KR100210579B1

KR100210579B1 - 강자성막 및 그 제조방법과 이것을 사용한 자기헤드

Info

Publication number: KR100210579B1
Application number: KR1019910000088A
Authority: KR
Inventors: 도시오 고바야시; 료이찌 나까따니; 히또시 나까무리; 나가쯔구 고이소
Original assignee: 가나이 쓰도무; 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 1990-01-08
Filing date: 1991-01-07
Publication date: 1999-07-15
Also published as: KR910015097A; US5290629A

Abstract

강자성막 및 그 제조방법과 이것을 사용한 자기헤드에 관한 것으로서, 유리본딩공정을 수반하는 자기헤드의 제작을 실행할 때 기판 또는 충전유리 사이의 반응방지 문제를 해소한 자기헤드재료를 제공하기 위해서, 자성금속을 포함하는 여러개의 결정입자를 갖는 자성박막에 있어서 주기율표에 있어서의 IVa, Va, VIa족 원소에서 선택되는 적어도 하나의 원소의 산화물을 포함하는 재료가 결정입자의 입자경계에 존재하도록 하였다.

이와 같이 하는 것에 의해서, 연자기특성이 양호하고 정상적인 기록재생이 가능하며 고온에서도 유리본딩을 실행할 수 있어 충분한 강도를 갖게 된다는 등이 효과가 있다.

Description

강자성막 및 그 제조방법과 이것을 사용한 자기헤드

본 발명은 자기디스크장치, VTR 등에 사용되는 자기헤드재료에 관한 것으로서, 특히 고포화 자속밀도, 고투자율, 고내열성, 고내식성, 내반응성을 갖는 강자성막 및 그 제조방법과 이것을 사용한 자기헤드에 관한 것이다.

최근, 자기기록기술의 발전이 현저하여 기록밀도의 향상이 진행되고 있다. 기록밀도를 높게 하기 위해서는 고보자력의 기록매체를 사용할 필요가 있고, 또 고보자력의 기록매체를 자화하기 위해서는 고포화 자속밀도를 갖는 자극재료가 필요하게 된다. 이 때문에, 종래의 페라이트 등 대신에 Ni-Fe합금(퍼멀로이)이나 Co계 비정질 합금박막이 자극재료로서 사용되기 시작하고 있다. 또, 자극재료는 고포화 자속밀도일 뿐만 아니라, 기록재생효율의 향상의 점에서 고투자율을 갖는 것이 필요하게 된다. 또, 자기헤드를 형성하는 공정에 있어서의 유리충전의 가열공정에 견디어 고투자율을 유지할 수 있는 내열성도 요구된다.

이와 같은 자극재료로서는 USP4,836,865(일본국 특허공개공보 소화62-210607호)에 기재되어 있는 바와 같이 Fe,Co,Ni,Mn중에서 선택되는 금속에 Nb,Zr,Ti,Ta,Hf,Cr,W,Mo와 질소를 동시에 첨가한 재료가 보고되어 있다. 또, 이재료의 제작방법은 소정의 조성을 갖는 금속타겟(target)을 아르곤과 질소의 혼합가스를 스퍼터링가스로서 사용하여 스퍼터링하는 방법이다. 이 보고에 의하면, 스퍼터링가스중의 질소농도를 변조하여 질화층과 비질화층을 교대로 적층하는 것에 의해서 포화자속밀도 1.5T, 보자력 1 Oe이하의 특성을 갖는 막이 얻어지고 있다. 이 막의 보자력은 600

까지 낮게 유지되고 있어 내열성은 600

였다.

또, 전자정보통신학괴 MR89-12(1989년 7월)에는 Fe에 Ti,Zr,Hf와 C를 동시에 첨가하는 것에 의해 Fe계의 비정질막을 형성하고, 계속해서 이것을 열처리하는 것에 의해 내열성이 높은 미세결정 연자성 재료가 얻어지는 것이 기재되어 있다.

