JP2586367B2 - 軟磁性材料とその製造方法および磁気ヘッド - Google Patents
軟磁性材料とその製造方法および磁気ヘッドInfo
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- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
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- G11B5/1877—"Composite" pole pieces, i.e. poles composed in some parts of magnetic particles and in some other parts of magnetic metal layers including at least one magnetic thin film
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気ヘッドに関する。特
に、高密度な記録再生用に有利な飽和磁束密度の高い軟
磁性材を磁気コアとする磁気ヘッドに関する。
に、高密度な記録再生用に有利な飽和磁束密度の高い軟
磁性材を磁気コアとする磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録の高密度化に伴い、記録媒体材
料としては保磁力の大きい材料が、磁気ヘッドコア材料
としては、保磁力の大きい媒体に十分に記録が可能であ
り、かつ、高周波でも高い透磁率を維持できる、飽和磁
束密度の高い材料が求められている。金属軟磁性材料
（例えば、センダスト、アモルファス）は従来のフェラ
イトに比べて飽和磁束密度が大きいことから、これを磁
気コアとする磁気ヘッドが実用化されている。最近では
更に、これらよりも高い飽和磁束密度を有するＦｅＭＮ
（ＭはＴａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔｉの中から選択され
る少なくとも一種類の元素、Ｎは窒素）スパッタ膜を用
いた積層型ヘッド（第１５回日本応用磁気学会学術講演
会概要集、ｐ．１１（１９９１）や、メタルインギャッ
プ（ＭＩＧ）ヘッド（１９９１年電子情報通信学会春季
講演論文集ＳＣ−５−５）が開発されている。ところ
で、ＦｅＭＮスパッタ膜は成膜後適度な熱処理を施すこ
とによって微結晶構造となって初めて良好な軟磁気特性
を示すようになることが知られている（公開特許公報平
３−２１９４０７など）。しかしながら、単に微結晶構
造であれば良好な軟磁性を発生するのか、また、より良
好な軟磁性を有するための構造はいかなるものであるの
かについては明らかにされていない。よって、組成だけ
で軟磁気特性を制御しようとした場合、軟磁気特性がば
らついていた。また、このことから、この材料を磁気コ
アとした磁気ヘッドは、その効率や製造歩留りにおい
て、改善の余地を残している。
料としては保磁力の大きい材料が、磁気ヘッドコア材料
としては、保磁力の大きい媒体に十分に記録が可能であ
り、かつ、高周波でも高い透磁率を維持できる、飽和磁
束密度の高い材料が求められている。金属軟磁性材料
（例えば、センダスト、アモルファス）は従来のフェラ
イトに比べて飽和磁束密度が大きいことから、これを磁
気コアとする磁気ヘッドが実用化されている。最近では
更に、これらよりも高い飽和磁束密度を有するＦｅＭＮ
（ＭはＴａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔｉの中から選択され
る少なくとも一種類の元素、Ｎは窒素）スパッタ膜を用
いた積層型ヘッド（第１５回日本応用磁気学会学術講演
会概要集、ｐ．１１（１９９１）や、メタルインギャッ
プ（ＭＩＧ）ヘッド（１９９１年電子情報通信学会春季
講演論文集ＳＣ−５−５）が開発されている。ところ
で、ＦｅＭＮスパッタ膜は成膜後適度な熱処理を施すこ
とによって微結晶構造となって初めて良好な軟磁気特性
を示すようになることが知られている（公開特許公報平
３−２１９４０７など）。しかしながら、単に微結晶構
造であれば良好な軟磁性を発生するのか、また、より良
好な軟磁性を有するための構造はいかなるものであるの
かについては明らかにされていない。よって、組成だけ
で軟磁気特性を制御しようとした場合、軟磁気特性がば
らついていた。また、このことから、この材料を磁気コ
アとした磁気ヘッドは、その効率や製造歩留りにおい
て、改善の余地を残している。
【０００３】
【課題を解決するための手段】ＦｅＭＮ（ＭはＴａ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔｉの中から選択される少なくとも一
種類の元素、Ｎは窒素）を主成分とした軟磁性材料にお
いて、Ｆｅx Ｍy Ｎzの組成で表した場合、ｘ、ｙ、ｚ
を原子％とすると７２≦ｘ≦８２、８≦ｙ≦１３、１０
≦ｚ≦１５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００であり、かつ、体心立
方格子の結晶粒の集合体であり、かつ、結晶粒の平均粒
径が１０ｎｍ以下であり、かつ、結晶粒のおのおのの結
晶軸方向に一定の規則の無い構造（無配向、ランダム）
とする。
ｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔｉの中から選択される少なくとも一
