JPS60234210A - 非晶質磁性合金を用いた磁気ヘツド - 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〕 本発明は磁気八ツ１（に係り、特に高保磁力磁気テープ
用に好適な非晶質磁性合金登用いた磁気八ツ１くに関す
る。

〔発明の背景〕

近年、磁気記録技術は高保磁カテーブおよび同テープ用
の高性能磁気ヘッド材料の開発により著しい進展を遂げ
つつある。特に高保磁力のメタルテープを用いた場合に
は、記録波長数μｍがら］、　７１ｍ以下の高記録密度
の領域において、従来に比して著しい出力の増加、Ｃ／
Ｎ　（出力−ノイズ比）の増加が達成され、Ｖ　Ｔ　Ｒ
などの高記録密度が必要とされる分野において大幅な記
＠密度の向」−が達成されつつある。しかし、従来Ｖ　
’Ｔ”　Ｒなどに用いられて来たフェライ１−を用いた
磁気八ツ１（では、フェライ１への飽和磁束密度が約５
０００カウス以−ドであるために、記＠磁界の大きさが
十分でなく、高保磁カメタルテープを使用するためには
飽和磁束密度の大きい金属磁性材料を用いた磁気ヘラ１
くが必要になって来た。従来用いらオシて来た金ｍ磁（
ａ。

材料としては、ｐ’ｅ−Ａｎ−８ｊ系合金、あるいはＦ
ｃ−Ｎｊ系合金などの結晶質合金があり、また最近開発
された非晶質磁性合金がある。Ｆ’　ｃ−靜−Ｓ］系あ
るいはト”ｅ−Ｎｊ系などの結晶質合金は、結晶である
がゆえに結晶磁気異方性を有しており、磁気パノ１くに
好適な優れた磁気特性、特に高い透磁率に得るためには
、結晶磁気異方性が零となる近傍の組成としなければな
らない。また磁気ヘッドに使用するためには、同時に磁
歪定数も零に近くしなければならす、従って、使用でき
る組成は極めて限られており、組成の制御が困難である
という問題があった。非晶質磁性合金は前記結晶磁気異
方性がないため、磁歪定数のみを調整すればよく、使用
可能な組成が比較的広いこと、誘導磁気異方性による透
磁率の劣化が適当な熱処理により改善できること、結晶
質合金では得られない高飽和磁束密度で、低保磁力の合
金が得られること、電気抵抗が高いため渦電流損失を低
減できること、などの利点かある。この非晶質合金の中
で、金１１゜元素を非晶質合金膜・３とする金属−金属
系非晶質合金は５金にｊ（−メタロイト系非晶質合金よ
りも結晶化４、Ａ度が高く、また耐食性、耐摩耗性に優
れているため磁気ヘラ１く用材料として有望である。

これらの非晶質磁性合金は従来スブラッ１へクーリング
法によって作製され、厚さ１０〜５０　）ｔｍの薄板状
のものが得られていた。一方、非晶質磁性合金をスパッ
タリンクなどの：ａ膜形成技術により作製することか近
年行なわれるようになり、試料の酸化などのために作り
にくかった組成の非晶質合金も作製が可能となった。ま
た＃膜形成技術によれは、非晶質合金膜と酸化物などの
絶縁物膜を多層に積Ｒりすることも容易であり、これに
より渦電流損失を低減でき、高周波で用いる■ゴ■く用
磁気ヘソ１〜、ｉ１算機用磁気ヘッドに好適な材料を提
供できる。さらに磁気パットのギャップ近傍にのみに非
晶質磁性合金を用い、他の部分を磁性フエライ１−とし
た複合型磁気ヘッド、あるいは薄膜磁気ヘッドなどへの
応用が期待されている。

３− 上述の非晶質磁性合金より磁気ヘッドを製造する方法と
して、スプラッ１へクーリング法によって作製された薄
板状試料を接着剤を用いて積層し、これを機械加工する
方法、」二記薄板状試料を非磁性あるいは強磁性の保護
材と接着し、これを機械加工する方法、または、非磁性
もしくは強磁性の基板−１−に非晶質磁性合金をスッパ
タリング法あるいは真空蒸着法などの薄膜形成技術によ
って被着し、これ髪機械加工により磁気ヘッドとする方
法などがある。何れの方法においても、製造工程の一部
に、有機接着剤の硬化、ガラスなどの無機接着剤の融解
、固化などのために加熱工程を含むことが一般である。