본 발명자들은 Fe-Nb, Fe-Ta, Fe-Hf계 재료를 아르곤과 질소의 혼합가스중에서 스퍼터링하고, 상술한 보고의 추가 시실험을 실행하였다. 이 결과, 보자력은 보고된 바와 같이 400∼600

의 열을 가하여도 1 Oe이하의 낮은 값을 나타내는 것이 확인되었다. 또, Fe-Hf-C계 재료를 아르곤가스중에서 스퍼터링한 후 500∼600

에서 열처리를 실행하여 보자력 1 Oe이하의 강자성막이 얻어지는 것도 확인할수 있었다.

그러나, 본 발명자들이 이들 종래의 재료를 Mn-Zn 페라이트 단결정기판상에 형성하고 유리충전을 위한 600

의 가열공정을 거쳐서 메탈인갭형(metal in gap type) 헤드를 시작(試作)한 결과, Mn-Zn 페라이트 단결정기판과 자성막이 반응하여 계면에 산화물층이 형성되고 있는 것이 명백하게 되었다. 이 때, 자기헤드의 기록재생특성을 조사한 결과, 예상된 바와 같이 결정기판과 자성막 계면의 비자성층에 따른 큰 의사갭신호(contour signal)가 관측되었다. 이와 같은 의사갭신호가 관측되는 경우에는 정상적인 기록재생을 실행할 수 없다. 또, 이 때 자성막과 충전유리 사이의 반응도 관찰되어 자성막이 얇게 되어 있는 알 수 있었다. 즉, 종래의 자성막은 자성막 단일체(單體)로서는 우수한 연자기특성을 나타냈지만, 유리본딩공정을 수반하는 자기헤드의 제작을 실행할 때에는 기판 또는 충전유리 사이의 반응 방지가 문제로 되는 것이 확인되었다.

한편, 더미시료로서 유리기판상에 형성한 시료를 염수(salt)분무시험 및 항온항습시험을 거쳐서 내식성의 평가를 실행한 결과, 종래 사용되고 있던 센더스트막이나 Co-Nb-Zr계의 막에 비해 매우 부식되기 쉬워 자기헤드로서 사용하는 것이 의문시되었다.

본 발명의 목적은 상술한 종래기술의 결점을 해소한 새로운 자기헤드재료를 제공하는 것이다.

제1도는 본 발명의 강자성 금속막의 단면도.

제2도는 본 발명의 강자성막의 유지력과 내식성에 미치는 막중의 산소농도의 영향을 도시한 그래프.

제3도 a는 본 발명의 자기헤드의 사시도.

제3도 b는 본 발명의 자기헤드의 갭부 근방을 도시한 평면도.

본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 예의 연구를 거듭해 왔지만, 강자성 금속중에 산화물을 혼입시키는 것에 의해 고온까지 포화자속밀도와 연자기특성이 유지될 뿐만 아니라 페라이트 등의 산화물이나 유리와의 내반응성이 높고 내식성도 높은 자기헤드재료를 개발할 수 있었다. 여기서, 산화물로서는 Hf-O, Nb-O, Ta-O, Ti-O, Zr-O, V-O, W-O, Mo-O등의 결합을 갖는 IV-a, Va, VIa족 원소와 산소로 이루어지는 물질이다. 또, 그밖에 자기특성을 개선하기 위한 첨가물을 첨가해도 좋다. 특히, 연자기특성의 개선에는 B,C,N,P의 첨가가 유효하다. 또, 내식성의 향상을 위해서는 Ni,Rh,Ru,Pd,Zr,Nb,Ta,Ag,Os,Ir,Pt,Au,Cr,Mo,W,Ti의 첨가가 유효하다.

본 발명의 강자성막은 금속 상(相)중에 산화물 상이 혼입되고 있다. 산화물의 혼입방법에는 제한이 없고, 자성막 형성시에 산화물이 존재하지 않아도 열처리등에 의해서 이들이 생성되면 좋다. 또, 미리 자성막 형성시에 산화물 상태에서 혼입시킬 수 도 있다. 예를 들면, 금속층과 산화물층의 적층 또는 금속충과 그금속과 산화물을 구성하는 원소의 적층, 금석과 산화물의 구성원소를 동시 퇴적 등 어떠한 방법도 가능하다.

