JPH02154405A - 多層磁性膜およびこれを用いた磁気ヘッド - 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〕 本発明は高飽和磁束密度、高透磁率を南する多層磁性膜
に関し、特に磁気ディスク装置、ＶＴＲなどに用いる磁
気ヘッドおよび磁気ヘッドのコア材料に適した多層磁性
膜に関する。

〔従来の技術〕

近年、磁気記録技術の発展は著しく、記録密度の高密度
化、磁気ヘッドの高効率化が進められている。実際の磁
気ヘッドでは、磁気回路のうず電流損失を減するために
、特開昭６２−２７７６１２記載のまた磁気ヘッド先端
の磁区構造を制御する目的で５１０２ｍを挿入する場合
も多い。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしＳ　］、　Ｏｚ等の酸化物を中間層とした場合、
５ｉ０２が多孔質であるため、その直」二に形・成した
金属磁性層も空孔などの欠陥を多く含み、軟磁気特性が
劣化する場合があった。

本発明の目的は、上述の従来技術の欠点を解消し、実際
の磁気ヘッドの磁極形状における比透磁率が高い多層磁
性膜およびこれを用いた高密度磁気記録用の磁気ヘッド
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等はＦｅ、Ｃｏおよびこれらを主成分とする磁
性膜に他の組成を介して積層構造とした多層磁性膜につ
いて鋭意研究を重ねた結果、非磁性中間層の比透磁率に
与える効果を明らかにし、本発明を完成するに至った。

すなわちＦｅ、Ｃｏ薄膜あるいはこれらの生成分とする
磁性層に他の第１の中間層を介した多層磁性膜において
、さらに１３．Ｃ，Ｓｉ、Ｐより選ば゛れ之単体元素も
しくはＢ、Ｃ，Ｎ、Ｓｉ、Ｐより選ばれる少なくとも１
種を含む第２の非磁性中間層を挿入することにより、帯
状等の磁気ヘットの磁極形状に近い形に加工した時の比
透磁率が高くなる。磁性膜の総膜厚が０．５〜１．５μ
ｍの時、上記第２の中間層の数を３〜５Ｎとし、第２の
中間層の膜厚を８〜２０ｎｍとすることにより直送磁率
が得られる。

また上記磁性層にＢ、Ｃ，Ｎのうちより選はれる１種以
上の元素を０．１〜５ａｔ％添加することによりさらに
比透磁率が高くなる。

またさらに、本発明の多層磁性膜を磁気ヘッドの磁気回
路の少なくとも１部に用いることにより、優れた記録再
生特性を有する磁気ヘッドを得ることができる。

〔作用〕

上述のように、Ｆｅ、Ｃｏ薄膜あるいはこれらを主成分
とする磁性層に他の第１の中間層を介しく４） た多層磁性膜において、さらにＢ、Ｃ，Ｓｉ、Ｐより選
ばれる単体元素もしくはＢ、Ｃ，Ｎ、Ｓｉ。

Ｐより選ばれる少なくとも１種を含む第２の中間層を挿
入することにより、磁気ヘッドの゛磁極形状に加工した
時の比透磁率が高くなる。磁性膜の総膜厚が０．５〜１
．５μｍの時、上記第２の中間層の数を３〜５層とし、
第２の中間層の膜厚を８〜２’Ｏｎｍとすることにより
高透磁率が得られる。

ここで第１の中間層は主磁性膜の結晶粒を微細にし第２
の中間層は磁区構造を制御する作用を有すると考えられ
る・。

また上記磁性層にＢ、Ｃ，Ｎのうちより選ばれる１種以
上の元素を０；１〜５ａｔ’％添加する゛ことによりさ
らに比透磁率が高くなる。

また１本発明の□多層磁性膜を磁気ヘッドの磁気回路に
用いることにより、記録再生特性の優れた磁気ヘッドを
得ることができる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を挙げ、図表”を参照しなｈｉ
らさちに具体的に説明する。

