JPH0745432A - 軟磁性合金膜及びその成膜方法 - Google Patents
軟磁性合金膜及びその成膜方法Info
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- JPH0745432A JPH0745432A JP18565893A JP18565893A JPH0745432A JP H0745432 A JPH0745432 A JP H0745432A JP 18565893 A JP18565893 A JP 18565893A JP 18565893 A JP18565893 A JP 18565893A JP H0745432 A JPH0745432 A JP H0745432A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
- H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
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- H01F10/14—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys containing iron or nickel
- H01F10/142—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys containing iron or nickel containing Si
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 飽和磁束密度が高く、熱膨張係数が小さく、
高硬度で、特に磁気ヘッド用材料に好適な軟磁性合金膜
を提供する。 【構成】 スパッタ装置の真空チャンバー２中にＡｒガ
スとともにＣＯ2ガスを導入し、その雰囲気中でのスパ
ッタリングにより基板４上に軟磁性合金膜を成膜する。
ターゲット１は、例えばＦｅとＳｉ，Ａｌ，Ｃの合金タ
ーゲットとする。こうしてＦｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃ，Ｏの
合金からなる軟磁性合金膜が成膜される。各元素の組成
比はＳｉが３〜１４原子％、Ａｌが２〜８原子％、Ｃが
１〜１５原子％、Ｏが０．５〜７原子％、残りがＦｅと
する。これにＨｆ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｔｉ等の遷移金属を添
加してもよく、さらにＦｅの一部を白金族元素で置き換
えてもよい。
高硬度で、特に磁気ヘッド用材料に好適な軟磁性合金膜
を提供する。 【構成】 スパッタ装置の真空チャンバー２中にＡｒガ
スとともにＣＯ2ガスを導入し、その雰囲気中でのスパ
ッタリングにより基板４上に軟磁性合金膜を成膜する。
ターゲット１は、例えばＦｅとＳｉ，Ａｌ，Ｃの合金タ
ーゲットとする。こうしてＦｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃ，Ｏの
合金からなる軟磁性合金膜が成膜される。各元素の組成
比はＳｉが３〜１４原子％、Ａｌが２〜８原子％、Ｃが
１〜１５原子％、Ｏが０．５〜７原子％、残りがＦｅと
する。これにＨｆ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｔｉ等の遷移金属を添
加してもよく、さらにＦｅの一部を白金族元素で置き換
えてもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に磁気記録ないし再
生を行う磁気ヘッドの磁気回路の材料等に好適な軟磁性
合金膜及びその成膜方法に関するものである。
生を行う磁気ヘッドの磁気回路の材料等に好適な軟磁性
合金膜及びその成膜方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気記録において高密度化の必要
性が高まり、磁気記録媒体の高抗磁力化が進められてお
り、それにともない磁気ヘッドの磁気回路の材料として
飽和磁束密度の高いものが要求されている。
性が高まり、磁気記録媒体の高抗磁力化が進められてお
り、それにともない磁気ヘッドの磁気回路の材料として
飽和磁束密度の高いものが要求されている。
【０００３】従来の高飽和磁束密度の軟磁性材料とし
て、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金（センダスト）やＣＯ−Ｚｒ
−Ｎｂ等の非晶質合金の薄帯または薄膜が提案されてい
る。更に飽和磁束密度の向上をはかったものとして、特
開昭６０−２１８８２０号に飽和磁束密度が１．２Ｔ程
度の窒素を含んだセンダスト合金膜、特開昭６１−２３
４５０９号に１．３〜１．４ＴのＦｅ−Ｇａ−Ｓｉ合金
膜等が開示されている。これらの合金膜はいずれも磁気
ヘッドの磁気ギャップ近傍に成膜され、いわゆるＭＩＧ
（メタル・イン・ギャップ）型磁気ヘッドあるいは薄膜
磁気ヘッドの材料として実用化されている。
て、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金（センダスト）やＣＯ−Ｚｒ