본 발명의 강자성막을 자기기록장치의 자기헤드의 자기코어로 사용하는 것에 의해서 기록재생특성이 우수한 자기기록재생장치를 얻을 수가 있다. 특히, 본 발명의 강자성막을 유리본딩공정을 갖는 방법에 의해 제작한 자기헤드, 예를 들면 메탈인갭형 헤드에 적용하는 것이 의해서 더욱 큰 효과를 얻을 수가 있다.

상술한 바와 같이, 강자성 금속막중에 산화물을 혼입시키는 것에 의해서 고온까지 포화자속밀도와 연자기특성이 유지되지만, 그 메카니즘은 반드시 충분히 명백하게 되어 있는 것은 아니다. 단, 본 발명자들이 검토한 결과, 이들 산화물을 혼입시킨 강자성막은 600

까지 가열해도 거의 결정입자지름의 조대화(粗大化)가 발생하지 않고, 산화물이 강자성막의 구성원소의 확산을 억제하여 가열에 의해 결정입자가 성장하는 것을 방지하고 있는 것이 확인되었다. 이때, 600

까지 가열한 막을 고분해능 EPMA(Electron Probe Micro Analysis)법에 의해 본석한 결과, 강자성막을 구성하는 결정입자 주위에 산화물의 상(phase)이 관찰되고, 이 상이 존재하는 것에 의해서 강자성막을 구성하는 결정입자의 입자성장(조대화라고도 한다)이 억제되고 있는 것이 관찰되었다. 결정 자기이방성 정수가 영에 가까운 재료를 제외하고 강자성 재료의 연자기특성은 강자성 재료를 구성하는 결정입자의 크기에 관계되어 결정입자가 증대할수록 연자기특성이 저하한다는 것이 알려져있다. 따라서, 본 발명의 강자성막도 마찬가지로 고온까지 결정입자가 작게 유지되었기 때문에, 연자기특성의 저하가 발생하기 않은 것으로 고려된다. 그러나, 동일한 막을 X선 회절법에 의해 조사해도 산화물은 검출할 수 없고, 이들 물질은 미량이거나 비정질중의 어느 한가지였다.

또, 본 발명의 강자성막의 포화자속밀도는 첨가하는 산화물량의 증가에 따라서 감소하는 경향을 나타냈지만, 이것은 비자성체의 첨가에 의한 자성재료의 단순희석의 효과에 의한 것으로 추찰된다.

다음에, 본 발명의 실시예를 들어 도표를 참조하면서 더욱 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

Fe,Co를 주성분으로 하는 강자성막의 형성은 이온빔 스퍼터링장치를 이용하여 결정화 유리기판상에서 실행하였다. 본 실시예에서 사용한 이온빔 스퍼터링장치에는 이온총이 2대 설비되어 있고, 그중의 한쪽에서 타겟의 스프터링을 실행하고 스퍼터입자를 기판에 피착시킬 수가 있다. 또, 다른쪽에서는 기판의 청소(클리닝)등을 실행할 수가 있다. 이 장치의 타겟홀더는 회전식으로서, 최대 4종류의 타겟을 장전할 수 있고, 이중 임의의 타겟을 선택하여 스퍼터링할 수가 있다. 따라서, 이들의 타겟재료로 구성되는 임의의 적층막을 형성할 수가 있다. 이와 같은 장치는 공지이다(Journal of APPLIED PHYSICS Vol. 61 15 June 1987 No.12). 이장치에서 Fe, Co를 주성분으로 하는 강자성 금속과 산화물의 타겟을 교대로 스퍼터링하여 적층막을 제작하였다. 스퍼터링은 이하의 조건에서 실행하였다.

스퍼터링가스 … Ar

장치내 Ar가스압력 … 2.5×10^-2Pa

증착용 이온총 가속전압 … 800V

증착요 이온총 이온전류 … 120mA

타겟기판간 거리 … 130mm

기판온도 … 50∼100

상기 조건에서 제작한 적층막의 단면도를 제1도에 도시한다. 본 실시예에서는 기판(1)로서 결정화 유리기판을 사용하고 층두께 9㎚의 강자성금속층(2)와 층두께 1㎚의 산화물층(3)으로 이루어지는 적층막을 제작하였다. 적층막 전체의 막두께를 1㎛로 했으므로, 강자성 금속층(2)는 100층, 산화물층(3)은 99층으로 되었다.

