JPH01315109A - 非晶質軟磁性膜および磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ この発明は、ビデオテープデツキなどの磁気記録装置に
用いられる磁気ヘッドに関する。

［従来の技術］ この種の磁気ヘッドにおいては、磁気記録媒体の高密度
化に対応し得る磁気特性を有し、耐摩耗性あるいは成彩
性などの機械的性質の面においてら優れていることが要
求されている。そこでこれらの要求に答えることができ
る構造の磁気ヘッドとして、従来からヘッド材料として
多用されているフェライトの表面に、フェライトよりも
高い飽和磁束密度を有する軟磁性膜を形成した複合型磁
気ヘッド（通称ＭＩＧヘッド）が提供されるに至ってい
る。

この複合型磁気ヘッドは、一般に、フェライトからなる
一対の磁気コア半休がそれらの間に軟磁性膜とギャップ
部を介在させてガラスボンディングにより接合された構
造となっている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記構造の磁気ヘッドを製造する場合、一対の磁気コア
半休をガラスボンディングによって接合する必要がある
ので、磁気コア半休はガラスボンディング時に、通常、
５２０℃以上の高温に加熱されるものである。

そして、従来のＧｏ系非晶質膜は、飽和磁束密度（Ｂｓ
）を向上させようとすると耐熱性（結晶化温度）が悪く
なる関係にあり、その上限は組成系で決まり、従来、Ｃ
ｏ−Ｔ　ａ−Ｈｒ系が比較的高い耐熱性の部類に属して
いたが、それでもＢ　Ｓ”Ｆ　１００ＯＯＧを得ようと
すると５００℃程度の耐熱性が限界であり、耐熱性に不
満があった。

更に、このような従来のＣｏ系非晶質軟磁性膜を用いて
磁気ヘッドを製造しようとする場合、高温のガラスボン
ディングを行うと磁気コア半休と軟磁性膜との境界面で
酸素が関与する拡散反応が生じて境界部分の磁気特性が
劣化する問題がある。

即ち、磁気コア半休を構成するフェライト中の酸素原子
が高温状態で軟磁性膜側に拡散し、フェライト中の酸素
原子が不足してフェライトの結晶構造に変質を来し、磁
気特性が劣化するのである。

また、このような磁気特性に劣る部分が軟磁性膜に沿っ
て形成された場合、この部分が疑似ギャップを形成して
しまう問題があり、疑似ギャップの形成によりノイズが
増えるなど、磁気ヘッドの性能が低下するおそれがある
。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、
高温でガラスボンディングを行っても疑似ギャップが拡
大することがなく、疑似ギャップに起因するノイズを低
減できるとともに、より高温のガラスボンディング材を
使用することができてガラスボンディング材の信頼性を
向上させることのできる非晶質軟磁性膜およびそれを用
いた磁気ヘッドを提供することを目的とする。

［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
、Ｃｏ　Ｘ　Ｔａ　ｙ　Ｈｆ　ｚで示される組成を有し
、組成比Ｘ、ｙ、Ｚを原子％で ４％≦ｙ≦　１５％、 １　％≦２≦　１４　％ Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝　　＋　　０　０％、 なる範囲の軟磁性材料に、窒素を０．４〜４．０重量％
含有させた材料で非晶質軟磁性膜を構成した乙のである
。

また請求項２に記載した発明は、前記課題を解決するた
めに、請求項１記載の非晶質軟磁性膜と、窒素を含まな
い上記Ｃｏ　ｘ　Ｔａ　ｙ　Ｈｆ　ｚの組成を有する軟
磁性材料からなる非晶質軟磁性膜とを積層して非晶質軟
磁性膜を構成したものである。

また請求項３に記載した発明は、請求項Ｉまたは請求項
２に記載した非晶質軟磁性膜を用いて磁気ヘッドを構成
したものである。

また請求項４に記載の発明は、フェライトコアと窒素を
含まない上記ＣｏｘＴａｙＨ「ｚ非晶質軟磁性膜との間
に、請求項１記載の非晶質軟磁性膜を形成して磁気ヘッ
ドを構成したものである。

