KR920006630B1 - 강자성 재료 및 이를 사용한 자기헤드 - Google Patents

Abstract

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Description

강자성 재료 및 이를 사용한 자기헤드

제1도는 Fe-Si-Ru합금의 Ru량과 포화자속밀도와의 관계를 도시한 도표.

제2도는 본 발명의 1실시예에 따른 박막 자기헤드의 주요부의 단면도.

제3도는 본 발명의 1실시예에 따른 박막 자기헤드 및 그외의 박막 자기헤드의 주 자극 선단부의 두께와 D₅₀(충분히 낮은 기록밀도에서 헤드의 기록 및 재생 출력이 그 출력의

로 될때의 기록 밀도)과의 관계를 도시한 도표.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 자기헤드의 주요부의 단면도.

제5도는 본 발명의 강자성 다층막의 1실시예에 따른 적층수와 투자율의 관계를 도시한 도표.

제6도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 자기헤드의 기록 전류와 출력과의 관계를 도시한 도표.

제7도 및 제8도는 각각 본 발명의 또다른 실시예에 따른 수직자기기록용 자기헤드의 단면도.

제9도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 링형 자기헤드의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 21 : 주자극 2,23 : 보조자극

3, 24 : 코일 4 : 절연물

본 발명은 내식성이 양호하고 포화자속밀도가 높으며 주로 철-규소계 합금으로 되는 강자성 재료에 관한 것으로, 특히 내식성이 양호하고 포화자속밀도가 높으며, 또한 투자율이 높은 다층막으로 되는 강자성 재료와 상기 강자성 재료를 사용하여 고밀도 기록에 적합한 자기헤드에 관한 것이다.

종래에 헤드 코어용의 재료로서는 Mn-Zn페라이트등 페라이트계 재료나 퍼멀로이, 센더스트등 합금계 재료가 실용되어 왔으나, 이들은 모두 포화자속밀도가 10KG 정도 이하로 낮아서, 고밀도의 기록재생을 행할 수가 없다는 결점이 있었다.

이로 인해, 최근에 와서 포화자속밀도가 15KG인 Fe-Ti결정질합금이나 14KG인 Co-Zr 비정질합금이 연구개발되고 있으나, 아직 실용단계에는 미치지 못하고 있다. 일반적으로 Fe-Si계 합금은 높은 포화자속밀도의 재료로서 알려져 있고, 트랜스의 코어에 다량으로 사용되고 있다. 그러나 Fe-Si계 합금은 내식성이 떨어지기 때문에, 공기중에서 간단히 산화하여 버린다. 트랜스 코어는 기름에 침전시키는 직접 공기에 노출하지 않은 상태로 사용되고 있으며, 헤드 코어 선단부와 같이 언제나 합금면이 노출하는 부분에서는 실용될 수 없었다.

또, Fe-Si계 합금의 스퍼터링에 의해 얻어지는 두께 약 1μm의 단층 자성막은 300-500의 투자율과, 수에르스텟의 보자력을 가지고 있으나, 자기헤드용 재료로서는 충분히 만족할 수 없는 것이며, 보다 높은 투자율과 낮은 보자력의 재료가 바람직하다.

상기와 같은, 종래에는 내식성이 양호하고 포화자속밀도가 높으며, 또한 투자율도 매우 높은 자기헤드 코어용 강자성 재료로서 적당한 것이 없어서, 고밀도 기록용 헤드재료로서 적당한 특성의 코어 재료를 사용하여 기록 및 재생의 특성이 우수한 고밀도 기록용 자기헤드의 개발을 바라고 있었다.

상기 기술은 다음의 참조문헌을 인용한 것이다.

i ) 일본국 공개 실용신안 공보 실개소 52-58613호.

ii) 일본국 공개특허공보 특개소 52-54408호.

iii) 일본국 공개특허공보 특개소 56-112439호.

본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 해소하여, 내식성이 양호하고 포화자속밀도가 높은 강자성 재료를 제공하는데 있으며, 특히 내식성이 양호하고 포화자속밀도가 높으며, 또한 투자율이 높은 강자성 다층막으로 되는 강자성 재료와 상기 재료를 적어도 자극의 일부에 사용하여 고밀도 기록에 적합한 자기헤드를 제공하는데 있다.

본 발명에 있어서는 고포화자속밀도와 고투자율의 Fe-Si합금에 Ru, Rh,Pd, Ir, Pt, Au, Ag으로 되는 군에서 선택한 적어도 하나의 원소를 25wt% 이하, 바람직하게는 5∼25wt% 첨가하는 것에 의해 그 합금의 연(soft)자기특성을 손상하지 않고 내식성을 향상시켰다. 첨가 원소중, 특히 Ru원소는 포화자속밀도를 거의 저하시키지 않고, 내식성을 현저하게 높이는데 효과가 있었다. 또, Al원소 및 Ti, Cr, V, Mo, Zr, Nb으로 되는 군에서 선택한 적어도 하나의 원소를 첨가하면 복합 효과에 의해서 내식성, 내마모성, 투자율이 더욱 향상된다.

