JPS62212908A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低磁歪定数、高飽和磁束密度、高透磁率を有
する強磁性薄膜に関し、特に磁気ディスク装置、ＶＴＲ
などに用いる磁気ヘッドのコア材料に適した強磁性薄膜
を用いた磁気ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

近年、磁気記録技術の発展は著しく、家庭用ＶＴＲの分
野では従来の装置を大幅に小型・軽量化した８　ｍ　Ｖ
　Ｔ　Ｒが開発され、また磁気ディスクの分野でも従来
の面内磁気記録方式と比較して大幅に記録密度を向−１
ニしつる垂直磁気記録方式の研究が進められている。面
内磁気記録方式においては、記録密度を向上させるため
に高保磁力の記録媒体を使用する必要があるが、その記
録媒体の性能を十分に生かすためには高飽和磁束密度を
有する磁気ヘッド材料の開発が必要である。また垂直磁
気記録方式においても、例えば垂直磁気記録用単磁極型
磁気ヘッドの主磁極は０．２μｍ程度と極めて薄いため
、記録・再生の際に磁気的に飽和しやすく、それを避け
るためには高飽和磁束密度を有する磁気ヘッド材料の開
発が不可欠である。

また磁気ヘッド材料はヘッドの記録再生効率の面から高
透磁率を有することが必要であり、そのためには磁歪定
数が零に近いことが望ましい。このような材料として、
従来、特開昭５２−１１２７９７に示されるがごとく、
５〜７ｗ１１％のＳｉを含むＦｅ−Ｓｉ系合金＃１漠が
発明され、この合金薄膜は低保磁力、高飽和磁束密度、
高透磁率、低磁歪定数を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、Ｆｅ−Ｓｉ系合金においては、飽和磁束密度は
Ｓｉ濃度の増加に従って減少するため、Ｓｉを５　Ｗ　
ｔ；％以上含有すると２０ＫＱ以−ヒの飽和磁束密度は
得られなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで２０ＫＧ以上の飽和磁束密度を有する強磁性ｗｔ
膜を得るために、本発明者らは、スパッタリング法など
の物理蒸着法によって、Ｆｅ−−Ｓｉ系合金薄膜につい
て鋭意研究を重ねた結果、その磁歪定数及び飽和磁束密
度のＳｉ濃度依存性は第１図に示す曲線のごとくなるこ
とを知った。すなわち、磁歪定数λＳが零となる組成は
特開昭５２−１１２７９７に示される組成よりもＳｉ低
濃度側にも存在し、λＳの絶対値１λｓ　１が２Ｘ］Ｏ
−８以下でかつ飽和磁束密度Ｂｓを２０　Ｋ　０以上と
するためには、Ｆｅベースの合金薄膜において、Ｓｉ組
成をＱ、６　Ｗ　ｔ％以」二２　、３　ｗ　ｔ％以下に
する必要があることを知見し、本発明を完成するに至っ
た。

〔作用〕

本発明の磁気ヘッドはＳｉＯ，６ｗｔ％以上２．３ｗｔ
％以下、残部Ｆｅからなる合金組成の強磁性薄膜を用い
ることを基本としており、この合金組成の強磁性薄膜は
２ｘ１．０−６以下の磁歪定数の絶対値１λｓ　１及び
２０．２ＫＧ以上２０．９ＫＧ以下という高い飽和磁束
密度を有する。

また、本発明の磁気ヘッドに用いられているＦｅ−０，
６ｗｔ％以上２．３ｗｔ％以下Ｓ　、ｉ合金薄膜にＲｕ
、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｔ　ｒ。