［作用　］ 請求項ｉに記載した発明においては、非晶質軟化磁性膜
に含有させた窒素の添加効果により、非晶質軟磁性膜の
結晶化温度を高めることができ、軟磁性膜の飽和磁束密
度などの磁気特性を良好に保ったままで耐熱性を向上さ
せることができる。

請求項２に記載した発明においては、請求項Ｉに記載し
た非磁性膜と窒素を含まない非晶質軟磁性膜を積層する
ことにより、膜と垂直な磁気異方性の発生を抑制し、優
れた磁気特性が得られる。

請求項３に記載した発明においては、請求項！および請
求項２に記載の非晶質軟磁性膜を用いて磁気ヘッドを構
成することにより、比較的高い温度でガラスボンディン
グを行っても、磁気コア半体側から非晶質軟化性膜側へ
の酸素拡散が抑制されて疑似ギャップの拡大が阻止され
る。

請求項４に記載した発明においては、フェライトコアと
窒素を含まない非晶質軟磁性膜との間に形成された請求
項１に記載の非晶質軟磁性膜が、ガラスボンディング時
に、フェライトコア側から非晶質軟磁性膜への酸素の拡
散を抑制して疑似ギャップの拡大を阻止する。また、窒
素を含まない非品質軟磁性膜の磁気特性を低下させるこ
となく疑似ギャップの拡大が阻止されるので優れた電磁
変換特性が維持される。

［実施例］ 第１図は、請求項１に記載した発明の一実施例を示すも
ので、この例の非晶質軟磁性膜Ｉは、基体２の表面にス
パッタリング等の薄膜形成手段によって成膜されている
。そしてこの非晶質軟磁性膜１は、Ｃｏ　ｘ　Ｔａ　ｙ
　Ｈｒ　ｚで示される組成を有し、組成比ｘ、ｙ、ｚを
原子％で ４％≦ｙ≦１５％、 １％≦２≦目４％ ｚ＋ｙ＋ｚ＝　Ｉ　Ｏ０％、 なる範囲の軟磁性材料に、窒素を０．４〜４．０重里％
含有させた材料からなるものである。

この例の非晶質軟磁性膜！の形成方法の一例を説明する
と、ＣｏとＴａとＨｆを上記組成範囲で混合されたＧ　
ｏ−Ｔ　ａ−Ｈ１合金ターゲツトや、ＣＯ抜板上Ｔａと
Ｈｆのベレットを配した複合ターゲットを用い、高周波
２極スパツタ、マグネトロン（ＲＦ　。

ＤＣ）スパッタ、３極スパツタ、対向ターゲットスパッ
タ、イオンビームスパッタ等を用い、かつスパッタガス
としてＡ「とＮ、の混合ガスを用いてスパッタリングを
行うことによって製造される。

なおこのスパッタガス中のＮ、の混合比率は２〜２０体
積％の範囲とするのが好ましい。

この例の非晶質軟磁性膜Ｉは、Ｃｏ−Ｔ　ａ−Ｈｒ系軟
磁性材料に窒素を０．４〜４．００贋％含有させたこと
により、非晶質軟磁性膜の結晶化温度を高めることがで
き、飽和磁束密度などの磁気特性を良好に保ったままで
非晶質軟磁性膜の耐熱性を向上させることができる。

第２図は、請求項２に記載した発明の一実施例を示すも
ので、この例の非晶質軟磁性膜ＩＩは、基体１２の表面
に、先の一実施例のものと同様の組成、すなわちＣｏ　
ｘ　Ｔａ　ｙ　Ｈｆ　ｚで示される組成を在し、組成比
ｘ、ｙ、ｚを原子％で、４％≦ｙ≦１５％、 １％≦２≦１４％ Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００％、 なる範囲の軟磁性材料に、窒素を０．４〜４．０重量％
含有させた材料からなる非晶質軟磁性膜ｌと、上記Ｃｏ
　Ｘ　Ｔａ　ｙ　Ｈｆ　ｚで示される組成の窒素を含有
しない軟磁性材料からなる非晶質軟磁性膜１３とを交互
に多数積層して構成されている。これら各々の非晶質軟
磁性膜１．１３の膜厚は１層あたり１００〜１０００人
の範囲とするのが好ましい。

