JPH09134818A - Soft magnetic thin film, magnetic head and magnetic recording device using the same - Google Patents

Soft magnetic thin film, magnetic head and magnetic recording device using the same

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JPH09134818A
JPH09134818A JP29088795A JP29088795A JPH09134818A JP H09134818 A JPH09134818 A JP H09134818A JP 29088795 A JP29088795 A JP 29088795A JP 29088795 A JP29088795 A JP 29088795A JP H09134818 A JPH09134818 A JP H09134818A
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JP
Japan
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magnetic
thin film
soft magnetic
soft
magnetic head
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Application number
JP29088795A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumiyoshi Kirino
文良 桐野
Yoshitsugu Koiso
良嗣 小礒
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition allowing compatibility of low inner stress and high-corrosion resistance while maintaining good soft magnetization of a soft-magnetic thin film mainly composed of Fe. SOLUTION: This magnetic film can be expressed by a composition of Fe-X-Y, where X consists of two kinds of elements C and N and satisfies a requirement: C/N=0.5-1.5, Y consists of one kind of elements to be selected from among Cr, Al, Hf, Ta, Nb and Zr, X, Y each have a the concentration of not less than 5at% and not exceeding 25at% besides being in the range of X/Y=0.5 to 1.0 and the rest is Fe. Thereby, a magnetic film, a magnetic head and a magnetic recording device having high performance and high reliability can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、軟磁性薄膜、それ
を用いた磁気ヘッド及び磁気記録装置に係り、特に、良
好な磁気特性と耐食性とを有する微結晶析出型の軟磁性
薄膜、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及び磁気記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a soft magnetic thin film, a magnetic head and a magnetic recording device using the same, and more particularly to a microcrystalline precipitation type soft magnetic thin film having good magnetic characteristics and corrosion resistance, and a soft magnetic thin film thereof. The present invention relates to a magnetic head and a magnetic recording device using a magnetic thin film and having high performance and high reliability.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の高度情報化社会の進展に伴い、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、高密度記録への研究
が急速に進められている。
2. Description of the Related Art With the progress of advanced information society in recent years, there is an increasing need for a compact and high-density information storage device. Among them, magnetic recording devices have been rapidly researched for high-density recording.

【0003】磁気記録装置で高密度記録を実現するため
には、記録した微小磁区が安定に存在するように高保磁
力を有する磁気情報記録媒体と、その高保磁力の磁気情
報記録媒体を十分に磁化して信号を記録することができ
る高性能な磁気ヘッドとが必要となる。そして、そのよ
うな磁気ヘッドのために、強い磁界を発生できる高飽和
磁束密度を有する軟磁性磁気材料が必要となる。現在提
案されている高飽和磁束密度を有する軟磁性磁気材料
は、Fe−C系やFe−N系などが知られている。
In order to realize high density recording in a magnetic recording apparatus, a magnetic information recording medium having a high coercive force so that recorded fine magnetic domains are stably present, and the magnetic information recording medium having the high coercive force are sufficiently magnetized. Therefore, a high performance magnetic head capable of recording a signal is required. Further, for such a magnetic head, a soft magnetic magnetic material having a high saturation magnetic flux density capable of generating a strong magnetic field is required. Fe-C-based and Fe-N-based soft magnetic materials having a high saturation magnetic flux density that are currently proposed are known.

