JPS60143611A - 磁気ヘツド - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、製造容易で特性のすぐれた磁気ヘッドに関し
、特に熱的安定性と軟磁気特性のすぐれた製造容易な非
晶質磁性合金を用いた磁気ヘッドに関する。

〔発明の背景〕

強磁性非晶質合金には高強度、高靭性を有し、かつ高飽
和磁束密度、高透磁率等の優れた軟磁気特性を示すもの
かあシ、このような軟磁気特性を有する非晶質合金とし
ては、従来、ガラス化元素として非金属元素であるＢ、
Ｃ，Ｐ、Ｓｉなどを含むものが知られていて、磁気ヘッ
ドにも用いられていた。このような磁気ヘッドは、例え
ば、特開昭５１−９４２１１号公報、実開昭５２−５８
６１３号公報、特開昭５２−１２８１１５号公報、特開
昭５３−２５４０９号公報、特開昭５３−９７４０９号
公報、特開昭５３−１１６８０９号公報、特開昭５３−
１１６８１０号公報等に示されている。第１図はコア全
体を強磁性非晶質合金薄片の積層体で構成した磁気ヘッ
ドの従来例で、１は非晶質合金層、２はギャップ、３は
コイルを示す。第２図、第３図はギャップ近傍を強磁性
非晶質合金で構成し、他の部分を強磁性フェライトで構
成した従来例で、第２図はギャップ形成面に非晶質合金
を設けた場合、第３図は磁気記録媒体対向面に非晶質合
金を設けた場合であシ、それぞれ、１１．２１はフェラ
イト、１２．２２は非晶質合金、１３は非磁性材料、１
４．２４はコイル巻線窓、１６．２６はギャップを示す
。

ある種の金属あるいは合金においては、ある条件下でそ
の溶湯を約１０’Ｃ／８という非常に速い速贋で冷却し
てやると、原子構造で長範囲規則度のない非晶質構造を
得る事ができる。このようにして作製された非晶質合金
の中には通常の結晶質合金では得られない特性、すなわ
ち高強度、高靭性を有し、かつ高飽和磁束密度、高透磁
率である優れた軟磁気特性をもつ合金系があることが近
年間らかになった。こうした非晶質合金は金属−非金属
の組み合わせから成る合金系で、１例としてはＦｅ−Ｃ
ｏ−８ｉ−Ｂ系の合金が知られておシ、Ｆｅ４．５Ｃ０
７０，ＢＳ’１５Ｂ１０あるいはＦｅ４．８ＣＯ７５，
２８２（Ｈの組成を有する合金は８〜１１ＫＧという高
い飽和磁束密度を有し、ＣＯとｐｅの比が６対９４に保
たれた組成では磁歪がほぼ零であるので磁気ヘッド等に
応用した場合にはヘッド製造工程における透磁率の変化
が少ないという利点がある。しかしながら、この例に示
すような非晶質合金は準平衡状態にあるため熱的に不安
定であシ、磁気特性においては経時変化が生じ易い。こ
のような不安定性は特に、Ｂ、Ｃ，Ｐ、Ｓｉなどの非金
属元素を成分とする非晶質合金に顕著であシこれはこれ
ら非金属元素が時間と共に拡散、偏析するためであると
考えられている。さらに非金属元素は、磁気モーメント
を持たない元素であるため、非金属元素の含有によって
飽和磁束密度が磁性金属元素のみの場合よシも低くなる
という問題がある。以上のような従来の金属−非金属系
非晶質合金は熱的安定性ならびに飽和磁束密度の点で改
善が要望されておシ、特にこのような従来の非晶質合金
をコアに用いた磁気ヘッドにおいて改善が期待されてい
る。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来技術の難点を解消し、熱的安定性が
高く且つ飽和磁束密度の高い強磁性非晶質合金を用いた
、製造容易で高特性の磁気ヘッドを提供することにある
。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明の磁気ヘッドは、ガラ
ス化元素として実質的に金属元素のみを含有し、軟磁気
特性を有する優位的に非晶質（本明細書では、単に「非
晶質」と記す）の磁性合金をスパッタリング法によシ基
板上に被着して用いるものである。なお、優位的に非晶
質とは、周知の通常のＸ線回折法により得られる回折バ
タンか結晶に特有な鋭いピークを示さないことを言う。