상기의 Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au 및 Ag중에서 선택한 적어도 하나의 원소의 첨가량이 5wt% 미만일때는 내식성이 충분히 향상되지 않고, 25wt%를 초과하면 포화 자속이 크게 저하되어 모두가 바람직하지 않다.

상기 첨가량은 5.5wt% 이상이 되면 내식성이 더욱 현저하게 개선된다. 상기 첨가량의 바람직한 범위는10∼20wt%이며, 가장 바람직한 범위는 15∼20wt%이다. 또, Al원소를 첨가할때는 3wt% 미만, Ti, Cr, V, Mo, Zr, Nb중에서 적어도 하나의 원소를 첨가할때는 5wt% 이하의 첨가량으로 한다. 3wt% 이상의 Al, 5wt%를 초과하는 Ti 등을 첨가하면, 포화자속밀도가 크게 저하되어 바람직하지 못하다.

또, 상기 본 발명의 합금에 있어서의 Si량은 2∼12wt%로 된다. Si량이 이 범위 외로되면 투자율이 낮아져서 바람직하지 못한다. Si량의 더욱 바람직한 범위는 4.5∼8wt%이다.

상기의 Al 및 Ti, Cr, V, Mo, Zr, Nb중의 적어도 하나의 원소는 상기와 같이 특성향상에 도움이 되나, 꼭 필요한 원소는 아니다. 또, Ru, Rh, Pd,Ir, Pt, Au, Ag의 각 원소는 모두가 내식성의 향상에 도움이 되나, 그중에서도 Ru원소의 첨가가 특히 우수한 효과를 나타내었다.

본 발명에 있어서 상기 합금의 투자율을 향상시키기 위해서는 상기 합금으로 되는 소정의 두께의 다수매의 주 자성 체막이 상기 주 자성체막과는 다른 재료로 되는 소정의 두께의 중간막을 거쳐서 적층되도록 해서 강자성 다층막으로 되도록 하면 좋다. 상기 주 자성체막의 1층의 막의 두께는 0.02∼0.5μm로 하는 것이 좋으며, 중간막의 두께는 20∼500Å으로 하는 것이 좋다. 주 자성체막의 더욱 바람직한 막의 두께는 0.05∼0.1μm이며, 중간막의 더욱 바람직한 막의 두께는 50∼200Å이다. 주 자성체막의 두께가 0.02μm 미만 또는 0.5μm를 초과하면, 투자율은 향상되지 않는다. 또, 중간막의 두께가 20Å 미만이면,주 자성체막을 분리하는 효과가 없고, 또 500Å을 초과하면, 주자성체막이 독립적으로 행동하도록 되기 때문에, 투자율은 향상되지 않는다.

상기 중간막에 사용하는 재료는 상기 주 자성체막에 양호하게 피착되고 사용온도에서 용융하지 않는 것이면 좋으며, 예를들면 SiO₂,Al₂O₃와 같은 비자성체로나 Co, 강자성 Co합금, Ni-Fe 합금과 같은 자성재료를 들수가 있다. 단지, Al처럼 낮은 융점재료는 주 자성체막과 반응하기 때문에 바람직하지 못하다.

본 발명의 자기헤드는 적어도 1개의 자극의 적어도 일부가 상기 본 발명의 강자성 재료, 바람직하게는 강자성 다층막으로 구성되어 있다. 따라서 본 발명의 자기헤드는 Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ag로 되는 군에서 선택한 적어도 하나의 원소를 가진 Fe-Si합금을 주 자성체막으로 하고, 주 자성체막과는 다른 재료로 되는 중간막을 거쳐서 적층한 강자성 다층막을 자극의 적어도 1부에 사용하는 것이 특히 바람직하다. 본 발명의자기헤드에 사용하는 강자성 다층막, 이것을 구성하는 주 자성체막 및 중간막의 상세한 것은 상술한 것과 같다.

