JPH1097910A - Micro-crystallized magnetic thin film and magnetic head and magnetic recorder using the film - Google Patents

Micro-crystallized magnetic thin film and magnetic head and magnetic recorder using the film

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JPH1097910A
JPH1097910A JP8249592A JP24959296A JPH1097910A JP H1097910 A JPH1097910 A JP H1097910A JP 8249592 A JP8249592 A JP 8249592A JP 24959296 A JP24959296 A JP 24959296A JP H1097910 A JPH1097910 A JP H1097910A
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JP
Japan
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magnetic
thin film
magnetic thin
film
film according
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JP8249592A
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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 simultaneously improve soft magnetic characteristics, heat stability and corrosion resistance. SOLUTION: A magnetic thin film contains at least Hf and N and the rest is composed of Fe. The film has a polycrystal structure having at least Fe crystal grains, and compound particles of Hf and N or in addition, Hf metal. The composition ratio of Hf and N is 1.2-1.7 and the film has a soft magnetic property. The film has a high saturation magnetic flux density of Bs>=1.5T or more and exhibits excellent soft magnetic characteristics. The film also exhibits high heat stability and high corrosion resistance as soft magnetic thin film. Thus, a high performance and highly reliable magnetic head and a magnetic recorder using the magnetic head 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、高飽和磁束密度を
有する微結晶析出型のFe系の軟磁性薄膜に係り、特に、
高性能でしかも高信頼性を有する軟磁性薄膜、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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microcrystalline precipitation type Fe-based soft magnetic thin film having a high saturation magnetic flux density.
The present invention relates to a soft magnetic thin film having high performance and high reliability, and 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ともな
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。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。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。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。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。
2. Description of the Related Art With the recent development of a highly information-oriented society, there is an increasing need for a small and high-density information storage device. Among them, magnetic recording devices are used for high-density recording,
Research into downsizing is rapidly advancing. In order to realize high-density recording, a medium having a high coercive force so that recorded magnetic domains are stably present 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. At present, the proposed materials having a high saturation magnetic flux density include Fe-C and Fe-N materials. These materials are heat-treated at a certain temperature in order to develop soft magnetic characteristics. The heat treatment temperature is determined by a temperature (crystallization temperature) required to develop soft magnetic characteristics. This temperature depends on the material system used and its composition. In addition, when manufacturing a magnetic head using this material, especially when the head is a metal-in-gap (MIG) type head, a glass bonding step is included in the head manufacturing process. Annealing is required. 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. This is because when the bonding temperature is high, the strength of the glass is excellent, and when the temperature is low, 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 thermal stability to withstand at least the melting temperature of the glass. In particular, since the soft magnetic properties depend on the size of the precipitated microcrystalline particles, in order to obtain a magnetic film having good soft magnetic properties,
This crystal grain size must be controlled.

【0003】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 have a magnetic property, particularly a coercive force and a saturation magnetic flux density. Due to the fluctuation, the performance of the magnetic head was sometimes reduced. 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.

【0004】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03-20444号公報をあげること
ができる。
[0004] 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, Japanese Patent Application Laid-Open No. 03-20444 can be mentioned.

【0005】[0005]

【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1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。しかしながら、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1.5 T 以上の軟磁性膜につ
いては、皆無と言っても良い。
The above-mentioned prior art discloses an effective method for improving any one of the soft magnetic characteristics, the thermal stability, and the corrosion resistance. . However, a method for simultaneously improving these characteristics 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.