【0004】前記磁気材料は、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。このため、前記磁気材料を用いた磁気ヘッド
の性能が経時的に低下してしまう場合がある。そこで、
例えば特開平3−20444号公報において、耐食性を
向上させる元素を磁気材料に添加することが提案されて
いる。
Since the magnetic material is mainly Fe, it reacts with oxygen and water in the atmosphere to form hydroxides and oxides, which may cause fluctuations in magnetic characteristics, particularly coercive force and saturation magnetic flux density. Occurs. Therefore, the performance of the magnetic head using the magnetic material may deteriorate with time. Therefore,
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-20444 proposes to add an element that improves corrosion resistance to a magnetic material.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の公知例では、耐
食性を向上させる元素の添加によって飽和磁束密度の低
下や磁歪定数の増大を招くことがあり、良好な磁気特性
と良好な耐食性とを両方とも確保できるとは限らない問
題点があった。すなわち、磁気特性を優先すると、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。逆に、耐食性を優先すると、磁気特性、
特に、飽和磁束密度や保磁力が劣化し、本来のFe−C
系やFe−N系の材料が有する性能(例えば、高飽和磁
束密度)が得られず、磁気ヘッドの性能が低下する場合
があった。そこで、本発明の第1の目的は、良好な磁気
特性と良好な耐食性とを両方とも確保することができる
軟磁性薄膜を提供することにある。また、本発明の第2
の目的は、高性能でしかも高信頼性を有する磁気ヘッド
及び磁気記録装置を提供することにある。
In the above-mentioned known examples, addition of an element that improves corrosion resistance may lead to a decrease in saturation magnetic flux density and an increase in magnetostriction constant, so that both good magnetic properties and good corrosion resistance can be obtained. However, there was a problem that could not be secured. That is, if the magnetic characteristics are prioritized, sufficient corrosion resistance cannot be ensured, and the reliability of the magnetic head may decrease. Conversely, if priority is given to corrosion resistance, magnetic characteristics,
In particular, the saturation magnetic flux density and coercive force deteriorate, and the original Fe-C
In some cases, the performance (for example, high saturation magnetic flux density) of the Ni-based or Fe-N-based material cannot be obtained, and the performance of the magnetic head is degraded. Therefore, a first object of the present invention is to provide a soft magnetic thin film that can secure both good magnetic characteristics and good corrosion resistance. Further, the second aspect of the present invention
It is an object of the present invention to provide a magnetic head and a magnetic recording device having high performance and high reliability.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の発明者らは、F
eを主体とする合金薄膜で良好な磁気特性と良好な耐食
性とを両方とも確保することができる組成を鋭意研究し
た結果、本発明を完成した。即ち、第1の観点では、本
発明は、Fe−X−Yなる構成で表わされる合金薄膜で
あって、XはC及びNの2種類の元素からなり、炭素対
窒素の比:C/N=0.5〜1.5の範囲であり、Yは
Cr,Al,Hf,Ta,Nb,Zrの内より選ばれる
1種類の元素からなり、Xの濃度が5at%以上,25at
%以下であり、Yの濃度が5at%以上,25at%以下で
あり、且つ、X/Y=0.5〜1.0の範囲であり、残
部がFeであることを特徴とする軟磁性薄膜を提供す
る。C/N<0.5では、内部応力が増大し、磁気ヘッ
ドを作製すると、基板からの剥離やクラックを生じる問
題があった。一方、1.5<C/Nでは、Feの結晶粒
子サイズSが粗大化すると共に、耐食性が劣化した。従
って、0.5≦C/N≦1.5の範囲が、内部応力と耐
食性のバランスがとれる組成であることを見出した。ま
た、X,Yの濃度が5at%より少ないか又は25at%よ
り多いと、磁気ヘッドに必要な軟磁性(μ≧1000,
Hc≦1Oe )が得られない。従って、X,Yの濃度は
5at%以上,25at%以下の範囲とする必要がある。ま
た、X/Y<0.5または1.0<X/Yでは、内部応
力が増大したり、耐食性が劣化する。従って、X/Y=
0.5〜1.0の範囲が、内部応力と耐食性のバランス
がとれる組成である。なお、軟磁気特性を発現させるた
めに、成膜後に熱処理を行うことが好ましい。
The inventors of the present invention have proposed that F
The present invention has been completed as a result of earnest research on a composition capable of ensuring both good magnetic properties and good corrosion resistance in an alloy thin film mainly composed of e. That is, in a first aspect, the present invention is an alloy thin film represented by a structure of Fe-XY, wherein X is composed of two kinds of elements C and N, and a ratio of carbon to nitrogen: C / N. = 0.5 to 1.5, Y is composed of one element selected from Cr, Al, Hf, Ta, Nb, and Zr, and the concentration of X is 5 at% or more and 25 at.
% Or less, the concentration of Y is 5 at% or more and 25 at% or less, X / Y = 0.5 to 1.0, and the balance is Fe. I will provide a. When C / N <0.5, the internal stress was increased, and when a magnetic head was manufactured, there was a problem that peeling from the substrate or cracking occurred. On the other hand, in the case of 1.5 <C / N, the crystal grain size S of Fe was coarsened and the corrosion resistance was deteriorated. Therefore, it has been found that the range of 0.5 ≦ C / N ≦ 1.5 is a composition that balances the internal stress and the corrosion resistance. If the X and Y concentrations are lower than 5 at% or higher than 25 at%, the soft magnetic properties required for the magnetic head (μ ≧ 1000,
Hc ≦ 1Oe) cannot be obtained. Therefore, the X and Y concentrations must be in the range of 5 at% or more and 25 at% or less. If X / Y <0.5 or 1.0 <X / Y, internal stress increases or corrosion resistance deteriorates. Therefore, X / Y =
The range of 0.5 to 1.0 is a composition that balances internal stress and corrosion resistance. Note that it is preferable to perform heat treatment after film formation in order to exhibit soft magnetic characteristics.

【0007】第2の観点では、本発明は、上記構成の軟
磁性薄膜において、YがCr,Hf,Ta,Nb,Zr
の内より選ばれる1種類の元素及びAlの2種類の元素
からなることを特徴とする軟磁性薄膜を提供する。Yと
して、Cr,Hf,Ta,Nb,Zrの内より選ばれる
1種類の元素及びAlの2種類の元素を用いた場合で
も、良好な磁気特性と良好な耐食性とを両方とも確保で
きることを見出した。これは、Cr,Hf,Ta,N
b,Zrは、窒化物及び炭化物を形成してFeの結晶相
の周囲に析出し、Feの結晶粒子の成長を抑制する作用
があり、また、Alは、Fe相中に固溶し、耐食性の向
上とFeの結晶粒子の成長抑制の作用があるためと推定
される。
According to a second aspect of the present invention, in the soft magnetic thin film having the above structure, Y is Cr, Hf, Ta, Nb, Zr.
A soft magnetic thin film comprising one element selected from the above and two elements of Al. It has been found that good magnetic properties and good corrosion resistance can be ensured even when one element selected from Cr, Hf, Ta, Nb, and Zr and two elements of Al are used as Y. It was This is Cr, Hf, Ta, N
b and Zr form nitrides and carbides and precipitate around the Fe crystal phase to suppress the growth of Fe crystal particles. Al also forms a solid solution in the Fe phase and exhibits corrosion resistance. It is presumed that there is an effect of improving the crystallinity and suppressing the growth of Fe crystal particles.

