JPH0974041A - Co−Cu合金磁性膜の製造方法 - Google Patents

Co−Cu合金磁性膜の製造方法

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JPH0974041A
JPH0974041A JP22881795A JP22881795A JPH0974041A JP H0974041 A JPH0974041 A JP H0974041A JP 22881795 A JP22881795 A JP 22881795A JP 22881795 A JP22881795 A JP 22881795A JP H0974041 A JPH0974041 A JP H0974041A
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film
magnetic film
magnetic
alloy magnetic
alloy
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JP22881795A
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Kazuto Kamei
一人 亀井
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 GMR効果を有するグラニュラ膜を簡便に形
成し得るウエットプロセスが現在までに開発されていな
い。 【解決手段】 Co−Cu合金磁性膜を製造する際、め
っき浴中のCoイオン濃度に対するCuイオン濃度の比
([Cu2+]/[Co2+])が1.0×10-4〜1.0
×10-1、電流密度が1〜100mA/cm2 の条件で
電析を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はCo−Cu合金磁性
膜の製造方法に関し、より詳細には磁気ヘッド等の磁気
センサに用いられるCo−Cu合金磁性膜の製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、新しい磁性材料として巨大磁気抵
抗(GMR)効果膜が注目されている。磁気抵抗効果膜
とは、合金等からなる膜に磁場を作用させた際、磁場の
強さにより前記膜の抵抗が変化する膜のことをいう。ま
た、この磁気抵抗の大きさは、下記の数1式で示した
「磁気抵抗比(r)」、すなわち磁場0のときの抵抗値
0 から特定の強さの磁場での抵抗値Rs を差し引いた
値(R0 −Rs )をさらにR0 で除し、これを百分率で
表した値で示される。
【0003】
【数1】 磁気抵抗比(r)[%]=(R0 −Rs )×100/R0 GMR効果膜は前記磁気抵抗比(r)が数百Oe〜数テ
スラ程度の磁場で数%程度以上の値を有するものをいう
が、このGMR効果膜として、例えば特開平5−823
42号公報にはCoからなる磁性金属膜とCuからなる
非磁性金属膜とを交互にエピタキシャル成長させること
により形成された多層構造の人工格子膜が開示されてお
り、またPhysical Review Letters,vol.68,No.25(199
2),pp3745-3748 には、スパッタリングにより形成され
た面心立方構造のCo−Cu合金マトリックス中にCo
クラスタを含有するCo−Cuグラニュラ薄膜が開示さ
れている。
【0004】磁気抵抗効果を有する前記のような磁性膜
は外部磁場の変化を電圧に変換できるため、前記磁性膜
はコンピュ−タ用ハードディスクの磁気ヘッド等の磁気
センサーとして利用されており、現在、磁気記録ヘッド
用の磁性膜としてパーマロイが広範囲に用いられてい
る。しかし、近年の磁気記録の高密度化に伴い大きな磁
気抵抗効果を示す材料が求められおり、前記したGMR
効果膜は大きな磁気抵抗効果を有するため、これらの高
密度磁気記録に最適であり、既に一部で薄膜磁気ヘッド
への応用がなされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記したGMR効果膜
を形成する場合、従来より最も一般的に用いられている
方法は、真空蒸着法、スパッタリング法等のドライプロ
セスである(日本金属学会秋季学会講演予稿集 199
4年 194頁)。これらドライプロセスによる成膜法
は、膜を形成し得る材料が多岐にわたる点で有利である
が、真空装置を使用しなければならないため、製造プロ
セス自体が複雑になり、また高価な真空装置を使用する
点からも経済的にみて不利である。
【0006】一方で電気めっき、すなわち電析により磁
性薄膜を形成する方法が磁気抵抗薄膜ヘッドへの応用等
から検討されており、特に電析により形成したパーマロ
イからなる磁性膜が磁気抵抗素子として使用されている
(IEEE Transaction of Magne-tism, MAG-6,597(1970))
。しかしながら、磁気抵抗素子として使用が可能なG
MR効果を示す前記グラニュラ膜を簡便に形成し得るウ
エットプロセスは現在のところ開発されていないという
課題があった。
【0007】本発明者はこのような課題に鑑み、GMR