この例の非晶質軟磁性膜１１の製造方法の一例を説明す
ると、先の一実施例において使用されるＧ　ｏ−Ｔ　ａ
−Ｈ１合金ターゲツトや複合ターゲットを用い、窒素を
含有する非晶質軟磁性膜１を成膜する場合にはＡｒとＮ
、の混合ガスをスパッタガスとして用い、窒素を含有し
ない非晶質軟磁性膜１３を成膜する場合には純Ａｒをス
パッタガスとして用い、これらのスパッタガスを切り換
え使用してスパッタリングを行うことによって製造され
る。

このようにして製造された非晶質軟磁性膜１１は、非晶
質軟磁性膜■１と垂直な磁気異方性の発生を抑制して優
れた軟磁気特性を得ることができる。

そして得られた非晶質軟磁性膜ＩＩを４００〜６００℃
にて熱処理を施すことにより、軟磁気特性を向上させる
ことができる。また、この熱処理を静磁場中あるいは回
転磁場中で行−うことにより、更に優れた軟磁気特性が
得られろ。

この例による非晶質軟磁性膜１１は、窒素を含有する非
晶質軟磁性膜ｌと窒素を含有しない非晶質軟磁性膜１３
とを交互に多数積層したので、非晶質軟磁性膜Ｉｔの膜
と垂直な磁気異方性の発生を抑制して、請求項１に記載
の非晶質軟磁性膜１よりも優れた軟磁気特性を得ること
かできる。

（製造例Ｉ　） 高周波２極スパブタを用いてＣｏ−Ｔ　ａ−Ｈｆを、１
０体積％のＮ１を含むＡｒ中でスパッタした層の一層あ
たりの厚みを２００人、純Ａｒ中でスパッタした層（各
元素の組成比はＣＯ５４Ｔａｔ＋Ｈｆ５である）の厚み
を６００人として、これらの層を交互に多数積層して全
体の膜厚を５．５μｍとした。なお、窒素を含有する非
晶質軟磁性膜中の窒素含有量は２．５重量％であった。

次いでこれを４８０℃で１時間回転磁界中で焼鈍して非
晶質軟磁性膜を得た。得られた非晶質軟磁性膜の透磁率
を求め、第３図に示した。第３図からも明らかなように
、この非晶質軟磁性膜は実用上充分な高い透磁率が得ら
れることが確認された。なお、この膜の飽和磁束密度は
１０５００Ｇであり、純Ａｒガス中でスパッタにより成
膜したＣＯｓ、Ｔａ＋＋Ｈｆｓ単層膜より２〜３割高い
値を示した。

更に、前記操作と同様の操作によって、窒素を１０体積
％含むＡｒ中でスパッタした層（厚さ２００人、窒素含
有量２．５重量％）と純Ａｒ中でスパッタした層を２０
０層積層した後、５５０℃で焼鈍して非晶質軟磁性膜（
本発明例）を作製した。

一方、純Ａｒ中でスパッタして窒素を含有しないＣｏ−
Ｔ　ａ−Ｈｆからなる非晶質軟磁性膜（従来例）を作製
し、上記本発明例と従来例との飽和磁束密度（Ｂ　ｓ）
を求め、表１に示す。

表　　１ 次いで上記本発明例および従来例の各非晶質軟磁性膜を
６００℃で熱処理し、熱処理後の各々の非晶質軟磁性膜
のＸ線回折を行った。これら各例のＸ線回折図形を第４
図に示した。第４図からも明らかなように、従来例にお
いては熱処理によって結晶相の存在を示す鋭い回折ピー
ク（図中矢印で示す部分）があるのに対し、本発明例に
はそれがなく、非晶質特有のブロードしたハローパター
ンのみ見られる。すなわち、本発明例の非晶質軟磁性膜
は高い飽和磁束密度を有しつつ、６００℃でも結晶化せ
ず、極めて高い耐熱性を有していることが判明した。

