JPH03209607A

JPH03209607A - Ｍｉｇ型磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH03209607A
Application number: JP468690A
Authority: JP
Inventors: Masateru Nose; 正照野瀬; Naoyuki Okamoto; 直之岡本
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1990-01-12
Filing date: 1990-01-12
Publication date: 1991-09-12
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JP2519554B2

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】利用産業分野この発明は、磁気ギャップ内に高飽和磁束密度の金属膜
を有するＭＩＧ（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎ　Ｇａｐ）型磁気ヘ
ッドの改良に係り、フェライトコア上に界面反応防止膜
を設けてからＦｅまたはＦｅ合金とＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合
金膜を積層成膜し、金属磁性膜の初期劣化層をなくして
疑似ギャップの発生を抑制し、電磁変換特性の改善及び
再生出力の向上を図り、かつ通常のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合
金薄膜より高い飽和磁束密度を有する軟磁性膜を有した
ＭＩＧ型磁気ヘッドに関する。

背景技術近年、磁気記録における技術的発展は目覚ましく、特に
記録密度の向上は著しいものがある。

例えば、オーディオテープレコーダやＶＴＲ（ビデオテ
ープレコーダ）等の磁気記録再生装置においては、記録
信号の高密度化や高品質化等が進められており、この高
記録密度化に対応して、磁気記録媒体として磁性粉にＦ
ｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉ等の金属あるいは合金からなる粉末
を用いた、所謂メタルテープや、強磁性金属材料を真空
薄膜形成技術によりベースフィルム上に直接被着した、
所謂蒸着テープ等が開発され、各分野で実用化されてい
る。

ところで、このような高抗磁力を有する磁気記録媒体の
特性を発揮させるためには、磁気ヘッドのコア材料の特
性として、高い飽和磁束密度を有するとともに、同一の
磁気ヘッドで再生を行なおうとする場合においては、高
透磁率を併せて有することが要求される。

例えば、従来、磁気ヘッドのコア材料として多用されて
いるフェライト材では飽和磁束密度が低く、また、パー
マロイでは耐摩耗性に問題がある。

そこで上述の諸要求を満たすコア材料として、Ｆｅ−Ａ
ｌ−８ｉ系合金からなる所謂センダスト合金が好適であ
ると考えられ、すでに実用に供されている。

しかしながら、このセンダスト合金のように軟磁気特性
に優れた材料においては、磁歪λＳと結晶磁気異方性Ｋ
が共に零付近であることが望ましく、磁気ヘッドに使用
可能な材料組成はこれら両者の値を考慮して決められる
。

また、上記センダスト合金に代る材料として、高周波数
領域での透磁率の低下が少なく高い飽和磁束密度を有す
る非晶質、所謂アモルファス磁性合金材料が開発されて
いる。

しかし、この非晶質磁性合金材料でも飽和磁束密度は１
２ｋＧ程度であり、また、熱的に不安定で結晶化の可能
性が大きいため、５００℃以上の温度を長時間加えるこ
とはできず、例えば、ガラス融着のように各種熱処理が
必要な磁気ヘッドに使用するには、製造工程上、種々の
制限が生じていた。

これらの問題に対して、Ｆｅ−Ｃ膜やＦｅ−８ｉ膜とパ
ーマロイ膜との積層膜が提案（インターマグカンフアレ
シス１９８フダイジエストＤＤ−０８）　３れているが
、軟磁気特性が不十分である等の問題が残されている。

一方、ＭＩＧ型磁気ヘッドにおいて、実際の磁性酸化物
コア上での金属磁性膜の特性はほとんど測定が困難であ
るため、金属磁性膜の特性は、非磁性基板上において評
価されていた。

しかし、本発明者の研究によれば、フェライト等磁性酸
化物基板上では、センダスト等金属磁性膜の特性は必ず
しも非磁性基板上での特性と一致するものではないこと
が判った。

特に、磁気異方性が著しく異なり、フェライト基板上に
おいては上述の膜は異方性の分散した膜となり、これを
磁気ヘッドに適応した場合、数〜数百ｐｍのトラック幅
状態では必ずしもマクロに測定された軟磁性状態は実現
され得ない。

すなわち、トラックを切り出す位置により、分散した単
磁区粒の困難軸方向が異なるため、ヘッドの電磁変換に
より磁化さる方向の透磁率が異なり、磁気ヘッドの電磁
変換特性を劣化させる要因と見なすことができる。

また、ＭＩＧ型磁気ヘッドにおいては、上述したように
、金属膜、初期層軟磁性の劣化並び磁性酸化物との熱処
理に伴う拡散による非磁性反応層の生成等に起因する疑
似ギャップも同時に抑制しなくてはならない。

