JPH04278207A - 磁気ヘッド用部材 - Google Patents

磁気ヘッド用部材

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JPH04278207A
JPH04278207A JP3990691A JP3990691A JPH04278207A JP H04278207 A JPH04278207 A JP H04278207A JP 3990691 A JP3990691 A JP 3990691A JP 3990691 A JP3990691 A JP 3990691A JP H04278207 A JPH04278207 A JP H04278207A
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JP
Japan
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magnetic
film
soft magnetic
magnetic head
substrate
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JP3990691A
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English (en)
Inventor
Kumio Nako
久美男 名古
Hiroshi Sakakima
博 榊間
Keita Ihara
井原 慶太
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気録画再生装置(V
TR)、磁気録音再生装置等の磁気記録再生装置におけ
る磁気ヘッドに用いられる磁気ヘッド用部材に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年の磁気記録分野における高密度記録
化の要求に対して、高保磁力媒体に対応した高性能磁気
ヘッドの開発が進められている。高密度記録を達成する
ためには、磁気ヘッドのトラック幅やギャップ長を極力
小さく設定し、高い飽和磁束密度と高透磁率を有する磁
気ヘッドを作製することが必要となってきた。
【0003】このような要求に対し、バルク部材やリボ
ン薄帯から切削加工によってトラック幅を形成する場合
、狭トラックになるほど困難になるため、トラック幅相
当の厚さの軟磁性膜を基板上にスパッタ法あるいは蒸着
法により形成したトラック幅の狭い磁気ヘッドを作製す
る方法が提供されている。
【0004】また、軟磁性膜としては、従来のパーマロ
イ、センダスト、Co基非晶質材料では飽和磁束密度に
限界があるため、高飽和磁束密度を有する軟磁性膜の研
究開発が盛んに行なわれている。その一つとしてFe−
N膜が研究されている。しかし、このFe−N膜は35
0℃以上の熱処理で軟磁気特性が急激に劣化し、軟磁気
特性の熱的安定性に課題があることが知られている。そ
こで、このFe−N膜の熱安定性の向上を図る試みとし
て、Fe−N膜にZr、Tiを数原子%微量添加した膜
(日本応用磁気学会誌  Vol.14  No.2 
 257−260(1990))、あるいは、Fe−N
膜にZr、Hf、Ti、Nb等を添加した合金膜におい
て、特定の組成範囲で良好な軟磁気特性が得られること
が報告されている(特開平2−275605号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、バルク材料
とは異なり、基板上に形成した薄膜である上記のような
Fe−N膜にZr、Hf、Ti、Nb等を添加した合金
膜の軟磁気特性、およびその熱的安定性は、前記Zr、
Hf、Ti、Nb等の添加量の違いによる組成範囲で決
まるものではない。基板温度等の作製条件により、同一
組成の膜においても、膜構造が異なると、異なった磁気
特性を示し、再現性が得られないという問題を生じる。 (軟磁性膜においては、同一組成の膜であっても、膜の
金属組織により異なった軟磁気特性を示すことは、セン
ダスト膜等では研究され、周知のことである。)また、
スパッタ法あるいは蒸着法により基板上に軟磁性膜を形
成する場合、軟磁性膜と基板の熱膨張係数の差に起因し
て軟磁性膜に内部応力が生じ、逆磁歪効果によって歪が
入り、これを磁気ヘッドとして使用する場合、磁気ヘッ
ドの出力特性を劣化させるという問題がある。また、同
じ原因で生じる軟磁性膜の内部応力により、以降の磁気
