JPH0434906A - 非晶質軟磁性膜 - 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、磁気ヘッドのコア材等として使用される非晶
質軟磁性膜に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、Ｃｏ−Ｚｒ系非晶質材料に窒素を添加するこ
とにより、耐熱性が高（、良好な軟磁気特性を育する非
晶質軟磁性膜を提供しようとするものである。

〔従来の技術〕

例えば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、画質等を向上させるために記録信号
の高密度化や高周波数化等が進められており、これに対
応して磁性粉にＦｅ、Ｃｏ。

Ｎｉ等の強磁性金属の粉末を用いた所謂メタルテープや
、強磁性金属材料を蒸着等の手法により直接ベースフィ
ルム上に被着した所謂蒸着テープ等の高抗磁力媒体の開
発が進められている。

ところで、磁気記録媒体の高抗磁力化が進むにつれ、記
録再生に使用する磁気ヘッドのヘッド材料に高飽和磁束
密度化が要求されることは容易に理解されるところであ
る０例えば従来ヘッド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、６０００ガウスを越
える軟磁性材料を得ることは困難であり、媒体の高抗磁
力化に充分に対処することは難しい。

このような状況から、磁気ヘッドを構成する磁気コアを
フェライトやセラミクス等と高飽和磁束密度を有する薄
膜の軟磁性膜との複合構造とし、軟磁性層同士を突き合
わせて磁気ギャップを構成するようにした複合型磁気ヘ
ッドや、各磁気コアやコイル等を薄膜技術により形成し
、これらを絶縁膜を介して多層構造とした薄膜磁気ヘッ
ドが開発されている。

これまで、磁気ヘッドに使用する軟磁性材料としては、
例えばＩＯＫガウス以上の高飽和磁束密度を有するセン
ダスト薄膜やＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系。

Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ系等の非晶質軟磁性膜等が知られてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、磁気ヘッドにおいては、その製造工程で、磁
気コア同士のギャップ接合や、或いは特に金属磁性ｉｔ
ｓと酸化物材料との接合を必要とする場合がある。従来
より、このような接合には、問題が生じない場合に限り
、高融点の融着ガラスが使用されている。これは、高融
点ガラスが化学的に安定なため有機溶剤による洗浄が可
能であること、強固な接合が得られること等の利点を有
するからである。

ところが、この高融点ガラスによるガラス接合では、融
着温度を５５０°Ｃ以上とする必要があるのに対して、
上述のＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系、Ｃｏ−Ｔａ−Ｚｒ系の結晶
化温度は高々５００℃程度である。このため、ガラス接
合を行う際に、満足な耐熱性が確保できないのが実情で
ある。

そこで、本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案され
たものであって、耐熱性が高く、軟磁気特性に優れた非
晶質軟磁性膜を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、前述の目的を達成せんものと鋭意研究を
重ねた結果、ＣｏとＺｒからなる２元系非晶質材料に窒
素を添加することにより、磁歪を抑制することができる
とともに、高い耐熱性を示す非晶質軟磁性膜が得られる
ことを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

即ち、本発明は、ＣｏとＺｒを主体とし、窒素を０．０
９〜１０原子％の割合で含有することを特徴とする。

本発明の非晶質軟磁性膜では、強磁性材料である３ｄ遷
移金属のＣｏと金属元素のＺｒからなる２元系非晶質材
料に窒素を添加する。窒素の添加量は、膜中の存在量で
０．０９〜１０原子％とする。

窒素の添加量が少なすぎても、逆に多すぎても耐熱性の
改善が期待できず、例えば熱処理後の保磁力Ｈｃが大き
な値を示すようになる。窒素を添加する方法としては、
雰囲気中に窒素ガスを導入してスパッタを行う方法等が
考えられる。

本発明の非晶質軟磁性膜には、前記２元系非晶質材料の
他に添加元素が加えられてもよい、添加元素としては、
前記２元系非晶質材料との非晶賀状層を実現するもので
あればいずれでもよく、例示するならばＮｂ、Ｔａ、Ｔ
ｉ、Ｈｆ、Ｃｒ。

Ｍｏ、Ｗ等である。但し、これら添加元素をあまり多量
に加えると飽和磁束密度が低下する傾向にあるので、添
加量には自ずと上限がある。

本発明の非晶質軟磁性膜は、スパッタリング等の所謂気
相メツキ技術によって製造される。また、スパッタリン
グは、所望の組成比となるように調整された合金ターゲ
ットを用いて行っても良いし、各原子のターゲットを個
別に用意し、その面積や印加出力等を調整して組成をコ
ントロールするようにして行ってもよい、特に前者の方
法を採用した場合、ターゲット組成と膜組成の間の組成
ズレは各原子共１％以下程度であり、殆ど一致すること
から例えば大量生産するうえで好適である。