−Ｎｂ等の非晶質合金の薄帯または薄膜が提案されてい
る。更に飽和磁束密度の向上をはかったものとして、特
開昭６０−２１８８２０号に飽和磁束密度が１．２Ｔ程
度の窒素を含んだセンダスト合金膜、特開昭６１−２３
４５０９号に１．３〜１．４ＴのＦｅ−Ｇａ−Ｓｉ合金
膜等が開示されている。これらの合金膜はいずれも磁気
ヘッドの磁気ギャップ近傍に成膜され、いわゆるＭＩＧ
（メタル・イン・ギャップ）型磁気ヘッドあるいは薄膜
磁気ヘッドの材料として実用化されている。
【０００４】しかしこれらの材料は、熱膨長係数αが１
４０〜１８０×１０-7／℃と大きな値を有している。こ
れに対し、ＭＩＧ型磁気ヘッドや薄膜ヘッドで前記磁性
合金膜が被着形成される基板材料としてＭｎ−Ｚｎある
いはＮｉ−Ｚｎ単結晶フェライト、または結晶化ガラス
等が使用されるが、これらの基板材料のαは９０〜１３
０×１０-7／℃程度と前記磁性合金膜のαと比較すると
かなり小さな値である。このαの差により成膜時の温度
変化や磁気ヘッド製造工程中のガラス溶着時の温度によ
って熱応力が発生し、この熱ひずみが原因となって合金
膜の剥離や基板材および溶着ガラス中にクラックが発生
したり磁気特性が劣化したりする問題が発生する。
４０〜１８０×１０-7／℃と大きな値を有している。こ
れに対し、ＭＩＧ型磁気ヘッドや薄膜ヘッドで前記磁性
合金膜が被着形成される基板材料としてＭｎ−Ｚｎある
いはＮｉ−Ｚｎ単結晶フェライト、または結晶化ガラス
等が使用されるが、これらの基板材料のαは９０〜１３
０×１０-7／℃程度と前記磁性合金膜のαと比較すると
かなり小さな値である。このαの差により成膜時の温度
変化や磁気ヘッド製造工程中のガラス溶着時の温度によ
って熱応力が発生し、この熱ひずみが原因となって合金
膜の剥離や基板材および溶着ガラス中にクラックが発生
したり磁気特性が劣化したりする問題が発生する。
【０００５】そこで特開平５−２９１４１号により、
１．３〜１．５Ｔの高飽和磁束密度を有し、αが１３０
×１０-7／℃程度と小さいＦｅ−Ｎｉ−Ｃｅ合金膜が提
案されている。しかし、この合金膜は硬度がビッカース
硬度で６００以下と軟らかく、磁気ヘッドの材料に使用
した場合、磁気テープの走行耐久性において前記基板材
料に比べ摩耗量が多く、結果として磁気ヘッドのテープ
走行面を構成する基板材に対し合金膜部分が凹み、その
段差がスペーシング損失となり電磁変換特性を大幅に劣
化させる問題がある。
１．３〜１．５Ｔの高飽和磁束密度を有し、αが１３０
×１０-7／℃程度と小さいＦｅ−Ｎｉ−Ｃｅ合金膜が提
案されている。しかし、この合金膜は硬度がビッカース
硬度で６００以下と軟らかく、磁気ヘッドの材料に使用
した場合、磁気テープの走行耐久性において前記基板材
料に比べ摩耗量が多く、結果として磁気ヘッドのテープ
走行面を構成する基板材に対し合金膜部分が凹み、その
段差がスペーシング損失となり電磁変換特性を大幅に劣
化させる問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来例の欠点に鑑みてなされたものであり、飽和磁束密度
が高く、熱膨長係数が上述の基板材料の値に近く、しか
も高硬度を有し、耐摩耗性を改善した磁気ヘッド用材料
に好適な軟磁性合金膜及びその成膜方法を提供すること
を目的とする。
来例の欠点に鑑みてなされたものであり、飽和磁束密度
が高く、熱膨長係数が上述の基板材料の値に近く、しか
も高硬度を有し、耐摩耗性を改善した磁気ヘッド用材料
に好適な軟磁性合金膜及びその成膜方法を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の第１の軟磁性合金膜は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ
に炭素Ｃ及び酸素Ｏを同時添加した５元素よりなる合金
膜とし、各元素の含有量は、Ｓｉが３〜１４原子％、Ａ
ｌが２〜８原子％、炭素Ｃが１〜１５原子％、酸素Ｏが
０．５〜７原子％で残りがＦｅとする。
め、本発明の第１の軟磁性合金膜は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ
に炭素Ｃ及び酸素Ｏを同時添加した５元素よりなる合金
膜とし、各元素の含有量は、Ｓｉが３〜１４原子％、Ａ
ｌが２〜８原子％、炭素Ｃが１〜１５原子％、酸素Ｏが
０．５〜７原子％で残りがＦｅとする。
【０００８】また、本発明の第２の軟磁性合金膜は、前
記第１の軟磁性合金膜へ遷移金属のＨｆ，Ｖ，Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｗ，Ｔｃ，Ｒｅの
うち少なくとも１種を０．５原子％以上添加し、かつそ
の含有量とＳｉ，Ａｌの含有量との合計が２５原子％以
下とする。
記第１の軟磁性合金膜へ遷移金属のＨｆ，Ｖ，Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｗ，Ｔｃ，Ｒｅの
うち少なくとも１種を０．５原子％以上添加し、かつそ
の含有量とＳｉ，Ａｌの含有量との合計が２５原子％以
下とする。
【０００９】さらに本発明の第３の軟磁性合金膜は、前
