JPH07288207A - 軟磁性薄膜及びそれを用いた磁気ヘッド - Google Patents

軟磁性薄膜及びそれを用いた磁気ヘッド

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JPH07288207A
JPH07288207A JP7895894A JP7895894A JPH07288207A JP H07288207 A JPH07288207 A JP H07288207A JP 7895894 A JP7895894 A JP 7895894A JP 7895894 A JP7895894 A JP 7895894A JP H07288207 A JPH07288207 A JP H07288207A
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JP
Japan
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magnetic
heat treatment
thin film
soft magnetic
film
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JP7895894A
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Fumiyoshi Kirino
文良 桐野
Moichi Otomo
茂一 大友
Yoshitsugu Koiso
良嗣 小礒
Hidetoshi Moriwaki
英稔 森脇
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高性能で高信頼性を有する軟磁性薄膜の製造
方法を提供する。 【構成】 結晶化温度がTx(℃)であるFe−C系、
Fe−N系、Co−C系、Co−N系、Ni−C系又は
Ni−N系磁性材料の薄膜に対してTx≦T≦Tx+1
50で表される熱処理温度T(℃)で熱処理を行うこと
により軟磁気特性を発現させる。 【効果】 析出する結晶粒子サイズ、結晶配向性、結晶
性等を制御できるので、軟磁気特性を安定に発現させる
ことができ、耐食性も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微結晶析出型軟磁性膜
及びそれを用いて作製した磁気ヘッド及びそれを用いた
磁気記録再生装置に関する。
【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情報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
度磁気記録を実現するためには、微小な記録磁区を安定
に存在させるための高保磁力を有する磁気記録媒体と、
その媒体に情報を安定に記録するための起磁力の大きな
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できる磁気ヘッドを得るために
は、高飽和磁束密度を有して強い磁界を発生できる磁気
ヘッド材料が必要となる。
【0003】高飽和磁束密度を有する磁性材料として
は、Fe−Ta−Cに代表されるFe−C系、Fe−T
a−NやFe−Zr−Nに代表されるFe−N系等鉄族
元素とCあるいはNとの化合物系が知られている。これ
らの磁性材料は、軟磁気特性を発現させるために、アル
ゴンや窒素等の不活性ガス気流中において、必要に応じ
て3〜10kOe程度の磁界を印加しながら、一定温度
で熱処理を行っていた。磁気ヘッドがメタル・イン・ギ
ャップ(MIG)型ヘッドである場合には、ヘッド作製
工程にガラスボンディング工程を含み、熱処理温度はこ
のボンディング温度により決定されていた。
【0004】また、前記磁性材料は、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。前記磁性材料を用いた磁気ヘッドの実用化