본 발명의 자기헤드는 고밀도 기록용으로서 접합한 것이지만, 특히 수직 자기기록용으로서 우수하다. 수직 자기기록재생을 효율좋게 행하려면, 현격한 수직방향 자계를 발생하고, 또 이것을 검출하는 것이 필요하다. 이를 실현하러면, 자계의 발생 및 검출을 행하는 자극인 주자극과 자속을 통하기 쉽게 하는 자극인 보조자극을 갖는 패드로 주자극의 두께를 자기적으로 가능한한 적게할 필요가 있으며, 이를 위해서는 적은 자극이라도 충분한 양의 자속을 용이하게 통하게 하는 것이 필요하고, 자계의 발생 및 검출을 행하는 자극은 높은 포화자속밀도와 높은 투자율을 가진 재료로 형성해야 한다. 이와 같은 자극재료는 10KG 이상, 더욱바람직하게는 15KG 이상의 포화자속 밀도 및 300 이상, 더욱 바람직하게는 1000 이상의 투자율(사용 주파수에 있어서의 투자율, 통상 수 MHz 대지 수십 MHz에서의 투자율)을 가져야 한다. 이와 같은 재료로서는 상기 본 발명의 강자성 재료, 특히 강자성 다층막이 가장 적합하다. 본 발명의 자기헤드는 상기 본 발명의 강자성 재료, 보다 바람직하게는 강자성 다층막을 신호자계의 발생 및 검출을 행하는 자극을 적어도 자기기록매체측 부분의 구성에 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 수직자기기록용 자기헤드로, 주자극의 적어도 자기기록매체 대향면측 부분을 주 자성체막과 중간막으로 되는 강자성 다층막으로 형성할때, 적층수(중간막을 거쳐서 적층되는 주 자성체막의 총수)n은 2∼10으로 하는 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 적층수 4∼8, 또 가장 바람직한 적층수는 4∼6이다. 적층수가 상기 범위 외에서는 수직자기기록용 자기헤드의 기록재생출력이 높아지지 않아 바람직하지 않다. 또, 상기 강자성 다층막의 투자율도 적층 수가 2∼10에서 높고, 특히 4∼8에서 현저하게 높아진다.

또, 주자극의 적어도 자기기록매체 대향면측 부분을 형성하는 상기 강자성 다층막의 전체 두께는 0.1∼0.5μm로 하는 것이 좋고, 더욱 바람직하계는 0.1∼0.3μm로 한다. 강자성 다층막의 전체 두께가 이 범위외이면, 기록밀도가 충분치 않아 바람직하지 못하다.

본 발명의 강자성 다층막을 사용한 자기헤드는 벌크(bulk)형에도 적용할 수 있으며, 특히 박막형 헤드에 가장 적합하다 그리고, 본 발명에 있어서의 본 명세서에 기술하고 있지 않은 사항에 대해서는 이 기술분야에 있어서, 이미 알려진 지식을 이용하여도 지장이 없다.

본 발명의 상기 및 그밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부도면으로 명확하게 될 것이다. 이하 본 발명의 구성에 대해서 실시예와 함께 설명한다.

[실시예 1]

순도 99.9%의 전해철과 순도 99.99%의 규소(Si)를 용해, 급냉하고, 지름 150nm, 두께 5nm의 원판상에서 Fe-6.5wt% Si의 조성을 가진 스퍼터링 타게트를 제작하였다. 이 Fe-Si합금의 타게트에 6nm 평방으로 두께 1μm의 루테늄판(류테늄의 순도는 99%)을 붙이고, 붙이는 매수를 변경하는 것에 의해서, 스퍼터에 의해 제작되는 Fe-Si-Ru합금막의 Ru량을 변화시켰다. 기판은 직경 10nm 두께 0.5nm의 7059유리(미국, Corning사의 상품명)를 사용하고, 스퍼터에 의해 제작된 자성막의 조성은 무기분석으로 구하였다.

스퍼터는 8×10^-7Torr의 진공중에 순도 99.999%의 아르곤가스를 도입하고, 2×10^-2Torr의 압력으로 고주파 스퍼터에 의해 행하였다. 기판온도는 350℃로 하였다. 스퍼터시간은 약 0.5h, 스퍼터막의 두께는 약1μm로 일정하게 하였다. 프리 스퍼터링을 약 1시간 행하여, 불순물의 침투를 방지하였다.

이와 같이 해서 제작한 Fe-Si-Ru합금막의 Ru량 X(wt%)와 포화자속밀도 Bs(KG)와의 관계를 제1도에 도시한다. Ru량은 합금막의 분석 수치이다. 제1도에서 명확한 바와 같이, 25wt%라는 다량의 Ru를 첨가하여도 합금막의 Be는 14KG이상이며, 20wt%를 첨가하여도 15KG 이상으로 매우 높은 Be를 나타내며, 본 발명의 Fe-Si-Ru합금으로 되는 강자성 재료는 이제까지 알려진 자기헤드재료와 비교해서 우수한 자기특성을 가진 것을 알 수 있다.

한편, 내식성에 대해서 조사하기 위해 0.5%의 NaCl수용액을 스퍼터의 표면에 분무하고, 35℃에서 100시간 방치한 후, 막 표면의 상태를 관찰하였다. 비교하기 위해 종래의 실용재료인 퍼멀로이 합금(Ni-19wt% Fe)의 스퍼터막을 표준재료로서 사용하고, 이것보다도 녹이 심한 것을 x, 녹이 적은 것을 0으로 평가했을때 표 1에 도시한 것과 같이, Ru를 5wt% 이상 첨가하면, 퍼멀로이 합금과 같은 정도이상의 내식성이 얻어지는 것을 알 수 있다.

