JPS6399507A - 軟磁性膜 - 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、磁気ヘッドのコア材等として使用される軟磁
性膜に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、Ｆｅ−Ｇａ−３ｔ系合金材料を主体とする軟
磁性薄膜において、 酸化物磁性薄膜を中間層として用い、Ｆｅ−Ｇａ−３ｔ
系軟磁性薄膜と酸化物磁性薄膜とを積層することにより
、 単層膜では実現されない低保持力化、高透磁率化等の軟
磁気特性の向上を図ろうとするものである。

〔従来の技術〕

例えばＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）等の磁気記録再
生装置においては、記録信号の高密度化や高周波数化等
が進められており、この高記録密度化に対応して、磁気
記録媒体として磁性粉にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の強磁性金
属の粉末を用いた、いわゆるメタルテープや、強磁性金
属材料を蒸着法等の手法によりベースフィルム状に被着
した、いわゆる蒸着テープ等が実用化されつつある。

この種の磁気記録媒体は高い抗磁力を有するので、記録
再生に用いる磁気ヘッドのヘッド材料には、高飽和磁束
密度を有することが要求される。

例えば、従来ヘッド材料として多用されているフエ与イ
ト材では、飽和磁束密度が低く、この高抗磁力化に対処
することができない。

そこで従来、これら高抗磁力磁気記録媒体に対応するた
めに、セラミックス等の非磁性の基板やフェライト等の
磁性基板上に高飽和磁束密度を有する軟磁性膜を被着し
、これら軟磁性合金膜を突き合わせて磁気ギャップを構
成するようにした複合型の磁気ヘッドや、軟磁性膜や導
体薄膜を絶縁膜を介して多層積層構造とした薄膜磁気ヘ
ッド等が提案されている。

そして、上記磁気ヘッドや薄膜磁気ヘッドに用いられる
軟磁性膜としては、熱的に安定で、かつ高飽和磁束密度
を有するＦｅ−Ａｌ！−Ｓｉ系合金磁性膜が知られてお
り、さらに本願出願人は先に特願昭６０−７７３３８号
、特願昭６０−２１８７３７号等においてこれをしのぐ
軟磁気特性を示ずＦｅ−Ｇａ−Ｓｉ系合金磁性膜を提案
した。

ところで、このＦｅ−Ｇａ−Ｓｉ系合金磁性膜は、合金
材料であるが故に高周波数帯域、特にメガヘルツ域では
渦電流損失により、その磁気特性（例えば透磁率）が劣
化するという欠点を有する。

この高周波数帯域の磁気特性の劣化は、高密度記録即ち
短波長記録という必然性に鑑みて極めて不利であると言
わざるを得ない。

一般に、軟磁性合金膜の高周波数帯域における磁気特性
を改善する手法の−っとして、軟磁性合金膜を絶縁膜を
介して多層積層構造とすることが知られている。しかし
ながらこの手法による軟磁性膜では、磁束の流れる向き
によっては磁気抵抗が非常に大きくなり、積層化するこ
とによりかえってその磁気特性を劣化させることになる
。

また、軟磁性合金膜を絶縁膜を介して多層積層構造とす
ることにより、Ｆｅ−Ｇａ−８ｉ系軟磁性膜の一層当た
りの膜厚が減少し、積層体としての透磁率が高周波帯域
において上昇することになるものの、保磁力は増大する
ことが予想され、従って積層化の場合、各々の膜厚の最
適化が非常に重要な意義を持つことになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

−１−述の従来の技術からも明らかなように、高飽和磁
束密度を有するＦｅ−Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性膜においては
、特に高周波数帯域における透磁率。

保磁力等各種磁気特性の一層の改善が要望される。

そこで本発明は、かかる状況に鑑みて提案されたもので
、単層膜では実現されない低保持力化。

高透磁率を達成することが可能な軟磁性膜を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明等は、」二速の目的を達成せんものと鋭意研究の
結果、主体となる磁性膜にＦｅ−Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性薄
膜を用い、これに酸化物磁性薄膜を積層することが磁気
特性の改善等に有効であることを見出し本発明を完成す
るに至ったものであって、Ｆｅ−Ｇａ−３ｔ系軟磁性薄
膜と酸化物磁性薄膜を積層したことを特徴とするもので
ある。

