KR930006585B1 - Thin film and manufacturing method for magnetic head - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래의 금속박막 가공에 대한 공정도.1 is a process chart for conventional metal thin film processing.
제2도는 본 발명의 금속박막 가공에 대한 공정도.2 is a process chart for the metal thin film processing of the present invention.
제3도는 Cr로 중간층을 형성시킨 강자성 금속박막의 개략도.3 is a schematic view of a ferromagnetic metal thin film in which an intermediate layer is formed of Cr.
제4도는 SiO2를 하부로 중간층으로, Cr을 상부 중간층으로 형성시킨 금속박막의 개략도.4 is a schematic view of a metal thin film in which SiO 2 is formed as an intermediate layer and Cr as an upper intermediate layer.
본 발명은 자기 헤드 제조시에, 특히 자기 캡 (Cap) 부위가 강자성 금속박막으로 형성된 MIG(Metal in Gap)헤드의 제조시, 강자성 산화물과 강자성 박막의 중간에 Cr 또는 Cr/SiO2로 중간층을 형성하여 강자성 금속박막과 강자성 산화물 사이에서 발생되는 박리(박막의 떨어짐), 쪼개짐(Chipping) 및 산화에 의한 특성의 열화를 개선시킨 개량된 자기헤드용 금속박막 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention provides an intermediate layer of Cr or Cr / SiO 2 in the middle of a ferromagnetic oxide and a ferromagnetic thin film in the manufacture of a magnetic head, in particular in the manufacture of a MIG (Metal in Gap) head having a magnetic cap portion formed of a ferromagnetic metal thin film. The present invention relates to an improved magnetic head metal thin film which has been formed to improve the deterioration of properties due to peeling (falling of the thin film), splitting, and oxidation generated between the ferromagnetic metal thin film and the ferromagnetic oxide, and a method of manufacturing the same.
자기 기록장치(VTR, Audio등)에 대한 자기헤드의 제조시에 기록의 고밀도화 및 고주파수에 적합한 매체로서 강자성 분말(Fe, Co, Ni, 페라이트 종류)을 이용한 금속테이프나 강자성 금속을 증착시킨 증착테이프가 널리 사용되고 있다.When manufacturing magnetic heads for magnetic recording devices (VTR, Audio, etc.), metal tapes using ferromagnetic powders (Fe, Co, Ni, and ferrites) or deposition tapes on which ferromagnetic metals are deposited as media suitable for high density and high frequency recording. Is widely used.
상기의 매체들은 고항자력(Hc)을 갖고 있으며, 기록 및 재생에 사용되는 자기헤드의 재료도 고포화자속밀도(Bs)를 가져야 한다. 상기의 조건을 만족시키는 양호한 재료로 강자성 산화물 기판에 강자성 금속박막을 도포시켜 형성된 복합재료를 자기헤드의 제조시 사용하고 있다.The above mediums have a high drag magnetic force (Hc), and the material of the magnetic head used for recording and reproduction must also have a high saturation magnetic flux density (Bs). As a good material satisfying the above conditions, a composite material formed by applying a ferromagnetic metal thin film to a ferromagnetic oxide substrate is used in the manufacture of a magnetic head.
그런데 강자성 산화물 기판성에 강자성 금속박막을 회전 마그네트론 스퍼터링 방법등에 의해 도포시킬 때 이를 두재료들 사이의 열팽창 계수의 차이 때문에 박리가 발생하며, 상기 복합재료를 자기헤드로 가공시에 가공방향을 따라 금속박막의 박리가 발생되었다.However, when a ferromagnetic metal thin film is applied to a ferromagnetic oxide substrate by a rotating magnetron sputtering method, it is peeled off due to a difference in coefficient of thermal expansion between the two materials. Peeling occurred.