に当たっては、これら磁気特性の変動を抑制することが
必要であり、その一つの方法として、磁性元素以外に耐
食性向上を目的とした元素を添加することが提案されて
いるが、軟磁気特性と耐食性を両立させることは困難で
あった。これらの点について検討した例として、特開平
3−20444号公報がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らの実験によ
ると、上記方法では、磁性膜の組成調整を行い最適化し
ても、必ずしも飽和磁束密度及び軟磁気特性、特に保磁
力と耐食性とがバランスした十分な特性が得られるとは
限らなかった。例えば、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等の磁気特性の劣化、及び
耐熱性の劣化のために、本来のFe−C系やFe−N系
の磁性材料が有する性能が得られず、磁気ヘッドの性能
が低下してしまうので、記録を行なった場合にエラーや
ノイズの原因となったり、高密度記録ができない場合が
あった。逆に、磁気特性を重視すると十分な耐食性が確
保できず、磁気ヘッドの信頼性が低下する場合があっ
た。
【0006】本発明は、高飽和磁束密度を有するFe−
C系、Fe−N系、Co−C系、Co−N系、Ni−C
系、Ni−N系の磁性材料からなり、その磁気特性を維
持しつつ耐食性を向上させた軟磁性薄膜、及びその軟磁
性薄膜を用いた高性能でしかも高信頼性を有する磁気ヘ
ッドを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、結晶化温度
がTx(℃)であるFe−C系、Fe−N系、Co−C
系、Co−N系、Ni−C系又はNi−N系磁性材料の
薄膜に対してTx≦T≦Tx+150で表される熱処理
温度T(℃)で熱処理を行うことにより軟磁気特性を発
現させることにより前記目的を達成する。
【0008】前記磁性材料はZr,Nb,Taの中から
選ばれる少なくとも1種類の元素を5〜20at%、好
ましくは8〜15at%、N,Cの中から選ばれる少な
くとも1種類の元素を1〜20at%、好ましくは8〜
15%、Cr,Nb,Al,Pt,Ru,Rh,Tiの
中から選ばれる少なくとも1種類もしくは2種類の元素
を0.5〜15at%、好ましくは3〜10%含み、残
部がFe,Co,Niの中から選ばれる少なくとも1種
類の元素である合金とするのが好適である。ここで、Z
r,Nb,Taの群からNbを選択するときは、添加元
素としてNb以外のものを選択する。Zr,Nb,Ta
の中からZr又はTaを選択したときには、添加元素と
してNbを選択しても良い。
【0009】具体的には、Fe−Ta−C−Cr−R
u,Fe−Ta−C−Cr−Rh,Fe−Ta−C−A
l,Fe−Ta−C−Cr−Ti,Fe−Ta−C−C
r−Nb,Fe−Ta−N−Al,Fe−Ta−N−C
r−Ru,Fe−Ta−N−Cr−Rh,Fe−Ta−
N−Cr−Rh,Fe−Ta−N−Ru−Al,Fe−
Ta−C−Ru−Al,Fe−Nb−C−Cr−Ru,
Fe−Nb−C−Cr−Rh,Fe−Nb−C−Al,
Fe−Nb−C−Cr−Ti,Fe−Nb−N−Al,
Fe−Nb−N−Cr−Ru,Fe−Nb−N−Cr−
Rh,Fe−Nb−N−Cr−Rh,Fe−Nb(Z
r)−C(N)−Ru−Al,Fe−Zr−C−Cr−
Ru,Fe−Zr−C−Cr−Rh,Fe−Zr−C−
Al,Fe−Zr−C−Cr−Ti,Fe−Zr−C−
Cr−Nb,Fe−Zr−N−Al,Fe−Zr−N−
Cr−Ru,Fe−Zr−N−Cr−Rh,Fe−Zr
−N−Cr−Rh,Co−Ta−(Zr,Nb)−C
(N)−Ru−Al,Co−Ta−C−Cr−Ru,C
o−Ta−C−Cr−Rh,Co−Ta−C−Al,C
o−Ta−C−Cr−Ti,Co−Ta−C−Cr−N
b,Co−Ta−N−Al,Co−Ta−N−Cr−R
u,Co−Ta−N−Cr−Rh,Co−Ta−N−C
r−Rh,Co−Nb−C−Cr−Ru,Co−Nb−