本発明において、主体となるＦｅ−ＧａＳｉ系軟磁性薄
膜に含まれるＦｅ、Ｇａ、Ｓｉの組成範囲としては、Ｇ
ａ含有量が１〜２３重量％、Ｓｉの含有量が９〜３１重
景％、残部がＦｅであることが好ましい。すなわち、上
記Ｆｅ−Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性薄膜を Ｆｅ　＊　Ｇ　ａ　ｂ　Ｓ　１（ （ａ、ｂ、ｃは各成分の重量比を表す。）としたときに
、その組成範囲が ６８≦ａ≦８４ １≦ｂ≦２３ ９≦Ｃ≦３１ ａ　−１−ｂ　十ｃ　＝　ｌ　Ｑ　Ｑ であることが望ましい。上記ＧａやＳｉが少なずぎでも
、また逆に多ずぎても磁気特性が劣化してしまう。

また、」二足Ｆｅの一部をＣｏで置換することも可能で
ある。上記Ｆｅの−・部をＣｏで置換することにより、
飽和磁束密度を上げることができる。

このＣｏの置換量としては、Ｆｅに対してＯ〜２０重景
％の範囲内とすることが好ましい。

さらに、上述のＦｃ−Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性薄膜には、耐
摩耗性や軟磁気特性を一層改善するために各種元素を添
加剤として加えてもよい。−１−記添加剤として使用さ
れる元素としては、Ｔｉ、Ｃｒ。

Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｕ、Ｏｓ。

Ｉｒ、Ｒｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｈｆ、Ｖのうち１種ま
たは２種以上をくみあわせて０．５〜６．０重量％の範
囲で添加する。すなわち上記添加剤をＭとし、Ｆｅ−Ｇ
ａ−Ｓｉ系軟磁性薄膜を式％式％ （ａ、ｂ、ｃ、ｄは各成分の重量比を表す６）で表した
ときに、その組成範囲が ６８≦ａ≦８４ ０≦ｂ≦１５ １≦Ｃ≦２３ ６≦ｄ≦３１ ０．５≦ｅ≦６．０ を満足することが望ましい。上記添加剤の添加量が所定
の範囲を越えると磁気特性を劣化してしまう。

なお、上述した各組成式中、Ｇａの一部がＡｊ２で置換
されていてもよく、またＳｔの一部がＧｅで置換されて
いてもよい。

一方、中間膜として積層される酸化物磁性薄膜の材料と
しては、Ｃｕ−Ｚｎフェライト、Ｍｇ−Ｚｎフェライト
、Ｍｇ−Ｚｎ−Ａｊ！フェライト５Ｍ　ｎ　−Ｚ　ｎフ
ェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト。

Ｍ　ｇ　−Ｍ　ｎフェライト、Ｃｕ−Ｍｇフェライト等
の、いわゆるソフトフェライトが用いられる。

上記Ｆｅ−Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性曹膜と酸化物磁性薄膜と
は、スパンタリング、真空蒸着、イオンブレーティング
等の真空薄膜形成技術によって交互に積層形成され、本
発明の軟磁性膜を構成する。

積層形成の方法としては、例えば第６図に示すようなス
パッタ装置を使用すればよい。このスパッタ装置は、真
空チャンバ（図示は省略する。）内に略円盤状の基台（
１１）を設置するとともに、この基台（１１）の下面側
に基板（１２）を取付け、さらに、前記基台（１１）の
中心部分を仕切り板（１３）によって仕切り、左右両側
にＦｅ−Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性合金の合金ターゲラ）　（
１４）と酸化物磁性材料ターゲット（１５）を設置して
なるもので、上記合金ターゲラ）　（１４）と酸化物磁
性材料ターゲラ）　（１５）の両ターゲットに同時にプ
ラズマを生じさせておき、基台（１１）を回転させるこ
とによって基板（１２）を移動させ各々のターゲット上
での基板（１２）の滞在時間を調整することによって所
望の膜厚を有する膜を形成するというものである。なお
、積層数は基台（１１）の回転回数によって決定する。

