JP4635626B2 - 軟磁性膜の製造方法及び磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば垂直記録磁気ヘッドの主磁極層などに使用される軟磁性膜に係わり、特にＣｏＦｅＮｉ合金の膜応力を低減させることが可能な軟磁性膜及びそれを用いた磁気ヘッドに関する。

垂直記録磁気ヘッドの主磁極層などに使用される軟磁性膜は、高飽和磁束密度を有することが必要とされており、高い飽和磁束密度を有する軟磁性膜としてＣｏＦｅＮｉ合金がある。前記ＣｏＦｅＮｉ合金は、例えばＮｉＦｅ合金などに比べて高い飽和磁束密度を有する。

例えば以下の特許文献１はＣｏＦｅ合金（ＣｏＦｅＮｉ合金に関する記載はない）の発明であるが、従来通常、メッキ浴中に添加されていたサッカリンナトリウムを添加せず、これによってＣｏＦｅ合金の飽和磁束密度を向上させることが出来ると記載されている。しかし、前記サッカリンナトリウムは膜応力の緩和剤として用いられることから、前記サッカリンナトリウムをメッキ浴中に添加しないと、膜応力が大きくなるといった問題が生じる。

この膜応力の上昇の問題は、ＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成する上で、メッキ浴中にサッカリンナトリウムを添加しない場合でも同様に起こる。

一方、特許文献２は、メッキ浴中にチオ尿素を添加し、元素Ｓを磁性膜中に積極的に含ませ、比抵抗を大きくすることで、高周波特性を向上させることを目的とする。しかし特許文献２には、軟磁性膜の膜応力についての言及がなされていないし、元素Ｓの添加によって飽和磁束密度や耐食性の向上を期待できない。
特開２００４−１５８８１８号公報 特開平１１−８６２１７号公報

上記したように、軟磁性膜中に元素Ｓをできるだけ含まないようにすることは、飽和磁束密度や耐食性等の向上を期待できる一方、膜応力が上昇するといった問題があった。このような膜応力の上昇は、軟磁性膜が膜剥がれを引き起こしやすくなる等、好ましくない。

ところで、軟磁性膜中には、複数の不純物元素が含有されることがわかっている。そして前記不純物元素の軟磁性膜中に取り込まれる量は微量（例えばｐｐｍ単位）で、前記不純物元素が軟磁気特性に大きな影響を及ぼさないと考えられたことから、従来では前記不純物元素の濃度比をコントロールすることはなされていなかった。

例えば特許文献１の表１には、実施例１，２としてＣｏＦｅ合金の組成比や飽和磁束密度、膜応力等が開示されている。しかし、実施例１，２を見ると、飽和磁束密度は高い数値を示しているものの、膜応力には、かなり大きなばらつきが見られ、特に１２００ＭＰａを越える膜応力を有するＣｏＦｅ合金も見られる。このような膜応力のばらつきは、ＣｏとＦｅの組成比がさほど異ならない軟磁性膜どうしでも見られる。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、ＣｏＦｅＮｉ合金において、膜中に含有される不純物の濃度比を調整することで膜応力の低下を促進させることが可能な軟磁性膜の製造方法及び磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉを主体として構成される軟磁性膜の製造方法であって、
ＦｅＳＯ ₄ ・７Ｈ ₂ Ｏ、ＣｏＳＯ ₄ ・７Ｈ ₂ Ｏ、ＮｉＳＯ ₄ ・６Ｈ ₂ Ｏ、Ｈ ₃ ＢＯ ₃ 、ＮａＣｌ、マロン酸及びラウリル硫酸Ｎａを添加し、サッカリンナトリウムを添加しないメッキ浴を形成し、
前記メッキ浴中におけるＦｅイオン、Ｎｉイオン、Ｃｏイオンの合計の金属イオン濃度を１．７５〜５．０ｇ／ｌの範囲内で調整し、パルス電流の電流密度を１０〜２７ｍＡ／ｃｍ ² の範囲内で調整して、不純物として含まれるＣｌとＳの濃度比（Ｃｌ／Ｓ）が、１以上で６０以下であるＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成することを特徴とするものである。

本発明では、ＣｏＦｅＮｉ合金中に微量に含有される不純物の元素Ｃｌと元素Ｓの濃度比を上記範囲内に調整することで、軟磁性膜の膜応力を効果的に小さく出来る。具体的には前記膜応力を１２００ＭＰａ以下に小さく出来る。また本発明では、膜応力のばらつきを小さくでき、膜応力が小さいＣｏＦｅＮｉ合金の歩留りの向上を図ることができる。