発明の目的この発明は、金属磁性膜の初期劣化層をなくして疑似ギ
ャップの発生を抑制し、電磁変換特性の改善及び再生出
力の向上を図り、かつ通常のＦｅ−Ａｌ−８ｉ合金薄膜
より高い飽和磁束密度を有する軟磁性金属膜を有したＭ
ＩＧ型磁気ヘッドの提供を目的としている。

発明の概要この発明は、すぐれた特性を有する軟磁性膜を目的に種
々検討した結果、ｂｃｃ構造を有する強磁性のＦｅまた
はＦｅ合金とＦｅ−Ａｌ−８ｉ合金膜とを積層成膜し、
適切な熱処理を施すことにより、センダスト合金のみで
成膜した単層膜と同等以上の軟磁気特性が得られる、特
に、−軸磁気異方性を有することを知見し、また、フェ
ライト等磁性酸化物と金属磁性膜との間にＡｌ２Ｏ３な
どの熱的に安定な層を形成して、金属磁性膜と酸化物基
板界面の反応を抑制でき疑似ギャップを抑制できること
を知見し、この発明を完成したものである。

この発明は、少なくとも一方の磁気コア半体がフェライトがらなり、
磁気ギャップ内に高飽和磁束密度の金属膜を有するＭＩ
Ｇ型磁気ヘッドにおいて、フェライトコアの磁気ギャッ
プ突合わせ面に、ＳｉＯ２、サイアロン、Ａｌ２Ｏ３、
ＣｒＮの１種または２種以上を５０〜３００ル厚みで被
着し、前記薄膜上にｂｃｃ構造を有する強磁性のＦｅまたはＦ
ｅ合金膜を、５０〜ｉｏｏｏｍみで積層成膜し、さらに
、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金膜を成膜した構成がらなり、製造時のガラスポンディングまたは４００”Ｃ〜ｓｏｏ
”ｃでの熱処理により、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金膜が一軸
磁気異方性を有することを特徴とするＭＩＧ型磁気ヘッ
ドである。

発明の構成詳述すれば、この発明は、公知の薄膜形成法を用いて、
各種フェライトコア上に、８ｉ０２、サイアロン、Ａｌ
２Ｏ３、ＣｒＮのいずれかを成膜したのち、ｂｃｃ構造
を有する強磁性のＦｅまたはＦｅ合金とＦｅ−Ａｌ−Ｓ
ｉ合金膜を順次に成膜積層し、所要の厚みの複合金属磁
性膜となした後、ガラス溶着の工程での高温雰囲気、あ
るいは用途、膜厚み、積層構造及び厚み比率等に応じて
適宜選定した４００℃〜８００℃、１分〜１００時間の熱処理を行な
うことにより、第１層の拡散防止膜により、金属磁性膜
と磁性酸化物との界面における原子の拡散が防止され、
第２層のＦｅ等により、第３層の金属磁性層の結晶性が
制御され、優れた一軸磁気異方性をもつ軟磁性膜が、酸
化物基板上に形成可能となる。

すなわち、第１層の拡散防止膜により、金属磁性膜とフ
ェライトとの界面における原子の拡散が防止され、Ｆｅ
−Ａｌ−Ｓｉ合金膜をｂｃｃ構造を有するＦｅまたはＦ
ｅ合金膜の上に成膜した場合、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金膜
が下地となるＦｅまたはＦｅ合金膜の結晶配向に沿って
成膜され、結晶配向の乱れが少なくなり、所要の熱処理
によって容易に軟磁気特性が向上すると考えられる。

また、得られた軟磁性膜は、ｂｃｃ構造を有する強磁性
のＦｅまたはＦｅ合金膜とＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金膜と
からなる二層及び成膜時または成膜後の熱処理により生
成される各膜間の拡散層を有する膜構造を特徴とするも
ので、センダスト合金と同程度以上の軟磁気特性（高い
透磁率や低い抗磁力等）を有することを特徴とする。

この発明において、フェライトコアには、用途に応じて
、Ｎｉ−ＺｎフェライトやＭｎ−Ｚｎフェライトなどの
単結晶フェライト、ＨＩＰ処理された焼結フェライトの
他、公知のあらゆるフェライトが利用できる。

この発明において、第１層の拡散防止膜には、ＳｉＯ２
、サイアロン、Ａｌ２Ｏ３、ＣｒＮの１種または２種以
上を成膜するが、膜厚みが５０Ａ未満では拡散防止効果
がなく、また、３００人を越えると、拡散防止膜自体が
疑似ギャップとして作用し好ましくないため、５０〜３
００１みとする。さらに、好ましくは１００〜２００に
享みである。