［実施例１］ 多層磁性膜の作製にはデュアル・イオンビームスパッタ
リング装置を用いた。スパッタリングは以下の条件で行
った。

イオンガス・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・Ａｒ装置内Ａ’ｒガス圧力
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２　、５
−ｘ　、ｔ　ｏ−”ｐ　ａ蒸着用イオンガン加速電圧・
・・・・・・・・・・・Ｌ２００Ｖ蒸着用イオンガンイ
オン電流・・・・・・・・・・・・ｌ’２０ｍＡ基板照
射用イオンガン加速電圧・・・・・・・・・２００Ｖ基
板照射用イオンガンイオン電流・・・・・・・・・４０
ｍＡタニゲジト・基板間距離・・・・・・・・・・・・
・・・・・・１２７ｍｍ本実験に用いたデュアル・イオ
ンビーム・スパッタリング装置は、スパッタリング中に
夕“−ゲットホルダーを反転、並進することにより、多
層膜を形成することができる。

このようにして形成した多層磁性膜の断面図を第１図に
示す。本実施例では主磁性膜１１としてＦｅ、第１の中
間層１２としてＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金（パーマロイ
）、第２中間層１３と“してＢＮ、基板１゛４としてコ
ーニング社製７０５９ガラス基板を用いた。また主磁性
膜１」−の層数を２０層、」−層当りの膜厚を４５層ｍ
、第１の中間Ｍ１２の膜厚を５層ｍ、第２の中間Ｍ　ｉ
　３の膜厚を２０層ｍ、多層磁性膜の総膜厚を約１μｍ
とした。第２の中間層１３を１層挿入する時は、多層磁
性膜の中央、すなわち、基板から１０層目の主磁性膜１
−１の上に挿入した。第２の中間層」３を３層および９
層挿入し、多層磁性膜全体を４層および１０層に分割す
る時は、第２の中間層を等間隔に挿入した。また第２の
中間層を５層挿入する場合は等間隔に挿入することがで
きない。そこで主磁性膜１１の３．６，１０，１４．１
７層目の」二に挿入した１、また上記多層磁性膜を幅」
０μｍおよび２０μｍの帯状の形にパターニングし、さ
らに４００℃、１時間熱処理した後に比透磁率を測定し
た。

ＢＮ第２中間層の層数と比透磁率との関係を第２図に示
す。第２図に示ずようにＢＮ層数がＯＮ、すなわちＢＮ
を介さないＦ　ｅ　／　Ｎ　′Ｌ−Ｆｅ多層膜の比透磁
率は低い。ビック法により磁区の観察を行ったところ、
三角形の面内還流磁区が存在し、このため比透磁率が低
いことがわかった。第２の中間層１２であるＢＮを挿入
すると比透磁率が増加し、ＢＮ層数が３層の時に最大と
なる。これはＢＮ層の挿入により、磁性膜が磁気的に分
離し、膜厚方向に磁化が還流したため、三角形の面内還
流磁区が消失したことが原因である。さらにＢ　Ｎ層数
を増加すると比透磁率が減少する。過度に磁性膜を分離
すると、各磁性層の比透磁率がばらつき、全体の比透磁
率が低下するものと思われる。

また第２図のようにＢＮ層数を３層あるいは５層とする
と、２０μｍ幅では比透磁率がＪ、　ＯＯ０以上、１０
μｍ幅では比透磁率が８００以上となる１゜すなわち、
第２中間層の層数は３〜５層とすることが好ましい。ま
た主磁性膜の層数を変化し、多層磁性膜の総膜厚を０．
５μｍ、」、５μｍとした場合もほぼ同様の実験結果が
得られた。

［実施例２］ 実施例１と同様の条件で多層磁性膜を形成し、第１図の
第２の中間層１３の膜厚による比透磁率の変化を調べた
。各層の材料は実施＃！Ｉ　１と同じものを使った。ま
た主磁性膜１１の層数を２０層、ＩＭ当りの膜厚を４５
　ｎ　ｍ　、第１の中間層１２の膜厚を５層ｍ、第２の
中間層」−３の暦数を３層、多層磁性膜の総膜厚を約１
μｍとした。ＢＮ第２中間層の膜厚と比透磁率との関係
を第３図に示す。