C−Cr−Rh,Co−Nb−C−Al,Co−Nb−
C−Cr−Ti,Co−Nb−N−Al,Co−Nb−
N−Cr−Ru,Co−Nb−N−Cr−Rh,Co−
Nb−N−Cr−Rh,Co−Zr−C−Cr−Ru,
Co−Zr−C−Cr−Rh,Co−Zr−C−Al,
Co−Zr−C−Cr−Ti,Co−Zr−C−Cr−
Nb,Co−Zr−N−Al,Co−Zr−N−Cr−
Ru,Co−Zr−N−Cr−Rh,Co−Zr−N−
Cr−Rh,Ni−Ta−C−Cr−Ru,Ni−Ta
−C−Cr−Rh,Ni−Ta−C−Al,Ni−Ta
−C−Cr−Ti,Ni−Ta−C−Cr−Nb,Ni
−Ta−N−Al,Ni−Ta−N−Cr−Ru,Ni
−Ta−N−Cr−Rh,Ni−Ta−N−Cr−R
h,Ni−Ta(Zr,Nb)−C(N)−Ru−A
l,Ni−Nb−C−Cr−Ru,Ni−Nb−C−C
r−Rh,Ni−Nb−C−Al,Ni−Nb−C−C
r−Ti,Ni−Nb−N−Al,Ni−Nb−N−C
r−Ru,Ni−Nb−N−Cr−Rh,Ni−Nb−
N−Cr−Rh,Ni−Zr−C−Cr−Ru,Ni−
Zr−C−Cr−Rh,Ni−Zr−C−Al,Ni−
Zr−C−Cr−Ti,Ni−Zr−C−Cr−Nb,
Ni−Zr−N−Al,Ni−Zr−N−Cr−Ru,
Ni−Zr−N−Cr−Rh,Ni−Zr−N−Cr−
Rh等とすることができる。
【0010】ここで、Zr,Nb,Taの中から選ばれ
る少なくとも1種類の元素の濃度を5〜20at%とし
たのは、5at%未満であると良好な軟磁気特性を有す
る磁性膜が得られず、20at%を超えると保磁力が増
大し、軟磁気特性が劣化したり、磁性そのものが失われ
るからである。なお、5〜15at%の範囲とすると保
磁力が1.0Oeより小さくなるので、より好ましい。
【0011】N,Cの中から選ばれる少なくとも1種類
の元素の濃度を1〜20at%としたのは、1at%未
満又は20at%を超えると熱処理しても良好な軟磁気
特性が得られないからである。なお、8〜15at%の
範囲とするとより良好な軟磁気特性が得られるので、よ
り好ましい。Cr,Nb,Al,Pt,Ru,Rh,T
iの中から選ばれる少なくとも1種類もしくは2種類の
元素の濃度を0.5〜15at%としたのは、0.5a
t%未満であると磁性膜の耐食性及び耐熱性が確保でき
ず、15at%を超えると保磁力の増大等軟磁気特性が
劣化するからである。なお、3〜10at%とすると軟
磁気特性の劣化が小さく、かつ耐食性が確保できるの
で、より好ましい。
【0012】軟磁性膜の軟磁気特性は析出する微結晶粒
子サイズに依存していることから、良好な軟磁気特性を
有する磁性膜を得るためにはこの結晶粒子サイズを制御
しなければならない。本発明による軟磁性膜は、粒子サ
イズが5〜25nm、好ましくは5〜20nmであるα
−Fe相の微結晶を含む。本発明による磁気ヘッドは、
前記熱処理を施した軟磁性膜を用いる。磁気ヘッドがメ
タル・イン・ギャップ(MIG)型磁気ヘッドである場
合には、ボンディングガラスとして融点が前記熱処理温
度の許容最高限度(Tx+150)℃以下であるボンデ
ィングガラスを用いることによって、ボンディング温度
が前記熱処理温度を越えないようにする。
【0013】本発明による熱処理を施した軟磁性薄膜を
磁気記録再生装置の磁気ヘッドに用い、移動する情報記
録媒体に画像情報や音声情報等の情報を磁気的に記録再
生すると、再生信号を増大することができ、良好な記録
再生を行うことができる。これは、軟磁性膜の良好な磁
気特性を反映した結果である。情報記録媒体としては、
磁気テープ又は円板上に磁気記録媒体層が形成された磁
気ディスクを用いることができる。
【0014】
【作用】微結晶析出型軟磁性膜の熱処理条件、特に熱処
理温度を磁性材料の結晶化温度にリンクして選択するこ
とにより、結晶成長反応速度を最適制御でき、析出して
くる結晶粒子サイズ等を容易に制御することができる。
そのため、微小結晶を有する磁性膜を安定に得ることが