[표 1]

붕산완충액을 사용한 스퍼터막을 전극으로 해서 전기화학적 분극곡선을 측정(예를들면, 노다등 일본 금속학회지, Vol. 37(No.10)(1973)1088에 기술되어 있다)하여 내식성을 평가했을때, Ru를 10wt% 이상 첨가하면 합금의 활성영역에 있어서의 전류밀도는 극히 적고, 금속이온은 수용액으로 약간용해되며, 내식성이 특히 우수한 것을 알 수 있다. 더우기 Ru를 15wt% 이상 첨가한 루태늄인 경우 그 합금은 양극 비활성막에 의해 형성되는 전류밀도의 피크조차도 나타내지 않고, 내식성이 현저하게 향상하는 것을 알 수 있다.

이와 같은 내식성의 향상은 Ru외에, 백금군의 원소 또는 Ib군의 원소에서도 나타났으나 Ru원소의 효과가 특히 우수하였다. Ru 이의의 원소에 대해서도 첨가량은 내식성의 효과에 영향을 주기에는 적어도 5wt% 이상이 필요하고, 포화자속밀도를 대폭으로 저하시키지 않게 하기위해서는 약 25wt% 이하로 할 필요가 있었다. 또, Ru등의 원소량을 20wt% 이하로 하면, 포화자속밀도는 작게 감소하므로 이 관점에서보다 바람직하다. 이들의 첨가원소는 전부 고가이기 때문에, 이점에서 보면 첨가량은 적은 쪽이 좋으며, 또 포화자속밀도는 적어도 10KG 이상이 아니면, 종래 재료와 비교해서 이점이 없으므로, 실제의 첨가량은 이것들을 고려해서 결정할 필요가 있다.

Si원소의 양은 높은 투자율이 얻어지는 범위에서 선택할 필요가 있고, 실험에 의하면 2∼12wt%의 범위에서 약 300이상의 투자율이 얻어져 일단박막자기헤드의 자극으로서 사용할 수가 있다. 그러나, 잡음이나 헤드 가공시의 열화를 적게 억제하기 위한 가장 적합한 양은 첨가원소 및 그 원소량에 따라서 다르지만, Si를 4.5∼8wt%의 범위로 선택할 필요가 있었다. 본 실시예에서는 6.5wt%로 하였다.

이상 기술한 높은 내식성을 갖는 철-규소 합금의 투자율을 개선하기 위해서, Al을 첨가하는 것이 유효하고, 약 3wt% 미만의 첨가량이면 포화자속밀도를 대폭으로 저하시키는 일은 없으므로 실용적이다.

또, Ti, Cr, V, Mo, Zr, Nb중의 적어도 하나의 원소의 첨가는 내식성을 개선하고 내마모성도 개선하므로 바람직하나, 포화자속밀도를 저하시키므로 그 첨가량의 합계는 많아야 5wt% 이하로 할 필요가 있다.

[실시예 2]

본 발명의 상기 조성의 합금의 투자율을 더욱 개선하려면, 본 합금으로 되는 주자성체막 재료의 1층의 막의 두께를 0.02∼0.5μm로 하고, 이것을 막의 두께 20∼500A의 SiO₂, Al₂O₃, Co, Ni-Fe 등의 중간막을 사이에 두고 적중하는 것이 유효하다. 이 중간막은 상기 주 자성체막의 기둥형상의 결정의 성장을 차단하고 자기 특성의 향상을 도모하는 것으로, 주 자성체막에 양호하게 입혀 붙이며 사용온도에서 용융하지 않는 것이면 좋다. 두께 0.1μm의 Fe-6.5wt% Si-10wt% Ru합금막과 두께 50Å의 SiO₂막을 교대로 반복해서 적충한 전체막의 두께가 막 0.1μm인 다층막은 퍼멀로이 합금과 같은 정도의 투자율 약 2000(5MHz에서의 투자율, 이하 마찬가지로 한다)을 갖는다. 이 다층막의 포화자속밀도는 약 16KG로 퍼멀로이 합금의 10KG에 비해서 매우 높고, 또한 내식성도 뛰어나며 실용상 유용한 재료라는 것을 알 수 있다. 그리고, 다층화하지 않은 Fe-6.5wt% Si-10wt% Ru합금의 투자율은 300∼500이었다. 그리고, 자성막의 적층체에 대해서는, 예를들면 일본국 특허출원 소화 58-4270호 명세서(본 발명에 대해서는 선출원 발명이고, 종래기술은 아니다)에 기재되어 있다.

[실시예 3]

두께 0.2μm의 Fe-6.5wt% Si-20Wt% Ru합금을 주자성막으로 하고, 두께 100Å의 퍼멀로이 합금막을 중간막으로 한것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 해서 얻어진 전체막의 두께가 막 2.1μm인 다층막의 포화자속밀도 Bs는 약 15KG이고 5MHz에서의 투자율은 약 1000이며 내식성도 매우 양호하였다.