上記ガラス化元素としては、例えば、Ｚｒ、Ｔｉおよび
Ｈｆからなる群よシ選択した少なくとも１金属元素が代
宍的なものである。

また、上記非晶質磁性合金の代表的なものとしては、Ｃ
ｏ、Ｎｉおよびｐｅからなる群より選択した少なくとも
１元素、もしくはさらにこれに遷移金属元素を加えたも
のに、上記ガラス化元素を含有せしめたものを挙げるこ
とができる。

すなわち、本発明の磁気ヘッドは従来の金属−非金属系
非晶質合金に代わシ、金属−金属系非晶質合金で熱的安
定性にすぐれ、高飽和磁束密度を有し、磁歪がほぼ零で
ある普磁気特性のすぐれた強磁性非晶質合金をスパッタ
膜として、磁気コアの少なくとも一部に用いたものであ
る。

なお、軟磁気特性とは磁性材料の磁気特性が軟質である
ことを示す。周知のように、軟質な磁気特性とはヒステ
リシス曲線が細形であること（例えば、太田恵造；磁気
工学の基礎、■、第第３９買 ことである。軟磁気特性のすぐれていることは磁気ヘッ
ド用磁性材料として好適である。

上述のように、本発明の磁気ヘッドに用いる非晶質磁性
合金はガラス化元素として非金属元素であるＢ，Ｃ，Ｐ
，Ｓｉなどの代わシに、Ｔｉ。

７、ｒ，Ｈｆのような金属元素を用い、Ｃｏ，Ｎｉ。

ｐｅなどの強磁性金属を主成分とするものであるが、と
くにＣｏを主成分とし、ｚｒをガラス化元素とする合金
系にさらにＮｉを加えることによって磁歪を零に調整で
き、ｐｅを加えることによって飽和磁束密度を向上させ
ることもでき、さらにＣｒ、ＭＯ，Ｗなどの遷移金属元
素を加えて硬度ならびに結晶化温度を上昇させることに
よって熱的安定性を改善することができる。

さらに、本発明の磁気ヘッドは、スパッタリング法によ
り被着した非晶質磁性合金膜を用いているので、非磁性
接着材層がなく接着材層による磁気抵抗の増加が防止さ
れ、また基板面に凹凸があっても容易に被着できる等の
長所を有する。また、片ロール法や双ロール法に比較し
て、スパッタリング法を用いた場合は、非晶質化が容易
であシ且つ材料の酸化によるトラブルがない。さらに、
磁気特性の経時変化も、スパッタリング法の場合は少な
くなシ、ヘッド特性の安定化に寄与している。

本発明の磁気ヘッドは、磁気コアの少なくとも一部に上
記の金属−金属系非晶質磁性合金のスパッタ膜を用いれ
ばよく、特にその他の構造は問うものではないので、少
なくとも一部に磁性薄膜を用いたすべての磁気誘導型ヘ
ッドに適用でき、また従来の磁気ヘッドのコア材料以外
の構成をそのま＼用いてよい。

〔発明の実施例〕

実施例１ 非晶質合金の製法は非常に多く知られているが実用的で
大量生産にむいた代表的製法としていわゆる片ロール法
がある。そこで、ｉｆ、片ロール法により、本発明の磁
気ヘッドに使用する非晶質磁性材料の特性を調べ、つぎ
に同じ組成の非晶質磁性合金をスパッタリング法によシ
作製し、片ロール法による場合と同様の特性が得られる
ことををもち、ＭがＣｒ、ＭＯ，Ｗの１種または２種以
上から成る遷移金属元素からなる母合金をつくり、アル
ゴン雰囲気中で片ロール法を用いて作製したところ、熱
的安定性にすぐれ、高飽和磁束密度で磁歪がほぼ零の強
磁性非晶質合金が得られた。また、本実施例では、上記
一般式でＸ＝＝ｌ−ｙ−ｚ。