記第１もしくは第２の軟磁性合金膜へ、白金族元素のＰ
ｔ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓのうち少なくとも１
種をＦｅの一部と置換し、０．２〜１０原子％添加した
ものとする。
記第１もしくは第２の軟磁性合金膜へ、白金族元素のＰ
ｔ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓのうち少なくとも１
種をＦｅの一部と置換し、０．２〜１０原子％添加した
ものとする。
【００１０】また、前記第１〜第３の軟磁性合金膜は、
スパッタリング法により基板上に成膜し、その際にＡｒ
等の不活性ガスとともにＣＯ2を導入した雰囲気中でス
パッタリングを行なって成膜する。
スパッタリング法により基板上に成膜し、その際にＡｒ
等の不活性ガスとともにＣＯ2を導入した雰囲気中でス
パッタリングを行なって成膜する。
【００１１】
【作用】本発明の軟磁性合金膜によれば、Ｆｅ−Ｓｉ−
Ａｌに炭素Ｃ及び酸素Ｏを同時添加することにより、磁
気ヘッドの材料に使用した場合、磁気ヘッドの製造工程
中の熱処理工程の際に、基板材（特にＭｎ−Ｚｎフェラ
イト等の小さな熱膨張係数を有するもの）との熱膨張係
数の差によって発生する熱ひずみを低減することがで
き、この熱ひずみが原因で発生する合金膜の膜剥離やク
ラック等の問題を改善できる。
Ａｌに炭素Ｃ及び酸素Ｏを同時添加することにより、磁
気ヘッドの材料に使用した場合、磁気ヘッドの製造工程
中の熱処理工程の際に、基板材（特にＭｎ−Ｚｎフェラ
イト等の小さな熱膨張係数を有するもの）との熱膨張係
数の差によって発生する熱ひずみを低減することがで
き、この熱ひずみが原因で発生する合金膜の膜剥離やク
ラック等の問題を改善できる。
【００１２】また、本発明の軟磁性合金膜は、硬度がヌ
ープ硬度で１０００以上と硬く、磁気ヘッドの材料に使
用した場合、磁気テープの走行耐久性において、磁気ヘ
ッドのテープ摺動面を構成する他の材料に対する合金膜
部分の凹みによる段差を低減することができる。その結
果として電磁変換効率を大幅に低下させるスペーシング
損失を改善することができる。
ープ硬度で１０００以上と硬く、磁気ヘッドの材料に使
用した場合、磁気テープの走行耐久性において、磁気ヘ
ッドのテープ摺動面を構成する他の材料に対する合金膜
部分の凹みによる段差を低減することができる。その結
果として電磁変換効率を大幅に低下させるスペーシング
損失を改善することができる。
【００１３】また、上記遷移金属を少なくとも１種添加
することにより、上記効果を維持しつつ、軟磁気特性を
さらに向上することができる。さらに、上記白金族元素
のうち少なくとも１種を添加することにより前記効果を
維持しつつ、耐食性をさらに向上することができる。
することにより、上記効果を維持しつつ、軟磁気特性を
さらに向上することができる。さらに、上記白金族元素
のうち少なくとも１種を添加することにより前記効果を
維持しつつ、耐食性をさらに向上することができる。
【００１４】なお、各元素の含有量の範囲は、熱ひずみ
による膜剥離が発生せず、良好な軟磁気特性が得られる
組成範囲より決定した。
による膜剥離が発生せず、良好な軟磁気特性が得られる
組成範囲より決定した。
【００１５】また、この様な軟磁性合金膜をスパッタリ
ングにより成膜する場合に、スパッタリングに用いるＡ
ｒ等の不活性ガスに加え、ＣＯ2を導入することによ
り、軟磁性合金膜への炭素と酸素との同時添加を効率的
に行うことができる。
ングにより成膜する場合に、スパッタリングに用いるＡ
ｒ等の不活性ガスに加え、ＣＯ2を導入することによ
り、軟磁性合金膜への炭素と酸素との同時添加を効率的
に行うことができる。
【００１６】
【実施例】以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００１７】［実施例１］本発明の第一の実施例の軟磁
性合金膜は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌに炭素Ｃ及び酸素Ｏを同
時添加した合金からなるものである。
性合金膜は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌに炭素Ｃ及び酸素Ｏを同
時添加した合金からなるものである。
【００１８】図１に本実施例の軟磁性合金膜を成膜する
スパッタ装置を示す。この装置は対向ターゲット式スパ
ッタリング法により軟磁性合金膜を成膜するものであ
る。この装置の真空チャンバー２内で対向して配置され
る１対のターゲット１は、ＦｅとＳｉ、Ａｌ、Ｃ等の添
加元素が所定の組成比になっている合金ターゲットか、
または適当な凹部を設けた純鉄のプレートの前記凹部に
Ａｌ、Ｓｉ、Ｃ及びＡｌＣ、ＳｉＣ等のチップを嵌め込
むか、もしくは純鉄のプレートに前記Ａｌ、Ｓｉ、Ｃ及
びＡｌＣ、ＳｉＣ等のチップをスポット溶接等で固定し
た複合モザイクターゲットとする。
スパッタ装置を示す。この装置は対向ターゲット式スパ
ッタリング法により軟磁性合金膜を成膜するものであ
る。この装置の真空チャンバー２内で対向して配置され
る１対のターゲット１は、ＦｅとＳｉ、Ａｌ、Ｃ等の添