この発明において、ＦｅまたはＦｅ合金膜は、Ｆｅ−Ａ
１−Ｓｉ系合金膜の成膜初期層の結晶配向を促す目的の
ために、ｂｃｃ構造であること、ＦｅまたはＦｅ合金膜
自体が強磁性であることが必要である。

また、その飽和磁束密度Ｂｓは、少なくとも８ｋＧ以上
必要であり、望ましくは１０ｋＧ以上、さらに望ましく
は１４ｋＧ以上が良い。保磁力は、数１００ｅ以下であ
れば使用可能であるが、望ましくは１００ｅ以下、さら
に好ましくは数Ｏｅ以下が良い。

このＦｅまたはＦｅ系合金膜の組成としては、Ｆｅと不
可避な不純物からなるいわゆる純Ｆｅでも良く、また、
主成分をＦｅとし、副成分として前記のｂｃｃ構造と強
磁性の条件を満足する範囲のＣｏ、　Ｎｉ、Ｃｕ、　Ｍ
ｎ、　Ｏｒ、　Ｖ、　Ｍｏ、　Ｎｂ、　Ｚｒ、　Ｗ、　
Ｔａ、　Ｈｆ、Ｙ、　Ｂ、　Ｃ，ＡＩ、　Ｓｉ、　Ｒｕ
、　Ｒｈ、　Ｐｄ、　Ｐｔ、希土類元素の少なくとも１
種以上と、不可避な不純物を含有するＦｅ合金膜でも良
い。

積層しかつ最外層に設けるＦｅ−Ａ１−８ｉ系合金薄膜
は、所謂センダスト合金であり、従来より複合型及び薄
膜磁気ヘッドに多用されており、磁気ヘツドの用途等に
応じて、公知の組成が適宜選定し得るが、３−１０ｗｔ
％Ａｌ、６〜１５ｗｔ％Ｓｉ、　８０〜９０ｗｔ％Ｆｅ
の範囲の合金を用いることができ、また、必要に応じて
、Ｃｒ、　Ｔｉ、　Ｔａ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｍｏ、　
Ｚｒ、希土類元素や白金属元素などを添加するのも良い
。

製造条件フェライトコアの磁気ギャップ突合わせ面に、拡散防止
膜、ＦｅまたはＦｅ系合金薄膜とさらにその上にＦｅ−
Ａ１−８層系合金薄膜を成膜するが、その被着方法とし
ては、各種スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法、イオ
ンブレーティング等の公知の気相成膜方法が利用できる
。

好ましい被着条件としては、いずれの方法においても、
到達真空度は高い程好ましく、少なくとも１０’Ｔｏｒ
ｒ台以下の高真空にする必要があり、望ましくは２　Ｘ
　１０’Ｔｏｒｒ以下、さらに望ましくは１　ｘ　１０
’Ｔｏｒｒ以下が良い。

スパッタリング法を用いる場合には、アルゴンガス等の
不活性ガスをスパッタリングガスとして用いるが、この
圧力はスパッタ装置の構造によって適宜選定すれば良い
。

さらに、被着形成するｂｃｃ構造を有する強磁性のＦｅ
またはＦｅ系合金薄膜の膜厚は数人〜数千人と薄いため
に、基板の表面状態、例えば、残留歪応力や粗度等に強
く影響され、磁気特性が悪化する可能性があるため、ｂ
ｃｃ構造を有する強磁性のＦｅまたはＦｅ系合金薄膜を
被着する拡散防止膜、ひいてはフェライトコア費用面粗
度を４０Å以下にする必要があり、ＭＣＰ（メカノケミ
カルポリッシング）加工が有効である。

さらに、この発明の特徴であるｂｃｃ構造を有するＦｅ
またはＦｅ系合金膜の１層当りの被着厚みは、Ｆｅ−Ａ
ｌ−８層合金膜の結晶配向を促す目的のためには５０１
以上必要で、好ましくは１００Å以上が好ましい。しか
し、１００ＯＡを越える厚さになると金属磁性膜全体の
磁気特性が劣化するため、５０〜１０００に厚みとする。

また、Ｆｅ−Ａｌ−８層系合金膜の厚みは、高透磁率、
低保磁力を得るためには前記ｂｃｃ構造を有するＦｅま
たはＦｅ系合金膜の１倍以上の厚さが必要であり、望ま
しくは１．５倍以上、さらに望ましくは２倍以上が良い
。