따라서 상기의 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명자는 열팽창 계수의 차이로 인한 응력을 완화시킬 수 있고, 또 강자성 산화무로가 강자성 금속박막의 경계층에서의 산화층 형성으로 인한 박막 특성의 열화는 제어할 목적으로 다수의 실험과 연구를 거듭한 결과 Cr 또는 Cr/SiO2를 두께 500Å∼8000Å으로 도포시킨 중간층을 형성시키는 것이 상당히 유용하다는 것을 알게 되었다.Therefore, in order to overcome the above problems, the present inventors can alleviate the stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion, and for the purpose of controlling the deterioration of thin film characteristics due to the formation of the oxide layer in the boundary layer of the ferromagnetic metal thin film. As a result of numerous experiments and studies, it has been found to be very useful to form an intermediate layer coated with Cr or Cr / SiO 2 with a thickness of 500 kPa to 8000 kPa.
좀 더 상술하면, Mn-Zn 단결정 페라이트 등과 같은 강자성 산화물 상에 고포화자속밀도 및 고투자율을 갖는 Fe-Si-Al 합금인 선더스트 (Sendust)등의 금속박막을 회전 마그네트론 스퍼터링 기술을 이용하여 형성시키면 박막의 박리등의 문제점이 야기된다.In more detail, a metal thin film such as Sendust, a Fe-Si-Al alloy having a high saturation magnetic flux density and a high permeability, is formed on a ferromagnetic oxide such as Mn-Zn single crystal ferrite using a rotating magnetron sputtering technique. If this occurs, problems such as peeling of the thin film are caused.
상기 문제점을 보완하기 위해 스퍼터링 직후에 박리가 발생하지 않는 최적 조건인 (1) RF(radio a frequency)파워 : 0.5Kw, (2) 기판 온도 : 200℃ (3) 초기진공도 : 2×10-6Torr 이하 (4) Ar 가스압력 : 2×10-3Torr (5) 박막두께 : 15㎛를 선택하여 회전 마그내트론 스퍼터링을 통해 박막을 형성시켰다.In order to solve the above problems, (1) RF (radio a frequency) power: 0.5Kw, (2) substrate temperature: 200 ° C (3) initial vacuum degree: 2 × 10 -6 , which is an optimal condition in which peeling does not occur immediately after sputtering Torr or less (4) Ar gas pressure: 2 × 10 −3 Torr (5) Thin film thickness: 15 μm was selected to form a thin film by rotating magnetron sputtering.
그러나, 상기 조건하의 복합재료로 형성된 박막에 스퍼터링 직후에는 박리가 발생하지 않았으나, 이를 자기헤도로 가공시, 가공방향에 따라 강자성 금속박막의 쪼개짐(chipping)이 발생할 뿐만 아니라 강자성 산화물과 강자성 금속박막의 경계층 및 박막의 표층에서 산화가 발생되어 자기특성의 열화를 초래하였다.However, peeling did not occur immediately after the sputtering of the thin film formed of the composite material under the above conditions. However, when the magnetic thinning was performed, not only the chipping of the ferromagnetic metal thin film occurred depending on the processing direction, but also the Oxidation occurred in the boundary layer and the surface layer of the thin film, causing deterioration of magnetic properties.
상기 문제점을 해결하고자 본 발명의 자기헤드 금속박막은 강자성 산화물과 강자성 금속 박막 사이에 중간층으로 Cr층을 500-8000Å의 두께로 형성시키거나 또는 SiO2층을 하부 중간층으로 하고 및 Cr층을 상부 중간층으로 하는 2층 구조의 중간층을 500~8000Å의 두께로 형성시킨 것으로 구성된다.In order to solve the above problems, the magnetic head metal thin film of the present invention forms a Cr layer having a thickness of 500-8000 kPa as an intermediate layer between the ferromagnetic oxide and the ferromagnetic metal thin film, or a SiO 2 layer as a lower intermediate layer, and a Cr layer as an upper intermediate layer. It consists of what formed the intermediate | middle layer of the two-layered structure into thickness of 500-8000 GPa.
상기에서 500Å 미만일 경우에는 자기헤드로 가공시에 가공방향을 따라 금속박막의 박리가 발생하였으며 8000Å 이상일 경우에는 자속을 전달하는 베리어(barrier) 역할을 하게된다.In the case of less than 500mW, peeling of the metal thin film occurred along the processing direction during the processing with the magnetic head.
