JPS59130408A - 磁性体膜およびそれを用いた磁気ヘッド - Google Patents
磁性体膜およびそれを用いた磁気ヘッドInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は磁気ヘッド用コア材料に係り、とくに高密度磁
気記録に好適な性能を発揮する磁気へラドコア用磁性体
膜に関する。
気記録に好適な性能を発揮する磁気へラドコア用磁性体
膜に関する。
磁気記録の高密度化の進歩はめざましく、メタルテープ
の出現によって従来の酸化物テープの保磁力Hcの60
0〜7000eに対して1200〜16000eのもの
が容易に得られるようになった。このような高保磁力記
録媒体に十分記録するためには、高飽和磁束密度を有す
る磁気ヘッド用の磁性材料が要求される。高飽和磁束密
度を有する磁性材料はFe、C01N1を主成分とした
合金で、10000ガウス以上のものを容易に得ること
ができる。
の出現によって従来の酸化物テープの保磁力Hcの60
0〜7000eに対して1200〜16000eのもの
が容易に得られるようになった。このような高保磁力記
録媒体に十分記録するためには、高飽和磁束密度を有す
る磁気ヘッド用の磁性材料が要求される。高飽和磁束密
度を有する磁性材料はFe、C01N1を主成分とした
合金で、10000ガウス以上のものを容易に得ること
ができる。
従来、磁気ヘッド等に金属磁性材料を用いる場合は、高
周波領域における渦電流損をおさえるために磁性体膜を
電気的に絶縁して積層した構造がとられている。その製
造方法はスパッタリング、真空蒸着、イオンブレーティ
ングやメッキ等のい−わゆる薄膜形成技術によって行な
われている。
周波領域における渦電流損をおさえるために磁性体膜を
電気的に絶縁して積層した構造がとられている。その製
造方法はスパッタリング、真空蒸着、イオンブレーティ
ングやメッキ等のい−わゆる薄膜形成技術によって行な
われている。
第1図は従来の積層磁性体膜の構造を示す図である。す
なわち、非磁性絶縁基板13上に磁性体層10と非磁性
絶縁層1]を交互に順次形成し、積層体を得るものがよ
く知られている。ここで、各磁性体層10の厚さは数ミ
クロン、非磁性絶縁層11は磁性体層の1/10程度の
厚さを有している。しかし、結晶質の金属磁性体膜は、
図において12で示すような柱状構造を示すため、柱状
構造の境界で磁化を動きに<<シ、保磁力を大きくして
いることがある。このような保磁力の大きい磁性体膜で
磁気ヘッドを作製した場合、外部から大きな磁界が与え
られたとき、磁気へラドコアが帯磁してしまうことが問
題となる。
なわち、非磁性絶縁基板13上に磁性体層10と非磁性
絶縁層1]を交互に順次形成し、積層体を得るものがよ
く知られている。ここで、各磁性体層10の厚さは数ミ
クロン、非磁性絶縁層11は磁性体層の1/10程度の
厚さを有している。しかし、結晶質の金属磁性体膜は、
図において12で示すような柱状構造を示すため、柱状
構造の境界で磁化を動きに<<シ、保磁力を大きくして
いることがある。このような保磁力の大きい磁性体膜で
磁気ヘッドを作製した場合、外部から大きな磁界が与え
られたとき、磁気へラドコアが帯磁してしまうことが問
題となる。
この問題を解決するための他の提案として、サブミクロ
ン厚さの磁性体層と1’OOOA厚さ程度の非磁性体層
とを交互に積層することによって保磁力を低減する方法
がある。例えば、スパッタリングによって得られた約1
μm厚さのFe −6,5%Si合金の単層膜では数エ
ルステッドの保磁力を有するが−1−記提案の方法によ
れば、保磁力をloe・程度まで低減できる。しかし、
最も低い保磁力を示すものでもQ、30eが限度であっ
た。そのため、環気ヘット用4A料としては満足できる
ものではなかった。
ン厚さの磁性体層と1’OOOA厚さ程度の非磁性体層
とを交互に積層することによって保磁力を低減する方法
がある。例えば、スパッタリングによって得られた約1
μm厚さのFe −6,5%Si合金の単層膜では数エ
ルステッドの保磁力を有するが−1−記提案の方法によ
れば、保磁力をloe・程度まで低減できる。しかし、
最も低い保磁力を示すものでもQ、30eが限度であっ
た。そのため、環気ヘット用4A料としては満足できる
ものではなかった。
本発明の1」的は高保磁力記録媒体に対して優れた記録
再生特性を示す磁気ヘッド用の磁性体膜を提供すること
にあり、と(に、磁性体膜が高飽和磁束密度の磁性体か
らなり、低い保磁力で、高透磁率を有する積層磁性体膜
を提供することにある。
再生特性を示す磁気ヘッド用の磁性体膜を提供すること
にあり、と(に、磁性体膜が高飽和磁束密度の磁性体か
らなり、低い保磁力で、高透磁率を有する積層磁性体膜
を提供することにある。
本発明は、従来からの方法で形成された磁性体層と非磁
性絶縁体層を交互に積層した積層磁性体膜では得られな
い低保磁力の磁性体膜を10000ガウス以上の高飽和
磁束密度を有する結晶質の金属・磁性体を用いて容易に
得られるようにしたものである。
性絶縁体層を交互に積層した積層磁性体膜では得られな
い低保磁力の磁性体膜を10000ガウス以上の高飽和
磁束密度を有する結晶質の金属・磁性体を用いて容易に
得られるようにしたものである。
本発明者らは、このような積層磁性体膜は、従来の積層