[실시예 4]

본 발명의 합금은 다층화하지 않으므로, 벌크형 헤드의 코어재료로서 사용할 수도 있으나, 고가인 원료를 사용하는 것과 다층 적층화에 의한 연자기 특성의 개선이 현저하다는 것을 고려할때, 제법상의 다층화가 용이하며, 또한 사용하는 자성재료가 적은 박막 자기헤드용의 헤드 코어재료로서 특히 바람직하다.

제2도는 본 실시예에서의 수직자기기록용 헤드의 주요부를 도시한 단면도이다·여기서(1)은 자장을 발생하거나 검출하는 것에 의해 직접 기록 또는 재생을 행하기 위한 주자극으로 그 선단부는 얇게 조인 구조이다. 주자극의 뒷부분 두께는 1∼2μm로 하였다. 선단부를 조이는 것은 주지의 포토에칭법을 이용하였다. (2)는 자속의 효율적 흐름을 도모하기 위한 보조자극이다. (3)은 코일이며, 이 코일로서 주자극을 여자하거나 주자극중의 자속변화를 검출한다. 본 실시예와 실시예 5,6에 있어서, 코일(3)의 회전수는 16이다. (4)는 절연물을 표시한다. 본 실시예의 헤드는 보조자극으로서 Mn-Zn페라이트기판, 절연물로서 SiO₂, 코일로서 알루미늄을 사용하였다. 주자극으로는 (a) Ni-19wt% Fe합금(퍼멀로이라고 불리우는 합금이며, Bs는 약10KG)의 단층막, (b) Fe-6.5wt% Si-10wt% Ru합금(Bs는 약 17KG)의 단층막 및 (c) 두께 약 0.03∼0.05μm의 Fe-6.5wt% Si-10wt% Ru합금막과 두께 약 0.005μm의 Ni-19wt% Fe합금막을 번갈아가며 적층한 다층막(Bs는 약 16KG)의 3종류를 사용하였다.

실제의 헤드는 보조자극으로 되는 Mn-Zn 페라이트기판 위에 진공증착 또는 스퍼터법에 의해 절연막, 코일, 주자극으로 되어야 할 박막을 형성하고, 포토리도그래피기술에 의해서 상기 각 막의 패넌을 형성하였다.

상기 주자극(c)에 있어서의 다층막은 2종류의 합금을 번갈아 가면서 스퍼터하여 형성을 하였다. 기판 위에 만들어진 박막 패턴을 기판과 함께 자르고 연삭, 연마등의 기계가공울 거쳐서 기록매체 대향면(5)를 만들어 최종적으로 제2도에 도시한 헤드가 만들어졌다.

본 실시예의 자기헤드는 높은 투자율의 Co-15wt% Mo-10wt% Zr 비정질 합금의 층 위에 Co-20wt%Cr의 수직자화막을 형성하여 되는 수직자화기록매체를 사용해서, 그 특성이 평가되었다. 자기헤드의 기록밀도특성은 이것을 조합시키는 기록매체에 의해서 변화하기 때문에, 본 실시예에서 자기헤드의 특성은 동일한 기록매체를 사용하여 평가되었다.

그리고 제2도, 제4도에 있어서, 자기헤드의 뒷부분(자기기록매체 대향면(5)에서 면부분)에 있는 코일등은 종래의 박막 헤드(예를들면, 일본국 특허공개공보 특개소 55-84019호)에 실질적으로 제시되어 있으므로, 도시하지 않았다.

제3도는 자기헤드의 기록밀도 특성을 도시한 도표이다. 가로축은 주자극 선단부의 두께 T_p[μm], 세로축은 D₅₀[KBPI]를 표시한다. 여기서 D₅₀은 헤드의 기록 및 재생출력이 충분히 낮은 기록밀도에 출력수치의 1/2로 될때의 기록밀도이다. 자극이 틀리는 3개의 헤드(a),(b),(c)의 D₅₀를 보면, 종래 알려지고 있는 것과 같이 단측구조의 자극을 가진 헤드(a),(b)는 D₅₀의 최고 수치가 50KBPI이고, 이것은 면내 자기기록 방식에서도 달성가능하며, 특별한 장점이 없다. 한편 본 발명의 다층구조의 자극을 가진 헤드(c)는 주자극선단의 두께 T_p(다층막의 전체두께)가 대략 0.1μm∼0.5μm의 범위에 있을때 D₅₀이 50KBPI를 초과하며, 이것으로써 강자성 다층막을 사용한 본 발명의 자기헤드가 우수한 특성을 갖는다는 것이 명확하다. T_p가클때, D₅₀이 적은 이유는 자극이 두껍기 때문에 충분히 현격한 자계가 발생하지 않고, 분해 능력이 낮기 때문이다. 반대로 T_p가 적을때, D₅₀이 적은 이유는 자극이 얇기 때문에 자기적인 포화가 일어나서, 자극선단뿐만 아니라 도중에 자속의 누설이 커져서 역시 현격한 자계를 얻을 수 없기 때문이라 생각된다.