しかし、Ｆｅ−Ａｌ−８層合金膜が厚すぎる場合には、
磁気ヘッドの周波数特性が悪くなり、逆に薄い場合には
、オーバーライド特性が悪くなるなるので、厚さは通常
、ＦｅまたはＦｅ系合金膜の数十倍の厚さとする必要が
あり、この発明において、ｂｃｃ構造を有する強磁性の
ＦｅまたはＦｅ合金膜とＦｅ−Ａｌ−８層合金膜とから
なる金属磁性体厚みは、１層数戸である。

熱処理は、成膜後所要の加工前に行なっても良く、例え
ば、磁気ヘッド等の部品の形状に加工してから行なって
も良い。さらにまた、磁気へラドコアの半体対のボンデ
ィング加工を行なう際にガラス溶着のための加熱を熱処
理と併用しても良い。

熱処理の温度と時間は、複合金属磁性膜の磁気特性を向
上させるのに十分な温度と時間を適宜選定すると同時に
、コアとの熱膨張係数差、基板耐熱性、各膜の厚さ、コ
ア、拡散防止膜、ＦｅまたはＦｅ系合金膜と、Ｆｅ−Ａ
ｌ−８層系合金膜との３者間の相互拡散を同時に考慮し
て組成等によって適宜選定する必要がある。

熱処理温度は、４００℃未満では、応力の緩和が不十分
で十分に高い透磁率が得られないため好ましくなく、ま
た８００℃を越えると、膜及び膜間の相互拡散等により
返って磁気特性が劣化しなり、膜の剥離が生じ安いため
、４００℃〜８００℃が好ましく、さらに好ましくは５
００℃〜７００℃である。

処理時間は、１分未満では、十分に高い透磁率が得られ
ないため好ましくなく、また１００時間を越えると、返
って磁気特性が劣化するため、１分〜１００時間が好ま
しく、さらには５分以上、１０時間以下がより好ましい
。

冷却速度は、熱処理温度、時間と同様に使用した基板及
び複合金属磁性膜の組成や構成によって適宜選定する必
要があるが、通常、１℃／ｈｒ以上、１００００℃／ｈ
ｒ以下が好ましく、特に、５０℃／ｈｒ〜６００”Ｃ／
ｈｒの範囲が好ましい。

雰囲気は、金属磁性膜及び強磁性酸化物の磁気特性を著
しく劣化させるものでなければどのような雰囲気でも良
いが、真空または不活性ガスまたは窒素ガス中が好まし
く、特に１０’Ｔｏｒｒ以上の真空が好ましい。

発明の効果この発明によるＭＩＧ型磁気ヘッドは、磁気ギャップ内
に、疑似ギャップを発生させる金属磁性膜の初期劣化層
をなくし、Ｆｅ−Ａｌ−８ｉ合金膜と同等またはそれ以
上の軟磁気特性（透磁率、保磁力）を有し、かつＦｅ−
Ａｌ−８ｉ合金膜以上の飽和磁束密度を有する軟磁性膜
が得られることにより、高保磁力の媒体に適用でき、高
記録密度が得られる。

また、この発明によるＭＩＧ型磁気ヘッドは、Ｆｅ−Ａ
ｌ−８ｉ合金膜が一軸磁気異方性を有し、かつ−軸磁気
異方性をＦｅ−Ａｌ−８ｉ合金膜の成膜時に容易に制御
でき、例えば、第１図でコアブロック半体の垂直下向き
に困難軸が向くように誘導することができ、極めて好ま
しい特性を得ることができる。

実施例実施例ｌＭｎ−Ｚｎ単結晶フェライトからなる第１図に示す如き
Ｃ型コア（１）となるべきブロック半体とＩ型コア（３
）となるべきブロック半体を製造し、Ｃ型コア（１）の
磁気ギャップ突合わせ面（２）となるべきブロック半体
の所要面を、ダイヤモンドパウダーを用いて、鏡面した
のち、ＭＣＰ加工を施し、前記面を高精度な無歪面に仕
上げた。

この際、タリステップ表面段差測定器による測定では、
粗度３０Ａ以下であった。また、表面歪層の除去状態は
、エリプソメトリ−によって確認した。

上記の無歪加工された磁性基板の主面上に、ＲＦ２極マ
グネトロンスパッタリング装置によって、Ａｌ２Ｏ３膜
を１００Ｍ享みて被着形成した後、ＭＣＰ加工により高
精度な平坦無歪面に仕上げた。

