度を有するＣｏＮｉＦｅＢＣ軟磁性薄膜を無電解めっき法により作製した薄膜磁気ヘッドを示し、（ａ）は磁気ヘッドのエアベアリングサーフェースと垂直な断面図、(ｂ)は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図３】本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、めっき膜中のＣｏ、Ｎｉ及びＦｅの含有量の関係を示すグラフである。
【図４】本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、めっき膜中のＣ含有量の関係を示すグラフである。
【図５】本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、膜の飽和磁束密度の関係を示すグラフである。
【図６】本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、膜の保磁力の関係を示すグラフである。
【図７】本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、膜の比抵抗の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 基板
２ 被覆層
３ 下シールド層
４ ギャップ層
５ 磁気抵抗効果素子
６ 下部磁性層
６’ 上シールド層
７ 下部磁極端
８ ギャップ層
９ 上部磁極端
１０ 書き込みコイル
１１ 絶縁層
１２ 上部磁性層
１３ 被覆層
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記憶装置用薄膜磁気ヘッド、さらには薄膜インダクタや薄膜トランスなどの磁気デバイスの磁極材料として最適な軟磁性薄膜及びその製造方法、並びに磁気記憶装置用の薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
軟磁性薄膜は薄膜磁気ヘッドや薄膜インダクタ、薄膜トランスなどの工業分野などで広く用いられている。薄膜磁気ヘッドにおいては、高密度磁気記録を行うために、ますます強くかつ高速に変化する書き込み磁界を発生させる必要がある。特に高記録密度を達成するためには、ヘッドにはヘッドそのものの微細化とヘッドコア先端の書き込み部の微細化が必要とされている。また、微細なヘッドでは、そのコア材料からの書き込み能力が減少するために、高い書き込み能力を得るためには高飽和磁束密度（Ｂｓ）が必要である。また、高速書き込みを行う際に渦電流の影響が大きくなりすぎて磁化変化が追随できず、書き込み能力が急速に低下する。渦電流を抑制するためには、磁性体の電気抵抗率を大きくする必要がある。
【０００３】
無電解めっき法は、現行の電気めっき法に比べ、外部電源を用いずに成膜が可能という特徴から、微細で複雑なパターンにおいても均一な膜厚、均一な組成が得やすい成膜方法である。そのために、無電解めっき法による磁気ヘッドコアの作製が期待される。また、薄膜インダクタ、薄膜トランスなどにおいても、ヘッド同様に高飽和磁束密度を有する軟磁性薄膜が求められており、より微細なパターンが求められている。
【０００４】
無電解めっき法によるヘッドコア作製の試みは、たとえば、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，“ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ， ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ， ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥＳ ＶＩ ＡＰＰＲＩＣＡＴＩＯＮＳ ＴＯ ＳＴＲＡＧＥ ＡＮＤ ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ（ＭＥＭＳ）”ＰＶ２０００−２９巻、２９７〜３０８ページに無電解ＣｏＦｅＢめっきを用いた検討が報告されている。
【０００５】
無電解めっき法によるヘッドコア作製の試みは、たとえば、特開２００１−１０１６１８号公報に、無電解めっき法により作製した軟磁性多層膜を用いた検討が報告されている。
