KR20000077200A

KR20000077200A - 고포화 자속 밀도를 갖는 Ｃｏ-Ｆｅ-Ｎｉ 자기막, 이자기막을 이용한 합성 박막 자기 헤드, 및 이 헤드를이용한 자기 기억 장치

Info

Publication number: KR20000077200A
Application number: KR1020000024825A
Authority: KR
Inventors: 오하시게이시; 사이또미끼꼬; 도바다마끼
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2000-12-26
Also published as: KR100402342B1; DE10022372A1; JP2000322707A; US6507464B1

Abstract

Co-Fe-Ni 자기막은 Co_xFe_yNi_z(50≤x≤80, 20≤y≤40, 및 3≤z＜10 (wt%))의 화학식으로 표현되는 조성을 갖고 40㎚이하인 평균 그레인 크기를 갖는다. Co-Fe-Ni 자기막은 전기 도금으로 준비된다. 자기 헤드는 자극층으로서 자기막을 포함한다. 자기 기억 장치는 자기 헤드와 3500~7000 Oe의 높은 보자력을 갖는 자기 기록 매체의 결합을 포함한다.

Description

고포화 자속 밀도를 갖는 Ｃｏ-Ｆｅ-Ｎｉ 자기막, 이 자기막을 이용한 합성 박막 자기 헤드, 및 이 헤드를 이용한 자기 기억 장치{Co-Fe-Ni MAGNETIC FILM HAVING A HIGH SATURATION MAGNETIC FLUX DENSITY, COMPOSITE THIN FILM MAGNETIC HEAD USING THE FILM, AND MAGNETIC MEMORY DEVICE USING THE HEAD}

본 발명은 자기 헤드용 자극 물질, 자기 헤드를 이용한 합성 박막 자기 헤드, 합성 박막 자기 헤드를 포함하는 자기 기억 장치에 관한 것이다.

고밀도의 기록을 실현하기 위하여, 자기 기억 장치에 탑재된 자기 헤드는 더욱더 강해진 기록 자계를 발생하도록 요구된다.

자기 디스크 장치와 같은 최근의 자기 기억 장치에서, 합성 박막 자기 헤드는 주로 기록/재생 장치로 사용된다. 합성 박막 자기 헤드는 재생 헤드와 기록 헤드 각각에 자기 저항 헤드와 유도 헤드를 포함한다. 재생 헤드와 기록 헤드를 개별적으로 최적화시키므로써, 자기 기억 장치는 성능면에서 더욱 개선될 수 있다.

기록 자계의 자계 강도를 강화시키기 위하여, 인덕턴스 헤드의 자극층에서 고포화 자속 밀도를 갖는 자극 물질을 사용할 필요가 있다. 더욱이, 자극 물질은 코일에 의해 생성된 자계에서 쉽게 자화되는 것은 필수적이다. 그러므로, 자극 물질은 보자력이 작고, 투자율이 높은 소형 자성체 예를 들어, 양호한 연자성체이어야 한다.

유도 헤드의 자극 물질로, 전기 도금에 의해 생산된 Ni-Fe 합금(퍼멀로이)이 폭넓게 사용되어 왔다.

위에 언급된 합성 박막 자기 헤드에 있어서, 보통 Ni의 양이 81-82 wt% 정도인 조성 범위를 갖고, 대략 0의 자기 변형 상수를 갖는 퍼멀로이가 사용되어 왔다. 위에 언급된 조성 범위를 갖는 퍼멀로이는 이후에는 82 퍼멀로이로 참조될 것이다. 82 퍼멀로이는 9000~10000G(가우스)의 포화 자속 밀도를 갖는다. 보다 높은 포화 자속 밀도를 갖는 양호한 연자성체가 사용된다면, 자계 강도가 크고 자계 그라디언트가 경사진 기록 자계를 갖는 자기 헤드를 생산하는 일은 가능한 일이다.

이 목적을 위해, 자기 헤드에 사용되고, 82 퍼멀로이 포화 자속 밀도보다 큰 포화 자속 밀도를 갖는 연자성체와 같은 다양한 물질이 제안되어 왔다. 특히, Co-Fe-Ni 3원 합금으로 만들어진 Co-Fe-Ni 자기막은 보자력과 자기변형 상수는 작고, 14000G 이상의 포화 자속 밀도를 갖는다. 그러므로, Co-Fe-Ni 합금의 조성 및 그에 대한 첨가물이 폭넓게 고려되어 왔다.

예를 들어, 일본 미심사 특개평 (JP-A) H08-263170은 60-90 wt% Co, 3-9 wt% Fe, 및 5-15 wt% Ni를 포함하는 Co-Fe-Ni 막을 사용하는 박막 자기 헤드를 개시한다.