Ｐｔ、Ａｕの群から選ばれる少なくとも１種の元素を１
％以下添加することにより、磁気特性をほとんど劣化さ
せずに耐食性を向」ユさせることができる。

また、さらに、本発明の磁気ヘッドに用いられているＦ
　ｅ−０、６ｗ　ｔ％以Ｊ二２　、３　ｗ　ｔ％以下Ｓ
ｉ系合金薄膜を他の組成の磁性薄膜あるいは非磁性薄膜
を介して２層以−Ｅの積層構造とすることによって、さ
らに高い透磁率を有する積層強磁性薄膜とすることがで
きる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を挙げ図面な参照しながらさら
に具体的に説明する。

〔実施例１〕 磁性体膜の作製にはＲＦスパッタリング装置登用い、所
定の合金組成のスパッタ膜を得るために１５０■φＸ　
３　ｅｔａ　ｔのＦｅ−円板に５　ｍｍ　Ｘ　５　＋ｎ
ｍ　Ｘ００５ＩＩＩＩＩｔ　　のＳｉペレットを貼りつ
けたターゲットを用いた。またスパッタは以下の条件で
行なった。

高周波電力密度・・・・・・２，８ｗ／ａ＃アルゴン圧
力　・・・・・・５　Ｘ　１．０−８Ｔｏｒｒ基板温度
　　　・・・・・・３５０℃ 電極間距離　　・・・・・・２５ｍ１ 基板は、磁歪定数の測定にはコーニング社製ホトセラム
基板を用い、それ以外の磁気特性及び耐食性の測定には
コーニング社製７０５９ガラス基板を用いた。また膜厚
は１．５μｍ一定とした。

−Ｉ−記条件により作製した磁性薄膜の飽和磁束密度Ｒ
ｓおよび磁歪定数λＳの組成依存性は第１図に示すごと
くになる。このように飽和磁束密度Ｂｓを２０　Ｋ　０
以上、磁歪定数の絶対値１λｓ１を２Ｘ１０−６以下に
するためにはＳｉ組成を０．６ｗ　ｔ％以１２　、３　
ｗ　ｔ％以下にすることが必要であり、さらにＩλｓ　
１を１Ｘ１０−６以下にするためにはＳｉ組成をＩｗｔ
％以−Ｉ−１，、８ｗ　ｔ％以下にすることが必要とな
る。

なお、本実施例において作製した強磁性薄膜において最
も磁気特性の優れた合金組成はＦｅ−１、、３ｗ　ｔ％
　Ｓｉであり、その磁気特性はλＳ＝０．１．Ｘ］　Ｏ
−６，Ｂｓ　＝２０．６ＫＧ　、保磁力１−１ｃ　＝　
２．００　ｅ　、測定周波数５　Ｍ　Ｈｚでの初期透磁
率μｉ　＝７００を示した。

〔実施例２〕 従来組成のＦ　ａ　−Ｓ　ｉ系合金薄膜と本発明の磁気
ヘッドに用いているＦ　ｓ　−Ｓ　ｉ系合金薄膜の耐食
性を比較するため、塩水噴霧試験を行なった。

試料は従来組成のＦ’　ｅ　−６、９ｗ　ｔ、％　Ｓｉ
合金薄膜および本発明の磁気ヘッドに用いているＦｅ−
１、３Ｗ　ｔ、％　Ｓｉ合金薄膜を用いた。腐食率は膜
面に０．５％　Ｎ　ａ　ＣＱ水溶液を噴霧し、室温で２
４時間放置した後の飽和磁化の減少率とした。

すなわち、塩水噴霧前の飽和磁化をＭｏ、塩水噴霧後２
４時間放置した後の飽牟磁化をＭｌとしたとき、腐食率
（％）　”（Ｍｏ−Ｍｔ）Ｘ　１．　ＯＯ／Ｍ。

で定義した。この結果を第１表に示す。

第　　１．　　表 第１表に示すように、本発明の磁気ヘッドに用いている
強磁性薄膜は、従来組成の強磁性薄膜とほぼ同等の耐食
性を示した。

〔実施例３〕 −Ｌ述の実施例１と同様のターゲットに、添加元素であ
るＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｉ’ｒ。