【0006】そこで本発明の目的とする点は、高周波領
域で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薄膜を提供す
ることにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic thin film having good soft magnetic characteristics in a high frequency range, high thermal stability, and high reliability.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的は、微結晶析出
型Fe系磁性薄膜において、少なくともHfとNを含み残部
がFeから構成され、さらに詳しくは、その磁性薄膜が少
なくともFeの結晶粒子を有し、その他に、HfとNの化合
物粒子のみ、或いは、それに加えてHf金属を含む多結晶
構造であり、しかも、そのHfとNの化合物粒子の組成比
が、1.2以上1.7以下であることにより実現できる。さら
に、その磁性薄膜が軟磁気特性を有することが好まし
い。より具体的には、HfとNの化合物粒子が、Hf4N3, Hf
3N2の内より選ばれる少なくとも1種類の化合物であるこ
とが良い。2種類の混合物や不定非化合物であっても良
いことは言うまでもない。先の量論化合物では、HfとN
の化合物粒子であるHf4N3或いは Hf3N2が、生成におい
て化学量論組成からずれるのが普通であり、そのずれが
±10 % であることことが好ましい。その結果、得られ
た少なくともHfとNを含み残部がFeから構成される微結
晶析出型Fe系磁性薄膜において、該Feの結晶粒子のサイ
ズが15 nm 以下であり、該HfとNの化合物粒子のサイズ
が3 nm 以下であることが磁気特性及び耐食性の観点か
ら好ましい。また、先の微結晶析出型Fe系磁性薄膜にお
ける、Hf成分のうちで金属Hfは、結晶相として析出して
いるか、或いは、Feの結晶粒界に析出しているか、その
両方が同時に存在しているかのいずれかである。また、
窒素分の1部分は、Nの1部分がFe中に固溶しており、さ
らに優位には、Fe中に固溶したNの1部分がFeとの間で化
合物を形成していることが、磁気特性及び耐食性の観点
から好ましい。このようにして作製した軟磁性膜の磁気
特性は、飽和磁束密度が1.5 T 以上であり、保磁力が1
Oe 以下であり、しかも50 MHzにおける透磁率が1000以
上である。
The object of the present invention is to provide a microcrystalline precipitation type Fe-based magnetic thin film in which at least Hf and N are contained and the balance is made of Fe. More specifically, the magnetic thin film includes at least Fe crystal grains. Having a polycrystalline structure containing only Hf and N compound particles or a Hf metal in addition thereto, and the composition ratio of the Hf and N compound particles being 1.2 or more and 1.7 or less Can be realized by: Further, the magnetic thin film preferably has soft magnetic characteristics. More specifically, the compound particles of Hf and N are Hf 4 N 3 , Hf
3 N it is good at least one compound selected from among 2. It goes without saying that a mixture of two kinds or an indefinite non-compound may be used. In the stoichiometric compound, Hf and N
Hf 4 N 3 or Hf 3 N 2 , which is a compound particle of the above, usually deviates from the stoichiometric composition in the production, and the deviation is preferably ± 10%. As a result, in the obtained microcrystalline precipitation-type Fe-based magnetic thin film containing at least Hf and N and the balance being Fe, the size of the Fe crystal particles is 15 nm or less, and the Hf and N compound particles are used. Is preferably 3 nm or less from the viewpoint of magnetic properties and corrosion resistance. In the microcrystalline precipitation type Fe-based magnetic thin film, among the Hf components, metal Hf is precipitated as a crystal phase, or is precipitated at a crystal grain boundary of Fe, or both are present simultaneously. Is either. Also,
As for one part of nitrogen, one part of N is dissolved in Fe, and more advantageously, one part of N dissolved in Fe forms a compound with Fe. It is preferable from the viewpoint of magnetic properties and corrosion resistance. The magnetic properties of the soft magnetic film produced in this manner are such that the saturation magnetic flux density is 1.5 T or more and the coercive force is 1
Oe or less, and the magnetic permeability at 50 MHz is 1000 or more.

【0008】磁性膜の組成は、少なくともHfとNを含み
残部がFeから構成される微結晶析出型Fe系磁性薄膜にお
いて、該磁性薄膜の組成が、HfとNの合計が15 at% から
25at% の範囲であり、HfとNの比:〔Hf〕/〔N〕が0.5か
ら1.5の範囲にあることが、磁気特性的にも耐食性的に
も好ましい。
The composition of the magnetic film is such that in a microcrystalline precipitation type Fe-based magnetic thin film containing at least Hf and N and the balance being Fe, the composition of the magnetic thin film is such that the total of Hf and N is 15 at% or less.
It is preferable that the ratio of Hf to N: [Hf] / [N] be in the range of 0.5 to 1.5 in terms of magnetic properties and corrosion resistance.

