JPS6399508A - 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−Ａ１１−Ｇｅ系合金材料を主体とする
軟磁性膜において、 酸化物磁性薄膜を中間層として用い、Ｆｅ−Ａｌ　−Ｇ
　ｅ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、Ｎｔ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ェライ
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
膜を絶縁膜を介して多層積層構造とした薄膜磁気へ・７
ド等が提案されている。

そして、上記複合型の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Ｉｒ　ｅ　−Ａ　７！−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６
０−７７３３７号、特願昭６０−２１８７３６号等にお
いて、これをしのぐ軟磁気特性を示ずＦｅ−ＡＲ−Ｇｅ
系合金磁性膜を提案した。

ところで、このＦｅ−Ａｌ−Ｇｅ系合金磁性膜は合金材
料であるため、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ｆＰ
Ａｈで、極めて不利であると言わざるを得ない。

−・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一つとして、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ｔｉｔｌ、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、ＦｅＡ６−Ｇｅ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
おいて上讐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〕

上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　　Ａｌ−Ｇｔ３系軟系外磁性膜いては
、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ｉ３磁率化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、上述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Ｆ　ｅ−Ａ　７！−Ｇｅ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−ＡＡ−Ｇｅ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−Ａｌ−Ｇｅ系軟磁性
薄膜に含まれるＦｅ、Ａｆｆ、Ｇｅの組成範囲としては
、ＡＡ含有量が１〜３１重量％、Ｇｅの含有量が１〜３
１重景％、残部がＦｅであることが好ましい。すなわち
、上記Ｆ　ｅ−Ａ　ｅ−Ｇｅ系軟磁性薄膜を Ｆ　ｅ　ａ　Ａ　ｅ　ｂ　Ｇ　ｅ　ｃ （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≦３１ １≦Ｃ≦３１ ａ＋ｂ−１−ｃ＝ｌＱＱ であることが望ましい。上記Ａ７！やＧＣが少なずぎて
も、また逆に多ずぎても磁気特性が劣化してしまう。

また、上記Ｆｅの一部をＣｏＴ：ｌ換することも可能で
ある。上記Ｆｅの一部をＣｏで置換するごとにより、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０〜２０重景
％の範囲内とすることが好ましい。

さらに、上述のＦ　ｅ　　Ａ　７！−Ｇ　ｅ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。上記添加剤として
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種以上を組み合わせて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−Ａ
ｎ−Ｇｅ系軟磁性薄膜を式％式％ （ａ、ｂ、ｃ、ｄは各成分の重量比を表す。）で表わし
たときに、その組成範囲が ６８≦ａ＋ｂ≦８４ ０≦ｂ≦１５ １≦Ｃ≦３１ １≦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、ＡＮの一部がＧａで置換さ
れていてもよく、またＧｅの一部がＳｔ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−Ｚｎｎフェライ
ｌ’＋Ｍｇ−’ｚｎ−ＡＡフェライト。

Ｍｎ−Ｚｎ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−Ａｌ−Ｇｅ系軟磁性ｆｉＩ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−Ａｌ−Ｇｅ系軟磁性合金の合金ターゲット（１
４）と酸化物磁性材料ターゲ７　）　（１５）を設置し
てなるもので、上記合金ターゲット（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ケント上
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−Ａ／！−Ｇｅ系軟磁性薄膜と酸化物磁性
薄膜の各膜厚は、各々１００〜１００００人、２０〜５
０００人の範囲内とし、積層膜の総膜厚は０．３〜３０
μｍとすることが好ましく、Ｆｅ−Ａβ−Ｇｅ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。

Ｃ作用〕 本発明においては、Ｆｅ−／’７！−Ｇｅ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−Ａｎ−
Ｇｅ系軟磁性薄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−Ａｎ−Ｇｅ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、Ｆｅ５ａＡｌｚＧｅｑ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
（ＣａＴｉＯ３）基板（１）上にＦｅ−／’ｌ１−ｃｅ
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−ＡＡ−ｃｅ系軟磁性薄膜（２）の膜
厚は、１３００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
−Ａｎ−Ｇｅ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
。

−４−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。結県を第２図に示す。この第
２図からは、スパッタリング後の保磁力とＭ　ｎ−Ｚ　
ｎ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℃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）
の各厚め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、Ｍｎ−Ｚｎフェライト層（２）が５
０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　ｅ　ＩＩｏＡ　７！＋＋Ｇ　ｅ　ｑ合金（組成ハ原
子％）及ヒＭｎ−Ｚｎフェライトをターゲットとじて用
い、第６図に示すような２元スバンタ装置によりアルゴ
ン分圧５　×１０−’Ｔｏｒｒ、投入電力３００Ｗ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（ＣａＴｉ（１＋）基板（１）上（７
こＦ　ｅ−ＡＡ−Ｇｅ系軟磁性薄膜（２）及び酸化物磁
性薄膜（３）を積層した後、３５０℃で１時間熱処理し
て軟磁性膜とした。なお、Ｆ　ｅ　　Ａ　／＋　　Ｇ　
ｅ系軟磁性薄膜（２）の膜厚は１５００人、中間層とな
る酸化物磁性薄膜（３）は３０人とし、その積層数はＦ
ｅ−Ａｐ−Ｇｅ系軟磁性薄膜（２）と酸化物磁性薄膜（
３）の積層膜を−・層として５０ＪＩ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（
〃性膜について、磁化曲線（Ｍ−４Ｉ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
、０．５　（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２゜８　
（Ｏｅ）であった。

また、Ｆ　ｅ　ＩＩｏＡ　７！ｚＧ　Ｃｑ合金（組成は
原子％。

膜厚０．２μｍ）及びＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト（膜
厚１００人）を５ＯＮ重ね、総厚１ｏμｍ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、ＦｅａｏＡβ１゜Ｇｅ、の
膜厚１０μｍの単層膜をスバ・７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ＦｅＡ７！Ｇｅ合金と
Ｍｎ−Ｚｎフェライトを積層した軟磁性膜を表し、ｂは
膜厚１０μｍのＦｅＡ７！Ｇｃ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、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５Ｍ）Ｉｚ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
もがなり良好な透磁率を示しＣいる。したがって、本発
明にががる軟磁性膜ば、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
Ｆ　ｅ　　Ａ　Ａ　　Ｇ　ｅ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、中間膜を酸化物−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
くすることができる。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ヘッド材料
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転磁ｐ膜の構成例を示す要部
拡大断面図である。 第２図はＦｅ−ＡＡ−Ｇｅ系軟磁性薄膜を主体とする軟
磁性積層膜において中間層であるＭｎ　−Ｚｎ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−Ａ７！−Ｇｅ系軟磁性薄膜の単層
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。 １・・・基板　　。 ２・・・Ｆｅ−ＡＲ−Ｇｅ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 岡　　　円柱　榮−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｆｅ−Ａｌ−Ｇｅ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。