積層するＦｅ−Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性薄膜と酸化物磁性薄
膜の各膜厚は、各々１００〜１００００人、２０〜５０
００人の範囲内とし、積層膜の総膜厚は０．３〜３０μ
ｍとすることが好ましく、Ｆｅ−Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性薄
膜と酸化物磁性薄膜の膜厚の比は任意に設定すればよい
。

上記膜厚の範囲を外れると積層膜とした効果が期待でき
なくなる虞がある。

〔作用〕

本発明においては、Ｆｅ−Ｇａ−３ｔ系軟磁性薄膜と酸
化物磁性薄膜とを積層しているので、Ｆｅ−Ｇａ−５ｉ
系軟磁性膜の一層当たりの膜厚が減少して高周波数帯域
での軟磁気特性、特に透磁率が向上する。

このとき、Ｆｅ−Ｇａ−５ｉ系軟磁性薄膜が中間膜であ
る酸化物磁性薄膜を介して磁気的に結合され、膜厚方向
の磁気抵抗の増大が抑えられ、同時に単層膜で得られる
以上の軟磁気特性が達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本
発明がこれら実施例に限定されるものではないことはい
うまでもない。

先ず、Ｆｅ、ａＲｕ４Ｇａｓ　Ｓ　Ｉ＋ａ合金（組成は
原子％）及びＭｎ−Ｚｎフェライトをターゲットとして
用い、第６図に示すような２元スパッタ装置によりスパ
ッタリングを行い、第１図に示すように、円盤状のガラ
スセラミック（ＣａＴｉＯｓ）基板（１）上にＦｅ−Ｇ
ａ−Ｓｉ系軟磁性薄膜（２）及び酸化物磁性薄膜（３）
を積層した。このときＦｅ−Ｇａ−５ｉ系軟磁性薄膜（
２）の膜厚は、１６００人とし、Ｍｎ−Ｚｎフェライト
層の厚みを０．５０゜９０．１２０．５００人と変化さ
せ、Ｆｅ−Ｑａ−Ｓｉ系軟磁性薄膜（２）とＭｎ−Ｚｎ
フェライト層（３）を各５０層交互に積層し軟磁性膜を
作成した。

上述のようにして作成した軟磁性膜のスパッタリング後
の保磁力を測定した。結果を第２図に示す。この第２図
からスパッタリング後の保磁力とＭｎ−Ｚｎフェライト
層の厚みとの間に特に関係性が見られなかった。

続いて、上記軟磁性膜を５６０°Ｃで１時間熱処理し、
得られた軟磁性膜についてＭｎ−Ｚｎフェライト層（２
）の各厚みについて保磁力を測定したところ第３図に示
すような結果が得られた。これより、熱処理を加えた場
合には、Ｍｎ−Ｚｎフェライト層（２）の各厚みによっ
て顕著な差がみられ、Ｍ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト層（
２）が５０人の時に保磁力がもっとも低く、５００人の
時が最も大きな値となり、略比例関係にあることがわか
った。

以上の結果を考慮して次のような軟磁性膜を作成した。

Ｆ　ｅ７４Ｒｕ４　Ｇａ８Ｓ　ｉ　１４合金（組成は原
子％）及びＭｎ−Ｚｎフェライトをターゲットとして用
い、第６図に示すような２元スパッタ装置によりアルゴ
ン分圧５　Ｘ　Ｉ　０−１Ｔｏｒｒ、投入電力３００Ｗ
の条件でスパッタリングを行い、第１図に示すように、
円盤状のガラスセラミック（ＣａＴｉＯｓ）＆板（１）
上にＦｃ−Ｇａ−３ｔ系軟磁性薄膜（２）及び酸化物磁
性薄膜（３）を積層した後、３５０°Ｃで１時間熱処理
して軟磁性膜とした。なお、Ｆｅ　　Ｇ　ａ　−Ｓｉ系
軟磁性薄膜（２）の膜厚は１６００人、中間層となる酸
化物磁性薄膜（３）は５０人とし、その積層数はＦｅ−
Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性薄膜（２）と酸化物磁性薄膜（３）
の積層膜を一層として５０層とした。

