JPH03132004A - Ｆｅ―Ｔａ―Ｃ系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］ 本発明は磁気ディスク装置、ＶＴＲなどに用いる磁気ヘ
ッドのコア材料にかかわり、特に高飽和磁束密度、高透
磁率、低磁歪定数、耐熱性、耐食性を有する磁性膜とそ
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、磁気記録技術の進歩は著しく、家庭用ＶＴＲの分
野では小型、軽量化のために、また磁気ディスク装置の
分野では大容量化のために、記録密度の高密度化が進め
られている。このような高密度化のためには高保磁力の
記録媒体に十分書き込むことが可能な記録磁界を発生で
きる高飽和磁束密度を有する磁気ヘッド用の磁性膜が必
要となる。

また、磁気ヘッド用の材料は記録再生効率の向上の点か
ら高透磁率を有することが必要であり、記録再生特性の
安定化のためには磁歪定数を零近傍に制御することが望
ましい。さらに、磁気ヘッド作製プロセスにおいては、
信頼性を確保するためにガラス溶着等を用いることが多
いので、加熱処理により特性劣化が生じないように、高
温における安定性向上も必要である。

このような材料としては、従来からＦｅ−Ａｌ−３ｉ系
合金（センダスト）やＧｏ系アモルファス合金等が開発
されており、磁気ヘッドに適用されている（特開昭６０
−７４１１０号等参照）。

また最近では、Ｆｅ−Ｃ系の多層膜２Ｃｏ系およびＦｅ
系の組成変調窒化膜２Ｃｏ−ＴａＣ膜、Ｆｅ−Ｍ−Ｃ膜
（ただし、Ｍ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ・・・）等、上記条件
を満たす材料の探索がさかんに行われつつある（「儒学
技法Ｊ　ＭＲ−８８−５５゜Ｐ　９　（１９８８年）、
　「日本金属学会春季大会１９８９年一般講演概要Ｊ（
１２Ｂ）、　「儒学技法ＪＭＲ８９−１１〜１４Ｊ、Ｐ
９（１９８９年）等参照）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、Ｆｅ−Ａｌ−５ｉ系合金は飽和磁束密度がＩＴ
程度と低いことが問題であり２ＣＯ系アモルファス膜は
耐熱温度が高くても５００℃程度であり、高信頼性のガ
ラスを用いることができない。Ｆｅ−Ｃ系多層膜は主に
イオンビームスパッタ法を用いるため作製法が難しく量
産には適さない。組成変調窒化膜２Ｃｏ−Ｔａ−Ｃ，Ｆ
ｅ−Ｍ−Ｃ（Ｍ＝Ｔ　ｉ、　　Ｚ　ｒ、　Ｈｆ　＝−）
膜も耐熱温度が６００〜６５０℃程度であり、より一層
の向上が必要である。

本発明の目的は上述した従来技術の欠点を解消し、高飽
和磁束密度、高透磁率、低磁歪定数をもち、耐熱性に優
れる磁性膜及びそれを用いた磁気ヘッドを提供すること
である。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、原子比でＴａ５〜１５％２Ｃ８〜２０％及び
残部Ｆｅよりなる磁性膜において、該磁性膜の組織中に
ｂｃｃ構造のＦｅ、ＴａＣ，およびＴａ□Ｃの結晶が共
存していることを特徴とするものであり、さらにその磁
性膜を用いることを特徴とする磁気ヘッドである。

［作用コ ｂｃｃ構造のＦｅ（以後α−Ｆｅと記す）とＴａＣ，Ｔ
ａ２Ｃの結晶が共存することりにより、αＦｅの結晶粒
が微細化されるため、高透磁率、低保磁力の良好な軟磁
気特性が得られる。これは微結晶化により異方性の分散
が小さくなったため、あるいは結晶磁気異方性の効果が
低減されたためと推察される。また、ＦｅとＴａＣ，Ｔ
ａ２Ｃに分離しているためＦｅの磁気モーメントの減少
も少なく高飽和磁束密度が得られる。

さらに、ＴａＣ，Ｔａ２Ｃの微結晶がＦｅの結晶粒の成
長を抑制するため、ヘッドのガラス溶着時に加わるよう
な熱処理を施しても軟磁気特性は劣化しない。

Ｔａ２ＣがＴａＣへ完全に変化せず、Ｔａ２Ｃが残存す
る場合の方が良好な軟磁性が得られる。この理由は明ら
かではないが、ＴａＩＣを含んだ方が、膜中の歪の効果
による軟磁性の劣化が少ないためではないかと思われる
。

［実施例］ （実施例１） 本発明の磁性膜の形成には通常のＲＦマグネトロンスパ
ッタ装置を用いた。Ｆｅ（純度９９．９９％）のターゲ
ット上にＴａ（純度９９．９％）のペレットを配置した
複合ターゲットをＡｒ（純度９９．９９９％）とＣＨ４
（純度９９．９％）の混合ガスを用いてスパッタを行っ
た。Ｔａ２Ｃの量は、Ｔａペレットの数及びＣＨ４ガス
の分圧を変えることにより変化させた。

