JPH03129707A - 軟磁性薄膜およびそ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、磁気ヘッド、磁気抵抗素子に用いられる軟磁
性薄膜材料、およびそれを用いた磁気ヘッドに関するも
のである。

従来の技術 近年磁気ヘッドは、記録の高密度化、データ転送の高速
化等の要請による、磁気記録媒体の高保磁力化、記録再
生信号の広帯域化に従い、その磁気コアに使用される軟
磁性材料の、高飽和磁束密炭化、高透磁率化が望まれて
いる そこで元素の中では最も高い飽和磁束密度を持つＦｅと
、バルクではＦｅの透磁率を下げることが知られている
Ｓｎとの合金が、研究されている。

薄帯については、急冷法によって軟磁気特性の優れた材
料が知られている。（例えば、特開昭６２−１８２２５
０号公報、特開平１−７５６２５号公報、特開平１−７
５６４９号公報）。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、薄帯のままでは磁気ヘッド、特にＭＩＧ
タイプ、積層タイプ、積層タイプの磁気ヘッドに応用す
ることが難しいという課題を有していた。

本発明は上記課題に鑑み、高飽和磁束密度かつ高透磁率
のＦｅ　−Ｓｎ系合金薄膜と、上記薄膜を用いた磁気ヘ
ッドを提供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の軟磁性薄膜の製造方
法は、ｐｅ（１−Ａ−１−Ｃ）　５ｎＡｘｌ　ｙＣで表
され、ＸはＢ１＾１．　Ｇａ、、　Ｉｎ、　Ｔｌ５Ｃ％
　５ｉＳＧｅ、　Ｐｂ５ｐＪ、　ｐ、、Ａｓ５Ｓｂ、、
Ｂｉ、ＣｏＳＮｉよりなる群から１種類以上選択された
元素、Ｙは、Ｖａ族、Ｖｌａ族、白金族、Ｉｂ族、およ
びＳ、　Ｔｉ、　ＺｒＳＭｎ、　Ｒｅ、　Ｃｕ、　Ｚｎ
よりなる群から１種類以上選択された元素、Ａ、Ｂ、Ｃ
はそれぞれ、０．２≦Ａ≦７．０．１≦Ｂ≦１８．０．
３≦Ｃ≦７なる数であって、３０００Å以下の結晶粒径
を有した多結晶薄膜に形成するという構成を備えたもの
である。

また本発明の磁気ヘッドは、磁気コアの全部または一部
に、上記軟磁性薄膜を使用するという構成を備えたもの
である。

作用 本発明は、上記した構成によって、Ｆｅの高い飽和磁束
密度をあまり下げずに、透磁率の高い軟磁性薄膜が実現
でき、また上記軟磁性薄膜を使用することにより、ＭＩ
Ｇタイプ、積層タイプあるいは薄膜タイプの磁気ヘッド
にも、容易に応用でき以下本発明の一実施例の、軟磁性
薄膜について、図面を参照しながら説明する。

第２図は本発明の第１の実施例における軟磁性薄膜の製
造装置の概略図である。第２図において、プラズマ室２
１は電磁石２２によって形成される磁場と、導波管２３
から入射するマイクロ波によって、電子サイクロトロン
共鳴（ＥＣＲ）状態に保たれ、ノズル２４から供給され
るアルゴンなどのガスを高い効率で電離させる。プラズ
マ室２１中の電離ガスは、電磁石２２によって形成され
る発散磁界によってターゲット２５の方に引き出され、
基板２６の上に所定の膜を堆積させる。

Ｆｅ１ｌ？、　４Ｓｎ！、　ｂの組成の薄膜を、第２図
に示したＥＣＲプラズマスパッタ装置の他にも、真空蒸
着装置、電子線蒸着装置、ＤＣスパック装置、ＲＦスパ
ッタ装置、イオンブレーティング装置等の装置を使用し
て作製した場合は、その結晶粒径を製膜雰囲気の圧力、
あるいはターゲット基板間距離によって制御できる。

第１表に、結晶粒径と比透磁率との関係を、製造装置ご
とに示した。

第１表 （膜厚１μｍのＦｅｑ７．ａＳｎｚ、ｂ　Ｆ？膜の１ｉ
ｌｔｚにおける比較透磁率） 第１表より、Ｆｅａｌ、　４ｓｎｚ、　ｂなる軟磁性薄
膜を、真空蒸着装置、電子線着装置、ＤＣスパッタ装置
、ＲＦスパッタ装置、ＥＣＲプラズマスパッタ装置、ま
たはイオンブレーティング装置を使用して、３０００Å
以下の結晶粒径を有した多結晶薄膜に形成することによ
り、Ｆｅの高い飽和磁束密度をあまり下げずに、透磁率
の高い軟磁性薄膜を提供することができる。

