JPS6129408A - 磁気コアとその製造方法 - 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、ＶＴＲやＰＣＭレコーダなどの磁気記録再生
装置に用いられる磁気ヘッドに係り、特に、非晶質磁性
膜を多数積層してなる磁気コアとその製造方法に関する
。

〔発明の背景〕

非晶質磁性膜は、優れた軟磁性を示すことから、近年、
磁気ヘッドの磁気コア材として大いに注目されている。

この非晶質磁性膜を磁気コア材として用いる場合、単層
とするよりも多層積層した方が磁気ヘッドの磁気特性が
優れていることが知られており、このために１従来かか
る磁気コアは、第６図に示すように、非磁性基板１上に
薄い非晶質磁性膜２とＳ　ｉ　Ｏ，などの絶縁物からな
る中間膜３とを交互に積層し、該中間膜３でもって該非
晶質磁性膜２間を磁気的に隔離するようにした構造のも
のが一般的であった（たとえば、第７回日本応用磁気学
会学術講演概要集１９８λ１１　ｐｐ５１−５２　＞。

しかしながら、一般に、異なる材質の層を積層する場合
、異なる材質の層間では付着力が弱く、剥離しやすい。

上記従来の磁気コアにおいては、非晶質磁性膜と中間膜
との間で剥離が生じ易く、磁気特性を高めるために、非
晶質磁性膜の膜厚を薄くしてその積層数を多くすると、
剥離し易い個所が多くなり、増々剥離し易くなって機械
的安定性に欠けるという問題があった。

また、かかる磁気コアを製造する場合、非晶質磁性膜や
中間膜は、一般に、スパッタリング法によって形成され
るが、これらを交互に積層しなければならないことから
、夫々の層を形成しようとする毎に、ターゲットを取り
換えなければならず、非常な手間と時間を必要として作
業性や量産性にも問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、非晶質磁
性膜、中間膜間の付着力が強くて充分に薄い該非晶質磁
性膜を多数積層することが可能となり、機械的に安定で
良好な磁気特性を有する磁気コアを提案するにある。

さらに、本発明の目的は、該非晶質磁性膜間の該中間膜
の形成のための工程を簡略化することができ、作業性や
量産性を高めることができるようにした磁気コアの製造
方法を提案するＫある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、非晶質磁性膜間
の中間膜として、該非晶質磁性膜に用いる非晶質材料を
結晶化した膜とするものであって、スパッタリング条件
を変えるだけで、同一ターゲットを用いて該非晶質磁性
膜と該中間膜とを選択的に形成することができるように
した点に特徴がある。

磁気コアの磁性膜を形成する場合、通常スパッタリング
法が用いられるが、この際、磁性膜の性能を向上させる
ために、この磁性膜が形成される非磁性基板側にバイア
スを印加する方法が一般にとられている。すなわち、Ｄ
Ｃスパッタリング法では、非磁性基板にバイアス電圧を
印加し、ＲＦスパッタリング法では、バイアス電力を供
給し、これらバイアスの大きさに応じて形成される磁性
膜の性質が異なるのである。

ところで、スパッタリングを行なうに際し、装置内にア
ルゴンガスなどの放電用ガスを封入するが、第５図に示
すように、バイアス値があるしきい値以上になると、形
成された磁性膜中に放電用ガスの元素が多量混入する現
象がみられる。このために、通常、バイアス値はこのし
きい値以下に設定される。

ニオ、非晶質磁性膜を形成するに際し、バイアス値を上
記しきい値以上にすると、放電用ガスを形成する元素が
非晶質磁性膜に非常に多く混入して膜の組成が変化し、
しかも、放電用ガス原子あるいは分子は異常に加速され
ているために、非磁性基板に衝突する量も多くなって非
磁性基板の温度が上昇することから、この非磁性基板に
形成される膜は結晶化されてしまう。

との呻晶化された膜（以下、結晶化膜という）は比透磁
率が非常に小さく、非晶質磁性膜間にこの結晶化膜を形
成したとζろ、この膜は、従来の絶縁物による中間膜の
ように、非晶質磁性膜間な磁気的に隔離してこの非晶質
磁性膜の透磁率を高める作用をなすことを見出した。ま
た、この結晶化膜は、非晶質磁性膜と同一ターゲットを
用い、スパッタリング条件を変えるだけで非晶質磁性膜
に連続して形成できるから、あるいは結晶化膜に連続し
て非晶質磁性膜を形成できるから、これら膜間における
組成は連続的に変化させることができ、非晶質磁性膜と
結晶化膜との結合は極めて堅固である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第１図は本発明による磁気コアの一実施例を示す断面図
であって、１１は非磁性基板、１２は非晶質磁性膜、１
３は電気的絶縁膜、１４は中間膜、１５は積層膜である
。