効果を有するグラニュラ膜をより経済的に形成すること
を目的として検討を行ったところ、所定濃度比を有する
Coイオン及びCuイオンを用いた電析法を採用するこ
とによりGMR効果を有するCo−Cu合金磁性膜を経
済的、かつ容易に製造できることを見い出し本発明を完
成するに至った。
【0008】
【課題を解決するための手段及びその効果】すなわち本
発明に係るCo−Cu合金磁性膜の製造方法は、めっき
浴中のCoイオン濃度に対するCuイオン濃度の比
([Cu2+]/[Co2+])が1.0×10-4〜1.0
×10-1、電流密度が1〜100mA/cm2 の条件で
電析することを特徴としている。
【0009】上記Co−Cu合金磁性膜の製造方法によ
れば、ドライプロセスと比較して簡便な装置で経済的、
かつ容易に行い得る電析法というウエットプロセスによ
り、GMR効果を有するCo−Cu合金磁性膜を形成す
ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明に係るCo−Cu合金磁性
膜の製造方法における、電析(以下、電気めっきとも記
す)方法は、通常の電気めっき法と特別に異なるところ
はなく、Co及びCuの塩を含む溶液を電解して、陰極
(以下、基板と記す)上に前記Co−Cu合金磁性膜を
形成する。前記基板は導電性を有するものを用いるが、
これは電気めっきを行う際の通電を容易にするためであ
り、従って前記基板は導電性を有する基板であれば特に
その材質は限定されない。前記基板としては、例えば金
属、合金等からなる板状体が挙げられるが、その他にも
絶縁性の板状体に金属等の蒸着等を行うことにより導電
性を付与したものや半導体からなる板状体も挙げられ
る。
【0011】前記Coの塩としては、例えば硫酸コバル
ト、塩化コバルト、硝酸コバルト等が挙げられ、前記C
uの塩としては、例えば硫酸銅、塩化銅、硝酸銅等が挙
げられる。めっき浴中のコバルトイオン濃度[Co2+
に対する銅イオン濃度[Cu2+]の比([Cu2+]/
[Co2+])は1.0×10-4〜1.0×10-1の範囲
が好ましい。前記コバルトイオン濃度[Co2+]に対す
る銅イオン濃度[Cu2+]の比(以下、[Cu2+
/[Co2+]と記す)を1.0×10-4〜1.0×10
-1としたのは、前記[Cu2+]/[Co2+]が1.0×
10-4未満であると、ほとんどCuの析出が起こらず電
析膜中に磁性相と非磁性相との変調構造が形成されない
傾向が現われ、他方前記[Cu2+]/[Co2+]が1.
0×10-1を超えるとほとんどCuからなる非磁性相の
みの電析膜になり、所望のGMR効果を有する磁性膜が
形成されない傾向が現われるからである。
【0012】めっき浴には前記めっき浴の電気抵抗を抑
え、活性イオン種の電気泳動を抑制するために、例えば
硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム等の支持電解質を添
加してもよく、また電析膜の外観を平滑化するため等の
目的で、例えばチオ尿素、デキストリン等の光沢剤、塩
化物等の平滑化剤、ラウリル硫酸ナトリウム等の界面活
性剤等を用いたピット防止材等の添加剤を必要に応じて
添加してもよい。
【0013】電気めっきを行う際の電流密度は1〜10
0mA/cm2 の範囲が好ましい。このように電気めっ
きを行う際の電流密度を1〜100mA/cm2 とした
のは、前記電流密度が1mA/cm2 未満であると殆ど
Cuのみが電析するためにGMR効果を有する磁性膜が
形成されず、成膜速度が極めて小さくなる傾向が表わ
れ、他方前記電流密度が100mA/cm2 を超えると
逆にCuが電析しにくくなり、GMR効果を有する磁性
膜が形成されにくい傾向が表われるためである。
【0014】電気めっきを行う装置も特に限定されるも
のではなく、通常の電気めっきを行う装置を使用し得
る。
【0015】前記条件による電気めっきにより形成され
たCo−Cu合金は、連続膜であって、Co及びCuの
微結晶の集合体である。
【0016】このように、所定のイオン濃度比([Cu
2+]/[Co2+])及び電流密度で電気めっきを行うこ
とにより比較的容易にGMR効果を有する磁性膜が得ら
れるのは、Cuマトリックス中にCo微結晶が適度に分
散した組織が形成され、実質的に非磁性マトリックス中
に強磁性粒子が分散した膜が形成されるためと推定され
る。
【0017】
【実施例】以下、本発明に係るCo−Cu合金磁性膜の
製造方法の実施例を図面に基づいて説明する。図1は実
施例に係るCo−Cu合金磁性膜の製造方法に用いる電
析装置を模式的に示した概念図である。
【0018】容量が約1リットルの角型の水槽18中に
コバルトイオン源である硫酸コバルトと銅イオン源であ
る硫酸銅とを含有するめっき浴11が張られており、こ
の水槽18は磁気攪拌機兼ヒータ17の上に載置されて
いる。また、この水槽18の中には磁気撹拌子16が入
れられており、磁気攪拌機兼ヒータ17を作動させるこ
とにより水槽18内のめっき浴11の温度と撹拌状態を
制御することができるようになっている。
【0019】一方、このめっき浴11には陽極である白