【０００６】
高Ｂｓを有する軟磁性薄膜としては、たとえば、特許第２８２１４５６号公報に、電気めっき法によるＢｓが１．７〜２．１Ｔを有するＣｏＮｉＦｅ軟磁性薄膜の製造方法が示されている。
【０００７】
高Ｂｓかつ高比抵抗を有する軟磁性薄膜としては、たとえば、特許第３２１１８１５号公報に、電気めっき法によるＢｓが１．７〜２．０Ｔ、比抵抗３０〜２００μΩｃｍを有するＣｏＮｉＦｅ軟磁性薄膜の製造方法が示されている。
【０００８】
無電解めっき法による高Ｂｓを有する軟磁性薄膜としては、たとえば、特開平７−２２０９２１号公報に、Ｂｓ＝１．６〜１．８Ｔを有するＣｏＦｅＢ軟磁性薄膜の作製方法が示されているが、比抵抗は２０〜３０μΩｃｍと推測され、高い値を有していない。
【０００９】
無電解めっき法による高Ｂｓを有する軟磁性薄膜としては、たとえば、Ｍｅｅｔｉｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ｏｆ Ｊｏｉｎｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ２００th Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ５２ndＭｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｎｏ．６６４に、Ｂｓが１．８〜１．９Ｔを有するＣｏＮｉＦｅＢ軟磁性薄膜の作製方法が示されているが、比抵抗は２０〜３０μΩｃｍと推測され、高い値を有していない。
【００１０】
無電解めっき法による高比抵抗を有する軟磁性薄膜としては、たとえば、表面技術協会第１０１回講演大会講演要旨集２５８ページに記載されているが、比抵抗は最大１３０μΩｃｍを示しているものの、Ｂｓは１．３Ｔ以下であり、高いＢｓと高い比抵抗を有する軟磁性薄膜は実現していない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、無電解めっき法により得られ、特にはＢｓが１．６Ｔ以上、比抵抗が４０μΩｃｍ以上の値を有する軟磁性薄膜、その製造方法、その軟磁性薄膜を用いた薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、高速かつ高い書き込み能力を有する微細なヘッドを作るためには、無電解めっき法により高Ｂｓかつ高比抵抗を有する軟磁性薄膜を作製する必要がある点に鑑み、鋭意検討をおこなった結果、Ｃｏイオン、Ｆｅイオン、Ｎｉイオン、ジメチルアミンボラン等のホウ素系還元剤、更に錯化剤としてβ−アラニン、ジエチレントリアミン、Ｌ−グルタミン酸塩、グリシン等のアミノ基を含む錯化剤を含有する無電解めっき浴を用いて、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｂ及びＣを含有し、Ｃｏ含有量が４０〜８０ａｔ％、Ｆｅ含有量が１５〜４０ａｔ％、Ｎｉ含有量が５〜２０ａｔ％、Ｂ含有量が０．５〜５ａｔ％、Ｃ含有量が０．４〜５ａｔ％である薄膜が、高い飽和磁束密度と優れた軟質磁気特性と高い比抵抗（特には比抵抗が４０μΩｃｍ以上）を兼ね備えた軟磁性薄膜の作製が可能であることを知見し、本発明をなすに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、
（１）Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｂ及びＣを含有し、Ｃｏ含有量が４０〜８０ａｔ％、Ｆｅ含有量が１５〜４０ａｔ％、Ｎｉ含有量が５〜２０ａｔ％、Ｂ含有量が０．５〜５ａｔ％、Ｃ含有量が０．４〜５ａｔ％であり、Ｃｏイオン、Ｆｅイオン、Ｎｉイオン、ホウ素系還元剤を含有し、錯化剤としてアミノ基を有する錯化剤を単独で若しくはアミノ基を含まない錯化剤と組み合わせて使用した無電解めっき浴を用いた無電解めっき法により作製され、飽和磁束密度（Ｂｓ）が１．６Ｔ以上、かつ比抵抗が４０μΩｃｍ以上であることを特徴とする軟磁性薄膜、
（２）保磁力が８Ｏｅ以下であることを特徴とする（１）の軟磁性薄膜、
（３）アミノ基を有する錯化剤が、β−アラニン、ジエチレントリアミン、Ｌ−グルタミン酸塩及びグリシンから選ばれ、アミノ基を含まない錯化剤がクエン酸ナトリウム又は酒石酸ナトリウムである（１）又は（２）記載の軟磁性薄膜、