磁性体膜において、磁性体層の間に設ける中間膜として
の非磁性絶縁体層の代りに、前記−・磁性体層とは異な
る磁性体層を中間膜として用いることによって達成でき
ることを見出した。特に中間膜に用いる磁性体は、比較
的保磁力が小さく(lQOe以下)、磁歪の小さな(1
0’以下)材料が好ましいことを見出した。
磁性体膜において、磁性体層の間に設ける中間膜として
の非磁性絶縁体層の代りに、前記−・磁性体層とは異な
る磁性体層を中間膜として用いることによって達成でき
ることを見出した。特に中間膜に用いる磁性体は、比較
的保磁力が小さく(lQOe以下)、磁歪の小さな(1
0’以下)材料が好ましいことを見出した。
第2図は本発明の磁性体膜の構造を示す断面図である。
図において、20は高飽和磁束密度を有するFeあるい
はCoを主成分とする磁性合金からなる主磁性体膜、2
1は比較的保磁力および磁歪の小さいNi −Fe合金
(パーマロイ)あるいは非晶質磁性合金からなる中間磁
性体膜、23は非磁性基板である。
はCoを主成分とする磁性合金からなる主磁性体膜、2
1は比較的保磁力および磁歪の小さいNi −Fe合金
(パーマロイ)あるいは非晶質磁性合金からなる中間磁
性体膜、23は非磁性基板である。
この中間磁性体膜21は厚さ30〜500Aのご(薄い
層からなり、主磁性体膜20は柱状晶構造が磁気的に大
きな悪影響を与えない程度の膜厚となるように形成し、
中間磁性体層21によって主磁性体層2゜の柱状晶構造
22が細分化されるようにする。このような構造にすれ
ば、柱状組織に沿って膜面に垂直に向っていた磁化や、
柱状組織の境界で動きにくくなっていた磁化が、膜面内
に向き、膜面内を小さな磁界で動(ようになるので、保
磁力が小さくなる。また、この場合、中間磁性体膜21
が各主磁性体膜20の磁気的連結を補ない、磁化の動き
を助けているものと思われる。
層からなり、主磁性体膜20は柱状晶構造が磁気的に大
きな悪影響を与えない程度の膜厚となるように形成し、
中間磁性体層21によって主磁性体層2゜の柱状晶構造
22が細分化されるようにする。このような構造にすれ
ば、柱状組織に沿って膜面に垂直に向っていた磁化や、
柱状組織の境界で動きにくくなっていた磁化が、膜面内
に向き、膜面内を小さな磁界で動(ようになるので、保
磁力が小さくなる。また、この場合、中間磁性体膜21
が各主磁性体膜20の磁気的連結を補ない、磁化の動き
を助けているものと思われる。
本発明はFeあるいはCoを主成分とし、高飽和磁束密
度を有する複数枚の主磁性体膜と、該主磁性体膜間に介
在するNi −Fe合金もしくは非晶質磁性合金膜によ
る中間磁性体膜からなる積層構造を有する。
度を有する複数枚の主磁性体膜と、該主磁性体膜間に介
在するNi −Fe合金もしくは非晶質磁性合金膜によ
る中間磁性体膜からなる積層構造を有する。
本発明の主磁性体膜は、Feを主成分とし、Sl、M、
’riの中から選んだ何れが1種または2種以上を含み
、またはCoを主成分とし、Fe、■、Ti、Snの中
から選んだ何れか1種または2種以上を含み、磁歪が小
さく(10−6以下)、高飽和磁束密度(10000゜
0以上)を有する磁性合金膜からなる。磁歪bilO−
6・を越えると応力の作用によって磁気特性のばらつき
が大きくなる不都合を生、じ、飽和磁束密度が1000
00未満であると保磁力の大きな媒体に対して十分記録
できないため好ましくない。なお、主磁性体膜組成は、
耐食性、耐摩耗性、磁歪制御等の目的で他の添加物を1
0%以下の量で添加してもよい。ただし、12000e
以上の高保磁力の磁気記録媒体に適用する磁気ヘッド材
料として用いる場合には、主磁性体膜の飽和磁束密度を
1.0000ガウス以上、保磁力を100e以下にする
ことが望ましい。
’riの中から選んだ何れが1種または2種以上を含み
、またはCoを主成分とし、Fe、■、Ti、Snの中
から選んだ何れか1種または2種以上を含み、磁歪が小
さく(10−6以下)、高飽和磁束密度(10000゜
0以上)を有する磁性合金膜からなる。磁歪bilO−
6・を越えると応力の作用によって磁気特性のばらつき
が大きくなる不都合を生、じ、飽和磁束密度が1000
00未満であると保磁力の大きな媒体に対して十分記録
できないため好ましくない。なお、主磁性体膜組成は、
耐食性、耐摩耗性、磁歪制御等の目的で他の添加物を1
0%以下の量で添加してもよい。ただし、12000e
以上の高保磁力の磁気記録媒体に適用する磁気ヘッド材
料として用いる場合には、主磁性体膜の飽和磁束密度を
1.0000ガウス以上、保磁力を100e以下にする
ことが望ましい。
一方、中間磁性体膜は、Ni−Fe合金(パーマロイ)
あるいは非晶質磁性合金からなり、保磁力が小さく (
100e以下)、磁歪が小さい(1,0−6以下)の合
金組成のものが望ましい。また、主磁性体膜と同一合金
を用いると、その柱状組織か主磁性体膜の柱状組織とつ
ながってしまうのであまり良い結果は得られない。その
点、非晶質磁性合金は好適である。保磁力が大きい磁性
体を用いた場合、中間磁性体膜の膜厚を厚くしすぎると
中間磁性体膜の保磁力の影響が桿われ、低保磁力、高透
磁率の積層磁性体膜が得難いという欠点が生じる。その
点、中間膜として保磁力の小さい磁性体を30〜500
Aの膜厚で用いれば、比較的容易に微細構造の多層磁