種類の元素、Ｎは窒素）を主成分とした軟磁性材料にお
いて、Ｆｅx Ｍy Ｎzの組成で表した場合、ｘ、ｙ、ｚ
を原子％とすると７２≦ｘ≦８２、８≦ｙ≦１３、１０
≦ｚ≦１５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００であり、かつ、体心立
方格子の結晶粒の集合体であり、かつ、結晶粒の平均粒
径が１０ｎｍ以下であり、かつ、結晶粒のおのおのの結
晶軸方向に一定の規則の無い構造（無配向、ランダム）
とする。
【０００４】ＦｅＭＮの一例としてＭをＴａとしたとき
の、スパッタ成膜し更に５５０℃で１時間熱処理したＦ
ｅＴａＮスパッタ膜の、組成と保磁力、飽和磁束密度と
の関係を図１に示す。Ｆｅが７２〜８２原子％、Ｔａが
８〜１３原子％、Ｎが１０〜１５原子％の組成範囲で保
磁力は１（エルステッド）以下と小さく良好な軟磁性を
示し、このときの飽和磁束密度は１４〜１７（キロガウ
ス）と大きい。また、図２に示すように磁歪も組成によ
り変化し、小さい保磁力の得られる組成内でゼロとなる
組成が存在する。図１においてＦｅとＴａの組成比を
９：１と一定にしＮ組成を変化させると、図３に示すよ
うに磁歪はＮ組成の増大とともに正から負へと変化し更
に再び正へと変化する。保磁力は磁歪の変化に対応して
変化する。特に保磁力はＮが１０〜１５原子％の範囲で
０．５０ｅ以下と小さくなる。このときの磁歪は−２〜
＋２×１０- 6 と小さく磁気ヘッド材料として好適であ
る。これらの膜の構造をＸ線回折により評価した結果を
図４に示す。図３において保磁力が０．５０ｅ以下と小
さくなった組成範囲では、α−Ｆｅの微結晶が無配向
（ランダム）な構造である。それに対し、保磁力が増大
する組成では、α−Ｆｅの（１００）面が優先的に配向
していたり、窒化鉄相からの回折が認められたりするな
ど、保磁力の小さいときのα−Ｆｅの微結晶が無配向な
構造とは異なった構造を呈している。また、図３、或
は、図１において保磁力が小さい組成の範囲であって
も、図５に示すように、α−Ｆｅの（１１０）面が配向
した構造となった場合、保磁力は１０ｅ以上と大きくな
る。このような膜は成膜時に基板の冷却が不十分なとき
に形成されやすい。
の、スパッタ成膜し更に５５０℃で１時間熱処理したＦ
ｅＴａＮスパッタ膜の、組成と保磁力、飽和磁束密度と
の関係を図１に示す。Ｆｅが７２〜８２原子％、Ｔａが
８〜１３原子％、Ｎが１０〜１５原子％の組成範囲で保
磁力は１（エルステッド）以下と小さく良好な軟磁性を
示し、このときの飽和磁束密度は１４〜１７（キロガウ
ス）と大きい。また、図２に示すように磁歪も組成によ
り変化し、小さい保磁力の得られる組成内でゼロとなる
組成が存在する。図１においてＦｅとＴａの組成比を
９：１と一定にしＮ組成を変化させると、図３に示すよ
うに磁歪はＮ組成の増大とともに正から負へと変化し更
に再び正へと変化する。保磁力は磁歪の変化に対応して
変化する。特に保磁力はＮが１０〜１５原子％の範囲で
０．５０ｅ以下と小さくなる。このときの磁歪は−２〜
＋２×１０- 6 と小さく磁気ヘッド材料として好適であ
る。これらの膜の構造をＸ線回折により評価した結果を
図４に示す。図３において保磁力が０．５０ｅ以下と小
さくなった組成範囲では、α−Ｆｅの微結晶が無配向
（ランダム）な構造である。それに対し、保磁力が増大
する組成では、α−Ｆｅの（１００）面が優先的に配向
していたり、窒化鉄相からの回折が認められたりするな
ど、保磁力の小さいときのα−Ｆｅの微結晶が無配向な
構造とは異なった構造を呈している。また、図３、或
は、図１において保磁力が小さい組成の範囲であって
も、図５に示すように、α−Ｆｅの（１１０）面が配向
した構造となった場合、保磁力は１０ｅ以上と大きくな
る。このような膜は成膜時に基板の冷却が不十分なとき
に形成されやすい。
【０００５】図６に透過型電子顕微鏡によりスパッタ成
膜したＦｅＴａＮ膜を観察した結果を示す。成膜直後は
アモルファス構造であり軟磁性を示さない。５００℃で
熱処理すると粒径が１０ｎｍ以下のα−Ｆｅの微結晶の
集合組織となり、保磁力は０．５０ｅ以下となる。ま
た、電子線回折像から特定の格子面が配向していない無
配向な構造であることが分る。更に、６００℃で熱処理
すると結晶粒は平均粒径で１０ｎｍ以上に大きく成長し
保磁力は１０ｅ以上と大きくなる。図７に熱処理温度と
平均結晶粒径との関係を示す。熱処理温度が６００℃以
上では平均粒径は１０ｎｍ以上となっている。
膜したＦｅＴａＮ膜を観察した結果を示す。成膜直後は
アモルファス構造であり軟磁性を示さない。５００℃で
熱処理すると粒径が１０ｎｍ以下のα−Ｆｅの微結晶の
集合組織となり、保磁力は０．５０ｅ以下となる。ま
た、電子線回折像から特定の格子面が配向していない無
配向な構造であることが分る。更に、６００℃で熱処理
すると結晶粒は平均粒径で１０ｎｍ以上に大きく成長し
保磁力は１０ｅ以上と大きくなる。図７に熱処理温度と
平均結晶粒径との関係を示す。熱処理温度が６００℃以
上では平均粒径は１０ｎｍ以上となっている。
【０００６】以上のように、ＦｅＭＮを主成分とした軟
磁性材料においてＭがＴａのとき、Ｆｅx Ｔａy 、Ｎz
の組成で表した場合、ｘ、ｙ、ｚを原子％とすると７２
≦ｘ≦８２、８≦ｙ≦１３、１０≦ｚ≦１５、ｘ＋ｙ＋
ｚ＝１００であり、かつ、体心立方格子の結晶粒の集合