加元素が所定の組成比になっている合金ターゲットか、
または適当な凹部を設けた純鉄のプレートの前記凹部に
Ａｌ、Ｓｉ、Ｃ及びＡｌＣ、ＳｉＣ等のチップを嵌め込
むか、もしくは純鉄のプレートに前記Ａｌ、Ｓｉ、Ｃ及
びＡｌＣ、ＳｉＣ等のチップをスポット溶接等で固定し
た複合モザイクターゲットとする。
【００１９】このターゲット１のそれぞれには、ＤＣ電
源６によって負の電位が印加され、マスフローメーター
５を介して真空チャンバー２内の真空中に導入されたＡ
ｒ及びＣＯ2等の導入ガスがイオン化され、負の電界に
よって加速されターゲット１に衝突することによりター
ゲット１をスパッタリングする。その際、ターゲット１
の裏側に配置された磁石９によって発生する磁界Ｈ（例
えば１３０エルステッド程度とする）によってＡｒ、Ｃ
Ｏ2ガスイオンのプラズマは集束される。これにより回
転基板ホルダー３上に保持された試料の基板４へ軟磁性
合金膜の成膜を効率よく高速に行うことができる。な
お、図１において、７はターゲットシールド、８は絶縁
及び真空シール部である。
源６によって負の電位が印加され、マスフローメーター
５を介して真空チャンバー２内の真空中に導入されたＡ
ｒ及びＣＯ2等の導入ガスがイオン化され、負の電界に
よって加速されターゲット１に衝突することによりター
ゲット１をスパッタリングする。その際、ターゲット１
の裏側に配置された磁石９によって発生する磁界Ｈ（例
えば１３０エルステッド程度とする）によってＡｒ、Ｃ
Ｏ2ガスイオンのプラズマは集束される。これにより回
転基板ホルダー３上に保持された試料の基板４へ軟磁性
合金膜の成膜を効率よく高速に行うことができる。な
お、図１において、７はターゲットシールド、８は絶縁
及び真空シール部である。
【００２０】ここでのスパッタリング条件は、直径５イ
ンチのターゲット１のそれぞれに１．５Ｋｗの電力を投
入し、スパッタ圧力は７ｍＴｏｒｒとし、合金膜の膜厚
は１０μｍとして、成膜速度は約１５００オングストロ
ーム／分程度であった。
ンチのターゲット１のそれぞれに１．５Ｋｗの電力を投
入し、スパッタ圧力は７ｍＴｏｒｒとし、合金膜の膜厚
は１０μｍとして、成膜速度は約１５００オングストロ
ーム／分程度であった。
【００２１】また基板４としては、特性評価用として熱
膨張係数１３０×１０-7／℃程度の結晶化ガラスと膜剥
れ有無の評価用としてＭｎ−Ｚｎフェライトの基板をそ
れぞれ用いた。
膨張係数１３０×１０-7／℃程度の結晶化ガラスと膜剥
れ有無の評価用としてＭｎ−Ｚｎフェライトの基板をそ
れぞれ用いた。
【００２２】なお合金膜中の酸素Ｏ及び炭素Ｃの含有量
は、スパッタ装置に導入する炭酸ガスＣＯ2のＡｒガス
との導入体積比で制御した。ただし炭素はあらかじめタ
ーゲット１にも含有させておいた。
は、スパッタ装置に導入する炭酸ガスＣＯ2のＡｒガス
との導入体積比で制御した。ただし炭素はあらかじめタ
ーゲット１にも含有させておいた。
【００２３】ここでスパッタリングの雰囲気中に炭酸ガ
スを導入する理由を説明するためにスパッタリング雰囲
気中の酸素、炭酸ガスの導入量と、成膜される合金膜中
の酸素、炭素の含有量との関係をそれぞれ図２、図３に
示してある。
スを導入する理由を説明するためにスパッタリング雰囲
気中の酸素、炭酸ガスの導入量と、成膜される合金膜中
の酸素、炭素の含有量との関係をそれぞれ図２、図３に
示してある。
【００２４】図２からわかるように、酸素を導入した場
合は、合金膜中の炭素の含有量が急激に減少してしま
う。それに比べ、炭酸ガスを導入した場合は、図３から
わかるように合金膜中の炭素の含有量の減少は微量であ
り、含有量を容易に設定することができる。この理由に
より炭酸ガスをスパッタリング雰囲気中に導入し、膜中
の酸素、炭素の含有量を調整した。
合は、合金膜中の炭素の含有量が急激に減少してしま
う。それに比べ、炭酸ガスを導入した場合は、図３から
わかるように合金膜中の炭素の含有量の減少は微量であ
り、含有量を容易に設定することができる。この理由に
より炭酸ガスをスパッタリング雰囲気中に導入し、膜中
の酸素、炭素の含有量を調整した。
【００２５】以上のようにして成膜した本実施例の軟磁
性合金膜の組成比、保磁力Ｈｃ、飽和磁束密度Ｂｓ、ヌ
ープ硬度及び熱処理後の膜剥れの有無の関係を下記の表
１に示す。なお、ここで膜組成は、Ｘ線マイクロアナラ
イザー法（ＥＰＭＡ）、誘導結合プラズマ発光法（ＩＣ
Ｐ）等により定量分析したもので原子％（ａｔ％）で示
してある。また飽和磁束密度Ｂｓと保磁力Ｈｃは、真空
熱処理炉で５５０℃１時間の熱処理を行なった後、試料
振動型磁束計（ＶＳＭ）で測定した。また硬度はマイク
ロ硬度計を用い２５ｇｆの荷重を３０秒かけた後の圧痕
より評価した。また膜剥れは、Ｍｎ−Ｚｎフェライト基
板に膜厚として１０μｍ成膜した試料に対し真空熱処理
炉で５５０℃１時間の熱処理を行った後、膜剥れの有無
を目視により評価した。
性合金膜の組成比、保磁力Ｈｃ、飽和磁束密度Ｂｓ、ヌ
ープ硬度及び熱処理後の膜剥れの有無の関係を下記の表
１に示す。なお、ここで膜組成は、Ｘ線マイクロアナラ
イザー法（ＥＰＭＡ）、誘導結合プラズマ発光法（ＩＣ
Ｐ）等により定量分析したもので原子％（ａｔ％）で示