でき、良好な軟磁気特性が安定して得られる。しかも、
結晶粒子はサイズが5〜25nmの微結晶となるので磁
性膜の耐食性も高いものが得られる。
【0015】Cr,Nb,Al,Pt,Ru,Rh,T
i等の添加元素は、結晶粒界に化合物として析出した
り、Fe,Co,Ni等の元素と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のに
役立っているものと考えられる。前記熱処理を施した軟
磁性膜を用いて磁気ヘッドを作製すると、高性能かつ信
頼性の高い磁性膜が得られる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。 〔実施例1〕軟磁性膜としてFe−Ta−C−Cr−N
b合金膜を作製した。磁性膜はスパッタ法によってフェ
ライト基板上に5μmの膜厚に成膜した。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、放電ガスとしてアルゴンガスを用い、放電ガス
圧力5mTorr、投入RF電力400Wでスパッタし
た。ターゲットの組成はFe73Ta78Cr7Nb5
ある。薄膜化しても、得られた膜の組成はターゲット組
成とほとんど変わらなかった。
【0017】この磁性膜の結晶化温度Txを示差熱分析
計(DSC)を用いて測定したところ、500℃であっ
た。ここで、500℃から670℃の間で熱処理を行な
い、熱処理温度Tと飽和磁束密度Bs及び保磁力Hcと
の関係を調べた。熱処理は、処理すべき磁性膜をアルゴ
ン雰囲気中に保ち、一定の熱処理温度Tに30分間保持
することにより行った。その結果を図1に示す。
【0018】飽和磁束密度Bsは、500℃で熱処理し
た場合が1.40Tであり、熱処理温度の増大とともに
緩やかに増加し、600℃で飽和し、それ以上高い温度
で熱処理しても飽和磁束密度の値は変わらなかった。そ
して、650℃で熱処理した場合が1.65Tであっ
た。また、保磁力Hcは、500〜650℃の間では熱
処理温度Tに依存せず、ほぼ0.2Oeであった。そし
て、さらに高い670℃で熱処理すると、保磁力が5.
0Oeと急激に増大し、軟磁気特性が劣化する。
【0019】透磁率μの熱処理温度依存性についても測
定を行った。熱処理温度Tを500℃から650℃の範
囲で変えて処理したところ、透磁率μは熱処理温度の増
大とともに6500(T=500℃)から2000(T
=650℃)まで変化した。650℃で熱処理しても透
磁率μは2000であることから、軟磁性材料として十
分な特性を有している。そして、さらに高い670℃で
熱処理すると、透磁率μは700となり磁気ヘッド用の
軟磁性薄膜としては不適当であった。また、磁歪定数λ
sは、熱処理温度の増大とともに、8×10-7から3×
10-7へと緩やかに減少した。
【0020】このように、結晶化温度Tx(℃)に対し
て、熱処理温度T(℃)がTx≦T≦Tx+150の範
囲である500℃から650℃の間で熱処理を行うこと
により、良好な軟磁気特性を有する軟磁性膜が得られる
ことがわかる。ここで、結晶化温度Txより低い温度で
熱処理すると、飽和磁束密度Bsは0.68T、保磁力
Hcは30Oeであり、良好な軟磁気特性を示さなかっ
た。この膜は、X線的にも電子顕微鏡的にも非晶質であ
った。このような効果は、材料系に依存したものではな
く、微結晶析出により軟磁気特性を発現させるタイプの
材料に対して有効である。
【0021】〔実施例2〕実施例1と同様にしてフェラ
イト基板上に成膜した前記組成の磁性膜の熱処理温度T
を590℃に設定し、アルゴン雰囲気中にて、30分間
磁場(5kOe)中で熱処理を行なった。得られた磁性
膜の磁気特性は、飽和磁束密度Bsが1.58T、保磁
力Hcが0.1Oe、5MHzにおける比透磁率μが4
500、磁歪定数λsが5×10 -7であった。X線回折
法によりこの磁性膜の回折パターンを測定した結果、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に基づくピークは非常にブロードであった。
