JPH07235421A - 軟磁性薄膜、及びそれを用いた磁気ヘッド，磁気記録装置 - Google Patents
軟磁性薄膜、及びそれを用いた磁気ヘッド，磁気記録装置Info
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- JPH07235421A JPH07235421A JP2647694A JP2647694A JPH07235421A JP H07235421 A JPH07235421 A JP H07235421A JP 2647694 A JP2647694 A JP 2647694A JP 2647694 A JP2647694 A JP 2647694A JP H07235421 A JPH07235421 A JP H07235421A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高飽和磁束密度を維持しつつ耐食性を向上させ
たＦｅを含む磁性膜およびそれを用いた磁気記録装置を
提供する。 【構成】磁性元素としてＦｅ，Ｔａ，Ｃを含む合金膜を
成膜し、熱処理を行うことにより微結晶析出反応を生じ
させて軟磁気特性を発現させる場合に、合金中に磁性元
素以外の元素を添加することにより析出する微結晶がＸ
線的にα−Ｆｅのみとなるように軟磁性薄膜の結晶構造
を制御する。 【効果】析出してくるＴａＣの結晶粒径を微細化し、形
成されるα−Ｆｅの結晶粒径を制御し、磁性膜の軟磁気
特性及び耐食性を向上させる。
たＦｅを含む磁性膜およびそれを用いた磁気記録装置を
提供する。 【構成】磁性元素としてＦｅ，Ｔａ，Ｃを含む合金膜を
成膜し、熱処理を行うことにより微結晶析出反応を生じ
させて軟磁気特性を発現させる場合に、合金中に磁性元
素以外の元素を添加することにより析出する微結晶がＸ
線的にα−Ｆｅのみとなるように軟磁性薄膜の結晶構造
を制御する。 【効果】析出してくるＴａＣの結晶粒径を微細化し、形
成されるα−Ｆｅの結晶粒径を制御し、磁性膜の軟磁気
特性及び耐食性を向上させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軟磁気特性を有する磁
性薄膜にかかり、特に、高性能でしかも高信頼性を有す
る軟磁性薄膜の構造及びそれを用いて作製した磁気ヘッ
ド，磁気記録装置に関する。
性薄膜にかかり、特に、高性能でしかも高信頼性を有す
る軟磁性薄膜の構造及びそれを用いて作製した磁気ヘッ
ド，磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の高度情報化社会の進展にともな
い、小型でしかも高密度な記憶装置へのニーズが高まっ
ている。この中で、磁気記録装置は高密度記録，ダウン
サイジングへの研究が急速に進められている。高密度記
録を実現するために、記録した微小磁区を安定に存在さ
せるために、高保磁力を有する媒体とこの媒体に記録で
きる高性能な磁気ヘッドが必要となる。高保磁力媒体を
十分に磁化して信号を記録するには、強い磁界が発生で
きる高飽和磁束密度を有する磁気ヘッド材料が必要とな
る。現在、提案されている高飽和磁束密度を有する材料
は、Ｆｅ−Ｃ系やＦｅ−Ｎ系等が知られている。これら
の材料は、Ｆｅを主体としているために、大気中の酸素
や水と反応して水酸化物や酸化物を生成し、磁気特性、
特に、保磁力や飽和磁束密度の変動を生じるために、磁
気ヘッドの性能が低下する場合があった。そこで、この
材料を用いた磁気ヘッドを実用化するのに当り、これら
磁気特性の変動を抑制することも課題であった。これら
の課題を解決するために、磁性元素以外に、耐食性を向
上させるための元素を添加することが提案されている。
その場合、軟磁気特性と耐食性を両立させることは困難
であった。さらに、これらの材料は成膜後に熱処理を行
い、微結晶を析出させることにより軟磁気特性を発現さ
せている。しかし、これらの磁性材料を磁気ヘッドに用
いる場合、特に、メタル・イン・ギャップ（ＭＩＧ）型
ヘッドを構成する場合、ヘッド作製工程にガラスボンデ
ィング工程を含むために、ボンディング温度により熱処
理温度が基底されることから、それに耐えるだけの熱安
定性の確保が必要となる。これらの点について検討した
公知な例として、特開平3−20444号公報をあげることが
できる。
い、小型でしかも高密度な記憶装置へのニーズが高まっ
ている。この中で、磁気記録装置は高密度記録，ダウン
サイジングへの研究が急速に進められている。高密度記
録を実現するために、記録した微小磁区を安定に存在さ
せるために、高保磁力を有する媒体とこの媒体に記録で
きる高性能な磁気ヘッドが必要となる。高保磁力媒体を
十分に磁化して信号を記録するには、強い磁界が発生で
きる高飽和磁束密度を有する磁気ヘッド材料が必要とな
る。現在、提案されている高飽和磁束密度を有する材料
は、Ｆｅ−Ｃ系やＦｅ−Ｎ系等が知られている。これら