同図の３１および３２に示すように、ＢＮ膜厚がＯｎｍ
、すなわちＢＮを介さないＦ　ｅ／　Ｎ　ｉ　−Ｆｅ多
層膜の比透磁率は低い。これは実施例１−と同様、三角
形の面内還流磁区が存在するためである。ＢＮ膜厚が５
層ｍの時の比透磁率はＯｎｍの時と大きな差はない。こ
れはＢＮ膜厚が薄いため、ＢＮ層の上下の磁性層が磁気
的に分離していないためと考えられる。ＢＮ膜厚が８層
ｍ以上になると比透磁率が増加し、ＢＮ膜厚ＬＯｎｍで
比透磁率が最大になる。これは磁性膜が磁気的に分離し
、膜厚方向に磁化が還流したため、三角形の面内還流磁
区が消失したことが原因である。ＢＮ膜厚を２０層ｍ以
上にすると磁性層が完全に分離してしまい、それぞれ膜
面内で独立に磁化を還流させるようになる。このため、
再び三角形の磁区が出願し、比透磁率が減少する。第３
図のように、ＢＮ膜厚を８〜２０層ｍとすると、２０μ
ｍ幅の帯状試料で１０００以上、１０μｍ幅の帯状試料
で９００以上の比透磁率が得られる。従って第２の中間
層の膜厚を８〜２０層ｍとすることが好ましい。また主
磁性膜の層数を変化し、多層磁性膜の総膜厚を０．５μ
ｍ、１．５μｍとした場合もほぼ同様の実験結果が得ら
れた。

［実施例３］ 実施例１と同様の条件で第１図のような多層磁性膜を形
成し、第２の中間層１３の材料による比透磁率の変化を
調べた。本実施例では第１図の主磁性膜１１としてＦｅ
、第１の中間層１２としでＣｒ、第２の中間層１３とし
て種々の材料を用いた。また主磁性膜１１の層数を２０
層、１層当りの膜厚を４５層ｍ、第１の中間Ｍ１２の膜
厚を５層ｍ、第２の中間層１３の層数を３層、膜厚を１
０層ｍ、多層磁性膜の総膜厚を約１μｍとした。また上
記多層磁性膜を幅１０μｍの帯状の形にバタニングし、
さらに４００’Ｃ，１時間熱処理した後に比透磁率を測
定した。実験結果を第１表に示す。

第　　１　　表 第１表に示すごとく、非磁性の第２の中間層を挿入する
ことにより比透磁率が増加する。また従来材料のＡ　Ｑ
　ｘｉｓ、　Ｓ　ｉ　０２を用いた場合より、本実施例
のＢ、Ｃ，Ｓｉ、Ｐ等を用いた場合の方が比透磁率は高
い。従来材料を用いた場合に比透磁率が低い原因は、従
来材料が多孔質であるため、その直上に形成した金属磁
性層に空孔などの欠陥が生じるためと思われる。従って
第２の中間層としてはＢ、Ｃ，Ｓｉ、Ｐより選ばれる単
体元素もしくはＢ、Ｃ，Ｎ、Ｓｉ、Ｐを含む材料が好ま
しい。また主磁性膜の層数を変化し、多層磁性膜の総膜
厚を０．５μｍ、１．５μｍとした場合もほぼ同様の実
験結果が得られた。

［実施例４］ 実施例１と同様の条件で、種々の材料を用いた第１図の
ような多層磁性膜を形成し、比透磁率を調べた。本実施
例では、第１図の主磁性膜１１の層数を２０層、１層当
りの膜厚を４５層ｍ、第１の中間層１２の膜厚を５層ｍ
、第２の中間層１３の層数を３層、膜厚をｌｏｎｍ、多
層磁性膜の総膜厚を約１μｍとした。また上記多層磁性
膜を幅１０μｍの帯状の形にパターニングし、さらに４
００℃、１時間熱処理した後に比透磁率を測定した。実
験結果を第２表に示す。

