JPH07116564B2 - Magnetic alloy - Google Patents
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- JPH07116564B2 JPH07116564B2 JP2048116A JP4811690A JPH07116564B2 JP H07116564 B2 JPH07116564 B2 JP H07116564B2 JP 2048116 A JP2048116 A JP 2048116A JP 4811690 A JP4811690 A JP 4811690A JP H07116564 B2 JPH07116564 B2 JP H07116564B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高密度磁気記録用の磁気ヘッドに適する磁性
合金に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magnetic alloy suitable for a magnetic head for high density magnetic recording.
（従来の技術） 近年、磁気記録の高密度化や広帯域化の必要性が高ま
り、磁気記録媒体に高い抗磁力を有する磁性材料を使用
して記録トラック幅を狭くすることにより、高密度磁気
記録再生を実現している。そして、この高い抗磁力をも
つ磁気記録媒体に記録再生するための磁気ヘッド材料と
して、飽和磁束密度Bsの高い磁性合金が必要とされてお
り、センダスト合金やCo−Zr系非晶質合金等をコアの一
部または全部に使用した磁気ヘッドが提案されている。(Prior Art) In recent years, the need for high density and wide band magnetic recording has increased, and by using a magnetic material having a high coercive force for a magnetic recording medium to narrow the recording track width, high density magnetic recording can be achieved. Playback is realized. And, as a magnetic head material for recording and reproducing on a magnetic recording medium having a high coercive force, a magnetic alloy having a high saturation magnetic flux density Bs is required, such as a sendust alloy or a Co-Zr-based amorphous alloy. A magnetic head used for part or all of the core has been proposed.
然しながら、磁気記録媒体の高抗磁力化が一段と進み、
磁気記録媒体の抗磁力が2000Oe以上になるとセンダスト
合金やCo−Zr系非晶質合金を使用した磁気ヘッドでは良
好な磁気記録再生が困難になった。However, the high coercive force of the magnetic recording medium has progressed further,
When the coercive force of the magnetic recording medium exceeds 2000 Oe, it becomes difficult to perform good magnetic recording / reproduction with the magnetic head using the Sendust alloy or the Co-Zr type amorphous alloy.
又、磁気記録媒体の長手方向ではなく、厚さ方向に磁化
して記録する垂直磁化記録方式も提案されているが、こ
の垂直磁化記録方式を良好に行うには、磁気ヘッドの主
磁極の先端部の厚さを0.5μｍ以下にする必要があり、
比較的抗磁力の低い磁気記録媒体に記録するにも、高い
飽和磁束密度を持つ磁気ヘッド用磁性合金が必要にな
る。A perpendicular magnetization recording method has also been proposed in which the magnetic recording medium is magnetized not in the longitudinal direction but in the thickness direction for recording, but in order to perform this perpendicular magnetization recording method favorably, the tip of the main magnetic pole of the magnetic head is used. It is necessary to make the thickness of the part 0.5 μm or less,
To record on a magnetic recording medium having a relatively low coercive force, a magnetic alloy for a magnetic head having a high saturation magnetic flux density is required.
そして、センダスト合金やCo−Zr系非晶質合金よりも飽
和磁束密度の高い磁性合金として、窒化鉄やFe−Si系合
金等の鉄を主成分とした磁性合金が知られている。As a magnetic alloy having a higher saturation magnetic flux density than a sendust alloy or a Co-Zr type amorphous alloy, a magnetic alloy containing iron as a main component such as iron nitride or Fe-Si type alloy is known.
（発明が解決しようとする課題） ところが、従来より知られている、これらの高Bs磁性合
金は保磁力Hcが大きく、そのままでは磁気ヘッドの材料
としては不十分であるのでセンダスト合金やパーマロイ
等の保磁力の小さい磁性材料か、或いはSiO2等の非磁性
材料を中間層とした多層構造の磁気ヘッドが提案されて
いる。(Problems to be Solved by the Invention) However, conventionally known, these high Bs magnetic alloys have a large coercive force Hc and are insufficient as a material of the magnetic head as they are, and therefore, such as sendust alloy and permalloy. A magnetic head having a multilayer structure in which a magnetic material having a small coercive force or a non-magnetic material such as SiO 2 is used as an intermediate layer has been proposed.