の材料は、Ｆｅを主体としているために、大気中の酸素
や水と反応して水酸化物や酸化物を生成し、磁気特性、
特に、保磁力や飽和磁束密度の変動を生じるために、磁
気ヘッドの性能が低下する場合があった。そこで、この
材料を用いた磁気ヘッドを実用化するのに当り、これら
磁気特性の変動を抑制することも課題であった。これら
の課題を解決するために、磁性元素以外に、耐食性を向
上させるための元素を添加することが提案されている。
その場合、軟磁気特性と耐食性を両立させることは困難
であった。さらに、これらの材料は成膜後に熱処理を行
い、微結晶を析出させることにより軟磁気特性を発現さ
せている。しかし、これらの磁性材料を磁気ヘッドに用
いる場合、特に、メタル・イン・ギャップ（ＭＩＧ）型
ヘッドを構成する場合、ヘッド作製工程にガラスボンデ
ィング工程を含むために、ボンディング温度により熱処
理温度が基底されることから、それに耐えるだけの熱安
定性の確保が必要となる。これらの点について検討した
公知な例として、特開平3−20444号公報をあげることが
できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の公知例では、磁
性膜の組成調整を行い最適化した結果、軟磁気特性、特
に、飽和磁束密度及び保磁力と耐食性を両立させること
が困難であった。すなわち、耐食性を確保すると磁気特
性、特に、飽和磁束密度及び保磁力が劣化し、磁気ヘッ
ドの性能を低下するので、記録を行った場合にエラーや
ノイズの原因となる場合があった。逆に、磁気特性を確
保すると十分な耐食性が確保できない場合があった。
性膜の組成調整を行い最適化した結果、軟磁気特性、特
に、飽和磁束密度及び保磁力と耐食性を両立させること
が困難であった。すなわち、耐食性を確保すると磁気特
性、特に、飽和磁束密度及び保磁力が劣化し、磁気ヘッ
ドの性能を低下するので、記録を行った場合にエラーや
ノイズの原因となる場合があった。逆に、磁気特性を確
保すると十分な耐食性が確保できない場合があった。
【０００４】本発明の目的は、高飽和磁束密度を有する
Ｆｅを含む磁性膜において、高性能な磁性薄膜の構造或
いはその薄膜を用いた磁気ヘッド、及び磁気記録装置を
提供することにある。
Ｆｅを含む磁性膜において、高性能な磁性薄膜の構造或
いはその薄膜を用いた磁気ヘッド、及び磁気記録装置を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】磁性元素として、Ｆｅ，
Ｔａ，Ｃを含む合金において、成膜した後に加熱処理を
行うことにより微結晶析出反応を生じさせて軟磁気特性
を発現させる場合に、合金中に磁性元素以外の元素を添
加することにより析出する微結晶がＸ線的にα−Ｆｅの
みとなるように軟磁性薄膜の結晶構造を制御することに
より上記目的を実現することができる。例えば、ＦｅＴ
ａＣ合金膜を一定温度で熱処理すると結晶質の膜が形成
され、Ｘ線回折法により調べると、α−ＦｅとＴａＣの
ピークが表れる。これをＦｅＴａＣ系に磁性元素以外の
元素を添加することにより、結晶配向性や結晶粒サイズ
を制御できる。特に、磁性膜の耐食性に大きく影響する
ＴａＣの結晶配向性及び結晶粒サイズの制御に効果があ
る。また、ＦｅＴａＣ合金中に磁性元素以外の元素を添
加することにより、析出する微結晶がＸ線的にα−Ｆｅ
のみで、しかも、そのα−Ｆｅの結晶粒のサイズを制御
することも可能である。さらに、析出する微結晶がＸ線
回折的にα−Ｆｅのみで、しかも、そのα−Ｆｅの結晶
が一定の方位に配向させてもよい。また、析出する微結
晶がＸ線回折的にα−Ｆｅのみで、しかも、Ｔａが少な
くともカーバイドを形成しており、かつ、タンタルのカ
ーバイドの結晶粒径がＸ線的に回折のピークを発生させ
ないサイズとなるように制御されている。タンタルのカ
ーバイドを結晶化させると、Ｘ線回折による回折ピーク
が表れないくらいの結晶粒サイズに制御できる。或い
は、結晶化させた場合に、析出してくるカーバイドの結
晶配向性を制御してもよい。以上は、結晶に関する添加
元素の効果であるが、これ以外に、合金中へ添加する磁
性元素以外の元素が、Ｆｅに固溶する元素であることが
好ましい。さらに、耐熱性を考えると、添加する磁性元
素以外の元素がＦｅと原子半径が異なることが好まし
い。具体的には、合金中へ添加する磁性元素以外の元素
が、Ｃｒ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ａｌ，Ｒｈ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，
Ｗ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｐｄの内より選ばれる少なくとも１種
類の元素が好適である。ところで、上述の軟磁性薄膜
は、磁気ヘッド用の磁性膜として用いる。特に、この軟
磁性薄膜を用いた磁気ヘッドとして、メタル・イン・ギ
