JPH0757934A - 軟磁性積層膜とその製造方法 - Google Patents
軟磁性積層膜とその製造方法Info
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- JPH0757934A JPH0757934A JP20624493A JP20624493A JPH0757934A JP H0757934 A JPH0757934 A JP H0757934A JP 20624493 A JP20624493 A JP 20624493A JP 20624493 A JP20624493 A JP 20624493A JP H0757934 A JPH0757934 A JP H0757934A
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- separation layer
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
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- Magnetic Heads (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁気ヘッドコア材としてヘッドの記録再生時
のノイズの原因となる磁区の不安定さ、および還流磁区
構造の解消を目的とした軟磁性積層膜とその製造方法を
提供する。 【構成】 電気メッキ法で軟磁性層間を磁気的に分離さ
せた軟磁性積層膜の成膜に際し、軟磁性層間の分離層成
膜時に外部から制御する電流として負バイアスを印加し
たパルス電流を用いた。この方式で形成された分離層は
酸素を含むといった特徴を持ち、得られた積層膜では従
来見られた還流磁区構造が消失しており、単磁区化およ
び磁区の安定化を実現した。
のノイズの原因となる磁区の不安定さ、および還流磁区
構造の解消を目的とした軟磁性積層膜とその製造方法を
提供する。 【構成】 電気メッキ法で軟磁性層間を磁気的に分離さ
せた軟磁性積層膜の成膜に際し、軟磁性層間の分離層成
膜時に外部から制御する電流として負バイアスを印加し
たパルス電流を用いた。この方式で形成された分離層は
酸素を含むといった特徴を持ち、得られた積層膜では従
来見られた還流磁区構造が消失しており、単磁区化およ
び磁区の安定化を実現した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜磁気ヘッドコア材用
軟磁性積層膜およびその製造方法に関するものである。
軟磁性積層膜およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気記録の分野では益々高記録密
度化が要求されている。その中でハードディスクドライ
ブ装置は大容量小型化の流れの中にあり、磁気ヘッドに
求められる課題は記録再生能力の向上、低インダクタン
ス化による信号転送速度の高速化、小型サイズ化などが
ある。薄膜磁気ヘッドは機械加工で作るメタルインギャ
ップ（ＭＩＧ）ヘッドなどのバルクヘッドとは異なりリ
ソグラフィーなどの微細加工技術を用い形成するため磁
気ヘッドを小さく構成し、またインダクタンスを低減す
ることが可能となる。従来、薄膜磁気ヘッドの磁気コア
材には約80at％のニッケルと20at％の鉄とからなる２元
合金（パーマロイ）が広く使われている。この組成近傍
では、高周波領域での透磁率が高く、また磁歪定数がほ
ぼ零であるという特徴を有している。また、磁気コアの
形成には成膜設備のコストが低く量産性にも優れた、低
温プロセスである電気メッキ法が主流となっている。
度化が要求されている。その中でハードディスクドライ
ブ装置は大容量小型化の流れの中にあり、磁気ヘッドに
求められる課題は記録再生能力の向上、低インダクタン
ス化による信号転送速度の高速化、小型サイズ化などが
ある。薄膜磁気ヘッドは機械加工で作るメタルインギャ
ップ（ＭＩＧ）ヘッドなどのバルクヘッドとは異なりリ
ソグラフィーなどの微細加工技術を用い形成するため磁
気ヘッドを小さく構成し、またインダクタンスを低減す
ることが可能となる。従来、薄膜磁気ヘッドの磁気コア
材には約80at％のニッケルと20at％の鉄とからなる２元
合金（パーマロイ）が広く使われている。この組成近傍
では、高周波領域での透磁率が高く、また磁歪定数がほ
ぼ零であるという特徴を有している。また、磁気コアの
形成には成膜設備のコストが低く量産性にも優れた、低
温プロセスである電気メッキ法が主流となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】面記録密度の向上にむ
け線記録密度ばかりでなくトラック密度の向上をも要求
され薄膜磁気ヘッドについても狭トラック化が進んでい
