【発明の詳細な説明】
発明の背景
技術分野
本発明は磁気ヘツドに関する。さらに詳しく
は、非晶質磁性合金薄膜を有する磁気ヘツドに関
する。
先行技術とその問題点
高い飽和磁化と高い透磁率を示すことから、非
晶質磁性合金の薄板が磁気ヘツド材料として注目
を集めている。
非晶質磁性合金薄板から、トラツク巾のせまい
磁気ヘツド、例えばビデオ用の録画、録再ないし
音声用の回転ヘツド、あるいは電算機用磁気ヘツ
ド等を形成するには、薄板をそのまま用いるか、
あるいはその複数枚を積層して、数十μｍ以下、
特に20〜30μｍ程度の厚さのトラツク巾として、
所定の形状としたコア半体をギヤツプを介しつき
あわせて作製している。
しかし、このようにして作製されるビデオ用等
のヘツドは、厚さがきわめて薄いため強度的に十
分でなく、機械的加工時に変形し、加工後の寸度
精度が悪いという不都合がある。
また、非晶質磁性合金の薄板は高弾性であるた
め、ビデオ用の磁気記録媒体との高速しゆう動に
ともない変形し、ヘツドアームのバランスをくず
して回転走行性が不良となる。
このような不都合を解消するためには、基体上
に、スパツタリングにより非晶質磁性合金の薄膜
を形成してコア半体とし、これから磁気ヘツドを
形成することが考えられる。そして、このように
形成した磁気ヘツドでは、上記したような不都合
は解消する。
ところで、非晶質磁性合金のスパツタリング薄
膜として、Co―Zrが知られている。しかし、Co
―Zrのスパツタリング薄膜を形成して磁気ヘツ
ドを形成するときには、磁気記録媒体との高速し
ゆう動にともなう摩耗量が大きいという欠点があ
る。
また、合金磁性粉を用いる塗布型の媒体、いわ
ゆるメタルテープ等を使用するときには、使用に
従い、薄膜が着色して、出力低下を招くという欠
点がある。
発明の目的
本発明は、このような実状に鑑みなされたもの
であつて、その主たる目的は、高速摩耗量が少な
く、メタルテープの使用による出力低下が少な
い、非晶質磁性合金薄膜を有する磁気ヘツドを提
供することにある。
本発明者らは、このような目的につき鋭意研究
を行い、本発明をなすに至つた。
すなわち本発明は、基体上に、下記式で示され
る組成の非晶質磁性合金薄膜を形成してなること
を特徴とする磁気ヘツドである。
式
TxXyRuz
｛上記式中、Ｔは、Co、またはCoとCo、Zrおよ
びRu以外の他の遷移金属元素の１種以上との組
合わせを表わし、
Ｘは、Zr、またはZrと他のガラス化元素の１
種以上との組合わせを表わし、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝100at％であり、
このうち、ｙは５〜30at％であり、
ｚは0.5〜8at％である。｝
発明の具体的構成
以下、本発明の具体的構成について詳細に説明
する。
本発明における薄膜は、実質的に長範囲の規則
性をもたない非晶質状態にある。
そして、その組成は、上記式で示されるもので
ある。
上記式において、Ｔ中にて、必要に応じ、Co
とともに組合わせ添加される他の添加元素は、
Co、ZrおよびRu以外の他の遷移金属元素（Sc〜
Zn；Ｙ〜Cd；La〜Hg；Ac以上）であり、例え
ばFe、Ni、Ti、Hf、Mn、Rh、Pd、Os、Ir、Pt
等の１種以上をその具体例として挙げることがで
きる。
一方、Ｘは、Zr単独か、あるいはZrと他のガ
ラス化元素の１種以上との組合わせであることが
好ましい。
この場合、必要に応じ、Zrとともに組合わせ
添加される他のガラス化元素の好適例としては、
Si、Ｂ等の１種以上を挙げることができる。
さらに、本発明における組成においては、Ru
を必須成分とする。
この場合、Ruを他の白金族金属元素、例えば
Pt、Rh等にかえたときには、高速耐摩耗性にす
ぐれ、メタルテープ使用の際の出力低下が少ない
という本発明所定の効果は実現しない。
これに対し、上記式において、ｘ＋ｙ＋ｚ＝
100at％の条件下にて、Ru添加量ｚは8at％以下
である。
これは8at％をこえると、非晶質化しにくくな
り、基体との接着力も低下するからである。
この場合、Ru添加量ｚが小さいと、本発明所
定の効果の実効がなくなるので、ｚは、0.5at％
以上とする。また、より良好な結果を得るために
は、ｚは１〜6at％であることが好ましい。
これに対し、Zrを必須成分とするガラス化元
素成分Ｘの添加量ｙは、５〜30at％である。
ｙが5at％未満となると、非晶質化が困難とな
り、またｙが30at％をこえると、十分な飽和磁束
密度が得られない。
この場合、ｙが５〜30at％となると、より好ま
しい結果を得る。
なお、Ｔの含有量ｘは、100―ｙ―ｚであり、
87at％以上、62at％以下であるが、75〜85at％で
あることが好ましい。
この場合、Ｔは、Coを必須成分として含む。
Ｔは、上記したように、Coと他の遷移金属元
素の１種以上とからなることができるが、他の遷
移金属元素の１種以上は、通常、総計最大10at％
まで含有することができる。
これ以上の含有量となると、飽和磁束密度Bs
が低下する等の不都合が生じる。
このような元素の１例としてはFeがある。Fe
添加は磁歪を低下させる等の効果があるが、Fe
量が増大すると、逆に磁歪が大きくなり、加工歪
の影響により磁気特性が劣化するので、Fe含有
量は6at％以下であることが好ましい。
また、Ｔ中には、Niを添加することもできる。
Ni添加は、Coを置換して、材料コストを低減す
る等の効果があるが、Ni量が増大するとBsが減
少するので、Ni含有量は、好ましくは10at％以
下である。
さらに上記したように、Mnなども添加するこ
とができる。
ただ、このようなものよりは、通常は、むしろ
ＴがCo単独であることが好ましい。
これに対し、ガラス化元素成分Ｘは、Zrを必
須成分とする。
通常、ＸはZrのみからなるが、Ｘは、上記し
たＢ、Si等の１種以上の総計10at％以下とZrとの
組合わせであつてもよい。
このような組成をもつ非晶質磁性合金薄膜は、
基体上に、概ね、0.1〜100μｍ、好ましくは20〜
50μｍ程度の厚さに形成される。
用いる基体としては、通常、非磁性のものを用