ャップ型磁気ヘッドを構成することが好ましい。この型
のヘッド以外に、熱処理工程を含むヘッドに対して好適
である。そして、この磁気ヘッドを用いて、移動する情
報記録媒体に磁気的性質を用いて情報を記録する。記録
する情報は、画像情報および／または音声情報が好まし
い。さらには、コードデータ記録用は、磁気テープ装置
へこの磁性膜を用いた磁気ヘッドを用いてもよい。ま
た、情報記録媒体として、テープもしくは円板上に磁気
記録媒体層が形成されたものが好ましい。
Ｔａ，Ｃを含む合金において、成膜した後に加熱処理を
行うことにより微結晶析出反応を生じさせて軟磁気特性
を発現させる場合に、合金中に磁性元素以外の元素を添
加することにより析出する微結晶がＸ線的にα−Ｆｅの
みとなるように軟磁性薄膜の結晶構造を制御することに
より上記目的を実現することができる。例えば、ＦｅＴ
ａＣ合金膜を一定温度で熱処理すると結晶質の膜が形成
され、Ｘ線回折法により調べると、α−ＦｅとＴａＣの
ピークが表れる。これをＦｅＴａＣ系に磁性元素以外の
元素を添加することにより、結晶配向性や結晶粒サイズ
を制御できる。特に、磁性膜の耐食性に大きく影響する
ＴａＣの結晶配向性及び結晶粒サイズの制御に効果があ
る。また、ＦｅＴａＣ合金中に磁性元素以外の元素を添
加することにより、析出する微結晶がＸ線的にα−Ｆｅ
のみで、しかも、そのα−Ｆｅの結晶粒のサイズを制御
することも可能である。さらに、析出する微結晶がＸ線
回折的にα−Ｆｅのみで、しかも、そのα−Ｆｅの結晶
が一定の方位に配向させてもよい。また、析出する微結
晶がＸ線回折的にα−Ｆｅのみで、しかも、Ｔａが少な
くともカーバイドを形成しており、かつ、タンタルのカ
ーバイドの結晶粒径がＸ線的に回折のピークを発生させ
ないサイズとなるように制御されている。タンタルのカ
ーバイドを結晶化させると、Ｘ線回折による回折ピーク
が表れないくらいの結晶粒サイズに制御できる。或い
は、結晶化させた場合に、析出してくるカーバイドの結
晶配向性を制御してもよい。以上は、結晶に関する添加
元素の効果であるが、これ以外に、合金中へ添加する磁
性元素以外の元素が、Ｆｅに固溶する元素であることが
好ましい。さらに、耐熱性を考えると、添加する磁性元
素以外の元素がＦｅと原子半径が異なることが好まし
い。具体的には、合金中へ添加する磁性元素以外の元素
が、Ｃｒ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ａｌ，Ｒｈ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，
Ｗ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｐｄの内より選ばれる少なくとも１種
類の元素が好適である。ところで、上述の軟磁性薄膜
は、磁気ヘッド用の磁性膜として用いる。特に、この軟
磁性薄膜を用いた磁気ヘッドとして、メタル・イン・ギ
ャップ型磁気ヘッドを構成することが好ましい。この型
のヘッド以外に、熱処理工程を含むヘッドに対して好適
である。そして、この磁気ヘッドを用いて、移動する情
報記録媒体に磁気的性質を用いて情報を記録する。記録
する情報は、画像情報および／または音声情報が好まし
い。さらには、コードデータ記録用は、磁気テープ装置
へこの磁性膜を用いた磁気ヘッドを用いてもよい。ま
た、情報記録媒体として、テープもしくは円板上に磁気
記録媒体層が形成されたものが好ましい。
【０００６】
【作用】磁性元素として、Ｆｅ，Ｔａ，Ｃを含む合金に
おいて、成膜した後に加熱処理を行うことにより微結晶
析出反応を生じさせて軟磁気特性を発現させる場合に、
合金中に磁性元素以外の元素を添加することにより析出
する微結晶がＸ線的にα−Ｆｅのみとなるように軟磁性
薄膜の結晶構造を制御することにより微結晶析出反応に
おいて、析出してくるＦｅ等の元素やＴａＣ等の化合物
の結晶粒サイズや結晶配向性を制御することができる。
その結果、ＴａＣの結晶粒径を微細化し、Ｘ線的にα−
Ｆｅのみとするとともに、形成されるα−Ｆｅの結晶粒
径を制御することにより、磁性膜の耐食性を向上させる
ことができる。さらに、添加する元素が、磁性元素と原
子半径が異なるので、磁性膜の熱安定性を向上させるこ
ともできる。
おいて、成膜した後に加熱処理を行うことにより微結晶
析出反応を生じさせて軟磁気特性を発現させる場合に、
合金中に磁性元素以外の元素を添加することにより析出
する微結晶がＸ線的にα−Ｆｅのみとなるように軟磁性
薄膜の結晶構造を制御することにより微結晶析出反応に
おいて、析出してくるＦｅ等の元素やＴａＣ等の化合物
の結晶粒サイズや結晶配向性を制御することができる。
その結果、ＴａＣの結晶粒径を微細化し、Ｘ線的にα−
Ｆｅのみとするとともに、形成されるα−Ｆｅの結晶粒
径を制御することにより、磁性膜の耐食性を向上させる
ことができる。さらに、添加する元素が、磁性元素と原
子半径が異なるので、磁性膜の熱安定性を向上させるこ