【0022】また、α−Feの(110)面の格子面間
隔を求めたところ、FeTaCにCrやNbを添加する
と、格子面間隔は添加濃度の増大とともに増大し、添加
濃度が5at%のとき0.203nm、添加濃度が15
at%のとき0.302nmであった。このことは、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。この磁性膜の膜構造を透過型電子顕微
鏡により観察したところ、Fe相の結晶粒サイズは10
〜15nmの間に分布し、平均結晶粒サイズは12nm
であった。また、TaC相の結晶粒サイズは5nm以下
で、微細化していることがわかる。
【0023】本実施例による磁性膜を0.5規定塩化ナ
トリウム水溶液中に500時間浸漬させた。その結果、
目視観察から腐食の発生は全く見られなかった。また、
500時間浸漬した後、磁気特性を測定した結果、飽和
磁束密度Bsは1.58T、保磁力Hcは0.1Oe、
5MHzにおける比透磁率μは4500、磁歪定数λs
は5×10-7であり、成膜直後の特性となんら違いは見
られなかった。また、この磁性膜を80℃で95%RH
環境中へ2000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。
【0024】〔実施例3〕FeTaCCrNb系磁性膜
について、結晶粒子サイズと飽和磁束密度Bs、保磁力
Hc、耐食性の間の関係を調べた。磁性膜としては、
(Fe79Ta912)を母組成として、これにFe,T
a,Cの各元素の比を一定にしておいて(Cr50
50x としてx=6,10,14と変化させたFe−
Ta−C−Cr−Nb系磁性膜を用いた。磁性膜はフェ
ライト基板上にアルゴンガス中でのスパッタ法により形
成した。スパッタ条件は、ターゲット直径150mm、
投入電力400W、放電ガス圧力6mmTorrであ
る。磁性膜の形成に先立って、SiO2 等を下地膜とし
て500〜1500nm程度積層してもよい。形成した
磁性膜の膜厚は5μmである。この磁性膜の結晶化温度
を示差熱分析計を用いて測定し、Ar雰囲気中にて30
分間熱処理して軟磁気特性を発現させた。また、熱処理
温度を変えることによって、種々のα−Fe相結晶粒サ
イズを有する磁性膜を作製した。
【0025】熱処理を施す前の磁性膜は、X線的にも電
子顕微鏡的にも非晶質であり、その磁気特性は、保磁力
Hcが10Oe以上、比透磁率が100以下、飽和磁束
密度Bsが1.0T以下と低い軟磁気特性を示した。こ
の磁性膜を上記のような条件で熱処理すると、保磁力H
cが1.0Oe以下、比透磁率が2000以上、飽和磁
束密度が1.0T以上と良好な軟磁気特性を示すように
なる。熱処理後の磁性膜をX線回折法によって測定する
と、α−FeのピークとTaCのピークが観察された。
ただし、磁性膜の結晶化温度Tx付近で熱処理すると、
α−Feのピークのみが観察され、TaCのピークはブ
ロードである。一方、結晶化温度より150℃高い温度
で熱処理を行った場合、α−FeのピークとともにTa
Cのピークも明瞭に観察されるようになる。
【0026】軟磁性膜の耐食性は、0.5規定塩化ナト
リウム溶液に10時間浸漬し、腐食発生の有無を光学顕
微鏡によって調べた。結晶粒子サイズと、保磁力Hc、
飽和磁束密度Bs及び耐食性の関係を図2に示す。図2
の横軸は、α−Fe粒子の平均粒子サイズを表す。図2
から、軟磁性膜のα−Feの結晶粒子サイズが5〜25
nmの範囲であれば、保磁力Hcが1.0Oe以下、飽
和磁束密度Bsが1.0T以上と十分な軟磁気特性を示
し、かつ耐食性も良好であることが分かる。特に、α−
Feの結晶粒子サイズが5〜20nmの範囲にあれば、
保磁力Hcが0.5Oe以下、飽和磁束密度Bsが1.
0T以上となり、極めて良好な軟磁気特性を示す。磁気
ヘッドに用いる軟磁性膜の保磁力Hcは1.0Oe以下
であることが必要であり、高周波特性を考慮すると0.