いる。
この場合、基体の材質には特に制限はない。
従つて、各種酸化物、炭化物、ケイ化物、窒化
物、ガラス等はいずれも好適に使用できる。
そして、基体材質は、非晶質磁性合金薄膜の物
性と、加工性、媒体とのしゆう動性などを考慮し
て適宜選択して用いればよい。
このような基体の厚さについては、特に制限は
ないが、通常、0.1〜５mm程度とする。
このような基体上に、非晶質磁性合金薄膜を形
成するには、気相被着法、通常、スパツタリング
に従う。
用いるスパツタリングとしては、衝撃イオンに
より、ターゲツトをスパツタし、通常、数eV〜
約100eV程度の運動エネルギーにてターゲツト物
質を蒸散させる公知のスパツタリングはいずれも
使用可能である。
従つて、Ar等の不活性ガス雰囲気中で、異常
グロー放電によるAr等のイオンによつて、ター
ゲツトをスパツタするプラズマ法を用いても、タ
ーゲツトにAr、Kr、Xe等のイオンビームを照射
して行うイオンビーム法を用いてもよい。
プラズマ法によるときには、いわゆるRFスパ
ツタであつても、また、いわゆるDCスパツタで
あつてもよく、その装置構成も２極、４極等いず
れであつてもよい。さらには、いわゆるマグネト
ロンスパツタを用いてもよい。また場合によつて
は、いわゆる反応性スパツタによることもでき
る。さらに、イオンビーム法としては、種々の方
式に従うことができる。
用いるターゲツトとしては、通常の場合は、対
応する組成の母合金を用いればよい。
なお、動作圧力、プレート電圧、プレート電
流、極間間隙等には特別の制限はなく、これら
は、条件に応じ、任意の値に設定することができ
る。
このような場合、基体の一面上には下地層を形
成し、この下地層上に非晶質磁性合金薄膜を形成
してもよい。また、非晶質磁性合金薄膜上に上層
保護層を形成してもよい。
さらに、非晶質磁性合金薄膜と、非磁性の薄膜
を交互に積層することもできる。
このように非晶質磁性合金薄膜３，３′を形成
した基体２，２′は、第１図および第２図に示さ
れるように、所定の形状に加工され、Ｉ字、Ｃ字
状等のコア半体１，１′とされ、前部ギヤツプ部
４および後部ギヤツプ部にて、SiO2等のギヤツ
プ材４０を介してつきあわされれて磁気ヘツド１
とされる。
なお、コア半体１，１′の薄膜３，３′上には、
さらに、基体２，２′と同種の材質からなる保護
体５を接着することがもできる。
このような場合、薄膜形成後には、必要に応じ
て、無磁場中あるいは静磁場ないし回転磁場中で
の熱処理を施す。
次いで研削により所定の形状とし、また必要に
応じ所定膜厚となるように研削を行い、さらに必
要に応じ研摩を行いコア半体とする。
そして、捲線を施し、上記のようにつきあわ
せ、その他必要な加工を行い、支持体９に固着さ
れて、磁気ヘツドが作製される。
なお、上記の熱処理は、形状加工後、捲線前に
施してもよい。
発明の具体的作用効果
このような磁気ヘツドは、ビデオ用の録画、録
再、音声用等の回転ヘツド、あるいは電算機用磁
気ヘツド等としてきわめて有用である。
そして、本発明の磁気ヘツドは、媒体の高速し
ゆう動にともなう摩耗がきわめて少ない。
また、メタルテープ等の合金磁性粉を用いる塗
布型媒体の使用による出力低下がきわめて少な
い。
そして、このような効果は、所定量のRuを添
加したときにのみ実現する。
発明の具体的実施例
以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明を
さらに詳細に説明する。
実施例
２mm厚のアルミナ基板上に、下記表１に示され
る組成の各非晶質磁性合金およびセンダストの薄
膜を30μｍ厚に形成した。
薄膜の形成は、スパツタリングによつて行つ
た。
この場合、ターゲツトとしては、対応する組成
の合金の鋳造体を用い、動作アルゴン圧5.5×
10-3Torr、プレート電圧2KV、投入電力4W／cm2
にて、RFマグネトロンスパツタリングを行つた。
次に、これを研削および研摩し、第１図および
第２図に示されるようなコア半体１，１′を得、
これを0.3μｍの前部ギヤツプ材SiO2を介してつき
あわせ、所定の捲線８を施し、磁気ヘツドを作製
した。
次いで、各磁気ヘツドを８mmビデオ方式のデツ
キに搭載し、以下の(1)および(2)の測定を行なつ
た。
(1) 摩耗量
25℃、50％RHにて、塗布型のメタルテープ
を3.75m/secで100時間走行させて、走行後の
摩耗量を表面粗さ計で測定した。結果をセンダ
ストの場合の摩耗量を10とし、これに対する相
対値として表１に示す。
(2) 5MHz信号の出力低下
25℃、50％RHにて、塗布型のメタルテープ
を3.75m/secで４時間走行させて、走行後の出
力低下を測定した。
これらの結果を表１に示す。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to magnetic heads. More specifically, the present invention relates to a magnetic head having an amorphous magnetic alloy thin film. Prior art and its problems Thin sheets of amorphous magnetic alloys have attracted attention as magnetic head materials because they exhibit high saturation magnetization and high magnetic permeability. To form a magnetic head with a narrow track width from an amorphous magnetic alloy thin plate, such as a rotary head for video recording, recording/playback or audio, or a magnetic head for a computer, the thin plate can be used as is, or