然しながら、このように異なる系の物質を多層化するに
は工数やコストがかかり、信頼性を保つのも難しいとい
う問題点があった。特に数μｍ以上の膜厚にする為に
は、場合によっては100層以上の多層構造とする必要が
あり、使用範囲も限られていた。However, there are problems in that it takes man-hours and costs to make the materials of different systems into multiple layers, and it is difficult to maintain reliability. In particular, in order to obtain a film thickness of several μm or more, it is necessary to have a multilayer structure of 100 layers or more in some cases, and the range of use is limited.
これらの問題点を解決するために、本発明人等はFe−Ｎ
−Ｏ合金によって、多層構造にしない単層でも高飽和磁
束密度を有し、さらに低保磁力である磁性合金を提案し
たが熱安定性の面からガラスモールド工程には適さない
という問題点があった。そこで、本発明は多層構造にし
なくても高飽和磁束密度を持ち、保磁力が小さく、熱安
定性に優れた磁性合金を提供することを目的とする。In order to solve these problems, the present inventors have made Fe-N
With a -O alloy, a magnetic alloy having a high saturation magnetic flux density even in a single layer not having a multi-layer structure and a low coercive force has been proposed, but there is a problem that it is not suitable for the glass molding process from the viewpoint of thermal stability. It was Therefore, it is an object of the present invention to provide a magnetic alloy having a high saturation magnetic flux density, a small coercive force, and an excellent thermal stability without having a multilayer structure.
（課題を解決するための手段） 本発明は上記の課題を解決するためになされたものであ
り、FeVNWOXMYなる組成式で表され、v,w,x,yで示される
原子％が １≦ｗ≦20 0.1≦ｘ≦10 0.5≦ｙ≦６ ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ＝100 なる関係を有する磁性合金（但しＭはTi、Zr,Hf,V,Cr,M
o,Wからなる群の中から選ばれた少なくとも１種類以上
の元素）または、FeVNWOXMYLZなる組成式で表され、v,
w,x,y,zで示される原子％が １≦ｗ≦20 0.1≦ｘ≦10 0.5≦ｙ≦６ 0.3≦ｚ≦６ ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝100 なる関係を有する磁性合金（但しＭはTi,Zr,Hf,V,Cr,M
o,Wからなる群の中から選ばれた少なくとも１種類以上
の元素であり、ＬはY,Re,Ru,Os,Co,Rh,Ir,Ni,Pd,Pt,Cu,
Ag,Au,Sn,Pb,Sbからなる群の中から選ばれた少なくとも
１種類以上の元素）をそれぞれ提供するものである。(Means for Solving the Problems) The present invention has been made to solve the above problems, and is represented by a composition formula Fe V N W O X M Y and represented by v, w, x, y. The magnetic alloy has a relation that the atomic% of the content is 1 ≦ w ≦ 20 0.1 ≦ x ≦ 10 0.5 ≦ y ≦ 6 v + w + x + y = 100 (where M is Ti, Zr, Hf, V, Cr, M).
at least one element selected from the group consisting of o, W) or Fe V N W O X M Y L Z , and v,
A magnetic alloy represented by w, x, y, z in which the atomic% is 1 ≦ w ≦ 20 0.1 ≦ x ≦ 10 0.5 ≦ y ≦ 6 0.3 ≦ z ≦ 6 v + w + x + y + z = 100 (where M is Ti, Zr, Hf, V, Cr, M
At least one element selected from the group consisting of o and W, and L is Y, Re, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu,
And at least one element selected from the group consisting of Ag, Au, Sn, Pb, and Sb).
（実施例） 本発明になる磁性合金の製造装置の一実施例を第１図に
示す。(Example) An example of an apparatus for producing a magnetic alloy according to the present invention is shown in FIG.