ともできる。
【０００７】
（実施例１）本実施例で用いた磁性薄膜は、ＦｅＴａＣ
ＣｒＮｂ合金膜を用いた例である。磁性膜の成膜にはス
パッタ法を用いて行った。スパッタのターゲットには、
Ｆｅ，Ｔａ，Ｃ，Ｎｂ，Ｃｒの各元素の粉体を熱間静圧
プレス法（ＨＩＰ法）により成型したものを用いた。タ
ーゲットの組成はＦｅ73Ｔａ7Ｃ8Ｃｒ7Ｎｂ5である。薄
膜化しても得られた膜の組成はほとんど変わらず、ほぼ
同じであった。フェライト基板上に、先の合金ターゲッ
トを用い、放電ガスにＡｒをそれぞれ用いてスパッタし
た。スパッタの条件は、放電ガス圧力が５ｍTorr，投入
ＲＦ電力が400Ｗである。これらのスパッタ条件は、ス
パッタ装置等に依存したもので、これらの値に限定され
るものではない。このようにして形成した磁性膜の膜厚
は５μｍである。この磁性膜を６００℃で３０分磁場
（５ｋＯｅ）中で熱処理を行った。この熱処理条件は、
ボンディングに用いるガラスの融点や磁性膜の結晶化温
度等により決定されるもので、これらの値に限定される
ものではない。得られた磁性膜の磁気特性は、飽和磁束
密度が１.５Ｔ，保磁力が０.１Ｏｅ，５ＭＨｚにおける
比透磁率が４５００，磁歪定数が７×１０-7であった。
ＣｒＮｂ合金膜を用いた例である。磁性膜の成膜にはス
パッタ法を用いて行った。スパッタのターゲットには、
Ｆｅ，Ｔａ，Ｃ，Ｎｂ，Ｃｒの各元素の粉体を熱間静圧
プレス法（ＨＩＰ法）により成型したものを用いた。タ
ーゲットの組成はＦｅ73Ｔａ7Ｃ8Ｃｒ7Ｎｂ5である。薄
膜化しても得られた膜の組成はほとんど変わらず、ほぼ
同じであった。フェライト基板上に、先の合金ターゲッ
トを用い、放電ガスにＡｒをそれぞれ用いてスパッタし
た。スパッタの条件は、放電ガス圧力が５ｍTorr，投入
ＲＦ電力が400Ｗである。これらのスパッタ条件は、ス
パッタ装置等に依存したもので、これらの値に限定され
るものではない。このようにして形成した磁性膜の膜厚
は５μｍである。この磁性膜を６００℃で３０分磁場
（５ｋＯｅ）中で熱処理を行った。この熱処理条件は、
ボンディングに用いるガラスの融点や磁性膜の結晶化温
度等により決定されるもので、これらの値に限定される
ものではない。得られた磁性膜の磁気特性は、飽和磁束
密度が１.５Ｔ，保磁力が０.１Ｏｅ，５ＭＨｚにおける
比透磁率が４５００，磁歪定数が７×１０-7であった。
【０００８】このような磁気特性を有する磁性膜のＸ線
回折法により回折パターンを測定した結果を図１に示
す。この図から、得られた回折ピークは、α−Ｆｅに基
づくピークのみであり、ＴａＣに基づくピークは観測さ
れなかった。また、格子定数を求めたところ、α−Ｆｅ
より増大していた。このことから、添加したＣｒやＮｂ
等の元素は、Ｆｅ中に固溶していることを示している。
この磁性膜を透過型電子顕微鏡により膜構造を観察した
ところ、Ｆｅ相の結晶粒サイズは１０ｎｍから１５ｎｍ
の間で、平均１２ｎｍであった。また、ＴａＣ相の結晶
サイズは５ｎｍ以下で、微細化していることがわかる。
回折法により回折パターンを測定した結果を図１に示
す。この図から、得られた回折ピークは、α−Ｆｅに基
づくピークのみであり、ＴａＣに基づくピークは観測さ
れなかった。また、格子定数を求めたところ、α−Ｆｅ
より増大していた。このことから、添加したＣｒやＮｂ
等の元素は、Ｆｅ中に固溶していることを示している。
この磁性膜を透過型電子顕微鏡により膜構造を観察した
ところ、Ｆｅ相の結晶粒サイズは１０ｎｍから１５ｎｍ
の間で、平均１２ｎｍであった。また、ＴａＣ相の結晶
サイズは５ｎｍ以下で、微細化していることがわかる。
【０００９】磁性膜を０.５ 規定塩化ナトリウム水溶液
中に五百時間浸漬させた。その結果、目視観察から腐食
の発生はまったく見られなかった。また、五百時間浸漬
した後、磁気特性を測定した結果、成膜直後の特性とな
んら違いは見られなかった。また、８０℃で９５％ＲＨ
環境中へこの磁性膜を二千時間以上放置したが、腐食の
発生や磁気特性の変化は見られなかった。このように、
Ｆｅ及びＴａＣの結晶粒サイズを制御することにより、
高耐食性を有する磁性膜を得ることができた。
中に五百時間浸漬させた。その結果、目視観察から腐食
の発生はまったく見られなかった。また、五百時間浸漬
した後、磁気特性を測定した結果、成膜直後の特性とな
んら違いは見られなかった。また、８０℃で９５％ＲＨ
環境中へこの磁性膜を二千時間以上放置したが、腐食の
発生や磁気特性の変化は見られなかった。このように、
Ｆｅ及びＴａＣの結晶粒サイズを制御することにより、
高耐食性を有する磁性膜を得ることができた。
【００１０】この磁性膜を用いて、ＭＩＧ（メタルイン
ギャップ）型ヘッドを作製した。その概略図を図２に示
す。磁気ヘッドの作製はこの軟磁性薄膜１を単結晶のフ
ェライト基板２上に形成した。ギャップ部３は、先のフ
ェライト基板２上に形成した軟磁性薄膜１上に、ＳｉＯ
2 を２００ｎｍの膜厚に形成した後にＣｒを１００ｎｍ