実施例２ 以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明の第２の実施例における磁気ヘッドの斜
視図である。同図において、主コアのフェライトＢと、
磁気ギャップ１２と、軟磁性薄膜１３と、巻き線窓１４
とで、磁気ギャップの近傍にのみ高飽和磁束密度の軟磁
性材料が用いられるいわゆるＭＩＧヘッドを形成する。

軟磁性薄膜１３は本発明の製造方法のうちＥＣＲプラズ
マスパッタ装置を使用して、形成された軟磁性薄膜の１
つである。本実施例では、Ｆｅｑｔ、　ａＳｎ２．６な
る軟磁性薄膜を５μｍ、結晶粒径が７００λとなるガス
圧条件のもとて形成した。また本実施例では、ガラス１
５として作業温度が６００″Ｃ程度のガラスを利用して
、６００°Ｃギャップ形成を行なっても、上記軟磁性薄
膜は安定であった。

上記の磁気ヘッドについて、その磁気特性を同一条件で
非磁性基板状に、同一形状で形成した薄膜によって測定
した結果、飽和磁束密度は１．８２テスラ、磁化困難軸
方向の保磁力は６２Ａ／ｍ、２０Ｍセにおける同方向の
比透磁率は２６００であった。

以上のように、磁気コアの磁気ギャップ近傍に、本発明
の製造方法で作製した軟磁性薄膜を使用することにより
、Ｆｅ　−Ｓｎ系合金をＭＩＧヘッドに応用することが
でき、その特性も良好である。

実施例３ 以下本発明の第３の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第３．４．４図はそれぞれ、本発明の軟磁性薄膜のうち
ＥＣＲプラズマスパッタ装置を使用して、結晶径が７０
０λ程度となるガス圧条件のもとで作製した。膜厚１μ
ｍのＦｅ　−Ｓｎ薄膜の保磁力、２０Ｍｋの比透磁率、
飽和磁束密度の、薄膜中のＳｎ濃度依存性を、原子％で
Ｏ〜１８．２％の範囲で示した図である。

３つの図から明らかなように、Ｓｎ濃度原子％で２．６
％の時に、良好な軟磁気特性が得られる。

第２表に、原子％でＳｎ濃度を２．６％、膜厚を１μｍ
に固定して、種々の元素を添加した場合の薄膜の磁気特
性を、また第３表には、原子％でＳｎ濃度を２．６％、
Ｃ濃度を９．６％、薄膜をｌａｍに固定して、種々の元
素を添加した場合、各薄膜を３％塩水噴霧中に５００時
間放置した前後での飽和磁束密度の比を、耐久性として
示した。

（、以下余白） 第２表 第３表 （以下余白） 第２表から明らかなように、Ｆｅ　−Ｓｎ系薄膜に第３
の元素を添加した場合、添加元素がＢ、　Ｉｎ、　Ｎで
は飽和磁束密度が向上し、Ａ１、Ｇａ、　ＴＩ、　Ｓｔ
、　Ｇｅ。

Ｐｂｓ　Ｓｂｓ　Ｂｉ、Ｃｏ、Ｎｉでは比透磁率が向上
し、Ｃ１ＰＳＡｓでは鉄損を抑える比抵抗が増加し、そ
れぞれ軟磁気特性が向上している。また第３表から明ら
かなように、Ｖａ族、Ｖｉａ族、白金族、Ｉｂ族の各元
素、及びＳ、、Ｔｉ、　Ｚｒ、、Ｍｎ５Ｒｅ、　Ｃｕ、
　Ｚｎを添加した場合には、耐久性が向上している。

以上のように、Ｆｅ（１−Ａ−１−ＣＩ　Ｓｎａ　Ｘｓ
　Ｙｃで表され、ＸはＢ、、ＡＩ、　Ｇａ、　Ｉｎ、　
Ｔｌ、　Ｃ，Ｓｉ、　Ｇｅ、　Ｐｂ。

Ｎ、、Ｐ、、Ａｓ、、ｓｂ、　Ｂｉ、　Ｃｏ、Ｎｉより
なる群から１種類以上選択された元素、Ｙは、Ｖａ族、
Ｖｉａ族、白金族、Ｉｂ族、およびＳ、　Ｔｉ、　Ｚｒ
、　Ｍｎ、　Ｒｅ５Ｃｕ、　Ｚｎよりなる群から１種類
以上選択された元素、Ａ、ＢＳＣはそれぞれ、０．２≦
Ａ≦１５．０≦Ｂ≦７、Ｏ≦Ｃ≦７なる数であって、粒
径が７００人の軟磁性薄膜を実現することにより、飽和
磁束密度、透磁率、耐久性などの特性を改善することが
できる。