スパッタ条件は、以下の通りとした。

排気到達真空度　　　２　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ以下投
入電力　　　　　　４．５Ｗ／扇 ガス圧（全圧）　　　　４　Ｘ　Ｉ　Ｏ−’Ｔｏｒｒ基
板　　　　　　　　結晶化ガラス 基板温度　　　　　　加熱なし 膜厚　　　　　　　　２土拳・！− 以上の条件で作製した磁性膜の組成は、ＥＰＭＡによっ
て分析した。膜の飽和磁束密度及び保磁力はＶＳＭ（印
加磁場５００ｅ）、透磁率はベクトルインピーダンスメ
ータ、磁歪定数は光で二法により測定した。

また、この磁性膜の耐熱性はＮ２雰囲気中で所定の温度
に加熱後、室温で透磁率を測定し、透磁率が１０００以
下となる温度の高低によって判定した。

第１図に、６００℃の熱処理を施した場合の透磁率（５
ＭＨ２）と膜組成の関係を示す。第１図より明らかなよ
うに、原子比でＴａ５〜１５％２Ｃ８〜２０％及び残部
Ｆｅなる組成で、μ６ＭＨ２＞１０００の特性が得られ
た。さらに望ましくは、原子比でＴａ６〜１３％２Ｃ９
〜１５％、及び残部Ｆｅなる組成とすれば、μ５ｘＨ３
＞　２０００となることがわかった。

第１表には、種々の組成の膜の最適熱処理条件での磁気
特性を示す。また、耐熱性としてμｂＭＨ２が１０００
以下となる温度を示した。なお、すべての温度範囲でμ
６ＭＨ□が１０００以上にならないものについてはＸ印
で示した。原子比でＴａ５〜１５％、０８〜２０％及び
残部Ｆｅなる組成で、Ｂｓ＝１．３〜１．８Ｔ、ＩＬｂ
ＭＨｚ＝　ｌ　ＯＯＯ〜３５００、Ｈｃ＝０．２〜１．
ｏｏｅ、λ＝−２〜＋２ＸＩＯ−’の特性を示し、耐熱
温度も６００℃以上である。特に、Ｆ　ｅ、、、、Ｔａ
１．１ｃ１１．４　（ａｔ％）の膜については、耐熱性
は７００℃にまで達した。

第２図に２Ｃ量をほぼ１２％一定とした場合のＴａ量と
透磁率μｆｉＭＨ２の関係を示す。また、第３図にはＴ
ａ量をほぼ９％一定とした場合のＣｍとμ５ＭＨ２の関
係を示す。各々、熱処理温度は６００℃である。

第２図では、Ｔａ量が５〜１５％の範囲でμ３．４ｓｚ
＞　１０００が得られ、第３図では２Ｃ量が８〜第 表 ２０％でμ５Ｍ）ｌア）１０００が得られる。

第２図、第３図の組成領域１．ｎ、ｍ、ｒｖ、ｖ。

■について、ａｓ−ｄｅｐｏ状態と６００℃熱処理後の
Ｘ線回折パターンを第４図に示す。

μｓ、、ｌｏｚ＞　１０００の値を示した組成領域ＩＩ
、　ｒＶにおいては、ａｓ−ｄｅｐｏ状態では、Ｔａ２
Ｃの結晶による回折ピークが見られるものの、Ｆｅにつ
いてはアモルファスに特有のブロードなパターンが見ら
れるのみである。これはＴａ２Ｃを生成していないＴａ
とＣがＦｅに侵入型で固溶しているためである。一方、
熱処理を行った場合には、α−Ｆｅのピークが見られる
ようになり、ＴａっＣの他にＴａＣのピークも見られる
。α−Ｆｅの回折ピークの半値幅より結晶粒径を求める
と、５０〜１００人程度となる。したがって、この状態
ではα−Ｆｅの微細結晶とＴａｔＧ及びＴａＣが共存し
ていることになる、Ｔ　ａ２Ｃの方がＴａＣより生成エ
ネルギーが小さいため、ａ　５−ｄｅｐ。

状態ではＴａ□Ｃのみが生じるが、熱処理によりＴ　ａ
　ｘ　ＣとＦｅに侵入型で固溶しているＣが結合しＴａ
Ｃが生じる。ＴａＣとＴａ２Ｃの結晶粒は電子顕微鏡観
察の結果、α−Ｆｅよりもさらに小さいことがわかった
。このＴａＣとＴ　ａ２Ｃの多くの微結晶が、Ｆｅの結
晶粒の成長を抑えることにより軟磁性膜が得られる。

組成領域１．ＴＶでは、ａｓ−ｄｅｐｏ状態ですでにα
−Ｆｅの結晶が生成されている。アモルファス状態から
の結晶化でないと均一な結晶該の生成が起こらず、良好
な微結晶組織になりにくいため、この領域では軟磁性が
得られないものと考えられる。

逆にＴａやＣが多い領域■、■では、熱処理後において
もＦｅの結晶は微細化されているが軟磁性は得られない
。磁歪が零からずれていること、Ｃ，ＴａがＦｅに多量
に侵入しひずみが大きいこと、ＦｅとＴａあるいはＣの
化合物が生成していること等の可能性が考えられるが、
今のところはっきりしない。