T_p가 0.1∼0.3μm일때에는 더욱 높은 D₅₀에 얻어진다. Fe-Si계 합금에서도 Si의 Fe+Si에 대한 중량비가 4.5∼8wt% 정도인 때에 특히 다층화에 의한 개선 효과가 크지만, 이것은 Fe-6.5wt% Si합금의 자기비틀림 정수가 0인 것과 관계된다고 추정된다.

그리고, 두께 T_p부분의 높이 T_n(자기기록매체 대향면에 수직인 방향의 길이)는 약 2μm로 하였다. T_h는통상 0.5μm∼10μm의 수치로 하여 10μm 이상이 되면 자기적인 포화가 일어나기 쉽고, 높은 기록밀도를 얻을 수 없으며, 0.5μm 이하이면 충분히 긴 수명의 헤드를 얻을 수 없다.

[실시예 5]

상기 실시예에 기술한 헤드는 가장 간단한 구조이지만 헤드 성능을 더욱 향상시키기 위한 구조를 연구할수 있다, 예를들면, 제4도에 중요부 단면을 도시한 것과 같이, 기록재생에 중요한 역할을 하는 헤드 선단의 주자극의 얇은 부분(11)에 본 발명에 따라서 다층구조로 하고, 뒷부분의 두꺼운 부분(12)는 자기저항을 저하시킬 목적으로, 퍼멀로이나 비정질 합금등 높은 투자율을 갖는 재료로 할 수가 있다.

[실시예 6]

높은 포화자속밀도의 자성막, 즉 주자성체막으로서 Fe-6.5wt% Si-6wt% Ru나, 중간막으로서 Ni-17Wt% Fe를 사용하고, 각 층의 막의 두께의 비율을 9대 1, 모든 막의 두께를 0.5μm로 일정하게 하고, 적층수 n을 변화시켰을때의 투자율 μ의 변화를 제5도에 도시한다. 여기서, Fe-6.5wt% Si-6wt% Ru합금 및 Ni-17wt% Fe합금을 스퍼터법으로 진공중에서 연속적으로 형성하였다. 대표적인 제작조건은 기판온도 350℃ 주위 압력 8×10^-7Torr, 스퍼터시의 아르곤압력 2×10^-2Torr로서, RF전력은 Fe-6.5wt% Si-6wt% Ru합금인 경우에 500W, Ni-17wt% Fe합금인 경우에 175W로 하고, 스퍼터시간을 변경해서 각 층의 막의 두께를 제어하였다. 이 다층막의 포화자속밀도는 약 17KG로서 적층수 n에는 관계없이 대략 일정하였다. 최상층(제n변째층)의 Ni-17wt% Fe합금은 그것의 유무가 그 특성에 별다른 영향을 꺼끼지 못하므로 생략할 수도 있다. Fe-6.5wt% Si-6wt% Ru합금(두께 약 0.45μm), Ni-17wt% Fe합금(두께 약 0.05μm)으로 되는 적층수 n=1의 막의 투자율은 약 300으로 낮으며, 헤드자극용의 자성막으로서는 불충분한 특성이다.

따라서 가능하다면 개선하는 것이 바람직하다. 일반적으로 0.5μm 정도이하의 자성막, 예를들면 Ni-Fe계 결정질 합금, Co-Zr계 비정질 합금등 종래부터 알려져 있는 연자성 합금막으로서는 투자율이 낮다. 제2도, 제4도에 도시한 수직기록용의 헤드에 있어서는 기록재생용의 주자극(1),(11)에서 현격한 자계를 발생시켜 검출하기 때문에, 주자극 선단을 얇게하는 것이 필요하다. 예를들면, 기록밀도 50KBPI 이상의 기록재생을 행하려면, 두께를 약 0.5μm 이하(100KBPI 이상으로 할려면, 0.3μm 이하)로 해야 함을 알 수 있으나 이것은 특성이 양호한 얇은 막이 되지 않았기 때문에 실현될 수 없었다.

제5도는 적층수 n과 투자율 μ(5MHz에서의 수치)와의 관계를 도시한 도표이다. 제5도에 의한 적층수 n은 2∼10의 사이에서 투자율의 높아지고, 특히 n=4∼8에서 현저하게 높아지며 헤드재료로서 적합한 것을 알 수 있다. 실제적으로 제4도에 대표적인 단면구조를 도시한 것과 같이 박막 헤드를 마련한다. 기록매체와 대향하는 구자극 부분을 n=1,4,12의 적층수로 변화시켰을때이 기록전류특성은 제6도에 도시한 것과 같고, 본 발명이 우수하다는 것을 알 수 있다. 다른 적층수의 막을 주자극으로 하는 헤드도 그 기록전류특성이 제5도의 투자율에 의존하여 변화한다.