ヘッド加工工程に於ける基板間の接着、ガラスモールド
、ギャップ形成等を困難にしている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決し、磁気ヘッドとしたときに優れた出力特性を示
し、かつ磁気ヘッド加工工程を容易に出来る磁気ヘッド
用部材を提供するものである。本発明者は、各種基板と
該基板上に形成したFe−M−N膜(ただし、Mは、T
a、Ta−Zr、Ta−Hf、Ta−Nb、Nb、Nb
−Zr、Nb−Hf、Hf、Hf−Zrである。)から
成る磁気ヘッド用部材について研究を行なったところ、
前記基板として熱膨張係数が110〜135×10−7
/degの非磁性または磁性基板を、また、前記軟磁性
膜としてα−Feの微結晶とMの窒化物微粒子(ただし
、Mは、Ta、Ta−Zr、Ta−Hf、Ta−Nb、
Nb、Nb−Zr、Nb−Hf、Hf、Hf−Zrであ
る。)が混在した微細組織から成る複合材料であるとき
に、高飽和磁束密度と高透磁率を有し、かつ磁気ヘッド
加工工程における、磁気特性の劣化がなく、基板間の接
着、ガラスモールド、ギャップ形成等を容易にすること
が出来、磁気ヘッド加工工程に適した磁気ヘッド用部材
が得られるという事実を見いだし請求項1の発明に至っ
た。特に、α−Feの微結晶とMの窒化物微粒子(ただ
し、Mは、Ta、Ta−Zr、Ta−Hf、Ta−Nb
、Nb、Nb−Zr、Nb−Hf、Hf、Hf−Zrで
ある。)が混在した微細組織から成る軟磁性膜中のα−
FeがMまたは、N(窒素)あるいはMの窒化物を固溶
し、Feの格子を膨張させた微結晶であるとき、更に優
れた軟磁気特性を呈するという事実を見いだし請求項2
の発明に至った。また、請求項1または2のいずれかに
記載のFeの微結晶の平均粒径が100Å以下、Mの窒
化物微粒子の平均粒径が50Å以下であるとき、更に優
れた軟磁気特性を呈するという事実を見いだし請求項3
の発明に至った。
【0007】更に、請求項1〜3のいずれかに記載の軟
磁性膜に添加物元素としてCr、Ru、Ir、Pt、Y
、Al、B、Ce、Cu、O元素の少なくとも1種の元
素を0.1〜6原子%含む系の軟磁性膜は、更に優れた
耐食性、耐摩耗性と軟磁気特性の熱的安定性を併せ持つ
という事実を見いだし請求項4の発明に至った。
【0008】また、請求項1〜4のいずれかに記載の軟
磁性膜の膜厚が0.2〜10μmであるとき、低周波か
ら高周波まで優れた透磁率を示す磁気ヘッド用部材が得
られるという事実を見いだし請求項5の発明に至った。 更に、請求項1〜4のいずれかに記載の軟磁性膜がSi
O2等の非磁性膜との積層構造から成り、前記非磁性膜
の各層の膜厚が数百〜数千Å、各層の軟磁性膜の膜厚が
0.2〜10μmであり、総膜厚1〜40μmであると
き高周波帯域で更に優れた高透磁率を示す磁気ヘッド用
部材が得られるという事実を見いだし請求項6の発明に
至った。また、基板としてフェライトを使用した請求項
1〜6に記載の磁気ヘッド用部材を用いた磁気ヘッドは
、優れた加工性とヘッド特性を示すことから請求項7の
発明に至った。
【0009】
【作用】請求項1の発明の構成によれば、α−Feの微
結晶とMの窒化物微粒子(ただし、MはTa、Ta−Z
r、Ta−Hf、Ta−Nb、Nb、Nb−Zr、Nb
−Hf、Hf、Hf−Zrである。)が混在した微細組
織から成る複合材料である軟磁性膜を熱膨張係数が11
0〜135×10−7/degの非磁性または磁性基板
上に形成した磁気ヘッド用部材であるから、高飽和磁束
密度と高透磁率を有し、かつ磁気ヘッド加工工程におけ
る、磁気特性の劣化がなく、基板間の接着、ガラスモー
ルド、ギャップ形成等を容易にすることが出来る。請求
項2の発明の構成によれば、α−Feの微結晶とMの窒
化物微粒子(ただし、Mは、Ta、Ta−Zr、Ta−
Hf、Ta−Nb、Nb、Nb−Zr、Nb−Hf、H
f、Hf−Zrである。)が混在した微細組織から成る
軟磁性膜中のα−FeがMまたは、NあるいはMの窒化
物を固溶し、Feの格子を膨張させた微結晶であるから
、更に優れた軟磁気特性を呈する磁気ヘッド用部材であ
る。請求項3の発明の構成によれば、請求項1または2
のいずれかに記載のFeの微結晶の平均粒径が100Å
以下、Mの窒化物微粒子の平均粒径が50Å以下である
から、特に優れた軟磁気特性を呈する磁気ヘッド用部材
である。請求項4の発明の構成によれば、請求項1〜3
のいずれかに記載の軟磁性膜に添加物元素としてCr、
Ru、Ir、Pt、Y、Al、B、Ce、Cu、O元素