일본 미심사 특개평 (JP-A) H08-241503은 60-80 wt% Co, 8-25 wt% Fe, 및 15-25 wt% Ni를 포함하는 Co-Fe-Ni 막을 사용하는 박막 자기 헤드를 개시한다.

일본 미심사 특개평 (JP-A) H08-321010은 60-75 wt% Co, 3-9 wt% Fe, 및 17-25 wt% Ni를 포함하는 Co-Fe-Ni 막을 사용하는 박막 자기 헤드를 개시한다.

그러나, 종래의 방법으로 생산된 위에 언급된 Co-Fe-Ni 막 각각은 14000~18000G 정도의 포화 자속 밀도를 갖고, 훨씬은 높은 레벨의 포화 자속 밀도를 얻지 못한다. 게다가, 그러한 많은 양의 Co를 포함하기 때문에, Co-Fe-Ni 막의 각각은 퍼멀로이 막보다 부식 저항에 있어서 하위에 있다. 부식 저항은 Co-Fe-Ni 막이 사용되는 자기 헤드와 같은 장치의 신뢰도를 보증하기 위하여 요구된다.

일본 미심사 특개평 (JP-A) H11-74122는 40-70 wt% Co, 20-40 wt% Fe, 및 10-20 wt% Ni와 이를 생산하는 방법을 개시한다. 이 공개공보에 개시된 Co-Fe-Ni 막은 19000~22000G 정도의 높은 포화 자속 밀도를 갖고, 2.5 Oe이하의 낮은 보자력을 갖는다.

그러나, 자기 기록 밀도의 증가는 높은 기록력을 갖는 자기 헤드를 요구한다. 자기 기록 밀도의 증가에 있어서의 최근의 추세에 따라, 기록 장치와 같은 최소 자기 반전 영역은 매우 작아지고 그러므로 상온에서도 열 에너지의 영향을 받게 된다. 10 gigabit/in²를 초과하는 기록 밀도에서, 기록 자화는 열 변동으로 인해 불안정하다.

열 변동을 최소화시키기 위하여, 열 변동에 대한 기록 자화를 안정화시키기 위하여 자기 기록 매체의 자기층의 부등방성 에너지를 강화시키는 것이 가장 효과적이다. 그러나, 부등방성 에너지의 강화는 자화를 반전시키기 위해 요구되는 자계 강도의 증가 예를 들어, 자기 기록 매체의 보자력의 증가와 동일하다. 데이터를 큰 보자력을 갖는 자기 기록 매체에 기록하기 위하여, 자기 헤드의 기록 자계 강도를 증가시키는 것이 필요하다. 그러므로, 높은 포화 자속 밀도를 갖고 보다 강한 기록 자계를 발생시킬수 있는 능력이 있는 자성 물질이 자기 기록 밀도를 더 증가시키기 위하여 요구된다.

본 발명의 목적은 보자력과 자기 변형 상수는 작고, 20000~23000G 정도의 높은 포화 자속 밀도를 갖는 연자기 막을 제공하는 것이다.

본 발명의 특정한 목적은 충분하게 작은 보자력과 자기 변형 상수를 갖는 보다 높은 포화 자속 밀도를 얻기 위한 적은 Ni양을 갖는 자성체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 위에 언급된 자기막을 포함하는 자기 헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 위에 언급된 자기 헤드와 큰 보자력을 갖는 기록 장치의 결합으로 높은 기록 밀도에서 열 변동을 억제할 수 있는 자기 기억 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, Co_xFe_yNi_z(50≤x≤80, 20≤y≤40, 3≤z〈10 wt%)의 화학식으로 표현된 조성을 갖고 40㎚이하의 평균 그레인 크기를 갖는 Co_xFe_yNi_z를 제공한다.

위에 언급된 자기막은 많은 양의 Co를 포함한다. 그러나, 막에 포함되는 불순물로서 S(황)가 0.1 wt% 이하이면 막의 부식 저항을 개선시키는 것은 가능한 일이다.

본 발명에 따르면, 또한 재생 헤드와 유도 헤드를 포함하는 합성 박막 자기 헤드를 제공한다. 유도 헤드는 위에 언급된 Co-Fe-Ni 자기막을 포함하는 전체 또는 일부에 자극 층을 갖는다. 이 경우, Co-Fe-Ni 자기막은 양호하게는 0.3㎛와 2.0㎛사이의 두께를 갖는다.

본 발명에 따르면, 또한 위에 언급된 합성 박막 자기 헤드와 자기 기록 매체의 결합을 포함하는 자기 기억 장치가 제공된다. 이 경우, 자기 기록 매체는 양호하게는 3500 Oe이상의 보자력을 갖는다. 자기 기록 매체가 5000 Oe이상의 보자력과 7000 Oe이상의 보자력을 갖는다면, 자기 기억 장치는 고밀도 기록시 열 변동의 영향을 적게 받을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따르는 합성 박막 자기 헤드의 특정한 부분의 단면도.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따르는 합성 박막 자기 헤드의 특정한 부분의 단면도.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따르는 합성 박막 자기 헤드의 특정한 부분의 단면도.