の膜厚に形成した。これを窒素気流中にて６００℃で１
時間熱処理し、同一形状のヘッド基板を低融点ガラス４
によりボンディングした。ここで、熱処理温度は、この
ガラスボンディング工程における温度に支配されるもの
で、この温度に限定されるものではない。基板と磁性膜
の間に両者の接着性の向上のための接合層を設けても良
い。この磁気ヘッドを用いて、ＶＴＲ装置を作製し、テ
ープを走行させ画像情報を記録した。ハイビジョンのデ
ィジタル情報を記録したところ、Ｓ／Ｎは４０ｄＢであ
った。ここで、相対速度は３６ｍ／ｓ、データレートは
４６.１Ｍｂｐｓ、トラック幅は４０μｍである。この
ヘッドの耐食性を０.５規定塩化ナトリウム水溶液中へ
の浸漬試験法、及び、高温高湿度環境（６０℃，相対湿
度：９５％）中での結露試験法により評価した。まず、
ＭＩＧ型ヘッドチップを０.５ 規定塩化ナトリウム水溶
液中へ五百時間浸漬させた。その後、このヘッドを再び
装置にセットして記録再生特性を測定した。その結果、
浸漬前となんら記録再生特性に違いは見られなかった。
また、高温高湿度環境（６０℃，相対湿度：９５％）中
での結露試験法による評価は、先のＭＩＧヘッドをペル
チェ素子上に固定して１０℃に保ち、全体を６０℃，相
対湿度：９５％環境中へ放置した。その結果、ヘッド全
体に、結露が生じた。この状態で二千時間以上この環境
中へ放置したが、腐食の発生や記録や再生信号の劣化は
見られなかった。これまでＶＴＲ用の磁気ヘッドを例に
説明してきたが、本発明の効果は磁気ディスクやヘリカ
ルスキャンを用いた磁気テープ装置等に対しても適用で
き、装置等に左右されるものではない。
ギャップ）型ヘッドを作製した。その概略図を図２に示
す。磁気ヘッドの作製はこの軟磁性薄膜１を単結晶のフ
ェライト基板２上に形成した。ギャップ部３は、先のフ
ェライト基板２上に形成した軟磁性薄膜１上に、ＳｉＯ
2 を２００ｎｍの膜厚に形成した後にＣｒを１００ｎｍ
の膜厚に形成した。これを窒素気流中にて６００℃で１
時間熱処理し、同一形状のヘッド基板を低融点ガラス４
によりボンディングした。ここで、熱処理温度は、この
ガラスボンディング工程における温度に支配されるもの
で、この温度に限定されるものではない。基板と磁性膜
の間に両者の接着性の向上のための接合層を設けても良
い。この磁気ヘッドを用いて、ＶＴＲ装置を作製し、テ
ープを走行させ画像情報を記録した。ハイビジョンのデ
ィジタル情報を記録したところ、Ｓ／Ｎは４０ｄＢであ
った。ここで、相対速度は３６ｍ／ｓ、データレートは
４６.１Ｍｂｐｓ、トラック幅は４０μｍである。この
ヘッドの耐食性を０.５規定塩化ナトリウム水溶液中へ
の浸漬試験法、及び、高温高湿度環境（６０℃，相対湿
度：９５％）中での結露試験法により評価した。まず、
ＭＩＧ型ヘッドチップを０.５ 規定塩化ナトリウム水溶
液中へ五百時間浸漬させた。その後、このヘッドを再び
装置にセットして記録再生特性を測定した。その結果、
浸漬前となんら記録再生特性に違いは見られなかった。
また、高温高湿度環境（６０℃，相対湿度：９５％）中
での結露試験法による評価は、先のＭＩＧヘッドをペル
チェ素子上に固定して１０℃に保ち、全体を６０℃，相
対湿度：９５％環境中へ放置した。その結果、ヘッド全
体に、結露が生じた。この状態で二千時間以上この環境
中へ放置したが、腐食の発生や記録や再生信号の劣化は
見られなかった。これまでＶＴＲ用の磁気ヘッドを例に
説明してきたが、本発明の効果は磁気ディスクやヘリカ
ルスキャンを用いた磁気テープ装置等に対しても適用で
き、装置等に左右されるものではない。
【００１１】また、以上は、ＦｅＴａＣＮｂＣｒ合金膜
を磁性膜に用いた場合であるが、本発明の効果は、この
材料系に限ることなく、添加する元素として、Ｎｂ，Ｃ
ｒ以外にＲｕ，Ａｌ，Ｒｈ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｗ，Ｍ
ｏ，Ｐｔ，Ｐｄの内から選ばれる元素の１種類もしくは
２種類を用いた磁性膜を構成しても同様である。これら
の添加元素の作用は、結晶粒界に化合物として析出した
り、および／または金属間化合物などの合金を形成する
ことにより結晶粒の成長が抑制され、その結果、磁気特
性を低下させずに耐食性を向上させることができた。
を磁性膜に用いた場合であるが、本発明の効果は、この
材料系に限ることなく、添加する元素として、Ｎｂ，Ｃ
ｒ以外にＲｕ，Ａｌ，Ｒｈ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｗ，Ｍ
ｏ，Ｐｔ，Ｐｄの内から選ばれる元素の１種類もしくは
２種類を用いた磁性膜を構成しても同様である。これら
の添加元素の作用は、結晶粒界に化合物として析出した
り、および／または金属間化合物などの合金を形成する
ことにより結晶粒の成長が抑制され、その結果、磁気特
性を低下させずに耐食性を向上させることができた。