즉, n=2∼10에서 비교적 양호한 기록전류특성을 표시하며, n=4∼8에서 특히 좋으며, n=4∼6에서 가장좋은 특성을 표시하였다. 그리고 박막 헤드는 반도체소자와 마찬가지의 제조기술, 즉 포토리도그래피기술, 스퍼터법, 증착법등에 의해 제작하는 것이 있으나, 이들은 공지의 방법이므로 여기서 상세한 것을 생략한다.

그리고 본 발명의 강자성 다층막을 사용한 자기헤드는 박막 헤드 뿐만 아니라, 벌크형의 헤드에 적용될수 있는 것은 물론이다.

또, 본 발명의 강자성 다층막을 사용한 자기헤드는 모든 막의 두께가 0.3μm 이하인 수직 기록방식에 의해서만 달성 가능한 100KBPI 이상의 높은 기록밀도를 달성할때에 특히 유리하며, 이때에 가장 적합한 n의 수치는 4∼6이었다.

중간막으로서는 Ni-17wt% Fe와 같은 Ni-Fe계 합금, Co 둥 Co계 합금등의 자성합금이 특히 유효하며, SiO₂, Al₂O₃등의 절연물도 효과가 있었다. 그러나, Al등의 낮은 융점재료는 높은 포화자속밀도의 자성막과 반응하기 때문에, 적층하면 특성이 현저하게 나빠졌다.

[실시예 7]

실시예 4,5 및 6에는 반도체기술에서 주지의 박막 형성기술을 사용해서 만드는 소위 박막 헤드를 도시하였으나, 기계가공에 의해서 반드는 벌크형 헤드에 대해서도 본 발명의 강자성 다층막을 사용하여 얻을 수있다.

제7도는 그 1예를 도시한 도면으로, (21)은 다층구조의 주자극, (22)는 주자극을 기계적으로 보호하기 위한 비자성체(예를들면, 비자성 페라이트),(23)은 보조자극으로 되는 Mn-Zn페라이트등의 자성체, (24)는 코일이다. 그밖에 종래의 수직 자기기록용 헤드로서 제안된 각종의 헤드에 있어서 기록재생을 행하기 위한 자극(주자극)에 본 발명을 적용할 수 있다.

[실시예 8]

제8도는 일반적으로 보조자극 여자의 단자극형(SPT)헤드로서 알려지고 있는 것의 개략단면도이지만, (31)을 본 발명의 다층구조의 주자극으로 하는 것에 의해서, 기록밀도의 특성을 대폭 개선할 수 있다.

제8도에 있어서, (32)는 보조자극, (33)은 코일, (34)는 기록매체이다.

[실시예 9]

본 발명은 수직 자기기록용 헤드에 작용하였을때에 효과가 크지만 이것을 면내 자기기록용의 링 헤드에 적용하는 것도 가능하다. 링형 헤드에서 자기의 갭에서 자계를 발생, 검출하므로, 갭 부근의 자성체를 다층구조의 높은 포화자속밀도의 재료로 하면 자기분포가 현격하게 되는 것은 용이하게 상상된다. 제9도에 도시한 것과 같이, 링 상태의 자극(41)에 자기 빈틈부(42)를 구성하는 면의 한쪽(43)(또는 양쪽이라도 좋다)에 다층구조를 가진 높은 포화자속밀도의 재료(44)를 사용하면 현격한 자계가 발생될 수 있으므로, 수직 자화매체에 기록 및 재생을 하였을 때에도 통상의 링 헤드와 비교해서 특성은 게선된다. 제9도에 있어서,(41)은 통상의 링 헤드를 구성하고 있는 Mn-Zn페라이트 등의 자성체, (45)는 코일이다.

본 발명의 강자성재료는 높은 포화자속밀도와 우수한 내식성을 겸해서 구비하고 있으며, 예를들면 자기헤드의 코어재료에 적합하다. 특히 본 발명의 강자성 다층막은 박막 자기헤드의 코어재료에 적합하다.

또, 상기 본 발명의 강자성재료나 강자성 다층막으로 적어도 1개의 자극의 일부 또는 전부를 구성하고 특히 신호자계의 발생 및 검출을 행하는 자극의 기록매체측부를 구성한 본 발명의 자기헤드는 현격한 자계를 발생, 검출할 수 있으므로, 수직자기기록재생을 행하였을때, 기록밀도를 종래의 배 이상으로 높일 수가 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여리가지로 변경가능한 것은 물론이다.