この際、タリステップ表面段差測定器による測定では、
粗度２０Å以下であった。また、表面歪層の除去状態は
、エリプソメトリ−によって確認した。

さらに、ＲＦ２極マグネトロンスパッタリング装置によ
って、９９．３％Ｆｅ膜を４００に享みて被着形成し、
さらにＦｅ−６ＡＩ−１０８ｉ膜を１．５ｐｍ厚みに被
着形成し、１．５４ｐｍ厚みの複合金属磁性膜を積層成
膜した。

なお、前記のスパッタリング条件は、各々投入電力ＲＦ
　１ｋＷ、　Ａｒガス圧力４Ｘ１０−３Ｔｏｒｒであっ
た。

次に、前記基板上に磁気ギャップを形成するためのガラ
ス膜をＲＦ２極マグネトロンスパッタリング装置にて、
各コアにつきＯ，鋤ｍ厚みに被着形成した。

さらに、Ｃ型半体とＩ型巻線溝を有しない半体を、Ｎ２
ガス雰囲気中（６８０℃×１０分）によってガラスボン
ディングし、同時に、金属磁性膜の磁気特性を向上させ
た後、さらに、トラックを形成するためのトラック溝巻
線溝を多数形成し、スライシングし、所定寸法、形状と
なるように外形加工を施し、ＭＩＧ型磁気へラドチップ
化した。

従って、Ｃ型コア（１）の磁気ギャップ突合わせ面（２
）は、Ａｌ２Ｏ３拡散防止膜（１０）、Ｆｅ膜（１１）
、Ｆｅ−Ａｌ−８ｉ膜（１２）が積層成膜され、さらに
磁気ギャップ用のガラス膜（１３）が成膜されている。

次に、コンポジットヘッド化し、電磁変換特性を測定し
た。また、比較のために、従来法のＦｅ−Ａｌ−８ｉ膜
のみによるコンポジットヘッドも作製し、電磁変換特性
を測定した。

再生出力波形観察によるメインピークａと疑似ギャップ
出力すの出力比ｂ／ａの測定の結果、本発明のｂ／ａは
０．０２、従来法のｂ／ａは０．１であり、この発明に
よるヘッドの場合の方は、疑似ギャップの効果は実質的
に問題とならない程度に著しく減少し、良好な記録再生
特性を有することが確認できた。

また、この発明によるコンポジットヘッドの再生周波数
特性のうねりは大幅に改善され、１ｄＢ以下であった。

去扇！國多結晶Ｍｎ−Ｚｎフェライトからなる第１図に示すＣ型
コア（１）の磁気ギャップ突合わせ面（２）に、無歪み
加工を施し、その上に拡散防止膜としてＣｒＮを成膜し
、次いで、第２層にＦｅ合金膜を０．０５戸厚み、第３
層としてＦｅ−６ＡＩ−１０Ｓｉ膜を１．５μ厚みに被
着形成し、磁性膜を１．５５μ厚みとした。

Ｃ型コア（１）と■型コア（３）ギャップ膜として・ガ
ラス膜を各々０．３μ厚みに被着形成し、ギャップ形成
面どうしを付き合わせ、Ｎ２ガス雰囲気中（７２０℃×
１０分）によってガラスボンディングした。

このボンディングしたブロックを加工してＭＩＧモノリ
シックスライダーを作製し、電磁変換特性を測定した。

その結果、実施例１と同様に、疑似ギャップの効果は実
質的に問題とならない程度に著しく減少し、良好な記録
再生特性を有することが確認できた。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭＩＧ型磁気ヘッドの分解斜視説明図である。第２図は磁気ギャップ突合わせ面上の成膜を示す断面説
明図である。１・・Ｃ型コア、２・・・磁気ギャップ突合わせ面、３
・・・■型コア、１０・・・Ａｌ２Ｏ３拡散防止膜、１
１・・・Ｆｅ膜、１２−　Ｆｅ−Ａｌ−８ｉ膜、１３−
・・ガラス膜。

Claims

【特許請求の範囲】１少なくとも一方の磁気コア半体がフェライトからなり、
磁気ギャップ内に高飽和磁束密度の金属膜を有するＭＩ
Ｇ型磁気ヘッドにおいて、フェライトコアの磁気ギャップ突合わせ面に、ＳｉＯ＿
２、サイアロン、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＣｒＮの１種または
２種以上を５０〜３００Å厚みで被着し、前記薄膜上に
ｂｃｃ構造を有する強磁性のＦｅまたはＦｅ合金膜を、
５０〜１０００Å厚みで積層成膜し、さらに、Ｆｅ−Ａ
ｌ−Ｓｉ合金膜を成膜した構成からなり、製造時のガラスボンディングまたは４００℃〜８００℃
での熱処理により、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金膜が一軸磁気
異方性を有することを特徴とするＭＩＧ型磁気ヘッド。