なお、第２の実施例において、軟磁性薄膜１３はＦｅｑ
ｔ、　４ｓｎｚ、　ｈとしたが、第３の実施例に示した
他の軟磁性薄膜を使用しても、同様の効果が得られた。

また、第３の実施例ではＸ、Ｙのに示される元素の可能
な組合せのうちの一部のみを示したが、他の組合せにつ
いても何等かの特性の向上がみられた。

発明の効果 以上のように本発明の軟磁性薄膜は、Ｆｅｎ−ａ−ｎ−
Ｃ）ｓｎＡＸ、ＹＣで表され、ＸはＢ、　Ａ１．、Ｇａ
、　Ｉｎ、Ｔ１．、Ｃ，、Ｓｉ、Ｇｅ、　Ｐｂ、　Ｎ、
、Ｐ、　Ａｓ、　Ｓｂ、　Ｂｉ、　Ｃｏ。

Ｎｉよりなる群から１種類以上選沢された元素、Ｙは、
Ｖａ族、Ｖｌａ族、白金族、Ｉｂ族、および５ＳＴｉ、
ＺｒＸＭｎ５Ｒｅ、　Ｃｕ、　Ｚｎよりなる群から１種
類以上選択された元素、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、０．２
≦Ａ≦７．０≦Ｂ≦１８、Ｏ≦Ｃ≦７なる数であって、
粒径が３０００Å以下の結晶粒径を有する飽和磁束密度
をあまり下げずに、透磁率の高い軟磁性薄膜が実現でき
る。

また、本発明の磁気ヘッドは、磁気コアの全部または一
部に、上記軟磁性薄膜を使用することにより、ＭＩＧタ
イプ、積層タイプあるいは薄膜タイプの磁気ヘッドにも
、容易に応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第２の実施例における磁気ヘッドの斜
視図、第２図は本発明の第１の実施例における軟磁性薄
膜製造装置の概略図、第３図は本発明の第３の実施例に
おける薄膜中のＳｎ濃度と保磁力との関係を示したグラ
フ、第４図は同じく簿膜中のＳｎ濃度と比透磁率との関
係を示したグラフ、第５図は同じく薄膜中のＳｎ濃度と
飽和磁束密度との関係を示したグラフである。 Ｂ・・・・・・フェライト、１２・・・・・・磁気ギャ
ップ、１３・・・・・・軟磁性薄膜、１４・・・・・・
巻き線窓、１５・・・・・・ガラス、２１・・・・・・
プラズマ室、２２・・・・・・電磁石、２３・・・・・
・導波管、２４・・・・・・ノズシレ、２５・・・・・
・ターゲット、２６・・・・・・基板。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅ＿（＿１＿−＿Ａ＿）Ｓｎ＿０で表され、Ａ
   は、０．６≦Ａ≦１５なる数であって、３０００Å以下
   の結晶粒径を有することを特徴とする軟磁性薄膜。
2. （２）Ｆｅ＿（＿１＿−＿Ａ＿−＿Ｂ＿）Ｓｎ＿ＡＸ＿
   Ｂで表され、ＸはＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｃ、Ｓ
   ｉ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｎ
   ｉよりなる群から１種類以上選択された元素、Ａ、Ｂは
   それぞれ、０．４≦Ａ≦１５、０．１≦Ｂ≦１８なる数
   であって、３０００Å以下の結晶粒径を有することを特
   徴とする軟磁性薄膜。
3. （３）Ｆｅ＿（＿１＿−＿Ａ＿−＿Ｂ＿−＿Ｃ＿）Ｓｎ
   ＿ＡＸ＿ＢＹ＿Ｃで表され、ＸはＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ
   、Ｔｌ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、
   Ｂｉ、Ｃｏ、Ｎｉよりなる群から１種類以上選択された
   元素、Ｙは、Ｖａ族、VIａ族、白金族、Ｉｂ族、および
   Ｓ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｚｎよりなる群か
   ら１種類以上選択された元素、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、
   ０．２≦Ａ≦１５、０．１≦Ｂ≦１８、０．３≦Ｃ≦７
   なる数であって、３０００Å以下の結晶粒径を有するこ
   とを特徴とする軟磁性薄膜。
4. （４）Ｆｅ＿（＿１＿−＿Ａ＿−＿Ｂ＿−＿Ｃ＿）Ｓｎ
   ＿ＡＹ＿Ｃで表され、Ｙは、Ｖａ族、VIａ族、白金族、
   Ｉｂ族、およびＳ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｚ
   ｎよりなる群から１種類以上選択された元素、Ａ、Ｃは
   それぞれ、０．４≦Ａ≦１５、０．３≦Ｃ≦７なる数で
   あって、３０００Å以下の結晶粒径を有することを特徴
   とする軟磁性薄膜。
5. （５）磁気コアの全部または一部に、請求項１の軟磁性
   薄膜を使用することを特徴とする磁気ヘッド。