体であり、かつ、結晶粒の平均粒径が１０ｎｍ以下であ
り、かつ、結晶粒のおのおのの結晶軸方向に一定の規則
の無い構造（無配向、ランダム）であるとき、ＦｅＴａ
Ｎは良好な軟磁性を発生する。
磁性材料においてＭがＴａのとき、Ｆｅx Ｔａy 、Ｎz
の組成で表した場合、ｘ、ｙ、ｚを原子％とすると７２
≦ｘ≦８２、８≦ｙ≦１３、１０≦ｚ≦１５、ｘ＋ｙ＋
ｚ＝１００であり、かつ、体心立方格子の結晶粒の集合
体であり、かつ、結晶粒の平均粒径が１０ｎｍ以下であ
り、かつ、結晶粒のおのおのの結晶軸方向に一定の規則
の無い構造（無配向、ランダム）であるとき、ＦｅＴａ
Ｎは良好な軟磁性を発生する。
【０００７】また、この軟磁性材料を作製するために
は、成膜後の熱処理温度を６００℃未満とする。
は、成膜後の熱処理温度を６００℃未満とする。
【０００８】以上はＦｅＭＮにおいて、ＭがＴａ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔｉの中から選択される少なくとも一
種類の元素であるならば同様に実現する。
ｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔｉの中から選択される少なくとも一
種類の元素であるならば同様に実現する。
【０００９】この組成および構造の軟磁性材料を磁気コ
アとして、記録媒体と対向するギャップと、このギャッ
プの深さを規定するように形成された巻線窓を備える磁
気コアと、この磁気コアをその両側から挟み込み、か
つ、前記の貫通孔に適合する貫通孔を有する一対の補強
体とから成る磁気ヘッド（積層型ヘッド）、記録媒体と
対抗するギャップと、このギャップの深さを規定するよ
うに形成された貫通孔を備える磁気コアを有する磁気ヘ
ッドであって、ＦｅＭＮからなる軟磁性材料以外の磁気
コア部がフェライトからなる磁気ヘッド（メタルインギ
ャップヘッド）、基板上に下部軟磁性層と絶縁層とコイ
ル導体層と絶縁層と上部軟磁性層とを順次有し、下部軟
磁性層間にヘッドの記録媒体と対抗する面に磁気ギャッ
プを備えた磁気ヘッド（薄膜ヘッド）を作製することに
より、いずれの場合でも、高い効率を持った磁気ヘッド
を実現できる。
アとして、記録媒体と対向するギャップと、このギャッ
プの深さを規定するように形成された巻線窓を備える磁
気コアと、この磁気コアをその両側から挟み込み、か
つ、前記の貫通孔に適合する貫通孔を有する一対の補強
体とから成る磁気ヘッド（積層型ヘッド）、記録媒体と
対抗するギャップと、このギャップの深さを規定するよ
うに形成された貫通孔を備える磁気コアを有する磁気ヘ
ッドであって、ＦｅＭＮからなる軟磁性材料以外の磁気
コア部がフェライトからなる磁気ヘッド（メタルインギ
ャップヘッド）、基板上に下部軟磁性層と絶縁層とコイ
ル導体層と絶縁層と上部軟磁性層とを順次有し、下部軟
磁性層間にヘッドの記録媒体と対抗する面に磁気ギャッ
プを備えた磁気ヘッド（薄膜ヘッド）を作製することに
より、いずれの場合でも、高い効率を持った磁気ヘッド
を実現できる。
【００１０】
実施例１ ＦｅＴａＮ膜を、平板型ＤＣマグネトロンスパッタ装置
により、Ａｒと窒素の混合ガス雰囲気中（合計圧力３ｍ
Ｔｏｒｒ）で、水冷されたＣａＴｉＯ3 −ＮｉＯ系のセ
ラミック基板上に３μｍ厚で成膜した。ターゲットとし
てはＦｅＴａの合金ターゲットを用いた。成膜後５５０
℃で１時間の熱処理を施した。
により、Ａｒと窒素の混合ガス雰囲気中（合計圧力３ｍ
Ｔｏｒｒ）で、水冷されたＣａＴｉＯ3 −ＮｉＯ系のセ
ラミック基板上に３μｍ厚で成膜した。ターゲットとし
てはＦｅＴａの合金ターゲットを用いた。成膜後５５０
℃で１時間の熱処理を施した。
【００１１】図３にＦｅとＴａの原子比率を９：１とし
たときの磁歪（λ）と保磁力（Ｈｃ）の窒素組成依存性
を示す。窒素組成は成膜中の窒素分圧を０．１６ｍＴｏ
ｒｒ〜０．３ｍＴｏｒｒで変化させることによって変化
させた。また、このときの合金ターゲットの組成は８８
ａｔ％Ｆｅ−１２ａｔ％Ｔａであり、窒素分圧を前記の
範囲で変化させても膜中のＦｅとＴａの原子比率は一定
であった。
たときの磁歪（λ）と保磁力（Ｈｃ）の窒素組成依存性
を示す。窒素組成は成膜中の窒素分圧を０．１６ｍＴｏ
ｒｒ〜０．３ｍＴｏｒｒで変化させることによって変化
させた。また、このときの合金ターゲットの組成は８８
ａｔ％Ｆｅ−１２ａｔ％Ｔａであり、窒素分圧を前記の
範囲で変化させても膜中のＦｅとＴａの原子比率は一定
であった。
【００１２】Ｈｃは窒素組成が１０〜１５ａｔ％で０．
５０ｅ以下と小さくなり、良好な軟磁気特性を示した。
このときの磁歪は−２〜＋２×１０- 6 と小さく磁気ヘ
ッド材料として好適であった。これらの膜の構造をＸ線
回折により評価した結果を図４に示す。図３において保
磁力が０．５０ｅ以下と小さくなった組成範囲では、α
−Ｆｅの微結晶が無配向（ランダム）な構造であった。
それに対し、保磁力が増大する組成では、α−Ｆｅの
（１００）面が優先的に配向していたり、窒化鉄相から
の回折が認められたりするなど、保磁力の小さいときの
α−Ｆｅの微結晶が無配向な構造とは異なった構造を呈
していた。また、図３、或は、図１において保磁力が小
さい組成の範囲であっても、図５に示すように、α−Ｆ
ｅの（１１０）面が配向した構造となった場合は、保磁
力は１０ｅ以上と大きくなった。このような膜は成膜時
に基板の冷却が不十分なとき形成されやすい。