金板13と陰極で電析を行う際に基板となる銅製基板1
2とがお互いに平行になるような状態で浸漬されてお
り、白金板13及び銅製基板12はそれぞれ配線15を
介して定電流電源14に接続されている。
【0020】従って、磁気攪拌機兼ヒータ17を用いて
めっき浴11を所定の温度に加熱し、磁気撹拌子16を
用いて所定の回転速度でめっき浴を撹拌した状態を保ち
ながら、定電流電源14より一定の電流を流すことによ
り、銅製基板12表面にGMR効果を有するCo−Cu
合金磁性膜(図示せず)が形成されることになる。
【0021】次に、この電析装置10を用いたCo−C
u合金磁性膜の製造方法を具体的に説明する。
【0022】まず、磁気攪拌機兼ヒータ17上に載置し
た水槽18に純水を1リットル入れ、この純水に硫酸コ
バルトと硫酸銅とを表1に示した濃度になるように添加
し、さらに支持電解質として硫酸ナトリウムを0.5m
ol/リットルの濃度になるように添加してめっき浴を
調製した。
【0023】次に電析のための基板として、縦が160
mm、横が40mm、及び厚さが0.4mmの純銅から
なる銅製基板12を用意し、Co−Cu合金磁性膜を形
成させる部分となる銅製基板12下部の40mm×40
mmの領域、及び通電用の端子取付け部分となる上部の
10mm×40mmの領域を残してその他の部分を絶縁
テープで被覆し、これを陰極とした。また同じように作
製した純白金製の白金板13を陽極とした。次に、銅製
基板12及び白金板13を、お互いが平行になるように
アクリル製の板19に1cmの間隔で固定し、つりさげ
型の平行対電極とした。
【0024】次に、めっき浴11の中に磁気撹拌子16
を入れ、毎分500回転で撹拌しながら定電流電源14
を用いて表1に記載した電流密度で定電流直流電解(電
気めっき)を行った。前記電気めっきの時間は総通電量
が5C/cm2 になるまでの時間とし、最終的な膜厚が
1.0μmとなるようにした。このようにして銅製基板
12上に形成されたCo−Cu合金磁性膜についての評
価を行った。
【0025】また比較例として、GMR効果を示す磁性
膜が得られない製造条件、すなわちイオン濃度比([C
2+]/[Co2+])及び電流密度についても上記実施
例の場合と同様に電解(電気めっき)を行い、銅製基板
12上に形成された膜についての評価を行った。
【0026】前記実施例及び比較例につき、Coイオン
濃度、Cuイオン濃度、イオン濃度比([Cu2+]/
[Co2+])、電流密度、磁気抵抗比及びGMR効果に
ついての評価結果を下記の表1に示している。
【0027】なお、得られたCo−Cu合金膜のGMR
効果については、前記実施例及び比較例の場合に得られ
た銅製基板12を、所定の外部磁場を印加することがで
きる励磁コイルにセットし、所定の磁場を印加した後、
銅製基板12上に形成されたCo−Cu合金膜の抵抗率
を4端子法で測定した。
【0028】そして、外部磁場2kOeを印加したとき
の抵抗率Rと、外部磁場が0のときの抵抗率Roとから
数1式で示した磁気抵抗比を求め、この磁気抵抗比が2
%以上のものをGMR効果を示すCo−Cu合金磁性膜
が得られたものとして〇とし、他方Co−Cu合金膜の
磁気抵抗比が2%未満のものをGMR効果を示すCo−
Cu合金磁性膜が得られなかったものとして×とした。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】上記表1及び表2に示した結果より明らか
なように、めっき浴中のCoイオン濃度に対するCuイ
オン濃度の比([Cu2+]/[Co2+])が1.0×1
-4〜1.0×10-1、電流密度が1〜100mA/c
2 の条件で電析した実施例の場合(表1)では、GM
R効果を示すCo−Cu合金磁性膜が得られたのに対
し、前記条件の範囲をはずれた比較例の場合(表2)で
は、GMR効果を示すCo−Cu合金磁性膜が得られな
かった。
【0032】以上のように本発明にあっては、前記のよ
うな条件で、Cuイオン及びCoイオンを含有するめっ
き浴を使用してウエットプロセスである電析を行うの
で、簡便な方法により経済的にGMR効果を示すCo−
Cu合金磁性膜を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るCo−Cu合金磁性膜の
製造方法に用いる電析装置を模式的に示した概念図であ
る。
【符号の説明】
11 めっき浴 12 銅製基板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 めっき浴中のCoイオン濃度に対するC
    uイオン濃度の比([Cu2+]/[Co2+])が1.0
    ×10-4〜1.0×10-1、電流密度が1〜100mA
    /cm2 の条件で電析することを特徴とするCo−Cu
    合金磁性膜の製造方法。
JP22881795A 1995-09-06 1995-09-06 Co−Cu合金磁性膜の製造方法 Pending JPH0974041A (ja)

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