性体膜が得られる。
あるいは非晶質磁性合金からなり、保磁力が小さく (
100e以下)、磁歪が小さい(1,0−6以下)の合
金組成のものが望ましい。また、主磁性体膜と同一合金
を用いると、その柱状組織か主磁性体膜の柱状組織とつ
ながってしまうのであまり良い結果は得られない。その
点、非晶質磁性合金は好適である。保磁力が大きい磁性
体を用いた場合、中間磁性体膜の膜厚を厚くしすぎると
中間磁性体膜の保磁力の影響が桿われ、低保磁力、高透
磁率の積層磁性体膜が得難いという欠点が生じる。その
点、中間膜として保磁力の小さい磁性体を30〜500
Aの膜厚で用いれば、比較的容易に微細構造の多層磁
性体膜が得られる。
本発明は、主磁性体膜が単層膜において、柱状(または
針状)構造を示すような結晶質の磁性体膜において有効
である。とくに、単層膜において数エルステッド程度の
保磁力を有する磁性体膜に本発明を適用すれば、保磁力
を約1桁低減することが可能である。
針状)構造を示すような結晶質の磁性体膜において有効
である。とくに、単層膜において数エルステッド程度の
保磁力を有する磁性体膜に本発明を適用すれば、保磁力
を約1桁低減することが可能である。
本発明における主磁性体膜の各層の厚みは05μm以下
、好適には0.05〜03μmであることが望ましい。
、好適には0.05〜03μmであることが望ましい。
005μm以下では中間磁性体膜の磁性が勝り、中間磁
性体膜を薄くすると、均一の膜が得難く、安定な微細構
造が得られない。0.5μm以上では柱状組織の影響が
強(、保磁力が大きくなってしまう。
性体膜を薄くすると、均一の膜が得難く、安定な微細構
造が得られない。0.5μm以上では柱状組織の影響が
強(、保磁力が大きくなってしまう。
また、中間磁性体膜の各層の膜厚は30〜500 A、
好適には50〜300 Aであることが望ましい。30
A以下では中間磁性体膜の磁気的性質の効果が薄れ、5
00A以上では中間磁性体膜の磁性が強調され、保磁力
が太き(なってしまう。上記のような主磁性体膜と中間
磁性体膜とを積層した本発明の積層磁性体膜は、従来の
主磁性体膜と非磁性絶縁体中間膜で構成した積層磁性体
膜に比べ、保磁力の低い磁性体膜を得ることができる。
好適には50〜300 Aであることが望ましい。30
A以下では中間磁性体膜の磁気的性質の効果が薄れ、5
00A以上では中間磁性体膜の磁性が強調され、保磁力
が太き(なってしまう。上記のような主磁性体膜と中間
磁性体膜とを積層した本発明の積層磁性体膜は、従来の
主磁性体膜と非磁性絶縁体中間膜で構成した積層磁性体
膜に比べ、保磁力の低い磁性体膜を得ることができる。
一方、中間磁性体膜は、磁歪が1.X10−6以下のN
i −Fe合金、例えば、N181重量%、Fe 19
重量%近傍の組成のものが望ましい。非晶質磁性合金で
は、例えば、CoにZr5Ti、 Mo、 Nb5WS
AA、 Ni、 Cr。
i −Fe合金、例えば、N181重量%、Fe 19
重量%近傍の組成のものが望ましい。非晶質磁性合金で
は、例えば、CoにZr5Ti、 Mo、 Nb5WS
AA、 Ni、 Cr。
Si、Bのうちの1種または2種以上の元素を添加した
もの、あるいはC01Fe、NiにSi、B、P等を添
加したもので、保磁力が数エルステッド以下のものが用
いられるが、必ずしもこれらに限定する必要はない。結
晶化温度は高い方が好ましい。結晶化すると保磁力は急
激に大きくなるからであり保磁力100e以上のものは
中間磁性体膜としての磁性が勝り、多層膜の保磁力が太
き(なってしまうので好ましくない。
もの、あるいはC01Fe、NiにSi、B、P等を添
加したもので、保磁力が数エルステッド以下のものが用
いられるが、必ずしもこれらに限定する必要はない。結
晶化温度は高い方が好ましい。結晶化すると保磁力は急
激に大きくなるからであり保磁力100e以上のものは
中間磁性体膜としての磁性が勝り、多層膜の保磁力が太
き(なってしまうので好ましくない。
以上において、主磁性体膜と中間磁性体膜の積層枚数は
使用目的により要求される積層磁性体膜の膜厚に応じて
、主磁性体膜と中間磁性体膜の積層枚数は、使用目的に
より要求される積層磁性体膜の膜厚に応じて、両者それ
ぞれの膜厚と共に、所定の特性が得られるように選択す
るものである。
使用目的により要求される積層磁性体膜の膜厚に応じて
、主磁性体膜と中間磁性体膜の積層枚数は、使用目的に
より要求される積層磁性体膜の膜厚に応じて、両者それ
ぞれの膜厚と共に、所定の特性が得られるように選択す
るものである。
さらに、前記主磁性体膜と中間磁性体膜とからなる適当
な厚さの単位積層磁性体膜をSiO2膜、Al2O3膜
のような電気絶縁性のある非磁性絶縁体膜を介して所定
枚数積層することによって、高周波特性の優れた本発明
による厚膜積層磁性体膜を得ることかできる。ここで、
単位積層磁性体膜の積層枚数と厚膜積層磁性体膜におけ
る単位積層磁性体膜の積層枚数は、使用目的により要求
される厚膜積層磁性体膜の膜厚に応じて、主磁性体膜、
中間磁性体膜、非磁性絶縁体膜のそれぞれの膜厚と共に
所望の特性が得られるように選択するものである。
な厚さの単位積層磁性体膜をSiO2膜、Al2O3膜
のような電気絶縁性のある非磁性絶縁体膜を介して所定
枚数積層することによって、高周波特性の優れた本発明