５０ｅ以下と小さくなり、良好な軟磁気特性を示した。
このときの磁歪は−２〜＋２×１０- 6 と小さく磁気ヘ
ッド材料として好適であった。これらの膜の構造をＸ線
回折により評価した結果を図４に示す。図３において保
磁力が０．５０ｅ以下と小さくなった組成範囲では、α
−Ｆｅの微結晶が無配向（ランダム）な構造であった。
それに対し、保磁力が増大する組成では、α−Ｆｅの
（１００）面が優先的に配向していたり、窒化鉄相から
の回折が認められたりするなど、保磁力の小さいときの
α−Ｆｅの微結晶が無配向な構造とは異なった構造を呈
していた。また、図３、或は、図１において保磁力が小
さい組成の範囲であっても、図５に示すように、α−Ｆ
ｅの（１１０）面が配向した構造となった場合は、保磁
力は１０ｅ以上と大きくなった。このような膜は成膜時
に基板の冷却が不十分なとき形成されやすい。
【００１３】また、図６に透過型電子顕微鏡により成膜
直後、５００℃熱処理後、６００℃熱処理後のＦｅＴａ
Ｎ膜を観察した結果を示す。成膜直後はアモルファス構
造であり軟磁性を示さない。５００℃で熱処理すると粒
径が１０ｎｍ以下のα−Ｆｅの微結晶の集合組織とな
り、保磁力は０．５０ｅ以下となった。また、電子線回
折像から特定の格子面が配向していない無配向な構造で
あった。更に、６００℃で熱処理すると結晶粒は大きく
成長し保磁力は１０ｅ以上となった。図７に熱処理温度
と平均結晶粒径との関係を示す。熱処理温度が６００℃
以上では平均粒径は１０ｎｍ以上となっている。
直後、５００℃熱処理後、６００℃熱処理後のＦｅＴａ
Ｎ膜を観察した結果を示す。成膜直後はアモルファス構
造であり軟磁性を示さない。５００℃で熱処理すると粒
径が１０ｎｍ以下のα−Ｆｅの微結晶の集合組織とな
り、保磁力は０．５０ｅ以下となった。また、電子線回
折像から特定の格子面が配向していない無配向な構造で
あった。更に、６００℃で熱処理すると結晶粒は大きく
成長し保磁力は１０ｅ以上となった。図７に熱処理温度
と平均結晶粒径との関係を示す。熱処理温度が６００℃
以上では平均粒径は１０ｎｍ以上となっている。
【００１４】以上のように、適当な組成範囲内で、結晶
粒の平均粒径が１０ｎｍ以下であり、かつ、結晶粒のお
のおのの結晶軸方向に一定の規則の無い無配向な膜構造
のときに、良好な軟磁気特性を持つＦｅＴａＮ膜が得ら
れた。
粒の平均粒径が１０ｎｍ以下であり、かつ、結晶粒のお
のおのの結晶軸方向に一定の規則の無い無配向な膜構造
のときに、良好な軟磁気特性を持つＦｅＴａＮ膜が得ら
れた。
【００１５】実施例２ ＦｅＴａＮを、平板型ＤＣマグネットロンスパッタ装置
により、Ａｒと窒素の混合ガス雰囲気中（合計圧力３ｍ
Ｔｏｒｒ）で、水冷されたＣａＴｉＯ3 −ＮｉＯ系のセ
ラミック（熱膨張係数が１３６×１０- 7 ）基板上に３
μｍ厚で成膜した。ターゲットとしてはＦｅＴａの合金
ターゲットを用いた。成膜後５５０℃で１時間の熱処理
を施した。そして、実施例１に記載された軟磁気特性の
良好であるＦｅＴａＮ膜（磁気特性は、飽和磁束密度１
５〜１６ＫＧ、保磁力０．５０ｅ以下、実効透磁率は５
ＭＨｚで１０００）を磁気コアとして用いた、図８に示
すような、記録媒体と対抗するギャップと６と、このギ
ャップの深さを規定するように形成された巻線窓３を備
える磁気コア１と、この磁気コアをその両側から挟み込
み、かつ、前記の貫通孔に適合する貫通孔を有する一対
の補助体２ａ、２ｂとから成る磁気ヘッド（積層型ヘッ
ド）を作製した。なお、図７において、４はコイル、５
はガラス接合層、７、８は接合ガラスである。
により、Ａｒと窒素の混合ガス雰囲気中（合計圧力３ｍ
Ｔｏｒｒ）で、水冷されたＣａＴｉＯ3 −ＮｉＯ系のセ
ラミック（熱膨張係数が１３６×１０- 7 ）基板上に３
μｍ厚で成膜した。ターゲットとしてはＦｅＴａの合金
ターゲットを用いた。成膜後５５０℃で１時間の熱処理
を施した。そして、実施例１に記載された軟磁気特性の
良好であるＦｅＴａＮ膜（磁気特性は、飽和磁束密度１
５〜１６ＫＧ、保磁力０．５０ｅ以下、実効透磁率は５
ＭＨｚで１０００）を磁気コアとして用いた、図８に示
すような、記録媒体と対抗するギャップと６と、このギ
ャップの深さを規定するように形成された巻線窓３を備
える磁気コア１と、この磁気コアをその両側から挟み込
み、かつ、前記の貫通孔に適合する貫通孔を有する一対
の補助体２ａ、２ｂとから成る磁気ヘッド（積層型ヘッ
ド）を作製した。なお、図７において、４はコイル、５
はガラス接合層、７、８は接合ガラスである。
【００１６】ＦｅＴａＮ積層膜の構造は、基板に０．３
μｍ厚のアルミナ膜を形成した上に、３μｍ厚のＦｅＴ
ａＮ膜を０．１μｍ厚のアルミナ膜を介して４層積層し
た構造である。基板上に形成したアルミナ膜はＦｅＴａ
Ｎ膜の基板への拡散を防止するためのものである。ヘッ
ドのギャップ長は０．２μｍ、ギャップ深さは１０μｍ
とした。このヘッドの記録再生特性を、保磁力１５００
０ｅのメタルテープによりテープとヘッドの相対速度１
８．５ｍ／ｓｅｃで評価した。その結果、図１４に示す
ように、従来のセンダスト積層膜を用いたヘッドでは決
して得られなかった高いキャリアとノイズの比（Ｃ／Ｎ
比）が低周波から高周波まで得られた。また、７ＭＨｚ
で記録したテープに直接に３０ＭＨｚで記録した後、再
生したときに残っている７ＭＨｚの信号強度（オーバー
ライト消去率）は、図１５に示すように、センダストヘ