本発明における磁気ヘッドは、
記録媒体との対向面で、膜厚方向に所定の間隔をあけて対向する主磁極層と、リターンパス層と、前記主磁極層及びリターンパス層に記録磁界を与えるためのコイル層と、を有し、
前記主磁極層及び／またはリターンパス層が上記の軟磁性膜で形成されていることを特徴とするものである。

または本発明の磁気ヘッドは、
下部コア層及び上部コア層と、前記下部コア層と上部コア層との間に位置し且つトラック幅方向の幅寸法が前記下部コア層及び上部コア層よりも短く規制された磁極部とを有し、
前記磁極部は、下部コア層と連続する下部磁極層、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記下部磁極層と前記上部磁極層間に位置するギャップ層とで構成され、あるいは前記磁極部は、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記上部磁極層と下部コア層との間に位置するギャップ層とで構成され、
前記上部磁極層及び／または下部磁極層は、上記に記載された軟磁性膜で形成されていることを特徴とするものである。

本発明におけるＣｏＦｅＮｉ合金を、上記した主磁極層等に使用することで、高い飽和磁束密度と、優れた耐食性とともに低い膜応力を兼ね備えることから高記録密度化に適切に対応できるとともに膜剥がれ等も生じず耐久性に優れた磁気ヘッドを製造できる。

本発明では、ＣｏＦｅＮｉ合金中に微量に含有される不純物の元素Ｃｌと元素Ｓの濃度比を１〜６０の範囲内に調整することで、軟磁性膜の膜応力を効果的に小さく出来る。具体的には前記膜応力を１２００ＭＰａ以下に小さく出来る。また膜応力のばらつきを小さくでき、膜応力が小さいＣｏＦｅＮｉ合金の歩留りの向上を図ることができる。

図１は、本発明の垂直記録磁気ヘッドの構造を示す部分縦断面図である。
図１に示す垂直磁気記録ヘッドＨ１は記録媒体Ｍに垂直磁界を与え、記録媒体Ｍのハード膜Ｍａを垂直方向に磁化させるものである。

記録媒体Ｍは例えばディスク状であり、その表面に保磁力の高いハード膜Ｍａが、内方に磁気透過率の高いソフト膜Ｍｂを有しており、ディスクの中心が回転軸中心となって回転させられる。

スライダ２１はＡｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣなどの非磁性材料で形成されており、スライダ２１の対向面２１ａが記録媒体Ｍに対向し、記録媒体Ｍが回転すると、表面の空気流によりスライダ２１が記録媒体Ｍの表面から浮上し、またはスライダ２１が記録媒体Ｍに摺動する。

スライダ２１のトレーリング側端面２１ｂには、Ａｌ_２Ｏ_３またはＳｉＯ_２などの無機材料による非磁性絶縁層２２が形成されて、この非磁性絶縁層２２の上に読取り部Ｈ_Ｒが形成されている。

読取り部Ｈ_Ｒは下部シールド層２３と上部シールド層２６と、下部シールド層２３と上部シールド層２６との間の無機絶縁層（ギャップ絶縁層）２５内に位置する読み取り素子２４とを有している。読み取り素子２４は、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲなどの磁気抵抗効果を利用した素子である。

読取り部Ｈ_Ｒの上にＡｌ_２Ｏ_３またはＳｉＯ_２などの無機材料による分離層２７が形成されて、分離層２７の上に記録用の磁気ヘッドＨ１が設けられている。磁気ヘッドＨ１の記録媒体との対向面Ｈ１ａは、スライダ２１の対向面２１ａとほぼ同一面である。

なお、読取り部Ｈ_Ｒを設けず、スライダ２１のトレーリング側端部に垂直磁気記録用の磁気ヘッドＨ１のみを搭載してもよい。

垂直記録磁気ヘッドＨ１では、パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）などの強磁性材料がメッキされてヨーク層２８が形成されている。ヨーク層２８は、分離層２７内に埋設されており、記録媒体との対向面Ｈ１ａには露出していない。

ヨーク層２８の上面にはＮｉＦｅなどの導電性金属膜によるメッキ下地膜２９がスパッタにより成膜されている。

図１に示す実施形態では、下地膜２９の上に、主磁極層３０がメッキで形成されている。主磁極層３０はＣｏＦｅＮｉ合金がメッキされて形成されたものである。

前記主磁極層３０上には、非磁性材料で形成されたギャップ層３３が形成され、前記ギャップ層３３上に、コイル絶縁下地層３５を介してコイル層３６が形成されている。前記ギャップ層３３上には、ギャップデプス（Ｇｄ）を規制するためのＧｄ決め層４２が形成され、前記コイル層３６上はレジスト等によるコイル絶縁層３８によって覆われている。