による厚膜積層磁性体膜を得ることかできる。ここで、
単位積層磁性体膜の積層枚数と厚膜積層磁性体膜におけ
る単位積層磁性体膜の積層枚数は、使用目的により要求
される厚膜積層磁性体膜の膜厚に応じて、主磁性体膜、
中間磁性体膜、非磁性絶縁体膜のそれぞれの膜厚と共に
所望の特性が得られるように選択するものである。
上記非磁性絶縁体膜は通常0.05μm〜1μmの厚さ
とする。非磁性絶縁体膜の厚さが1μmより犬であると
透磁率等の磁気特性が低下し、0.05μmより小にな
ると健全な膜の形成が困難となり層間絶縁が・不十分と
なり、いずれも好ましくない。
とする。非磁性絶縁体膜の厚さが1μmより犬であると
透磁率等の磁気特性が低下し、0.05μmより小にな
ると健全な膜の形成が困難となり層間絶縁が・不十分と
なり、いずれも好ましくない。
また、非磁性絶縁体層を介して積層する単位積層磁性体
膜は通常10〜50枚位の主磁性体膜を中間磁性体膜を
介して積層したものを用いる。30枚位であると高周波
特性に優れた磁性体膜が得られ好都合である。
膜は通常10〜50枚位の主磁性体膜を中間磁性体膜を
介して積層したものを用いる。30枚位であると高周波
特性に優れた磁性体膜が得られ好都合である。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
磁性体膜の形成は、第3図に示すようなRFスッタリン
グ装置を用いた。真空容器30内には3つの独立した対
向電極を有し、電極31.32.33はターゲット電極
(陰極)で、電極31にはFeもしくはCOを主成分と
した主磁性体膜を形成するための合金ターゲットが配置
され、電極32には中間磁性体膜となるNi −Fe合
金(パーマロイ)もしくは非晶質磁性合金膜を形成する
ための合金ターゲットが配置され、電極33には非磁性
体絶縁体層を形成するための5i02、Al2O3等の
絶縁体からなるターゲットが配置される。一方、電極3
4.35.36はそれぞれ前記ターゲット電極31.3
2.33の直下に設けた試料電極(陽極)で、試料37
は目的に応じて、それぞれの試料電極上に移動できるよ
うになっている。また、必要に応じて、形成される磁性
体膜の磁化容易軸方向が膜面内となるように、スパッタ
リング時に電磁石38.38’によって試料37の面内
に磁界が印加されるようになっている。なお、放電はア
ルゴンガス中で行なわれ、同ガスはガス導入管′59か
ら真空容器60内に導入される。40は容器60の排気
孔、41は電極切シ換え器である。
グ装置を用いた。真空容器30内には3つの独立した対
向電極を有し、電極31.32.33はターゲット電極
(陰極)で、電極31にはFeもしくはCOを主成分と
した主磁性体膜を形成するための合金ターゲットが配置
され、電極32には中間磁性体膜となるNi −Fe合
金(パーマロイ)もしくは非晶質磁性合金膜を形成する
ための合金ターゲットが配置され、電極33には非磁性
体絶縁体層を形成するための5i02、Al2O3等の
絶縁体からなるターゲットが配置される。一方、電極3
4.35.36はそれぞれ前記ターゲット電極31.3
2.33の直下に設けた試料電極(陽極)で、試料37
は目的に応じて、それぞれの試料電極上に移動できるよ
うになっている。また、必要に応じて、形成される磁性
体膜の磁化容易軸方向が膜面内となるように、スパッタ
リング時に電磁石38.38’によって試料37の面内
に磁界が印加されるようになっている。なお、放電はア
ルゴンガス中で行なわれ、同ガスはガス導入管′59か
ら真空容器60内に導入される。40は容器60の排気
孔、41は電極切シ換え器である。
まず、主磁性体膜とするFe −6,,5%Si (重
量係)膜の形成について述べる。
量係)膜の形成について述べる。
比較的好条件でスパッタリングするだめに選ばれた諸条
件は以下のようである。
件は以下のようである。
ターゲット組成・・・・・・・・・ Fe −7,5%
Si高周波電力密度・・・・・・・・・ 2.8 W/
。m2アルゴン圧力 ・・・・・・・・・ 2 X 1
0 ’ Torr基板温度 ・・・・・・・・ 6
50℃電極間距離 ・・・・・・・・・ 25mm膜
厚 ・・・・・・・・・ 1.5μm(参考例
)0.1μm(本実施例) この結果得られた単層膜の磁気特性は、保磁力Hc ;
2,5oe、5MHzにおける透磁率μ+ 400、
飽和磁束密度i 18500ガウスであった。なお、ス
パッタリング中には磁性体膜の面内に一方向の磁界(約
1006)が印加されている。試料の磁気特性は磁性膜
の膜面に直角な磁化困難軸方向で測定した結果である。
Si高周波電力密度・・・・・・・・・ 2.8 W/
。m2アルゴン圧力 ・・・・・・・・・ 2 X 1
0 ’ Torr基板温度 ・・・・・・・・ 6
50℃電極間距離 ・・・・・・・・・ 25mm膜
厚 ・・・・・・・・・ 1.5μm(参考例
)0.1μm(本実施例) この結果得られた単層膜の磁気特性は、保磁力Hc ;
2,5oe、5MHzにおける透磁率μ+ 400、
飽和磁束密度i 18500ガウスであった。なお、ス
パッタリング中には磁性体膜の面内に一方向の磁界(約
1006)が印加されている。試料の磁気特性は磁性膜
の膜面に直角な磁化困難軸方向で測定した結果である。
また、基板としてはガラス基板を用いた。スパッタリン
