JPH08321010A

JPH08321010A - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH08321010A
Application number: JP12829995A
Authority: JP
Inventors: Kenji Komaki; 賢治小巻; Koichi Suzuki; 功一鈴木
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】軟磁気特性及び耐食性に優れたCoNiFe膜を備
える薄膜磁気ヘッド。【構成】基板１上に電気めっき法により磁性膜を成膜
する。通常よりも低いレートである40nm／秒のめっきレ
ートで成膜することにより、Coが74重量％：Niが21重量
％：Feが５重量％の膜組成のCoNiFe膜が、平均粒径15nm
で形成された。保磁力は２[Oe]であり、磁歪は２×10^-6
である。腐食電位はNiFeに対して-0.08Vであり、耐食性
に優れていることが認められた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録装置に用いら
れる誘導型，磁気抵抗型及び垂直型等の薄膜磁気ヘッド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置のような磁気記録装置
は、近年、高密度に対する要求が強まっており、磁気記
録媒体の磁気特性、機械特性及び信頼性の向上により記
録トラック幅及び線記録幅が狭小化する傾向にある。こ
れに伴い、磁気記録媒体の記録情報を確実に読み取る再
生手段としての薄膜磁気ヘッドが要望されている。

【０００３】このような薄膜磁気ヘッドには誘導型、磁
気抵抗効果型及び垂直記録型があり、書込みの際の磁束
強度を高めるために、これらの磁極材料には1.5 Ｔより
高い飽和磁束密度Ｂｓを有する材料が用いられている。
従来はNiFe（パーマロイ）膜が一般的に用いられていた
が、NiFe膜にCoを添加したCoNiFe膜は、保磁力及び磁歪
定数等が小さく、軟磁気特性が良好な膜が得られ易いこ
とからその組成, 添加剤についての検討がなされている
（米国特許No.4,661,216、特開平５−263170号公報、特
開平３−183743号公報、特開平３─144907号公報、特開
平２−290995号公報、特開平２−138716号公報、特開平
１−223611号公報、特開平１−11963 号公報、特開平１
−8605号公報、特開昭63−311613号公報、特開昭60−82
638 号公報）。例えば、特開平５−263170号公報ではCo
が10〜90％，Niが５〜75％，Feが15％以下であるCoNiFe
膜組成について提案され、特開平１−11963 号公報では
Coが60〜90重量％，Niが５〜15重量％，Feが３〜15重量
％であるCoNiFe膜組成について提案され、特開昭60−82
638 号公報では、Coが10〜90重量％，Niが75重量％以
下，Feが15重量％であるCoNiFe膜組成について提案され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、CoNiFe膜は
腐食しやすいCoを含んでいるためにNiFe膜と比較して電
気化学腐食が生じ易く、電気化学腐食性は膜組成及び膜
構造、具体的には膜の平均粒径に大きく依存することが
知られている。上述したように、従来の磁極材料は軟磁
気特性を向上すべくその組成, 添加剤についての検討は
なされているが、耐食性の観点から膜の組成比及び平均
粒径について提案したものはなかった。

【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、平均粒径を所定範囲内に制御したCoNiFe膜を
備えることにより、軟磁気特性に優れ且つ耐食性に優れ
た磁性膜を備える薄膜磁気ヘッドを提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る薄膜磁気ヘ
ッドは、Ｃｏが６０〜７５重量％、Ｎｉが１７〜２５重
量％、Ｆｅが３〜９重量％の組成比を有するＣｏＮｉＦ
ｅ膜を備える薄膜磁気ヘッドであって、前記ＣｏＮｉＦ
ｅ膜の平均結晶粒径が１２ｎｍ〜２０ｎｍであることを
特徴とする。

【０００７】

【作用】図２は、前記米国特許No.4,661,216に示された
Co：Ni：Feの３元状態図であり、 Co[重量％], Ni[重量
％], Fe[重量％] の組成比に対する飽和磁束密度Ｂｓを
示し、磁歪定数が零である組成を示している。グラフか
ら判るように、磁歪を低くするためにはFe組成を10重量
％より小さな組成にする必要がある。そして、薄膜磁気
ヘッドの磁極材料であるCoNiFe膜の飽和磁束密度Ｂｓが
１．５Ｔ以上になるためには、Feが10重量％以下の範囲
ではCo組成は60重量％以上が必要である。また、Co組成
は75重量％以上になると腐食し易くなるため、Co組成は
60〜75重量％となる。残りの17〜25重量％は耐食性を向
上させるNiである。