第２表に示すごとく、Ｆ、ｅまたはｃｏの単体金属、も
しくはＦｅ、Ｇｏを主成分とする合金を−ｉ：。

磁性膜とし、他の組成からなる第１の中間層を介した多
層膜に、Ｂ、Ｃ；、Ｓｉ、Ｐの単体元素もしくはＢ、Ｃ
，Ｎ、Ｓｉ、Ｐを含む第２の中間層を挿入することによ
り、高い比透磁率が得られる。

［実施例５］ 実施例１と同様の条件で第１図のような多層磁性膜を形
成した。本実施例では第１図の主磁性膜１１としてＦ’
　ｅ　−Ｃ系合金、第１の中間層１２としてＮ　ｉ　−
２０ａｔ％Ｆｅ、第２の中間層１３としてＢＮを用いた
。磁性膜の構造および形状は実施例３と同じである。主
磁性膜のＣ濃度と比透磁率との関係を第４図に示す。第
４図の比透磁率のＣ濃度依存性４１に示すように、Ｆｅ
主磁性膜にＣを添加すると比透磁率が増加する。Ｃ添加
の効果はＯ，ｌａｔ％以上で生じる。またＣ濃度が５ａ
ｔ％より多くなると、膜中の内部応力が大きくなり、膜
が基板からはく離する場合が多い。従って、Ｃ添加は０
．１〜５ａｔ％が好ましい。また、上述のようなＣ添加
による比透磁率の増加は、主磁性膜が他のＦｅ系合金、
Ｃｏ、Ｃｏ系合金でも観測された。またＢ、ＮもＣと同
様にＦｅ、Ｃｏ中に侵入型で固溶し、Ｃと同様の比透磁
率増加の効果がある。

［実施例６］ 第１図に示すような多層磁性膜を用いて第５図に示す薄
膜磁気ヘット５」を作製した。第」−図における主磁性
膜１］はＦｅ−２ａｔ％Ｃ合金とし、第１の中間層はＮ
　ｉ、　−２，Ｏａｔ％Ｆｅ合金とした。

第２中間層としては従来例であるＳｉＯ２および本発明
のＢＮを用い、２種類のヘッドを作製した。

暦数および構造は実施例３と同様にした。以下、薄膜磁
気ヘッド５１の作製方法を簡単に説明する。

ます、ＺｒＯ２基板５２の一ヒに多層磁性膜５３を形成
し、フォトリソグラフィ工程およびイオンミリング法に
より磁極形状にパターニングした。

この時、磁極先端の幅、すなわちトラック幅はＪ−０μ
ｍとした。次に膜厚０．３　μｍ　のＡＱ、２０ａから
なるギャップ層５４をイオンビーｌトスパンクリング法
により形成した。次にＣυからなるコイル５５を蒸着法
とり７１へオフ法を用いて形成し、さらにその上にポリ
イミド系樹脂５６をぬることにより平坦化し、その上に
多層磁性膜５３を形成した。またさらにその」二にＡＱ
ｚＯｓからなる保護膜を形成し、配線した後、スライダ
ーに組み込み、薄膜磁気ヘッドを完成した。