【0008】第3の観点では、本発明は、上記構成の軟
磁性薄膜において、Feの結晶粒子サイズが7nm以下
であることを特徴とする軟磁性薄膜を提供する。Feの
結晶粒子サイズが7nmより大きいと、保磁力が大きく
なり過ぎる。従って、軟磁気特性の観点から、Feの結
晶粒子サイズが7nm以下であることが好ましい。
According to a third aspect, the present invention provides a soft magnetic thin film having the above-mentioned structure, wherein the crystal grain size of Fe is 7 nm or less. When the crystal grain size of Fe is larger than 7 nm, the coercive force becomes too large. Therefore, from the viewpoint of soft magnetic characteristics, the crystal grain size of Fe is preferably 7 nm or less.

【0009】第4の観点では、本発明は、上記構成の軟
磁性薄膜において、Feの(110)面が優先的に配向
していることを特徴とする軟磁性薄膜を提供する。例え
ばFeの(200)面が優先的に配向していると、保磁
力が大きくなり過ぎる。従って、軟磁気特性の観点か
ら、Feの(110)面が優先的に配向していることが
好ましい。
According to a fourth aspect, the present invention provides a soft magnetic thin film having the above-mentioned structure, wherein the (110) plane of Fe is preferentially oriented. For example, when the (200) plane of Fe is preferentially oriented, the coercive force becomes too large. Therefore, from the viewpoint of soft magnetic properties, it is preferable that the (110) plane of Fe is preferentially oriented.

【0010】第5の観点では、本発明は、上記構成の軟
磁性薄膜において、保磁力が1Oe以下であり、かつ、
透磁率が1000以上であり、膜の内部応力が圧縮或い
は引張り方向に1×108 N/m以下であることを特徴
とする軟磁性薄膜を提供する。磁気ヘッド用の磁性材料
として観点から、保磁力が1Oe 以下であり、かつ、透
磁率が1000以上であり、膜の内部応力が圧縮或いは
引張り方向に1×108 N/m以下であることが好まし
い。
According to a fifth aspect of the present invention, in the soft magnetic thin film having the above structure, the coercive force is 1 Oe or less, and
There is provided a soft magnetic thin film having a magnetic permeability of 1000 or more and an internal stress of the film of 1 × 10 8 N / m or less in a compression or tensile direction. From the viewpoint of a magnetic material for a magnetic head, it is preferable that the coercive force is 1 Oe or less, the magnetic permeability is 1000 or more, and the internal stress of the film is 1 × 10 8 N / m or less in the compressive or tensile direction. .

【0011】第6の観点では、本発明は、上記構成の軟
磁性薄膜において、その結晶構造が多結晶であることを
特徴とする軟磁性薄膜を提供する。単結晶にすると、保
磁力が大きくなり過ぎる。従って、多結晶とすることが
好ましい。
According to a sixth aspect, the present invention provides a soft magnetic thin film having the above-mentioned structure, wherein the crystal structure thereof is polycrystalline. If it is made of a single crystal, the coercive force becomes too large. Therefore, it is preferably polycrystalline.

【0012】第7の観点では、本発明は、上記構成の軟
磁性薄膜において、飽和磁束密度が1.5T以上である
ことを特徴とする軟磁性薄膜を提供する。飽和磁束密度
が1.5T以上であると、磁気ヘッドを作成したときに
強い磁界を発生でき、高密度記録が可能になる。
In a seventh aspect, the present invention provides a soft magnetic thin film having a saturation magnetic flux density of 1.5 T or more in the soft magnetic thin film having the above structure. When the saturation magnetic flux density is 1.5 T or more, a strong magnetic field can be generated when the magnetic head is created, and high density recording becomes possible.

【0013】第8の観点では、本発明は、上記構成の軟
磁性薄膜を用いた磁気ヘッドを提供する。上述の軟磁性
薄膜をコア或いはコアの1部に用いて磁気ヘッドを作成
すると、良好な磁気特性と良好な耐食性が得られる。従
って、高性能でしかも高信頼性を有する磁気ヘッドとな
る。
According to an eighth aspect, the present invention provides a magnetic head using the soft magnetic thin film having the above structure. When a magnetic head is produced by using the above-mentioned soft magnetic thin film for the core or a part of the core, good magnetic characteristics and good corrosion resistance can be obtained. Therefore, the magnetic head has high performance and high reliability.

【0014】第9の観点では、本発明は、上記構成の磁
気ヘッドにおいて、当該磁気ヘッドがメタル・イン・ギ
ャップ型であることを特徴とする磁気ヘッドを提供す
る。上述の軟磁性薄膜は、メタル・イン・ギャップ型の
磁気ヘッドの構造に利用するのに適している。従って、
メタル・イン・ギャップ型の磁気ヘッドとすることが最
も好ましい。
According to a ninth aspect, the present invention provides a magnetic head having the above-mentioned structure, wherein the magnetic head is a metal-in-gap type. The soft magnetic thin film described above is suitable for use in the structure of a metal-in-gap type magnetic head. Therefore,
Most preferably, it is a metal-in-gap type magnetic head.