前記主磁極層３０の後端部上から前記対向面Ｈ１ａにかけてリターンパス層３４が形成され、前記対向面Ｈ１ａで、膜厚方向（図示Ｚ方向）にギャップ層３３を介して、すなわち所定の間隔を空けて、前記主磁極層３０とリターンパス層３４が対向している。

前記主磁極層３０の前記対向面Ｈ１ａ側に向く前端面３０ａは、前記リターンパス層３４の前記対向面Ｈ１ａ側に向く前端面３４ａに比べて十分に小さい面積であり、前記コイル層３６に記録電流が与えられると、コイル層３６を流れる電流の電流磁界によってリターンパス層３４とヨーク層２８、主磁極層３０に記録磁界が誘導される。そして前記主磁極層３０の前端面３０ａに洩れ記録磁界の磁束φが集中し、この集中している磁束φにより前記ハード膜Ｍａが垂直方向へ磁化されて、磁気データが記録される。

図１における主磁極層３０は、上記したようにＣｏＦｅＮｉ合金で形成され、不純物として含まれるＣｌとＳの濃度比（Ｃｌ／Ｓ）が、１以上で６０以下に調整されている。

元素Ｃｌと元素Ｓの前記主磁極層３０内での含有量は微量（ｐｐｍ単位）であり、濃度比は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析計）で測定することが出来る。前記ＴＯＦ−ＳＩＭＳを用いることで、元素Ｃｌと元素Ｓのイオン数を求めることができ、Ｃｌイオン数／Ｓイオン数が、上記の濃度比として示される。前記Ｃｌ／Ｓの濃度比を１以上で６０以下に調整することで、膜応力を１２００ＭＰａ以下に抑えることが可能になる。また、Ｃｌ／Ｓの濃度比を４０以下に抑えることで、膜応力を１０００ＭＰａ以下にでき、Ｃｌ／Ｓの濃度比を１０以下に抑えることで、膜応力を８００ＭＰａ以下にできる。

このようにＣｌ／Ｓの濃度比を小さくしていくと、膜応力を小さく出来る。また、特に、Ｃｏ，Ｆｅ、Ｎｉのそれぞれの磁性元素をほぼ同じ組成比で構成した場合のみならず、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ組成比を多少変動（後述の実験ではＦｅ組成比を１５質量％前後変動）させた場合でも、前記Ｃｌ／Ｓの濃度比を上記の範囲内に調整することで、膜応力のばらつきを低減できる。

Ｆｅ組成比は、６５質量％〜９５質量％の範囲内であることが好ましく、Ｎｉ組成比は５質量％〜２５質量％の範囲内、Ｃｏは２質量％〜２５質量％の範囲内であることが好ましく、これにより２Ｔ以上の高い飽和磁束密度を得ることが出来る。Ｆｅ組成比とＮｉ組成比とＣｏ組成比と足した組成比は１００質量％である。厳密に言えば、ＣｏＦｅＮｉ合金中には不純物元素が含まれるから、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏの組成比を足した組成比は１００質量％にならないはずであるが、前記不純物元素の含有量は極めて小さいため、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）等で組成比を測定できない。このためこの発明においては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのそれぞれの組成比を足した組成比を１００質量％として示すとともに、不純物元素である元素Ｃｌと元素Ｓは、上記したＴＯＦ−ＳＩＭＳにより、Ｃｌ／Ｓの濃度比として表す。なお、前記Ｎｉの組成比は、１０質量％以上で１８質量％以下であることがより好ましい。これにより、高い飽和磁束密度を得ることが出来るとともに、保磁力Ｈｃの低減を図ることができ、具体的には３Ｏｅ（約２３７Ａ／ｍ）以下に保磁力Ｈｃを抑えることが出来る。

また前記Ｆｅ組成比が上記の範囲内であるとき、Ｃｌ／Ｓの濃度比がほぼ一定に保たれていれば、前記Ｆｅ組成比が上下しても、膜応力のばらつきは小さい。前記Ｃｌ／Ｓの濃度比が、膜応力の大きさの調整に大きく作用している。

