JPH09326313A - Soft magnetic thin film, and magnetic head and magnet recorder using soft magnetic thin film - Google Patents

Soft magnetic thin film, and magnetic head and magnet recorder using soft magnetic thin film

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JPH09326313A
JPH09326313A JP14134496A JP14134496A JPH09326313A JP H09326313 A JPH09326313 A JP H09326313A JP 14134496 A JP14134496 A JP 14134496A JP 14134496 A JP14134496 A JP 14134496A JP H09326313 A JPH09326313 A JP H09326313A
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JP
Japan
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soft magnetic
magnetic
thin film
compound
film
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Pending
Application number
JP14134496A
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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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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH09326313A publication Critical patent/JPH09326313A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure good soft magnetic characteristics, and high thermal stability, high resistance to corrosion, and high reliability, by forming a compound with an element of at least one kind selected among Hf, Nb, Zr, Ta, and Al other than Fe and an element of at least one kind selected among C and N. SOLUTION: An Fe-Hf-N magnetic film in which a compound is formed by selecting, for example Hf among Hf, Nb, Zr, Ta and Al and N among C and N other than Fe is manufactured using a reactive sputtering method and using Fe85 Hf15 sintered structure as a target, and further using NH3 as an N fraction and Ar/NH3 (mixing ratio: 92/8) as discharge gas. The manufactured magnetic film is thermally treated at 600 deg.C for 30 minutes. Use of NH3 as the N fraction improves soft magnetic characteristics and further improves resistance to corrosion of a magnetic film. Further, a metal-in gap type head in which the soft magnetic thin film 1 is formed on a single crystal ferrite substrate 2 can be manufactured.

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、及び、
その磁性膜を用いて作製した磁気ヘッド,磁気記録装置
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a soft magnetic thin film, and
The present invention relates to a magnetic head and a magnetic recording device manufactured using the magnetic film.

【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,ダウン
サイジング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, in magnetic recording devices, researches on high-density recording and downsizing are being rapidly advanced.

【0003】情報の高密度記録を実現するために、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
媒体と、この媒体に記録できる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す
るためには、強い磁界が発生できる高飽和磁束密度を有
する磁気ヘッド材料が必要となる。
In order to realize high-density recording of information, a medium having a high coercive force so that recorded fine magnetic domains can exist stably, and a high-performance magnetic head capable of recording on this medium are required. In order to record a signal by sufficiently magnetizing a high coercivity medium, a magnetic head material having a high saturation magnetic flux density capable of generating a strong magnetic field is required.

【0004】現在、提案されている高飽和磁束密度を有
する材料は、Fe−C系やFe−N系等が知られてい
る。これらの材料は、軟磁気特性を発現させるために、
一定の温度で熱処理を行っている。この熱処理温度は、
軟磁気特性を発現させるために必要な温度(結晶化温
度)により決定される。この温度は、用いる材料系及び
その組成に依存している。
At present, Fe-C type and Fe-N type materials are known as materials having a high saturation magnetic flux density proposed. In order to develop soft magnetic properties, these materials are
Heat treatment is performed at a constant temperature. This heat treatment temperature is
It is determined by the temperature (crystallization temperature) required to develop the soft magnetic properties. This temperature depends on the material system used and its composition.

【0005】この他に、この材料を用いた磁気ヘッドを
作製する場合、特に、そのヘッドがメタル・イン・ギャ
ップ(MIG)型ヘッドでは、ヘッド製造工程にガラス
ボンディング工程を含むために、一定温度以上でのアニ
ールが必要である。その場合のボンディング温度は、用
いる溶着ガラスの材質により決定される。この温度は溶
着ガラスの融解温度で決定され、一般に、ボンディング
温度は結晶化温度より高くするのが普通である。
In addition to the above, when a magnetic head using this material is manufactured, particularly when the head is a metal-in-gap (MIG) type head, a glass bonding step is included in the head manufacturing step, so that the temperature is kept constant. The above annealing is necessary. The bonding temperature in that case is determined by the material of the welding glass used. This temperature is determined by the melting temperature of the deposited glass, and generally the bonding temperature is usually higher than the crystallization temperature.