【0009】ところで、上述の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。さらに、こ
の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。
It is most preferable to use the above-mentioned magnetic film as a soft magnetic film for a magnetic head. In particular, as a magnetic head using the above soft magnetic thin film, metal-in-
A gap type magnetic head is most preferable. Further, this magnetic head is most suitable for recording information on a moving information recording medium using magnetic properties. Most preferably, the information to be recorded is image information and / or audio information. It is most preferable to use a magnetic recording medium layer formed on a tape or a disk as a moving information recording medium.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明を実施例を用いて、さらに
詳しく説明する。スパッタリング法により磁性薄膜を作
製した。ターゲットには、Fe円板上にHfチップを均一に
配置した複合体ターゲットを用い、放電ガスには、Ar/N
2標準混合ガス(混合比:92/8)をそれぞれ用いた。基板に
は、Mn・Znフェライト基板を用いた。結晶方位は(332)
面、基板位置は#4である。基板は、これに限られるので
はなく、本発明の効果は、その種類によるものではな
い。スパッタの条件は、放電ガス圧力が6 mTorr、投入R
F電力密度が400 W/150mmφである。成膜した磁性薄膜の
膜厚は、2 μm である。この磁性膜の組成は、EDX分
析によれば、Fe77Hf9N14である。成膜後の磁性膜を600
℃で30分の熱処理を行った。この温度は、磁性膜の組成
や構造などにより決まるもので、絶対的なあものではな
い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail with reference to embodiments. A magnetic thin film was prepared by a sputtering method. The target used was a composite target in which Hf chips were uniformly arranged on a Fe disk, and the discharge gas was Ar / N
Two standard mixed gases (mixing ratio: 92/8) were used respectively. A Mn / Zn ferrite substrate was used as the substrate. Crystal orientation is (332)
The plane and substrate position are # 4. The substrate is not limited to this, and the effect of the present invention does not depend on the type. The sputtering conditions are as follows: discharge gas pressure is 6 mTorr, input R
F Power density is 400 W / 150mmφ. The thickness of the formed magnetic thin film is 2 μm. According to EDX analysis, the composition of this magnetic film is Fe 77 Hf 9 N 14 . 600 magnetic films after film formation
Heat treatment was performed at 30 ° C. for 30 minutes. This temperature is determined by the composition and structure of the magnetic film, and is not absolute.

【0011】この磁性薄膜の磁気特性を測定した。飽和
磁束密度が1.55 T、保磁力が0.10Oe、透磁率が1 MHz で
は7500、50MHzでは1800であった。磁歪定数は4×10~7
あった。また、比抵抗は 95.8×10~8(Ω・m)であった。
The magnetic characteristics of the magnetic thin film were measured. The saturation magnetic flux density was 1.55 T, the coercive force was 0.10 Oe, and the magnetic permeability was 7500 at 1 MHz and 1800 at 50 MHz. Magnetostriction constant was 4 × 10 ~ 7. The specific resistance was 95.8 × 10 to 8 (Ω · m).