ッドではせいぜい−２０ｄＢ強であったのが、ＦｅＴａ
Ｎではアンプのノイズレベルにまで低減し、記録能力の
極めて強いヘッドであることが分かった。なお、ヘッド
の構造を図９に示す構造とした場合も同様の結果が得ら
れる。
μｍ厚のアルミナ膜を形成した上に、３μｍ厚のＦｅＴ
ａＮ膜を０．１μｍ厚のアルミナ膜を介して４層積層し
た構造である。基板上に形成したアルミナ膜はＦｅＴａ
Ｎ膜の基板への拡散を防止するためのものである。ヘッ
ドのギャップ長は０．２μｍ、ギャップ深さは１０μｍ
とした。このヘッドの記録再生特性を、保磁力１５００
０ｅのメタルテープによりテープとヘッドの相対速度１
８．５ｍ／ｓｅｃで評価した。その結果、図１４に示す
ように、従来のセンダスト積層膜を用いたヘッドでは決
して得られなかった高いキャリアとノイズの比（Ｃ／Ｎ
比）が低周波から高周波まで得られた。また、７ＭＨｚ
で記録したテープに直接に３０ＭＨｚで記録した後、再
生したときに残っている７ＭＨｚの信号強度（オーバー
ライト消去率）は、図１５に示すように、センダストヘ
ッドではせいぜい−２０ｄＢ強であったのが、ＦｅＴａ
Ｎではアンプのノイズレベルにまで低減し、記録能力の
極めて強いヘッドであることが分かった。なお、ヘッド
の構造を図９に示す構造とした場合も同様の結果が得ら
れる。
【００１７】実施例３ ＦｅＴａＮ膜を、平板型ＤＣマグネトロンスパッタ装置
により、Ａｒと窒素の混合ガス雰囲気中（合計圧力３ｍ
Ｔｏｒｒ）で、水冷されたＣａＴｉＯ3 −ＮｉＯ系のセ
ラミック（熱膨張係数が１３６×１０- 7 ）基板上に３
μｍ厚で成膜した。ターゲットとしてはＦｅＴａの合金
ターゲットを用いた。成膜後５５０℃で１時間の熱処理
を施した。そして、実施例１に記載された軟磁気特性の
良好であるＦｅＴａＮ膜１３（磁気特性は、飽和磁束密
度１５〜１６ＫＧ、保磁力０．５０ｅ以下、実効透磁率
は５ＭＨｚで１０００）を磁気コアとして用い、図１
０、図１１、図１２にに示すような記録媒体と対抗する
ギャップと１４と、このギャップの深さを規定するよう
に形成された巻線窓１１を備える磁気コアを有する磁気
ヘッドであって、ＦｅＴａＮからなる軟磁性材料以外の
磁気コア部フェライト１２、１２′からなる磁気ヘッド
（メタルインギャップヘッド）を作製した。ヘッドのギ
ャップ長は０．２μｍ、ギャップ深さ１０μｍとした。
積層型ヘッド同様、ＦｅＴａＮ膜の高飽和磁束密度、高
透磁率を反映して、従来のセンダスト膜を用いたヘッド
に比べ高い記録再生効率を実現した。なお、図１０にお
いて、１５はガラス接合層、１６はコイルである。
により、Ａｒと窒素の混合ガス雰囲気中（合計圧力３ｍ
Ｔｏｒｒ）で、水冷されたＣａＴｉＯ3 −ＮｉＯ系のセ
ラミック（熱膨張係数が１３６×１０- 7 ）基板上に３
μｍ厚で成膜した。ターゲットとしてはＦｅＴａの合金
ターゲットを用いた。成膜後５５０℃で１時間の熱処理
を施した。そして、実施例１に記載された軟磁気特性の
良好であるＦｅＴａＮ膜１３（磁気特性は、飽和磁束密
度１５〜１６ＫＧ、保磁力０．５０ｅ以下、実効透磁率
は５ＭＨｚで１０００）を磁気コアとして用い、図１
０、図１１、図１２にに示すような記録媒体と対抗する
ギャップと１４と、このギャップの深さを規定するよう
に形成された巻線窓１１を備える磁気コアを有する磁気
ヘッドであって、ＦｅＴａＮからなる軟磁性材料以外の
磁気コア部フェライト１２、１２′からなる磁気ヘッド
（メタルインギャップヘッド）を作製した。ヘッドのギ
ャップ長は０．２μｍ、ギャップ深さ１０μｍとした。
積層型ヘッド同様、ＦｅＴａＮ膜の高飽和磁束密度、高
透磁率を反映して、従来のセンダスト膜を用いたヘッド
に比べ高い記録再生効率を実現した。なお、図１０にお
いて、１５はガラス接合層、１６はコイルである。
【００１８】実施例４ ＦｅＴａＮ膜を、平板型ＤＣマグネトロンスパッタ装置
により、Ａｒと窒素の混合ガス雰囲気中（合計圧力３ｍ
Ｔｏｒｒ）で、水冷されたＣａＴｉＯ3 −ＮｉＯ系のセ
ラミック（熱膨張係数が１３６×１０- 7 ）基板上に３
μｍ厚で成膜した。ターゲットとしてはＦｅＴａの合金
ターゲットを用いた。成膜後５５０℃で１時間の熱処理
を施した。そして、実施例１に記載された軟磁気特性の
良好であるＦｅＴａＮ膜（磁気特性は、飽和磁束密度１
５〜１６ＫＧ、保磁力０．５０ｅ以下、実効透磁率は５
ＭＨｚで１０００）を磁気コアとして用い、図１３に示
す、基板２６上に下部軟磁性層２２と絶縁層２４とコイ
ル半導体層２５と絶縁層２４と上部軟磁性層２１とを順
次有し、下部軟磁性層間にヘッドの記録媒体と対抗する
面に磁気ギッャプ２３を備えた磁気ヘッド（薄膜ヘッ
ド）を作製した。ヘッドのギャップ長は０．３μｍ、ギ
ャップ深さは３μｍとした。積層型ヘッド同様、ＦｅＴ
ａＮ膜の高飽和磁束密度、高透磁率を反映して、従来の
センダスト膜を用いたヘッドに比べ高い記録再生効率を
実現した。
により、Ａｒと窒素の混合ガス雰囲気中（合計圧力３ｍ
Ｔｏｒｒ）で、水冷されたＣａＴｉＯ3 −ＮｉＯ系のセ
ラミック（熱膨張係数が１３６×１０- 7 ）基板上に３
μｍ厚で成膜した。ターゲットとしてはＦｅＴａの合金
ターゲットを用いた。成膜後５５０℃で１時間の熱処理
を施した。そして、実施例１に記載された軟磁気特性の
良好であるＦｅＴａＮ膜（磁気特性は、飽和磁束密度１
５〜１６ＫＧ、保磁力０．５０ｅ以下、実効透磁率は５
ＭＨｚで１０００）を磁気コアとして用い、図１３に示