【0006】それは、ボンディング温度が高いとガラス
の強度は優れ、逆に低い温度ではガラスは十分な強度を
有していないからである。そのために、通常用いられて
いるガラスでは、軟磁気特性が発現する温度より高い場
合が多い。その結果、少なくともガラスの融解温度で耐
えるだけの熱安定性を磁性膜は有していなければならな
い。特に、軟磁気特性は析出してく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。
This is because when the bonding temperature is high, the strength of the glass is excellent, and conversely, at the low temperature, the glass does not have sufficient strength. For this reason, in the case of a commonly used glass, the temperature is often higher than the temperature at which the soft magnetic characteristics are exhibited. As a result, the magnetic film must have sufficient thermal stability to withstand at least the melting temperature of the glass. In particular, since the soft magnetic characteristics depend on the size of the precipitated fine crystal particles, it is necessary to control the crystal particle size in order to obtain a magnetic film having good soft magnetic characteristics.

【0007】さらに、これらの材料は、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。そこで、この材料を用いた磁気ヘッドを
実用化するのに当り、磁性膜を使用環境中へ放置したと
きの腐食による磁気特性の変動を抑制するとともに、ガ
ラスボンディング工程を経ても磁気特性の変動をなくす
ることが課題であった。
Further, since these materials are mainly composed of Fe, they react with oxygen and water in the atmosphere to form hydroxides and oxides, and their magnetic properties, especially coercive force and saturation magnetic flux density Due to the fluctuation, the performance of the magnetic head may be deteriorated. Therefore, in putting a magnetic head using this material into practical use, fluctuations in magnetic characteristics due to corrosion when the magnetic film is left in an environment of use are suppressed, and fluctuations in magnetic characteristics are suppressed even after a glass bonding process. The problem was to get rid of it.

【0008】これらの課題を解決するために、磁性元素
以外に、耐食性を向上させるための元素を添加すること
が提案されている。その場合、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
した公知例として、特開平3−20444 号公報をあげるこ
とができる。
In order to solve these problems, it has been proposed to add an element for improving corrosion resistance in addition to the magnetic element. In that case, it was difficult to achieve both soft magnetic properties and corrosion resistance. As a publicly known example in which these points are examined, there is JP-A-3-20444.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記公知例では、軟磁
気特性の向上,熱安定性の向上、或いは、耐食性の向上
のいずれか一つの特性を向上させるには有効な方法が開
示されていた。しかし、これらの特性を同時に向上させ
る方法については、十分な開示はなされていなかった。
特に、飽和磁束密度が1.5T 以上の軟磁性膜について
は、皆無と言っても良い。
In the above-mentioned known examples, a method effective for improving any one of the soft magnetic characteristics, the thermal stability and the corrosion resistance is disclosed. . However, a method for simultaneously improving these properties has not been sufficiently disclosed.
In particular, it can be said that there is no soft magnetic film having a saturation magnetic flux density of 1.5 T or more.

【0010】本発明の目的は、良好な軟磁気特性を有す
ると同時に、高熱安定性を有し、かつ、さらに高信頼性
を有する磁性膜を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a magnetic film having good soft magnetic properties, high thermal stability and further high reliability.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、Feを主体とする軟磁性膜を用い、Fe以外に、
Hf,Nb,Zr,Ta,Alの内より選ばれる少なく
とも1種類の元素を含み、かつ、C及びNの内より選ば
れる少なくとも1種類の元素からなる化合物を用いる。
さらに、Hf,Nb,Zr,Ta,Alの内より選ばれ
る少なくとも1種類の元素とC及びNの内より選ばれる
少なくとも1種類の元素とが化合物を形成していること
が特に好ましい。
In order to solve the above problems, a soft magnetic film containing Fe as a main component is used.
A compound containing at least one kind of element selected from Hf, Nb, Zr, Ta and Al and composed of at least one kind of element selected from C and N is used.
Further, it is particularly preferable that at least one element selected from Hf, Nb, Zr, Ta and Al and at least one element selected from C and N form a compound.

【0012】先のFeを主体とする軟磁性膜で、C及び
Nの内より選ばれる少なくとも1種類の元素を添加する
のにCについてはCO,CH4,CO2或いは、金属カル
ボニルの内より選ばれる少なくとも1種類の化合物を分
解させてC分とし、N分についてはNH3,NO,NO2
の内より選ばれる少なくとも1種類の化合物を分解させ
てN分とすることが特に課題解決に効果がある。
In the soft magnetic film containing Fe as a main component, at least one element selected from C and N is added to C in CO, CH 4 , CO 2 or metal carbonyl. At least one selected compound is decomposed into C component, and N component is NH 3 , NO, NO 2
It is particularly effective to solve the problem to decompose at least one compound selected from the above to obtain N content.