【0012】この磁性薄膜を0.5N NaClaq中へ浸漬した
ときの飽和磁束密度の経時変化により磁性膜の耐食性を
評価した。その結果、200時間の浸漬では、飽和磁束密
度の劣化は見られなかった。また、比較のために、磁性
膜中の〔Hf〕/〔N〕比及びHfとNの総濃度を変化させた
ときの磁性薄膜の磁気特性及び耐食性について調べた結
果を図1にまとめて示す。この図の上図から、〔Hf〕/
〔N〕比が1.5より大きくても、また、0.5より小さくて
も耐食性が劣化することがわかる。この結果から、組成
範囲としては、0.5から1.5のあいだが好適の組成である
ことがわかる。また、HfとNの総濃度と耐食性との関係
については、その濃度が低いほど飽和磁束密度は大きく
なるが、15 at% 未満の濃度では成膜初期に結晶化して
おり、熱処理すると、保磁力が10 Oe 以上になるので、
磁気ヘッド用の磁性膜としては適していないことがわか
る。逆に、総濃度が25 at% を超えると、軟磁気特性は
劣化しないが、飽和磁束密度が1.5 T より小さくなるの
で、高密度記録用の磁気ヘッドとして適さなくなる。以
上の検討より、総濃度は15 at% 以上で、かつ、25at%
以下の濃度が適している。これまで検討してきたことを
まとめると、〔Hf〕/〔N〕比は0.5≦〔Hf〕/〔N〕≦1.5
が良く、また、HfとNの総濃度(〔Hf〕+〔N〕)は、15≦
(〔Hf〕+〔N〕)≦25 の範囲が好適であることがわか
る。
The corrosion resistance of the magnetic film was evaluated by the change over time of the saturation magnetic flux density when the magnetic thin film was immersed in 0.5N NaClaq. As a result, no deterioration of the saturation magnetic flux density was observed after immersion for 200 hours. Further, for comparison, the results of examining the magnetic properties and corrosion resistance of the magnetic thin film when the [Hf] / [N] ratio and the total concentration of Hf and N in the magnetic film were changed are shown in FIG. . From the top of this figure, [Hf] /
It can be seen that the corrosion resistance is deteriorated even if the [N] ratio is larger than 1.5 or smaller than 0.5. From this result, it can be seen that the composition range is between 0.5 and 1.5, but is a suitable composition. Regarding the relationship between the total concentration of Hf and N and the corrosion resistance, the lower the concentration, the higher the saturation magnetic flux density.However, if the concentration is less than 15 at%, the film is crystallized in the early stage of film formation. Is more than 10 Oe,
It can be seen that it is not suitable as a magnetic film for a magnetic head. Conversely, if the total concentration exceeds 25 at%, the soft magnetic characteristics do not deteriorate, but the saturation magnetic flux density becomes smaller than 1.5 T, making the magnetic head unsuitable for high-density recording magnetic heads. From the above examination, the total concentration was 15 at% or more and 25 at%
The following concentrations are suitable: To summarize what we have studied so far, the (Hf) / [N] ratio is 0.5 ≦ [Hf] / [N] ≦ 1.5
Is good, and the total concentration of Hf and N ((Hf) + (N)) is 15 ≦
It is understood that the range of ([Hf] + [N]) ≦ 25 is preferable.