얻어진 적층막은 100

∼700

의 범위내에서 Ar가스중에서 1시간의 열처리를 실행하고, 각각의 막의 연자기특성 평가, X선 회절에 의한 결정학적 평가, 분석에 의한 산화물층의 확인을 실행하였다.

표 1에 이 결과를 나타낸다.

표중 강자성 금속막 및 산화물은 막형성시의 타겟의 조성을 나타낸다.

이상적인 막형성 과정에서는 타겟의 조성이 형성되는 막의 조성이 거의 동일하다고 고려해도 좋다. 단, 조건에 따라서는 경(輕)원소가 타겟표면에서 튀어나와 막중의 조성이 타겟의 조성보다 적어지는 경우도 있다. 보자력, 부식시험은 500

에서 1시간의 열처리를 실행한 후 측정한 값이다. 또한, 보자력은 B-H커브트레이서(curve tracer)를 사용해서 측정하였다. 내열성은 열처리한 시료의 보자력이 1.5 Oe이상으로 되는 온도에서 나타냈다. 또, 부식시험은 0.5% Na Cℓ수용액을 간헐적으로 분무하면서 35

로 유지하는 염수분무시험으로 실행한 결과로서, 부식이 5% 진행한 시간이다. 여기서, 막의 자화가 5% 감소한 것을 부식이 5% 진행한 것으로 규정한다.

이 결과, Fe,Co를 주성분으로 하는 강자성 금속막을 IVa,Va,VIa족 원소의 산화물을 거쳐서 적층시키는 것에 의해 600

의 고온에서도 보자력 1.5 Oe이하의 우수한 연자기특성을 갖는 강자성막을 얻을 수 있었다. 이 때의 부식시험결과는 어떠한 시료에 있어서도 50일 이상의 내식성을 나타내는 것이 확인되었다. 또, 마찬가지로 Fe,Co를 주성분으로 하는 강자성 금속막에 연자기특성을 향상시키는 B,C,N등의 원소를 첨가시킨 다층막을 제작한 경우도 검토했지만, 보자력이 5∼15%의 감소가 관측된 것 이외에는 거의 동일한 내식성을 나타내었다. 본 발명자들은 USP4, 858, 049(일본국 특허공개공보 소화63-65604호)에 있어서 B,N,C,P의 5∼20at%의 첨가에 의해 보자력의 감소효과가 얻어지는 것을 개시하고 있으며 마찬가지 효과가 얻어지고 있는 것으로 추찰된다. 또, 이들 강자성 금속에 또 Ni,Rh,Ru,Pd,Zr,Nb,Ta,Ag,Os,Ir,Pr,Au,Cr,Mo,W,Ti,Bi,V,Co,Cu중에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 첨가하는 것에 의해 내식성이 더욱더 향상되는 것을 기대할 수 있다. 이들 첨가원소의 효과에 대해서는 본 발명자들이 USP4,935,314(일본국 특허공개공보 소화63-236304호)에서 개시하고 있다.

비교실험으로서 산화물 대신에 IVa,Va,VIa족 원소의 붕화물, 탄화물, 질화물을 사용하여 다층막을 형성하였다. 그러나, 이들 막은 내식성이 매우 낮은 것이 판명되었다. 즉, 봉화물, 탄화물, 질화물이 삽입된 경우에는 이들 물질이 더욱 에너지가 낮은 산화물로 변화하기 쉽기 때문에 공기중에서 염수에 장시간 노출시키면 산화하여 부식되는 것으로 추찰된다. 또, Fe,Co만으로 1㎛의 막을 형성하여 열처리를 실행한 경우에는 400

에서 결정입자의 조대화가 발생하고, 보자력은 5 Oe 이상으로 증가하였다. 따라서, Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr등의 산화물재료를 강자성 금속막중에 삽입하는 것에 의해서 내열성 및 내식성이 향상한다는 것이 명확하게 되었다.