또한, 본 발명은 강자성 산화물에 스퍼터링 방식에 의해 Cr 또는 Cr/SiO2층 500-8000Å의 두께로 형성한 후 그위에 강자성 금속박막을 형성시키는 자기헤드용 금속박막의 제조방법에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a method for producing a magnetic head metal thin film for forming a ferromagnetic metal thin film on the ferromagnetic oxide by sputtering to a thickness of 500-8000 kPa Cr or Cr / SiO 2 layer.
중간층 형성의 스퍼터링 방식의 조건으로 DC(또는 RF)동력 : 0.5kw, 기판회전수 : 6RPM, 초기진공도 : 2X10-6Torr 이하, Ar가스압력 : 4X10-3Torr을 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use DC (or RF) power: 0.5kw, substrate rotation speed: 6 RPM, initial vacuum degree: 2X10 -6 Torr or less, Ar gas pressure: 4X10 -3 Torr as the conditions of the sputtering method of the intermediate layer formation.
상기 본 발명의 금속박막을 600∼750℃에 1~2시간동안 열처리(승온 및 냉각속도=8℃/min)한 후 박리, 쪼개짐 및 자기특성의 열화등을 실험한 결과 박리 및 쪼개짐의 현상이 전혀 발견되지 않았으며, 또한 경계층에서의 산화도 제거되어 자기특성의 열화도 수반되지 않았다.After the heat treatment (heating and cooling rate = 8 ° C./min) of the metal thin film of the present invention at 600 to 750 ° C. for 1 to 2 hours, peeling, splitting, and deterioration of magnetic properties were tested. It was not found at all, and also the oxidation in the boundary layer was removed, accompanied by deterioration of the magnetic properties.
또한, 본 발명은 상기에서 제조된 최종 금속박막의 상부면에 1000~5000Å의 Cr층을 형성시키거나 Cr/SiO2층을 형성시킨 또다른 금속박막에 관한 것으로, 이는 박막의 표층에 발생되는 산화를 방지할 뿐만 아니라 유리 성형시 유리와의 퍼짐성(wettability)도 증가시켜 유리가 강자성 금속박막을 덮을 수 있게 하였다.In addition, the present invention relates to another metal thin film formed by forming a Cr layer of 1000 ~ 5000Å or a Cr / SiO 2 layer on the upper surface of the final metal thin film prepared above, which is an oxidation occurring in the surface layer of the thin film In addition to preventing the increase of the wettability (wettability) with the glass when forming the glass to allow the glass to cover the ferromagnetic metal film.
상기에서 Cr/SiO2층보다는 Cr층이 좀더 양호한 퍼짐성을 보인다.In the above, the Cr layer shows better spreadability than the Cr / SiO 2 layer.
아울러, 종래의 박막 제조공정도를 제1도에 도시하였는데, 종래에는 홈가공시 금속박막에 발생되는 쪼개짐(chipping) 현상을 방지하기 위해 1차홈 가공후 유리성형(Glass Molding)을 실시하여 금속박막 위에 유리를 미량 남겨 쪼개지는 현상을 제어하였으나, 본 발명에서는 홈가공시에 쪼개지는 현상이 발생하지 않기 때문에 제2도와 같이 제조공정을 단축하여 진행시킬 수 있는 잇점이 있다.In addition, a conventional thin film manufacturing process diagram is shown in FIG. 1. In the related art, in order to prevent a chipping phenomenon occurring in a metal thin film during groove processing, glass molding is performed on the metal thin film after the first groove processing. Although the phenomenon of leaving a small amount of glass is controlled, the present invention has the advantage of shortening the manufacturing process as shown in FIG.
부가적으로 박막이 쪼개지는 현상으로 인해 발생되는 MIG 자기헤드의 불량을 현저히 저하시킬 수가 있다. 이하 실시예를 통해 본 발명의 제조방법 및 그 작용효과에 대해 구체적으로 설명한다. 그러나 다음의 실시예가 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.In addition, the failure of the MIG magnetic head caused by the splitting of the thin film can be significantly reduced. Hereinafter will be described in detail with respect to the production method of the present invention and its effects through the following examples. However, the following examples do not limit the scope of the present invention.