【0013】次に、上述の磁気特性及び耐食性に優れた
Fe77Hf9N14 磁性薄膜の構造を透過型電子顕微鏡を用い
て構造解析を行った。その結果を図2に示す。この図
は、Fe77Hf9N14 の格子像観察結果をもとに、格子像と
電子線回折とがフーリエ変換の関係にあることを用い
て、格子像の解析を行い、結晶相との対応について調べ
た結果を示している。それによると、Feの結晶粒子のサ
イズはほぼ8 nm であり、同一の磁気特性を有するFe-Ta
-C膜の8 nm 〜15 nm より分布が小さくなっているとと
もに、結晶粒子サイズも小さい。また、Hf-N結晶粒子
は、そのサイズは2nmであり、先のFe-Ta-C膜では、TaC
粒子の3 nm 〜5 nm に比べて、Fe-Hf-N 系とすることに
よりHf-N粒子が微細化していることがわかる。この時の
形成されているHf-N系の化合物は、電子線回折の結果か
ら求めた格子面間隔から、Hf, Hf4N3,或いは Hf3N2が形
成していることがわかる。また、Hfの1部は、マイクロ
オージェ分光法により分析したところ、Feの結晶粒子の
粒界に析出し、Fe結晶相の成長を抑制していることがわ
かる。そこで、次に、このFe-Hf-N 系において、成膜後
の熱処理条件や成膜時の窒素濃度を変化させてHf-N粒子
サイズ及び量論比を変化させた。それによると、Hf-N粒
子サイズは変化させないで、HfとNの量論比を変化させ
てHfNとした場合は、磁気特性は変化しないが、先のNaC
laq浸漬試験の結果、飽和磁束密度が200時間の浸漬で、
初期値の約15%が減少し、耐食性が劣化した。また、窒
素濃度を低くして、〔Hf〕/〔N〕比を1.7より大きくす
る(Hfリッチ)と、磁気特性が劣化した。これは、結晶化
反応が十分生じていないためである。このことから、Hf
-N化合物における〔Hf〕/〔N〕比は、1.2から1.7の間が
適当である。また、Feの結晶粒子サイズは、磁気特性的
には5 nm 以上で、20 nm が好適であり、耐食性的には1
5 nm 以下であることが好ましく、この結果から、良好
なFeの結晶粒子サイズは、5 nmから15 nm の範囲にある
必要がある。
Next, the above-mentioned magnetic properties and corrosion resistance are excellent.
The structure of the Fe 77 Hf 9 N 14 magnetic thin film was analyzed using a transmission electron microscope. The result is shown in FIG. In this figure, based on the observation result of the lattice image of Fe 77 Hf 9 N 14 , the lattice image was analyzed using the fact that the lattice image and electron diffraction The result of examining the correspondence is shown. According to this, the size of Fe crystal grains is almost 8 nm, and Fe-Ta
The distribution is smaller than the 8 nm to 15 nm of the -C film, and the crystal grain size is also small. The Hf-N crystal particles have a size of 2 nm, and the Fe-Ta-C film
It can be seen that the Fe-Hf-N system makes the Hf-N particles finer than the 3 nm to 5 nm particles. Compounds of Hf-N system are formed at this time, the lattice spacing obtained from the results of electron diffraction, Hf, Hf 4 N 3, or it can be seen that the Hf 3 N 2 is formed. Further, when a part of Hf was analyzed by micro Auger spectroscopy, it was found that it precipitated at the grain boundaries of Fe crystal particles and suppressed the growth of the Fe crystal phase. Then, in this Fe-Hf-N 2 system, the Hf-N particle size and the stoichiometric ratio were changed by changing the heat treatment conditions after film formation and the nitrogen concentration during film formation. According to this, when the Hf-N particle size was not changed and the stoichiometric ratio of Hf and N was changed to HfN, the magnetic properties did not change, but the NaC
As a result of laq immersion test, when the saturation magnetic flux density was immersed for 200 hours,
Approximately 15% of the initial value decreased, and the corrosion resistance deteriorated. When the nitrogen concentration was lowered and the [Hf] / [N] ratio was made larger than 1.7 (Hf-rich), the magnetic properties deteriorated. This is because the crystallization reaction has not sufficiently occurred. From this, Hf
The [Hf] / [N] ratio of the -N compound is suitably between 1.2 and 1.7. Further, the crystal grain size of Fe is preferably 5 nm or more in terms of magnetic properties, preferably 20 nm, and 1 mm in terms of corrosion resistance.
It is preferably 5 nm or less, and from this result, a good Fe crystal particle size needs to be in the range of 5 nm to 15 nm.

【0014】上記の磁性膜を用いて、MIG(メタルインギ
ャップ)型ヘッドを作製した。その構造を示す概略図を
図3に示す。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、Fe80Hf8N12 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)
によりボンディングした。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
ッドにおいては、膜剥離などは生じなかった。
An MIG (metal-in-gap) head was manufactured using the above magnetic film. FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure. In manufacturing the magnetic head, the soft magnetic thin film (1) was formed on a single crystal ferrite substrate (2). Here, the composition of the magnetic film used, a Fe 80 Hf 8 N 12. Gap part
(3) is the soft magnetic thin film formed on the ferrite substrate (2).
(1) After forming SiO 2 to a thickness of 200 nm on top, Cr
Was formed. This is heat-treated at 600 ° C for 30 minutes in a nitrogen stream, and a head substrate of the same shape is made of low-melting glass (4).
Bonding. Here, the heat treatment temperature is governed by the physical properties of the glass such as the glass fusing temperature in the 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. No film peeling or the like occurred in the magnetic head thus manufactured.