Or, by stacking multiple sheets, the thickness of several tens of μm or less,
In particular, as a track width with a thickness of about 20 to 30 μm,
The core halves are made into a predetermined shape and are made by joining them together through a gap. However, heads for videos and the like manufactured in this manner are extremely thin and therefore do not have sufficient strength, deform during mechanical processing, and have poor dimensional accuracy after processing. Furthermore, since the thin plate of amorphous magnetic alloy has high elasticity, it deforms as it moves at high speed with a video magnetic recording medium, causing the head arm to become unbalanced and resulting in poor rotational running performance. In order to solve this problem, it is conceivable to form a thin film of an amorphous magnetic alloy on the base by sputtering to form a core half, and then form a magnetic head from this. In the magnetic head formed in this manner, the above-mentioned disadvantages are eliminated. Incidentally, Co--Zr is known as a sputtering thin film of an amorphous magnetic alloy. However, Co
- When forming a magnetic head by forming a sputtered thin film of Zr, there is a drawback that there is a large amount of wear due to high-speed movement with the magnetic recording medium. Furthermore, when using a coating type medium using alloy magnetic powder, such as a so-called metal tape, there is a drawback that the thin film becomes colored as it is used, resulting in a decrease in output. Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its main purpose is to provide a magnetic material having an amorphous magnetic alloy thin film, which has a small amount of high-speed wear and a small decrease in output due to the use of a metal tape. The aim is to provide a head. The inventors of the present invention have conducted extensive research for this purpose and have completed the present invention. That is, the present invention is a magnetic head characterized by forming an amorphous magnetic alloy thin film having a composition represented by the following formula on a substrate. Formula T x X y Ru z {In the above formula, T represents Co or a combination of Co and one or more transition metal elements other than Co, Zr and Ru, and X represents Zr or Zr and one of the other vitrifying elements
Represents a combination with more than one species, x+y+z=100at%, of which y is 5 to 30at% and z is 0.5 to 8at%. } Specific Configuration of the Invention The specific configuration of the present invention will be described in detail below. The thin film in the present invention is in an amorphous state with substantially no long-range regularity. The composition is shown by the above formula. In the above formula, in T, if necessary, Co