す、基板２６上に下部軟磁性層２２と絶縁層２４とコイ
ル半導体層２５と絶縁層２４と上部軟磁性層２１とを順
次有し、下部軟磁性層間にヘッドの記録媒体と対抗する
面に磁気ギッャプ２３を備えた磁気ヘッド（薄膜ヘッ
ド）を作製した。ヘッドのギャップ長は０．３μｍ、ギ
ャップ深さは３μｍとした。積層型ヘッド同様、ＦｅＴ
ａＮ膜の高飽和磁束密度、高透磁率を反映して、従来の
センダスト膜を用いたヘッドに比べ高い記録再生効率を
実現した。
【００１９】
【発明の効果】本発明により、飽和磁束密度が１４〜１
７ＫＧと高いＦｅＭＮ系材料において、良好な軟磁気特
性を安定に得ることが可能となった。また、この材料を
磁気コアとした磁気ヘッドにおいて効率が改善された。
７ＫＧと高いＦｅＭＮ系材料において、良好な軟磁気特
性を安定に得ることが可能となった。また、この材料を
磁気コアとした磁気ヘッドにおいて効率が改善された。
【００２０】以上の効果はＦｅＭＮにおいて、ＭがＴ
ａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔｉの中から選択される少なく
とも一種類の元素であり、Ｆｅx Ｍy Ｎz の組成で表し
た場合、ｘ、ｙ、ｚを原子％とすると７２≦ｘ≦８２、
８≦ｙ≦１３、１０≦ｚ≦１５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００で
あることを特徴とし、かつ、前記軟磁性材料が体心立方
格子の結晶粒の集合体であり、かつ、前記結晶粒の平均
粒径が１０ｎｍ以下であり、かつ、前記結晶粒のおのお
のの結晶軸方向に一定の規則の無いことを特徴とした軟
磁性材料からなることを特徴とした軟磁性材料であるな
らば同様に実現する。
ａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔｉの中から選択される少なく
とも一種類の元素であり、Ｆｅx Ｍy Ｎz の組成で表し
た場合、ｘ、ｙ、ｚを原子％とすると７２≦ｘ≦８２、
８≦ｙ≦１３、１０≦ｚ≦１５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００で
あることを特徴とし、かつ、前記軟磁性材料が体心立方
格子の結晶粒の集合体であり、かつ、前記結晶粒の平均
粒径が１０ｎｍ以下であり、かつ、前記結晶粒のおのお
のの結晶軸方向に一定の規則の無いことを特徴とした軟
磁性材料からなることを特徴とした軟磁性材料であるな
らば同様に実現する。
【図１】ＦｅＭＮ膜においてＭをＴａとしたときの５５
０℃の熱処理を施した後の保磁力と飽和磁束密度の組成
依存性
０℃の熱処理を施した後の保磁力と飽和磁束密度の組成
依存性
【図２】ＦｅＭＮ膜においてＭをＴａとしたときの５５
０℃の熱処理を施した後の保磁力と磁歪の組成依存性
０℃の熱処理を施した後の保磁力と磁歪の組成依存性
【図３】ＦｅとＴａの原子比を９：１としたときのＦｅ
ＴａＮ膜の保磁力と磁歪の窒素組成依存性
ＴａＮ膜の保磁力と磁歪の窒素組成依存性
【図４】ＦｅとＴａの原子比を９：１としたときのＦｅ
ＴａＮ膜のＸ線回折パタンの窒素組成に伴う変化
ＴａＮ膜のＸ線回折パタンの窒素組成に伴う変化
【図５】特性の不十分なＦｅＴａＮ膜のＸ線回折パタン
【図６】ＦｅＴａＮ膜の結晶構造を示す透過型電子顕微
鏡写真
鏡写真
【図７】平均結晶粒径の熱処理温度依存性
【図８】積層型ヘッドの外観
【図９】積層型ヘッドの外観
【図１０】メタルインギャップヘッドの外観
【図１１】メタルインギャップヘッドの外観
【図１２】メタルインギャップヘッドの外観
【図１３】薄膜ヘッドの外観
【図１４】積層型ヘッドのＣ／Ｎ比の周波数特性
【図１５】積層型ヘッドのオーバーライト消去特性
１ 磁気コア ２ａ、２Ｂは補強材 ３ 巻線窓 ４ コイル ５ ガラス接合層 ６ ギャップ １１ 巻線窓 １２ フェライトコア １３ 積層膜コア １４ ギャップ １５ ガラス接合層 １６ コイル ２１ 上部磁性層 ２２ 下部磁性層 ２３ ギャップ ２４ 絶縁層 ２５ コイル ２６ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 10/14 Ｈ０１Ｆ 10/14 (72)発明者 浦井 治雄 東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株 式会社内 (56)参考文献 特開 平４−84403（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 ＦｅＭＮ（ＭはＴａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ
の中から選択される少なくとも一種類の元素、Ｎは窒
素）を主成分とした軟磁性材料であり、ＦｅxＭy Ｎz
の組成で表した場合、ｘ、ｙ、ｚを原子％とすると ７２≦ｘ≦８２ ８≦ｙ≦１３ １０≦ｚ≦１５ ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ であることを特徴とし、かつ、前記軟磁性材料が体心立
方格子の結晶粒の集合体であり、かつ、前記結晶粒の平
均粒径が１０ｎｍ以下であり、かつ、前記結晶粒のおの
おのの結晶軸方向に一定の規則の無いことを特徴とした
軟磁性材料。 - 【請求項２】 ＦｅＭＮ（ＭはＴａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈ
ｆ、Ｔｉの中から選択される少なくとも一種類の元素、
Ｎは窒素）を主成分とした軟磁性材料であり、Ｆｅx Ｍ
y Ｎz の組成で表した場合、ｘ、ｙ、ｚを原子％とする
と７２≦ｘ≦８２、８≦ｙ≦１３、１０≦ｚ≦１５、ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１００であることを特徴とし、かつ、前記軟
磁性材料が体心立方格子の結晶粒の集合体であり、か
つ、前記結晶粒の平均粒径が１０ｎｍ以下であり、か
つ、前記結晶粒のおのおのの結晶軸方向に一定の規則の
無いことを特徴とした軟磁性材料の製造方法であって、
セラミックスやガラスなどの基板上にＤＣマグネトロン
スパッタリング法によって作製した後、熱処理すること
を特徴とした軟磁性材料の製造方法において、熱処理の
温度が６００℃未満であることを特徴とした軟磁性材料
の製造方法。 - 【請求項３】 ＦｅＭＮ（ＭはＴａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈ
ｆ、Ｔｉの中から選択される少なくとも一種類の元素、
Ｎは窒素）を主成分とした軟磁性材料を磁気コアに有し
た磁気ヘッドであり、前記軟磁性材Ｆｅx Ｍy Ｎz の組
成で表した場合、ｘ、ｙ、ｚを原子％とすると ７２≦ｘ≦８２ ８≦ｙ≦１３ １０≦ｚ≦１５ ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ であることを特徴とし、かつ、前記軟磁性材料が体心立
方格子の結晶粒の集合体であり、かつ、前記結晶粒の平
均粒径が１０ｎｍ以下であり、かつ、前記結晶粒のおの
おのの結晶軸方向に一定の規則の無いことを特徴とした
軟磁性材料であることを特徴とした磁気ヘッド。 - 【請求項４】 基板上に軟磁性層を形成した磁気ヘッド
において、前記軟磁性層がＦｅＭＮ（ＭはＴａ、Ｚｒ、
Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔｉの中から選択される少なくとも一種類
の元素、Ｎは窒素）を主成分とした軟磁性材料であり、
Ｆｅx Ｍy Ｎx の組成で表した場合、ｘ、ｙ、ｚを原子
％とすると ７２≦ｘ≦８２ ８≦ｙ≦１３ １０≦ｚ≦１５ ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ であることを特徴とし、かつ、前記軟磁性材料が体心立
方格子の結晶粒の集合体であり、かつ、前記結晶粒の平
均粒径が１０ｎｍ以下であり、かつ、前記結晶粒のおの
おのの結晶軸方向に一定の規則の無いことを特徴とした
軟磁性材料からなることを特徴とした磁気ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4094675A JP2586367B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 軟磁性材料とその製造方法および磁気ヘッド |
| US08/035,411 US5736264A (en) | 1992-04-15 | 1993-03-23 | Magnetic core and magnetic head using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4094675A JP2586367B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 軟磁性材料とその製造方法および磁気ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0797665A JPH0797665A (ja) | 1995-04-11 |
| JP2586367B2 true JP2586367B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=14116803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4094675A Expired - Lifetime JP2586367B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 軟磁性材料とその製造方法および磁気ヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5736264A (ja) |
| JP (1) | JP2586367B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
| WO1996002925A1 (en) * | 1994-07-18 | 1996-02-01 | Migaku Takahashi | Magnetic thin film and production method therefor |
| JP3772458B2 (ja) * | 1997-04-30 | 2006-05-10 | ソニー株式会社 | 磁気ヘッド及びその製造方法 |
| JPH11340037A (ja) * | 1998-05-27 | 1999-12-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 軟磁性膜、軟磁性多層膜、およびそれらの製造方法並びにそれらを用いた磁性体素子 |