グに際しての諸条件は、得うれるスパッタ膜の組成はタ
ーゲット組成よりFe側にずれる傾向にあるので、ター
ゲットとしてはSi過剰のものを用いる必要がある。高
周波電力密度は2W/cm2以上にした方が、保磁力1
−1cが低減する傾向にある。基板温度は膜の歪応力を
緩和するために250゛℃以上にするのが好ましい。電
極間距離は短かい方が保磁力が低くなる傾向にあシ、ス
パッタリング中の放電の安定性を加味すると、20−3
0 mm程度が好ましい。また、アルゴンガス導入前の
真空容器内の真空度は酸素や不純物の残存が磁性体膜の
磁気特性に影響するので、1O−7Torr台の高真空
にすることが好捷しい。
グに際しての諸条件は、得うれるスパッタ膜の組成はタ
ーゲット組成よりFe側にずれる傾向にあるので、ター
ゲットとしてはSi過剰のものを用いる必要がある。高
周波電力密度は2W/cm2以上にした方が、保磁力1
−1cが低減する傾向にある。基板温度は膜の歪応力を
緩和するために250゛℃以上にするのが好ましい。電
極間距離は短かい方が保磁力が低くなる傾向にあシ、ス
パッタリング中の放電の安定性を加味すると、20−3
0 mm程度が好ましい。また、アルゴンガス導入前の
真空容器内の真空度は酸素や不純物の残存が磁性体膜の
磁気特性に影響するので、1O−7Torr台の高真空
にすることが好捷しい。
一方、中間磁性体膜の形成は、一般にRFスパッタリン
グで行なわれている以下の条件で行なった。
グで行なわれている以下の条件で行なった。
ターゲット材料・・・・・・・・・ 83%N1−17
4Fe高周波電力密度・・・・・・・・・ 0.5 W
/ c m2アルゴン圧力 ・・・・・・・・ 5
X 1Q−6Torr基板温度 ・・・・・・・・
・ 250℃電極間距離 ・・・・・・・・・5[]
mm膜厚 ・・・・・・・・・100A 以」二の方法により、組成はぼ81%Ni −19%F
eの中間磁性体膜を得た。そして主磁性体膜の一層の膜
厚な0.1μmとし、中間磁性体膜の膜厚を10OAと
し、主磁性体膜を15層積層して全膜厚を約1.5μn
1とした積層磁性体膜を作成した。
4Fe高周波電力密度・・・・・・・・・ 0.5 W
/ c m2アルゴン圧力 ・・・・・・・・ 5
X 1Q−6Torr基板温度 ・・・・・・・・
・ 250℃電極間距離 ・・・・・・・・・5[]
mm膜厚 ・・・・・・・・・100A 以」二の方法により、組成はぼ81%Ni −19%F
eの中間磁性体膜を得た。そして主磁性体膜の一層の膜
厚な0.1μmとし、中間磁性体膜の膜厚を10OAと
し、主磁性体膜を15層積層して全膜厚を約1.5μn
1とした積層磁性体膜を作成した。
次に、他の中間磁性体膜として用いた非晶質磁性合金膜
の形成は以下の条件で行なった。
の形成は以下の条件で行なった。
ターゲット材料 ・・・・・・・・・CO8C08o、
5Zr1o、5、Co Nb Zr 82 13 51 CO59Ws Zr b、 CO81T l 1q 高周波電力密度・・・・・・・・・ 0.8W/cm2
アルゴン圧カ ・・・・・・・・・ 5 X 1O−3
Torr基板温度 ・・・・・・・・・ 150℃
電極間距離 ・・・・・・・・・ 5Q mm膜厚
・・・・・・・・・100A なお、非晶質磁性合金膜を中間磁性体膜とする場合には
、主磁性体膜のスパッタ中の基板温度は250℃とした
。
5Zr1o、5、Co Nb Zr 82 13 51 CO59Ws Zr b、 CO81T l 1q 高周波電力密度・・・・・・・・・ 0.8W/cm2
アルゴン圧カ ・・・・・・・・・ 5 X 1O−3
Torr基板温度 ・・・・・・・・・ 150℃
電極間距離 ・・・・・・・・・ 5Q mm膜厚
・・・・・・・・・100A なお、非晶質磁性合金膜を中間磁性体膜とする場合には
、主磁性体膜のスパッタ中の基板温度は250℃とした
。
第4図は、上記のようにして得だFe −6,5%Si
膜を主磁性体膜とし、種々の中間膜を用いた積層磁性体
膜の磁気特性を示す図表である。同図表中の磁気特性は
それぞれスパッタリングしたままの膜の複数個の平均値
を示す。まだ図表中、(イ)はFe−6,5% Si合
金の単層膜の特性、(ロ)、(ハ)は従来の非磁性絶縁
体を中間膜とした積層磁性体膜の特性、(ニ)〜(チ)
はパーマロイ膜および非晶質磁性合金膜を中間膜とした
本発明の積層磁性体膜の特性である。同図表に示しだ結
果によれば、前記磁性体膜を中間膜とした本発明の積層
磁性体膜は、従来の非磁性絶縁体膜を中間膜とした積層
磁性体膜に比べて、保磁力が非常に小さいことがわかる
。すなわち、保磁力がQ、50e以下と々す、実用的な
透磁率を得ることができる。
膜を主磁性体膜とし、種々の中間膜を用いた積層磁性体
膜の磁気特性を示す図表である。同図表中の磁気特性は
それぞれスパッタリングしたままの膜の複数個の平均値
を示す。まだ図表中、(イ)はFe−6,5% Si合
金の単層膜の特性、(ロ)、(ハ)は従来の非磁性絶縁
体を中間膜とした積層磁性体膜の特性、(ニ)〜(チ)
はパーマロイ膜および非晶質磁性合金膜を中間膜とした
本発明の積層磁性体膜の特性である。同図表に示しだ結
果によれば、前記磁性体膜を中間膜とした本発明の積層
磁性体膜は、従来の非磁性絶縁体膜を中間膜とした積層
磁性体膜に比べて、保磁力が非常に小さいことがわかる