【0015】第10の観点では、本発明は、上記構成の
磁気ヘッドと、当該磁気ヘッドに対して相対的に移動し
磁気的性質により情報を記録する磁気情報記録媒体とを
具備することを特徴とする磁気記録装置を提供する。上
述の磁気ヘッドを用いれば、強い磁界を発生できるた
め、高保磁力の磁気情報記録媒体を十分に磁化して情報
を記録できる。従って、高密度記録が可能な磁気記録装
置となる。
According to a tenth aspect, the present invention comprises a magnetic head having the above-mentioned structure and a magnetic information recording medium which moves relative to the magnetic head and records information by a magnetic property. A magnetic recording device is provided. Since a strong magnetic field can be generated by using the above magnetic head, information can be recorded by sufficiently magnetizing the magnetic information recording medium having a high coercive force. Therefore, the magnetic recording device is capable of high density recording.

【0016】第11の観点では、本発明は、上記構成の
磁気記録装置において、前記情報が、画像情報或いは/
及び音声情報であることを特徴とする磁気記録装置を提
供する。画像情報或いは/及び音声情報は、大量の情報
量となるため、高密度記録が可能な本発明の磁気記録装
置に記録するのが最も好ましい。
In an eleventh aspect, the present invention provides the magnetic recording device having the above-mentioned configuration, wherein the information is image information or /
And a magnetic recording device characterized by being audio information. Since the image information and / or the audio information has a large amount of information, it is most preferable to record it in the magnetic recording apparatus of the present invention capable of high density recording.

【0017】第12の観点では、本発明は、上記構成の
磁気記録装置において、前記磁気情報記録媒体が、磁気
テープまたは磁気ディスクであることを特徴とする磁気
記録装置を提供する。磁気情報記録媒体を磁気テープと
した場合は、例えばVTR装置として好適である。ま
た、磁気情報記録媒体を磁気ディスクとした場合は、例
えばコンピュータの情報記録装置として好適である。
In a twelfth aspect, the present invention provides the magnetic recording device having the above-mentioned structure, wherein the magnetic information recording medium is a magnetic tape or a magnetic disk. When the magnetic information recording medium is a magnetic tape, it is suitable as a VTR device, for example. When the magnetic information recording medium is a magnetic disk, it is suitable as an information recording device for a computer, for example.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
形態を説明する。なお、これにより本発明が限定される
ものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited by this.

【0019】−軟磁性薄膜の実施例1− スパッタ法を用いて、単結晶マンガンジンクフェライト
基板上に、軟磁性薄膜を作成した。スパッタのターゲッ
トには、組成が(Fe78Ta121090Al10である合
金ターゲットを使用した。放電ガスには、Ar/N2
合ガス(混合比:92/8)を用いた。スパッタの条件
は、放電ガス圧力が6mTorr、投入RF電力密度が40
0W/150mmφである。膜厚5μmの薄膜を得た後、
590℃で30分間の熱処理を行って、軟磁性薄膜を得
た。
-Example 1 of soft magnetic thin film A soft magnetic thin film was formed on a single crystal manganese zinc ferrite substrate by a sputtering method. The sputtering target composition was used an alloy target is (Fe 78 Ta 12 C 10) 90 Al 10. Ar / N 2 mixed gas (mixing ratio: 92/8) was used as the discharge gas. The sputtering conditions are as follows: discharge gas pressure is 6 mTorr, input RF power density is 40
It is 0 W / 150 mmφ. After obtaining a thin film with a thickness of 5 μm,
Heat treatment was performed at 590 ° C. for 30 minutes to obtain a soft magnetic thin film.