上記工程により作製した薄膜磁気ヘットに対し、保磁力
Ｊ、　５０００　ｅのＣｏ　−Ｐ　を系磁気記録媒体を
用いて記録再生特性を測定した。その結果、従来材料で
あるＳｉＯ２を第２の中間層として用いた磁気ヘッドよ
りも、本発明のＢＮを用いた磁気ヘッドの方が３ｄＢ出
力が高かった。このように本発明の多層磁性膜を用いた
磁気ヘッドは優れた記録再生特性を有することが明らか
となった。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく、ＦｅまたはＣｏの単体金属
、もしくはＦｅ、Ｃｏを主成分とする合金からなる磁性
膜を主磁性膜とし、他の第１の中間層を介した多層磁性
膜に、Ｂ、Ｃ，Ｓｉ、Ｐより選ばれる単体元素もしくは
Ｂ、Ｃ，Ｎ、ｓｉ、Ｐを含む非磁性層（第２中間層）を
挿入することにより、磁気ヘットの磁極形状にパターニ
ングした時の比透磁率が高くなる。この時、上記非磁性
層の層数を３〜５層とし、膜厚を８〜２０ｎｍとするこ
とが必要である。また上記多層磁性膜の主磁性膜にＢ、
（Ｔ；、Ｎのうちより選ばれる少なくとも」。

種の元素を０．１〜５ａｔ％添加することにより上記多
層磁性膜の比透磁率を高くすることができる。

また本発明の多層磁性膜を磁気ヘッドの磁気回路に用い
ることにより、優れた記録再生特性を有する磁気ヘッド
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多層磁性膜の断面図、第２図は本発明
の多層磁性膜の比透磁率とＢＮ層数との関係を示すグラ
フ、第３図は本発明の多層磁性膜の比透磁率とＢＮ膜厚
との関係を示すグラフ、第４図は本発明の多層磁性膜の
比透磁率とＣ濃度との関係を示すグラフ、第５図は本発
明の多層磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッドの断面図である
。 １１・・・主磁性膜、１２・・・第１の中間層、１３・
・第２の中間層、１４・・・基板、２［・・・２０μｍ
幅帯状試料の比透磁率の暦数依存性、２２・・・１ＯＩ
Ｌｍ幅帯試料の比透磁率の暦数依存性、３土・・・２０
／Ｌｍ幅帯状試料の比透磁率のＢＮ膜厚依存性、３２１
０μｍ幅帯状試料の比透磁率のＢＮ膜厚依存ｆト、４１
・・・比透磁率のＣ濃度依存性、５１・・薄膜磁気ヘッ
ド、５２・・・Ｚｒ０ｚ基板、５３・・・多Ｎ４磁性膜
、５４・・・ギャップ層、５５・・・コイル、５６・・
・ポリイミド系樹脂。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．ＦｅまたはＣｏの単体金属、もしくはＦｅ，Ｃｏの
   うちより選ばれる少なくとも１種の元素を主成分とする
   合金からなる主磁性膜、第１の中間層、及びＢ，Ｃ，Ｓ
   ｉ，Ｐより選ばれる単体元素もしくはＢ，Ｃ，Ｎ，Ｓｉ
   ，Ｐより選ばれる少なくとも１種の元素を含む第２の中
   間層よりなる多層磁性膜において、該多層磁性膜の膜厚
   が０．５ないし１．５μｍであり、第２の中間層の層数
   が３ないし５層であり、第２の中間層の膜厚が８ないし
   ２０ｎｍであることを特徴とする多層磁性膜。
2. ２．上記主磁性膜がＢ，Ｃ，Ｎのうちより選ばれる少な
   くとも１種以上の元素を０．１〜５ａｔ％含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の多層磁性膜。
3. ３．特許請求の範囲第１項に記載の多層磁性膜を磁気回
   路の少なくとも一部に用いた磁気ヘッド。
4. ４．Ｆｅおよび／またはＣｏを含む磁性体よりなる複数
   の主磁性膜と、該主磁性膜間に配置される複数の中間層
   よりなる多層磁性膜において、該多層磁性へ膜の厚さは
   ０．５〜１．５μｍであり、上記複数の中間層はＢ，Ｃ
   ，Ｎ，Ｓｉ，Ｐのうち少なくとも１種の元素を含む厚さ
   ８〜２０ｎｍの非磁性層を３〜５層含み、かつ該非磁性
   層は多層磁性膜中にほぼ等間隔に挿入されていることを
   特徴とする多層磁性膜。