【0013】これは、Feを主体とする軟磁性膜で、C
及びNの内より選ばれる少なくとも1種類の元素を添加
するのにCについてはCO,CH4,CO2或いは、金属
カルボニルの内より選ばれる少なくとも1種類の化合物
を分解させてC分とし、N分についてはNH3,NO,
NO2の内より選ばれる少なくとも1種類の化合物を分
解させてN分とすることにより、薄膜の中に均一に分散
させることができるからである。
This is a soft magnetic film mainly composed of Fe, and C
For adding at least one element selected from the group consisting of N and N, as for C, at least one type of compound selected from CO, CH 4 , CO 2 or metal carbonyl is decomposed to form a C component, For minutes, NH 3 , NO,
This is because by decomposing at least one compound selected from NO 2 into N content, the compound can be uniformly dispersed in the thin film.

【0014】それと同時に、先の軟磁性膜で、C成分或
いはN成分の一部分をFe相中に侵入型の固溶体として
存在させることが好ましい。それは、C成分或いはN成
分の一部分をFe相中に侵入型の固溶体として存在させ
ることにより、Feの結晶相のサイズを15nm以下と
し、かつ、Hf,Nb,Zr,Ta,Alの内より選ば
れる少なくとも1種類の元素と形成した化合物のサイズ
を3nm以下にできるからである。
At the same time, in the soft magnetic film, it is preferable that a part of the C component or the N component is present in the Fe phase as an interstitial solid solution. By making a part of the C component or the N component exist in the Fe phase as an interstitial solid solution, the size of the Fe crystal phase is set to 15 nm or less, and selected from Hf, Nb, Zr, Ta and Al. This is because the size of the compound formed with at least one kind of element can be 3 nm or less.

【0015】さらに、軟磁性膜で、C及びNの内より選
ばれる少なくとも1種類の元素を添加するのに、Cにつ
いてはCO,CH4,CO2或いは、金属カルボニルの内よ
り選ばれる少なくとも1種類の化合物を分解させてC分
とし、N分についてはNH3,NO,NO2 の内より選
ばれる少なくとも1種類の化合物を分解させてN分とす
る。これにより、先の成分(C成分或いはN成分)とH
f,Nb,Zr,Ta,Alの内より選ばれる少なくと
も1種類の元素とで形成する化合物粒子のサイズを3n
m以下となるように制御できる。この効果は、軟磁性膜
の飽和磁束密度が1.5T 以上である場合に特に有効で
ある。
Further, in the soft magnetic film, at least one element selected from C and N is added, and C is at least 1 selected from CO, CH 4 , CO 2 or metal carbonyl. One kind of compound is decomposed into C component, and about N part, at least one kind of compound selected from NH 3 , NO and NO 2 is decomposed into N part. As a result, the previous component (C component or N component) and H
The size of the compound particles formed with at least one element selected from f, Nb, Zr, Ta, and Al is 3n.
It can be controlled to be m or less. This effect is particularly effective when the saturation magnetic flux density of the soft magnetic film is 1.5 T or more.

【0016】ところで、上述の軟磁性膜を磁気ヘッド用
の軟磁性膜として用いることが最も好ましい。特に、先
の軟磁性薄膜を用いた磁気ヘッドとしては、メタル・イ
ン・ギャップ型の磁気ヘッドが最も好適である。
By the way, it is most preferable to use the above-mentioned soft magnetic film as a soft magnetic film for a magnetic head. In particular, a metal-in-gap type magnetic head is most suitable as the magnetic head using the soft magnetic thin film.

【0017】さらに、この磁気ヘッドは、移動する情報
記録媒体に磁気的性質を用いて情報を記録するのに最も
適している。そして、記録する情報が画像情報或いは/
及び音声情報であることが最も好ましい。そして、移動
する情報記録媒体として、テープもしくは円板上に磁気
記録媒体層が形成されたものを用いるのが最も好まし
い。
Furthermore, this magnetic head is most suitable for recording information on a moving information recording medium by using magnetic properties. The information to be recorded is image information or /
And voice information is most preferable. It is most preferable to use a magnetic recording medium layer formed on a tape or a disk as a moving information recording medium.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施例1)本実施例では、軟磁性膜としてFe−Hf
−N膜を取り上げる。磁性膜の作製には、反応性スパッ
タ法を用いて行った。Fe85Hf15焼結体をターゲット
に、放電ガスにAr/NH3 (混合比:92/8)をそ
れぞれ用いた。
(Example 1) In this example, Fe-Hf was used as the soft magnetic film.
Take up the N film. The magnetic film was manufactured by using the reactive sputtering method. Using a Fe 85 Hf 15 sintered body as a target, Ar / NH 3 (mixing ratio: 92/8) was used as the discharge gas.