Other additive elements added in combination with
Other transition metal elements other than Co, Zr and Ru (Sc~
Zn; Y~Cd; La~Hg; Ac or higher), such as Fe, Ni, Ti, Hf, Mn, Rh, Pd, Os, Ir, Pt
Specific examples include one or more of the following. On the other hand, X is preferably Zr alone or a combination of Zr and one or more other vitrifying elements. In this case, suitable examples of other vitrifying elements that may be added in combination with Zr if necessary include:
One or more types of Si, B, etc. can be mentioned. Furthermore, in the composition of the present invention, Ru
is an essential ingredient. In this case, Ru can be replaced with other platinum group metal elements, e.g.
If Pt, Rh, etc. are used instead, the desired effects of the present invention, such as excellent high-speed abrasion resistance and little output drop when using a metal tape, will not be achieved. On the other hand, in the above formula, x+y+z=
Under the condition of 100at%, the Ru addition amount z is 8at% or less. This is because if it exceeds 8 at%, it becomes difficult to become amorphous and the adhesive strength with the substrate decreases. In this case, if the Ru addition amount z is small, the specified effect of the present invention will not be effective, so z is 0.5 at%.
The above shall apply. Further, in order to obtain better results, z is preferably 1 to 6 at%. On the other hand, the amount y of the vitrification element component X containing Zr as an essential component is 5 to 30 at%. When y is less than 5 at%, it becomes difficult to make it amorphous, and when y exceeds 30 at%, sufficient saturation magnetic flux density cannot be obtained. In this case, more preferable results are obtained when y is 5 to 30 at%. In addition, the content x of T is 100-y-z,
It is 87 at% or more and 62 at% or less, but preferably 75 to 85 at%. In this case, T contains Co as an essential component. As mentioned above, T can be composed of Co and one or more other transition metal elements, and the one or more other transition metal elements usually total up to 10 at%.
It can contain up to If the content is higher than this, the saturation magnetic flux density Bs
This causes inconveniences such as a decrease in performance. One example of such an element is Fe. Fe
Addition has the effect of reducing magnetostriction, but Fe
As the Fe content increases, the magnetostriction increases and the magnetic properties deteriorate due to the influence of processing strain, so the Fe content is preferably 6 at% or less. Further, Ni can also be added to T.