また、非晶質磁性合金の特性の改善のために熱処理を含
むことも多い。

以上のような磁気ヘッドの製造工程において、非晶質磁
性合金は機械加工による加工応力、接着剤の硬化に伴う
収縮応力、加熱工程における種々の構成材料の熱膨張率
の違いによる応力などの数多くの応力を受け、これらの
応力のために非晶質磁性合金の磁気特性が劣化するとい
う問題がある。

＝４− このような劣化を防ぐためには、非晶質磁性合金の磁歪
定数を出来るたけ零に近づけることが必要となる。

ところが、本発明者らは非晶質磁性合金の磁歪定数が磁
気ヘッドの製造工程における加熱工程で変化することを
見出した。従って、磁歪定数がほぼ零の非晶質磁性合金
を用いて磁気ヘッドを製造しても、製造工程において磁
歪定数が変化してしまうため、非晶質磁性合金の磁気特
性が劣化し、その結果、磁気ヘラ１（の特性が劣化する
という問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、」―記の問題を解決し、加熱工程を含
む磁気ヘッドの製造工程を経過した後でも磁気特性の劣
化しない、少なくとも一部に非晶質磁性合金を用いた磁
気ヘッドを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、」二記の目的を達成するために、少なくとも
一部に非晶質磁性合金を用いた磁気ヘッドを製造する場
合に、その製造工程においてほぼ磁歪定数か変化する賭
だけ、磁歪定数のすれた非晶質磁性合金を用いることに
より、製造後の磁気ヘッドにおける非晶質磁性合金の磁
歪定数をほぼ零になるようにして、非晶質磁性合金の磁
気特性の劣化を防ぎ、特性の優れた磁気ヘラ１くを得よ
うとするものである。

本発明者らは、高精度の実験により、非晶質磁性合金を
製造後、熱処理を行なった時に、非晶質磁性合金の磁歪
定数は熱処理温度の一］−昇とともに正の側に変化し、
熱処理温度が結晶化温度近傍となり、非晶質磁性合金が
結晶化しはじめると、磁歪定数は急激に負の側に変化す
ることを見出した。

この事実を示す実験結果を第１図に示す。第１図は、ガ
ラス基板」二に高周波２極スパツタリングＹ人により作
製した４種の非晶質磁性合金膜を種々の温度で３０分間
熱処理した時の磁歪定数の変化を示したものである。図
において、曲線１はＣ０８４Ｎｂ□３Ｚｒ３１曲線２は
ＣＯＣ０ｌ１ｏ□、Ｚｒ９．曲線３はＣ０６１Ｍｏ、　
Ｚｒｘ、＋曲線４はＣＱ９＋ＩＷ４　Ｚｒ、非晶質磁性
合金に対する変化を示す曲線である。同図から明らかな
ように、これらの非晶質磁性合金膜の磁歪定数は熱処理
温度の上昇とともに正の側に変化し、さＩ〕）に熱処理
温度を−に昇させると急激に負の側に変化する。図中で
磁歪定数が負の側に変化した試料は、Ｘ線回折試験の結
果、少なくとも部分的に結晶化していることがわかった
。同図から、これらの非晶質磁性合金膜の大部分は結晶
化温度以下の熱処理により、熱処理前に比較して約０．
５ＸＩＯ””たけ磁歪が正の側に変化し、変化の大きい
Ｃｏ９　ｏ　Ｗ　４　Ｚｒ　Ｇにおいて、１ｘ］（１−
’（７）変化ヲ示すことがわかった。

第２図はスブラッ１〜クーリンク法により作製した非晶
質磁性合金薄板の磁歪定数の熱処理による変化を示した
ものである。図において、曲線１１はＣｏ８１Ｎｊ９Ｚ
ｒ、。、曲線１２はＣｏ８５Ｃｒ７Ｚｒ、ｌ非晶質磁性
合金薄板に対する変化を示す曲線である。熱処理時間は
３０分とした。同図から、これらの非晶質磁性合金薄板
もまた熱処理温度の上昇とともに磁歪定数は正の側に変
化し、さらに結晶化温度近−／− 傍になると磁歪定数は急激に負の側に変化する。

そしてその正の側への変化量も合金膜の場合とほぼ同様
であることがわかった。

これらの非晶質磁性合金において、磁歪定数が負の側に
急激に変化する温度では結晶化が徐々に始まっており、
従って、保磁力Ｔ（ｃの増大が生ずるため、このような
熱処理温度を経過した非晶質磁性合金は使用不可となる
。従って、これらの非晶質磁性合金を用いて磁気ヘッド
を製造する場合には、磁歪定数が正の側に変化する、結
晶化しない加熱温度領域内での加熱工程を用いる必要が
ある。