Ｐ　ｔ；　、　Ａ　ｕのペリット（５ｍ　Ｘ　５　ｍ　
Ｘ　０　、５　ｍ　ｔ　）を１回のスパッタリングにつ
き１種ずつ貼りつけ。

実施例１と同じ条件で磁性薄膜を作製した。磁性薄膜の
合金組成は、実施例１において磁気特性が最も優れてい
たＦｅ−１，３ｗｔ％Ｓｉ　　に上記の添加元素を１ｗ
ｔ％含有させた。実施例１と同じ耐食性試験によってＲ
１１、Ｒｈ　、　Ｐ　ｄ　、　Ａ　ｇ　。

Ｏｓ、Ｔ　ｒ、Ｐｔ、Ａｕの添加が耐食性に及ぼす効果
について調査した。その結果を第２表に示す。

第　　２　　表 第２表に示すごとく、いずれかの１種の元素の添加によ
って耐食性は一段と向−ヒレ、特にＲｕ。

Ｒｈの添加の効果が大きかった。

〔実施例４〕 上述の実施例３と同様のターゲットを用いて、Ｒｕ、Ｒ
ｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｉ　ｒ、Ｐｔ、。

Ａｕの添加が保磁力に及ぼす影響について調査した。磁
性薄膜の合金組成は実施例１において磁気特性が最も優
れていたＦ　ａ　−１、３’ｗ　ｔ、％Ｓｉ　　に上記
の添加元素を１ないし１．５ｗ’ｔ％添加した。

その結果を第３表に示す。

第　　３　　表 第３表に示すようにＲ＋＋　、　Ｒｈ　＋　Ｐ　ｄ　＋
　Ａ　ｇ　。

Ｏｓ、Ｔ　ｒ、Ｐｔ、Ａｕを１　ｗ　ｔ、％添加１６．
ても保磁力Ｈ６は添加元素なしの場合２．０ＯＢと比較
してほとんど増加していない。しかし上記元素を１．５
ｗｌ；％添加すると保磁力が大幅に増加してしまう。従
って、これらの元素の添加は１ｗ１５％以下とすること
が好ましい３３ 〔実施例５〕 （月） 第２図に示すように、主磁性体膜２１．、（Ｆｅ−１、
、３ｗ　ｔ、％Ｓｉ　　合金スパッタ１漠）をＳｉＯ２
あるいはパーマロイ（Ｎｉ　　１９ｗｔ％ｉ’　ｅ）か
ら成る中間層２２を介して積層した。主磁性体膜２１は
実施例１と同じスパッタ条件で作製した。

また中間層は以下の条件でスパッタした。

高周波電力密度・・・・・０　、５　ｗ　／　ａｌｆア
ルゴン圧力　・・・・・５　Ｘ　１０−８Ｔｏｒｒ基板
温度　　　・・・・・・３５０℃ 電極間距離　　・・・・・・２５ｎｗ。

中間層膜厚　　・・・・・・３０人 この結果得られた積層磁性体膜の磁気特性を第４表に示
す。

第４表 第４表に示すごとく、本発明の強磁性薄膜を積層構造の
磁性薄膜とすることにより、保磁力Ｈ６ならびに初期透
磁率μユが飛躍的に改善されることが明白である。

〔実施例６〕 従来組成でλｓ　＝　−０，Ｉ　Ｘ　１０−６．　Ｒｓ
＝１７．６ＫＧを有するＦ　ｓ　−６、９ｗ　ｔ；％Ｓ
ｉ　合金薄膜およびλｓ　＝−０，ｌＸ１０−６．Ｂｓ
　＝２０．６ＫＧを有する本発明のＦ　ｅ　−１、３ｗ
　ｆ；％Ｓｉ　合金薄膜を用いて第３図に示す垂直磁気
記録用単磁極型ヘッドを作製した。その作製方法を以下
に述べる。