도 4는 본 발명에 따르는 자기 기억 장치의 구조를 도시하는 개략도.

도 5는 종래의 합성 박막 자기 헤드와 비교하여 본 발명에 따르는 합성 박막 자기 헤드의 오버라이트 특성을 도시한 도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 상부 자극층

2 : 하부 자극층

3 : 코일

4 : 절연층(기록갭)

5 : 상부 실드층

6 : 하부 실드층

7 : 자기 저항 소자

8, 9 : 절연층

13, 14, 23, 24 : 보조막

31 : 구동 모터

32 : 자기 기억 장치

33 : 자기 헤드 슬라이더

34 : 서스펜션

35 : 암

36 : 음성 코일 모터

37 : 기록 재생 채널

38 : 제어장치

지금부터, 본 발명의 몇가지 양호한 실시예를 도면을 참조하여 설명할 것이다.

우선 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따르는 합성 박막 자기 헤드는 기록 기능을 갖는 유도 헤드와 재생 기능을 갖는 자기저항 헤드를 포함한다. 유도 헤드는 하부 자극층(2)과 기록 갭으로 기능하기 위하여 그 위에 형성되고 구리 코일(3)이 그 안에 삽입된 패턴된 부분을 갖는 절연층(4)과 그 위에 피착된 상부 자극층(1)을 포함한다. 자기저항 헤드는 하부 실드층(6)과 그 위에 형성된 절연층과 절연층(8) 사이에 삽입된 자기저항 소자(7)와 절연층(8)에 피착된 상부 차페층(5)을 포함한다. 제1 실시예에 있어서, 단일 공통 층은 하부 자극층(2)과 상부 실드층(5) 둘다로서 사용된다. 유도 헤드의 상부 자극층(1)과 하부 자극층(2) 각각은 Co-Fe-Ni 자기 박막을 포함한다. Co-Fe-Ni 자기 박막은 다음에 설명될 전기 도금에 의하여 형성되고, 20000~23000G 정도의 높은 포화 자속 밀도와 5 Oe이하의 낮은 보자력과 같은 연자기 특성을 갖는다. 하부 실드층(6)은 세라믹 기판(도시되지 않음)에 피착된 알루미늄 막(10)위에 형성된다. 상부 자극층(1)위에 절연 막(9)이 피착된다.

위에 언급된 유도 헤드에 있어서, 절연층(4)(기록갭)은 링모양의 자기 코어를 형성하기 위하여 상부 자극층(1)과 하부 자극층(2) 사이에 삽입된다. 링 모양의 자기 코어는 기록 갭으로부터 누출되는 기록 자계를 발생시키기 위하여 코일(3)을 통해 흐르는 기록 전류에 의하여 여기된다. 기록 자계 아래서, 자기 기록 장치로의 기록 동작을 실행한다.

상부 및 하부 자극층(1 및 2)의 각각은 양호하게는 와류로 인한 고주파 투자율의 감소를 피하기 위하여 5㎛이하의 두께를 갖는다. 주파수가 100㎒이상에서 기록하는 경우에, 두께는 3㎛이하가 양호하다.

종래의 헤드와 비교시, 상부 및 하부 자극층(1 및 2)와 같은 Co-Fe-Ni 자기 박막의 영향아래서 위에 언급된 구조의 합성 박막 자기 헤드는 높은 기록 능력을 갖는다. Co-Fe-Ni 자기막의 사용에 의해, 자계는 자계강도와 자계 그라디언트가 증가된 자계가 자극층의 초과 자기 포화 없이 발생될 수 있다. 그러므로, 큰 보자력을 갖는 자기 기록 매체에 저잡음의 높은 해상도 자기 기록 패턴을 기록하는 것은 가능한 일이다.