してある。また飽和磁束密度Ｂｓと保磁力Ｈｃは、真空
熱処理炉で５５０℃１時間の熱処理を行なった後、試料
振動型磁束計（ＶＳＭ）で測定した。また硬度はマイク
ロ硬度計を用い２５ｇｆの荷重を３０秒かけた後の圧痕
より評価した。また膜剥れは、Ｍｎ−Ｚｎフェライト基
板に膜厚として１０μｍ成膜した試料に対し真空熱処理
炉で５５０℃１時間の熱処理を行った後、膜剥れの有無
を目視により評価した。
【００２６】
【表１】
【００２７】この表１において、例えば試料のＮｏ１，
３，７，９，１２，１６は保磁力Ｈｃが２．０エルステ
ッド以上の値を示し、良好な軟磁気特性が得られていな
い。また、Ｎｏ１８〜２１は、熱処理後に、合金膜の熱
膨張係数とＭｎ−Ｚｎフェライトの熱膨張係数との差に
よって発生する熱歪みが原因と考えられる膜剥がれが発
生している。
３，７，９，１２，１６は保磁力Ｈｃが２．０エルステ
ッド以上の値を示し、良好な軟磁気特性が得られていな
い。また、Ｎｏ１８〜２１は、熱処理後に、合金膜の熱
膨張係数とＭｎ−Ｚｎフェライトの熱膨張係数との差に
よって発生する熱歪みが原因と考えられる膜剥がれが発
生している。
【００２８】これに対し、その他の試料Ｎｏ２，４〜
６，８，１０，１１，１３〜１５，１７の合金膜は、高
い飽和磁束密度Ｂｓと、低い保持力Ｈｃで良好な軟磁気
特性、および、ヌープ硬度で１０００以上の高硬度を有
し、しかもこれらの試料は５５０℃１時間の熱処理後も
膜剥れの発生はなかった。
６，８，１０，１１，１３〜１５，１７の合金膜は、高
い飽和磁束密度Ｂｓと、低い保持力Ｈｃで良好な軟磁気
特性、および、ヌープ硬度で１０００以上の高硬度を有
し、しかもこれらの試料は５５０℃１時間の熱処理後も
膜剥れの発生はなかった。
【００２９】この表１をもとにＦｅ，Ｓｉ，Ａｌの組成
比のダイアグラムと保磁力Ｈｃ及び膜剥れとの関係を図
４に示した。この図４より、Ｓｉ及びＡｌの組成範囲と
してはＳｉが３ａｔ％以上１４ａｔ％以下でＡｌが２ａ
ｔ％以上８ａｔ％以下の組成領域（図４中で２点鎖線の
平行四辺形の領域）とすることで本発明の目的を達成す
る軟磁性合金膜を得られることが判る。
比のダイアグラムと保磁力Ｈｃ及び膜剥れとの関係を図
４に示した。この図４より、Ｓｉ及びＡｌの組成範囲と
してはＳｉが３ａｔ％以上１４ａｔ％以下でＡｌが２ａ
ｔ％以上８ａｔ％以下の組成領域（図４中で２点鎖線の
平行四辺形の領域）とすることで本発明の目的を達成す
る軟磁性合金膜を得られることが判る。
【００３０】次に、Ｓｉを１０ａｔ％、Ａｌを４ａｔ％
と一定にし、酸素Ｏと炭素Ｃの組成比を変化させた試料
を作製した。それらの試料の組成比と保磁力Ｈｃとの関
係を図５に示した。この図５から明らかなように、Ｃ、
Ｏの組成範囲としては、酸素Ｏが０．５ａｔ％以上７ａ
ｔ％以下で炭素Ｃが１ａｔ％以上１５ａｔ％以下であれ
ば良好な軟磁気特性が得られることが判る。
と一定にし、酸素Ｏと炭素Ｃの組成比を変化させた試料
を作製した。それらの試料の組成比と保磁力Ｈｃとの関
係を図５に示した。この図５から明らかなように、Ｃ、
Ｏの組成範囲としては、酸素Ｏが０．５ａｔ％以上７ａ
ｔ％以下で炭素Ｃが１ａｔ％以上１５ａｔ％以下であれ
ば良好な軟磁気特性が得られることが判る。
【００３１】これらのことから、本実施例の軟磁性合金
膜の各元素の組成比は、Ｓｉが３〜１４ａｔ％、Ａｌが
２〜８ａｔ％、Ｃが１〜１５ａｔ％、Ｏが０．５〜７ａ
ｔ％と決定した。次に、このように組成を決定した本実
施例の軟磁性合金膜を用いて、ＭＩＧ型磁気ヘッドの磁
気コアを作製した。その磁気コアを図６に示してある。
図６において、１１は本実施例の軟磁性合金膜、１２は
ＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3よりなる磁気ギャップ、１３はコア
ハーフどうしを接合する融着ガラス、１４は単結晶Ｍｎ
−Ｚｎフェライトからなるコアハーフ、１５は巻線用窓
である。コアハーフ１４の対が磁気ギャップ１２を介し
突き合わされて溶着ガラス１３により接合されるが、そ
の突き合わせ面のそれぞれに軟磁性合金膜１１が成膜さ
れる。そして、この磁気コアに対し不図示のコイル巻線
を巻線用窓１５に通して巻回して磁気ヘッドが構成され
る。
膜の各元素の組成比は、Ｓｉが３〜１４ａｔ％、Ａｌが
２〜８ａｔ％、Ｃが１〜１５ａｔ％、Ｏが０．５〜７ａ
ｔ％と決定した。次に、このように組成を決定した本実
施例の軟磁性合金膜を用いて、ＭＩＧ型磁気ヘッドの磁
気コアを作製した。その磁気コアを図６に示してある。
図６において、１１は本実施例の軟磁性合金膜、１２は
ＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3よりなる磁気ギャップ、１３はコア
ハーフどうしを接合する融着ガラス、１４は単結晶Ｍｎ
−Ｚｎフェライトからなるコアハーフ、１５は巻線用窓
である。コアハーフ１４の対が磁気ギャップ１２を介し
突き合わされて溶着ガラス１３により接合されるが、そ
の突き合わせ面のそれぞれに軟磁性合金膜１１が成膜さ
れる。そして、この磁気コアに対し不図示のコイル巻線
を巻線用窓１５に通して巻回して磁気ヘッドが構成され
る。
【００３２】この磁気ヘッドを磁気記録再生デッキに搭