一対のターゲット５、５は鉄（Fe）とTi,Zr,Hf等の添加
元素の合金ターゲットか、或いは適当な凹部を設けた純
鉄のターゲットの凹部にチップ状のTi,Zr,Hf等をはめ込
んだ複合ターゲットである。このターゲット５、５はタ
ーゲットホルダ９によって支えられており、このターゲ
ット５とターゲットホルダ９には、直流電源13よりマイ
ナス電位が印加され、更にこのターゲットホルダ９の周
囲にはシールド４が取り付けてある。The pair of targets 5, 5 are alloy targets of iron (Fe) and additive elements such as Ti, Zr, Hf, or chip-like Ti, Zr, Hf etc. It is an embedded composite target. The targets 5 and 5 are supported by a target holder 9. A negative potential is applied from the DC power supply 13 to the target 5 and the target holder 9, and a shield 4 is attached around the target holder 9. .
又、このターゲットホルダ９の内部には、両ターゲット
５、５間にプラズマ14を集束するための磁石６、６が挿
入され、かつターゲット５の表面の加熱を防ぐために冷
却水８が流入している。Further, inside the target holder 9, magnets 6, 6 for focusing the plasma 14 between the both targets 5, 5 are inserted, and cooling water 8 flows in to prevent heating of the surface of the target 5. There is.
そして、接地された真空槽15の左右に、２個のターゲッ
トホルダ９が絶縁体７によって絶縁されて設けられてい
る。Two target holders 9 are provided on the left and right of the grounded vacuum chamber 15 and insulated by an insulator 7.
又、この真空槽15の上部より、窒素（N2）酸素（O2）ア
ルゴン（Ar）がそれぞれ流量計１〜３により、所定の流
量に調節されて導入されている。Further, nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ), and argon (Ar) are introduced from the upper part of the vacuum chamber 15 with the flow rate adjusted by the flow meters 1 to 3, respectively.
なお、アルゴンはターゲット５をスパッタすると同時に
成膜する磁性合金膜中の酸素と窒素の量を調節するため
のものである。Argon is used for adjusting the amounts of oxygen and nitrogen in the magnetic alloy film formed simultaneously with sputtering the target 5.
そして、真空槽15の下部には基板ホルダ12上に基板11が
置かれ、不純物を防ぐためのシャッタ10が基板11を覆っ
ている。A substrate 11 is placed on a substrate holder 12 below the vacuum chamber 15, and a shutter 10 for preventing impurities covers the substrate 11.
このようなスパッタ装置において、直流電源13により、
左右のターゲットホルダ９に支えられたターゲット５、
５の間にプラズマ14を発生させると、ターゲット５はマ
イナス電位であるので、プラズマ14中のアルゴンイオン
（Ar+）がターゲッツト５に衝突し、ターゲット５の鉄
原子及びTi,Zr,Hf等の原子が飛び出す。In such a sputtering device, by the DC power supply 13,
Targets 5 supported by the left and right target holders 9,
When the plasma 14 is generated during 5, the target 5 has a negative potential, so that the argon ions (Ar + ) in the plasma 14 collide with the target 5 and the target 5 iron atoms and Ti, Zr, Hf, etc. Atoms pop out.
そして、ターゲット５から飛び出した鉄とTiZr,Hf等の
原子とプラズマ中の窒素および酸素の原子または分子が
結合して基板11の上に成長していく。Then, the iron and the atoms such as TiZr, Hf and the like which have jumped out from the target 5 and the atoms or molecules of nitrogen and oxygen in the plasma are combined to grow on the substrate 11.
なお、スパッタ開始後の数分間は、シャッタ10を閉じて
基板11を覆うことにより、ターゲット５の表面の不純物
が基板11の上に付かないようにし、その後でシャッタ10
を開けるようにする。It should be noted that, for several minutes after the start of sputtering, the shutter 10 is closed to cover the substrate 11 so that impurities on the surface of the target 5 are not deposited on the substrate 11, and then the shutter 10 is closed.