5Oe以下であることが好ましいのであるが、α−Fe
の結晶粒子サイズが5〜25nm、特に5〜20nmの
範囲であれば、この要求を十分に満足することができ
る。
【0027】前記軟磁性膜の耐食性は、FeTaCCr
Nb系磁性膜の配向性とα−Fe及びTaCの結晶粒子
サイズによって決まる。特に、熱処理温度TをT>Tx
+150とすると、α−Feの結晶粒子サイズが約25
nmを越え、TaCの結晶粒子サイズが約15nmを越
え、耐食性は急速に劣化した。
【0028】〔実施例4〕種々の組成を有するFe−C
系、Fe−N系、Co−C系、Co−N系、Ni−C
系、Ni−N系磁性材料の薄膜を作製した。磁性膜は、
フェライト基板上にスパッタ法により形成した。ターゲ
ット直径は150mmとし、スパッタ条件は、投入電力
400W、放電ガス圧力6mTorrとした。放電ガス
は、C系磁性膜形成時にはアルゴンを用いたが、N系磁
性膜形成時にはAr/N2 混合ガス(混合比90/1
0)を用いた。磁性膜の膜厚は5μmとした。その磁性
膜を、アルゴン雰囲気中にて、各々の磁性膜の結晶化温
度より低い温度、結晶化温度Txと同じ温度、結晶化温
度より150℃高い温度、及び結晶化温度より200℃
高い温度と、4種類の熱処理温度で熱処理し、得られた
磁性膜の保磁力Hcを測定した。
【0029】結果を、磁性膜の組成及び結晶化温度Tx
(℃)と共に下表に示す。表中、保磁力Hcの数値の単
位はエールステッド(Oe)である。 Tx(℃) <Tx Tx Tx+150 Tx+200 Fe73Ta7C10Cr7Ru3 490 20 0.6 0.6 15 Fe66Ta14C10Cr7Ru3 550 20 0.6 0.6 3.0 Fe73Ta7C10Cr5Rh5 500 30 0.2 0.2 25 Fe74Ta7C11Al8 500 15 0.2 0.2 7 Fe73Ta7C10Cr5Ti5 490 13 0.2 0.2 5 Fe74Ta7C11Cr5Nb3 520 6 0.1 0.1 3.2 Fe73Ta7N12Al8 490 7 0.15 0.15 3.5 Fe74Ta7N12Cr5Ru2 480 10 0.3 0.3 15 Fe73Ta7N10Cr5Nb5 510 15 0.2 0.2 10 Fe73Ta7N10Cr5Rh5 500 13 0.3 0.3 8 Fe80Ta7N10Cr2Pt1 480 13 0.3 0.3 8 Fe66Ta14C10Cr7Ru3 490 20 0.6 0.6 15 Fe70Ta7C13Cr7Ru3 490 20 0.6 0.6 15 (Fe0.79Zr0.09C0.12)94Cr4Ru2 485 15 0.4 0.4 4.8 (Fe0.78Zr0.1N0.12)92Al8 490 15 0.7 0.7 3.2 (Fe0.78Zr0.1N0.12)94Cr4Ru2 490 5 0.3 0.3 10 (Fe0.78Zr0.1N0.12)90Cr7Nb3 510 15 0.2 0.2 1.5 (Co0.8Ta0.08C0.12)94Cr4Ru2 485 10 0.4 0.4 5 (Co0.8Ta0.08C0.12)91Cr6Rh3 490 15 0.3 0.3 6.2 (Co0.8Ta0.08C0.12)92Al8 490 15 0.4 0.4 4.8 (Co0.8Ta0.1C0.1)90Cr6Ti4 485 20 0.3 0.3 3.5 (Co0.8Ta0.1C0.1)91Cr6Nb3 515 18 0.24 0.24 1.3 (Co0.8Ta0.1N0.1)92Al8 490 15 0.5 0.5 3.2 (Co0.79Ta0.09N0.12)92Cr5Ru3 490 10 0.4 0.4 7.2 (Co0.79Ta0.09N0.12)91Cr6Nb3 520 10 0.24 0.24 1.4 (Co0.79Ta0.09N0.12)91Cr6Rh3 490 15 0.35 0.35 7.2 (Co0.8Zr0.07N0.13)89Cr8Pt3 495 10 0.4 0.4 5.5 (Co0.8Zr0.1C0.1)91Cr6Ru3 485 10 0.3 0.3 10 (Ni0.82Ta0.07C0.11)91Cr6Ru3 485 15 0.6 0.6 25 (Ni0.82Ta0.07C0.11)88Cr8Rh4 490 15 0.4 0.4 20 (Ni0.82Ta0.07C0.11)85Al15 495 30 0.8 0.8 38 (Ni0.83Zr0.07C0.1)85Cr8Ti7 485 18 0.3 0.3 18 (Ni0.83Zr0.07C0.1)90Cr7Nb3 530 13 0.2 0.2 1.6 (Ni0.8Zr0.08N0.12)90Al10 490 25 0.7 0.7 10.1 (Ni0.83Ta0.05N0.12)91Cr6Ru3 485 18 0.8 0.8 15 (Ni0.83Ta0.05N0.12)90Cr7Nb3 515 15 0.4 0.4 15 (Ni0.83Ta0.05N0.12)90Cr6Rh4 490 15 0.5 0.5 9 (Ni0.8Zr0.08N0.12)88Cr8Pt4 495 20 0.3 0.3 11 (Ni0.83Zr0.07C0.1)90Cr7Ru3 485 13 0.4 0.4 20