（４）ホウ素系還元剤としてジメチルアミンボランを０．０１〜０．２モル／リットルで用いたことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項記載の軟磁性薄膜、
（５）Ｃｏイオン、Ｆｅイオン、Ｎｉイオン、ホウ素系還元剤を含有し、錯化剤としてアミノ基を有する錯化剤を単独で若しくはアミノ基を含まない錯化剤と組み合わせて使用した無電解めっき浴中に基板を浸漬させて無電解めっきを行い、上記基板上に（１）又は（２）記載の軟磁性薄膜を形成することを特徴とする軟磁性薄膜の製造方法、
（６）アミノ基を有する錯化剤が、β−アラニン、ジエチレントリアミン、Ｌ−グルタミン酸塩及びグリシンから選ばれ、アミノ基を含まない錯化剤がクエン酸ナトリウム又は酒石酸ナトリウムである（５）記載の軟磁性薄膜の製造方法、
（７）ホウ素系還元剤としてジメチルアミンボランを０．０１〜０．２モル／リットルで用いたことを特徴とする（５）又は（６）記載の軟磁性薄膜の製造方法、
（８）Ｃｏイオン濃度が０．０２〜０．２モル／リットル、Ｆｅイオン濃度が０．００５〜０．０５モル／リットル、Ｎｉイオン濃度が０．００１〜０．０１モル／リットルであることを特徴とする（５）〜（７）のいずれか１項記載の軟磁性薄膜の製造方法、
（９）（１）〜（４）のいずれか１項記載の軟磁性薄膜を薄膜磁気ヘッドの記録材料の一部若しくは全部に用いた薄膜磁気ヘッド
を提供する。
【００１４】
本発明によれば、より微細で高速で高い書き込み能力を付与することが可能であり、高密度、高速記録が可能となる。
【００１５】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
【００１６】
本発明の軟磁性薄膜は、無電解めっき法により作製されたもので、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｂ及びＣを含有し、Ｃｏ含有量が４０〜８０ａｔ％、Ｆｅ含有量が１５〜４０ａｔ％、Ｎｉ含有量が５〜２０ａｔ％、Ｂ含有量が０．５〜５ａｔ％、Ｃ含有量が０．４〜５ａｔ％である。この場合、Ｂの含有量は好ましくは０．５〜２ａｔ％、Ｃの含有量は好ましくは０．４〜２ａｔ％、より好ましくは０．４〜１．０ａｔ％である。
【００１７】
また、本発明の軟磁性薄膜の比抵抗は、４０μΩｃｍ以上が好ましく、より好ましくは６０μΩｃｍ以上、更に好ましくは８０μΩｃｍ以上である。比抵抗の上限としては、限定されるものではないが、通常３００μΩｃｍ以下、特に２００μΩｃｍ以下である。
【００１８】
更に、本発明の軟磁性薄膜は、通常、Ｂｓが１．６Ｔ以上、特には１．７〜２．１Ｔを示す。
【００１９】
保磁力は通常８Ｏｅ以下、好ましくは５Ｏｅ以下、特に好ましい条件（撹拌条件下）では３Ｏｅ以下になる。
【００２０】
なお、異方性磁界を２５〜３０Ｏｅと高く付与することが可能である。軟磁性薄膜に適度の磁気異方性を付与したい場合には、めっき中に直交磁場をかけることが好ましい。また、成膜後に磁場中で熱処理を行うことでも異方性を付与することが可能である。
【００２１】
本発明の軟磁性薄膜は、Ｃｏイオン、Ｆｅイオン、Ｎｉイオン及びホウ素系還元剤を含有し、更にアミノ基を有する錯化剤を含むめっき浴を用いる無電解めっき法により、容易に形成可能である。
【００２２】
めっき浴中におけるＣｏイオン濃度、Ｆｅイオン濃度及びＮｉイオン濃度は、目的とする膜組成や要求される膜形成速度などに応じて適宜決定するが、通常、Ｃｏイオン濃度を０．０２〜０．２モル／リットル、Ｆｅイオン濃度を０．００５〜０．０５モル／リットル、Ｎｉイオン濃度を０．００１〜０．０１モル／リットルとする。より好ましくはＣｏイオン濃度を０．０４〜０．１モル／リットル、Ｆｅイオン濃度を０．０２〜０．０６モル／リットル、Ｎｉイオン濃度を０．０２〜０．０６モル／リットルとする。なお、Ｃｏイオン、Ｆｅイオン、Ｎｉイオン濃度の合計は０．３モル／リットル以下、好ましくは０．２モル／リットル以下であることがよい。
【００２３】
これらの金属イオンの供給源は、硫酸塩、スルファミン酸塩、酢酸塩、硝酸塩等の水溶性の塩から選択することが好ましく、特に硫酸塩を用いることが好ましい。
【００２４】