以上述べたように、Ｔａ量及びＣｍには最適量が存在し
、Ｔａ５〜１５％、０８〜２０％でμ〉１０００が得ら
れる。この組成領域では、ａｓ−ｄｅｐｏ状態の膜は、
ＦｅのアモルファスとＴａ。

Ｃの結晶からなってお番ハ熱処理によってα−Ｆｅの微
結晶とＴａ２Ｃ，ＴａＣが共存する組織となり、良好な
軟磁性が得られる。

（実施例２） 次に本発明によるＦｅＴａＣ膜を磁気ヘッドに応用した
例を示す。

第５図は本発明の磁性膜を適用した磁気へラドコアの一
例を示す外観斜視図であり、第６図はその記録媒体対向
面を示す拡大平面図である。この磁気ヘッドコアを第７
図に示すようなＣａＴｉｅ。

のスライダーにガラスで固定し、ジンバルに取り付はハ
ードディスクドライブ用の磁気ヘッドとして評価した。

第８図は、本発明による磁性膜を用いた磁気ヘッド、Ｆ
ｅ−Ａｌ−５ｉ膜を用いた磁気ヘッドを用いて測定した
媒体保磁力と限界記録密度、Ｄ、。

（ＫＦＣＩ）の関係を示す。Ｂｓが１，７Ｔと大きいＦ
ｅ−Ｔａ−Ｃ膜を用いた場合、媒体保磁力が１５０００
ｅ以上と大きくなっても磁気コア先端が飽和せずに強い
記録磁界が発生できるため十分に記録が可能であり、媒
体保磁力の増加とともにり６．も増加する。一方、Ｆｅ
−Ａｌ−３ｉ膜を用いた場合は、媒体保磁力が１５００
０ｅ以上となるとり６．が減少してしまう。

したがって、本発明のＦｅ−Ｔａ−Ｃ系磁性膜を用いた
磁気ヘッドを用いることにより、２００００ｅの保磁力
をもつ媒体にも十分に書き込みが可能であることが確か
められた。また、保磁力１００００ｅの媒体を用い、再
生出力を比較したところ、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ膜とＦｅ−Ａ
ｌ−５ｉ膜を用いた場合で差は見られなかった。

［発明の効果］ 以上説明したごとく、本発明によるＦｅを主成分とする
Ｆｅ−ＴａＣ系磁性膜は、高飽和磁束密度（１，３〜１
．８Ｔ）、高透磁率（１０００以上）。

低保磁力（１０ｅ以下）、低磁歪定数（−２ＸＩＯ−’
〜２Ｘ１０−“）、高耐熱性（６００℃以上）という磁
気ヘッド材料に必要な特性を兼ね備えている。

したがって、この磁性膜を磁気ヘッド磁極として用いた
場合、０．２ｔｍ程度の薄膜にしても磁気飽和を起こす
ことなく、磁極の先端に強い磁界を発生させることがで
き、超高密度磁気記録を達成することができる。

また、本発明の磁性膜は、通常のＲＦマグネトロンスパ
ッタ法で成膜可能であるため、製造方法が簡単であり製
造コストも安く、かつ高い信頼性も確保できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のＦ　ｅ　−Ｔ　ａ−Ｃ膜の組成と透
磁率の関係を示す特性図、第２図はＴａ組成と透磁率の
関係を示す特性図、第３図はＣ組成と透磁率の関係を示
す特性図、第４図はＦｅ−Ｔａ−Ｃ膜のＸ線回折パター
ン、第５図は本発明を適用した磁気ヘッドの一例を示す
外観斜視図、第６図はその磁気記録媒体対向面を示す拡
大平面図、第７図は磁気コアを埋め込んだ磁気ヘッドの
外観斜視図、第８図はＦｅ−Ｔａ−Ｃｖ、を用いたヘッ
ドを用いて測定した媒体保磁力と限界記録密度の関係を
示す特性図である。 １：磁気コア部、２：磁気コア部、３：ＦｅＴａ−Ｃ系
磁性膜、４：磁気ギャップ、５ニガラス、６：磁気コア
、７：スライダー、８：ガラス５ ０ ５ Ｔａ　（ａ　ｔ　’／ｅ　） 第 図 Ｃ（ａｔ’１０） 第３図 （ａ）組成領域 ■ ■ （Ｃ） 組成領域 １１１、■ ６ 第 図 媒体保磁力 Ｈｃ（Ｏｅ） 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子比でＴａ５〜１５％、Ｃ８〜２０％及び残部
   Ｆｅよりなる磁性膜において、該磁性膜の組織中にｂｃ
   ｃ構造のＦｅとＴａＣ，Ｔａ＿２Ｃの結晶が共存してい
   ることを特徴とするＦｅ−Ｔａ−Ｃ系磁性膜。
2. （２）請求項１記載のＦｅ−Ｔａ−Ｃ系磁性膜を用いた
   ことを特徴とする磁気ヘッド。