以上述べたように、非晶質磁性合金の磁歪定数が熱処理
により変化することから、非晶質磁性合金を使用する磁
気ヘッドにおいては、磁気ヘッド製造工程における加熱
工程の温度で変化する磁歪定数の量だけ、あらかじめ磁
歪定数のずれた非晶質磁性合金を用いることが好ましい
。

第１図および第２図の結果から３００°Ｃ以」二、結晶
化温度以下の加熱工程を経過した非晶質磁性合８− 金の磁歪定数は０．５　Ｘ　１０−’〜ｌＸｌ０−’大
きさで正の力面に変化するため、前記加熱工程を製造工
程に有する非晶質磁性合金を用いた磁気ヘッドにおいて
は、加熱工程前の非晶質磁性合金の磁歪定数を一〇、５
　Ｘ　１０−６〜−］、Ｘ］Ｏ−’の大きさの程度ずら
した材料を用いることが望ましい。さらに望ましくは用
いようとする非晶質磁性合金にヘッド製造工程における
加熱工程と同じ温度プロセスを加えて、加熱工程前後の
磁歪定数の差を測定し、加熱工程後に非晶質磁性合金の
磁歪定数が零近傍の値となるように加熱工程前の非晶質
磁性合金の磁歪定数を負の側にずらしておくことが好ま
しい。この磁歪定数の測定は周知のストレーンゲージ法
によって行なうことが出来る。

本発明において用いられる非晶質磁性合金は、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｔｊ、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ。

Ｔ　ａ　ｒ　Ｗ　＋　Ｖ　ｒ　Ｃｒ　＋　ＭＯ＋　Ａｌ
ｌ　＋　Ｃｕ　Ｉ　ＲＩＩ　ｒ　Ｒｈ　＋Ｐｄ、　Ａｇ
、　Ｒｅ、　Ｏｓ、　Ｉｒ、　Ｐｔ、　Ａｕ、稀土類。

Ｒ，Ｃ，Ｎ、Ｓｊ、Ｐ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｂｊ、　Ｔｅなど
の元素の組合せからなる。これらの中で、Ｆ　ｅ　。

Ｃｏ、　Ｎｊなどの強磁性元素と、Ｔｉ、Ｙ、Ｚｒ。

Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗなどの非晶質化金属元素を含み、
必要に応じて、その他の添加物からなる金属−金属系非
晶質磁性合金は、Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｎｊなどの強磁性元
素と、Ｂ　ｇ　Ｃ＋　Ｎ　＋　Ｓ　１１　Ｐ　＋　Ｇｅ
。

Ｓ　ｂ　＋　Ｂ　ｊ、　＋　Ｔ　ｅなどのメタロイド元
素を含み、必要に応じて、その他の元素を含む金属−メ
タロイド系非晶質磁性合金に比較して耐食性、耐熱性、
耐摩耗性に優れているために特に好ましい。

本発明に用いられる磁歪定数が負となる非晶質合金とし
ては、Ｃｏ−Ｎｂ系、Ｃｏ−Ｔａ系非晶質合金およびＣ
ｏ−Ｚｒ系、　Ｃｏ−Ｈｆ＃？、　Ｇｏ−Ｔｉ系。

Ｃｏ−Ｙ系非晶質合金にＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ。

Ｗ、　Ｎｊ、　Ｂ　、　Ａｆｌ、、　Ｓｉ、、　Ａｇ、
　Ａｕ、　Ｐｄ、　Ｐｔ。

Ｒｈ、Ｉ　ｒ、　Ｒｕ、　Ｏｓ、　Ｒｅ＋などの元素を
一種以上含むものが上げられる。またこれらに飽和磁束
密度を増加するためにＦｅ、Ｍｎを添加し、結晶化温度
を増加するために稀土類を添加する場合もある。これら
の非晶質合金の磁歪定数は、例えばＣｏ−Ｎｂ−７，ｒ
系合金においてはＮｂとＺｒの濃度比を調節することに
より変化することが出来、Ｎｂ７ａ度を増加した場合に
は磁歪定数は負の側に、Ｚｒｌｌｌ度を増加した場合に
は磁歪定数は正の側に変化する。またＣｏ−Ｗ−Ｚｒ系
の場合にはＷとＺｒの濃度比を調節することにより磁歪
定数を変化することが出来、ｗ１１度を増加した場合に
は磁歪定数は負の側に、Ｚｒ１度を増加した場合には磁
歪定数は正の側に変化する。同様の方法により−１−記
の３元系以上の非晶質磁性合金の磁歪定数を調節するこ
とが出来る。Ｇｏ−■−Ｉｆ系、Ｃｏ−Ｔｉ系。