| US6233116B1 (en) | 1998-11-13 | 2001-05-15 | Read-Rite Corporation | Thin film write head with improved laminated flux carrying structure and method of fabrication |
| US6410170B1 (en) * | 1999-05-20 | 2002-06-25 | Read-Rite Corporation | High resistivity FeXN sputtered films for magnetic storage devices and method of fabrication |
| JP3839644B2 (ja) * | 2000-07-11 | 2006-11-01 | アルプス電気株式会社 | 交換結合膜と、この交換結合膜を用いた磁気抵抗効果素子、ならびに前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド |
| US6902826B1 (en) * | 2000-08-18 | 2005-06-07 | International Business Machines Corporation | High moment films with sub-monolayer nanolaminations retaining magnetic anisotropy after hard axis annealing |
| US6815096B2 (en) * | 2001-05-16 | 2004-11-09 | Tdk Corporation | Soft magnetic thin film and thin film magnetic head using the same |
| AU2003249208B2 (en) * | 2002-07-16 | 2010-03-04 | Vgx Pharmaceuticals, Llc | Codon optimized synthetic plasmids |
| US20060042938A1 (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-02 | Heraeus, Inc. | Sputter target material for improved magnetic layer |
| US20060286414A1 (en) * | 2005-06-15 | 2006-12-21 | Heraeus, Inc. | Enhanced oxide-containing sputter target alloy compositions |
| US20070253103A1 (en) * | 2006-04-27 | 2007-11-01 | Heraeus, Inc. | Soft magnetic underlayer in magnetic media and soft magnetic alloy based sputter target |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS6482310A (en) * | 1987-09-24 | 1989-03-28 | Sumitomo Spec Metals | Composite type magnetic head |
| JP2866911B2 (ja) * | 1989-02-15 | 1999-03-08 | 富士写真フイルム株式会社 | 磁気ヘッド |
| US5084795A (en) * | 1989-02-08 | 1992-01-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetic head and method of manufacturing the same |
| DE69117362T2 (de) * | 1990-07-13 | 1996-07-11 | Fuji Photo Film Co Ltd | Zusammengesetzter Magnetkopf |
| JPH0484403A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 軟磁性薄膜 |
| JP2812542B2 (ja) * | 1990-08-20 | 1998-10-22 | 株式会社日立製作所 | 磁気再生装置 |
| US5262915A (en) * | 1990-08-23 | 1993-11-16 | Tdk Corporation | Magnetic head comprising a soft magnetic thin film of FeNiZrN having enhanced (100) orientation |
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1993
- 1993-03-23 US US08/035,411 patent/US5736264A/en not_active Expired - Lifetime
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