To open.
そして、流量計１〜３にて窒素、酸素、アルゴンの導入
量を調整することにより、所望の窒素及び酸素を含んだ
FeVNWOXMY合金を得ることができる。Then, by adjusting the introduction amounts of nitrogen, oxygen, and argon with the flowmeters 1 to 3, the desired nitrogen and oxygen were contained.
Fe V N W O X M Y alloy can be obtained.
このようにして得たFeVNWOXMY合金の窒素・酸素及びTi,
Zr,Hf等の含有量と飽和磁束密度Bs、保磁力Hcの関係を
表１に示す。In the Fe V N W O X M Y alloy thus obtained, nitrogen, oxygen and Ti,
Table 1 shows the relationship among the contents of Zr, Hf, etc., the saturation magnetic flux density Bs, and the coercive force Hc.
表１は窒素・酸素及びTi,Zr,Hf等の含有量と飽和磁束密
度（Bs）、保磁力（Hc）との関係を示す表であり、含有
量はESCA（Ｘ線光電子分光分析法）、EPMA（Ｘ線マイク
ロアナライザ法）等による定量分析で原子％で表してい
るが、±20％程度の誤差が見込まれる。保磁力は真空中
での熱処理を行った時の値であり、熱処理温度はここで
は400℃である。この内、試料番号１はFeに窒素のみを
含有させた時の結果である。試料番号２〜12は本発明の
磁性合金である。窒素の含有量が１原子％未満である
と、顕著な窒素の効果が見られずHcはほとんど低下しな
い。 Table 1 is a table showing the relationship between the contents of nitrogen, oxygen, Ti, Zr, Hf, etc. and the saturation magnetic flux density (Bs) and coercive force (Hc). The contents are ESCA (X-ray photoelectron spectroscopy) , EPMA (X-ray microanalyzer method) and other quantitative analysis shows atomic%, but an error of about ± 20% is expected. The coercive force is a value when heat treatment is performed in vacuum, and the heat treatment temperature is 400 ° C. here. Of these, Sample No. 1 is the result when Fe contains only nitrogen. Sample Nos. 2 to 12 are the magnetic alloys of the present invention. When the content of nitrogen is less than 1 atomic%, the effect of nitrogen is not noticeable and Hc hardly decreases.
また第４図に示したように、窒素の含有量が20原子％以
下であるとBsが10kG以上の磁性合金が得られる。従っ
て、窒素の含有量が１〜20原子％さらに好ましくは１〜
10原子％である時、高Bsで低Hcの磁性合金が得られる。
窒素含有量が１〜10原子％の時はBsが15kG以上の磁性合
金が得られる。Further, as shown in FIG. 4, when the nitrogen content is 20 atomic% or less, a magnetic alloy having Bs of 10 kG or more can be obtained. Therefore, the content of nitrogen is 1 to 20 atomic%, more preferably 1 to 20 atomic%.
When it is 10 atomic%, a high Bs and low Hc magnetic alloy is obtained.
When the nitrogen content is 1 to 10 atomic%, a magnetic alloy having Bs of 15 kG or more can be obtained.
酸素の含有量が0.1原子％未満であると、顕著な酸素の
効果が見られず磁気特性の改善がほとんど見られない。
また、酸素の含有量が10原子％を越えると特に高温でHc
が増大する。従って、酸素の含有量が0.1〜10原子％で
ある時、高Bsで低Hcの磁性合金が得られる。When the oxygen content is less than 0.1 atomic%, no remarkable effect of oxygen is observed and the improvement of magnetic properties is hardly seen.
When the oxygen content exceeds 10 atomic%, Hc is increased especially at high temperature.
Will increase. Therefore, when the oxygen content is 0.1 to 10 atomic%, a magnetic alloy having high Bs and low Hc can be obtained.