【0020】この軟磁性薄膜の組成は、(Fe76Ta12
6695Al5 であった。この組成は、磁性主元素
(Fe76Ta1077)をAlで希釈したものである。
従って、C/N=1、YはTa及びAl、Xの濃度は1
2at%、Yの濃度は12at%、X/Y=1.0であっ
た。また、磁気特性は、飽和磁束密度が1.55T、保
磁力が0.15Oe 、比透磁率が4000(5MH
z)、磁歪定数が9×10-7、比抵抗が9×10-7Ω・
mであった。また、内部応力は、圧縮方向に5×107
N/m以下であり、ほぼストレスフリーであった(図1
のρ1参照)。結晶構造をX線回折法により調べたとこ
ろ、Feについては(110)面(2Θ=44.5°)
が優先的に配向しており、これ以外の面は観測されなか
った。また、結晶粒子サイズを回折ピークの半値幅から
求めたところ、6nmであった(図2のS1参照)。ま
た、TaCもしくはTaNに起因する非常にブロードな
ピークが2Θ=35°付近に観測された。結晶粒子サイ
ズを透過型電子顕微鏡により観察したところ、Feの
(110)面の結晶粒子サイズは、大きいもので9nm
であり、小さいもので5nmであった。また、TaCや
TaNの結晶粒子サイズは、1nm〜2nmであった。
次に、耐食性を調べるため、0.5規定のNaCl水溶
液中へ500時間浸漬したが、飽和磁化Msの劣化は見
られなかった(図3のA1参照)。
The composition of this soft magnetic thin film is (Fe 76 Ta 12
C 6 N 6) was 95 Al 5. This composition is a magnetic main element (Fe 76 Ta 10 C 7 N 7 ) diluted with Al.
Therefore, C / N = 1, Y is Ta, Al, and X concentration is 1
The concentration of 2 at% and Y was 12 at%, and X / Y = 1.0. The magnetic characteristics are as follows: saturation magnetic flux density is 1.55 T, coercive force is 0.15 Oe, and relative permeability is 4000 (5 MH).
z), the magnetostriction constant is 9 × 10 −7 , and the specific resistance is 9 × 10 −7 Ω.
m. Moreover, the internal stress is 5 × 10 7 in the compression direction.
It was less than N / m and was almost stress-free (Fig. 1
Ρ1). When the crystal structure was examined by an X-ray diffraction method, it was found that for Fe, the (110) plane (2Θ = 44.5 °)
Was preferentially oriented, and no other plane was observed. Further, the crystal grain size was determined to be 6 nm from the half width of the diffraction peak (see S1 in FIG. 2). In addition, a very broad peak due to TaC or TaN was observed near 2Θ = 35 °. When the crystal grain size was observed by a transmission electron microscope, the crystal grain size of the (110) plane of Fe was 9 nm at the largest.
And the smallest one was 5 nm. The crystal grain size of TaC or TaN was 1 nm to 2 nm.
Next, in order to examine the corrosion resistance, it was immersed in a 0.5 N NaCl aqueous solution for 500 hours, but no deterioration of the saturation magnetization Ms was observed (see A1 in FIG. 3).

【0021】−軟磁性薄膜の実施例2− C/N=1以外にC/Nを変化させたときの内部応力
ρ、Feの結晶粒子サイズS、耐食性について調べた。
なお、耐食性は、0.5規定のNaCl水溶液中へ50
0時間浸漬後の飽和磁化Ms(500h)の初期飽和磁化M
s(0)に対する劣化率(%)で評価した。その結果を
図1〜図3に示す。図1から判るように、C/N<0.
5では、内部応力が1×108 よりも大きくなり、磁気
ヘッドを作製すると、基板から剥離するなどの問題を生
じる。一方、図2から判るように、C/N>1.5で
は、Feの結晶粒子サイズSが9nmより大きくなって
しまい、軟磁性が劣化する問題を生じる。また、図3か
ら判るように、C/N>1.5では、耐食性Ms(500
h)/Ms(0)が急激に劣化する問題を生じる。以上
の結果から、良好な磁気特性と良好な耐食性が得られ、
さらに内部応力と耐食性のバランスがとれる組成の範囲
は、0.5≦C/N≦1.5であることが判る。
-Example 2 of soft magnetic thin film The internal stress ρ, the crystal grain size S of Fe, and the corrosion resistance when C / N was changed other than C / N = 1 were examined.
The corrosion resistance is 50% in a 0.5N NaCl aqueous solution.
Initial saturation magnetization M of saturation magnetization Ms (500h) after soaking for 0 hours
The deterioration rate (%) with respect to s (0) was evaluated. The results are shown in FIGS. As can be seen from FIG. 1, C / N <0.
In No. 5, the internal stress becomes larger than 1 × 10 8 , and when a magnetic head is manufactured, problems such as separation from the substrate occur. On the other hand, as can be seen from FIG. 2, when C / N> 1.5, the crystal grain size S of Fe becomes larger than 9 nm, which causes a problem of deterioration of soft magnetism. Further, as can be seen from FIG. 3, when C / N> 1.5, the corrosion resistance Ms (500
This causes a problem that h) / Ms (0) rapidly deteriorates. From the above results, good magnetic properties and good corrosion resistance were obtained,
Further, it can be seen that the composition range in which the internal stress and the corrosion resistance are balanced is 0.5 ≦ C / N ≦ 1.5.

【0022】なお、(Fe76Ta126695Al5
軟磁性薄膜において、Feの結晶粒子サイズが15nm
より大きくなると、保磁力が急激に増大した。しかし、
0.5規定のNaCl水溶液中へ200時間浸漬すると
飽和磁化が初期値の85%まで減少した。すなわち、結
晶粒子サイズが大きいと、保磁力は増大するが、耐食性
が劣化した。また、Feの配向性が(200)面の場合
には、保磁力が4Oe に増大し、軟磁性が劣化した。
In the soft magnetic thin film of (Fe 76 Ta 12 C 6 N 6 ) 95 Al 5 , the crystal grain size of Fe is 15 nm.
The larger the coercive force, the more rapidly it increased. But,
When immersed in a 0.5 N NaCl aqueous solution for 200 hours, the saturation magnetization decreased to 85% of the initial value. That is, when the crystal grain size was large, the coercive force increased, but the corrosion resistance deteriorated. When the Fe orientation was the (200) plane, the coercive force increased to 4 Oe and the soft magnetism deteriorated.