【0015】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40dB 以上
が得られた。ここで、相対速度は 36 m/s、データ転送
レートは 46.1 Mbps、トラック幅は40μm である。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。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MIG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2000
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。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。
Using this magnetic head, a VTR device was manufactured, and a tape was run to record image information. When the digital information of HDTV was recorded, the S / N was more than 40dB. Here, the relative speed is 36 m / s, the data transfer rate is 46.1 Mbps, and the track width is 40 μm. The corrosion resistance of this head was measured by immersion test method in 0.5N sodium chloride aqueous solution, and high temperature and high humidity environment (60 ° C, relative humidity: 95
%) By the dew condensation test method. First, the MIG type head chip was immersed in a 0.5 N aqueous sodium chloride solution for 500 hours. Thereafter, 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. In addition, the evaluation by the dew condensation test method in a high-temperature and high-humidity environment (60 ° C, relative humidity: 95%) was performed by fixing the above MIG head on a Peltier element and maintaining the temperature at 10 ° C. : 95% left in the environment. As a result, dew condensation occurred on the entire head. 2000 in this state
When left in this environment for more than an hour, no occurrence of corrosion, deterioration of recording characteristics and reproduction signals was observed. Although the description has been given by taking the VTR magnetic head as an example, the effect of the present invention can be applied to a magnetic disk, a magnetic tape device using helical scan, and the like, and does not depend on the device.

【0016】図4に磁気テープ装置の一例を示す。FIG. 4 shows an example of a magnetic tape device.

【0017】[0017]

【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において、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 ≧ 1.5 T or more, exhibiting good soft magnetic properties, and having high thermal stability and high corrosion resistance can be obtained. be able to. 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, in various magnetic recording devices such as a VTR device, a magnetic tape device and a magnetic disk device, a magnetic recording medium having a high coercive force can be sufficiently magnetized, so that high density recording is possible.

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

【図1】本発明の磁性膜の組成と耐食性の関係を示す
図。
FIG. 1 is a view showing the relationship between the composition of a magnetic film of the present invention and corrosion resistance.

【図2】本発明の磁性膜の構造を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a structure of a magnetic film of the present invention.

【図3】本発明の磁気ヘッドの構造を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a structure of a magnetic head of the present invention.

【図4】本発明の磁気記録装置を適用した磁気テープ装
置の一例を示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a magnetic tape device to which the magnetic recording device of the present invention has been applied.