【0030】磁気ヘッドに用いられる軟磁性膜の保磁力
Hcは、前述のように、1Oe以下、好ましくは0.5
Oe以下であることが必要である。上表から、いずれの
磁性膜においても熱処理温度T(℃)が結晶化温度Tx
(℃)に対してTx≦T≦Tx+150の関係にあれ
ば、良好な磁気特性を有する軟磁性膜が得られることが
分かる。
【0031】〔実施例5〕前記実施例2の軟磁性膜を用
いて、図3に概略を示すMIG(メタルインギャップ)
型ヘッドを作製した。磁気ヘッドの作製は、以下のよう
にして行った。前記軟磁性薄膜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、SiO2を20
0nmの膜厚に形成した後にCrを100nmの膜厚に
形成することで行った。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融点が48
0℃の低融点ガラス4によりボンディングした。このガ
ラスボンディング工程における温度は590℃とした。
基板2と軟磁性薄膜1の間に、両者の接着性の向上のた
めにSiO2,Cr23,Al23 等からなる接合層を設
けても良い。
【0032】この磁気ヘッドを、図4に機能ブロック図
を示す磁気記録再生装置、すなわちVTR装置に組み込
んだ。このVTR装置は周知の構成の記録回路と再生回
路を有し、周知の駆動手段によって駆動されて走行する
磁気記録テープ21に接触する磁気ヘッド22によっ
て、回転トランス23を介して伝達される情報の書き込
み及び再生を行う。記録回路はプリ・エンファシス回路
26、FM変調器27、記録イコライザ28、記録増幅
器29を含み、再生回路は再生前置増幅器30、再生イ
コライザ31、リミッタ32、FM復調器33、低域フ
ィルタ34、タイムベースコレクタ35等を含む。記録
動作と再生動作は、スイッチ24を切り替えることによ
り同一の磁気ヘッド22を用いて行われる。
【0033】このVTR装置を用い、相対速度36m/
s、データレート46.1Mbps、トラック幅40μ
mで、ハイビジョンのディジタル情報を記録した。記録
された画像情報信号を再生してみたところ、再生信号の
S/Nは40dBであった。これに対して、Tx+20
0℃で熱処理した磁気ヘッドを用いたVTR装置におけ
る再生時のS/Nは34dBと小さく、また安定した再
生ができず、高密度記録はできなかった。本実施例のM
IG型磁気ヘッドの耐食性を、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(温度
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500時間浸漬した。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。
【0034】また、高温高湿度環境中での結露試験法に
よる評価は、本実施例のMIG型ヘッドをペルチェ素子
上に固定して10℃に保ち、全体を温度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。この状態のまま高温高湿度環境中に200
0時間以上放置したが、腐食の発生や記録再生信号の劣
化は見られなかった。前記実施例ではVTR用の磁気ヘ
ッドを例に説明したが、本発明の方法で熱処理した軟磁
性薄膜を用いる本発明の磁気ヘッド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
用できる。
【0035】
【発明の効果】成膜後、軟磁気特性を発現させるための
熱処理温度を磁性薄膜の結晶化温度にリンクさせて決定
するため、析出してくる微結晶のサイズを最適制御で
き、高飽和磁束密度を有し、良好な軟磁気特性を有する
軟磁性膜が安定して得られるとともに、磁性膜の耐食性
向上が図れる。この磁性膜を用いて磁気ヘッドを作製す