載し、メタルテープによる走行耐久試験を５００時間行
なった。その結果、磁気コアのテープ摺動面において、
コアハーフ１４のＭｎ−Ｚｎフェライト部分と本実施例
の軟磁性合金膜１１部分との摩耗量の相違によって発生
する段差は、いづれも３０ｎｍ以下と良好な結果を得
た。
載し、メタルテープによる走行耐久試験を５００時間行
なった。その結果、磁気コアのテープ摺動面において、
コアハーフ１４のＭｎ−Ｚｎフェライト部分と本実施例
の軟磁性合金膜１１部分との摩耗量の相違によって発生
する段差は、いづれも３０ｎｍ以下と良好な結果を得
た。
【００３３】［実施例２］本発明の第２の実施例とし
て、上述した第１実施例で決定した軟磁性合金膜の組成
に加え、Ｈｆ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ等の遷移金属を添加し
た。ここで成膜した試料の代表的なものの組成と諸特性
とを測定した結果を下記の表２に示す。
て、上述した第１実施例で決定した軟磁性合金膜の組成
に加え、Ｈｆ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ等の遷移金属を添加し
た。ここで成膜した試料の代表的なものの組成と諸特性
とを測定した結果を下記の表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】この結果より、遷移金属を添加したもの
は、第１実施例のものに比べ保磁力Ｈｃがさらに小さく
なり軟磁気特性が改善することが判る。しかし試料Ｎｏ
２４のＨｆを０．１ａｔ％添加のものと表１の試料Ｎｏ
５を比較するとＨｃの改善効果はみられず、Ｎｏ２５の
Ｈｆを０．５ａｔ％添加したものでＨｃが小さくなり軟
磁気特性が向上している。つまり、遷移金属の添加量と
しては０．５ａｔ％以上添加することで軟磁気特性の向
上が可能となる。
は、第１実施例のものに比べ保磁力Ｈｃがさらに小さく
なり軟磁気特性が改善することが判る。しかし試料Ｎｏ
２４のＨｆを０．１ａｔ％添加のものと表１の試料Ｎｏ
５を比較するとＨｃの改善効果はみられず、Ｎｏ２５の
Ｈｆを０．５ａｔ％添加したものでＨｃが小さくなり軟
磁気特性が向上している。つまり、遷移金属の添加量と
しては０．５ａｔ％以上添加することで軟磁気特性の向
上が可能となる。
【００３６】一方、試料Ｎｏ２６，２７，２８，２９を
比較するとＮｏ２７及び２９で膜剥離が発生し、Ｎｏ２
６，２８では発生していない。この結果は、Ａｌ，Ｓｉ
及び遷移金属の組成比の合計が２５ａｔ％以内でない
と、膜剥離が発生することを示している。これは軟磁性
合金膜のＡｌ，Ｓｉ，遷移金属の組成比合計が大きくな
ると合金膜の熱膨張係数が大きくなり、熱処理による熱
応力が大きくなるために、膜剥離が発生するものと考え
られる。
比較するとＮｏ２７及び２９で膜剥離が発生し、Ｎｏ２
６，２８では発生していない。この結果は、Ａｌ，Ｓｉ
及び遷移金属の組成比の合計が２５ａｔ％以内でない
と、膜剥離が発生することを示している。これは軟磁性
合金膜のＡｌ，Ｓｉ，遷移金属の組成比合計が大きくな
ると合金膜の熱膨張係数が大きくなり、熱処理による熱
応力が大きくなるために、膜剥離が発生するものと考え
られる。
【００３７】以上の結果より、遷移金属の添加組成比と
しては０．５ａｔ％以上でＡｌ，Ｓｉとの組成比合計が
２５ａｔ％以内にすることが好ましい。
しては０．５ａｔ％以上でＡｌ，Ｓｉとの組成比合計が
２５ａｔ％以内にすることが好ましい。
【００３８】またここでＨｆ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｔｉに置き
換えて他の遷移金属Ｖ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｗ，
Ｔｃ，Ｒｅを添加した場合も、同様の諸特性が得られ
た。
換えて他の遷移金属Ｖ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｗ，
Ｔｃ，Ｒｅを添加した場合も、同様の諸特性が得られ
た。
【００３９】［実施例３］本発明の第３の実施例とし
て、前述した第１と第２の実施例の軟磁性合金膜のＦｅ
の一部を白金族元素で置き換えた。そうして成膜した代
表的なものの組成と諸特性の測定結果を表３に示す。
て、前述した第１と第２の実施例の軟磁性合金膜のＦｅ
の一部を白金族元素で置き換えた。そうして成膜した代
表的なものの組成と諸特性の測定結果を表３に示す。
【００４０】
【表３】
【００４１】この表３から明らかなように、本実施例で
は第１と第２の実施例に比べて特性の劣化は見られな
い。次に本実施例の試料Ｎｏ３３〜３７、第１の実施例
の試料Ｎｏ１０、及び第２の実施例の試料Ｎｏ２２につ
いて、耐食性を調べるために、それぞれ１規定（Ｎ）、
２０℃の塩酸（ＨＣｌ）水溶液に４時間浸し、その前後
での飽和磁化量（Ｍｓ）を測定し、その変化率を次式よ
り算出した。
は第１と第２の実施例に比べて特性の劣化は見られな
い。次に本実施例の試料Ｎｏ３３〜３７、第１の実施例
の試料Ｎｏ１０、及び第２の実施例の試料Ｎｏ２２につ
いて、耐食性を調べるために、それぞれ１規定（Ｎ）、
２０℃の塩酸（ＨＣｌ）水溶液に４時間浸し、その前後