【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 (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくともHfとNを含み残部がFeから構成
される磁性薄膜が、Feの結晶粒子と、HfとNの化合物粒
子および/またはHf金属からなる多結晶構造であり、し
かも、該HfとNの化合物粒子の組成比が、1.2以上、1.7
以下であり、かつ、該磁性薄膜が軟磁気特性を有するこ
とを特徴とする微結晶析出型の磁性薄膜。
1. A magnetic thin film comprising at least Hf and N and the balance being Fe, wherein the magnetic thin film has a polycrystalline structure comprising Fe crystal particles, Hf and N compound particles and / or Hf metal. The composition ratio of the compound particles of Hf and N is 1.2 or more, 1.7
A microcrystalline precipitation type magnetic thin film, which is as follows, and wherein the magnetic thin film has soft magnetic characteristics.
【請求項2】上記HfとNの化合物粒子が、Hf4N3, Hf3N2
の内より選ばれる少なくとも1種類の化合物であること
を特徴とする請求項1記載の微結晶析出型の磁性薄膜。
2. The method according to claim 1, wherein the compound particles of Hf and N are Hf 4 N 3 , Hf 3 N 2
The microcrystalline precipitation type magnetic thin film according to claim 1, wherein the magnetic thin film is at least one compound selected from the group consisting of:
【請求項3】上記HfとNの化合物粒子であるHf4N3, Hf3N
2が、化学量論組成からのずれが±10 % であることを特
徴とする請求項2記載の微結晶析出型の磁性薄膜。
3. Hf 4 N 3 , Hf 3 N
3. The microcrystalline precipitation-type magnetic thin film according to claim 2, wherein the deviation from the stoichiometric composition is ± 10%.
【請求項4】上記HfとNの化合物粒子が、HfとNの不定比
化合物であることを特徴とする請求項1記載の微結晶析
出型の磁性薄膜。
4. The microcrystalline precipitation type magnetic thin film according to claim 1, wherein the compound particles of Hf and N are nonstoichiometric compounds of Hf and N.
【請求項5】Feの結晶粒子のサイズが15 nm 以下であ
り、HfとNの化合物粒子のサイズが3 nm 以下であること
を特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の微
結晶析出型の磁性薄膜。
5. The fine particle according to claim 1, wherein the size of Fe crystal particles is 15 nm or less, and the size of Hf and N compound particles is 3 nm or less. Crystal precipitation type magnetic thin film.
【請求項6】Hf成分のうちで金属Hfが結晶相として析出
しているか、および/または、Feの結晶粒界に析出して
いることを特徴とする請求項1から5までのいずれかに
記載の微結晶析出型の磁性薄膜。
6. The method according to claim 1, wherein the metal Hf in the Hf component is precipitated as a crystal phase and / or is precipitated at a grain boundary of Fe. The microcrystalline precipitation type magnetic thin film according to the above.
【請求項7】Nの1部分がFe中に固溶しており、かつ、Fe
中に固溶したNの1部分がFeとの間で化合物を形成してい
ることを特徴とする請求項1から6までのいずれかに記
載の微結晶析出型の磁性薄膜。
7. A method according to claim 1, wherein one part of N is dissolved in Fe and
7. The microcrystalline precipitation type magnetic thin film according to claim 1, wherein one part of N dissolved in the solid solution forms a compound with Fe.
【請求項8】Fe相についてはFe中へNを固溶させるこ
と、および/または、結晶粒界にHfを析出させることに
より、また、HfとNの化合物相についてはHfとNの化学量
論比を制御することにより結晶粒子サイズを制御したこ
とを特徴とする請求項1から7までのいずれかに記載の
微結晶析出型の磁性薄膜。
8. For the Fe phase, by dissolving N in Fe and / or by depositing Hf at the crystal grain boundaries, and for the compound phase of Hf and N, the stoichiometry of Hf and N 8. The microcrystalline precipitation type magnetic thin film according to claim 1, wherein the crystal grain size is controlled by controlling the stoichiometric ratio.
【請求項9】磁性薄膜の組成が、HfとNの合計が15 at%
から25 at% の範囲であり、HfとNの比:〔Hf〕/〔N〕が
0.5から1.5の範囲にあることを特徴とする請求項1から
8までのいずれかに記載の微結晶析出型の磁性薄膜。
9. The composition of the magnetic thin film, wherein the total of Hf and N is 15 at%.
From 25 at% to the ratio of Hf to N: (Hf) / (N)
The microcrystalline precipitation type magnetic thin film according to any one of claims 1 to 8, wherein the magnetic thin film is in a range of 0.5 to 1.5.
【請求項10】軟磁性膜の飽和磁束密度が1.5 T 以上で
あり、保磁力が1 Oe 以下であり、しかも50 MHzにおけ
る透磁率が1000以上であることを特徴とする請求項1か
ら9までのいずれかに記載の微結晶析出型の磁性薄膜。
10. The soft magnetic film according to claim 1, wherein the soft magnetic film has a saturation magnetic flux density of 1.5 T or more, a coercive force of 1 Oe or less, and a magnetic permeability at 50 MHz of 1000 or more. The microcrystalline precipitation type magnetic thin film according to any one of the above.
【請求項11】請求項1から10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ことを特徴とする磁気ヘ
ッド。
11. A magnetic head using the soft magnetic film according to claim 1 as a soft magnetic film for a magnetic head.
【請求項12】請求項1から10記載の軟磁性膜を用いた
磁気ヘッドがメタル・イン・ギャップ型の磁気ヘッドであ
ることを特徴とする磁気ヘッド。
12. A magnetic head using the soft magnetic film according to claim 1 as a metal-in-gap type magnetic head.
【請求項13】請求項11または12記載の磁気ヘッドを用
いて、移動する情報記録媒体に磁気的性質を用いて情報
を記録したことを特徴とする磁気記録装置。
13. A magnetic recording apparatus using the magnetic head according to claim 11, wherein information is recorded on a moving information recording medium using magnetic properties.
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