本発明におけるＣｏＦｅＮｉ合金の製造方法について説明する。本発明では、メッキ浴中にサッカリンナトリウム（Ｃ_６Ｈ_４ＣＯＮＮａＳＯ_２）を添加しない。メッキ浴中には、ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ、ＣｏＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ、ＮｉＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ、Ｈ_３ＢＯ_３，ＮａＣｌ等を添加する。このとき、メッキ浴中におけるＦｅイオン、Ｎｉイオン、Ｃｏイオンの合計の金属イオン濃度が、１．７５〜５．０ｇ／ｌ程度の範囲内となるように、金属塩の含有量を調整する。

そしてパルス電流を用いた電気メッキ法により、ＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成する。前記パルス電流の電流密度を、約１０ｍＡ／ｃｍ^２〜２７ｍＡ／ｃｍ^２の範囲内で調整する。

Ｃｌ／Ｓの濃度比は、上記した金属イオン濃度や電流密度によって変化することが後述する実験によってわかっている。本発明では、Ｃｌ／Ｓの濃度比を１以上で６０以下の範囲内にするために、前記金属イオン濃度や電流密度を適切に調整する。

不純物として含まれるＣｌとＳの濃度比（Ｃｌ／Ｓ）が、１以上で６０以下であるＣｏＦｅＮｉ合金は、主磁極層２０のほかにリターンパス層３４に使用されてもよい。少なくとも主磁極層２０及びリターンパス層３４のどちらか一方に前記ＣｏＦｅＮｉ合金が使用される。

これによって前記主磁極層２０及び／またはリターンパス層３４の飽和磁束密度を適切に向上させることが出来るとともに膜応力を小さく出来る。具体的には前記飽和磁束密度を２．０Ｔ以上で、膜応力を１２００ＭＰａ以下に出来る。また耐食性にも優れる。

また、本発明におけるＣｏＦｅＮｉ合金を垂直磁気記録方式以外の磁気ヘッドの磁性層に用いることも出来る。
例えば、図２に示される磁気ヘッドを形成するときにも使える。

上部シールド層２６上には、Ａｌ_２Ｏ_３などからなる分離層２７を介して、インダクティブヘッドＨ２の下部コア層８０が積層されている。下部コア層８０は、ＮｉＦｅなどによって形成される。下部コア層８０上には、Ｇｄ決め層８１が形成され、Ｇｄ決め層８１は例えば絶縁材料などで形成される。

また、記録媒体との対向面からＧｄ決め層８１上にかけて、下部コア層８０及び上部コア層８６よりトラック幅方向寸法（図示Ｘ方向への幅寸法）が小さい磁極部８２が形成されている。

磁極部８２は下から下部磁極層８３、非磁性のギャップ層８４、及び上部磁極層８５が積層されている。

下部磁極層８３は、下部コア層８０上にメッキ形成されている。また下部磁極層８３の上に形成されたギャップ層８４は、メッキ形成可能な非磁性金属材料で形成されていることが好ましい。具体的には、ＮｉＰ、ＮｉＰＲｅ、ＮｉＰｄ、ＮｉＷ、ＮｉＭｏ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｃｒのうち１種または２種以上から選択されたものであることが好ましい。ギャップ層８４がメッキ形成可能な非磁性金属材料で形成されると、下部磁極層８３、ギャップ層８４及び上部磁極層８５を連続メッキ形成することが可能である。

なお本発明における具体的な実施形態としてギャップ層８４にはＮｉＰが使用される。ＮｉＰでギャップ層８４を形成することでギャップ層８４を適切に非磁性状態にできるからである。

さらにギャップ層８４の上に形成された上部磁極層８５は、その上に形成される上部コア層８６と磁気的に接続される。

上部磁極層８５とギャップ層８４の接合面Ｓのハイト方向長さ寸法（接合面Ｓの記録媒体との対向側からＧｄ決め層８１までの長さ寸法）で、ギャップデプス（Ｇｄ）が規制される。

図２に示すように、下地絶縁層９０上に、コイル層９２が２層構造となるようにパターン形成されている。各コイル層９２は絶縁材料層８７，８９によって覆われている。

前記磁極部８２上から絶縁層８９上にかけて上部コア層８６が例えばフレームメッキ法によりパターン形成されている。

上部コア層８６の基端部８６ｂは、下部コア層８０上に形成された、ＮｉＦｅなどの磁性材料製の接続層（バックギャップ層）８８に接続されている。

前記磁極部８２はトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法がトラック幅Ｔｗで形成されている。

図２に示す磁気ヘッドは、長手記録磁気ヘッドである。そして、本発明におけるＣｏＦｅＮｉ合金は、例えば上部磁極層８５に用いられる。これによって前記上部磁極層８５の飽和磁束密度及び耐食性を適切に向上させることが出来るとともに膜応力を小さく出来る。具体的には前記飽和磁束密度を２．０Ｔ以上で、膜応力を１２００ＭＰａ以下に出来る。