での飽和磁化量（Ｍｓ）を測定し、その変化率を次式よ
り算出した。
【００４２】
【数１】
【００４３】その結果を下記の表４に示す。
【００４４】
【表４】
【００４５】この表４から明らかなように、白金族を添
加した本実施例の試料Ｎｏ３３〜３６は、添加しなかっ
たＮｏ１０，２２に比べＭｓの減少量が少なく、耐食性
が改善される。
加した本実施例の試料Ｎｏ３３〜３６は、添加しなかっ
たＮｏ１０，２２に比べＭｓの減少量が少なく、耐食性
が改善される。
【００４６】なお、他のＯｓ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ等の白
金族元素を添加した場合も同様の結果を得た。また、こ
れら白金族元素の添加量は、０．２〜１０ａｔ％が好ま
しい。
金族元素を添加した場合も同様の結果を得た。また、こ
れら白金族元素の添加量は、０．２〜１０ａｔ％が好ま
しい。
【００４７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の軟磁性合金膜によれば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金に、炭
素Ｃ及び酸素Ｏを同時添加し、その組成比を調整した軟
磁性合金からなることにより、磁気ヘッド用の材料に用
いた場合、熱処理工程の際に基板との熱膨張係数差によ
って発生する熱ひずみを低減し、膜の剥離やクラック等
の問題を改善し、磁気ヘッドの製造歩留りを大幅に向上
することができる。また磁気特性が熱ひずみにより劣化
することがないので、特性の良好な磁気ヘッドを得られ
る。さらに、硬度がヌープ硬度で１０００以上と硬く、
磁気テープの摺動走行による摩耗を低減することがで
き、ＭＩＧ型磁気ヘッドに用いた場合には、ヘッドのテ
ープ摺動面を構成するフェライト部分と軟磁性合金膜部
分との段差が低減され、スペーシング損失を小さくする
ことができる。
の軟磁性合金膜によれば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金に、炭
素Ｃ及び酸素Ｏを同時添加し、その組成比を調整した軟
磁性合金からなることにより、磁気ヘッド用の材料に用
いた場合、熱処理工程の際に基板との熱膨張係数差によ
って発生する熱ひずみを低減し、膜の剥離やクラック等
の問題を改善し、磁気ヘッドの製造歩留りを大幅に向上
することができる。また磁気特性が熱ひずみにより劣化
することがないので、特性の良好な磁気ヘッドを得られ
る。さらに、硬度がヌープ硬度で１０００以上と硬く、
磁気テープの摺動走行による摩耗を低減することがで
き、ＭＩＧ型磁気ヘッドに用いた場合には、ヘッドのテ
ープ摺動面を構成するフェライト部分と軟磁性合金膜部
分との段差が低減され、スペーシング損失を小さくする
ことができる。
【００４８】また、上記の軟磁性合金膜の組成にＨｆ、
Ｔａ等の遷移金属を添加することにより、前記効果を維
持しつつ、軟磁気特性を更に向上する効果がある。
Ｔａ等の遷移金属を添加することにより、前記効果を維
持しつつ、軟磁気特性を更に向上する効果がある。
【００４９】さらに、上記の軟磁性合金膜のＦｅの一部
に置き換えてＰｔ、Ｒｕ等の白金族元素を添加すること
で、前記効果を維持しながら、耐食性の改善がはかれ
る。
に置き換えてＰｔ、Ｒｕ等の白金族元素を添加すること
で、前記効果を維持しながら、耐食性の改善がはかれ
る。
【００５０】また、本発明の軟磁性合金膜は酸素を含有
していることから電気抵抗が上昇するので、磁気ヘッド
の材料に用いた場合、高周波でのうず電流損失を大幅に
改善できるとともに、膜厚を従来よりも厚く設定できる
ので、記録特性で有利である。
していることから電気抵抗が上昇するので、磁気ヘッド
の材料に用いた場合、高周波でのうず電流損失を大幅に
改善できるとともに、膜厚を従来よりも厚く設定できる
ので、記録特性で有利である。
【００５１】また、このような本発明の軟磁性合金膜
を、Ａｒ等の不活性ガスと共にＣＯ2を導入した雰囲気
中でのスパッタリングによって成膜することにより、炭
素の含有量を容易に設定でき、優れた特性の軟磁性合金
膜を効率良く成膜できる。
を、Ａｒ等の不活性ガスと共にＣＯ2を導入した雰囲気
中でのスパッタリングによって成膜することにより、炭
素の含有量を容易に設定でき、優れた特性の軟磁性合金
膜を効率良く成膜できる。
【図１】本発明の実施例の軟磁性合金膜を成膜するのに
使用したスパッタ装置の構成を示す説明図である。
使用したスパッタ装置の構成を示す説明図である。
【図２】スパッタリング雰囲気への酸素導入量と成膜さ
れた合金膜中の酸素、炭素の含有量との関係を示す線図
である。
れた合金膜中の酸素、炭素の含有量との関係を示す線図
である。
【図３】スパッタリング雰囲気へのＣＯ2導入量と成膜
された合金膜中の酸素、炭素の含有量との関係を示す線
図である。
された合金膜中の酸素、炭素の含有量との関係を示す線
図である。
【図４】Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌの組成ダイアグラムにおける
軟磁気特性と、膜剥離範囲の関係を示す説明図である。