０＜：Ｙ＜０．２．０＜ｚ＜０．７．ａ＝１−ｂ−ｃ。

Ｏ＜ｂ＜０．０５、０．０５＜Ｃ＜０．２を満足するも
のとし、参考のためこれ以外の組成も検討した。

なお雰囲気は真空中、大気中でも作製可能であシ、また
双ロール法、遠心急冷法、スパッタリング法など、その
製法のいかんにかかわらず作製可能である。本発明の実
施例においては、溶融合金噴出用として口径０．８ｍの
ノズルを用い、直径４００關の銅ロールを約１５０Ｏｒ
、ｐ、ｍ、の速度で回転させ溶湯噴出圧０．０５〜０．
３Ｋｐ／ｅｖｉｌの条件で試料を作製した。

第４図は（Ｃｏｔ−ｙＮｉ、）、、Ｚｒｏ、ｔの組成を
もち、ｙを０から０．４とかえ、非晶質合金に磁場１２
００６を加えて測定したときの磁歪の値がｙの関数とし
て示しである。図から明らかなようにｙが０〜０．２の
付近で磁歪の値が＋５Ｘ１０”〜−５Ｘ１０−６の値を
示す。Ｃｏｏ８Ｎｉ（ＬＩＺｒ、１の組成をもつ非晶質
合金の飽和磁束密度は１１．３ＫＧであシ、従来報告さ
れているＦｅ−Ｃ０−Ｂ。

Ｆｅ−Ｃｏ−８１−Ｂ系非晶質合金と同等あるいは（９
） それ以上の値を示している。Ｎｉを減少すると共に飽和
磁束密度は直線的に増加し、Ｃ００，９Ｚ’０．、で１
２．４ＫＧ”！で上昇した。すなわちｙが０〜０．２の
ＣＯＮｉＺｒの組成範囲の非晶質０．９−Ｆ７０．１ 合金は飽和磁束密度がＩＩＫＧ以上、磁歪が＋５ＸＩＯ
”〜−５Ｘ１０−６．保磁力が０．４０ｅ以下の値をも
つ。保磁力は熱処理によシさらに低下させることができ
る。

つぎに、圧力５Ｘ１０−”ＴＯｒｒ（７）Ａｒｔ囲気中
、２５０Ｗの高周波電力で、上記非晶質磁性合金をガラ
ス基板上にスパッタリング法によシ被着して、磁歪と組
成の関係を検討したところ、上記片ロール法による場合
と同様の磁歪特性を示した。

ところで、片ロール法、双ロール法等は、溶融金属をノ
ズルを通して噴出させるため、酸化し易い元素が酸化し
て、ノズル詰まりを生じ、合金の作製が困難になる傾向
を生じ易い。これに対して、スパッタリング法では、こ
のような難点がなく、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆのような酸化し
易い元素を含んている場合でも、歩留まシよく容易に非
晶質磁性（１０） 合金を作製し得る。さらに、スパッタリング法を用いる
と、１）同じ組成の材料でも、片ロール法、双ロール法
等よシも容易に非晶質化する、１１）強磁性フェライト
等に被着して複合型磁気ヘッドにする場合、接着材層が
ないので接着材層による磁気抵抗の増加がなく、また被
着基板面に凹凸があっても容易に被着でき、被着基板面
が平坦な場合には片ロール法等よシも表面粗さの小さい
非晶質磁性膜が得られヘッドのトラック幅の精度が向上
する、等の利点もある。また、磁気特性の経時変化も片
ロール法等よりスパッタリング法による場合の方が少な
く、磁気ヘッドの特性の安定化に寄与する。例えば、作
製当初の透磁率μ０と２００ｔｒに１００分間放置され
た材料の透磁率μとの比μ／μ０を比較してみると、ロ
ール法では約０．４５であるのに対し、スパッタリング
法では約０．９と改善されている。