【0019】スパッタの条件は、放電ガス圧力:5mTo
rr,投入RF電力:400Wであり、作製した膜の厚さ
は、2μmである。この条件は、成膜に用いる装置によ
り決定される値であり、絶対的なものではない。ここ
で、N分としてNH3 を用いるのは、磁性膜中に均一に
窒素分を混入でき、しかも、金属に対して活性に反応す
るからである。
The sputtering conditions are as follows: discharge gas pressure: 5 mTo
rr, input RF power: 400 W, and the thickness of the formed film is 2 μm. This condition is a value determined by the apparatus used for film formation and is not absolute. Here, NH 3 is used as the N component because the nitrogen component can be uniformly mixed in the magnetic film, and moreover, it reacts actively with respect to the metal.

【0020】このようにして作製した磁性膜を600℃
で30分間の熱処理を行った。この熱処理の前後におけ
る膜構造の変化をX線回折法により調べたところ、成膜
直後では非磁性であるとともに、2Θ=44°付近に非
常にブロードなピークが観測されただけであり、この膜
は非晶質であることがわかった。
The magnetic film produced in this manner was treated at 600 ° C.
Was heat-treated for 30 minutes. When the change in the film structure before and after this heat treatment was examined by an X-ray diffraction method, it was nonmagnetic immediately after the film formation and a very broad peak was observed around 2Θ = 44 °. Was found to be amorphous.

【0021】これに対して、この膜を熱処理すると、ま
ず、磁気特性は、飽和磁束密度が1.6T,透磁率が4
500(5MHz),保磁力が0.1Oe,磁歪定数が
4×10~7,比抵抗が92.5×10~8Ω・m であり、
良好な軟磁気特性を示した。また、結晶構造は、X線回
折法及び電子線回折法によると、Feの(110)面が
メインピークであり、この他に、Hf43,Hf32
いはHfと思われる結晶粒子が観測された。その時の粒
子サイズは、Feの(110)が6nmであり、Hf−
N等の粒子が2nmであった。
On the other hand, when this film is heat-treated, the magnetic characteristics are as follows: saturation magnetic flux density is 1.6 T and magnetic permeability is 4
500 (5 MHz), coercive force of 0.1 Oe, magnetostriction constant of 4 × 10 to 7 and specific resistance of 92.5 × 10 to 8 Ω · m,
It showed good soft magnetic properties. According to the X-ray diffraction method and the electron diffraction method, the crystal structure has a main peak at the (110) plane of Fe, and in addition to this, crystal grains that are considered to be Hf 4 N 3 , Hf 3 N 2 or Hf Was observed. The particle size at that time was 6 nm for Fe (110) and Hf-
Particles such as N were 2 nm.

【0022】比較のために、窒素源としてN2 ガスを用
いて作製した磁性膜における磁気特性を調べたところ、
飽和磁束密度は1.6Tで同じであるが、保磁力が0.3
Oeとやや大きく、磁歪定数が1×10~6 と急激に増
大した。
For comparison, the magnetic properties of a magnetic film produced by using N 2 gas as a nitrogen source were examined.
The saturation magnetic flux density is the same at 1.6T, but the coercive force is 0.3.
Oe was rather large, and the magnetostriction constant increased sharply to 1 × 10 to 6 .

【0023】上記のように、NH3 を用いると、保磁力
及び磁歪定数を低減でき、軟磁気特性を向上をさせるこ
とができた。これは、磁性膜の結晶粒子サイズが、N2
ガスを用いた場合よりNH3 を用いるとFe及びHf−
N粒子を微細化することができることによる。すなわ
ち、NH3 を用いた場合が、Feの(110)面につい
ては6nmであり、Hf−Nが2nmであるのに対し
て、N2 ガスを用いた場合が、Feの(110)面につ
いては8nmであり、Hf−Nが4nmと、Fe粒子も
Hf−N粒子ともに粗大化していた。
As described above, when NH 3 is used, the coercive force and the magnetostriction constant can be reduced and the soft magnetic characteristics can be improved. This is because the crystal grain size of the magnetic film is N 2
When NH 3 is used than when gas is used, Fe and Hf-
This is because the N particles can be made finer. That is, when NH 3 is used, the Fe (110) plane is 6 nm and Hf-N is 2 nm, whereas when N 2 gas is used, the Fe (110) plane is Was 8 nm, Hf-N was 4 nm, and both Fe particles and Hf-N particles were coarse.