軟磁気特性と、膜剥離範囲の関係を示す説明図である。
【図５】実施例の軟磁性合金膜の酸素、炭素の含有量と
保磁力の関係を示す線図である。
保磁力の関係を示す線図である。
【図６】実施例の軟磁性合金膜を用いたＭＩＧ型磁気ヘ
ッドの磁気コアの斜視図である。
ッドの磁気コアの斜視図である。
１ スパッタリングターゲット ２ 真空チャンバー ３ 回転基板ホルダ ４ 基板 ５ マスフローメータ ６ 直流電源 ７ ターゲットシールド ８ 絶縁及び真空シール部 ９ 永久磁石 １１ 軟磁性合金膜 １２ 磁気ギャップ １３ 融着ガラス １４ コアハーフ １５ 巻線窓
Claims (4)
- 【請求項１】 ａ，ｂ，ｘ，ｙは原子％組成比の値を示
すものとして、 Ｆｅ100-a-b-x-y Ｓｉa Ａｌb Ｃx Ｏy なる組成式で表わされ、前記ａ，ｂ，ｘ，ｙの値が ３≦ａ≦１４ ２≦ｂ≦８ １≦ｘ≦１５ ０．５≦ｙ≦７ である軟磁性合金からなることを特徴とする軟磁性合金
膜。 - 【請求項２】 ａ，ｂ，ｄ，ｘ，ｙは原子％組成比の値
を示し、ＭはＨｆ，Ｖ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｗ，Ｔｃ，Ｒｅのうち少なくとも１種
であるとして、 Ｆｅ100-a-b-d-x-y Ｓｉa Ａｌb Ｍd Ｃx Ｏy なる組成式で表わされ、前記ａ，ｂ，ｄ，ｘ，ｙの値は ３≦ａ≦１４ ２≦ｂ≦８ １≦ｘ≦１５ ０．５≦ｙ≦７ ０．５≦ｄ かつ ａ＋ｂ＋ｄ≦２５ である軟磁性合金からなることを特徴とする軟磁性合金
膜。 - 【請求項３】 Ｐｔ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｏｓの
うちの少なくとも１種を前記Ｆｅの組成比の一部と置き
換え、０．２〜１０原子％含有する軟磁性合金からなる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の軟磁性合金
膜。 - 【請求項４】 Ａｒ等の不活性ガスとともにＣＯ2ガス
を導入した雰囲気中でのスパッタリングにより請求項１
〜３までのいづれか１項に記載の軟磁性合金膜を成膜す
ることを特徴とする軟磁性合金膜の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18565893A JPH0745432A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 軟磁性合金膜及びその成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18565893A JPH0745432A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 軟磁性合金膜及びその成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0745432A true JPH0745432A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16174613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18565893A Pending JPH0745432A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 軟磁性合金膜及びその成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745432A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7459221B2 (en) | 2004-07-08 | 2008-12-02 | Fujitsu Limited | Magnetic film composed of a first alloy film including iron and platinum or iron and palladium |
| WO2010113791A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | アルプス電気株式会社 | 磁性シート |
-
1993
- 1993-07-28 JP JP18565893A patent/JPH0745432A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7459221B2 (en) | 2004-07-08 | 2008-12-02 | Fujitsu Limited | Magnetic film composed of a first alloy film including iron and platinum or iron and palladium |
| WO2010113791A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | アルプス電気株式会社 | 磁性シート |
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