ＣｏＦｅＮｉ合金は、ほかに、下部磁極層８３に用いられてもよい。本発明では、上部磁極層８５及び下部磁極層８３のどちらか一方に、本発明におけるＣｏＦｅＮｉ合金が使用されればよい。また、前記磁極部８２は、ギャップ層８４と上部磁極層８５の２層構造であってもよい。

実験では、メッキ浴組成の異なる２つのメッキ浴を用意した。各メッキ浴組成は以下のとおりであった。

（メッキ浴−１）
ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ １１．０−１３．０（ｇ／ｌ）
ＣｏＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ ０．６（ｇ／ｌ）
ＮｉＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ １０（ｇ／ｌ）
Ｈ_３ＢＯ_３ ２５（ｇ／ｌ）
ＮａＣｌ ２５（ｇ／ｌ）
マロン酸 ０．０１（ｇ／ｌ）
ラウリル硫酸Ｎａ ０．０１（ｇ／ｌ）

（メッキ浴−２）
ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ ６．５−８．５（ｇ／ｌ）
ＣｏＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ ０．３（ｇ／ｌ）
ＮｉＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ ３．５（ｇ／ｌ）
Ｈ_３ＢＯ_３ ２５（ｇ／ｌ）
ＮａＣｌ ２５（ｇ／ｌ）
マロン酸 ０．００５（ｇ／ｌ）
ラウリル硫酸Ｎａ ０．０１（ｇ／ｌ）

上記メッキ浴−１，メッキ浴−２を用い、パルス電流にてＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成した。このとき、パルス電流密度を種々変化させて、以下の５種類の前記ＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成した。なおメッキ浴−１からは以下の３つのＣｏＦｅＮｉ合金を、メッキ浴−２からは以下の２つのＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成した。

（メッキ浴−１からメッキ形成された３種類のＣｏＦｅＮｉ合金）
ＣｏＦｅＮｉ合金（１）
パルス電流密度は１７．１ｍＡ／ｃｍ^２。メッキ浴中のＦｅイオンは２．２１ｇ／ｌ、Ｃｏイオンは０．１３ｇ／ｌ、Ｎｉイオンは２．２３ｇ／ｌで、これら金属イオン濃度の合計は４．５７ｇ／ｌであり、メッキ組成は、Ｆｅが８０．４質量％、Ｃｏが５．８質量％、Ｎｉが１３．８質量％であった。

ＣｏＦｅＮｉ合金（２）
パルス電流密度は２６．３ｍＡ／ｃｍ^２。メッキ浴中のＦｅイオンは２．２１ｇ／ｌ、Ｃｏイオンは０．１３ｇ／ｌ、Ｎｉイオンは２．２３ｇ／ｌで、これら金属イオン濃度の合計は４．５７ｇ／ｌであり、メッキ組成は、Ｆｅが８０．５質量％、Ｃｏが５．５質量％、Ｎｉが１４．０質量％であった。

ＣｏＦｅＮｉ合金（３）
パルス電流密度は１０．５ｍＡ／ｃｍ^２。メッキ浴中のＦｅイオンは２．６１ｇ／ｌ、Ｃｏイオンは０．１３ｇ／ｌ、Ｎｉイオンは２．２３ｇ／ｌで、これら金属イオン濃度の合計は４．９７ｇ／ｌであり、メッキ組成は、Ｆｅが８０．６質量％、Ｃｏが５．８質量％、Ｎｉが１３．６質量％であった。

（メッキ浴−２からメッキ形成された２種類のＣｏＦｅＮｉ合金）
ＣｏＦｅＮｉ合金（４）
パルス電流密度は１０．５ｍＡ／ｃｍ^２。メッキ浴中のＦｅイオンは１．６１ｇ／ｌ、Ｃｏイオンは０．０６ｇ／ｌ、Ｎｉイオンは０．７８ｇ／ｌで、これら金属イオン濃度の合計は２．４５ｇ／ｌであり、メッキ組成は、Ｆｅが８０．６質量％、Ｃｏが６．５質量％、Ｎｉが１２．９質量％であった。

ＣｏＦｅＮｉ合金（５）
パルス電流密度は１７．１ｍＡ／ｃｍ^２。メッキ浴中のＦｅイオンは１．３１ｇ／ｌ、Ｃｏイオンは０．０６ｇ／ｌ、Ｎｉイオンは０．７８ｇ／ｌで、これら金属イオン濃度の合計は２．１５ｇ／ｌであり、メッキ組成は、Ｆｅが８０．１質量％、Ｃｏが５．２質量％、Ｎｉが１４．７質量％であった。