【0023】−磁気ヘッドの実施例− 上記軟磁性薄膜を用いて、図4に示すごときメタル・イ
ン・ギャップ型の磁気ヘッド10を次のように作製し
た。まず、組成が(Fe76Ta126695Al5 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。
次に、ギャップ部3として、前記軟磁性薄膜1上にSi
2 を200nmの膜厚に形成し、その上にCrを10
nmの膜厚に形成した。これを窒素気流中にて600℃
で30分間熱処理し、同一形状のヘッド基板を低融点ガ
ラス4によりガラスボンディングした。なお、熱処理温
度は、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、600℃に限定されるものではない。また、
フェライト基板2と軟磁性薄膜1の間に両者の接着性の
向上のための接合層を設けても良い。以上により作製し
た磁気ヘッド10では、剥離などは生じなかった。
-Example of Magnetic Head- Using the above soft magnetic thin film, a metal-in-gap type magnetic head 10 as shown in FIG. 4 was produced as follows. First, a soft magnetic thin film 1 having a composition of (Fe 76 Ta 12 C 6 N 6 ) 95 Al 5 was formed on a single crystal ferrite substrate 2.
Next, as the gap portion 3, Si is formed on the soft magnetic thin film 1.
O 2 is formed to a film thickness of 200 nm, and Cr is added to the thickness of 10
It was formed to a film thickness of nm. 600 ° C in a nitrogen stream
Then, the head substrate having the same shape was glass-bonded with the low melting point glass 4. The heat treatment temperature is controlled by the temperature in the glass bonding process, and is not limited to 600 ° C. Also,
A bonding layer may be provided between the ferrite substrate 2 and the soft magnetic thin film 1 to improve the adhesiveness between them. In the magnetic head 10 manufactured as described above, peeling did not occur.

【0024】−VTR装置の実施例− 上記磁気ヘッド10を用いて、図5に示すごときVTR
装置100を作製した。このVTR装置100に入力さ
れたビデオ信号は、プリエンファシス101,FM変調
器102,記録イコライザ103,記録増幅器104お
よび切換器105を介して、記録信号として前記磁気ヘ
ッド10に伝えられる。前記磁気ヘッド10は、相対移
動する磁気テープTに前記記録信号に基づいて、信号を
記録する。磁気テープTに記録された信号は、前記磁気
ヘッド10によって読み取られ、再生信号にされる。再
生信号は、切換器105,再生前置増幅器106,再生
イコライザ107,リミッタ108,FM復調器10
9,低域フィルタ110およびタイムベースコレクタ1
11を介して、ビデオ信号に戻され出力される。ここ
で、相対移動速度は36m/s、データ転送レートは4
6.1Mbps、トラック幅は40μmである。
-Example of VTR device-Using the magnetic head 10 described above, a VTR as shown in FIG.
The device 100 was produced. The video signal input to the VTR device 100 is transmitted to the magnetic head 10 as a recording signal via the pre-emphasis 101, the FM modulator 102, the recording equalizer 103, the recording amplifier 104 and the switch 105. The magnetic head 10 records a signal on the relatively moving magnetic tape T based on the recording signal. The signal recorded on the magnetic tape T is read by the magnetic head 10 to be a reproduction signal. The reproduced signal includes a switch 105, a reproduction preamplifier 106, a reproduction equalizer 107, a limiter 108, and an FM demodulator 10.
9, low-pass filter 110 and time base collector 1
The video signal is returned via 11 and is output. Here, the relative moving speed is 36 m / s and the data transfer rate is 4
The track width is 6.1 Mbps and the track width is 40 μm.

【0025】以上のVTR装置100によりハイビジョ
ンのディジタル情報を記録したところ、S/Nは40d
B以上が得られた。また、磁気ヘッド10を外し、0.
5規定のNaCl水溶液中へ500時間浸漬し、その
後、再びVRT装置100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、磁気ヘッド10を外し、
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%の高温高湿環境中へ2000時間以
上放置した。しかし、腐食の発生は見られなかった。ま
た、再びVRT装置100にセットして記録再生特性を
測定したところ、記録再生信号の劣化は見られなかっ
た。
When high-definition digital information is recorded by the above VTR device 100, the S / N is 40d.
B or more was obtained. Further, the magnetic head 10 was removed and 0.
The sample was dipped in a 5N NaCl aqueous solution for 500 hours and then set again in the VRT device 100 to measure the recording / reproducing characteristics. As a result, no difference was observed in the recording / reproducing characteristics from before the immersion. Also, remove the magnetic head 10,
Fix it on the Peltier element and keep it at 10 ℃,
The sample was left to stand for 2000 hours or more in a high-temperature and high-humidity environment of ℃ and relative humidity of 95%. However, no occurrence of corrosion was observed. Also, when the recording / reproducing characteristics were measured by setting again in the VRT device 100, no deterioration of the recording / reproducing signal was observed.

【0026】なお、VTR装置の外に、ヘリカルスキャ
ンを用いた磁気テープ装置に上記磁気ヘッド10を用い
てもよい。
In addition to the VTR device, the magnetic head 10 may be used in a magnetic tape device using a helical scan.