【０００８】図３は、CoNiFe膜の軟磁気特性のＦｅ組成
依存性を示すグラフである。横軸はFe [重量％] を表
し、縦軸は保磁力[Oe]及び磁歪定数[ ×10^-6] を表して
いる。電気めっき法により成膜された、Coが60〜75重量
％、Niが17〜25重量％、Feが１〜９重量％の組成比のCo
NiFe膜について、Feの重量％に対する保磁力及び磁歪定
数の変化を示している。図３中‘○’は保磁力[Oe]であ
り、‘□’は磁歪定数[×10^-6] を示す。グラフから保
磁力及び磁歪定数等の軟磁気特性はFe組成に依存してい
ることが判る。

【０００９】軟磁気特性は薄膜磁気ヘッドが備えるCoNi
Fe膜の磁区構造の安定化のために要求される特性であ
る。磁化容易軸方向に安定した磁区を得るためには、磁
化容易軸方向の誘導磁気異方性エネルギが磁化容易軸に
直交した磁気弾性エネルギに勝る必要があり、CoNiFe膜
では、誘導磁気異方性エネルギＨｋが５〜20[Oe]であれ
ば良い。これにより磁気エネルギから概算すると、磁歪
定数の最適範囲は５×10 ^-6以下であり、保磁力は５[Oe]
以下となる。CoNiFe膜に安定した磁区を得るためのFe組
成は、図３から明らかなように、３〜９重量％である。
また、好ましくは保磁力が２[Oe]以下、磁歪定数が４×
10^-6以下が良く、この場合のFe組成は５〜８重量％であ
る。保磁力は大き過ぎると磁区の動きが妨げられ、バル
クハウゼンノイズの原因となる。

【００１０】図４は、以上の如き組成のCoNiFe膜の平均
結晶粒径と腐食電位及び保磁力との関係を示したグラフ
である。横軸は平均結晶粒径[nm]を示し、縦軸は保磁力
[Oe]及びNiFe膜に対する腐食電位[V] を示している。グ
ラフ中‘●’は腐食電位を表し、‘□’は保磁力を表し
ている。グラフから明らかなように、結晶粒径が12nmで
は略−0.1[V]であり、12nmより小さくなると腐食電位が
急峻に低下し、NiFe膜に対して0.1[V]〜0.2[V]程度劣化
する。これは結晶粒界の欠陥の割合が大きくなるために
耐食性が悪化するものと思われる。また、結晶粒径が20
nmより大きくなると、腐食電位は0.1[V]より小さく耐食
性は良好であるが、保磁力が４[Oe]より大きくなり、軟
磁気特性が劣化する。

【００１１】以上のことから、Coが60〜75重量％：Niが
17〜25重量％：Feが３〜９重量％の膜組成を有するCoNi
Fe膜は、結晶粒径が12nm〜20nmである場合に軟磁気特性
及び耐食性共に優れていると言える。より好ましくは粒
径が小さい範囲を除いた15nm〜20nmであると言える。粒
径が15nmでは保磁力は略1.5[Oe] であり、腐食電位は略
-0.09[V]である。なお、CoNiFe膜の粒径の制御は、めっ
き成膜レート又は第４元素の添加等により行うことがで
きる。

【００１２】本発明の薄膜磁気ヘッドでは、上述した理
由により設定された組成比、即ちＣｏが60〜75重量％、
Ｎｉが17〜25重量％、Ｆｅが１〜９重量％のCoNiFe膜に
ついて、平均粒径を制御して電気化学腐食を防止する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は、本発明の誘導型の薄膜磁
気ヘッドの要部を示す一部破断斜視図である。図示の如
く薄膜磁気ヘッドは、支持体となる基板１の表面上に扇
形の平面形状を有する下部磁性膜２が形成され、次いで
該下部磁性膜２の上にギャップ層３が積層されている。
ギャップ層３は前記下部磁性膜２の扇形の後縁（広がり
側）に沿って一部を除いて薄肉に形成されている。さら
に該ギャップ層３の非形成部分及び前記扇形の先端（か
なめ側）部分を除く範囲に、各複数のターンを有する２
段の導体コイル５，５と、これらを一括的に被包する絶
縁層４とが積層され、最後にこれらの上部に、下部磁性
膜２と平面視にて整合する態様にて上部磁性膜６が形成
されている。先端側の絶縁層４が形成されていない部分
で両磁性膜２，６間にギャップ層３のみが挟まれた先端
ギャップ８を、また後側のギャップ層３及び絶縁層４が
形成されていない部分に、両磁性膜２，６同士が直接的
に接触するリアギャップ７が設けられている。