【００１２】（比較例１）比較例として添加元素を含ま
ないＦｅＴａＣ合金膜を実施例１と同様のスパッタ装置
を用いて作製した。用いたターゲットは、Ｆｅ，Ｔａ，
ＣをＨＩＰ法により作製したものを用いた。得られた磁
性膜を先のＦｅＴａＣＣｒＮｂ合金膜と同じ温度の６０
０℃で１時間熱処理した後の磁性膜の磁気特性は、飽和
磁束密度が１.５Ｔ，保磁力が２.５Ｏｅ，５ＭＨｚにお
ける透磁率が１２００であり、かつ、磁歪定数が３×１
０-6と先の実施例で得られた磁性膜より軟磁気特性的に
は劣っていた。この磁性膜を透過型電子顕微鏡により膜
構造を観察したところ、Ｆｅ相の結晶粒サイズは２０ｎ
ｍから３０ｎｍの間で、平均２２ｎｍであった。また、
ＴａＣ相の結晶サイズは５ｎｍから１０ｎｍの間であ
り、先のＦeＴaＣＣrＮb膜より粒子が成長していること
がわかる。
ないＦｅＴａＣ合金膜を実施例１と同様のスパッタ装置
を用いて作製した。用いたターゲットは、Ｆｅ，Ｔａ，
ＣをＨＩＰ法により作製したものを用いた。得られた磁
性膜を先のＦｅＴａＣＣｒＮｂ合金膜と同じ温度の６０
０℃で１時間熱処理した後の磁性膜の磁気特性は、飽和
磁束密度が１.５Ｔ，保磁力が２.５Ｏｅ，５ＭＨｚにお
ける透磁率が１２００であり、かつ、磁歪定数が３×１
０-6と先の実施例で得られた磁性膜より軟磁気特性的に
は劣っていた。この磁性膜を透過型電子顕微鏡により膜
構造を観察したところ、Ｆｅ相の結晶粒サイズは２０ｎ
ｍから３０ｎｍの間で、平均２２ｎｍであった。また、
ＴａＣ相の結晶サイズは５ｎｍから１０ｎｍの間であ
り、先のＦeＴaＣＣrＮb膜より粒子が成長していること
がわかる。
【００１３】この膜のＸ線回折法により回折パターンを
測定した結果を図３に示す。この図から、得られた回折
ピークから、この膜は多結晶であり、α−Ｆｅに基づく
ピークと、ＴａＣに基づくピークが観測された。
測定した結果を図３に示す。この図から、得られた回折
ピークから、この膜は多結晶であり、α−Ｆｅに基づく
ピークと、ＴａＣに基づくピークが観測された。
【００１４】この比較例の試料の耐食性を評価した結
果、０.５ 規定塩化ナトリウム水溶液中に５時間浸漬さ
せただけで、磁性膜の全面に孔食が発生した。浸漬の前
後における磁気特性の変化を測定した結果、５時間浸漬
後で初期の飽和磁束密度の７０％に減少した。先の実施
例１の結果と耐食性を比較すると、この比較例の試料は
著しく耐食性が低いことがわかる。
果、０.５ 規定塩化ナトリウム水溶液中に５時間浸漬さ
せただけで、磁性膜の全面に孔食が発生した。浸漬の前
後における磁気特性の変化を測定した結果、５時間浸漬
後で初期の飽和磁束密度の７０％に減少した。先の実施
例１の結果と耐食性を比較すると、この比較例の試料は
著しく耐食性が低いことがわかる。
【００１５】また、この比較例の磁性膜を用いて、先の
実施例１と同様の図２に示す構造のＭＩＧヘッドを作製
し、ＶＴＲ装置を試作して画像情報を記録／再生した。
その結果、この比較例の磁性膜を用いたヘッドを用いた
磁気記録装置では、記録時には記録波形が歪み、正常な
記録ができなかった。
実施例１と同様の図２に示す構造のＭＩＧヘッドを作製
し、ＶＴＲ装置を試作して画像情報を記録／再生した。
その結果、この比較例の磁性膜を用いたヘッドを用いた
磁気記録装置では、記録時には記録波形が歪み、正常な
記録ができなかった。
【００１６】（実施例２）本実施例で用いた磁性薄膜
は、ＦｅＴａＣＣｒＡｌ合金膜を用いた例である。磁性
膜の成膜にはスパッタ法を用いて行った。スパッタのタ
ーゲットには、Ｆｅ，Ｔａ，Ｃ，Ａｌ，Ｃｒの各元素の
粉体を熱間静圧プレス法（ＨＩＰ法）により成型したも
のを用いた。ターゲットの組成はＦｅ72Ｔａ7Ｃ8Ｃｒ5
Ａｌ8である。薄膜化しても得られた膜の組成はほとん
ど変わらず、ほぼ同じであった。そして、成膜の条件
は、先の実施例１と同様である。この膜を６００℃で１
時間熱処理した後の磁性膜の磁気特性は、飽和磁束密度
が１.５Ｔ，保磁力が０.１Ｏｅ，５ＭＨｚにおける透磁
率が４２００であり、かつ、磁歪定数が７×１０-7であ
った。
は、ＦｅＴａＣＣｒＡｌ合金膜を用いた例である。磁性
膜の成膜にはスパッタ法を用いて行った。スパッタのタ
ーゲットには、Ｆｅ，Ｔａ，Ｃ，Ａｌ，Ｃｒの各元素の
粉体を熱間静圧プレス法（ＨＩＰ法）により成型したも
のを用いた。ターゲットの組成はＦｅ72Ｔａ7Ｃ8Ｃｒ5
Ａｌ8である。薄膜化しても得られた膜の組成はほとん
ど変わらず、ほぼ同じであった。そして、成膜の条件
は、先の実施例１と同様である。この膜を６００℃で１
時間熱処理した後の磁性膜の磁気特性は、飽和磁束密度
が１.５Ｔ，保磁力が０.１Ｏｅ，５ＭＨｚにおける透磁
率が４２００であり、かつ、磁歪定数が７×１０-7であ
った。
【００１７】このような磁気特性を有する磁性膜のＸ線
回折法により回折パターンを測定した結果を図４に示
す。この図から、得られた回折ピークは、α−Ｆｅに基
づくピークと、ＴａＣの（３１１）に基づくピークが観