600

에서 열처리를 실행한 적층막의 단면구조를 전자현미경으로 관찰한 결과, 600

의 열처리후에도 적층구조는 유지되고 있으며 고융점재료의 산화물이 강자성 금속막의 결정입자의 성장을 억제하고 있다는 것을 알 수 있다. 또, 본발명자들은 동시에 이들 강자성 금속막을 산화물 대신에 Ni,Cr등의 다른 금속막을 거쳐서 적층하고 600

에서 열처리를 실행한 후 단면구조를 전자현미경으로 관찰한 결과, 강자성 금속막과 중간층의 금속막은 완전히 확산되고 있어 적층구조를 확인할 수 없었을 뿐만 아니라, 결정입자는 조대화하여 막의 표면에서 기판계면까지 1개의 단결정으로 되어 있는 경우도 있었다.

본원 발명의 중간막의 두께에 특히 제한은 없지만, 상술한 바와 같이 막중에 비자성체인 중간막의 비율이 증대하면 단순희석 효과에 의해 포화자속밀도가 저하하는 점선에 바람직하지 않다. 이 관점에서 중간막은 가능한 한 얇은 것이 좋다. 그러나, 일본국 특허공개공보 소화59-9905호에 개시되어 있는 바와 같이 결정질의 강자성 금속막과 다른 종류의 중간층을 적층하면, 강자성 금속막의 결정구조를 미세화할 수 있어 적당한 자기특성이 얻어진다. 이와 같은 중간층의 효과를 기대하기 위해서는 중간층의 두께를 1㎚이상으로 하는 것이 필요하다. 1㎚이상의 두께의 중간층과 강자성 금속층을 스퍼터링에 의해 적층하면 강자성 금속층의 결정구조는 미세화되고, 또 이것을 가열해도 중간층의 산화물이 강자성 금속층의 결정입자 계면에 침입해서 결정의 조대화를 방해한다고 고려된다.

본 발명의 자성막을 X선 회절법에 의해 검토한 결과, 600

에서 열처리한막의 결정구조는 Fe를 주성분으로 한 경우에 체심입방구조(body-centered cubic)이고, Co를 주성분으로 한 경우에는 육방세밀충전구조(hexagonal closed packing)였다. 어느것이나 Fe나 Co는 다른 결정구조를 갖지 않는 단일상이었다.

따라서, Fe나 Co는 다른 결정구조를 갖는 비강자성 물질(예를 들면 γ-Fe, Fe₃C, Fe₂O₃)을 만들지 않아 600

이상의 열처리를 거치더라도 1.7T이상의 높은 포화자속밀도를 얻을 수 있었다.

[실시예 2]

강자성 금속에 산소를 첨가한 타겟과 IVa,Va,VIa족 원소의 금속 타겟을 사용하여 실시예1과 마찬가지로 적층막을 형성하였다. 강자성 금속에 산소를 첨가산 타겟은 Fe에 Fe₂O₃를 혼합하고 또 Co에 CoO를 혼합해서 제작하였다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.

표중 강자성막 및 금속은 막형성시의 타겟의 조성을 나타낸다. 또, 보자력, 결정입자지름은 600

에서 1시간의 열처리를 실행한 후에 측정한 값이다. 또, 내식성은 실시예1의 경우와 마찬가지로 염수분무시험에 의해서 구하였다.

이 결과, 산소를 첨가한 Fe, Co를 주성분으로 하는 강자성 금속막을 IVa, Va, VIa족 원소의 금속을 거쳐서 적층시키는 것에 의해서 600

의 고온에서도 보자력 1.1 Oe이하의 우수한 연자기특성을 갖는 강자성막을 얻을 수 있었다.

이 때의 결정입자지름은 200Å이하로 유지되고 있는 것이 확인되었다. 열처리전의 결정입자지름은 150Å이하였으므로, 열처리에 의해 결정입자지름은 거의 변화하지 않는다는 것이 명백하게 되었다. 단, 열처리에 의한 보자력의 변화를 조사한 결과, 거의 변화하지 않는다는 것이 명백하게 되었다. 단, 열처리에 의한 보자력의 변화를 조사한 결과, 300

∼450

의 범위에서는 보자력이 일단 증가한 후 다시 온도를 상승시키면 재차 감소하는 상태가 발견되어, 강자성 금속막을 산화물을 거쳐서 적충한 경우와는 다른 결과였다.