以下に、請求項３に記載した発明について説明する。

第５図および第６図は請求項３に記載した発明の一実施
例を示すもので、この例の磁気ヘッドＡは、Ｍｎ−Ｚｎ
フェライトなどの酸化物磁性体からなる一対の磁気コア
半休２１，２２をギャップ部２３を介して突き合わせて
構成されている。これらの磁気コア半休２１．２２のギ
ヤツブ部２３側には、前述の請求項１に記載した非晶質
軟磁性膜ｌあるいは請求項２に記載した非晶質軟磁性膜
１１が被覆され、磁気コア半休２１．２２は、各非晶質
軟磁性ｌ１ｌ（あるいは２）の間にＳｉｎ、などからな
るギャップスペーサ層を介在させてギャップ部２３を形
成するとともに、この状態でギャップ部２３を挾むよう
に磁気コア半休２１．２２に形成された溝２４にガラス
などのボンディング材２５を充填して接合されている。

この例による磁気ヘッドＡは、非晶質軟磁性膜として、
耐熱性の優れた前述の請求項１あるいは請求項２に記載
された非晶質軟磁性膜１．１１を用いて構成し、高温で
ガラスボンディングを行っても疑似ギャップ部分が拡大
しないので、ガラスボンディングに信頼性の高い中〜高
融点ガラスを使用することができ、磁気ヘッド全体の信
頼性向上を図ることができる。また窒素を含有する非晶
質軟磁性膜ｌは、窒素を含有しない非晶質軟磁性膜１３
に比べ軟磁性は若干劣るものの、飽和磁束密度（Ｂ　ｓ
）は高い値を維持しており、疑似ギャップとして作用す
る心配がなく、非磁性層（バリヤー）を介在させた場合
よりも、安定して疑似ギャップの拡大を抑制することが
できる。

またこれらの非晶質軟磁性膜１．１１を形成する場合に
は、スパッタガス中の窒素ガス濃度を調節するだけで容
易に形成することができるので、ガス導入系が２系統あ
るスパッタ装置であれば電極が１つだけの簡単な構造の
スパッタ装置でも容易に作製することができ、従来のＭ
ＩＧヘッドと比較してスパッタでの工数増加もほとんど
なく比較的容易に製造することができる。

以下に請求項４に記載した発明について説明する。

第７図は、請求項４に記載した発明の一実施例を示すも
ので、この例の磁気ヘッドＢは、Ｍｎ−Ｚｎフェライト
などのフェライトからなる磁気コア半休３１．３２をギ
ャップ部３３を介して突き合わせて構成されている。こ
れらの磁気コア半休３１゜３２のギヤツブ部３３側には
Ｃｏ　ｘ　Ｔａ　ｙ　Ｈｆ　ｚで示される組成を有し、
組成比Ｘ、Ｙ、Ｚを原子％で、 ４％≦ｙ≦１５％、 １％≦２≦１４％ ｘ＋ｙ＋ｚ＝　１００％、 なる範囲の軟磁性材料に、窒素を０．４〜４．０重量％
含有させた材料からなる非晶質軟磁性膜ｌと、上記’Ｃ
ｏ　Ｘ　Ｔａ　ｙ　Ｈｆｚで示される組成の窒素を含有
しない軟磁性材料からなる非晶質軟磁性膜３４が順次形
成され、磁気コア半休３１．３２は、各々の窒素を含有
しない非晶質軟磁性膜３４の間に５ｉＯｙなどからなる
ギャップスペーサ層を介在させてギャップ部３３を形成
するとともに、この状態でギャップ部３３を挾むように
磁気コア半休３１゜３２に形成された溝３５にガラスな
どのボンディング材３６を充填して接合されている。

フェライトからなるコア基体の表面に窒素を含有する非
晶質軟磁性膜１と窒素を含有しない非晶質軟磁性膜３４
を積層形成して磁気コア半休３１゜３２を形成する方法
の一例を説明すると、ガスの導入系が２系統以上あり、
各々を独立に流量制御できるスパッタ装置により、初期
の１００−１０００人はＮ、を２〜２０体積％含有する
Ａｒ中でＣｏ−Ｔ　ａ−Ｈ１合金ターゲツトや複合ター
ゲットを用いてスパッタし、あとの厚み分は純Ａｒ中で
スパッタを行う。スパッタ方式は先の各側において使用
されるものと同様に高周波２極スパツタ、マグネトロン
（ｎＦ、ＤＣ）スパッタ、３極スパツタ、対向ターゲッ
トスパッタ、イオンビームスパッタ等の方式が使用され
る。