そして上記５種類のＣｏＦｅＮｉ合金の膜応力を測定した。各ＣｏＦｅＮｉ合金のメッキ形成時のパルス電流密度と、各ＣｏＦｅＮｉ合金の膜応力との関係を図３に示す。

図３に示すように、パルス電流密度を小さくすると、ＣｏＦｅＮｉ合金の膜応力は小さくなることがわかった。また、メッキ浴−１でメッキ形成されたＣｏＦｅＮｉ合金に比べて、メッキ浴−２でメッキ形成されたＣｏＦｅＮｉ合金のほうが膜応力を小さく出来ることがわかった。上記したように、ＣｏＦｅＮｉ合金（４）（５）をメッキ形成する際のメッキ浴中の金属イオン濃度は、ＣｏＦｅＮｉ合金（１）（２）（３）をメッキ形成する際のメッキ浴中の金属イオン濃度に比べて小さくなっており、このことから、メッキ浴中に占める金属イオン濃度が低いほど膜応力を小さく出来るのではないかと考えられる。

次に、上記した５種類のＣｏＦｅＮｉ合金に含まれる不純物としての元素Ｃｌと元素Ｓとのイオン数をＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析計）を用いて測定し、元素Ｃｌのイオン数を元素Ｓのイオン数で割って濃度比（Ｃｌ／Ｓ）を求めた。

図４は、ＣｏＦｅＮｉ合金（１）〜（５）の膜応力とＣｌ／Ｓ濃度比との関係を示すグラフである。

図４に示すように、Ｃｌ／Ｓ濃度比が小さくなると、膜応力が小さくなることがわかった。また図３に示す実験結果と照らし合わせると、パルス電流密度を小さくしたほうが、Ｃｌ／Ｓ濃度比が小さくなることがわかった。図５は、図４の結果に基づき、対数グラフにて、横軸をＣｌ／Ｓ濃度比、縦軸を膜応力として示したグラフである。図４，図５に示す実験結果からＣｌ／Ｓ濃度比を１〜６０の範囲内に設定すれば、膜応力を１２００ＭＰａ以下に抑えることが出来ることがわかった。

次に、メッキ浴中のＮｉイオン濃度を０．７８ｇ／ｌに固定し、Ｆｅイオン濃度、Ｃｏイオン濃度をあわせた金属イオン濃度を１．７５ｇ／ｌ〜２．８５ｇ／ｌの範囲内とし、パルス電流を用いて、Ｆｅ組成比の異なるＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成した。また、パルス電流密度を１０．５ｍＡ／ｃｍ^２とした場合と、パルス電流密度を１７．１ｍＡ／ｃｍ^２とした場合の双方について実験を行なった。その実験結果を図６に示す。

図６に示すように、パルス電流密度を１０．５ｍＡ／ｃｍ^２にしたほうが、パルス電流密度を１７．１ｍＡ／ｃｍ^２にする場合に比べて膜応力を下げることが出来ることがわかった。パルス電流密度を１０．５ｍＡ／ｃｍ^２としてメッキ形成されたＣｏＦｅＮｉ合金のＣｌ／Ｓ濃度比は約１．１で、パルス電流密度を１７．１ｍＡ／ｃｍ^２としてメッキ形成されたＣｏＦｅＮｉ合金のＣｌ／Ｓ濃度比は約８．８であった。また、このようにＣｌ／Ｓ濃度比をほぼ一定値にすれば、Ｆｅ組成比が変動しても膜応力のばらつきを抑制出来ることもわかった。また、図６の実験で形成されたＣｏＦｅＮｉ合金は２．０Ｔ以上の高い飽和磁束密度を示した。

次に、メッキ浴中のＮｉイオン濃度を２．２３ｇ／ｌに固定し、Ｆｅイオン濃度、Ｃｏイオン濃度をあわせた金属イオン濃度を３．６０ｇ／ｌ〜４．９７ｇ／ｌの範囲内とし、パルス電流を用いて、Ｆｅ組成比の異なるＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成した。また、パルス電流密度を１０．５ｍＡ／ｃｍ^２とした場合と、パルス電流密度を２６．３ｍＡ／ｃｍ^２とした場合の双方について実験を行なった。その実験結果を図７に示す。