測された。また、α−Ｆｅの格子定数を求めたところ、
純粋なα−Ｆｅより増大していた。このことから、添加
したＣｒやＡｌ等の元素は、Ｆｅ中に固溶していること
を示している。この磁性膜を透過型電子顕微鏡により膜
構造を観察したところ、Ｆｅ相の結晶粒サイズは１０ｎ
ｍから１６ｎｍの間で、平均１２ｎｍであった。また、
ＴａＣ相の結晶サイズは約５ｎｍであった。
回折法により回折パターンを測定した結果を図４に示
す。この図から、得られた回折ピークは、α−Ｆｅに基
づくピークと、ＴａＣの（３１１）に基づくピークが観
測された。また、α−Ｆｅの格子定数を求めたところ、
純粋なα−Ｆｅより増大していた。このことから、添加
したＣｒやＡｌ等の元素は、Ｆｅ中に固溶していること
を示している。この磁性膜を透過型電子顕微鏡により膜
構造を観察したところ、Ｆｅ相の結晶粒サイズは１０ｎ
ｍから１６ｎｍの間で、平均１２ｎｍであった。また、
ＴａＣ相の結晶サイズは約５ｎｍであった。
【００１８】磁性膜を０.５ 規定塩化ナトリウム水溶液
中に五百時間浸漬させた。その結果、目視観察から腐食
の発生はまったく見られなかった。また、五百時間浸漬
した後、磁気特性を測定した結果、成膜直後の特性とな
んら違いは見られなかった。また、８０℃で９５％ＲＨ
環境中へこの磁性膜を二千時間以上放置したが、腐食の
発生や磁気特性の変化は見られなかった。このように、
Ｆｅ及びＴａＣの結晶粒サイズを制御することにより、
高耐食性を有する磁性膜を得ることができた。
中に五百時間浸漬させた。その結果、目視観察から腐食
の発生はまったく見られなかった。また、五百時間浸漬
した後、磁気特性を測定した結果、成膜直後の特性とな
んら違いは見られなかった。また、８０℃で９５％ＲＨ
環境中へこの磁性膜を二千時間以上放置したが、腐食の
発生や磁気特性の変化は見られなかった。このように、
Ｆｅ及びＴａＣの結晶粒サイズを制御することにより、
高耐食性を有する磁性膜を得ることができた。
【００１９】また、この比較例の磁性膜を用いて、先の
実施例１と同様の図２に示す構造のＭＩＧヘッドを作製
し、磁気テープ装置を構成した。この装置にコードデー
タをエラー率：１０-12 で記録したところ、エラーなく
良好な記録を行うことができた。この例では、ヘッドを
磁気テープ装置へ組込んだ例を示したが、フロッピーデ
ィスク装置やハードディスク装置等を構成しても同様の
効果が得られ、組込む装置に依存するものではない。
実施例１と同様の図２に示す構造のＭＩＧヘッドを作製
し、磁気テープ装置を構成した。この装置にコードデー
タをエラー率：１０-12 で記録したところ、エラーなく
良好な記録を行うことができた。この例では、ヘッドを
磁気テープ装置へ組込んだ例を示したが、フロッピーデ
ィスク装置やハードディスク装置等を構成しても同様の
効果が得られ、組込む装置に依存するものではない。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、ＦｅＴａＣ合金中に磁
性元素以外の元素を添加することにより析出する微結晶
がＸ線的にα−Ｆｅのみとなるように軟磁性薄膜の結晶
構造を制御することにより微結晶析出反応において、析
出してくるＦｅ等の元素やTaC等の化合物の結晶粒サイ
ズや結晶配向性を制御することができる。その結果、Ｔ
ａＣの結晶粒径を微細化し、Ｘ線的にα−Ｆｅのみ、ま
たは、結晶配向性を持たせるとともに、形成されるα−
Ｆｅの結晶粒径を制御することにより、磁性膜の軟磁気
特性及び耐食性を向上させることができる。さらに、磁
性元素とイオン半径の異なる元素を添加することによ
り、熱安定性を向上させることができる。
性元素以外の元素を添加することにより析出する微結晶
がＸ線的にα−Ｆｅのみとなるように軟磁性薄膜の結晶
構造を制御することにより微結晶析出反応において、析
出してくるＦｅ等の元素やTaC等の化合物の結晶粒サイ
ズや結晶配向性を制御することができる。その結果、Ｔ
ａＣの結晶粒径を微細化し、Ｘ線的にα−Ｆｅのみ、ま
たは、結晶配向性を持たせるとともに、形成されるα−
Ｆｅの結晶粒径を制御することにより、磁性膜の軟磁気
特性及び耐食性を向上させることができる。さらに、磁
性元素とイオン半径の異なる元素を添加することによ
り、熱安定性を向上させることができる。
【図１】ＦｅＴａＣＣｒＮｂ膜のＸ線回折特性図。
【図２】メタルインギャップ（ＭＩＧ）型磁気ヘッドの
構造を示す説明図。
構造を示す説明図。
【図３】ＦｅＴａＣ膜のＸ線回折特性図。
【図４】ＦｅＴａＣＣｒＡｌ膜のＸ線回折特性図。
１…軟磁性薄膜、２…フェライト基板、３…ギャップ
部、４…低融点ガラス。
部、４…低融点ガラス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１１Ｂ 5/23 Ｋ 7303−5Ｄ (72)発明者 小礒 良嗣 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (12)