同図において、感光性結晶化ガラスからなる厚さｌｌ１
ｌ！＋の非磁性基板１′１上に、中間膜１４を介して複
数の非晶質磁性膜１２が積層されている。非晶質磁性膜
１２はＣ〇−金属系の非晶質材料からなり、中間膜１４
はこのＣｏ−金属系非晶質材料にアルゴン原子が混入し
た結晶化膜からなる。非晶質磁性膜１２は、先に述べた
ように、磁気特性を高めるために、その膜厚を２μｍ程
度に充分薄くシ、また、中間膜１４の膜厚はさらに薄＜
Ｏ，ＯＳμｍ程度にする。

磁気コアとしては、磁気抵抗を充分小さくするなどの必
要性から、その断面を充分大きくする必要があり、この
ために、その厚みをある程度以上にしなければならない
。しかし、磁気コアが厚くなると、渦電流損失が増加す
る。このために、通常磁気コアを厚さ方向に電気的に分
割しているが、この実施例では、非晶質磁性膜１２の複
数層毎に積層膜１５とし、これら積層膜１５間Ｋ　Ｓ　
ｉ　Ｏ，などからなる電気的絶縁８１３を介在させ、渦
電流損失を低減している。一般Ｋ、積層膜１５の膜厚が
１０μｍ程になると渦電流損失が著顕になるために、こ
の膜厚は１０μｍ以下に設定する。

また、一般に、磁性膜の浅い部分では磁束が通り易く、
深くなるほど磁束が通りにくくなる。この磁束が通り易
い部分の領域を表わす要素として、磁性膜の表面の磁界
の強さの１／ｅ（ｅ＝２．７ｘｓ・・・）倍の磁界の強
さとなる深さを用い、これを表皮の厚さと称するが、磁
性膜の厚さをこの表皮の厚さ以上にすると、磁性膜の利
用効率が低下する。このことから、積層膜１５の厚さは
、磁気コアの動作周波数において、表皮の厚さよりも薄
くすることが好ましい。

次に、本発明による磁気コアの製造方法の一実施例を第
２図を用いて説明する。なお、同図において、１１は第
１図に示した非磁性基板、１６は基板側電極、１７はタ
ーゲット、１８はターゲット側Ｎ、棒、１９はバイアス
電源、２０は電源、２１はベルジャである。

この実施例は、ＲＦスパッタリング法によるもので）・
つて、基板側電極１６に非磁性基板１１を、ターゲット
側電極１８ＫＣｏＺｒＮｂ系の非晶質磁性材料からなる
ターゲット１７を夫々取り付け、ベルジャ２１の到達真
空度を５　Ｘ　ｔｏ−”ｒ　ｏ　ｒ　ｒにした後、Ａｒ
ガスをＩ　Ｘ　ｔｏ−”ｒ　ｏ　ｒ　ｒ加えた。

かかる条件のもとに、電源２０からターゲット１７に６
００・Ｗの電力を供給し、バイアス電源１９から基板側
電極１６にＩＯＷのバイアス電力を加える。この状態を
３０分間保持することにより、非磁性基板１１上に２μ
ｍ厚′のＣｏＺｒＮｂ系の非晶質磁、性膜１２（第１図
）が形成される。

次に、基板側電極１６に供給されるバイアス電力を３０
秒間２００Ｗとし、非晶質磁性膜１２上に膜厚０．０５
μｍのＡｒ原子を含んだ結晶化膜、すなわち、中間膜１
４（第１図）を形成する。次いで、上記の状態に変えて
非晶質磁性膜１２を形成し、以下同様に、中間膜１４と
非晶質磁性膜１２とを交互に形成する。

第３図は非晶質磁性膜１２と中間膜１４を交互に形成す
る際の第２図の基板側電極１６に供給されるバイアス電
力の時間的変化を示す図である。

以上のようにして非晶質磁性膜１２が３層形成されると
、次に、ターゲット１７をｓ　ｉ　ｏ、とし、また、基
板側電極１６に供給される電力を１０Ｗとして、最上部
の非晶質磁性膜１２上に厚さ０，０５μｍのｓ　ｉ　ｏ
、からなる中間膜１３（第１図）を形成する。したがっ
て、非磁性基板１１上に形成される積層膜１５（第１図
）は、０．０５μｍ厚の中間膜１４を介して順次積層さ
れた３層の非晶質磁性膜１２からなり、積層膜１５にお
ける非晶質磁性膜１２０合計の厚さを６μｍとして渦電
流損失を低減している。

以下同様にして、積層膜１５を形成する毎に電気的絶縁
膜１３を形成し、全体の厚さを２０μｍとする第１図に
示す磁気コアを得た。この場合、各積層膜１５０表皮の
厚さは１２μｍである。

同様にして形成された非晶質磁性膜の試料および中間膜
の試料を、夫々、３０００ｅ中３９０で加熱して２時間
放置し、熱処理してＩＭＨｚにおける比透磁率を測した
ところ、前者は３０００゜後者は４０であった。また、
上記のよ５ＩＣ得られた磁気コアを上記と同様に熱処理
し、その比透磁率を測定したところ、第４図に曲線ａで
示す結果を得た。なお、同図において、曲線すは単層非
晶質磁性膜のみからなる磁気コアの特性曲線、曲線Ｃは
この実施例と同じ膜厚、積層数の非晶質磁性膜と中間膜
からなるが、これら中間膜を全てｓｉｏ。