の少なくとも1種の元素を0.1〜6原子%含む系の軟
磁性膜であるから、更に優れた耐食性、耐摩耗性と軟磁
気特性の熱的安定性を併せ持つことが出来る。また、請
求項5の発明の構成によれば、請求項1〜4のいずれか
に記載の軟磁性膜の膜厚が0.2〜10μmである磁気
ヘッド用部材であるから、低周波から高周波まで優れた
透磁率を呈することが出来る。請求項6の発明の構成に
よれば、請求項1〜4のいずれかに記載の軟磁性膜がS
iO2等の非磁性膜との積層構造から成り、前記非磁性
膜の各層の膜厚が数百〜数千Å、各層の軟磁性膜の膜厚
が0.2〜10μmであり、総膜厚1〜40μmである
から、高周波帯域で更に優れた高透磁率を示す磁気ヘッ
ド用部材である。請求項7の発明の構成によれば、請求
項1〜6のいずれかに記載の軟磁性膜が、フェライト基
板上に形成されたものであるから、MIGヘッド、フェ
ライトとの複合型ヘッド等に適した磁気ヘッド用部材で
ある。
【0010】
【実施例】(実施例1)FeTa(Fe87原子%、T
a13原子%)のターゲットを用い、Arガス中にN2
ガスを導入し、N2分圧対全圧比(PN2/Ptota
l)0〜10%の範囲で反応性スパッタ法により、熱膨
張係数115×10−7/degの非磁性セラミックス
基板上に膜厚2μmの軟磁性膜を形成し、真空中、無磁
界中で500℃の温度で1時間の熱処理を施すことによ
り、磁気ヘッド用部材を作製した。これらの磁気ヘッド
用部材の保磁力Hc、1MHzの実効透磁率μeff及
び飽和磁束密度Bsを測定した結果を(表1)に示す。
【0011】
【表1】
【0012】表1より、N2分圧対全圧比2.5%で形
成したときに、良好な軟磁性(低保磁力、高透磁率)と
高飽和磁束密度を示すことが分かる。
【0013】(図1)にN2分圧対全圧比0〜10%の
範囲で形成した、前記軟磁性膜のX線回折図形を示す。 (図1)中に示す○はα−Feの回折ピーク、△はTa
Nの回折ピークである。(図1)より、N2分圧対全圧
比0%で形成した膜は、粒成長した結晶質相である。N
2分圧対全圧比1.7%で形成した膜は、α−Feの微
結晶以外の回折ピークも観測され、不均一な結晶粒形態
になっている。N2分圧対全圧比10%で形成した膜は
、TaNの回折ピークが観測されると共に、α−Feの
微結晶以外の回折ピークも観測され、不均一な結晶組織
になっている。N2分圧対全圧比2.5%で形成した、
良好な軟磁性と高飽和磁束密度を示す膜は、α−Feの
微結晶とTaの窒化物(TaN)微粒子が混在した微細
組織から成る複合材料であることが分かる。
【0014】また、α−Feの微結晶とTaの窒化物(
TaN)微粒子が混在した微細組織から成る複合材料で
ある軟磁性膜において、特に、α−FeがTaまたは、
N(窒素)あるいはTaの窒化物を固溶し、Feの格子
を膨張させた微結晶であるときに(このときの(110
)面間隔は、2.0355Åであった。α−Feの(1
10)面間隔は、2.0268Åである。)良好な軟磁
性を示した。
【0015】(実施例2)良好な軟磁性(Hcは0.1
Oe、1MHzのμeffは10000)と高飽和磁束
密度Bs1.6T)を示す、α−Feの微結晶とTaの
窒化物微粒子が混在した微細組織から成る複合材料であ
る軟磁性膜の微細組織の観察を透過型電子顕微鏡(TE
M)により行なった。膜の形成方法は、(実施例1)と
同様の方法であり、熱処理は真空中、無磁界中で550
℃の温度で1時間行なった。
【0016】TEMにより、電子線回折像を調べた結果
、α−Feの回折線およびTaNの回折線が観測された
。またα−Feの(110)回折線およびTaNの(1
11)回折線からとった暗視野像からα−Feの微結晶
の平均粒径が約50Å、TaNの微粒子の平均粒径が約
20Åであることが分かった。同様のTEM観察の結果
から、α−Feの微結晶の平均粒径が100Å以下、T
aの窒化物微粒子の平均粒径が50Å以下であるときに
、優れた軟磁気特性を示す磁気ヘッド用部材となること
が確認された。
【0017】(実施例3)100〜165×10−7/
degの範囲で熱膨張係数の異なる非磁性基板を準備し
、その表面上に膜厚2μmのα−Feの微結晶とTaの
窒化物微粒子が混在した微細組織から成る複合材料であ
る軟磁性膜(実施例2に示した膜)を形成した。熱処理
は真空中、無磁界中で550℃の温度で1時間行なった
。 熱処理を施した、成膜済み基板のたわみ量を測定し、(
数1)の式を用いて算出した膜の内部応力を室温、55