- 【請求項１】Ｆｅ，Ｔａ，Ｃを含む合金において、成膜
した後に加熱処理を行うことにより微結晶析出反応を生
じさせて軟磁気特性を発現させる場合に、合金中に磁性
元素以外の元素を添加することにより析出する微結晶が
Ｘ線回折的にα−Ｆｅのみとなるように軟磁性薄膜の結
晶構造を制御したことを特徴とする軟磁性薄膜。 - 【請求項２】Ｆｅ，Ｔａ，Ｃを含む合金において、成膜
した後に加熱処理を行うことにより微結晶析出反応を生
じさせて軟磁気特性を発現させる場合に、合金中に磁性
元素以外の元素を添加することにより、析出する微結晶
がＸ線回折的にα−Ｆｅのみで、そのα−Ｆｅの結晶粒
のサイズを制御したことを特徴とする軟磁性薄膜。 - 【請求項３】Ｆｅ，Ｔａ，Ｃを含む合金において、成膜
した後に加熱処理を行うことにより微結晶析出反応を生
じさせて軟磁気特性を発現させる場合に、合金中に磁性
元素以外の元素を添加することにより、析出する微結晶
がＸ線回折的にα−Ｆｅのみで、しかも、そのα−Ｆｅ
の結晶が一定の方位に配向していることを特徴とする軟
磁性薄膜。 - 【請求項４】Ｆｅ，Ｔａ，Ｃを含む合金において、成膜
した後に加熱処理を行うことにより微結晶析出反応を生
じさせて軟磁気特性を発現させる場合に、合金中に磁性
元素以外の元素を添加することにより、析出する微結晶
がＸ線回折的にα−Ｆｅのみで、Ｔａが少なくともカー
バイドを形成しており、かつ、タンタルのカーバイドの
結晶粒径がＸ線的に回折のピークを発生させないサイズ
となるように制御したことを特徴とする軟磁性薄膜。 - 【請求項５】請求項１，２，３または４において、前記
合金中へ添加する磁性元素以外の元素が、Ｆｅに固溶す
る元素である軟磁性薄膜。 - 【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
前記合金中へ添加する磁性元素以外の元素が、Ｆｅと原
子半径が異なる軟磁性薄膜。 - 【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６におい
て、前記合金中へ添加する磁性元素以外の元素が、Ｃ
ｒ，Ｎｂ，Ｒｕ，Ａｌ，Ｒｈ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｗ，Ｍ
ｏ，Ｐｔ，Ｐｄの内より選ばれる少なくとも１種類の元
素である軟磁性薄膜。 - 【請求項８】請求項１，２，３，４，５，６または７に
記載の前記軟磁性薄膜を用いた磁気ヘッド。 - 【請求項９】請求項１，２，３，４，５，６，７または
８に記載の前記軟磁性薄膜を用いた磁気ヘッドがメタル
・イン・ギャップ型である磁気ヘッド。 - 【請求項１０】請求項８または９に記載の前記磁気ヘッ
ドを用いて、移動する情報記録媒体に磁気的性質を用い
て情報を記録した磁気記録装置。 - 【請求項１１】請求項１０に記載の前記記録する情報
が、画像情報および／または音声情報である磁気記録装
置。 - 【請求項１２】請求項１０に記載の前記移動する情報記
録媒体として、テープもしくは円板上に磁気記録媒体層
が形成されたものを用いた磁気記録装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2647694A JPH07235421A (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 軟磁性薄膜、及びそれを用いた磁気ヘッド，磁気記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2647694A JPH07235421A (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 軟磁性薄膜、及びそれを用いた磁気ヘッド，磁気記録装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235421A true JPH07235421A (ja) | 1995-09-05 |
Family
ID=12194567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2647694A Pending JPH07235421A (ja) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | 軟磁性薄膜、及びそれを用いた磁気ヘッド，磁気記録装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07235421A (ja) |
-
1994
- 1994-02-24 JP JP2647694A patent/JPH07235421A/ja active Pending
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