る。このためヘッド磁極先端は細くなり、薄膜面内で還
流磁区構造が生じる。このことはヘッドの記録再生特性
にノイズとして悪影響をおよぼす。このため、コア部分
の軟磁性膜の多層化や軟磁性層間に非磁性膜を挟み込む
ことにより軟磁性層間を磁気的に分離した構成にする試
みがなされている。電気メッキ法においても単独浴から
メッキ電流条件などを外部から適当に制御することで軟
磁性層間を磁気的に分離する分離層を形成する方法を確
立することが課題であった。
け線記録密度ばかりでなくトラック密度の向上をも要求
され薄膜磁気ヘッドについても狭トラック化が進んでい
る。このためヘッド磁極先端は細くなり、薄膜面内で還
流磁区構造が生じる。このことはヘッドの記録再生特性
にノイズとして悪影響をおよぼす。このため、コア部分
の軟磁性膜の多層化や軟磁性層間に非磁性膜を挟み込む
ことにより軟磁性層間を磁気的に分離した構成にする試
みがなされている。電気メッキ法においても単独浴から
メッキ電流条件などを外部から適当に制御することで軟
磁性層間を磁気的に分離する分離層を形成する方法を確
立することが課題であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の分離層は負バイアスをかけたパルス電流を用
い、軟磁性層とは異なった、酸素を含む分離層を軟磁性
層間に形成することにより個々の軟磁性層を磁気的に分
離させた軟磁性積層膜を作製した。
に本発明の分離層は負バイアスをかけたパルス電流を用
い、軟磁性層とは異なった、酸素を含む分離層を軟磁性
層間に形成することにより個々の軟磁性層を磁気的に分
離させた軟磁性積層膜を作製した。
【０００５】
【作用】本発明においてＮｉＦｅ、ＣｏＦｅなどの少な
くとも鉄を含む軟磁性合金膜について軟磁性層間を磁気
的に分離する分離層の形成には外部から制御する電流と
して負バイアスをかけたパルス波形電流を用いた。図１
は本発明の積層膜形成時に外部から加える電流を矩形波
パルス電流としたときの電流波形の一例である。図２は
軟磁性層形成時、図３は分離層形成時、これらを交互に
繰り返し図１の電流波形とすることで軟磁性層と分離層
から構成される軟磁性積層膜を形成した。図中（＋）が
メッキ電流方向、（ー）が溶解電流方向である。分離層
を形成するときの通電電気量の正負はメッキ進行方向を
（＋）とし、図３中に示す（＋）方向と（ー）方向の面
積（電流ｘ時間）の差で定義する。分離層形成時の通電
電気量の合計が負（ー）であるということは膜を溶解す
る方向に反応が進行していることを意味する。膜が溶解
過程にあるときには膜と電解液との界面では次の反応が
起こっていると考えられる。
くとも鉄を含む軟磁性合金膜について軟磁性層間を磁気
的に分離する分離層の形成には外部から制御する電流と
して負バイアスをかけたパルス波形電流を用いた。図１
は本発明の積層膜形成時に外部から加える電流を矩形波
パルス電流としたときの電流波形の一例である。図２は
軟磁性層形成時、図３は分離層形成時、これらを交互に
繰り返し図１の電流波形とすることで軟磁性層と分離層
から構成される軟磁性積層膜を形成した。図中（＋）が
メッキ電流方向、（ー）が溶解電流方向である。分離層
を形成するときの通電電気量の正負はメッキ進行方向を
（＋）とし、図３中に示す（＋）方向と（ー）方向の面
積（電流ｘ時間）の差で定義する。分離層形成時の通電
電気量の合計が負（ー）であるということは膜を溶解す
る方向に反応が進行していることを意味する。膜が溶解
過程にあるときには膜と電解液との界面では次の反応が
起こっていると考えられる。
【０００６】Ｍ → Ｍn+ ＋ ｎｅー （但し Ｍ：金属、Ｍn+：金属イオン）このため分離層
は酸素を含みこの合金が従来もつ軟磁気特性が劣化し、
その結果、軟磁性層間が磁気的に分離された軟磁性積層
膜が連続的に成膜することができる。
は酸素を含みこの合金が従来もつ軟磁気特性が劣化し、
その結果、軟磁性層間が磁気的に分離された軟磁性積層
膜が連続的に成膜することができる。
【０００７】
【実施例】軟磁性積層膜の構成は図４に示すようにな
る。基板５は通常のガラス基板、メッキ用下地電極６は
真空蒸着法あるいはスパッタリング法で形成した０．１
μｍ厚さのパーマロイを用い、軟磁性層７と分離層８か
ら構成される積層膜の作製を外部から印加する電流を制
御して行なった。
る。基板５は通常のガラス基板、メッキ用下地電極６は
真空蒸着法あるいはスパッタリング法で形成した０．１
μｍ厚さのパーマロイを用い、軟磁性層７と分離層８か
ら構成される積層膜の作製を外部から印加する電流を制
御して行なった。
【０００８】（実施例１）以下本発明の一実施例につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【０００９】下地電極を施した基板は（表１）に示すメ