[실시예 1-5]Example 1-5
강자성 산화물(1)에 하기와 같은 스퍼터링 조건하에서 Cr 또는 SiO2를 하기와 같은 중간층 두께로 형성한 후(2) 그위에 강자성 금속박막(3)을 형성시켰다.(제3도 참조)Cr or SiO 2 was formed on the ferromagnetic oxide 1 under the sputtering conditions as follows (2), and then a ferromagnetic metal
[스퍼터링 조건][Sputtering condition]
(1) DC(또는 RF)power : 0.5kw (2)기판 회전수: 6rpm (3) 초기진공도 : 2X10-6Torr 이하 (4) Ar가스 압력 : 4X10-3Torr (5) 두께 : 500, 1000, 3000, 5000, 8000Å 그후 600~750℃에서 약 1시간정도(분위기는 초기 진공상태후 계속적으로 N2가스를 유입시킴)로 열처리(승온 및 냉각속도 : 8℃/min)한 결과 Cr으로 중간층만을 형성한 것은 박리가 발생하지 않았으나, SiO2를 중간층으로 형성한 것은 박리가 발생하였다.(1) DC (or RF) power: 0.5kw (2) Substrate rotation speed: 6rpm (3) Initial vacuum: 2X10 -6 Torr or less (4) Ar gas pressure: 4X10 -3 Torr (5) Thickness: 500, 1000 , 3000, 5000, 8000Å and then heat treatment (heating and cooling rate: 8 ℃ / min) at 600 ~ 750 ℃ for about 1 hour (atmosphere continuously introduces N 2 gas after initial vacuum). It is formed only did not cause peeling, is the formation of the SiO 2 as the intermediate layer was caused peeling.
그후, 제2도에 도시된 바와같이 유리성형→평면연삭→상부면 랩핑(Lapping)등의 공정을 실시하였으나 전혀 쪼개지는 현상이 발생하지 않았다. 경계층에서의 산화여부를 관찰하기 위해 SEM을 통한 뎀스 프로파일(Depth Profile)을 실시하였으나 중간층인 Cr과 강자성 금속박막 사이에는 확산에 의해 이루어진 층만 발견되었을 뿐 산화층이 전혀 발생되지 않아 자기특성의 열화가 초래되지 않았다. 그후 금속박막의 상부면을 Cr층(4)으로 다시 2000Å 두께로 도포시켜 본 결과 유리성형시의 유리의 퍼짐성이 증대되었음을 알 수 있었다.Subsequently, as shown in FIG. 2, glass forming → plane grinding → lapping was performed, but no cracking occurred. Depth profile was performed by SEM to observe the oxidation in the boundary layer, but only the layer formed by diffusion was found between Cr and the ferromagnetic metal thin film, but the oxide layer was not generated at all, resulting in deterioration of magnetic properties. It wasn't. After that, the upper surface of the metal thin film was applied to the Cr layer 4 again to have a thickness of 2000
[실시예 6-10]Example 6-10
강자성 산화물상에 하부 중간층으로 SiO2(2'), 상부 중간층으로 Cr(2'')을 두께 500Å, 1000Å, 3000Å, 5000Å, 8000Å으로 상기 실시예 1~5와 동일한 조건하에서 형성시킨후, 금속박막을 도포시켰다(제4도 참조). 실시예 1~5와 동일한 공정을 실시한 후 그 결과를 분석한 결과 가공시에 가공방향에 따른 박리도 방지되었고, 경계층에서의 산화도 제거되어 특성도 보존하게 되었다.On the ferromagnetic oxide, SiO 2 (2 ') was formed as a lower intermediate layer, and Cr (2'') as an upper intermediate layer was formed under the same conditions as those of Examples 1 to 5 at a thickness of 500 mV, 1000 mV, 3000 mV, 5000 mV and 8000 mV. A thin film was applied (see Figure 4). As a result of analyzing the result after performing the same process as Example 1-5, peeling according to the processing direction was prevented at the time of processing, and oxidation in the boundary layer was also removed and the characteristic was preserved.
그후 금속박막의 상부면을 Cr층(4") 또는 SiO2(4')로 도포시켜 본 결과 유리성형시의 유리의 퍼짐성이 증대되었음을 알 수 있었다.After that, the upper surface of the metal thin film was coated with a Cr layer 4 ″ or SiO 2 (4 ′). As a result, it was found that the spreadability of the glass during glass molding was increased.
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