【0027】−磁気ディスク装置の実施例− 上記軟磁性薄膜を用いた磁気ヘッド10を用いて、図6
に示すごとき磁気ディスク装置200を作製した。この
磁気ディスク装置200に入力されたディジタル信号
は、変調回路201,書き込み増幅器202およびヘッ
ド選択回路203を介して、記録信号として前記磁気ヘ
ッド10に伝えられる。前記磁気ヘッド10は、回転す
る磁気ディスクDに前記記録信号に基づいて信号を記録
する。磁気ディスクDに記録された信号は、前記磁気ヘ
ッド10によって読み取られ、再生信号にされる。再生
信号は、ヘッド選択回路203,読み出し増幅器20
4,識別回路205および復調回路206を介して、デ
ィジタル信号に戻され、出力される。以上の磁気ディス
ク装置200でも、高性能および高信頼性を得ることが
できた。
-Example of Magnetic Disk Device- Using the magnetic head 10 using the above soft magnetic thin film, FIG.
A magnetic disk device 200 as shown in FIG. The digital signal input to the magnetic disk device 200 is transmitted to the magnetic head 10 as a recording signal via the modulation circuit 201, the write amplifier 202 and the head selection circuit 203. The magnetic head 10 records a signal on the rotating magnetic disk D based on the recording signal. The signal recorded on the magnetic disk D is read by the magnetic head 10 to be a reproduction signal. The reproduction signal is the head selection circuit 203 and the read amplifier 20.
4, returned to the digital signal via the identification circuit 205 and the demodulation circuit 206 and output. Even with the above magnetic disk device 200, high performance and high reliability could be obtained.

【0028】−他の実施例− 上記実施例では、Fe−Ta−C−N−Al系の軟磁性
薄膜を説明したが、TaをHfに代えたFe−Hf−C
−N−Al系でも同じ効果が得られた。すなわち、(F
78Hf125595Al5 の軟磁性薄膜を作成したと
ころ、Bs=1.65T、μ=4500(1MHz)、
Hc=0.15Oe 、磁歪λs=2×10-6であった。
内部応力はストレスフリーに近かった。また、耐食性
は、0.5規定のNaCl水溶液中へ500時間以上浸
漬しても飽和磁化の劣化は見られなかった。また、Hf
に代えてCrやNbやZrを用いても同様の効果が得ら
れた。また、Fe−Ta−C−N系,Fe−Hf−C−
N系,Fe−Cr−C−N系,Fe−Al−C−N系,
Fe−Nb−C−N系,Fe−Zr−C−N系の軟磁性
薄膜でも同じ効果が得られた。
-Other Examples- In the above examples, the Fe-Ta-CN-Al based soft magnetic thin film was described, but Fe-Hf-C in which Ta is replaced with Hf is used.
The same effect was obtained with the -N-Al system. That is, (F
When a soft magnetic thin film of e 78 Hf 12 C 5 N 5 ) 95 Al 5 was formed, Bs = 1.65T, μ = 4500 (1 MHz),
Hc = 0.15 Oe and magnetostriction λs = 2 × 10 −6 .
The internal stress was close to stress-free. As for the corrosion resistance, the saturation magnetization was not deteriorated even when immersed in a 0.5 N NaCl aqueous solution for 500 hours or more. Also, Hf
The same effect was obtained by using Cr, Nb, or Zr instead of. In addition, Fe-Ta-CN system, Fe-Hf-C-
N system, Fe-Cr-C-N system, Fe-Al-C-N system,
The same effect was obtained with Fe—Nb—C—N based and Fe—Zr—C—N based soft magnetic thin films.

【0029】−比較例− Cを含まないFe−Hf−N−Al系は、耐食性は良好
であるが、内部応力が4×108 N/mと大きく、好ま
しくない。また、Nを含まないFe−Hf−C−Al系
では、内部応力はストレスフリーに近いが、耐食性が確
保できず(0.5規定のNaCl水溶液中へ200時間
浸漬すると飽和磁束密度が約70%に減少した)、好ま
しくない。
-Comparative Example-The Fe-Hf-N-Al system which does not contain C has good corrosion resistance, but has a large internal stress of 4 x 10 8 N / m, which is not preferable. Further, in the Fe-Hf-C-Al system containing no N, although the internal stress is close to stress-free, the corrosion resistance cannot be ensured (saturation magnetic flux density is about 70 when immersed in 0.5N NaCl aqueous solution for 200 hours). %), Which is not preferable.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明の軟磁性薄膜によれば、良好な軟
磁性を維持したままで、低内部応力と高耐食性とを両立
させることができる。また、本発明の磁気ヘッドおよび
磁気記録装置によれば、高性能(高密度記録可能)と高
信頼性(長寿命)とが得られる。
According to the soft magnetic thin film of the present invention, it is possible to achieve both low internal stress and high corrosion resistance while maintaining good soft magnetism. Further, according to the magnetic head and the magnetic recording apparatus of the present invention, high performance (capable of high density recording) and high reliability (long life) can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】軟磁性薄膜の内部応力とC/N比の特性図であ
る。
FIG. 1 is a characteristic diagram of internal stress and C / N ratio of a soft magnetic thin film.

【図2】軟磁性薄膜のFeの結晶粒子サイズとC/N比
の特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram of Fe crystal grain size and C / N ratio of a soft magnetic thin film.

【図3】軟磁性薄膜の耐食性とC/N比の特性図であ
る。
FIG. 3 is a characteristic diagram of corrosion resistance and C / N ratio of a soft magnetic thin film.