ると、高性能でしかも高信頼性を有する磁気ヘッドが得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱処理温度と保磁力及び飽和磁束密度との関係
を示す図。
【図2】結晶粒子サイズと保磁力、飽和磁束密度及び耐
食性の関係を示す図。
【図3】メタルインギャップ(MIG)型磁気ヘッドの
構造を示す図
【図4】磁気記録再生装置の概略ブロック図。
【符号の説明】
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、21…磁気テープ、22…磁
気ヘッド、23…回転トランス、24…スイッチ、26
…プリエンファシス、27…FM変調器、28…記録イ
コライザ、29…記録増幅器、30…再生前置増幅器、
31…再生イコライザ、32…リミッタ、33…FM復
調器、34…低域フィルタ、35…タイムベースコレク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森脇 英稔 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶化温度がTx(℃)であるFe−C
    系、Fe−N系、Co−C系、Co−N系、Ni−C系
    又はNi−N系磁性材料の薄膜に対してTx≦T≦Tx
    +150で表される熱処理温度T(℃)で熱処理を行う
    ことにより軟磁気特性を発現させることを特徴とする軟
    磁性薄膜の熱処理方法。
  2. 【請求項2】 前記磁性材料はZr,Nb,Taの中か
    ら選ばれる少なくとも1種類の元素を5〜20at%、
    N,Cの中から選ばれる少なくとも1種類の元素を1〜
    20at%、Cr,Nb,Al,Pt,Ru,Rh,T
    iの中から選ばれる少なくとも1種類もしくは2種類の
    元素を0.5〜15at%含み、残部がFe,Co,N
    iの中から選ばれる少なくとも1種類の元素である合金
    であることを特徴とする請求項1記載の軟磁性薄膜の熱
    処理方法。
  3. 【請求項3】 前記磁性材料はZr,Nb,Taの中か
    ら選ばれる少なくとも1種類の元素を5〜15at%、
    N,Cの中から選ばれる少なくとも1種類の元素を8〜
    15at%、Cr,Nb,Al,Pt,Ru,Rh,T
    iの中から選ばれる少なくとも1種類もしくは2種類の
    元素を3〜10at%含むことを特徴とする請求項2記
    載の軟磁性薄膜の熱処理方法。
  4. 【請求項4】 請求項1、2又は3記載の熱処理方法に
    よって熱処理され、粒子サイズが5〜25nmであるα
    −Fe相の微結晶を含むことを特徴とする軟磁性薄膜。
  5. 【請求項5】 磁性膜として請求項4記載の軟磁性薄膜
    を用いたことを特徴とする磁気ヘッド。
  6. 【請求項6】 前記磁気ヘッドは融点が(Tx+15
    0)℃以下であるボンディングガラスを用いて磁性膜面
    が相対峙するように接着したことを特徴とするメタル・
    イン・ギャップ型磁気ヘッドであることを特徴とする請
    求項5記載の磁気ヘッド。
  7. 【請求項7】 請求項5又は請求項6記載の磁気ヘッド
    と、磁気記録媒体駆動手段と、信号処理手段とを含むこ
    とを特徴とする磁気記録再生装置。
  8. 【請求項8】 前記磁気記録媒体駆動手段は、テープ状
    の磁気記録媒体又は円板状の磁気記録媒体を駆動するこ
    とを特徴とする請求項7記載の磁気記録再生装置。
  9. 【請求項9】 画像情報及び/又は音声情報を記録再生
    することを特徴とする請求項7又は8記載の磁気記録再
    生装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013047328A1 (ja) * 2011-09-28 2013-04-04 山陽特殊製鋼株式会社 垂直磁気記録媒体における軟磁性薄膜層用合金およびスパッタリングターゲット材並びに軟磁性薄膜層を有する垂直磁気記録媒体

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WO2013047328A1 (ja) * 2011-09-28 2013-04-04 山陽特殊製鋼株式会社 垂直磁気記録媒体における軟磁性薄膜層用合金およびスパッタリングターゲット材並びに軟磁性薄膜層を有する垂直磁気記録媒体

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