第３図（ａ）に示すＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト３１及
び高融点ガラス３２から成る基板３３を用意し、その表
面に第３図（ｂ）に示すように膜厚０．２μｍの合金薄
膜３４をＲＦスパッタリング法で作製した。さらに、こ
の上に接着用Ｐｂ系ガラス膜をＲＦスパッタリングによ
り形成し、第３図（ａ）に示す基板３３をかぶせて４５
０℃３０分間加熱して上記Ｐ　ｂ系ガラスを溶融固着し
、主磁極ブロック３５を作製した（第３図（ｃ）参照）
。さらト；３６及び高融点ガラス３７からなる補助コア
ブロック３８を用意し、接合部４０に１−記と同様の接
着用ｐｂ系ガラス膜を形成した後、ＩＥ磁極ブロック３
５を挾み、４５０℃３０分間加熱することにより」二記
ｐｂ系ガラスを溶融固着して接合ブロック３９を作製し
た、次に第３図（ｄ）の二点鎖線部を切断し、第３図（
ｅ）に示す垂直磁気記録用単磁極型磁気ヘッド４１を得
た。

Ｇｏ−Ｃｒ垂直媒体を用いて上記作製方法で作製したヘ
ッドの記録・再生特性を測定したところ、本発明のＦ　
ｅ　−１，、３Ｗ　ｔ、％Ｓｉ　合金薄膜を用いたヘッ
ドは従来組成のＦ　ｅ　−６、９ｗ　ｔ％Ｓｉ　　合金
薄膜を用いたヘッドと比較して約４ｄＢ高い出力を示し
た。

本実施例において示したごとく、Ｂｓ＝２０．６ＫＧを
有するＦ　ｅ　−１，、３ｗ　ｔ％Ｓｉ　　合金薄膜を
主磁極材料として用いた本発明の磁気ヘッドは、Ｂｓ　
＝１７．６ＫＧを有する従来組成のＦｅ−６、９ｗ　ｔ
％Ｓｉ　　合金薄膜を主磁極材料として用いたヘッドよ
り記録・再生特性が向上することが明らかになった。

〔実施例７〕 従来組成でλｓ　＝−０，Ｉ　Ｘ　１０−６．　Ｒｓ＝
１７．６ＫＧを有するＦｅ−６，９ｗｔ；％Ｓｉ　　合
金薄膜および、λｓ　＝　−（’）、−Ｉ　Ｘｌ０−６
．Ｒｓ　＝：２０．６ＫＧを有する本発明のＦ　ｅ　−
１、３ｗ　ｔ；％Ｓｌ　　合金薄膜を用いて第４図に示
すＶＴＲ用磁気ヘッドを作製した。磁気ヘッドは以下に
示す方法で作製した。

第４図（ａ）において溝５１を有するＭ　ｎ　−Ｚｎフ
ェライトから成る基板５２を用意し、第４図（ｂ）にお
いて基板５２の表面に膜厚約１０μｍの合金薄膜５３を
ＲＦスパッタリング法により作製した。第４図（ｃ）に
おいて」二記溝５１を埋めるためにＩＪ　ｂ系ガラス５
４を４５０℃３０分間加熱して溝５１を充填し、さらに
第４図（ｄ）において基板表面を研磨してギャップ生成
面５５を形成し、ヘッドコア半休ブロック５６とした。

さらに、ギャップ構成面５５にギャップ材となるＳ　ｉ
　Ｏ２膜をスパッタリング法により作製し、第４図（ｅ
）において巻線窓５７を有するヘッドコア半休ブロック
５８と前記ヘッドコア半休ブロック５６をギャップ材を
介して接合し、４Ｆ）Ｏ℃３０分間の加熱により前記Ｐ
　ｌ）系ガラス５４を再度溶融、固化して接合ブロック
５９を作製した。