ッキ浴中に浸漬し、外部から加える電流を図１に示す電
流波形とし、図４に示すように軟磁性層７と分離層８が
交互に形成された積層膜を薄膜磁気ヘッド上部磁気コア
パターンとして成膜した。
ッキ浴中に浸漬し、外部から加える電流を図１に示す電
流波形とし、図４に示すように軟磁性層７と分離層８が
交互に形成された積層膜を薄膜磁気ヘッド上部磁気コア
パターンとして成膜した。
【００１０】
【表１】
【００１１】図１に示すパルス波形の電流で（表２）の
パルス条件を用い成膜を行なった。表中では用いるパル
ス電流の大きさとして単位被メッキ面積当たりの電流値
（Ｉ）である電流密度（Ｊ）として記述した。作製した
ＮｉＦｅ合金膜の軟磁性層の膜組成はほぼニッケル８０
at％、鉄２０at％であり、全膜厚は２μｍ、分離層形成
過程は３回行い、軟磁性層が４層の積層膜を作製した。
パルス条件を用い成膜を行なった。表中では用いるパル
ス電流の大きさとして単位被メッキ面積当たりの電流値
（Ｉ）である電流密度（Ｊ）として記述した。作製した
ＮｉＦｅ合金膜の軟磁性層の膜組成はほぼニッケル８０
at％、鉄２０at％であり、全膜厚は２μｍ、分離層形成
過程は３回行い、軟磁性層が４層の積層膜を作製した。
【００１２】
【表２】
【００１３】（表２）のパルス電流条件で成膜した積層
膜は図５に示すように積層膜を構成する合金元素である
ニッケルおよび鉄の膜組成が軟磁性層と分離層とでは異
なり、また、分離層は膜中に酸素を含んでいる。この積
層膜の磁区観察の結果、図６（ａ）に示すように還流磁
区構造は消失し単磁区構造となっており、分離層形成に
本実施例のようなパルス電流波形を用いることにより膜
厚方向に磁気的に分離された積層膜が成膜可能となっ
た。（表３）は分離層形成時のパルス条件を変えて成膜
した積層膜の磁区構造についてまとめたものである。表
中、通電電気量の合計の値はメッキ電流方向が正（＋）
方向である。
膜は図５に示すように積層膜を構成する合金元素である
ニッケルおよび鉄の膜組成が軟磁性層と分離層とでは異
なり、また、分離層は膜中に酸素を含んでいる。この積
層膜の磁区観察の結果、図６（ａ）に示すように還流磁
区構造は消失し単磁区構造となっており、分離層形成に
本実施例のようなパルス電流波形を用いることにより膜
厚方向に磁気的に分離された積層膜が成膜可能となっ
た。（表３）は分離層形成時のパルス条件を変えて成膜
した積層膜の磁区構造についてまとめたものである。表
中、通電電気量の合計の値はメッキ電流方向が正（＋）
方向である。
【００１４】
【表３】
【００１５】通電電気量の合計が正（＋）あるいは零の
積層膜では図６（ｂ）に示すようなパターン内に複数磁
区が観察された。しかし負（ー）の積層膜の磁区構造は
パターン内で単磁区構造となっている。また、この単磁
区構造を得るには分離層形成時に用いるパルス電流の周
波数は１００Hz以下で有効であることが確認された。
積層膜では図６（ｂ）に示すようなパターン内に複数磁
区が観察された。しかし負（ー）の積層膜の磁区構造は
パターン内で単磁区構造となっている。また、この単磁
区構造を得るには分離層形成時に用いるパルス電流の周
波数は１００Hz以下で有効であることが確認された。
【００１６】（実施例２）（表４）に示すメッキ浴組成
を用い実施例１と同様の検討を行った。外部から印加す
る電流の波形は図１に示す波形を用いた。軟磁性層の膜
組成は零磁歪付近のほぼコバルト９０at％、鉄１０at％
である。積層膜の膜厚は２μｍ、分離層形成過程は７回
行い、軟磁性層数は８層である。（表５）は分離層形成
時に用いるパルス電流のパルスパラメータを変えて得ら
れた積層膜で観察された磁区構造についてまとめたもの
である。
を用い実施例１と同様の検討を行った。外部から印加す
る電流の波形は図１に示す波形を用いた。軟磁性層の膜
組成は零磁歪付近のほぼコバルト９０at％、鉄１０at％
である。積層膜の膜厚は２μｍ、分離層形成過程は７回
行い、軟磁性層数は８層である。（表５）は分離層形成
時に用いるパルス電流のパルスパラメータを変えて得ら
れた積層膜で観察された磁区構造についてまとめたもの
である。
【００１７】
【表４】
【００１８】
【表５】
【００１９】ＣｏＦｅ合金においても分離層形成過程時
に通電電気量の和が正（＋）あるいは零である積層膜で
はパターン内に複数磁区が観察された。それに対し負
（ー）である積層膜の磁区構造はパターン内で単磁区構
造となった。また、分離層形成時に用いるパルス電流の
周波数が１００Hz以下の条件で単磁区構造が得られた。
又、軟磁性層数を８層としたときも同様の効果が得られ
ることが本実施例から確認できた。
に通電電気量の和が正（＋）あるいは零である積層膜で
はパターン内に複数磁区が観察された。それに対し負
（ー）である積層膜の磁区構造はパターン内で単磁区構