【0024】この磁性膜を0.5N NaClaq 中に浸漬させ
たところNH3 を用いた場合、2000時間以上浸漬させて
も飽和磁束密度の劣化は見られなかったのに対して、N
2 ガスを用いた場合約7%の飽和磁束密度の減少が見ら
れた。このように、NH3 を用いることにより、軟磁気
特性ばかりでなく磁性膜の耐食性も向上させることがで
きる。マイクロオージェにより、結晶粒子を解析したと
ころ、Fe中に窒素が固溶していることを見出した。こ
れにより、結晶粒子の微細化に加えてFe結晶相の耐食
性を向上させることができる。
When this magnetic film was immersed in 0.5N NaClaq, when NH 3 was used, the saturation magnetic flux density did not deteriorate even after immersion for 2000 hours or more.
When 2 gases were used, the saturation magnetic flux density was reduced by about 7%. As described above, by using NH 3 , not only the soft magnetic characteristics but also the corrosion resistance of the magnetic film can be improved. When the crystal particles were analyzed by a micro auger, it was found that nitrogen was in solid solution in Fe. This makes it possible to improve the corrosion resistance of the Fe crystal phase in addition to making the crystal grains finer.

【0025】この磁性膜を用いて、MIG(メタルイン
ギャップ)型ヘッドを作製した。その構造を図1に示
す。
Using this magnetic film, an MIG (metal in gap) type head was manufactured. The structure is shown in FIG.

【0026】磁気ヘッドの作製はこの軟磁性薄膜1を単
結晶のフェライト基板2上に形成した。ここで、用いた
磁性膜の組成は、Fe80Hf812 である。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200nmの膜厚に形成した後にCr
を10nmの膜厚に形成した。これを窒素気流中にて6
00℃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によりボンディングした。
The magnetic head was manufactured by forming the soft magnetic thin film 1 on a single crystal ferrite substrate 2. The composition of the magnetic film used here is Fe 80 Hf 8 N 12 . The gap 3 is formed by the soft magnetic thin film 1 formed on the ferrite substrate 2.
After forming SiO 2 to a film thickness of 200 nm on top, Cr
Was formed to a film thickness of 10 nm. 6 in a nitrogen stream
Heat treatment was carried out at 00 ° C. for 30 minutes, and head substrates having the same shape were bonded with the low melting point glass 4.

【0027】ここで、熱処理温度は、このガラスボンデ
ィング工程におけるガラス融着温度等のガラスの物性に
支配されるもので、この温度に限定されるものではな
い。さらに、基板と磁性膜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。この下地膜を磁性を有す
るものとすると、磁気ヘッドの性能をより向上させるこ
とができる。このようにして作製した磁気ヘッドでは、
膜剥離などは生じなかった。
Here, the heat treatment temperature is governed by the physical properties of the glass such as the glass fusion temperature in this glass bonding step, and is not limited to this temperature. Further, a bonding layer may be provided between the substrate and the magnetic film for improving the adhesion between the two. If the underlayer has magnetism, the performance of the magnetic head can be further improved. In the magnetic head manufactured in this way,
No film peeling occurred.

【0028】この磁気ヘッドを用いて、VTR装置を作
製し、テープを走行させ画像情報を記録した。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40
dB以上が得られた。ここで、相対速度は36m/s,
データ転送レートは46.1Mbps,トラック幅は40μ
mである。
Using this magnetic head, a VTR device was produced and a tape was run to record image information. High-definition digital information recorded, S / N is 40
dB or more was obtained. Here, the relative speed is 36 m / s,
Data transfer rate is 46.1Mbps, track width is 40μ
m.

【0029】このヘッドの耐食性を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
(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時間浸漬させた。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。
The corrosion resistance of this head was tested by immersion in a 0.5N aqueous sodium chloride solution and in a high temperature and high humidity environment.
It was evaluated by the condensation test method in (60 ° C., relative humidity: 95%). First, the MIG type head chip was immersed in a 0.5N aqueous sodium chloride solution for 500 hours. afterwards,
The head was set in the apparatus again and the recording / reproducing characteristics were measured. As a result, no difference was observed in the recording / reproducing characteristics from before the immersion.

【0030】また、高温高湿度環境(60℃,相対湿
度:95%)中での結露試験法による評価は、先のMI
Gヘッドを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%環境中へ放置した。その
結果、ヘッド全体に、結露が生じた。この状態で200
0時間以上この環境中へ放置したが、腐食の発生や記録
特性や再生信号の劣化は見られなかった。
The evaluation by the dew condensation test method in a high temperature and high humidity environment (60 ° C., relative humidity: 95%) was conducted according to the above MI.
The G head was fixed on a Peltier device and kept at 10 ° C., and the whole was left in an environment of 60 ° C. and relative humidity: 95%. As a result, dew condensation occurred on the entire head. 200 in this state
After being left in this environment for 0 hours or more, no corrosion was observed and no deterioration in recording characteristics or reproduction signal was observed.