さらに第４図（ｅ）に示す２点鎖線部を切断して第４図
（ｆ）に示すＶＴＲ用磁気ヘッド６ｏを得た。

保磁ノ月４０００ｅのメタル・テープを用いて上記ヘッ
ドの録画再生特性を測定した結果、ＢＳ　＝２０．６Ｋ
Ｇを有するＦ　ａ　−１、３ｗ　ｔ、％Ｓｉ　　合金薄
膜を主磁極材料として用いた本発明の磁気ヘッドは、Ｂ
ｓ　＝］、７．６ＫＧを有する従来組成のＦｅ−６，９
ｗｔ％Ｓｉ　　合金薄膜を主磁極材料として用いた磁気
ヘッドと比較して、］、　Ｍ　Ｈｚ以上６ＭＨｚの周波
数帯域で約５ｄＢ高い出力を示した。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく、本発明の磁気ヘッドに用い
ている強磁性薄膜は低磁歪定数および２０　Ｋ　０以上
の飽和磁束密度を有し、そのため本発明の磁気ヘッドは
高記録密度ならびに高再生出力を実現することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁歪定数及び飽和磁束密度のＳｉ濃度依存性を
示す図、第２図は本発明の実施例５における積層構造の
強磁性薄膜の構造を示す断面図、第３図（ａ）　、　　
（ｂ）　、　　（Ｑ）　、　　（ｄ）　、　　（ｅ）は
本発明の実施例６における垂直磁気記録用単磁極型磁気
ヘッドの作製工程を示す斜視図、第４図（ａ）、（ｂ）
、（０）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は本発明の実施例７
におけるＶＴＲ用磁気ヘッドの作製工程を示す斜視図で
ある。 １１・・・磁歪定数、１２・・・飽和磁束密度、２１・
・・主磁性体膜、２２・・・中間層、２３・・・基板、
３１゜３６・・・Ｍ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト、３２．
３７・・・高融点ガラス、３３・・・基板、３４・・・
合金薄膜、３５・・・主磁極ブロック、３８・・・補助
コアブロック、３９・・・接合ブロック、４０・・・接
合面、４】・・・垂直磁気記録用鵬磁極型磁気ヘノド、
５１・・・溝、５２・・・基板、５３・・・合金薄膜、
５４・・・ｐｂ系ガラス、５５・・・ヘッドギャップ構
成図、５６・・・ヘッドコア半休ブロック、５７・・・
巻線窓、５８・・・巻線窓を有するヘッドコア半休ブロ
ック、５９　・接合ブロック、不　１　口 ５ｉｌｔＪ（土量＝／、） 冨　２　図 ｃ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強磁性薄膜を磁気回路の少なくとも一部に用いる磁
   気ヘッドにおいて、上記強磁性薄膜はＦｅ−Ｓｉ系合金
   薄膜によつて構成され、上記強磁性薄膜の組成は重量％
   で、Ｓｉが０．６％以上２．３％以下で、残部がＦｅお
   よび不純物からなることを特徴とする磁気ヘッド。 ２、前記強磁性薄膜を構成するＦｅ−Ｓｉ系合金薄膜の
   組成は、重量％で、Ｓｉが０．６％以上２．３％以下、
   およびＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａ
   ｕの群より選ばれる少なくとも１種の元素を１％以下含
   有し、残部がＦｅおよび不純物からなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の磁気ヘッド。 ３、前記強磁性薄膜を構成するＦｅ−Ｓｉ系合金薄膜の
   組成において、重量％で、Ｓｉ含有量を１％以上１．８
   ％以下とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の磁気ヘッド。 ４、前記強磁性薄膜は、Ｆｅ−Ｓｉ系合金薄膜を、他の
   組成の磁性薄膜および非磁性薄膜のうちの少なくとも１
   種を介して積層構造とすることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項または第３項記載の磁気ヘッド
   。 ５、他の組成の磁性薄膜はパーマロイ薄膜であり、非磁
   性薄膜はＳｉＯ＿２薄膜であることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載の磁気ヘッド。 ６、強磁性薄膜の形成は、スパッタリング法によること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項または
   第３項または第４項または第５項記載の磁気ヘッド。