。すなわち、保磁力がQ、50e以下と々す、実用的な
透磁率を得ることができる。
本発明において、主磁性体膜の一層の膜厚は、0.05
〜0.5μmの範囲で、積層磁性体膜の磁気特性に悪影
響を与えない程度に柱状組織を微細にすることができる
。
〜0.5μmの範囲で、積層磁性体膜の磁気特性に悪影
響を与えない程度に柱状組織を微細にすることができる
。
第5図は膜厚0.1μmのFe −6,5%Si膜を主
磁性体膜とし、パーマロイを中間膜としたときの中間膜
の膜厚と保磁力HCおよび5MF(zでの透磁率μの関
係を示したものである。この積層磁性体膜は15層の主
磁性体膜とそれらの間に中間膜を設けたものである。こ
の図によると、中間膜の膜厚は30〜500 Aの範囲
で保磁力が約0.80e、50〜300 Aの範囲で保
磁力がQ、 50e以下とな9.100A付近で最小と
なる。一方、透磁率はこの付近で最大となる。中間膜の
膜厚の影響は材質によって若干具なり、主磁性体膜の1
層の膜厚によっても異なるものの、はぼ同等の範囲で好
適な磁気特性が得られる。なお、30A以下の膜厚では
、中間磁性体層の磁気的性質が薄れ、保磁力が大きくな
ってしまい、さらに、10A以下の膜厚では主磁性体膜
の組織をしゃ断することが困難となり、柱状組織が成長
してしまうため、効果が低減する。
磁性体膜とし、パーマロイを中間膜としたときの中間膜
の膜厚と保磁力HCおよび5MF(zでの透磁率μの関
係を示したものである。この積層磁性体膜は15層の主
磁性体膜とそれらの間に中間膜を設けたものである。こ
の図によると、中間膜の膜厚は30〜500 Aの範囲
で保磁力が約0.80e、50〜300 Aの範囲で保
磁力がQ、 50e以下とな9.100A付近で最小と
なる。一方、透磁率はこの付近で最大となる。中間膜の
膜厚の影響は材質によって若干具なり、主磁性体膜の1
層の膜厚によっても異なるものの、はぼ同等の範囲で好
適な磁気特性が得られる。なお、30A以下の膜厚では
、中間磁性体層の磁気的性質が薄れ、保磁力が大きくな
ってしまい、さらに、10A以下の膜厚では主磁性体膜
の組織をしゃ断することが困難となり、柱状組織が成長
してしまうため、効果が低減する。
一方、中間磁性体膜の膜厚を500A以上にすると、中
間磁性体膜の磁気的性質が強調され、保磁力が大きくな
ってしまう。また、飽和磁束密度の大きい主磁性体膜の
飽和磁束密度を低減してしまう。中間磁性体膜の膜厚は
直接測定することが困難なため、数ミクロンの膜厚に被
着したときのスパッタリング速度から算出して時間で管
理した。
間磁性体膜の磁気的性質が強調され、保磁力が大きくな
ってしまう。また、飽和磁束密度の大きい主磁性体膜の
飽和磁束密度を低減してしまう。中間磁性体膜の膜厚は
直接測定することが困難なため、数ミクロンの膜厚に被
着したときのスパッタリング速度から算出して時間で管
理した。
本発明における中間磁性体膜の保磁力が10エルステツ
ド以下のものを用いているため、比較的膜厚も制御し易
い範囲に設定でき、実用上の効果も太きい。
ド以下のものを用いているため、比較的膜厚も制御し易
い範囲に設定でき、実用上の効果も太きい。
本実施例では、スパッタリング中に主磁性体膜の面内に
一方向の磁界が印加されておシ、磁界印加方向に磁化容
易軸が形成される。第6図に示すように周波数を変えて
磁界印加方向(磁化容易軸方向)で測定した透磁率(曲
線51)よシ印加磁界と直角方向(磁化困難軸方向)で
測定した透磁率(曲線52)の方が高くなっている。し
たがって、本発明の積層磁性体膜を磁気ヘッドの作製に
用いる場合に、磁化困難軸方向を磁気ヘッドの磁気回路
に対して有利な方向に配置することができる。
一方向の磁界が印加されておシ、磁界印加方向に磁化容
易軸が形成される。第6図に示すように周波数を変えて
磁界印加方向(磁化容易軸方向)で測定した透磁率(曲
線51)よシ印加磁界と直角方向(磁化困難軸方向)で
測定した透磁率(曲線52)の方が高くなっている。し
たがって、本発明の積層磁性体膜を磁気ヘッドの作製に
用いる場合に、磁化困難軸方向を磁気ヘッドの磁気回路
に対して有利な方向に配置することができる。
つぎに、本発明の他の実施例について述べる。
例えば、Co−12%Feをターゲットとし、以下の条
件でスパッタリングして得られた積層磁性体膜は、単層
膜の場合、数十エルステッドであった保磁力が、本発明
法によれば10e以下に低減できた。ただし、Co −
Fe合金は元の保磁力が太きいため、若干膜厚を薄くし
なければならない。
件でスパッタリングして得られた積層磁性体膜は、単層
膜の場合、数十エルステッドであった保磁力が、本発明
法によれば10e以下に低減できた。ただし、Co −
Fe合金は元の保磁力が太きいため、若干膜厚を薄くし
なければならない。
ターゲット組成・・・・・・・ Co−12%Fe高周
波電力密度・・・・・・・・ 2.5 W/。m2アル
ゴン圧力 ・・・・・・・・・ I X 10−ロTo
rr基板温度 ・・・・・・ 150℃電極間距離
・・・・・・・・・ 3QmmCo −Fe合金の
膜厚・・・・・・0.05μn〕中間膜 ・・・
・・・・・・ Co8oMO1oZr1゜中間膜の膜厚
・・・・・・・・ 80A合金膜の層数 ・・・・・
・・・・ 10中間膜の層数 ・・・・・・・・・ 9