還元剤としてはホウ素系還元剤を用いる必要がある。ホウ素系還元剤としては、ジメチルアミンボラン、トリメチルアミンボラン、水素化ホウ素ナトリウム等が好ましく、特にジメチルアミンボランが好ましい。ホウ素系還元剤の濃度は、０．０１〜０．５０モル／リットルであることが好ましい。特にジメチルアミンボランの場合は、０．０１〜０．０３モル／リットルが好ましく、０．０２〜０．０２５モル／リットルが特に好ましい。
【００２５】
めっき浴中には、錯化剤イオンが必要である。錯化剤としては、アミノ基を分子内に有する水溶性有機化合物を用いる。この有機化合物としては、ジエチレントリアミン、α−アラニン、β−アラニン、グルタミン酸又はそのナトリウム塩等の水溶性塩、グリシンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２６】
上記分子内にアミノ基を有する有機化合物は、本発明の磁性薄膜を製造する際に、炭素供給源となるものであり、その添加量は、上記磁性薄膜中の炭素含有量を与える有効量であるが、好ましくは２．０モル／リットル以下、より好ましくは０．１〜０．８モル／リットルである。
【００２７】
また、錯化剤イオンとして、アミノ基を分子内に有する水溶性有機化合物と、アミノ基を分子内に有さない水溶性有機化合物とを組み合わせて、錯化剤として用いることが望ましい。アミノ基を分子内に有さない錯化剤イオンとしては有機酸イオンが好ましく、具体的には、酒石酸、クエン酸、コハク酸、マロン酸、リンゴ酸、グルコン酸や、これらの塩を錯化剤としてめっき浴に添加することが好ましく、特に酒石酸若しくはその塩及びクエン酸若しくはその塩、特に酒石酸ナトリウム及びクエン酸ナトリウムを用いることが好ましい。錯化剤イオンの組み合わせ及び濃度は、用いる錯化剤の組み合わせに応じて適宜決定するが、錯化剤イオンの総濃度は、好ましくは２．０モル／リットル以下、より好ましくは０．１〜０．８モル／リットルである。
【００２８】
めっき浴中には、アンモニア源が含まれることが好ましい。アンモニア源としては硫酸アンモニウム、塩化アンモニウムなどのアンモニウム塩が好ましい。アンモニアを添加することで析出速度が増加し、軟磁気特性が向上するが、添加量が多いと逆に析出速度が減少するために、適量添加することが必要である。添加濃度は組み合わされる錯化剤と析出速度により適宜決定するが、０．０５モル／リットル以上が好ましく、より好ましくは０．１〜０．５モル／リットルである。
【００２９】
めっき浴には亜リン酸イオン等の結晶調整剤を用いてもよく、このときの濃度は０．０１モル／リットル以上が好ましい。
【００３０】
めっき浴には、必要に応じ、ホウ酸等の緩衝剤、ドデシル硫酸ナトリウム等の界面活性剤を添加してもよい。
【００３１】
めっき反応を促進させ、析出速度を増加させることにより軟磁気特性が得られ易いために、めっき液の撹拌を行うことが好ましい。このときの撹拌方法は、基板の揺動や、回転ディスク電極撹拌めっき装置、めっき浴循環濾過装置によるめっき液の撹拌、パドルめっき装置による撹拌など、定量的な撹拌が好ましい。このときの撹拌速度は、撹拌手法により異なるが、撹拌を行わないときに比べ析出速度を増加させる撹拌速度で行うことが好ましく、特に析出速度が１０％以上増加する範囲で行うことが好ましい。
【００３２】
浴ｐＨは２〜１０、特に７〜１０とすることが好ましい。
【００３３】
浴温は、４０〜９５℃が好ましく、６０〜８０℃がより好ましい。
【００３４】
本発明において、軟磁性薄膜を析出させる基板は用途に応じて適宜選択すればよく、導電層の有無を問わない。この場合、基板の種類に応じ、軟磁性薄膜形成前に、無電解めっき等による公知の各種活性化処理を施してもよい。
【００３５】
なお、めっき膜（軟磁性薄膜）の厚さは適宜選定されるが、通常０．３〜５μｍ、特に０．５〜３μｍの範囲である。
【００３６】
以下、本軟磁性薄膜（めっき膜）のヘッドへの応用方法について図面を参照して説明する。
【００３７】
図１は、本発明の磁気ヘッドの一実施形態であり、図１（ａ）は、磁気ヘッドのエアベアリングサーフェース（ＡＢＳ）と垂直な断面図及び図１（ｂ）は、ＡＢＳから見た断面図である。
【００３８】