열처리에 의한 포화자속밀도의 변화는 실시예1과 마찬가지이며, 대폭적인 변화는 확인되지 않았다. 특히, 600

이상의 포화자속밀도의 감소는 없었다.

700

에서 열처리를 실행한 적층막의 단면구조를 전자현미경으로 관찰한 결과, 700

의 열처리후에도 적층구조는 유지되고 있어 적층구조가 강자성 금속막의 결정입자의 성장을 억제하고 있다는 것을 알 수 있다. 또, 본 발명자들은 이들 강자성 금속적층막을 고분해능 EPMA법에 의해 분석한 결과, 중간층으로서 삽입한 금속층의 장소에는 강자성 막에 첨가한 산소도 집중되어 있어 산화물이 형성되어 있는 것으로 고려된다. 또, 삽입한 금속은 일부가 확산해서 강자성막을 구성하는 결정입자를 포위하도록 존재하고 있다는 것이 확인되었다. 여기에는 첨가한 탄소 또는 붕소도 존재하고 있으며, 탄화물이나 붕화물도 동시에 존재한다고 고려된다.

스퍼터링에 의해 형성한 막과 이것을 600

에서 열처리한 후의 막을 XPS(Xray Photoelectron Spectroscopy)에 의해 분석하였다. 이 결과, 열처리전의 막에서 관찰된 중간층 구성금속원소를 나타내는 피크가 열처리후에는 작아지고, 그 대신에 중간층 구성원소의 산화물의 존재를 나타내는 피크가 관찰되었다. 즉, 열처리후의 강자성막중에서 산소와 중간층의 금속이 결합상태(즉 산화물)로 있다는 것이 확인되었다.

따라서, 산화물을 강자성 금속막을 구성하는 결정입자 주위에 존재시키는 것에 의해서 내열성을 향상시킬 수 있다는 것이 명백하다.

또, 얻어진 자성막을 실시예 1과 마찬가지로 내식성의 시험을 실행한 결과, 어떠한 시료도 50일 이상의 내식성을 나타내어 자성막중에 산화물이 존재하면 부식이 방지되는 것이 명백하게 되었다.

실시예2에서도 실시예1과 마찬가지로 보자력의 감소 및 내식성의 향상 등을 위해 다른 원소를 첨가할 수 있다. 또, 중간층과 강자성 금속층의 관계에 대해서도 실시예1과 마찬가지로 고려할 수 있다.

[실시예 3]

표 3에 나타내는 강자성 금속을 타겟으로 사용하고 스퍼터링가스를 아르곤과 산소의 혼합가스로 해서 강자성막을 제작하였다.

얻어진 결과 표 3에 나타낸다.

표중 강자성 막은 막형성시의 타겟의 조성을 나타낸다. 또, 산소농도는 스퍼터링가스중의 산소농도를 나타낸다. 보자력, 내식성은 600

에서 1시간의 열처리를 실행한 후에 측정한 값이다. 또, 내식성은 실시예 1의 경우와 마찬가지로 측정하였다. 이 결과, IVa, Va, VIa족 원소를 첨가한 Fe,Co를 주성분으로 하는 강자성 금속막을 산소분위기중에서 스퍼터링하는 것에 의해서 600

의 고온에서도 보자력 1 Oe이하의 우수한 연자기특성을 갖는 강자성막을 얻을 수 있었다. 이 때의 결정입자지름은 200Å이하로 유지되고 있는 것이 확인되었다. 열처리전의 결정입자지름은 150Å이하였으으로, 열처리에 의해 결정입자지름은 거의 변화하지 않는다는 것이 명백하게 되었다.

또, 600

에서 열처리를 실행한 막의 내식성은 모두 50일 이상의 값을 나타내고, 산소를 함유하지 않는 자성막의 내식성이 10∼30일인 것에 비해 명백하게 내식성의 향상을 도무할 수 있었다.