膜とした従来の磁気コアの特性曲綜である。

第４図から明らかなように、この実施例では、非晶質磁
性膜を１層してなる従来の磁気コアに劣らない優れた磁
気特性が得られ、また、非晶質磁性膜、中間股間の結合
は強固であり、両者間の剥離の問題は解消された。さら
に、非晶質磁性Ｗ；Ｉの形成から中間膜の形成へ切換え
るとき、また、これとは逆の切換えを行なうとき、単に
、バイアス電源１９（第２図）を調整するだけで済み、
膜形成の手間が大＠に省けた。

次の第１表は、この実施例における非晶質磁性膜と中間
膜との原子組成を示すものであり、非晶質磁性膜のＡｒ
含有量は、測定装閾のトＱ出可卵な量以下であった。

第１表 他の実施例とし【、非晶質磁性膜形成のためのターゲッ
トにＣｏ　Ｍ　ｎ　Ｚ　ｒ系非晶質磁性材料を用い、他
の操作は上記実施例と同様にして第１図に示した磁気コ
アを形成した。この実施例も上記実施例と同様の効果が
得られた。次の第２表は、この実施例における非晶質磁
性膜と中間膜の原子組成を示す。

鄭２表 さらに他の実施例として、同様のターゲットにＦｅＣｏ
ＮｂＢ系非晶質磁性材料を用い、他の操作は上記実施例
と同様にして第１図に示した磁気コアを形成した。この
実施例も上記実施例と同様の効果が得られた。第３表は
この実施例における。

非晶質磁性膜と中間膜との原子組成を示す。

第３表 以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
れら実施例のみに限定されるものではない。

すなわち、上記実施例では、スパッタリング装置として
ＲＦバイアススパッタリング装置としたが、ＤＣスパッ
タリング装置、ＤＣ対向スパッタリング装置、ＤＣ４極
スパッタリング装置、ＲＦＤＣバイアススパッタリング
装置なども用いることができ、非晶質磁性膜と中間膜と
の形成に対してスパッタリング条件を変え、中間膜のＡ
ｒの含有量を多くすることにより、上記実施例と同様の
効果が得られる。

また、非晶質磁性材料としては、上記以外の他元素から
なる非晶質磁性材料全般にわたって適用可能であること
も明らかである。

さらに、スパッタリング装置に封入される放電用ガスと
しては、Ａｒばかりでなく、他の不活性ガスや不活性ガ
ス以外のガスなど一般にスパッタリング法で用いられる
ガスを用いることができることはいうまでもない。

さらにまた、上記各数値は、実施例の説明の便宜上、単
に示したものにすぎず、本発明はかかる数値に限定され
るものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したようＫ、本発明によれば、非晶質磁性膜と
中間膜との間の剥離を防止することができて非晶質磁性
膜を充分薄くかつその積層数を充分多くすることができ
、機械的に安定で磁気特性の良好なる磁気コアを提供す
ることができるし、さらｋ、非晶質磁性膜と中間膜との
形成のためのターゲットを同一にすることができてター
ゲット取り換えの手間が省け、作業性、量産性が向上し
た磁タコアの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気コアの一実施例を示す断面図
、第２図は本発明による磁気コアの製造方法の一実施例
を示す説明図、第３図は第２図の非磁性基板に供給され
るバイアス電力の時間的変化を示す図、第４図は本発明
による磁気コアの磁気特性を従来の磁気コアと対比して
示す特性図、第５図は本発明による磁気コアとその製造
方法の原理説明図、第６図は従来の磁気コアの一例を示
す断面図である。 １１・・・・・・非磁性基板、１２・・・・・・非晶質
磁性膜、１３・・・・・電気的絶縁膜、１４・・・・・
・中間膜、１６・・・・・・基板側電極、１７・・・・
・・ターゲット、１８・・・・・・ターゲット側電極、
１９・・・・・・バイアス電源、２０・・・。 ・・・電源。 代　理　人　　弁理士　　武　顕次部（ほか１名）牙１
図 第２図 ／Ｑ どｌ 第３図 ｄ萼　間　　　（ｈｒ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性基板上に非晶質磁性膜と中間膜とが交互に
   積層され、該中間膜により、該非晶質磁性膜相互間が磁
   気的に隔離されてなる磁気コアにおいて、該非晶質磁性
   膜を形成する元素とスパッタリングに用いる放電用ガス
   の元素とで組成されて結晶化された膜を該中間膜とする
   ことを特徴とする磁気コア。
2. （２）所望の放電用ガス中に非磁性基板と非晶質磁性材
   料からなるターゲットとを対向して設け、第１、第２の
   スパッタリング条件を所定時間ずつ交互に設定してスパ
   ッタリングを行ない、該第１のスパッタリング条件を該
   ターゲットを形成する元素で組成される非晶質磁性膜の
   形成条件とし、該第２のスパッタリング条件を該ターゲ
   ットを形成する元素と前記放電用ガスの元素とで組成さ
   れ、かつ、結晶化された膜の形成条件としたことを特徴
   とする磁気コアの製造方法。