保磁力l−Tc ・・・・・・・・・ 10e飽
和磁束密度 ・・・・・・・・・ 15000ガウスな
お、中間膜はパーマロイでも同様な結果が得られた。
波電力密度・・・・・・・・ 2.5 W/。m2アル
ゴン圧力 ・・・・・・・・・ I X 10−ロTo
rr基板温度 ・・・・・・ 150℃電極間距離
・・・・・・・・・ 3QmmCo −Fe合金の
膜厚・・・・・・0.05μn〕中間膜 ・・・
・・・・・・ Co8oMO1oZr1゜中間膜の膜厚
・・・・・・・・ 80A合金膜の層数 ・・・・・
・・・・ 10中間膜の層数 ・・・・・・・・・ 9
保磁力l−Tc ・・・・・・・・・ 10e飽
和磁束密度 ・・・・・・・・・ 15000ガウスな
お、中間膜はパーマロイでも同様な結果が得られた。
本発明に用いる主磁性体膜はFeもしくはCoを主成分
とする磁性体膜であって、高飽和磁束密度(10,00
0ガウス以上)を有し、磁歪がほぼ零付近である合金磁
性体であれば十分な効果がある。とくに、薄膜形成技術
によって形成される膜体が膜面に垂直あるいは傾斜して
柱状構造を示す磁性体膜において保磁力を低減させ、磁
気ヘッド材料として好適な積層磁性体膜を本発明によっ
て得ることができる。
とする磁性体膜であって、高飽和磁束密度(10,00
0ガウス以上)を有し、磁歪がほぼ零付近である合金磁
性体であれば十分な効果がある。とくに、薄膜形成技術
によって形成される膜体が膜面に垂直あるいは傾斜して
柱状構造を示す磁性体膜において保磁力を低減させ、磁
気ヘッド材料として好適な積層磁性体膜を本発明によっ
て得ることができる。
第7図は膜構造に関する本発明の他の実施例であって、
厚膜積層磁性体膜の構造を示すものである。非磁性基板
26の上に主磁性体膜2oと中間磁性体膜21を交互に
積層した厚さ数ミクロンの単位積層膜ごとに非磁性絶縁
膜のような第2の中間膜24を形成してなる積層磁性体
膜である。このように構成した積層磁性体膜は高周波領
域での透磁率の劣化がなく、優れた磁気へソドコア材と
なる。
厚膜積層磁性体膜の構造を示すものである。非磁性基板
26の上に主磁性体膜2oと中間磁性体膜21を交互に
積層した厚さ数ミクロンの単位積層膜ごとに非磁性絶縁
膜のような第2の中間膜24を形成してなる積層磁性体
膜である。このように構成した積層磁性体膜は高周波領
域での透磁率の劣化がなく、優れた磁気へソドコア材と
なる。
このような積層磁性体膜はトラック幅が1oμin以上
のビデオへノド材料として用いられる。
のビデオへノド材料として用いられる。
第8図には、上述の積層磁性体膜を非磁性基板上に形成
してから、所定の形状に加工し、ギヤノブ形成面が互に
対向するように突き合せて作った磁気ヘッドの一例を示
す。図において、61は磁性体膜が形成された非磁性基
板、62は積層磁性体膜、66は積層磁性体膜を保護す
るためのもう一方の非磁性基板であって、他方の基板又
は磁性体膜にガラス等で接着されている。64はギャッ
プ、65はコイル巻線窓である。この例では積層磁性体
膜62の厚さがトランク幅となる。
してから、所定の形状に加工し、ギヤノブ形成面が互に
対向するように突き合せて作った磁気ヘッドの一例を示
す。図において、61は磁性体膜が形成された非磁性基
板、62は積層磁性体膜、66は積層磁性体膜を保護す
るためのもう一方の非磁性基板であって、他方の基板又
は磁性体膜にガラス等で接着されている。64はギャッ
プ、65はコイル巻線窓である。この例では積層磁性体
膜62の厚さがトランク幅となる。
第9図は上述した本発明の積層磁性体層を用いた薄膜磁
気ヘッドの一例である。図(イ)は磁気へノドコア断面
図、図(ロ)は上面図である。図において、71は非磁
性基板、72は下部磁性体膜、73は上部磁性体膜、7
4は導体コイル、75は作動ギャップである。この例で
は、磁性体膜は数ミクロン以下の膜厚でよいので、第7
図に示すような非磁性絶縁体膜24を省くことができる
。
気ヘッドの一例である。図(イ)は磁気へノドコア断面
図、図(ロ)は上面図である。図において、71は非磁
性基板、72は下部磁性体膜、73は上部磁性体膜、7
4は導体コイル、75は作動ギャップである。この例で
は、磁性体膜は数ミクロン以下の膜厚でよいので、第7
図に示すような非磁性絶縁体膜24を省くことができる
。
つぎに、本発明の他の効果について述べる。第10図は
第9図の磁気ヘッドの作動ギャップ近傍の磁性体膜の主
要部拡大図である。図(イ)は磁性体膜72.76を柱
状構造の大きい単層膜で形成した例を示す。この場合、
76.77のように曲りをもつ部分で柱状組織がみだれ
、その部分でひび割れを生じたり、腐食が起る原因とな
る。また、曲りの部分での応力集中によってクラックを
生じる。
第9図の磁気ヘッドの作動ギャップ近傍の磁性体膜の主
要部拡大図である。図(イ)は磁性体膜72.76を柱
状構造の大きい単層膜で形成した例を示す。この場合、
76.77のように曲りをもつ部分で柱状組織がみだれ
、その部分でひび割れを生じたり、腐食が起る原因とな
る。また、曲りの部分での応力集中によってクラックを
生じる。
図(ロ)に示す本発明による積層磁性体膜によれば、曲
シの部分76.77で結晶組織が細かく、均一に連続的
で、応力集中も少ないため、クラックを生じることも々
く、耐食性の良い磁気回路を形成することができる。