上述のようにしてスパッタリングを行い、得られた軟磁
性膜について、磁化曲線（Ｍ−Ｈ曲線）を測定した。結
果を第４図に示す。

この第４図より、上記軟磁性膜の保磁力を求めたところ
、０．４　（Ｏｅ）と極めて小さな値を示した。

なお、スパッタリング後、熱処理前の保磁力は３゜２　
（Ｏｅ）であった。

また、Ｆ　ｅｔ４ＲＩＪ４　ＧａＢ　Ｓ　ｉ１４合金（
組成は原子％、膜厚１６００人）及びＭｎ−Ｚｎフェラ
イト（膜厚５０人）を５０層交互に重ね、総厚１０メｔ
ｍとした積層体を２元スパッタにより得、３５０°Ｃで
１時間熱処理して軟磁性膜としたものと、Ｆｅ、、Ｒｕ
４Ｇａｓ　Ｓ　ｉ＋ｎの膜厚５．　１０．　１５７１　
ｍの単層膜をスパッタリングによって得、５５０℃で１
時間熱処理して軟磁性膜としたものについて、各周波数
における透磁率の値を測定した。

その結果を第５図に示す。なお、図中ａはＦｅＲｕＧａ
Ｓｉ合金とＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライトを積層した軟磁
性膜を表し、ｂは膜厚５μｍのＦｅＲｕＧａＳｉの単層
膜、Ｃは膜厚１０μｍのＦｅＲｕＧａＳｉの単層膜、ｄ
は膜厚１５μｍのＦｅＲｕＧａＳｉの単層膜の特性を表
している。この結果より、単層膜は周波数が高くなるに
従い透磁率が急激に低下しているのに対して、軟磁性膜
は周波数の高低にあまり影響されず広い範囲で良好な透
磁率を有していることがわかる。また、層厚の等しい軟
磁性膜ａと単層膜Ｃを比較すると、軟磁性膜は、単層膜
より周波数の低い所では透磁率がやや低いものの、周波
数の高い部分、すなわち２０Ｍｔｌｚにおいて略等しい
値となり、さらに高周波数域１００　ＭＨｚでは単層膜
よりもかなり良好な透磁率を示している。したがって、
本発明にかかる軟磁性膜は、高周波数に対する特性に優
れていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明の軟磁性膜は
Ｆｅ−Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性薄膜と酸化物磁性薄膜を積層
した構造としているので、特に高周波数帯域での高透磁
率化が達成される等、良好な軟磁気特性が得られる。

また、中間膜を酸化膜−膜としているので、膜厚方向で
の磁気抵抗が抑えられると同時に、保磁力も極めて小さ
なものとすることができる。特に、積層する各膜の膜厚
を最適化することにより、非常に優れた軟磁気特性が低
温処理で得られる。

したがって、高記録密度化に対応可能な磁気へノド材料
の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を適用した軟磁性膜の構成例を示す要部
拡大断面図である。 第２図はＦｅ−Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性薄膜を主体とする軟
磁性膜において中間層であるＭｎＺｎフェライトの厚さ
を変えたときの熱処理前の保磁力の変化を示す特性図で
あり、第３図は熱処理後の保磁力の変化を示す特性図で
ある。 第４図は本発明を適用した軟磁性膜のＭ−Ｈ曲線を示す
特性図、第５図は本発明を適用した軟磁性膜の透磁率の
周波数依存性をＦｅ−Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性膜の単層膜の
それと比べて示す特性図である。 第６図は積層膜を作成する際に用いるスパッタリング装
置の一例を示す概略構成図である。 ■・・・基板 ２・・・Ｆｅ−Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性薄膜３・・・酸化物
磁性薄膜 特許出願人　　　ソニー株式会社 代理人　　弁理士　　手漉　　晃 同　　　円相　榮− 第４図 ｔｏ’ ０Ｊ０ 杆 颯　　　　。 槽 「　　　　　　　　　＼」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｆｅ−Ｇａ−Ｓｉ系軟磁性薄膜と酸化物磁性薄膜を積層
   したことを特徴とする軟磁性膜。