【００１４】以上の如き薄膜磁気ヘッドにおいて、基板
１の表面に形成される下部磁性膜２と絶縁層４の表面に
形成される上部磁性膜６とは、CoNiFe膜の軟磁性材料に
より形成される。CoNiFe膜は膜組成がCoが60〜75重量
％：Niが17〜25重量％：Feが３〜９重量％であり、例え
ば電気めっき法により形成される。Co²⁺：Ni²⁺：Fe²⁺組
成のめっき浴に基板１を浸漬せしめ、基板１を陰極とし
て陽極と平行に配して電流を供給し、所定のめっき成膜
レートにて基板１上にCoNiFe膜を電析する。所定の膜厚
までCoNiFe膜を析出した後、電流の供給を停止して磁性
膜の形成を終了する。なお、磁性膜の形成は電気めっき
法に限るものではなく、スパッタ法又は蒸着法により磁
性膜を形成しても良い。

【００１５】以下に、上述した如き上部磁性膜及び下部
磁性膜となるCoNiFe膜の具体的実施例を説明する。実施例１．上述した電気めっき法にてCoNiFe膜を成膜す
る。めっき条件を以下に示し、形成されたCoNiFe膜の軟
磁気特性及び腐食電位を表１に示す。その他、添加剤として界面活性剤及び応力緩和剤を添加
した。界面活性剤は膜表面を滑らかにするためのもので
あり、例えばドデシル硫酸ナトリウムを添加する。また
応力緩和剤は膜中の膜内部応力を低減するためのもので
あり、例えばサッカリンナトリウムを添加する。

【００１６】

【表１】

【００１７】表から明らかなように、従来例ではCoNiFe
膜の結晶の平均粒径が25nmであり、磁歪定数が10×10^-6
であることから軟磁気特性に劣っていると言える。ま
た、比較例では平均粒径が11nmであり、腐食電位が−0.
2Vであることから耐食性に劣っていると言える。これに
対して、実施例Ａ，Ｂは平均粒径が15nm,18nm であり、
腐食電位はNiFeに対して夫々-0.08V，-0.05Vであって耐
食性に優れ、且つ軟磁気特性に優れていることが認めら
れた。このように、めっきレートを制御して成膜するこ
とにより、CoNiFe膜の平均結晶粒径を12nm〜20nmとし、
軟磁気特性及び電気化学腐食耐性が優れたCoNiFe膜を形
成することができる。

【００１８】実施例２．上述した電気めっき法にてCoNi
Fe膜を成膜する。めっき条件を以下に示す。その他の添加剤として実施例１と同様にドデシル硫酸ナ
トリウム及びサッカリンナトリウムを添加した。

【００１９】以上のめっき条件により、Coが73重量％：
Niが19重量％：Feが８重量％の膜組成のCoNiFe膜が成膜
された。このCoNiFe膜は平均結晶粒径は12.5nmであり、
保磁力は１[Oe]、磁歪定数は４×10^-6であって軟磁気特
性に優れており、また腐食電位はNiFeに対して-0.1V で
あって耐食性に優れていることが認められた。このよう
に、第４元素のほう素の添加量を制御することによりCo
NiFe膜の平均膜粒径を12nm〜20nmとし、軟磁気特性及び
電気化学腐食耐性が優れたCoNiFe膜を形成することがで
きる。

【００２０】なお、本実施例では電気めっき法によりCo
NiFe膜を形成する場合について説明しているが、これに
限るものではなく、CoNiFe膜を形成する方法であればス
パッタ法又は蒸着法でも良く、粒径を12nm〜20nmに制御
できれば良い。

【００２１】また、本実施例では誘導型の薄膜磁気ヘッ
ドについて説明しているが、これに限るものではなく、
磁気抵抗型又は垂直型等の薄膜磁気ヘッドであっても良
い。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、飽和
磁束密度Ｂｓが1.5 Ｔ以上のCoNiFe膜の平均粒径を所定
範囲１２ｎｍ〜２０ｎｍで形成することにより、軟磁気
特性に優れ、且つ電気化学腐食耐性に優れる磁性膜が形
成できる等、本発明は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘導型の薄膜磁気ヘッドの要部を示す
一部破断斜視図である。

【図２】Co：Ni：Feの３元状態図である。

【図３】CoNiFe膜の軟磁気特性のＦｅ組成依存性を示す
グラフである。

【図４】本発明に係るCoNiFe膜の平均結晶粒径と腐食電
位及び保磁力との関係を示したグラフである。

【符号の説明】

１基板２下部磁性膜４絶縁層５導体コイル６上部磁性膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃｏが６０〜７５重量％、Ｎｉが１７〜
２５重量％、Ｆｅが３〜９重量％の組成比を有するＣｏ
ＮｉＦｅ膜を備える薄膜磁気ヘッドであって、前記Ｃｏ
ＮｉＦｅ膜の平均結晶粒径が１２ｎｍ〜２０ｎｍである
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。