シの部分76.77で結晶組織が細かく、均一に連続的
で、応力集中も少ないため、クラックを生じることも々
く、耐食性の良い磁気回路を形成することができる。
第1図は従来の積層磁性体膜の断面図、第2図は本発明
による積層磁性体膜の積層構造を示す断面図、第6図は
本発明の磁性体膜を形成するだめのスパッタリング装置
の構成図、第4図はFe−6,5%81合金膜を主磁性
体膜とし、種々の中間膜を用いた積層磁性体膜の磁気特
性を示す図表、第5図及び第6図はFe −6,5%
Si合金膜を主磁性体膜とし、パーマロイを中間膜とし
た本発明の積層磁性体膜の磁気特性を示す図、第7図は
本発明の他の実施例の積層磁性体膜の磁気特性を示す図
、第8図及び第9図は積層磁性体膜を用いて作製した磁
気ヘットの説明図、第10図は本発明を薄膜磁気ヘッド
に適用した場合の効果を説明するための磁気ヘッド作動
ギャップ近傍の磁性体膜の主要部拡大図である。 図において、 20・・・主磁性体膜 21・・・中間磁性体膜2
6・・・非磁性基板 24・・・非磁性絶縁体膜6
1・・・非磁性基板 62・・・積層磁性体膜6
3・・・非磁性基板 71・・・非磁性基板72・
・・下部磁性体膜 76・・・上部磁性体膜74・・
・導体コイル 75・・作動ギヤノブ代理人弁理士
中村純之助 矛3閏 t4図 1’5図 Nλ−Fe令合金中間膜厚さくλ) オ6図 周シ皮数((MHz) 1F7図 才8図 国分寺市東恋ケ窪−丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 0発 明 者 工藤實弘 国分寺市東恋ケ窪−丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内
による積層磁性体膜の積層構造を示す断面図、第6図は
本発明の磁性体膜を形成するだめのスパッタリング装置
の構成図、第4図はFe−6,5%81合金膜を主磁性
体膜とし、種々の中間膜を用いた積層磁性体膜の磁気特
性を示す図表、第5図及び第6図はFe −6,5%
Si合金膜を主磁性体膜とし、パーマロイを中間膜とし
た本発明の積層磁性体膜の磁気特性を示す図、第7図は
本発明の他の実施例の積層磁性体膜の磁気特性を示す図
、第8図及び第9図は積層磁性体膜を用いて作製した磁
気ヘットの説明図、第10図は本発明を薄膜磁気ヘッド
に適用した場合の効果を説明するための磁気ヘッド作動
ギャップ近傍の磁性体膜の主要部拡大図である。 図において、 20・・・主磁性体膜 21・・・中間磁性体膜2
6・・・非磁性基板 24・・・非磁性絶縁体膜6
1・・・非磁性基板 62・・・積層磁性体膜6
3・・・非磁性基板 71・・・非磁性基板72・
・・下部磁性体膜 76・・・上部磁性体膜74・・
・導体コイル 75・・作動ギヤノブ代理人弁理士
中村純之助 矛3閏 t4図 1’5図 Nλ−Fe令合金中間膜厚さくλ) オ6図 周シ皮数((MHz) 1F7図 才8図 国分寺市東恋ケ窪−丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 0発 明 者 工藤實弘 国分寺市東恋ケ窪−丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、高飽和磁束密度を有し、磁歪が小さい金属磁性合金
からなる所定厚さ、所定枚数の主磁性体膜がNi −F
e合金もしくは非晶質磁性合金からなる所定厚さの中間
磁性体膜を介して積層されていることを特徴とする磁性
体膜。 2、高飽和磁束密度を有し、磁歪が小さい金属磁性合金
′からなる所定厚さ、所定枚数の主磁性体膜をNi −
Fe合金もしくは非晶質磁性合金からなる所定厚さの中
間磁性体膜を介して積層した単位積層磁性体膜が非磁性
絶縁体膜を介して所定枚数積層されていることを特徴と
する磁性体膜。 3、特許請求の範囲第1項または第2項記載の磁性体膜
において、前記主磁性体膜がFeもしくはCoを主成分
とし、10000ガウス以上の高飽和磁束密度と10エ
ルスデツド以下の保磁力と10−6以下の磁歪を有する
組成の合金膜であることを特徴とする磁性体膜。 4、特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記載の
磁性体膜において、前記中間磁性体膜がNi−Fe合金
もしくは非晶質磁性合金であって、10エルステツド以
下の保磁力と10−6以下の磁歪を有する組成の合金膜
であることを特徴とする磁性体膜。 5、特許請求の範囲第1項、第2項、第3項または第4
項記載の磁性体膜において、前記主磁性体膜の一層の膜
厚が0.05〜0.5μmであることを特徴とする磁性
体膜。 6、特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4項ま
たは第5項記載の磁性体膜において、前記中間磁性体膜
の一層の膜厚が30〜500Aであることを特徴とする
磁性体膜。 7、特許請求の範囲第2項、第3項、第4項、第5項ま
たは第6項記載の磁性体膜において、前記非磁性絶縁体
膜が酸化けい素、酸化アルミニウム等の酸化物からなる
絶縁膜であり、該膜の膜厚が0.05〜1μmであるこ
とを特徴とする磁性体膜。
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