Ｃｏ−Ｙ系においては、ｌ−１ｆ、　Ｔｊ、　ＹがＺｒ
と同様の効果を有する。

〔発明の実施例］ 以下に、本発明の非晶質磁性合金を用いた磁気ヘットの
一実施例をその製造工程を用いて説明する。

第３図（イ）〜（１−）は、その製造工程の概略を示し
た図である。

図（イ）に示すように、Ｍｎ　Ｚｎフェライト基基板を
一対用意し、基板２１のギャップ対向面とす１１− るへき面２２に所定間隔で平坦部２３を残して、該平坦
部２３の間に隣接する一対の７字状の溝２４を研削等に
より形成する。この場合、隣接する一対の７字状溝２４
に挟まれた基板２１の逆Ｖ字状突起２５の頂部は平坦部
２３より所定長さだけ低くなるようにする。

図（ロ）に示すように、溝加工を終った基板２１の面２
２側にＣｏ、Ｎｂ、Ｚｒ系非晶質磁性合金膜２６を高周
波２極スパツタリング法により所定の厚さに被着する。

この際、種々の組成を有するターゲットを用い、膜の組
成はＣＯが約８４原子％で、ＮｂおよびＺｒａ度が変化
し、磁歪定数が＋］−ＸＩＯ−６から−０，９Ｘ　１．
０−６まで変化した試料を作製した。

図（ハ）に示すように、磁性合金膜２６を被着した基板
２１の磁性合金膜２６−、Ｉｎに少なくとも残っている
Ｖ字状溝が埋まるようにｐｂ系ガラス層７を溶融、形成
した。この際、加熱温度を４６０°Ｃ１加熱時間を１５
分とした。

図（ニ）に示すように、ガラス層７を形成した基板２１
のガラス層側を平坦部２３まで研削、研摩す１２− る。このとき、基板２１のＶ字状突起部２５の先端は研
摩されずに残るが、磁性合金膜２６のＶ字状突起部の先
端部は一部が研摩、除去されて平坦となり、所定トラッ
ク幅を有する作動ギャップ形成面２８が得られるように
する。

図（ホ）に示すように、図（ニ）の工程を終った基板２
】の一つの磁性合金膜２６のある側の面に７字状溝２４
に直角に巻線窓用溝２９を加工し、全面」二にギャップ
材となるＳｉｏ２膜をスパッタリングにより被着する。

図（へ）に示すように、図（ニ）の工程を終った基板１
と図（ホ）の工程を終った基板２１とを磁性合金膜２６
の作動ギャップ形成面８が対向するようにギャップ材層
を介して突き合わせて、ガラス層７を溶融して基板２１
同士を接合し、接合コアブロックを作製する。この際の
加熱温度を４６０℃、加熱時間を１５分とした。次いで
、接合ブロックを一点鎖線部で切断すれば、図（ト）に
示すような磁気ヘッド但ユが得られる。３０は作動ギャ
ップである。

本磁気ヘッドに対して高保磁カメタルテープを用いた時
の記録・再生出力と、本磁気ヘッドに用いたＣｏ−Ｎｂ
−Ｚｒ系非晶質磁性合金の磁気ヘッド加工前の磁歪定数
との関係を第４図に示した。

同図から、磁気ヘッド加工前において、−０，４Ｘ１０
−６の磁歪定数を有する非晶質磁性合金を用いた場合に
、ヘッド出力（相対値）はほぼ１と最も大きく、加熱二
１程後の磁歪定数が−０，５Ｘ　１０−’〜十０．５Ｘ
１０−６の範囲でもヘッド出力（相対値）はほぼ０．８
以」二を示すことがわかる。さらに加熱工程後の磁歪定
数が−０，３Ｘ　１０−６〜＋〇、３　Ｘ　１０−６の
範囲でヘラ１く出力（相対値）が０．９以−にを示し、
さらに望ましいことがわかる。

実施例　２ Ｃｏ−Ｗ−Ｚｒ系非晶質磁性合金スパッタ膜を用いて実
施例１と同様にして第３図に示した磁気ヘッドを作製し
た。膜の組成はＣｏが８８原子％となるようにし、Ｗと
Ｚｒの比を変えて、磁歪定数が−１，５ｘｌＯ−’〜＋
０．５　Ｘ　１０−６の範囲で変化するようにした。第
３図の（ハ）の工程および（へ）の工程において用いた
加熱温度および時間はそれぞれ４２０℃と１５分とした
。