ここで、１は基板、２は被覆層、３は下シールド層、４はギャップ層、５は磁気抵抗効果素子、６は下部磁性層、６’は上シールド層、７は下部磁極端、８はギャップ層、９は上部磁極端、１０は書き込みコイル、１１は絶縁層、１２は上部磁性層、１３は被覆層を示す。
【００３９】
図１に示す薄膜磁気ヘッドは、下部磁性層６とギャップ層８が積層され、その上にパターニングされた上部磁極端９を配置し、パターニングした絶縁層１１と導体層からなる書き込みコイル１０を配置し、それらの上に上部磁性層１２が積層されてなる記録用ヘッドと、下シールド層３の上に２つのギャップ層４に挟まれた磁気抵抗効果素子５を配置し、それらの上に上シールド層６’が積層されてなる再生用ヘッドとからなる。本第１の実施の形態では、下部磁性層６と上シールド層６’は同一のものである。ここで、下シールド層３は基板１上にスパッタ等により形成されたアルミナからなる被覆層２上に形成されている。さらに、上部磁性層１２上は、スパッタ等によって形成されたアルミナからなる被覆層１３によって覆われている。
【００４０】
薄膜磁気ヘッドは、インダクティブヘッド素子を形成する上部磁性層１２、上部磁極端９及び下部磁性層６のうち全部若しくは一部に本発明の軟磁性薄膜（ＣｏＮｉＦｅＢＣめっき膜）を配置可能である。この場合、無電解めっき法で作製するために、絶縁層４、１１若しくはギャップ層８上に電気めっきに必要な導通層を用いる必要性が無く、非常に薄い金属層若しくはＰｄ活性化などを用いればよい。その上に無電解めっき法により本発明の薄膜を形成することができ、無電解めっき法であるために非常に微細な部分においても、均一に再現性よく成膜が可能である。
【００４１】
なお、どの部分にＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜を用いるかは、組み合わせる軟磁性薄膜のＢｓ、比抵抗、及び膜厚により異なる。
【００４２】
本発明のＢｓ及び比抵抗が高く、軟磁性薄膜の微細パターンの作製が容易であるという点を活かすのならば、上部磁極端９のみに用いればよい。他の下部磁性層６及び上部磁性層１２には、電気めっき及び無電解めっきによるパーマロイ薄膜などを用いることができる。
【００４３】
さらに、本発明のＢｓ及び比抵抗が高く、軟磁性薄膜の微細パターンの作製が容易であるという点を活かし、上部磁極端９、下部磁性層６及び上部磁性層１２のすべてのインダクティブヘッド用磁極材料に用いてもよい。
【００４４】
本発明の特に比抵抗が高く、軟磁性薄膜の微細パターンの作製が容易であるという点を活かし、下部磁性層６及び上部磁性層１２の片方若しくは両方に、本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ膜を用いてもよい。
【００４５】
本発明よりＢｓが高い軟磁性薄膜と組み合わされる場合、上部磁極端９に本発明より高いＢｓを有する軟磁性薄膜を用い、下部磁性層６及び上部磁性層１２の片方若しくは両方に、本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ膜を用いてもよい。
【００４６】
上部磁性層１２及び下部磁性層６の膜厚は、渦電流による高周波での透磁率低下を避けるため５μｍ以下、特に３μｍ以下が好ましい。
【００４７】
図２は、本発明の磁気ヘッドの他の実施形態であり、図２（ａ）は、磁気ヘッドのエアベアリングサーフェース（ＡＢＳ）と垂直な断面図及び図２（ｂ）は、ＡＢＳから見た断面図である。
【００４８】
図２に示す薄膜磁気ヘッドは、下部磁性層６、パターニングされた下部磁極端７とギャップ層８が積層され、その上にパターニングされた上部磁極端９を配置し、パターニングした絶縁層１１と導体層からなる書き込みコイル１０を配置し、それらの上に上部磁性層１２が積層されてなる記録用ヘッドと、下シールド層３の上に２つのギャップ層４に挟まれた磁気抵抗効果素子５を配置し、それらの上に上シールド層６’が積層されてなる再生用ヘッドとからなる。本第２の実施の形態では、下部磁性層６と上シールド層６’は同一のものである。ここで、下シールド層３は基板１上にスパッタ等により形成されたアルミナからなる被覆層２上に形成されている。さらに、上部磁性層１２上は、スパッタ等によって形成されたアルミナからなる被覆層１３によって覆われている。
【００４９】