第２図には、本発明になる磁性合金と従来例である窒化
鉄（FeN）合金の、熱処理温度による保磁力（Hc）の変
化を示す。窒化鉄は熱処理温度300℃の時は比較的Hcは
低いが300℃以上にすると急激にHcが増大する。これに
対し本発明になる磁性合金は、Hcが小さく熱安定性にも
優れていることが解る。ここでTi,Zr,Hf等の元素の合計
の含有量が0.5原子％未満であると、熱安定性の向上に
対する顕著な効果は見られず、６原子％を越えるとBsの
低下とHcの増大が生じる。従って、Ti,Zr,Hf,V,Cr,Mo,W
からなる群の中から選ばれた少なくとも１種類以上の元
素の合計の含有量が0.5〜６原子％の時、高Bs・低Hcで
熱安定性にも優れた磁性合金を得ることができる。また
第３図には膜厚を２μｍとした時の本発明になる磁性合
金の透磁率μと周波数の関係を示す。本発明になる磁性
合金は透磁率が3000〜5000と高く、磁気ヘッドとして十
分な再生効率が得られる。FIG. 2 shows changes in coercive force (Hc) of the magnetic alloy according to the present invention and the conventional iron nitride (FeN) alloy depending on the heat treatment temperature. Iron nitride has a relatively low Hc at a heat treatment temperature of 300 ° C, but the Hc rapidly increases at a temperature of 300 ° C or higher. On the other hand, it is understood that the magnetic alloy according to the present invention has a small Hc and an excellent thermal stability. Here, if the total content of elements such as Ti, Zr, and Hf is less than 0.5 at%, no significant effect on the improvement of thermal stability is observed, and if it exceeds 6 at%, Bs decreases and Hc An increase occurs. Therefore, Ti, Zr, Hf, V, Cr, Mo, W
When the total content of at least one element selected from the group consisting of 0.5 to 6 atomic%, a magnetic alloy having high Bs and low Hc and excellent thermal stability can be obtained. FIG. 3 shows the relationship between the magnetic permeability μ and the frequency of the magnetic alloy of the present invention when the film thickness is 2 μm. The magnetic alloy according to the present invention has a high magnetic permeability of 3000 to 5000, and a sufficient reproducing efficiency as a magnetic head can be obtained.
表２はRe.Ru等の元素が耐蝕性の向上に寄与することを
示したものである。実験は試料を60℃−90％の高温高湿
中に放置し、1000時間経過後に腐蝕痕が見られないもの
を○腐蝕痕が生じたものを×として耐蝕性を示した。試
料番号21は比較例であるFeN合金、試料番号22〜37はFe
−Ｎ−Ｏ−Zr合金にRe,Ru等の元素を添加した合金であ
り、試料番号22〜37が本発明になる磁性合金である。 Table 2 shows that elements such as Re.Ru contribute to the improvement of corrosion resistance. In the experiment, the samples were left in the high temperature and high humidity of 60 ° C-90%, and the samples showing no corrosion marks after 1000 hours were evaluated as ○. Sample No. 21 is a comparative FeN alloy, Sample Nos. 22-37 are Fe
This is an alloy obtained by adding an element such as Re or Ru to a -NO-Zr alloy, and sample numbers 22 to 37 are magnetic alloys according to the present invention.
ここで、Re,Ru等の合計の含有量が0.3原子％未満である
と、耐蝕性に対する顕著な効果が見られず、６原子％を
越えると磁気特性の劣化が生じる。従って、Y,Re,Ru,O
s,Co,Rh,Ir,Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Au,Sn,Pb,Sbからなる群の
中から選ばれた少なくとも１種類以上の元素の合計の含
有量が0.3〜６原子％である時、磁気特性と耐蝕性に優
れた磁性合金が得られる。Here, if the total content of Re, Ru, etc. is less than 0.3 atomic%, no remarkable effect on the corrosion resistance can be seen, and if it exceeds 6 atomic%, the magnetic characteristics are deteriorated. Therefore, Y, Re, Ru, O
The total content of at least one element selected from the group consisting of s, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Sn, Pb and Sb is 0.3 to 6 atoms. %, A magnetic alloy having excellent magnetic properties and corrosion resistance can be obtained.