열처리후의 자성막중에 함유된 산소량을 EPMA법에 의해 계측한 결과, 5.2∼8.4at%의 산소가 막중에 존재하는 것이 확인되었다. 더욱 상세하게는 산소함유량의 영향을 조사하기 위해서, 스퍼터링가스중의 산소농도를 변화시켜 Fe₈₆Nb₁₀B₄막을 스퍼터링한 결과, 산소함유량과 보자력, 내식성의 관계는 제2도와 같이 되었다. 즉, 보자력을 낮게 유지하기 위해서는 막중의 산소농도가 15at%이하, 더욱 바람직하게는 10at%이하가 조건이며, 내식성은 산소와 첨가에 따라 향상한다는 것을 알 수 있었다. 또, 보자력이 2 Oe이하이고 또한 내식성이 50일이상이라는 바람직한 결과를 얻기 위해서는 막중의 산소농도가 0.1at%이상, 15at%이하가 조건인 것을 알 수 있었다.

600

에서 열처리를 실행한 자성막의 단면구조를 전자현미경으로 관찰한 결과, 600

의 열처리후에도 결정입자는 200Å 이하로 유지되고 있어 산화물은 형성이 강자성 금속막의 결정입자의 성장을 억제하고 있다는 것을 알 수 있다. 또, 본 발명자들은 이들의 강자성 금속막을 고분해능 EPMA법에 의해 분석한 결과, 자성막의 결정입자 계면에 IVa,Va,VIa족 원소의 산화물이 존재하는 것이 확인되었다. 따라서, 실시예 2와 마찬가지로 산화물과 같은 고융점 재료가 강자성 금속막을 구성하는 결정입자 주위에 존재하는 것에 의해서 내열성 및 내식성을 향상시킬 수 있다는 것이 명백하다.

또한, 실시예3에 있어서도 실시예1 및 실시예 2와 마찬가지로 첨가원소를 선택할 수가 있다.

[실시예 4]

실시예 1,2,3에서 얻어진 강자성막을 사용하여 제3도에 도시한 바와 같이 메탈인갭형 헤드의 자극을 제작하고 고밀도 자기기록장치의 헤드로서 평가하였다. 제3도 A에 전체사시도를 도시하고, 제3도 B에 갭 근방의 확대도를 도시한다. Mn-Zn 페라이트기판(4)에 막두께 5㎛의 강자성막(5)가 피착된 자기코어가 맞대어져 갭(8)을 형성한다. 갭 길이는 0.3㎛이다. 자기코어에는 코일(7)이 마련되어 있다. 헤드형성시의 유리본딩온도는 520

이다. 사용한 매체는 보자력이 1500e 이었다. 이 결과, 본 발명의 Fe계 강자성막을 헤드의 자극으로 사용한 헤드의 기록특성은 종래의 센더스트헤드에 비해 4.6dB 향상하고, 재생출력은 약3dB 높았다. 또, 100kBPI이상의 기록밀도를 얻을 수 있었다. 이것은 본 발명의 강자성 막의 포화자속밀도가 다른 재료에 비해 높은 것에 기인하는 것이다.

또, 헤드의 의사갭효과에 의한 의사신호출력을 측정한 결과, 종래의 Fe, Co에 Nb, Zr, Ti, Ta, Hf, Cr, W, Mo와 질소 또는 탄소를 동시에 첨가한 자성막을 헤드의 자극으로 사용한 경우에 3∼5dB의 의사신호출력이 검출되고 있었지만, 본 발명의 자성막을 사용한 결과 의사신호출력은 2dB이하로 감소되는 것이 확인되었다. 얻어진 헤드의 유리접착부를 벗겨내어 자성막측에서 페라이트를 향해 오제전자분광법(Auger electron spectroscopy)에 의한 깊이분석을 실행한 결과, 종래의 헤드에서는 자성막과 페라이트의 계면에 50∼180Å의 산화물층이 존재하는 것이 확인되었다. 한편, 본 발명의 헤드에서는 자성막과 페라이트의 계면의 산화물층은 겨우 20Å이며, 자성막중에 산화물이 상이 존재하는 경우에는 계면의 산화물층의 두께가 얇아져 의사신호출력이 감소한다는 것이 명백하게 되었다.