薄膜磁気ヘッドは、インダクティブヘッド素子を形成する上部磁性層１２、上部磁極端９、下部磁性層６及び下部磁極端７のうち全部若しくは一部に本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣめっき膜を配置可能である。この場合も、無電解めっき法で作製するために、絶縁層４、１１若しくはギャップ層８上に電気めっきに必要な導通層を用いる必要性が無く、非常に薄い金属層若しくはＰｄ活性化などを用いればよい。その上に無電解めっき法により本発明の薄膜を形成することができ、無電解めっき法であるために非常に微細な部分においても、均一に再現性よく成膜が可能である。
【００５０】
どの部分にＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜を用いるかは、組み合わせる軟磁性薄膜のＢｓ、比抵抗及び膜厚により異なる。本発明のＢｓ及び比抵抗が高く、軟磁性薄膜の微細パターンの作製が容易であるという点を活かすのならば上部磁極端９及び下部磁極端７の両方若しくは片方のみに用いればよい。上部磁性層１２、上部磁極端９、下部磁性層６及び下部磁極端７のうち本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜を用いなかった部分には、電気めっき及び無電解めっきによるパーマロイ薄膜などを用いることができる。本発明のＢｓ及び比抵抗が高く、軟磁性薄膜の微細パターンの作製が容易であるという点を活かし、上部磁性層１２、上部磁極端９、下部磁性層６及び下部磁極端７のすべてのインダクティブヘッド用磁極材料に用いてもよい。本発明の特に比抵抗が高く、軟磁性薄膜の微細パターンの作製が容易であるという点を活かし、下部磁性層６及び上部磁性層１２の片方若しくは両方に本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜を用いてもよい。本発明よりＢｓが高い軟磁性薄膜と組み合わされる場合、上部磁極端９及び下部磁極端７の両方若しくは片方のみに本発明より高いＢｓを有する軟磁性薄膜を用い、上部磁性層１２、上部磁極端９、下部磁性層６及び下部磁極端７のうち本発明より高いＢｓを有する膜を用いなかった部分に、本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜を用いることができる。
【００５１】
なお、上部磁性層１２及び下部磁性層６の膜厚は、渦電流による高周波での透磁率低下を避けるため５μｍ以下、特に３μｍ以下が好ましい。
【００５２】
以上のように構成された薄膜磁気ヘッドは、本発明のＢｓ及び比抵抗が高いＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜を有する効果で、従来のヘッドに比べて高い書き込み能力を持つ。また、上部磁極端９や下部磁極端７を無電解めっき法で作製すれば、磁極端幅を容易に微細化可能である。その結果、保磁力の大きな磁気ディスク媒体に低ノイズで分解能の高い磁気記録パターンを書き込むことができる。
【００５３】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記の例で、めっき薄膜は、ＮｉＦｅ／チタンをガラス板上に形成した基板を１０％硫酸に１分間浸漬し、さらに１０ｐｐｍ塩化パラジウム溶液に５秒間浸漬して活性化処理を行ったものに形成した。このときのめっき薄膜は１μｍとした。めっき中には直交磁場を印可した。すなわち、永久磁石を２つ対にして向かい合わせることで直流磁場を起こしている。
【００５４】
また、磁気特性は振動試料型磁力計（ＶＳＭ）、１ターンコイル法、膜組成は蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）及び誘導結合プラズマ発光分析（ＩＣＰ）、炭素（Ｃ）の組成は燃焼法、比抵抗は四端子法を用いてそれぞれ測定を行った。
【００５５】
[実施例１，比較例]
β−アラニンを錯化剤の一部として用いた、ＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜の製造について具体的に説明する。本発明のめっき浴の組成及びめっき条件の一例を表１に示す。
【００５６】
【表１】