また、磁歪制御等を目的としてTa,Nbを合計で６原子％
以下含有させることができる。Also, for the purpose of controlling magnetostriction, etc., Ta and Nb total 6 atom%
It can be contained below.
（発明の効果） 本発明は、以上のような組成の磁性合金とすることによ
り、高飽和磁束密度を有し、保磁力が小さく、透磁率が
大きく、更に熱安定性と耐蝕性に優れた磁気ヘッド等の
磁気デバイス用磁性合金が得られる。従って、本発明の
磁性合金を用いれば、高保磁力媒体への良好な記録再生
が行える他、高性能の薄膜磁気ヘッド等を作成すること
ができ、高密度な磁気記録再生が実現できる。(Effects of the Invention) The present invention, by using the magnetic alloy having the above composition, has a high saturation magnetic flux density, a small coercive force, a large magnetic permeability, and further excellent thermal stability and corrosion resistance. A magnetic alloy for a magnetic device such as a magnetic head can be obtained. Therefore, by using the magnetic alloy of the present invention, it is possible to perform excellent recording / reproducing on a high coercive force medium, and also it is possible to produce a high-performance thin film magnetic head or the like, and to realize high-density magnetic recording / reproducing.
第１図は、本発明になる磁性合金膜を製造する装置の一
実施例であるスパッタ装置の概略図、第２図は、熱処理
温度によるHcの変化を表わす図、第３図は透磁率μと周
波数の関係を示す図、第４図はFeN合金における窒素含
有量と飽和磁束密度（Bs）の関係を示す図である。FIG. 1 is a schematic view of a sputtering apparatus which is an embodiment of an apparatus for producing a magnetic alloy film according to the present invention, FIG. 2 is a view showing a change in Hc depending on a heat treatment temperature, and FIG. 3 is a magnetic permeability μ. And FIG. 4 is a diagram showing the relationship between nitrogen content and saturation magnetic flux density (Bs) in the FeN alloy.
Claims (2)
される原子％が １≦ｗ≦20 0.1≦ｘ≦10 0.5≦ｙ≦６ ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ＝100 なる関係を有する磁性合金。（但しＭはTi、Zr,Hf,V,C
r,Mo,Wからなる群の中から選ばれた少なくとも１種類以
上の元素）1. The atomic% represented by the composition formula Fe V N W O X M Y represented by v, w, x, y is 1 ≦ w ≦ 20 0.1 ≦ x ≦ 10 0.5 ≦ y ≦ 6 v + w + x + y = 100. A magnetic alloy having the following relationship. (However, M is Ti, Zr, Hf, V, C
(At least one element selected from the group consisting of r, Mo, W)
y,zで示される原子％が １≦ｗ≦20 0.1≦ｘ≦10 0.5≦ｙ≦６ 0.3≦ｚ≦６ ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝100 なる関係を有する磁性合金。（但しＭはTi,Zr,Hf,V,Cr,
Mo,Wからなる群の中から選ばれた少なくとも１種類以上
の元素であり、ＬはY,Re,Ru,Os,Co,Rh,Ir,Ni,Pd,Pt,Cu,
Ag,Au,Sn,Pb,Sbからなる群の中から選ばれた少なくとも
１種類以上の元素）2. A compositional formula of Fe V N W O X M Y L Z , in which v, w, x,
A magnetic alloy having an atomic percentage represented by y, z of 1≤w≤20 0.1≤x≤10 0.5≤y≤6 0.3≤z≤6 v + w + x + y + z = 100. (However, M is Ti, Zr, Hf, V, Cr,
At least one element selected from the group consisting of Mo and W, and L is Y, Re, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu,
(At least one element selected from the group consisting of Ag, Au, Sn, Pb, Sb)
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| JP2048116A JPH07116564B2 (en) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Magnetic alloy |
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