得られた磁気ヘッドに対して高保磁カメタルテープを用
いた時の記録・再生出力と本磁気ヘッ１−に用いたＣｏ
−Ｗ−Ｚｒ系非晶質磁性合金の磁気へソ１（加工工程の
非晶質磁性合金の磁歪定数との関係を第５図に示した。

同図から、磁気ヘッド加工工程前に一〇、７　Ｘ　１０
−’〜−０，９Ｘ　１０−６の磁歪定数の非晶質磁性合
金を用いた場合に、ヘッド出力（相対値）はほぼ１と最
も大きく、加熱工程後の磁歪定数がほぼ−０，５Ｘ　１
０−’〜＋０．５　Ｘ　１０−１′の範囲でもほぼ０．
８以上を示すことがわかる。さらに加熱工程後の磁歪定
数がほぼ一〇、３　Ｘ　１０−’〜＋０．３　Ｘ　１．
０−’の範囲でヘッド出力（相対値）がほぼ０．９以」
二を示しさらに望ましいことがわかる。

〔発明の効果〕 以上述べたように、非晶質磁性合金を磁気回路の少なく
とも一部に用い、製造工程の少なくとも一部に３００℃
以」−１結晶化温度以下の加熱工程を有する磁気ヘッド
において、前記非晶質磁性合金の１５− 加熱工程後の磁歪定数λ５を−０，５Ｘ　１０−６≦λ
５≦十〇、５Ｘ］Ｏ−６の範囲にすることにより、ヘッ
ド特性の優れた磁気ヘラ１（が得られることが明らかと
なった。なお、実施例に述べた磁気ヘッド以外の磁気ヘ
ッド、例えば非晶質磁性合金薄板を積層して製造した磁
気ヘッド、あるいは非晶質磁性合金薄板と非磁性あるい
は強磁性保護材と複合化した磁気ヘッド、もしくは非磁
性基板に非晶質磁性合金薄膜を被着して作製した磁気ヘ
ッドにおいても、本発明の効果は同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は非晶質磁性合金を熱処理した時の
磁歪定数の変化を示す図、第３図は本発明による磁気ヘ
ッドの製造方法を示す図、第４図および第５図は本発明
による磁気ヘッドの出力と該磁気ヘット製造工程前の非
晶質磁性合金の磁歪定数の変化との関係を示す図である
。 図において、 ２１・・・Ｍｎ−Ｚｎｎフジイ１へ基板２２・・ギャッ
プ対向面　２３・・基板２１の平坦部１６− ２４・Ｖ字状の溝 ２５・・基板２１の逆ｖ字状突起部 ２６・・非晶質磁性合金膜　２７・Ｐｂ系ガラス層２８
・・・磁性膜２６の作動ギャップ形成面２９　巻線窓用
溝　３］・・磁気ヘッド代理人弁理士　中　村　純之助 ′８Ｐ１　図 奏８釘り里５艮度（°Ｃ） 第２　ｍ （’Ｘ！ＪｈＦＪｎ　ｆｆＬ（’−”ｖ（軍随、トど８
牛）　ｑη１．」へ′＼ｌ第１頁の続き ０発　明　者　高　山　新　司　国分寺市東恋ケア央研
究所内 ０発　明　者　工　藤　實　弘　国分寺市東恋ケγ央研
究所内 Ｑ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非晶質磁性合金を磁気回路の少なくとも一部に用い
   、製造工程の少なくとも一部に３００℃以、」二の加熱
   工程を有する磁気ヘッドにおいて、前記加熱工程によっ
   て前記非晶質磁性合金の磁歪定数λ５が正の側に変化し
   た後にも＋〇、５Ｘ］Ｑ’〜−０，５Ｘ］０−’の範囲
   となるように、前記加熱工程以前の前記非晶質磁性合金
   の磁歪定数を負の側にずらして選んでなることを特徴と
   する非晶質磁性合金を用いた磁気八ツ１く。 ２、特許請求の範囲第１項記載の非晶質磁性合金を用い
   た磁気ヘッドにおいて、前記加熱工程後の前記非晶質磁
   性合金の磁歪定数λ、が＋０．３×１０−６〜−〇、３
   　Ｘ　１０−６の範囲となるように、前記加熱工程以前
   の前記非晶質磁性合金の磁歪定数を負の側にずらして選
   んでなることを特徴とする非晶質磁性合金を用いた磁気
   ヘッド。