この例の磁気ヘッドＢは、高温でガラスボンディングを
行っても疑似ギャップの拡大を阻止することができるの
で、ガラスボンディングに信頼性の高い中〜高融点ガラ
スを使用することができ、磁気ヘッド全体の信頼性向上
を図ることができる。

また窒素を含有する非晶質軟磁性膜１は、窒素を含有し
ない非晶質軟磁性膜３４に比べ軟磁性は若干劣るものの
、飽和磁束密度（Ｂ　ｓ）は高い値を維持しており、疑
似ギャップとして作用する心配がなく、非磁性層（バリ
ヤー）を介在させた場合よりも安定して疑似ギャップの
拡大を抑制することができる。

また軟磁性の若干劣る窒素を含有する非晶質軟磁性膜１
を磁気コア半休３１．３２のコア基体側に形成したので
、非晶質軟磁性膜を存するＭｒＧヘッドの特長である優
れた電磁変換特性を維持することができる。

また、この磁気ヘッドＢの非晶質軟磁性膜ｌ。

３４を形成する場合には、スパッタガス中の窒素濃度を
調節するだけで容易に形成することができるので、ガス
導入系が２系統以上あるスパッタ装置であれば電極が１
つだけの簡単な構造のスパッタ装置でら容易に作製する
ことができ、従来のＭＩＧヘッドと比較してスパッタで
の工数増加もほとんどなく比較的容易に製造することが
できる。

（製造例２） 高周波２極スパツタによりＭｎ−Ｚｎフェライトからな
るコア基体の表面にＣｏ−Ｔ　ａ−Ｈｒを、Ｎ、を１０
体積％含有するＡｒ中でスパッタした層を厚さ３００人
まで形成し、引き続いて残りの大半を純Ａｒ中でスパッ
タして窒素を含まないＣｏ−Ｔ　ａ−Ｈｆ膜（Ｃ０ｓａ
Ｔ　ａ＋　＋　ｌｒｌ　ｆｓ）を成膜した。次イテ、得
うした！対の磁気コア半休を突き合わせ、これを５５０
℃でガラスボンディングするとともに、ギャップ部を形
成して磁気ヘッドを製造した。この磁気ヘッドの再生出
力の周波数特性を第８図に示すとと乙に、第９図に従来
公知のＣｏ−Ｔ　ａ−Ｈｒ系の非晶質軟磁性膜を用いた
磁気ヘッドの再生出力の周波数特性を示す。

第８図と第９図に示す結果から、従来の磁気ヘッドの疑
似ギャップノイズは５〜８ｄＢであったのに比較して請
求項４に記載した発明の一例の磁気ヘッドのノイズは１
．５ｄＢ以内であり大幅に改善できたことが明らかとな
った。

また請求項４に記載した発明の一例の磁気ヘッドをオー
ジェ電子分光により分析したところ、Ｎ。

を含有するＡｒ中でスパッタして形成した部分は、熱処
理後にＴａとＨｆが選択的に窒化していること、および
その窒化部分においては酸素の濃度が低いことが確認さ
れ、フェライトコアとの境界部での拡散層の厚みも薄く
なっていること、即ち窒化した部分が酸素の拡散を抑制
する効果があることが確認された。

［発明の効果］ 本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載
する効果を奏する。

請求項！に記載した非晶質軟磁性膜においては、窒素の
添加効果によって、高い飽和磁束密度（Ｂ　ｓ）を維持
しつつ、非晶質軟磁性膜としては極めて高い耐熱性を有
する。このためＭＩＧヘッド等のガラスボンディングを
必要とする磁気ヘッドに好適であり、信頼性の高い中〜
高融点ガラスを使用することができる。またＢ　ｓ＝　
１００ＯＯＧ以上の高い飽和磁束密度を得ることが可能
となり高保磁力媒体への記録をより有利に行え、今後の
高密度記録の要求に対応させることが可能となる。