図７に示すように、パルス電流密度を１０．５ｍＡ／ｃｍ^２にしたほうが、パルス電流密度を２６．３ｍＡ／ｃｍ^２にする場合に比べて膜応力を下げることが出来ることがわかった。パルス電流密度を１０．５ｍＡ／ｃｍ^２としてメッキ形成されたＣｏＦｅＮｉ合金のＣｌ／Ｓ濃度比は約７．２で、パルス電流密度を２６．３ｍＡ／ｃｍ^２としてメッキ形成されたＣｏＦｅＮｉ合金のＣｌ／Ｓ濃度比は約５８であった。また、このようにＣｌ／Ｓ濃度比をほぼ一定値にすれば、Ｆｅ組成比が変動しても膜応力のばらつきを抑制出来ることもわかった。また、図６の実験で形成されたＣｏＦｅＮｉ合金は２．０Ｔ以上の高い飽和磁束密度を示した。

図６，図７に示すように、パルス電流密度は低いほうがＣｏＦｅＮｉ合金中に占めるＣｌ／Ｓ濃度比を小さくでき、膜応力を低く出来ることがわかった。さらに金属イオン濃度が低い図６のＣｏＦｅＮｉ合金のほうが、図７において、ほぼ同じＦｅ組成比を有するＣｏＦｅＮｉ合金と比較してみると膜応力が低くなることがわかった。

ＣｏＦｅＮｉ合金中に占めるＣｌ／Ｓ濃度比を１〜６０の間に収めるには、パルス電流の電流密度と、メッキ浴中に占める金属イオン濃度の調整が重要であることがわかった。パルス電流の電流密度を小さくすると成膜スピードが遅くなり、また、金属イオン濃度を小さくすると、金属イオンの還元反応がより優先して起こりやすくなり、その結果、Ｃｌ等の軽元素がメッキ膜中に取り込まれにくくなると考えられる。特に元素Ｃｌのほうが元素Ｓよりも、上記したパルス電流の電流密度と、メッキ浴中に占める金属イオン濃度の変化に敏感で、ＣｏＦｅＮｉ合金中に取り込まれるイオン数が大幅に変化しやすいこともわかった。ＴＯＦ−ＳＩＭＳでの測定結果であるが、一例を示せば、ＣｏＦｅＮｉ合金（１）のＣｌのイオン数は、９０１５６５で、Ｓのイオン数は２０９８３であったのに対し、ＣｏＦｅＮｉ合金（２）のＣｌのイオン数は、１７７３２４０で、Ｓのイオン数は、３０６２０であり、パルス電流値を上げることで、元素Ｓに比べて元素Ｃｌのイオン数が大幅に大きくなった。

上記の実験結果からパルス電流の電流密度は、１０〜２７ｍＡ／ｃｍ^２程度が好ましく、さらにメッキ浴中に占める金属イオン濃度は１．７５ｇ／ｌ〜５．０ｇ／ｌ程度であることが好ましいと考えられる。

次にＣｏＦｅＮｉ合金の耐食性について実験した。比較例として次のメッキ浴からＣｏＦｅＮｉ合金を新たにメッキ形成した。

（メッキ浴−３）
ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ ８．０（ｇ／ｌ）
ＣｏＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ ０．５（ｇ／ｌ）
ＮｉＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ １５．０（ｇ／ｌ）
Ｈ_３ＢＯ_３ ２５（ｇ／ｌ）
ＮａＣｌ ２５（ｇ／ｌ）
サッカリンＮａ １．０９（ｇ／ｌ）
ラウリル硫酸Ｎａ ０．０１（ｇ／ｌ）

上記メッキ浴−３を用い、パルス電流にてＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成した（比較例１）。このときパルス電流密度を２６．３ｍＡ／ｃｍ^２とした。

上記したＣｏＦｅＮｉ合金（１）を、実施例１とし、ＣｏＦｅＮｉ合金（２）を、実施例２とし、ＣｏＦｅＮｉ合金（３）を、実施例３とし、ＣｏＦｅＮｉ合金（４）を、実施例４とし、ＣｏＦｅＮｉ合金（５）を、実施例５とし、前記実施例１〜５と比較例１の各ＣｏＦｅＮｉ合金を２４時間、生理食塩水に浸漬し、腐食の発生を金属顕微鏡で観察した。その実験結果を以下の表１に示す。

表１に示すように比較例１のＣｏＦｅＮｉ合金には３％以上の面積に腐食が発生したことが顕微鏡により観察できた。一方、実施例１〜５の各ＣｏＦｅＮｉ合金には腐食は観察されなかった。このように比較例１のＣｏＦｅＮｉ合金に腐食が見られたのは、メッキ浴中にサッカリンナトリウムが含まれていたためである。よってメッキ浴にはサッカリンナトリウムを添加しないとともに、上記のようにＣｌ／Ｓ濃度比を１〜６０に調整することで、膜応力を小さく出来るとともに耐食性に優れたＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成できることがわかった。