도 4를 참조하면, 자기 기억 장치는 본 발명에 따르는 합성 박막 자기 헤드와 큰 보자력을 갖는 자기 기록 매체의 결합을 포함한다. 합성 박막 자기 헤드는 자기 헤드 슬라이더(33)위에 장착되고 서스펜션(34)과 암(35)을 통해 음성 코일 모터(36)에 연결된다. 음성 코일 모터(36)는 자기 헤드의 위치를 제어하는 예를 들어, 트랙킹 동작을 실행하는 역할을 한다. 자기 기록 매체(32)는 자기 헤드 슬라이더(33)의 반대편에 배열되고 구동 모터(31)에 의하여 회전된다. 합성 박막 자기 헤드는 제어 장치(38)에 의해 제어되는 기록/재생 채널(37)로부터의 신호에 응답하여 기록 및 재생 동작을 실행한다. 마찬가지로, 음성 코일 모터(36)와 구동 모터(31)는 제어 장치(38)에 의해 제어된다. 위에 언급된 구조의 자기 기억 장치에 있어서, 기록 및 재생 동작은 7000 Oe의 보자력을 갖는 자기 기록 매체(32)의 사용에 의해여 실행한다. 결과적으로, 자기 기록은 40 gigabit/in²이상의 높은 기록 밀도와 열 변동에 의하여 영향을 받지 않는 안정한 상태에서 실행된다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따르는 합성 박막 자기 헤드는 상부 및 하부 자극층(1 및 2) 각각이 두 부분으로 분리되는 것을 제외하고는 제1 실시예의 구조와 유사하다. 특히, 절연층(4)에 인접한 상부 자극층(1)의 일부는 본 발명의 Co-Fe-Ni 자기막을 포함한다. 마찬가지로, 절연층(4)에 인접한 하부 자극층(2)의 일부는 본 발명의 Co-Fe-Ni 자기막을 포함한다.

기록 능력은 Co-Fe-Ni 자기막(11 및 12)의 각각이 0.1㎛만큼 얇다면 개선될 수 있다. 그러나, 위에 언급된 효과를 충분히 보이기 위하여 0.3㎛이상의 두께가 양호하다. 위에 언급된 효과를 확실히 보이기 위해서는 0.5㎛이상의 두께가 더욱 양호하다. 반면에, 두께가 2㎛ 보다 크면, Co-Fe-Ni 자기막이 300-800(DC)만큼 낮은 상대 투자율을 갖고 있기 때문에 기록 능력은 저하된다. 그러므로, 두께가 2㎛이하인 것이 양호하다.

상부 자극층(1)의 다른 부분은 보조 자기막(13)을 포함한다. 마찬가지로, 하부 자극층(2)의 다른 부분도 보조 자기막(14)을 포함한다. 보조 자기막(13 및 14)의 각각은 퍼멀로이, 센더스트(Fe-Al-Si 합금), 및 부정형 Co 합금과 같은 연자기체로 제조될 것이다. 양호하게는, 보조 자기막(13 및 14)의 각각은 2~5㎛사이의 두께를 갖는다.

기록/재생 기능을 더 개선시키기 위하여, 자극층(하부 자극층(2))과 실드층(상부 실드층(5)) 모두의 역할을 하는 단일 공통 층(이후엔 공통 실드라고 함)은 양호하게는 가능하면 0에 가까운 자기 변형 상수를 갖는 연자성체로 만들어진다. 공통 실드가 큰 자기 변형 상수를 갖는 물질로 만들어진다면, 기록 동작의 영향은 또한 재생 파형의 빈번한 변동을 발생시키도록 재생 동작에 영향을 미친다. 위의 관점에서, Co-Fe-Ni 자기막(12)을 제외한 공통 실드의 보조 자기막(14)은 양호하게는 작은 자기 변형 상수를 갖는 물질, 예를 들어, 10^-7의 자기 변형 상수를 갖는 82 퍼멀로이로 만들어진다.

위에 언급된 구조의 합성 박막 자기 헤드는 도 4에 도시된 자기 기억 장치에 통합된다. 자기 기록 매체(32)와 보자력이 다른 다양한 기록 매체를 사용하므로써, 오버라이트(O/W) 특성이 측정되었다. 측정의 결과는 도 5에 도시된다. 측정은 48㎚(25㎚의 부상량)와 58㎚(35㎚의 부상량)로 유지된 자기 간격과 50~60㎒ 사이의 주파수로 수행되었다. 비교의 목적을 위해, 상부 및 하부 자극층(1 및 2)이 전체적으로 82 퍼멀로이로 만들어진것을 제외하고 합성 자기 박막 자기 헤드의 구조와 유사한 종래의 헤드(도면에 퍼멀로이 자극 헤드로 표시)로 준비되었다. 종래의 헤드는 또한 도면에 도시된 O/W 특성에 대해 유사하게 평가되었다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 Co-Fe-Ni를 이용한 합성 박막 자기 헤드(도면에 CoNiFe 자극 헤드로 표시됨)는 자기 기록 매체가 3000~7000 Oe사이의 큰 보자력을 가질 때, 저잡음의 높은 해상도로 자기 기록 패턴(S/N〉30dB)을 기록할 수 있었다. 20 gigabit/in²또는 그 이상(7000 Oe의 자기 기록 매체에 대해 40 gigabit/in²)의 높은 기록 밀도에서, 자기 기록은 열 변동에 의해 거의 영향을 받지 않으므로 안정적이다. 반면에, 자기 기록 매체가 3000 Oe의 보자력을 가질 때 종래의 합성 박막 자기 헤드는 그러한 양호한 기록/재생 동작(S/N〉30dB)을 수행할 수 없다. 더구나, 3500 Oe이상의 보자력을 갖는 자기 기록 매체에 대한 기록은 불가능하였다.