造となった。また、分離層形成時に用いるパルス電流の
周波数が１００Hz以下の条件で単磁区構造が得られた。
又、軟磁性層数を８層としたときも同様の効果が得られ
ることが本実施例から確認できた。
【００２０】（実施例３）（表６）に示すメッキ浴組成
を用いＣｏＮｉＦｅ３元合金系で実施例１と同様の検討
を行った。軟磁性層の膜組成はほぼコバルト２０at％、
ニッケル３５at％、鉄４５at％である。積層膜の膜厚は
２μｍ、分離層形成過程は３回とし、軟磁性層数は４層
である。（表７）は分離層形成時に用いるパルス電流の
パルスパラメータを変えて得られた積層膜に観察された
磁区構造についてまとめたものである。
を用いＣｏＮｉＦｅ３元合金系で実施例１と同様の検討
を行った。軟磁性層の膜組成はほぼコバルト２０at％、
ニッケル３５at％、鉄４５at％である。積層膜の膜厚は
２μｍ、分離層形成過程は３回とし、軟磁性層数は４層
である。（表７）は分離層形成時に用いるパルス電流の
パルスパラメータを変えて得られた積層膜に観察された
磁区構造についてまとめたものである。
【００２１】
【表６】
【００２２】
【表７】
【００２３】このＣｏＮｉＦｅ３元合金系についても分
離層の形成時に用いるパルス波形電流の通電電気量の和
が正（＋）あるいは零である積層膜ではパターン内に複
数磁区が観察された。それに対し負（ー）である積層膜
の磁区構造はパターン内で単磁区構造となった。また、
分離層形成時に用いるパルス電流の周波数が１００Hz以
下の条件で単磁区構造が得られた。
離層の形成時に用いるパルス波形電流の通電電気量の和
が正（＋）あるいは零である積層膜ではパターン内に複
数磁区が観察された。それに対し負（ー）である積層膜
の磁区構造はパターン内で単磁区構造となった。また、
分離層形成時に用いるパルス電流の周波数が１００Hz以
下の条件で単磁区構造が得られた。
【００２４】以上の結果から明らかなように、ＮｉＦ
ｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅいずれの合金を用いた軟磁
性層と分離層から構成される積層膜についても分離層形
成時のパルス条件を選ぶことにより、軟磁性層とは異な
った、層中に酸素を含む分離層が形成され、その結果、
磁気ヘッドコア部分の還流磁区構造が消失し、磁区構造
を広範囲で制御可能となった。
ｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅいずれの合金を用いた軟磁
性層と分離層から構成される積層膜についても分離層形
成時のパルス条件を選ぶことにより、軟磁性層とは異な
った、層中に酸素を含む分離層が形成され、その結果、
磁気ヘッドコア部分の還流磁区構造が消失し、磁区構造
を広範囲で制御可能となった。
【００２５】以上の説明においては分離層の形成時に矩
形波パルス電流を用いた例について説明したが、本発明
の分離層の形成に外部から制御するパルス電流の波形は
この矩形波に限定されるものではなく、三角波あるいは
正弦波などの方法でも上記に矩形波パルスと同様な効果
が確かめられた。
形波パルス電流を用いた例について説明したが、本発明
の分離層の形成に外部から制御するパルス電流の波形は
この矩形波に限定されるものではなく、三角波あるいは
正弦波などの方法でも上記に矩形波パルスと同様な効果
が確かめられた。
【００２６】
【発明の効果】以上のように分離層形成時に負バイアス
をかけたパルス波形電流を用いて成膜した軟磁性層と分
離層から構成された積層膜は、軟磁性層間が磁気的に分
離し膜厚方向で磁気的に結合させることで磁気ヘッドコ
ア部分の単磁区化が実現でき、ノイズの低減が可能にな
る。
をかけたパルス波形電流を用いて成膜した軟磁性層と分
離層から構成された積層膜は、軟磁性層間が磁気的に分
離し膜厚方向で磁気的に結合させることで磁気ヘッドコ
ア部分の単磁区化が実現でき、ノイズの低減が可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の軟磁性積層膜成膜時に外部から制御す
る電流を矩形波パルス電流とした例を示す図
る電流を矩形波パルス電流とした例を示す図
【図２】本発明の軟磁性積層膜の軟磁性層成膜時に外部
から制御する電流を矩形波パルス電流とした例を示す図
から制御する電流を矩形波パルス電流とした例を示す図
【図３】本発明の軟磁性積層膜の分離層成膜時に外部か
ら制御する電流を矩形波パルス電流とした例を示す図
ら制御する電流を矩形波パルス電流とした例を示す図
【図４】本発明の一実施例の軟磁性積層膜の構成を示す
断面図
断面図
【図５】本発明の軟磁性積層膜の膜厚方向の膜組成の変
化を示す図
化を示す図
【図６】（ａ）は薄膜磁気ヘッドコアパターンの磁区構
造が単磁区の例を示す図 （ｂ）は薄膜磁気ヘッドコアパターンの磁区構造が複数