また、本発明を適用した非晶質軟磁性膜は、単層膜であ
ってもよく、パーマロイ等の磁性金属や、Ａｇ、Ｃｕ等
の非磁性金属、更には５ｔ−Ｎ。

Ｓｔｏｗ等のセラミクス材料等で分断して積層構造とし
た多層膜であってもよい。

〔作用〕

本発明の非晶質軟磁性膜では、ＣｏとＺｒからなる２元
系非晶質材料に窒素を添加することにより、耐熱性が確
保され、磁歪が抑制される。

〔実施例〕

本今明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

遺」１舅 本実施例では、Ｃｏ−Ｚｒ２元系非晶質材料にＮ□ガス
を添加して、Ｎｔガス添加による効果を検討した。

先ず、ＣＯｏ、５ｓＺｒ＊、＋Ｓ　　合金（直径１００
■）をスパッタ用のターゲットとして用い、スパッタガ
ス中にＡｒとＮ！ガスの混合ガスを導入しなが；ｙＲＦ
マグネトロンスパッタ法により非晶質膜を成膜した。な
お、到達真空度はＩ　Ｘ　１０−＆Ｔｏｒｒ、スパッタ
ガス圧は０．７　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒであった。

そして、真空中で温度を５１０℃に保持し、約１時間前
記非晶質膜に熱処理を施した後、炉冷して試料を作成し
た。

このようにして得られた非晶質膜の軟磁性特性を評価す
るために、保磁力Ｈｃ、磁歪λＳを測定した。なお、保
磁力ＨｃはＢ−Ｈループトレーサにより測定し、磁歪λ
Ｓは膜に応力を加えた時の異方性磁界の変化より求めた
。

第１図は、スパッタガス中のＮ！ガス分圧（Ｔ。

ｒｒ）　　（横軸）と膜の保磁力Ｈｃ　（Ｏｅ）　　（
縦軸）の関係を示し、第２図はスパッタガス中のＮ、ガ
ス分圧（Ｔｏｒｒ）　　（横軸）と磁歪λＳ（縦軸）の
関係を示す。

その結果、保磁力Ｈｃや磁歪λＳのＮ、ガス分圧に対す
る変化には同じような傾向が見られた。

Ｎ２ガス分圧をＯ＝２．　ＯＸ　１０−’Ｔｏｒｒの範
囲で変化させた場合には、Ｎ！ガス分圧を増大させると
、保磁力Ｈｅや磁歪λＳが著しく低下することが明らか
となった。また、Ｎ２ガス分圧を０．５Ｘ１０−’〜２
．　ＯＸ　１０−’Ｔｏｒｒとした時には、保磁力Ｈｃ
が極めて低くなるとともに磁歪がほぼＯとなり、優れた
軟磁気特性が得られることが判った。

次に、熱処理による飽和磁束密度Ｂｓの変化を調べた。

第３図は、スパッタガス中のＮ富ガス分圧（Ｔ。

ｒｒ）　　（横軸）の変化に対する飽和磁束密度Ｂｓ（
ｋＧａｕｓｓ）　　（縦軸）の変化を示す。

スパッタガス中のＮ２ガス分圧を変化させた場合におけ
る各サンプルについて、熱処理前と熱処理後の飽和磁束
密度Ｂｓを比較すると、Ｎ！ガスを添加しない場合には
、熱処理によって飽和磁束密度Ｂｓが低下してしまった
。これに対し、ＮＺガスを添加した場合では、熱処理を
行っても安定な高飽和磁束密度Ｂｓが得られた。また、
Ｎ２ガスを添加したサンプルについては、熱処理によっ
て飽和磁束密度Ｂｓが向上することから、耐熱性に優れ
た非晶質膜が得られることが判った。

更に、非晶質膜の耐熱温度を検討するために、Ｎ、ガス
分圧を０．７　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとした場合、λＩ
　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとした場合でそれぞれ非晶質膜
を作成し、熱処理温度を変化させて、各熱処理温度にお
ける保磁力Ｈｃ及び磁歪λＳの変化を調べた。

第４図及び第５図は、熱処理温度〔℃〕　（横軸）に対
する保磁力Ｈｃ（Ｏｅ）及び磁歪λＳ（各々縦軸）の関
係をそれぞれ示す、なお、それぞれの図中、曲線ａはＮ
２ガス分圧を０．７　Ｘ　１０−’Ｔ。