위에 언급된 특징은 48㎚와 58㎚의 자기 간격에서 수행되었다. 자기 간격을 더 감소시키므로써, 자기 기록 매체에 기록 헤드에 의해 인가된 기록 자계를 강화시키는 것은 가능한 일이다. 그러므로, 7000 Oe이상의 높은 보자력을 갖는 자기 기록 매체로의 기록은 자기 간격이 더 감소된다면 본 발명의 합성 박막 자기 헤드를 사용하므로써 가능할 것이다. 반면에, 종래의 합성 박막 자기 헤드에 있어서, 3500 Oe이상의 보자력을 갖는 자기 기록 매체로의 기록은 부상률이 17㎚로 더 감소되었어도 불가능한 일이었다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따르는 합성 박막 자기 헤드는 기록 갭으로서 절연층(4)에 인접한 상부 자극층(1)의 일부는 Co-Fe-Ni 자기막(11)이라는 점과 절연층(4)에 인접한 하부 자극층(2)의 일부는 Co-Fe-Ni 자기막(12)을 포함한다는 점에서 제2 실시예에서의 구조와 유사하다. Co-Fe-Ni 자기막(11)을 제외한 상부 자극층(1)의 나머지 부분은 보조막(23)을 포함한다. 마찬가지로, Co-Fe-Ni 자기막(12)을 제외한 하부 자극층(2)의 나머지 부분은 보조막(24)을 포함한다. 그러나, 본 실시예에서, 하부 자극층(2)과 상부 실드층(5)은 공통은 아니지만, 서로 다르거나 독립적이다. 상부 자극층(2)과 하부 실드층(5)사이에 절연막(8^')이 형성된다. 따라서, 제3 실시예의 구조는 공통 실드형이 아니다. 그러므로, 재생 기능에 대한 하부 자극층(2)의 물질 특성의 영향을 억제하고 연속적인 재생 동작으로 얻어지는 재생 파형에 대한 기록 동작의 영향을 억제하는 것은 가능한 일이다. 그러한 영향은 공통 실드형의 구조에서 빈번하게 관찰된다. 그러므로, 자극층은 상대적으로 큰 자기 변형 상수를 갖는 물질로 만들어질 것이다. 예를 들어, 퍼멀로이, 센더스트(Fe-Al-Si 합금)와 무정형 Co 합금과 같은 연자기막이 사용될 수 있다. 특히, 40-55wt% Ni(이후엔 45 퍼멀로이라고 함)를 포함하는 Ni-Fe 합금으로 만들어진 Ni-Fe 막, 특성을 개선시키기 위하여 그에 부가된 Co와 같은 적은 양의 다른 원소들을 가진 45 퍼멀로이로 만들어진 연자기막등이 바람직하게 사용된다. 자기 변형 상수가 10^-5만큼 크지만, 45 퍼멀로이는 대략 15000G의 상대적으로 큰 포화 자속 밀도를 갖는 연자성체이다. 그러므로, 상부 및 하부 자극층(1 및 2)의 보조막(23 및 24)의 각각은 높은 포화 자속 밀도를 갖는 45 퍼멀로이와 같은 물질로 만들어진다. 이러한 구조로, 합성 박막 자기 헤드는 보다 강한 기록 자계를 생성할 수 있다.

위에 언급된 구조의 합성 박막 자기 헤드는 도 4에 도시된 자기 기억 장치에 통합된다. 기록/재생 동작은 자기 기록 매체(32)와 같이 2000~7000 Oe의 다른 보자력을 갖는 여러가지의 자기 기록 매체를 사용하므로써 실행된다. 본 발명의 자기 기억 장치에 있어서, 고밀도 기록은 5000 Oe 이상의 보자력을 갖는 기록 매체를 사용하므로써 30 gigabit/in²에서와 7000 Oe 이상의 보자력을 갖는 기록 매체를 사용하므로써 40 gigabit/in²에서 가능하였다. 게다가, 자기 기록은 열 변동에 의한 영향을 많이 받지 않았으므로 안정적이었다.

제2 실시예에 따르는 공통 실드 형의 합성 박막 자기 헤드에 있어서, 상부 자극층(1)의 보조막(13)은 높은 포화 자속 밀도를 갖는 45 퍼멀로이와 같은 물질로 만들어질 것이다. 이러한 구조로, 합성 박막 헤드는 82 퍼멀로이의 사용과 비교시 강한 기록 자계를 생성할 수 있다.

자금부터, 본 발명에 따르는 Co-Fe-Ni 자기 박막을 생산하는 방법(전기도금)을 자세하게 설명할 것이다. 표 1은 본 발명에서 전기도금 용액의 조성을 도시한다. 표 2는 전기도금의 조건을 도시한다.