【図4】本発明の磁気ヘッドの一実施例の構造図であ
る。
FIG. 4 is a structural diagram of an embodiment of a magnetic head of the present invention.

【図5】本発明にかかるVTR装置のブロック図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram of a VTR device according to the present invention.

【図6】本発明にかかる磁気ディスク装置のブロック図
である。
FIG. 6 is a block diagram of a magnetic disk device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 10・・・磁気ヘッド 100・・・VTR装置 200・・・磁気ディスク装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Soft magnetic thin film 2 ... Ferrite substrate 3 ... Gap part 4 ... Low melting point glass 10 ... Magnetic head 100 ... VTR device 200 ... Magnetic disk device

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Fe−X−Yなる構成で表わされる合金
薄膜であって、XはC及びNの2種類の元素からなり、
炭素対窒素の比:C/N=0.5〜1.5の範囲であ
り、YはCr,Al,Hf,Ta,Nb,Zrの内より
選ばれる1種類の元素からなり、Xの濃度が5at%以
上,25at%以下であり、Yの濃度が5at%以上,25
at%以下であり、且つ、X/Y=0.5〜1.0の範囲
であり、残部がFeであることを特徴とする軟磁性薄
膜。
1. An alloy thin film represented by a structure of Fe—X—Y, wherein X is composed of two kinds of elements, C and N,
Carbon-to-nitrogen ratio: C / N = 0.5 to 1.5, Y is one element selected from Cr, Al, Hf, Ta, Nb, and Zr, and the concentration of X is Is 5 at% or more and 25 at% or less, and the Y concentration is 5 at% or more, 25
A soft magnetic thin film, characterized in that it is at% or less, X / Y = 0.5 to 1.0, and the balance is Fe.
【請求項2】 請求項1に記載の軟磁性薄膜において、
Yが、Cr,Hf,Ta,Nb,Zrの内より選ばれる
1種類の元素及びAlの2種類の元素からなることを特
徴とする軟磁性薄膜。
2. The soft magnetic thin film according to claim 1, wherein
A soft magnetic thin film, wherein Y is composed of one element selected from Cr, Hf, Ta, Nb, and Zr and two elements of Al.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の軟磁性
薄膜において、Feの結晶粒子サイズが7nm以下であ
ることを特徴とする軟磁性薄膜。
3. The soft magnetic thin film according to claim 1 or 2, wherein the crystal grain size of Fe is 7 nm or less.
【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
軟磁性薄膜において、Feの(110)面が優先的に配
向していることを特徴とする軟磁性薄膜。
4. The soft magnetic thin film according to any one of claims 1 to 3, wherein the (110) plane of Fe is preferentially oriented.
【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の
軟磁性薄膜において、保磁力が1Oe 以下であり、か
つ、透磁率が1000以上であり、膜の内部応力が圧縮
或いは引張り方向に1×108 N/m以下であることを
特徴とする軟磁性薄膜。
5. The soft magnetic thin film according to claim 1, which has a coercive force of 1 Oe or less, a magnetic permeability of 1000 or more, and an internal stress of the film in a compressive or tensile direction. The soft magnetic thin film is characterized in that it is 1 × 10 8 N / m or less.
【請求項6】 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の
軟磁性薄膜において、その結晶構造が多結晶であること
を特徴とする軟磁性薄膜。
6. The soft magnetic thin film according to claim 1, wherein the soft magnetic thin film has a crystalline structure of polycrystal.
【請求項7】 請求項1〜請求項6のいずれかに記載の
軟磁性薄膜において、飽和磁束密度が1.5T以上であ
ることを特徴とする軟磁性薄膜。
7. The soft magnetic thin film according to claim 1, wherein the saturation magnetic flux density is 1.5 T or more.
【請求項8】 請求項1〜請求項7のいずれかに記載の
軟磁性薄膜を用いた磁気ヘッド。
8. A magnetic head using the soft magnetic thin film according to claim 1. Description:
【請求項9】 請求項8に記載の磁気ヘッドにおいて、
当該磁気ヘッドがメタル・イン・ギャップ型であること
を特徴とする磁気ヘッド。
9. The magnetic head according to claim 8, wherein
A magnetic head, wherein the magnetic head is a metal-in-gap type.
【請求項10】 請求項8または請求項9に記載の磁気
ヘッドと、当該磁気ヘッドに対して相対的に移動し磁気
的性質により情報を記録する磁気情報記録媒体とを具備
することを特徴とする磁気記録装置。
10. A magnetic head according to claim 8 or 9, and a magnetic information recording medium which moves relative to the magnetic head and records information by a magnetic property. Magnetic recording device.
【請求項11】 請求項10に記載の磁気記録装置にお
いて、前記情報が、画像情報或いは/及び音声情報であ
ることを特徴とする磁気記録装置。
11. The magnetic recording device according to claim 10, wherein the information is image information and / or audio information.
【請求項12】 請求項10または請求項11に記載の
磁気記録装置において、前記磁気情報記録媒体が、磁気
テープまたは磁気ディスクであることを特徴とする磁気
記録装置。
12. The magnetic recording device according to claim 10 or 11, wherein the magnetic information recording medium is a magnetic tape or a magnetic disk.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019523984A (en) * 2016-05-31 2019-08-29 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ アラバマ Fe-based magnetic thin film

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