磁区の例を示す図
造が単磁区の例を示す図 （ｂ）は薄膜磁気ヘッドコアパターンの磁区構造が複数
磁区の例を示す図
１ メッキ電流方向の電気量 ２ 溶解電流方向の電気量 ３ 軟磁性層形成過程 ４ 分離層形成過程 ５ 基板 ６ メッキ下地電極 ７ 軟磁性層 ８ 分離層 ９ ニッケル １０ 鉄 １１ 酸素 １２ 軟磁性層領域 １３ 分離層領域
Claims (5)
- 【請求項１】金属イオンを含む電解液に外部から電流を
印加してその電極上に作成する軟磁性層と非軟磁性の分
離層から構成される軟磁性積層膜であって、層中に酸素
を含む分離層を軟磁性層間に形成し個々の軟磁性層を磁
気的に分離した軟磁性積層膜。 - 【請求項２】軟磁性積層膜を構成する材料がニッケル、
コバルトの少なくとも一種以上の元素と鉄との合金であ
ることを特徴とする請求項１記載の軟磁性積層膜。 - 【請求項３】金属イオンを含む電解液に外部から電流を
印加してその電極上に作成する、軟磁性層間が磁気的に
分離された軟磁性積層膜の製造方法であって、軟磁性層
間を分離する分離層形成時に外部から制御する電流とし
て負バイアスを印加したパルス波形電流を用いた軟磁性
積層膜の製造方法。 - 【請求項４】外部から負バイアスを印加したパルス波形
電流を用いた分離層形成過程時に電解液中の電極間に流
れる電気量の総量がメッキ成長反応方向とは正反対であ
る膜の溶解反応方向となることを特徴とした請求項３記
載の軟磁性積層膜の製造方法。 - 【請求項５】分離層形成時に用いるパルス波形電流の周
波数が１００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項３
記載の軟磁性積層膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20624493A JPH0757934A (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | 軟磁性積層膜とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20624493A JPH0757934A (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | 軟磁性積層膜とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0757934A true JPH0757934A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=16520131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20624493A Pending JPH0757934A (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | 軟磁性積層膜とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0757934A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7288333B2 (en) | 2002-09-12 | 2007-10-30 | Alps Electric Co., Ltd. | Magnetic film and thin film magnetic head using this magnetic film |
| US8568908B2 (en) | 2006-09-15 | 2013-10-29 | Tdk Corporation | Method for manufacturing magnetic film and magnetic film |
-
1993
- 1993-08-20 JP JP20624493A patent/JPH0757934A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7288333B2 (en) | 2002-09-12 | 2007-10-30 | Alps Electric Co., Ltd. | Magnetic film and thin film magnetic head using this magnetic film |
| US8568908B2 (en) | 2006-09-15 | 2013-10-29 | Tdk Corporation | Method for manufacturing magnetic film and magnetic film |
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