【0031】これまでVTR用の磁気ヘッドを例に説明
してきたが、本発明の効果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、
装置等に左右されるものではない。この効果は、NH3
以外にNOやNO2 を含む放電ガスを用いても同様の効
果が得られる。重要なことは、膜中に窒素を均一に分散
させることである。
Up to now, the magnetic head for VTR has been described as an example, but the effect of the present invention can be applied to a magnetic disk device or a magnetic tape device using a helical scan.
It does not depend on the device. This effect, NH 3
Other than that, the same effect can be obtained by using a discharge gas containing NO or NO 2 . What is important is to evenly disperse the nitrogen in the film.

【0032】(実施例2)本実施例では、軟磁性膜とし
てFe−Ta−C膜を取り上げる。磁性膜の作製には、
反応性スパッタ法を用いて行った。Fe85Ta15焼結体
をターゲットに、放電ガスにAr/CH4(混合比:9
0/10)をそれぞれ用いた。
Example 2 In this example, an Fe-Ta-C film is taken as the soft magnetic film. To make a magnetic film,
The reactive sputtering method was used. The target was a Fe 85 Ta 15 sintered body, and the discharge gas was Ar / CH 4 (mixing ratio: 9
0/10) were used respectively.

【0033】スパッタの条件は、放電ガス圧力:5mTo
rr,投入RF電力:400Wであり、作製した膜の厚さ
は、2μmである。この条件は、成膜に用いる装置によ
り決定される値であり、絶対的なものではない。ここ
で、C分としてCH4 を用いるのは、磁性膜中に均一に
炭素分を混入でき、しかも、金属に対して活性に反応す
るからである。
The conditions of sputtering are discharge gas pressure: 5 mTo
rr, input RF power: 400 W, and the thickness of the formed film is 2 μm. This condition is a value determined by the apparatus used for film formation and is not absolute. Here, CH 4 is used as the C content because the carbon content can be uniformly mixed in the magnetic film, and moreover, it reacts actively with the metal.

【0034】このようにして作製した磁性膜を600℃
で30分間の熱処理を行った。この熱処理の前後におけ
る膜構造の変化をX線回折法により調べたところ、成膜
直後では非磁性であり、2Θ=44°付近に非常にブロ
ードなピークが観測されただけで、この膜が非晶質であ
ることがわかった。これに対して、この膜を熱処理する
と、まず、磁気特性は、飽和磁束密度が1.6T,透磁
率が5000(5MHz),保磁力が0.15Oe,磁歪定数
が3×10~7,比抵抗が95.5×10~8Ω・mであ
り、良好な軟磁気特性を示した。また、結晶構造は、X
線回折法及び電子線回折法によると、Feの(110)
面がメインピークであり、この他に、TaCと思われる
結晶粒子が観測された。その時の粒子サイズは、Feの
(110)が6nmであり、TaC等の粒子が2nmで
あった。
The magnetic film produced in this manner was treated at 600 ° C.
Was heat-treated for 30 minutes. When the change in the film structure before and after this heat treatment was examined by an X-ray diffraction method, it was non-magnetic immediately after the film formation, and a very broad peak was observed near 2Θ = 44 °. It was found to be crystalline. On the other hand, when this film is heat-treated, the magnetic properties are as follows: saturation magnetic flux density is 1.6 T, magnetic permeability is 5000 (5 MHz), coercive force is 0.15 Oe, magnetostriction constant is 3 × 10 to 7 , resistance is 95.5 × 10 ~ 8 Ω · m , exhibited good soft magnetic properties. The crystal structure is X
According to the line diffraction method and the electron beam diffraction method, Fe (110)
The plane is the main peak, and in addition to this, crystal grains considered to be TaC were observed. At that time, the particle size of Fe (110) was 6 nm, and the particle size of TaC and the like was 2 nm.

【0035】比較のために、炭素源として(Fe79Ta
91290Al10 なる組成のターゲットを用いて作製し
た磁性膜における磁気特性を調べたところ、飽和磁束密
度は1.5T で同じであるが、保磁力が0.3Oe とや
や大きく、磁歪定数が1×10~6と急激に増大した。
For comparison, as a carbon source (Fe 79 Ta
When the magnetic properties of the magnetic film produced by using the target of the composition 9 C 12 ) 90 Al 10 were examined, the saturation magnetic flux density was the same at 1.5 T, but the coercive force was a little larger than 0.3 Oe and the magnetostriction was large. constant is suddenly increased with 1 × 10 ~ 6.