0℃間の基板の熱膨張係数に対してプロットした結果を
(図2)に実線で示す。
【0018】
【数1】
【0019】ここで、σは膜の内部応力、Esは基板の
ヤング率、νsは基板のポアソン比、Dは基板厚、dは
膜厚、lは膜の長さ、δは成膜済み基板のたわみ量であ
る。また、(数2)の式を用いて算出した膜の熱応力と
室温、550℃間の基板の熱膨張係数の関係を(図2)
に破線で示した。
【0020】
【数2】
【0021】ここで、σTHEは膜の熱応力、Efは膜
のヤング率、νfは膜のポアソン比、αfは膜の熱膨張
係数、αsは基板の熱膨張係数、T1は膜及び基板から
成る系の上昇温度(この場合550℃)、T0は室温で
ある。 (図2)より、実線と破線がよく一致していることから
、膜の内部応力は熱応力に起因しているものであること
が分かる。また、基板の熱膨張係数が110〜135×
10−7/degの範囲にあるとき、膜の内部応力の絶
対値は2×109dyne/cm2以下の小さな値を示
している。基板の熱膨張係数が110〜135×10−
7/degの非磁性または磁性基板を用いた本発明の磁
気ヘッド用部材は、高飽和磁束密度と高透磁率を有し、
かつ磁気ヘッド加工工程における、磁気特性の劣化がな
く、基板間の接着、ガラスモールド、ギャップ形成等を
容易にすることが出来ることを確認した。
【0022】(実施例4)熱膨張係数115×10−7
/degの非磁性セラミックス基板上にα−Feの微結
晶とTaの窒化物微粒子が混在した微細組織から成る複
合材料である軟磁性膜を膜厚0.1〜20μmの範囲で
形成し、真空中、静磁界中で550℃の温度で1時間の
熱処理を行なった。これらの膜の各周波数における磁化
困難軸方向の複素透磁率の実数部μ′を測定し、膜厚に
対してプロットした結果を(図3)に示す。1MHzに
おけるμ′は膜厚2〜5μm付近で極大値を示し、低膜
厚側、高膜厚側で減少する傾向を示す。そして、周波数
の増加と共に、μ′が極大値を示す膜厚が低膜厚側にシ
フトする傾向を示す。膜厚が0.2μm以下になると、
1MHz以上の高周波帯域におけるμ′が1000以下
の低い値を示し、また、膜厚が10μm以上になると、
5MHz以上の高周波帯域におけるμ′が1000以下
の低い値を示し、ビデオテープレコーダー等に用いる磁
気ヘッド用部材としては不適である。従って、ビデオテ
ープレコーダー等に用いる磁気ヘッド用部材としては、
軟磁性膜の膜厚が0.2〜10μmであるときに優れた
特性を示す。また、熱膨張係数が120×10−7/d
egのセラミックス基板上に、膜厚が0.2〜10μm
の前記軟磁性膜と膜厚2000ÅのSiO2膜とを交互
に積層し、トラック幅に相当する総膜厚1〜40μmの
積層膜を形成した磁気ヘッド用部材を用いた磁気ヘッド
は、優れた出力特性を示した。
【0023】なお、(実施例1)〜(実施例4)におい
ては、磁気ヘッド用部材の軟磁性膜としてα−Feの微
結晶とTaの窒化物微粒子が混在した微細組織から成る
複合材料を用いた場合について説明したが、軟磁性膜と
して、α−Feの微結晶、あるいはα−FeがMまたは
、N(窒素)あるいはMの窒化物を固溶し、Feの格子
を膨張させた微結晶とMの窒化物微粒子(ただし、Mは
Ta、Ta−Zr、Ta−Hf、Ta−Nb、Nb、N
b−Zr、Nb−Hf、Hf、Hf−Zr)が混在した
微細組織から成る複合材料であっても、同様の効果を有
する。また、前記軟磁性膜に添加物元素としてCr、R
u、Ir、Pt、Y、Al、B、Ce、Cu、O元素の
少なくとも1種の元素を0.1〜6原子%含む系の軟磁
性膜においては、更に優れた耐食性、耐摩耗性と軟磁気
特性の熱的安定性を併せ持つことが出来た。
【0024】なお、本実施例においては、磁気ヘッド用
部材の基板として非磁性基板を用いた場合について説明
したが、基板としてMn−Znフェライト等の磁性基板
であっても同様の効果を有した。
【0025】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、高飽和磁束密
度と高透磁率を有し、かつ磁気ヘッド加工工程に適した
磁気ヘッド用部材を提供することが出来、本発明の磁気
ヘッド用部材を使用する磁気ヘッドは、基板間の接着、
ガラスモールド、ギャップ形成等の磁気ヘッド加工工程
における磁気特性の劣化がなく、優れた出力特性を示す
。  請求項2または3の発明によれば、請求項1の発
明による磁気ヘッド用部材よりも、更に優れた軟磁気特
性を有する磁気ヘッド用部材を提供することが出来る。