図３は、表１の条件で作製した本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、めっき膜中のＣｏ、Ｆｅ及びＮｉの含有量の関係を示す。β−アラニンの添加量により多少の変化が認められるが、Ｆｅ含有量は２０〜２２ａｔ％と大きな変化が無く、高い値を維持している。このときのＢ含有量はβ−アラニンの添加量にかかわらず、ほぼ１ａｔ％であった。
【００５８】
図４は、表１の条件で作製した本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、めっき膜中のＣ含有量の関係を示す。β−アラニンの添加量を０．０２５ｍｏｌ／Ｌ以上にするとＣ含有量が０．０４ａｔ％以上になる。
【００５９】
図５は、表１の条件で作製した本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、β−アラニン添加量と膜の飽和磁束密度（Ｂｓ）の関係を示す。β−アラニン添加量と飽和磁束密度との間には明確な関係は見られず、どのめっき膜も１．６Ｔ以上の高い飽和磁束密度を示す。
【００６０】
図６は、表１の条件で作製した本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、β−アラニン添加量と膜の保磁力との関係を示す。β−アラニン添加量０．１ｍｏｌ／Ｌまでは、添加量と保磁力との間には明確な関係は見られず、どのめっき膜も３Ｏｅ以下の小さい保磁力を示す。更に添加量０．１５ｍｏｌ／Ｌまでは８Ｏｅ以下の保磁力を示す。
【００６１】
図７は、表１の条件で作製した本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、β−アラニン添加量と膜の比抵抗の関係を示す。β−アラニン添加量０．１ｍｏｌ／Ｌ添加で、７０〜８０μΩｃｍとなり、０．１５ｍｏｌ／Ｌ添加で、１４０〜１６０μΩｃｍとなる。
【００６２】
このように、表１の条件においてβ−アラニンを添加することで、飽和磁束密度が高くかつ優れた軟磁気特性を保ちながら、電気抵抗率を高めることが可能になる。
【００６３】
[実施例２]
様々なアミノ基を有する有機化合物を錯化剤の一部に用いたＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜の製造について具体的に説明する。本発明のめっき浴の組成及びめっき条件の一例を表２に示す。アミノ基を有する錯化剤としてはグルタミン酸ナトリウム、グリシン、アルギニン、ヒスチジンを用いた。得られたＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜の結果を表３に示す。
【００６４】
【表２】
【表３】
表２及び表３に示される結果から、本発明の効果が明らかである。
【００６７】
本発明にかかわる実施例２は、様々なアミノ基を有する有機化合物を錯化剤の一部に用いたＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜の製造であるが、グルタミン酸ナトリウムは濃度の増加とともに膜中のＣの共析量が増加し、高添加量にて高い比抵抗が得られており、全ての例において保磁力８Ｏｅ以下の良好な軟磁気特性を示す。このほかのアミノ基を有する有機化合物を錯化剤の一部に用いた例に関しても、膜中のＣ含有量が増加し、比抵抗が増加している。
【００６８】
このように、表２の条件においてアミノ基を有する有機化合物を添加することで、飽和磁束密度が高くかつ優れた軟磁気特性を保ちながら、電気抵抗率を高めることが可能になる。
【００６９】
なお、図１、２の薄膜磁気ヘッドに示すようにヘッドコアの作製を試みたところ、高い飽和磁束密度と高い比抵抗を併せ持つ微細なヘッドの作製が出来た。
【００７０】
【発明の効果】