표 1에서 도금 용액의 사용과 표 2의 도금 조건하에 준비된 Co_xFe_yNi_z자기막(50≤x≤80, 20≤y≤40, 3≤z〈10 (wt%))은 5 Oe 이하의 보자력과 20000~23000G 정도의 높은 포화 자속 밀도를 갖는 양호한 연자기막이었다. 일반적으로, Co-Fe-Ni 3원 합금은 Fe 또는 Co의 모멘트보다 Ni의 자기 모멘트에 적은 공헌을 한다. 그러므로, Ni의 양이 3 wt%보다 적으면, 보자력은 5 Oe를 초과하고 자기 이력 현상 또한 증가한다. 이것은 막의 투자율이 감소하는 결과를 가져온다. 따라서, 낮은 보자력과 높은 포화 자속 밀도와 같은 우수한 연자기 특성을 얻기 위하여, Ni의 양은 3wt% 이상이어야 한다. 위에 언급된 조성 범위내에 드는 Co-Fe-Ni 자기막들 중에서, 5 Oe 미만의 낮은 보자력을 갖는 연자기막은 40㎚ 이하의 평균 그레인 크기를 갖는다.

위에 언급된 조건하에서 그리고 위에 언급된 조성 범위내에서 준비된 Co-Fe-Ni 자기막은 표 3에 도시된 자기 특성을 갖는다.

본 발명의 조성 범위내에서 양호한 연자기막을 얻기 위하여, 전통적으로 전기도금 막의 내부 스트레스를 감소시키기 위한 스트레스 완화 촉매제로서 사용된 나트륨 사카린을 추가하는 것은 중요하지 않다. 나트륨 사카린이 추가되는 경우에에, bcc 상이 나타나는 경향이 있고 그레인 크기는 40㎚ 이상이다. 이것은 20 Oe 이상의 큰 보자력을 갖게 한다. 더군다나, 자기 변형 상수는 조성 범위 전체에 걸쳐 커지고 부식 저항은 저하된다. 그러므로, 본 발명의 방법에 있어서, 황을 포함한 나트륨 사카린과 같은 부가제를 사용하는 것은 중요하지 않다. 이렇게 준비된 Co-Fe-Ni 자기막의 조성물의 조사를 통해, 황의 양이 0.1 wt% 이하인 한 부식 저항과 연자기 특성에서 우수한 연자기막이 얻어진다는 것이 밝혀졌다.

본 발명에 따르는 Co-Fe-Ni 자기막의 조성 범위에서, Fe 및 Co의 양은 보자력에 큰 영향을 미친다.

우선, Fe의 양이 40 wt%이상이거나 Co의 양이 50 wt%이하이면, 5 Oe 이하인 보자력을 얻어내는 것은 매우 어려운 일이다. 아마, 보자력의 그러한 조성 종속성은 2가지 이유로부터 비롯된다. 첫째로, 나트륨 사카린이 도금 용액에 추가되지 않을지라도 bcc 상이 나타나는 경향이 있고, Fe의 양이 본 발명의 조성 범위보다 큰 경우에 그레인 크기는 커진다. 두번째로, Fe의 양이 40 wt%를 초과한다면, 나트륨 사카린이 도금 용액에 추가되지 않을 지라도 자기 변형 상수를 10^-6이하까지 억제하는 것은 매우 어려운 일이다.

다음에, Fe의 양이 20wt% 이하이거나 Co의 양이 80wt% 이상이라면, 5 Oe이하의 보자력을 얻는 것은 어려운 일이다. 이것은 Co의 양이 본 발명의 조성 범위를 초과한다면, 그레인 크기는 40㎚ 이상이기 때문이다.

표 3으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 포화 자속 밀도는 Ni의 양이 작아짐에 따라 증가한다. 그러나, Ni의 양이 3wt% 보다 작다면, 5 Oe 이하의 보자력을 얻는 것은 어려운 일이다. 게다가, 막은 불투명하고 광택이 없다. 아마도, 이것은 막의 표면이 거칠기 때문이다. 게다가, Ni는 Co-Fe 합금의 결정 부등방성 에너지를 감소시키므로써 보자력을 감소시킨다고 믿어진다.

본 발명의 Co-Fe-Ni 자기막의 조성 범위내에서, 연자기 특성은 도금 전류 밀도, 도금 용액의 PH(수소 이온의 농도), 도금 용액 교반(agitation) 등과 같은 도금 조건에 의해 영향을 받는다.

낮은 Ni의 양을 갖는 막 조성물에서 5 Oe 이하의 낮은 보자력을 얻기 위하여, 도금 전류는 5mA/cm²양호하게는 15mA/cm²이상의 도금 전류 밀도가 요구된다. 게다가, PH는 3.5 이하가 요구된다. PH가 3.5 이상이라면, 보자력은 본 발명의 조성 범위내에서도 5 Oe를 초과할 것이다.