上記のスパッタリング法による非晶質磁性合金の作製方
法を応用して、所定の形状のＭｎ−７，ｎフェライト（
強磁性を示す）上に上記本実施例の（１１） 非晶質合金層を形成し、前記第２図、第３図に示した構
造の磁気ヘッドを作製したところ、コア材料の熱的安定
性がすぐれているので、ギャップ突合せ面におけるコア
半休のボンディングにガラスを用いても、加熱温度を従
来の金属−非金属系非晶質合金の場合よりも高くできる
ので、ガラスの選択の範囲が広くなシ、且つボンディン
グ温度を高めて容易に接着することができた。なお、接
着材に有機高分子樹脂を用いると、加熱温度は低くでき
るが、使用によりギャップ長の変動を生じ、好ましくな
かった。また、コア材料の飽和磁束密度が高いので、保
磁力の高い磁気記録媒体に対しても容易に十分に記録す
ることができた。その上、コア部分の耐食性も良好で、
記録媒体対向面の耐摩耗性もすぐれていた。また、スパ
ッタリング法を用いたので、材料の酸化による歩留まり
の低下がなく、フェライトへの接着性も十分で、接着材
層による磁気抵抗の増加もない上に、経時変化による記
録再生特性の低下もほとんど認められなかった。

（１２） 実施例２ 第５図はＣ００，９Ｚ’０．１にｐｅを添加したときの
飽和磁束密度の変化を示す。試料の作製条件は実施例１
と同じであシ、参考用として片ロール法を用い、スパッ
タリング法を用いた場合に片ロール法と同様の特性が得
られることを確認した。

（Ｃ０１Ｃ０１−ｚＦｅ、９ＺｒＯ，１合金系において
、Ｂ’ｅの増加と共に飽和磁束密度が上昇し、Ｚく０．
７の領域で１２ＫＧ以上の高い飽和磁束密度が得られる
ことがわかる。

（Ｃｏ□ｙ”ｙ）０．ｓｚ’ｏ、を合金にＣｒ元素を添
加すると、Ｃｒの増加とともに保磁力は単調に減少し、
例えばＣ’０．１１６ＣｒＯ，０４”ｒＯ，１では作製
したままの試料でも保磁力は約０．１０ｅ以下と小さい
。

しかし飽和磁束密度はＣｒの添加量とともに減少するた
め、ｌｏＫＧ以上の飽和磁束密度を得るにはＣｒの添加
量を０．０５以下にすることが望ましい。

本発明の磁気ヘッドに用いる合金における結晶化温度は
４５０Ｃ以上であり高い熱安定性を示す。

（１３） とくにＦｅ、Ｃｒ、ＭＯ，Ｗの添加により結晶化温度は
上昇する。第６図に一例としてＣ００，９−ｔＦｅ＊Ｚ
ｒＯ，ｉ系およびＣＯＯ，９−ｂＣｒｂｚ’ｏ、を系に
おける結晶化温度Ｔｘの２およびｂによる変化を示しで
ある。２およびｂの増加とともに結晶化温度は高くなっ
ていることが分る。また焼鈍による脆化を調べるために
一例として、Ｃ００，９−ｗＣｒｖ”０□（０，０２＜
Ｗ＜０．０５）合金を用いて４４０Ｃで３０分間焼鈍し
たが、焼鈍後も１８０度曲げができる程度の熱的安定性
を示した。このような高い熱的安定性は従来の金属−非
金属系非晶質合金にはみられなかったもので、本発明の
合金が高い熱的安定性を示すことが認められた。

第７図にＣ００，９−ｗＹｖｒＺｒＯ，１合金（Ｙ＝Ｆ
ｅ。

Ｎｉ、Ｃｒ）における添加元素による硬度の変化を示し
である。Ｆｅ、Ｎｉ、Ｏｒを添加することによシ硬度が
改善されていることがわかる。Ｃｒのほかに同じ遷移金
属元素であるＭＯ，Ｗを添加することによっても同様の
効果が認められた。

前記のスパッタリング法による非晶質磁性合金（１４） の作製方法を応用して、実施例１と同様に、所定の形状
のＭｎ−７，ｎフェライト上に上記本実施例の非晶質合
金層を形成し、前記第２図、第３図に示した構造の磁気
ヘッドを作製したところ、実施例１の場合と同様にすぐ
れた効果が認められた。