本発明の軟磁性薄膜は、良好な低保磁力、高いＢｓ、高い比抵抗を併せ持ち、この軟磁性薄膜を用いた薄膜磁気ヘッドは高い書き込み能力を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】上部コアの一部に本発明である高飽和磁束密度を有するＣｏＮｉＦｅＢＣ軟磁性薄膜を無電解めっき法により作製した薄膜磁気ヘッドを示し、（ａ）は磁気ヘッドのエアベアリングサーフェースと垂直な断面図、(ｂ)は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図２】上部コア及び下部コアの一部に本発明である高飽和磁束密度を有するＣｏＮｉＦｅＢＣ軟磁性薄膜を無電解めっき法により作製した薄膜磁気ヘッドを示し、（ａ）は磁気ヘッドのエアベアリングサーフェースと垂直な断面図、(ｂ)は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図３】本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、めっき膜中のＣｏ、Ｎｉ及びＦｅの含有量の関係を示すグラフである。
【図４】本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、めっき膜中のＣ含有量の関係を示すグラフである。
【図５】本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、膜の飽和磁束密度の関係を示すグラフである。
【図６】本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、膜の保磁力の関係を示すグラフである。
【図７】本発明のＣｏＮｉＦｅＢＣ薄膜における、めっき液へのβ−アラニン添加量と、膜の比抵抗の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 基板
２ 被覆層
３ 下シールド層
４ ギャップ層
５ 磁気抵抗効果素子
６ 下部磁性層
６’ 上シールド層
７ 下部磁極端
８ ギャップ層
９ 上部磁極端
１０ 書き込みコイル
１１ 絶縁層
１２ 上部磁性層
１３ 被覆層
Claims (9)
- Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｂ及びＣを含有し、Ｃｏ含有量が４０〜８０ａｔ％、Ｆｅ含有量が１５〜４０ａｔ％、Ｎｉ含有量が５〜２０ａｔ％、Ｂ含有量が０．５〜５ａｔ％、Ｃ含有量が０．４〜５ａｔ％であり、Ｃｏイオン、Ｆｅイオン、Ｎｉイオン、ホウ素系還元剤を含有し、錯化剤としてアミノ基を有する錯化剤を単独で若しくはアミノ基を含まない錯化剤と組み合わせて使用した無電解めっき浴を用いた無電解めっき法により作製され、飽和磁束密度（Ｂｓ）が１．６Ｔ以上、かつ比抵抗が４０μΩｃｍ以上であることを特徴とする軟磁性薄膜。
- 保磁力が８Ｏｅ以下であることを特徴とする請求項１記載の軟磁性薄膜。
- アミノ基を有する錯化剤が、β−アラニン、ジエチレントリアミン、Ｌ−グルタミン酸塩及びグリシンから選ばれ、アミノ基を含まない錯化剤がクエン酸ナトリウム又は酒石酸ナトリウムである請求項１又は２記載の軟磁性薄膜。
- ホウ素系還元剤としてジメチルアミンボランを０．０１〜０．２モル／リットルで用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の軟磁性薄膜。
- Ｃｏイオン、Ｆｅイオン、Ｎｉイオン、ホウ素系還元剤を含有し、錯化剤としてアミノ基を有する錯化剤を単独で若しくはアミノ基を含まない錯化剤と組み合わせて使用した無電解めっき浴中に基板を浸漬させて無電解めっきを行い、上記基板上に請求項１又は２記載の軟磁性薄膜を形成することを特徴とする軟磁性薄膜の製造方法。
- アミノ基を有する錯化剤が、β−アラニン、ジエチレントリアミン、Ｌ−グルタミン酸塩及びグリシンから選ばれ、アミノ基を含まない錯化剤がクエン酸ナトリウム又は酒石酸ナトリウムである請求項５記載の軟磁性薄膜の製造方法。
- ホウ素系還元剤としてジメチルアミンボランを０．０１〜０．２モル／リットルで用いたことを特徴とする請求項５又は６記載の軟磁性薄膜の製造方法。
- Ｃｏイオン濃度が０．０２〜０．２モル／リットル、Ｆｅイオン濃度が０．００５〜０．０５モル／リットル、Ｎｉイオン濃度が０．００１〜０．０１モル／リットルであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項記載の軟磁性薄膜の製造方法。
- 請求項１〜４のいずれか１項記載の軟磁性薄膜を薄膜磁気ヘッドの記録材料の一部若しくは全部に用いた薄膜磁気ヘッド。
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