본 발명의 Co-Fe-Ni 자기막에 있어서, 적어도 적은 양의 한 원소가 자기 특성이 실질적으로 변화되지 않는한 추가될 수 있다. 또한 이 경우에, 유사한 효과가 얻어질 수 있다는 것은 쉽게 이해될 것이다. 그러나, 공융 반응은 주기표의 첫번째 내지 세번째, 일곱번째, 및 여덟번째 그룹내의 임의의 원소와 실리콘(Si), 수은(Hg), 하프늄(Hf), 및 탄탈륨(Ta)중 임의의 원소간에는 불가능하다는 것에 유의해야 한다.

본 발명의 합성 박막 헤드에 있어서, 자기저항 효과를 이용하고, 재생 기능을 갖는 MR(자기저항) 소자, 큰 자기저항 효과를 이용하는 스핀 밸브 소자, 또는 스핀 터널 접합을 이용하는 터널 자기저항 소자가 사용될 수도 있다.

본 발명에 따라서, 40㎚ 이하의 평균 그레인 크기를 갖는 Co_xFe_yNi_z자기막(50≤x≤80, 20≤y≤40, 3≤z〈10 (wt%))을 연자기막으로 생산하는 것은 가능한 일이다. 자기막은 5 Oe 미만의 낮은 보자력과 20000~23000G 사이의 높은 포화 자속 밀도와 같은 연자기 특성을 가지고 부식 저항에 있어 우수하다. 그러므로, 위에 언급된 자기막을 유도 헤드의 자극층으로서 사용하는 합성 박막 자기 헤드에 있어서, 합성 박막 자기 헤드에 의해 생성되는 자계력과 자계의 자계 그라디언트는 종래의 헤드와 비교하여 증가될 수 있다. 합성 박막 자기 헤드와 양호하게는 3500 Oe 이상, 더욱 양호하게는 7000 Oe 이상의 높은 보자력을 갖는 자기 기록 매체의 결합을 포함하는 자기 기억 장치에 있어서, 고밀도 기록은 열 변동이 잘 억압되는 안정 조건에서 실행될 수 있다.

본 발명에 따르면 보자력과 자기 변형 상수는 작고, 20000~23000G 정도의 높은 포화 자속 밀도를 갖는 연자기막을 제공하는 효과가 있다.

Claims

Co_xFe_yNi_z(50≤x≤80, 20≤y≤40, 및 3≤z＜10 (wt%))의 화학식으로 표현되는 조성을 갖고 40㎚ 이하의 평균 그레인 크기를 갖는 Co-Fe-Ni 자기막.
제1항에 있어서,

불순물로서의 S의 양은 0.1 wt% 이하인 Co-Fe-Ni 자기막.
제1항에 있어서,

상기 막은 20000~23000G의 포화 자속 밀도와 5 Oe 이하의 보자력을 갖는 Co-Fe-Ni 자기막.
전기 저항의 변화에 따라 자기 기록 매체로부터 신호 플럭스를 검출하기 위한 자기저항 소자를 갖는 재생 헤드와, 자극층에 의해 생성되는 자계하에서 기록 동작을 수행하기 위한 유도 헤드로 구성되는 합성 박막 자기 헤드에 있어서, 적어도 상기 자극층의 한 부분은 Co_xFe_yNi_z(50≤x≤80, 20≤y≤40, 및 3≤z＜10 (wt%))의 화학식으로 표현되는 조성을 갖고, 40㎚ 이하의 평균 그레인 크기를 갖는 Co-Fe-Ni 자기막을 포함하는 합성 박막 자기 헤드.
제4항에 있어서,

상기 Co-Fe-Ni 자기막은 0.3~2.0㎛의 두께를 갖는 합성 박막 자기 헤드.
하부 실드층, 자기저항 소자가 그 안에 삽입된 상기 하부 실드층위에 피착된 절연층 및 상기 절연층위에 피착된 상부 실드층을 포함하는 자기저항 헤드와 상기 자기저항 헤드에 인접하여 배열되어 있고, 하부 자극층, 코일이 그안에 삽입되어 있는 상기 하부 자극층위에 피착된 절연층 및 상기 절연층위에 피착된 상부 자극층을 포함하는 유도 헤드로 구성되는 합성 박막 자기 헤드에 있어서, 적어도 상기 상부 및 하부 자극층의 각각의 일부는 Co_xFe_yNi_z(50≤ x≤80, 20≤y≤40, 및 3≤z＜10 (wt%))의 화학식으로 표현되는 조성을 갖고 40 ㎚이하의 평균 그레인 크기를 갖는 Co-Fe-Ni를 포함하는 합성 박막 자기 헤드.
제6항에 있어서,