Claims (25)

1. Si를 2∼12wt%, Ru, Rh, Pd, Jr, Pt, Au, Ag로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 10∼20wt% 포함하고 나머지가 Fe로 된 Fe합금으로 되는 강자성재료.
2. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 Fe합금은 Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ag로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 15∼20wt% 포함하는 강자성재료.
3. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 Fe합금은 Si의 함유량을 4.5∼8wt%의 범위에서 선택한 강자성재료.
4. 특허청구의 범위 제2항에 있어서, 상기 Fe합금은 Si의 함유량을 4.5∼8wt%의 범위에서 선택한 강자성재료.
5. Si를 2 12wt%, Ru, Rh, Ph, Pd, Ir, Pt, Au, Ag로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 10∼20wt% 포함하고 나머지가 Fe로 된 Fe합금으로 되는 주 자성체막, 상기 주 자성체막에 접착되고 강자성재료의 사용온도에서 용융하지 않는 재료로 되는 중간막이 교대로 적층하여 이루어진 강자성층 재료.
6. 특허청구의 범위 제5항에 있어서, 상기 Fe합금은 Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ag로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 15∼20wt% 포함하는 강자성층 재료.
7. 특허청구의 범위 제5항에 있어서, 상기 Fe합금은 Si의 함유량을 4.5∼8wt%의 범위에서 선택한 강자성층 재료.
8. 특허청구의 범위 제6항에 있어서, 상기 Fe합금은 Si의 함유량을 4.5∼8wt%의 범위에서 선택한 강자성층 재료.
9. 적어도 한개의 자극의 적어도 한 부분은 Si를 2∼12wt%, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ag로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 10∼20wt% 포함하고 나머지가 Fe로 된 Fe합금으로 되는 자기헤드.
10. 특허청구의 범위 제9항에 있어서, 상기 Fe합금은 Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ag로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 15∼20wt% 포함하는 자기헤드.
11. 특허청구의 범위 제9항에 있어서, 상기 Fe합금은 Si의 함유량을 4.5∼8wt%의 범위에서 선택한 자기헤드.
12. 특허청구의 범위 제10항에 있어서, 상기 Fe합금은 Si의 함유량을 4.5∼8wt%의 범위에서 선택한 자기헤드.
13. 적어도 한개의 자극의 저어도 한 부분은 Si를 2∼12wt%, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ag로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 10∼20wt% 포함하고 나머지가 Fe로 된 Fe합금으로 되는 주 자성체막, 상기주 자성체막에 접착되고 강자성재료의 사용온도에서 용융하지 않는 재료로 되는 중간막이 교대로 적층하여 이루어진 강자성 다층막으로 되는 자기헤드.
14. 특허청구의 범위 제13항에 있어서, 상기 Fe합금은 Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ag로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 15-20wt% 포함하는 자기헤드.
15. 특허청구의 범위 제13항에 있어서, 상기 Fe합금은 Si의 함유량을 4.5∼8wt%의 범위에서 선택한 자기헤드.
16. 특허청구의 범위 제14항에 있어서, 상기 Fe합금은 Si의 함유량을 4.5∼8wt%의 범위에서 선택한 자기헤드.
17. 특허청구의 범위 제13항에 있어서, 상기 Fe합금은 Si, Ru를 포함하고 나머지가 Fe로 되는 자기헤드.
18. Si를 2∼12wt%, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ag로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 10∼20wt%, Al을 3wt% 이하, Cr, V, Mo, Zr, Nb로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 5wt% 이하로하고 나머지가 Fe로 이루어진 Fe합금으로 되는 강자성 재료.
19. Si를 2∼12wt%, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ag로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 10∼20wt%, Al을 3wt% 이하, Cr, V, Mo, Zr, Nb로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 5wt% 이하로하고 나머지가 Fe로 이루어진 Fe합금으로 되는 주 자성체막, 상기 주 자성체막에 접착되고 강자성재료의 사용온도에서 용융하지 않는 재료로 되는 중간막이 교대로 적층하여 이루어진 강자성층 재료.
20. 적어도 한개의 자극의 적어도 한부분은 Si를 2∼12wt%, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ag로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 10∼20wt%, Al을 3wt% 이하, Cr, V, Mo, Zr, Nb로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 5wt% 이하로 하고 나머지가 Fe로 이루어진 Fe합금으로 되는 자기헤드.
21. 적어도 한개의 자극의 적어도 한 부분은 Si를 2∼12wt%, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ag로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 10∼20wt%, Al을 3wt% 이하, Cr, V, Mo, Zr, Nb로 되는 군중에서 선택한 적어도 하나의 원소를 5wt% 이하로 하고 나머지가 Fe로 이루어진 Fe합금으로 되는 주 자성체막, 상기 주자성체막에 접착되고 강자성막의 사용온도에 용융하지 않는 재료로 되는 중간요소가 교대로 척층하여 이루어진 강자성 다층막으로 되는 자기헤드.
22. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 Fe합금은 그 포화자속밀도가 15KG 이상인 강자성재료.
23. 특허청구의 범위 제5항에 있어서, 상기 Fe합금은 그 포화자속밀도가 15KG 이상인 강자성층 재료.
24. 특허청구의 범위 제9항에 있어서, 상기 Fe합급은 그 포화자속밀도가 15KG 이상인 자기헤드.
25. 특허청구의 범위 제13항에 있어서, 상기 Fe합금은 그 포화자속밀도가 15KG 이상인 자기헤드.

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