【0026】請求項4の発明によれば、請求項1〜3の
発明による磁気ヘッド用部材よりも、更に優れた耐食性
、耐摩耗性と軟磁気特性の熱的安定性を併せ持つ磁気ヘ
ッド用部材を提供することが出来る。
【0027】請求項5の発明によれば、請求項1〜4の
いずれかに記載の軟磁性膜の膜厚が0.2〜10μmで
ある磁気ヘッド用部材であるから、低周波から高周波ま
で優れた透磁率を呈し、本発明の磁気ヘッド用部材を使
用する磁気ヘッドは、優れた再生出力を得ることが出来
る。
【0028】請求項6の発明によれば、請求項1〜4の
いずれかに記載の軟磁性膜がSiO2等の非磁性膜との
積層構造から成り、前記非磁性膜の各層の膜厚が数百〜
数千Å、各層の軟磁性膜の膜厚が0.2〜10μmであ
り、総膜厚1〜40μmであるから、高周波帯域で更に
優れた再生出力を示す磁気ヘッドを作製することが出来
る。
【0029】請求項7の発明によれば、請求項1〜6の
いずれかに記載の軟磁性膜がフェライト基板上に形成さ
れた磁気ヘッド用部材であるから、本発明の磁気ヘッド
用部材を用いてMIGヘッド、フェライトとの複合型ヘ
ッド等を作製した場合、優れたヘッド特性を示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例で作成した軟磁性膜のX線回折
図である。
【図2】軟磁性膜の内部応力と基板の熱膨張係数との関
係を示す図である。
【図3】軟磁性膜の各周波数における磁化困難軸方向の
複素透磁率の実数部μ′と膜厚との関係を示す図である

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基板と前記基板上に形成した軟磁性膜
    から成る磁気ヘッド用部材において、前記基板として熱
    膨張係数が110〜135×10−7/degの非磁性
    または磁性基板を、また、前記軟磁性膜としてα−Fe
    の微結晶とMの窒化物微粒子(ただし、Mは、Ta、T
    a−Zr、Ta−Hf、Ta−Nb、Nb、Nb−Zr
    、Nb−Hf、Hf、Hf−Zr)が混在した微細組織
    から成る複合材料である軟磁性膜を用いることを特徴と
    する磁気ヘッド用部材。
  2. 【請求項2】  請求項1に記載のα−FeがMまたは
    、N(窒素)、あるいはMの窒化物を固溶し、Feの格
    子を膨張させた微結晶であることを特徴とする磁気ヘッ
    ド用部材。
  3. 【請求項3】  請求項1または2のいずれかに記載の
    Feの微結晶の平均粒径が100Å以下、Mの窒化物微
    粒子の平均粒径が50Å以下であることを特徴とする磁
    気ヘッド用部材。
  4. 【請求項4】  請求項1〜3のいずれかに記載の軟磁
    性膜に添加物元素としてCr、Ru、Ir、Pt、Y、
    Al、B、Ce、Cu、O元素の少なくとも1種の元素
    を0.1〜6原子%含有することを特徴とする磁気ヘッ
    ド用部材。
  5. 【請求項5】  請求項1〜4のいずれかに記載の軟磁
    性膜の膜厚が0.2〜10μmであることを特徴とする
    磁気ヘッド用部材。
  6. 【請求項6】  請求項1〜4のいずれかに記載の軟磁
    性膜がSiO2等の非磁性膜との積層構造になっており
    、前記非磁性膜の各層の膜厚が数百〜数千Å、各層の軟
    磁性膜の膜厚が0.2〜10μmであり、総膜厚1〜4
    0μmであることを特徴とする磁気ヘッド用部材。
  7. 【請求項7】  請求項1に記載の基板がMIGヘッド
    、あるいはフェライトとの複合型ヘッド等に用いられる
    フェライトであることを特徴とする磁気ヘッド用部材。
JP3990691A 1991-03-06 1991-03-06 磁気ヘッド用部材 Pending JPH04278207A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9358829B2 (en) 2013-03-04 2016-06-07 Yugen-Kaisya Tapiro Ruler

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9358829B2 (en) 2013-03-04 2016-06-07 Yugen-Kaisya Tapiro Ruler

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