【0036】特に、CH4 を用いることにより、保磁力
及び磁歪定数を低減でき、軟磁気特性を向上をさせるこ
とができた。これは、磁性膜の結晶粒子サイズが、3元
合金を用いた場合よりCH4 を用いた場合の方がFe及
びTaC粒子を微細化することができることによる。す
なわち、CH4 を用いた場合、Feの(110)面につ
いては6nmであり、TaCが3nmであるのに対し
て、合金ターゲットを用いた場合、Feの(110)面
については8nmであり、TaCが5nmと、Fe粒子
もTaC粒子ともに粗大化していた。
In particular, by using CH 4 , the coercive force and the magnetostriction constant can be reduced and the soft magnetic characteristics can be improved. This is because when the crystal grain size of the magnetic film is CH 4 , the Fe and TaC grains can be made finer than when the ternary alloy is used. That is, when CH 4 is used, the Fe (110) plane is 6 nm and TaC is 3 nm, whereas when an alloy target is used, the Fe (110) plane is 8 nm, TaC was 5 nm, and both Fe particles and TaC particles were coarse.

【0037】この磁性膜を0.5N NaClaq 中に浸漬させ
たところCH4 を用いた膜では、2000時間以上浸漬
させても飽和磁束密度の劣化は見られなかった。これに
対して、合金ターゲットを用いた膜では、2000時間
この溶液中に放置後で、約7%の飽和磁束密度の減少が
見られた。このように、CH4 を用いることにより、軟
磁気特性ばかりでなく磁性膜の耐食性も向上させること
ができる。
When this magnetic film was immersed in 0.5N NaClaq, no deterioration was observed in the saturation magnetic flux density of the film using CH 4 even after immersion for 2000 hours or more. On the other hand, in the film using the alloy target, the saturation magnetic flux density decreased by about 7% after being left in this solution for 2000 hours. Thus, by using CH 4 , not only the soft magnetic characteristics but also the corrosion resistance of the magnetic film can be improved.

【0038】このような効果は、ターゲットに炭素分を
含ませるのではなく、CO,CO2等のガスをCのソー
ス源としても得られる。さらに、金属カルボニルにより
C成分を加えても同等の効果が得られる。
Such an effect can be obtained by using a gas such as CO or CO 2 as a C source source instead of including carbon in the target. Further, even if the C component is added by the metal carbonyl, the same effect can be obtained.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、Bs≧1.5T 以上の
高飽和磁束密度を有し、且つ、良好な軟磁気特性を示
し、しかも、高熱安定性及び高耐食性を有する軟磁性膜
を得ることができる。これにより、高性能でしかも高信
頼性を有する磁気ヘッド及びそれを用いた磁気記録装置
が得られる。特に、VTR装置,磁気テープ装置や磁気
ディスク装置等の各種磁気記録装置で、高保磁力を有す
る磁気記録媒体を十分に磁化できるので、高密度記録が
可能になる。
According to the present invention, a soft magnetic film having a high saturation magnetic flux density of Bs ≧ 1.5T or more, good soft magnetic properties, high thermal stability and high corrosion resistance can be obtained. Obtainable. As a result, a magnetic head having high performance and high reliability and a magnetic recording device using the same can be obtained. In particular, a magnetic recording medium having a high coercive force can be sufficiently magnetized in various magnetic recording devices such as a VTR device, a magnetic tape device, and a magnetic disk device, so that high density recording can be performed.

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

【図1】試作した磁気ヘッドの構造を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory view showing the structure of a prototype magnetic head.