상기 Co-Fe-Ni 자기막은 0.3~2.0㎛의 두께를 갖는 합성 박막 자기 헤드.
제6항에 있어서,

단일 공통층이 상기 실드층들중의 하나와 상기 자극층들중의 하나, 둘다로 모두 사용되는 합성 박막 자기 헤드.
하부 실드층, 자기저항 소자가 그 안에 삽입된 상기 하부 실드층위에 피착된 절연층 및 상기 절연층위에 피착된 상부 실드층을 포함하는 자기저항 헤드와, 상기 자기저항 헤드에 인접하여 배열되어 있고 하부 자극층 및 코일이 그 안에 삽입된 코일이 상기 하부 자극층위에 피착된 절연층 및 상기 절연층위에 피착된 상부 자극층을 포함하는 유도 헤드로 구성되는 합성 박막 자기 헤드에 있어서, 상기 자극층의 각각의 일부는 Co_xFe_yNi_z(50≤x≤80, 20≤y≤40, 및 3≤z＜10 (wt%))의 화학식으로 표현되는 조성을 갖고 40㎚이하의 평균 그레인 크기를 갖는 Co-Fe-Ni 자기막을 포함하고, 상기 자극층의 각각의 다른 부분은 Ni-Fe 자기막을 포함하는 합성 박막 자기 헤드.
제9항에 있어서,

상기 Ni-Fe 자기막은 40-55wt% Ni 및 나머지 Fe를 포함하는 합성 박막 자기 헤드.
제9항에 있어서,

상기 Co-Fe-Ni 자기막은 0.3~2.0㎛의 두께를 갖는 합성 박막 자기 헤드.
제9항에 있어서,

단일 공통층은 상기 실드층들 중 하나와 상기 자극층들 중 하나, 둘다로 사용되는 합성 박막 자기 헤드.
하부 실드층, 자기저항 소자가 그 안에 삽입된 상기 하부 실드층위에 피착된 절연층 및 상기 절연층위에 피착된 상부 실드층을 포함하는 자기저항 헤드와 상기 자기저항 헤드에 인접하여 배열되어 있고 하부 자극층, 코일이 그안에 삽입된 상기 하부 자극층에 피착되어 있는 절연층 및 상기 절연층위에 피착되어 있는 상부 자극층을 포함하는 유도 헤드로 구성되는 합성 박막 자기 헤드에 있어서, 상기 하부 자극층과 상기 상부 실드층은 단일 공통층으로 형성되고, 상기 상부 및 상기 하부 자극층 각각은 다른 자극층 가까이에 있는 측에 위치된 한 부분과 다른 자극층으로부터 떨어진 측에 위치된 다른 부분으로 분리되고, 상기 자극층의 각각의 상기 한 부분은 Co_xFe_yNi_z(50≤x≤80, 20≤y≤40, 및 3≤z＜10 (wt%))의 화학식으로 표현되는 조성을 갖고, 40㎚이하의 평균 그레인 크기를 가지는 Co-Fe-Ni 자기막을 포함하고, 상기 Co-Fe-Ni 자기막은 0.3~2.0㎛의 두께를 갖고, 적어도 상기 상부 자극층의 다른 부분은 40-55 wt% Ni와 나머지 Fe를 포함하는 Ni-Fe자기막을 포함하는 합성 박막 자기 헤드.
청구항 4에 청구된 합성 박막 자기 헤드와 3500 에르스텟(Oe) 이상의 보자력을 갖는 자기 기록 매체를 포함하는 자기 기억 장치.
청구항 6에 청구된 합성 박막 자기 헤드와 3500 에르스텟(Oe) 이상의 보자력을 갖는 자기 기록 매체를 포함하는 자기 기억 장치.
청구항 9에 청구된 합성 박막 자기 헤드와 3500 에르스텟(Oe)의 보자력을 갖는 자기 기록 매체를 포함하는 자기 기억 장치.
청구항 13에 청구된 합성 박막 자기 헤드와 3500~7000 에르스텟(Oe)의 보자력을 갖는 자기 기록 매체를 포함하는 자기 기억 장치.
청구항 4에 청구된 합성 박막 자기 헤드와 3500~7000 에르스텟(Oe)의 보자력을 갖는 자기 기록 매체를 포함하는 자기 기억 장치.
청구항 6에 청구된 합성 박막 자기 헤드와 3500~7000 에르스텟(Oe)의 보자력을 갖는 자기 기록 매체를 포함하는 자기 기억 장치.
청구항 9에 청구된 합성 박막 자기 헤드와 3500~7000 에르스텟(Oe)의 보자력을 갖는 자기 기록 매체를 포함하는 자기 기억 장치.
청구항 13에 청구된 합성 박막 자기 헤드와 3500~7000 에르스텟(Oe)의 보자력을 갖는 자기 기록 매체를 포함하는 자기 기억 장치.