또, 종래의 자성막을 자극으로 사용한 경우에는 유리본딩시에 자성막과 충전유리 사이의 반응이 발생하고, 자성막의 일부가 연자기특성이 떨어지는 막으로 변화해서 헤드의 기록재생특성을 저하시켰다. 또, 심한 경우에는 보자력이 높은 막이 형성되어 매체에 기록한 신호를 제멋대로 소거해 버리는 경우도 있었다. 그러나, 본 발명에서는 광학현미경에 의한 자성막과 충전유리 계면의 관찰에 의해서도 반응층의 형성은 확인되지 않고 높은 기록재생특성을 나타내었다.

이상의 실시예에서는 이온빔스퍼터링법에 의해 자성막의 형성을 실행했지만, 본 발명자들은 RF스퍼터링법에 의해서도 마찬가지 검토를 실행하고 있으며, 기판온도를 150

전후까지 상승시키는 것만으로 거의 마찬가지의 자기특성 및 내열성을 갖는 자성막이 얻어지는 것이 확인되었다. 따라서, 본 발명은 막형성법에 의존하지 않고 유효하다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 내열 고포화 자속밀도막은 적어도 600

의 온도까지 그의 연자기 특성이 양호하고 그 포화자속밀도의 감소도 존재하지 않는다. 또, 이 연자성막은 내식성이 매우 우수할 뿐만 아니라 자성막과 페라이트의 게면에 산화물등의 반응층이 형성되기 어렵기 때문에, 이 내열 고포화 자속밀도막을 자기기록장치의 자기헤드 특히 메탈인갭형 자기헤드로 사용한 경우에는 500

이상의 고온에서 유리본딩을 실행할 수 있게 되어 충분한 강도를 갖는 유리층을 형성할 수 있었다. 또, 의사갭에 따른 의사신호출력도 2dB 이하로 낮은 값이었다.

Claims

자성금속을 포함하는 여러개의 결정입자를 갖는 자성박막에 있어서, 주기율표에 있어서의 IVa, Va, VIa족 원소에서 선택되는 적어도 하나의 원소의 산화물을 포함하는 재료가 상기의 결정입자의 입자경계에 존재하는 것을 특징으로 하는 자성박막.
제1항에 있어서, IVa, Va, VIa족 원소에서 선택되는 적어도 하나의 원소의 산화물을 포함하는 재료에 있어서의 산소의 농도가 0.1∼15at%인 것을 특징으로 하는 자성박막.
제1항 또는 제2항에 있어서, 자성금속을 포함하는 결정입자의 크기가 200Å이하인 것을 특징으로 하는 자성박막.
제3항에 있어서, 자성금속이 주로 Fe 또는 Co로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자성박막.
제3항에 있어서, 보자력을 저하시키거나 또는 투자율을 증가시키거나 또는 내식성을 향상시키기 위해 또 원소를 첨가한 것을 특징으로 하는 자성박막.
제3항에 있어서, 자성박막의 보자력이 5 Oe이하인 것을 특징으로 하는 자성박막.
제6항에 있어서, 자성박막의 보자력이 2 Oe이하인 것을 특징으로 하는 자성박막.
자성층과 중간층을 적충한 다충막에 있어서, 상기 중간층이 주기율표에 있어서의 IVa, Va, VIa족 원소에서 선택되는 적어도 하나의 원소의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성박막.
제8항에 있어서, 자성층이 산소를 포함하고, 주기율표에 있어서의 IVa, Va, VIa족 원소에서 선택되는 적어도 하나의 원소의 산화물을 포함하는 재료가 상기의 자성층의 결정입자의 입자경계에 존재하는 것을 특징으로 하는 자성박막.
청구항 9기재의 자성박막에 포함되는 자성층에 있어서, IVa, Va, VIa족 원소에서 선택되는 적어도 하나의 원소의 산화물을 포함하는 재료에 있어서의 산소의 농도가 0.1∼15at%인 것을 특징으로 하는 자성박막.
제8항∼제10항 중의 어느 한항에 있어서, 자성층의 평균결정입자지름이 200Å이하인 것을 특징으로 하는 자성박막.
제11항에 있어서, 자성층이 주로 Fe 또는 Co로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자성박막.
제11항에 있어서, 중간층의 두께가 1㎚이상인 것을 특징으로 하는 자성박막.