ｒｒとした場合を表し、曲線すはＮ、ガス分圧をλＩ　
Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとした場合を表す。

第４図より、Ｎ２ガス分圧を０．７　Ｘ　１０−’Ｔｏ
ｒｒとした場合には、熱処理温度が約６００°Ｃ付近ま
ではほぼ一定の保磁力Ｈｃであり、６００℃を越える範
囲で、保磁力Ｈｃが急激に増大した。一方、Ｎｔガス分
圧を２．　Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとした場合では、
熱処理温度を７００℃近く上昇させても、保磁力Ｈｃの
変化はより小さく、高い耐熱性を有していることが判っ
た。

また、第５図から、Ｎ２ガス分圧を０．７Ｘ１０−’Ｔ
ｏｒｒとした場合とＮ、ガス分圧を２．１　Ｘ　１０−
’Ｔ。

ｒｒとした場合では、第４図に示す関係が磁歪λＳにつ
いても同様に言えることが判った。

これらの結果から、本発明のように、Ｃｒ−Ｚｒ系非晶
質膜中にＮ８ガスを添加させることにより、非晶質膜の
耐熱性が著しく向上することが確認された。

ＪＩＫ 上述の実施例と比較するために、Ｎ、ガスを含有しない
Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ３元系非晶質膜を作成した。

先ず、Ｃｏｓ、＊ｓＮ　ｂｏ、＋ｏＺ　ｒｏ、ａｓ金合
金直径１００■）をスパッタ用のターゲットとして用い
、Ｎ２ガスを導入しない他は、実施例と同様の手法によ
り非晶質膜を成膜した。

この非晶質膜を温度４００℃として回転磁場配向処理を
した後、更に５１０℃の温度で熱処理して試料を作成し
た。

このようにして得られた非晶質膜の熱処理前及び熱処理
後の保磁力Ｈｃと飽和磁束密度Ｂｓは第１表に示す遺り
である。なお、飽和磁束密度Ｂｓは振動試料型磁力計（
ＶＳＭ）により測定した。

第１表 第１表に示すように、上述のような比較例では、５１０
℃の温度で熱処理を行うと、保磁力Ｈｃが著しく増大し
、飽和磁束密度Ｂｓが低減した。従って、ＣｏとＺｒを
主体とする非晶質材料にＮ。

ガスを導入すれば、耐熱性が高く、軟磁気特性に優れた
非晶質軟磁性膜が得られたのに対して、Ｎｔガスを添加
しないと、３元系であっても、熱処理により著しく軟磁
気特性が劣化することが判った。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、ＣＯとＺｒからなる
２元系非晶質材料に窒素を添加すると、磁歪を抑制する
ことができる。従って、飽和磁束密度が向上し、優れた
軟磁気特性を有する非晶質軟磁性膜が得られる。

また、本発明の非晶質軟磁性膜では、２元系非晶質膜に
窒素を添加することにより、高い耐熱性を実現すること
できる。このため、磁気ヘッドのコア材として使用する
場合、ギャップ接合におけるガラス融着に対しても、十
分な耐熱性が確保でき、熱処理による軟磁気特性の劣化
を防止することができる。従って、本発明の非晶質軟磁
性膜は、例えばフェライト上に膜付けされた磁気コア同
士をガラス融着によって一体化する。所謂メタル・イン
・ギャップ型の磁気ヘッド等に適用して好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｏ−Ｚｒ非晶賀軟磁性膜におけるスパッタ雰
囲気中のＮオガス分圧と保磁力Ｈｃの関係を示す特性図
、第２図はＮ８ガス分圧と磁歪λＳの関係を示す特性図
、第３図はＮ３ガス分圧と飽和磁束密度Ｂｓの関係を示
す特性図である。 第４図は窒素含有量の異なるＣｏ−Ｚｒ系非晶質軟磁性
膜における熱処理温度と保磁力Ｈｃの関係を示す特性図
、第５図は熱処理温度と磁歪λＳの関係を示す特性図で
ある。 第５図 Ｉｌｌ ω〜− Ｂ＆歪 入ｓ　（ｘｌＯ’） −γ 〜　　　　トコ ＦＩＣＦｌ 保流７：ＩＨｃ　　（Ｏｅ） Ｏｏ〇− 二−ｃｎ−〜σ０ ！櫛刀Ｈｃ　（酸） ０９＜） ＝Ｎψ−峙φ０ ｆｆ和壬東宏浅Ｂｓ（ｋαμ追） 二　　　　　　；　　　　　　；

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＣｏとＺｒを主体とし、窒素を０．０９〜１０原子％の
   割合で含有することを特徴とする非晶質軟磁性膜。