本発明における磁気ヘッドの部分縦断面図、 図１とは異なる形態の本発明における磁気ヘッドの部分縦断面図、 メッキ浴組成の異なるメッキ浴−１とメッキ浴−２とを用い、これらメッキ浴からパルス電流密度を変えて、あわせて５種類のＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成したときの、パルス電流密度と各ＣｏＦｅＮｉ合金の膜応力との関係を示すグラフ、 上記５種類のＣｏＦｅＮｉ合金のＣｌ／Ｓ濃度比を、ＴＯＦ−ＳＩＭＳによって測定したときの、各ＣｏＦｅＮｉ合金の膜応力とＣｌ／Ｓ濃度比との関係を示すグラフ、 図４のグラフを対数グラフにて、横軸をＣｌ／Ｓ濃度比、縦軸を膜応力として示したグラフ、 メッキ浴中のＮｉイオン濃度を０．７８ｇ／ｌに固定し、Ｆｅイオン濃度、Ｃｏイオン濃度をあわせた金属イオン濃度を１．７５ｇ／ｌ〜２．８５ｇ／ｌの範囲内とし、パルス電流を用いて、Ｆｅ組成比の異なるＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成し、このとき、パルス電流密度を１０．５ｍＡ／ｃｍ^２とした場合と、パルス電流密度を１７．１ｍＡ／ｃｍ^２とした場合の双方について実験を行なったときの、各ＣｏＦｅＮｉ合金におけるＦｅ組成比と膜応力との関係を示すグラフ、 メッキ浴中のＮｉイオン濃度を２．２３ｇ／ｌに固定し、Ｆｅイオン濃度、Ｃｏイオン濃度をあわせた金属イオン濃度を３．６０ｇ／ｌ〜４．９７ｇ／ｌの範囲内とし、パルス電流を用いて、Ｆｅ組成比の異なるＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成し、このとき、パルス電流密度を１０．５ｍＡ／ｃｍ^２とした場合と、パルス電流密度を２６．３ｍＡ／ｃｍ^２とした場合の双方について実験を行なったときの、各ＣｏＦｅＮｉ合金におけるＦｅ組成比と膜応力との関係を示すグラフ、

符号の説明

３０ 主磁極層
３４ リターンパス層
８２ 磁極部
８３ 下部磁極層
８５ 上部磁極層
Ｈ１ 垂直磁気記録ヘッド

Claims (3)

1. Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉを主体として構成される軟磁性膜の製造方法であって、
   ＦｅＳＯ ₄ ・７Ｈ ₂ Ｏ、ＣｏＳＯ ₄ ・７Ｈ ₂ Ｏ、ＮｉＳＯ ₄ ・６Ｈ ₂ Ｏ、Ｈ ₃ ＢＯ ₃ 、ＮａＣｌ、マロン酸及びラウリル硫酸Ｎａを添加し、サッカリンナトリウムを添加しないメッキ浴を形成し、
   前記メッキ浴中におけるＦｅイオン、Ｎｉイオン、Ｃｏイオンの合計の金属イオン濃度を１．７５〜５．０ｇ／ｌの範囲内で調整し、パルス電流の電流密度を１０〜２７ｍＡ／ｃｍ ² の範囲内で調整して、不純物として含まれるＣｌとＳの濃度比（Ｃｌ／Ｓ）が、１以上で６０以下であるＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成することを特徴とする軟磁性膜の製造方法。
2. 記録媒体との対向面で、膜厚方向に所定の間隔をあけて対向する主磁極層と、リターンパス層と、前記主磁極層及びリターンパス層に記録磁界を与えるためのコイル層と、を有し、
   前記主磁極層及び／またはリターンパス層を請求項１記載の軟磁性膜でメッキ形成したことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
3. 下部コア層及び上部コア層と、前記下部コア層と上部コア層との間に位置し且つトラック幅方向の幅寸法が前記下部コア層及び上部コア層よりも短く規制された磁極部とを有し、
   前記磁極部は、下部コア層と連続する下部磁極層、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記下部磁極層と前記上部磁極層間に位置するギャップ層とで構成され、あるいは前記磁極部は、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記上部磁極層と下部コア層との間に位置するギャップ層とで構成され、
   前記上部磁極層及び／または下部磁極層を、請求項１に記載された軟磁性膜でメッキ形成したことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。

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