【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。
1 ... Soft magnetic thin film, 2 ... Ferrite substrate, 3 ... Gap part, 4 ... Low melting point glass.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Feを主体とする軟磁性膜において、H
f,Nb,Zr,Ta,Alの内より選ばれる少なくと
も1種類の元素を含み、C及びNの内より選ばれる少な
くとも1種類の元素からなる化合物であり、優位には、
Hf,Nb,Zr,Ta,Alの内より選ばれる少なく
とも1種類の元素とC及びNの内より選ばれる少なくと
も1種類の元素とが化合物を形成したことを特徴とする
軟磁性薄膜。
1. In a soft magnetic film containing Fe as a main component, H
A compound containing at least one element selected from f, Nb, Zr, Ta and Al and consisting of at least one element selected from C and N, and
A soft magnetic thin film, characterized in that at least one element selected from Hf, Nb, Zr, Ta and Al and at least one element selected from C and N form a compound.
【請求項2】請求項1において、上記C及びNの内より
選ばれる少なくとも1種類の元素を添加するのにC分に
ついてはCO,CH4,CO2或いは、金属カルボニルの
内より選ばれる少なくとも1種類の化合物を分解させ
て、N分についてはNH3 ,NO,NO2の内より選ば
れる少なくとも1種類の化合物を分解させる軟磁性薄
膜。
2. The method according to claim 1, wherein at least one element selected from the above C and N is added, and the C content is at least selected from CO, CH 4 , CO 2 and metal carbonyl. A soft magnetic thin film that decomposes one kind of compound and decomposes at least one kind of compound selected from NH 3 , NO, and NO 2 for N content.
【請求項3】請求項2において、上記添加物を薄膜の中
に均一に分散させた軟磁性薄膜。
3. The soft magnetic thin film according to claim 2, wherein the additive is uniformly dispersed in the thin film.
【請求項4】請求項1,2または3において、上記C成
分或いは上記N成分の一部分をFe相中に侵入型の固溶
体として存在させた軟磁性薄膜。
4. The soft magnetic thin film according to claim 1, wherein a part of the C component or the N component is present in the Fe phase as an interstitial solid solution.
【請求項5】請求項1,2,3または4において、C成
分或いはN成分の一部分をFe相中に侵入型の固溶体と
して存在させることにより、Feの結晶相のサイズを1
5nm以下とし、また、Hf,Nb,Zr,Ta,Al
の内より選ばれる少なくとも1種類の元素と化合物を形
成し、さらに優位には、その化合物のサイズが3nm以
下である軟磁性薄膜。
5. The size of the Fe crystal phase according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein a part of the C component or the N component is present in the Fe phase as an interstitial solid solution.
5 nm or less, Hf, Nb, Zr, Ta, Al
A soft magnetic thin film which forms a compound with at least one element selected from the above, and more advantageously, the size of the compound is 3 nm or less.
【請求項6】請求項1,2,3,4または5において、
C及びNの内より選ばれる少なくとも1種類の元素を添
加するのにCについてはCO,CH4,CO2或いは、金
属カルボニルの内より選ばれる少なくとも1種類の化合
物を分解させてC分とし、N分についてはNH3,N
O,NO2の内より選ばれる少なくとも1種類の化合物
を分解させてN分とすることにより、Hf,Nb,Z
r,Ta,Alの内より選ばれる少なくとも1種類の元
素と形成する化合物粒子のサイズが3nm以下となるよ
うに制御した軟磁性薄膜。
6. The method of claim 1, 2, 3, 4, or 5,
To add at least one kind of element selected from C and N, for C, at least one kind of compound selected from CO, CH 4 , CO 2 or metal carbonyl is decomposed to obtain a C component, About N minutes, NH 3 , N
By decomposing at least one kind of compound selected from O and NO 2 into N content, Hf, Nb, Z
A soft magnetic thin film in which the size of compound particles formed with at least one element selected from r, Ta, and Al is 3 nm or less.
【請求項7】請求項1,2,3,4,5または6に記載
の軟磁性膜の飽和磁束密度が1.5T以上である軟磁性
薄膜。
7. A soft magnetic thin film, wherein the soft magnetic film according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6 has a saturation magnetic flux density of 1.5 T or more.
【請求項8】請求項1,2,3,4,5,6または7に
記載の軟磁性膜を磁気ヘッド用の軟磁性膜として用いた
軟磁性薄膜及びそれを用いた磁気ヘッド。
8. A soft magnetic thin film using the soft magnetic film according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7 as a soft magnetic film for a magnetic head, and a magnetic head using the same.
【請求項9】請求項1,2,3,4,5,6,7または
8に記載の軟磁性薄膜を用いた磁気ヘッドがメタル・イ
ン・ギャップ型の磁気ヘッドである磁気ヘッド。
9. A magnetic head in which the magnetic head using the soft magnetic thin film according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 is a metal-in-gap type magnetic head.
【請求項10】請求項9に記載の上記磁気ヘッドを用い
て、移動する情報記録媒体に磁気的性質を用いて情報を
記録した磁気記録装置。
10. A magnetic recording apparatus using the magnetic head according to claim 9 to record information on a moving information recording medium by using magnetic properties.
【請求項11】請求項10に記載の上記記録する情報
が、画像情報或いは/及び音声情報である磁気記録装
置。
11. A magnetic recording device according to claim 10, wherein the information to be recorded is image information and / or audio information.
【請求項12】請求項10に記載の上記移動する情報記
録媒体として、テープもしくは円板上に磁気記録媒体層
が形成されたものを用いた磁気記録装置。
12. A magnetic recording apparatus using the moving information recording medium according to claim 10, wherein a magnetic recording medium layer is formed on a tape or a disk.
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