請求項２に記載した非晶質軟磁性膜においては、上記請
求項Ｉに記載したものと同等の効果が得られる他、窒素
を含有する膜と窒素を含有しない膜を交互に多数積層し
たことにより、膜と垂直な磁気異方性の発生を抑制し、
異方性の垂直成分をなくして優れた軟磁性を得ることが
できる。

請求項３に記載した磁気ヘッドにおいては、耐熱性の優
れた請求項！および請求項２に記載した非晶質軟磁性膜
を用いて構成したので、ガラスボンディング時に高融点
ガラスを使用することができ、磁気ヘッドの全体の信頼
性を向上させることができる。

請求項４に記載した磁気ヘッドにおいては、高温でガラ
スボンディングを行っても疑似ギャップの拡大を阻止す
ることができるので、ガラスボンディングに信頼性の高
い中〜高融点ガラスを使用することができ、磁気ヘッド
全体の信頼性向上を図ることができる。また窒素を含有
する非晶質軟磁性膜は、窒素を含有しない非晶質軟磁性
膜に比べ軟磁性は若干劣るらのの、飽和磁束密度（Ｂｓ
）は高い値を維持しており、疑似ギャップとして作用す
る心配がなく、非磁性層（バリヤー）を介在させた場合
よりも安定して疑似ギャップの拡大を抑制することがで
きる。

また軟磁性の若干劣る窒素を含有する非晶質軟磁性膜を
磁気コア半休のコア基体側に形成したので、非晶質軟磁
性膜を有するＭＵＧヘッドの特長である優れた電磁変換
特性を維持することができる。

また、この磁気ヘッドの非晶質軟磁性膜を形成する場合
には、スパッタガス中の窒素濃度を調節するだけで容易
に形成することができるので、ガス導入系が２系統以上
あるスパッタ装置であれば電極が■っだけの簡単な構造
のスパッタ装置で６容易に作製することができ、従来の
ＭｒＧヘッドと比較してスパッタでの工数増加もほとん
どなく比較的容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項！に記載した発明の一実施例を示す非晶
質軟磁性膜の断面図、第２図は請求項２に記載した発明
の一実施例を示す非晶質軟磁性膜の断面図、第３図は請
求項２に記載した一実施例の透磁率を示す線図、第４図
は同Ｘ線回折線図、第５図および第６図は請求項３に記
載した発明の一実施例を示すもので、第５図は磁気ヘッ
ドの要部拡大断面図、第６図は磁気ヘッドの斜視図、第
７図は請求項４に記載した発明の一実施例を示す磁気ヘ
ッドの要部拡大断面図、第８図は請求項４に記載した一
実施例の再生出力を示す線図、第９図は従来の磁気ヘッ
ドの再生出力を示す線図である。 Ａ、Ｂ・・・磁気ヘッド、 １．１１・・・非晶質軟磁性膜 １３．３４・・・窒素を含有しない非晶質軟磁性膜２３
．３３・・・ギャップ部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＣｏｘＴａｙＨｆｚで示される組成を有し、組成
   比ｘ，ｙ，ｚを原子％で ４％≦ｙ≦１５％、 １％≦ｚ≦１４％ ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００％、 なる範囲の軟磁性材料に、窒素を０．４〜４．０重量％
   含有させた材料よりなる非晶質軟磁性膜。
2. （２）請求項１記載の非晶質軟磁性膜と、窒素を含まな
   い上記ＣｏｘＴａｙＨｆｚの組成を有する軟磁性材料か
   らなる非晶質軟磁性膜とを積層してなる非晶質軟磁性膜
   。
3. （３）請求項１または請求項２に記載した非晶質軟磁性
   膜を用いた磁気ヘッド。
4. （４）フェライトコアと窒素を含まない上記ＣｏｘＴａ
   ｙＨｆｚ非晶質軟磁性膜との間に、請求項１記載の非晶
   質軟磁性膜を形成してなる磁気ヘッド。