上記各実施例においては、ガラス化元素としてＺｒを用
いだが、ｚｒの全部あるいは一部をＴｉもしくは）（ｆ
で置換した場合も、同様のすぐれた結果が得られた。た
とえば、Ｃ００，９□３Ｈｆｏ、。８□Ｃ００，９０ｉ
１Ｚ’０．０４８Ｈ’０．０４３の組成で非晶質合金が
得られ、それらの結晶化温度も５００Ｃ以上の高い値を
示すことが認められた。

本発明の磁気ヘッドに用いる上記非晶質磁性合金のＺｒ
、Ｔｉ、Ｈｆの合計量を５８ｔ％以上、２０ａｔ％以下
とするのが好ましい。これは、Ｚｒ等の濃度を５ａ’ｔ
４以上にした場合に非晶質化が極めて容易となシ、２０
ａｔ％を越えると飽和磁束密度が著るしく低下するため
である。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなように、ガラス化（１５） 元素として実質的に金属元素のみを含有し、軟磁気特性
を有する上記非晶質磁性合金のスパッタ膜は、すぐれた
磁気特性、機械的特性と高い熱安定性を有するものであ
る。この非晶質磁性材料のスパッタ膜をコアの少なくと
も一部に用いた磁気ヘッドは、許容される加熱温度が高
くなるのでヘッド作製における加熱工程が容易になシ、
高保磁力の記録媒体の使用に適した磁気特性を有し、耐
食性、耐摩耗性も良好であるのみならず、スパッタリン
グ法を用いているので作製時における材料の酸化による
歩留まりの低下がなく、フェライトへの接着性も十分で
、接着材層による磁気抵抗の増加もない上に、経時変化
による記録再生特性の低下もほとんど認められない。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は磁気コアの少なくとも一
部に非晶質磁性合金を用いた磁気ヘッドの斜視図、第４
図は（ＣＯＬＯ−ＦＮｉＦ）０．ｆｌ”０．１非晶質合
金における磁歪のｙ依存性を示す線図、第５図は（Ｃ０
１−ｚＦｅｗ）（１，９ＺｒＯ，１合金における（１６
） 飽和磁束密度の２による変化を示す線図、第６図は（Ｃ
０１−ｚ”ｅｔ）０．９ＺｒＯ，１合金ならびにｃｏｏ
、１１−ｂ”ｂＺｒＯ，１合金における結晶化温度の２
依存性ならびにｂ依存性を示す線図、第７図はｃｏｏ、
９−ｗＹｗＺｒｏ１系における添加元素Ｙが硬度におよ
ぼす影響を示す線図である。 （１７） 晃１図 第２図第３ロ ア３／６／３ Ｉ ／４ １ ２４−”””””’”””””’ ／／／２／２ｔｔ ２２２ ％４謹 ＸＩＯ−６ θθ、１ｏ・２θ・３θ°４ ｖＪ６日 ＯＹｂ 第５図 ０θ、５１．０ 第′７図 ００．１０．２０．３ 第１頁の続き ＠発明者椎木−夫 ＠発明者大人茂− ＠発明者工藤実弘 ＠発明者緒方安伸 ＠発明者沢１）良三

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁性材料の少なくとも一部が、ガラス化元素として
   実質的に金属元素のみを含有し且つ軟磁気特性を有する
   非晶質磁性合金のスパッタ膜か吃 らなることが特徴とする磁気ヘッド。 ２、上記ガラス化元素がＺｒ、Ｔｉおよび）（ｆからな
   る群よシ選択した少なくとも１金属元素であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気ヘッド。 ３、上記非晶質合金が、Ｃｏ、ＮｉおよびＦｅからなる
   群よシ選択した少なくとも１元素、もしくけさらにこれ
   に遷移金属元素を加えたものに、上記ガラス化元素を含
   有せしめてなるものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項もしくけ第２項記載の磁気ヘッド。