Addition of Ni has the effect of replacing Co and reducing material costs, but as the amount of Ni increases, Bs decreases, so the Ni content is preferably 10 at% or less. Furthermore, as mentioned above, Mn etc. can also be added. However, rather than such a case, it is usually preferable that T be Co alone. On the other hand, the vitrification element component X has Zr as an essential component. Usually, X consists only of Zr, but X may be a combination of Zr and one or more of the above-mentioned B, Si, etc. in a total of 10 at% or less. An amorphous magnetic alloy thin film with such a composition is
Approximately 0.1 to 100 μm, preferably 20 to 100 μm on the substrate
It is formed to a thickness of about 50 μm. The substrate used is usually non-magnetic. In this case, there are no particular restrictions on the material of the base. Therefore, any of various oxides, carbides, silicides, nitrides, glasses, etc. can be suitably used. The substrate material may be appropriately selected and used in consideration of the physical properties of the amorphous magnetic alloy thin film, processability, fluidity with the medium, and the like. The thickness of such a substrate is not particularly limited, but is usually about 0.1 to 5 mm. To form an amorphous magnetic alloy thin film on such a substrate, a vapor phase deposition method, usually sputtering, is followed. The sputtering used is to sputter a target using bombarded ions, usually at several eV to
Any known sputtering method that evaporates the target substance with a kinetic energy of about 100 eV can be used. Therefore, even if a plasma method is used in which the target is sputtered with ions such as Ar due to abnormal glow discharge in an inert gas atmosphere such as Ar, the target cannot be irradiated with an ion beam of Ar, Kr, Xe, etc. An ion beam method performed using a method may also be used. When using the plasma method, it may be a so-called RF sputter or a so-called DC sputter, and the device configuration may be either two-pole, four-pole, etc. Furthermore, a so-called magnetron sputter may be used. In some cases, so-called reactive sputtering may also be used. Furthermore, various methods can be used as the ion beam method. In normal cases, a master alloy having a corresponding composition may be used as the target. Note that there are no particular restrictions on the operating pressure, plate voltage, plate current, gap between electrodes, etc., and these can be set to arbitrary values depending on the conditions. In such a case, an underlayer may be formed on one surface of the substrate, and an amorphous magnetic alloy thin film may be formed on this underlayer. Further, an upper protective layer may be formed on the amorphous magnetic alloy thin film. Furthermore, amorphous magnetic alloy thin films and non-magnetic thin films can be alternately laminated. The substrates 2, 2' on which the amorphous magnetic alloy thin films 3, 3' are formed are processed into a predetermined shape, such as an I-shape, a C-shape, etc., as shown in FIGS. 1 and 2. The core halves 1 and 1' are brought together at the front gap part 4 and the rear gap part through a gap material 40 such as SiO 2 to form the magnetic head 1.
It is said that Furthermore, on the thin films 3 and 3' of the core halves 1 and 1',
Furthermore, a protector 5 made of the same material as the bases 2, 2' can be bonded to the bases 2, 2'. In such a case, after forming the thin film, heat treatment is performed in a non-magnetic field or in a static or rotating magnetic field, if necessary. Next, it is ground into a predetermined shape, and if necessary, it is ground to a predetermined thickness, and if necessary, it is polished to form a core half. Then, the wire is wound, matched as described above, and other necessary processing is performed, and the wire is fixed to the support 9 to produce a magnetic head. Note that the above heat treatment may be performed after shape processing and before winding. Specific Effects of the Invention Such a magnetic head is extremely useful as a rotary head for video recording, recording/playback, audio, etc., or as a magnetic head for computers. The magnetic head of the present invention suffers extremely little wear due to high-speed movement of the medium. In addition, there is very little reduction in output due to the use of coated media such as metal tapes that use alloyed magnetic powder. Such an effect is achieved only when a predetermined amount of Ru is added. Specific Examples of the Invention Hereinafter, specific examples of the present invention will be shown and the present invention will be explained in further detail. Example A thin film of each amorphous magnetic alloy and sendust having a composition shown in Table 1 below was formed to a thickness of 30 μm on a 2 mm thick alumina substrate. The thin film was formed by sputtering. In this case, a cast alloy of the corresponding composition was used as the target, and an operating argon pressure of 5.5 ×
10 -3 Torr, plate voltage 2KV, input power 4W/cm 2
RF magnetron sputtering was performed at . Next, this is ground and polished to obtain core halves 1, 1' as shown in FIGS. 1 and 2,
These were brought together via a 0.3 μm front gap material SiO 2 and a predetermined winding 8 was applied to produce a magnetic head. Next, each magnetic head was mounted on an 8 mm video deck, and the following measurements (1) and (2) were performed. (1) Amount of wear The coated metal tape was run at 3.75 m/sec for 100 hours at 25°C and 50% RH, and the amount of wear after running was measured using a surface roughness meter. The results are shown in Table 1 as relative values, assuming that the wear amount for Sendust is 10. (2) Output drop of 5MHz signal A coated metal tape was run at 3.75 m/sec for 4 hours at 25°C and 50%RH, and the output drop after running was measured. These results are shown in Table 1.
【表】
表１に示される結果から、本発明の効果があき
らかである。[Table] From the results shown in Table 1, the effects of the present invention are clear.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図および第２図は、本発明の磁気ヘツドの
構造の１例を示す図であり、このうち、第１図が
斜視図、第２図が拡大部分正面図である。
１，１′……コア半体、２，２′……基体、３，
３′……非晶質磁性合金薄膜。
1 and 2 are diagrams showing one example of the structure of the magnetic head of the present invention, of which FIG. 1 is a perspective view and FIG. 2 is an enlarged partial front view. 1, 1'... Core half, 2, 2'... Substrate, 3,
3'...Amorphous magnetic alloy thin film.