JPH01124108A - 薄膜磁気ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜磁気ヘッドに係り、特に高記録密度用薄膜
磁気ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

薄膜磁気ヘッドは、一般にセラミック系の非磁性基板上
に薄膜技術を応用して下部磁性膜、ギャップ非磁性膜２
層間絶縁膜、導体コイル、層間絶縁膜、上部磁性膜を順
次堆積し、最後に非磁性の保護膜を形成して構成されて
いる。通常は記録媒体に対する記録と再生を同一薄膜磁
気ヘッドで行なっている。

この薄膜磁気ヘッドの作動原理は、記録媒体に書き込む
ときは導体コイルに信号の電流を流すと薄膜磁気ヘッド
の先端に露出している磁性膜の磁気ギャップに強い磁界
が発生し、先端露出部に近接して移動する記録媒体を磁
化させる。また、記録媒体の記録を読出すときは磁化し
た記録媒体が磁気ギャップ近傍を移動すると、両磁性膜
で構成される磁気コアに磁束の変化をもたらし、これが
導体コイルの両端に電圧を発生させる。

このような記録媒体への書き込み、読出しを高速にする
程高記録密度化が促進されるが、そのためには磁性膜は
、磁気特性としては低保磁力、低異方性磁界でかつ高い
飽和磁束密度を有するとともに磁歪定数が低い材料であ
ることが要求される。

保磁力が小さい程磁気ヒステリシスループが狭くなり、
異方性磁界が低い程磁化が速く、かつ容易にできること
となり・、更に飽和磁束密度が高い程記録に寄与する磁
気ヘッドの磁界が強く、かつ急峻となり高分解能の記録
ができる。そして磁歪定数が低い程磁性膜成膜時の基板
との熱膨張率差に基づく残留応力または機械加工による
外部応力に対応して、透過率、保磁力等の磁気特性が変
動するのが少くなり記録の読出し、書込み特性が安定す
る。

上記の磁気特性を有する磁性膜として、従来は主として
めっき法、蒸着法あるいはスパッタリング法等によって
堆積されたパーマロイ膜が用いられている。

しかしながら、パーマロイは飽和磁束密度が１テスラ程
度であり、高記録密度化に伴い、高保磁力媒体に対して
は記録時に磁性膜が磁気飽和してしまい磁束が不十分と
なって記録効率が悪いので、将来は約１．３テスラ以上
の飽和磁束密度が必要となる。

このように高い飽和磁束密度に到達できる磁性膜として
は結晶質薄膜と非晶質薄膜とが提案されているが、鉄、
ニッケル、コバルトを主成分とする結晶質薄膜は、結晶
粒とその粒内の磁区内の磁化容易軸方向を揃えるのが容
易でないので、精度よく製作するのが難しい、これに対
し、コバルト系、鉄系等の非晶質薄膜の場合は磁区のみ
となり、磁区内の容易軸方向を揃えるのは容易であって
、それだけに製作しやすい。

現在磁性膜として一般的に用いられている結晶質のパー
マロイに代る磁性膜としてＣＯを主成分としたＣｏ−Ｚ
ｒ−Ｔａ３元系の非晶質合金、あるいは特開昭６０−２
２７２２号公報に記載のＣｏ−Ｈｆ−Ｔａ３元系等の非
晶質合金が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これらＣｏ−Ｚｒ−Ｔａ３元系あるいは
Ｃｏ−Ｈｆ−Ｔａ３元系の非晶質合金は。

酸化しゃすいＺｒ、Ｔａ等を多量に含むために、Ｚｒ、
Ｔａ等が大気中の水分により酸化して磁性を失うという
点で耐食性に難点があり、薄膜磁性ヘッドとしての高信
頼性に乏しいという間。照点があった。

また、Ｇｏ−Ｈｆ−Ｔａ３元系は飽和磁束密度が高く、
かつ磁歪定数が零付近にまで低くなる組成領域〃−゛非
常に狭いために薄膜磁気ヘッドの磁性膜を安定して成膜
することが難しいという問題点があった。

本発明の目的は、上記の問題点を解決するとともに、磁
性膜の耐食性が優れ、飽和磁束密度が高く、かつ磁歪定
数の低くなる組成範囲が広く安定して成膜することので
きる薄膜磁気ヘッドを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、非磁性の基板上で上下に相対して配置
された一対の磁性膜を有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
前記磁性膜が、コバルトを主成分とじハフニウム、タン
タルおよびパラジウムを添加成分とする４元系非晶質合
金からなる薄膜磁気ヘッドを提供するこにより達成され
る。

〔作用〕

コバルトを主成分とす、る非晶質合金Ｃｏ−Ｈｆ−Ｔａ
−Ｐｄ４元系合金ｔこおいて、コバルトＣ。

は強磁性材であって、高い飽和磁束密度を有し、ハフニ
ウムＨｆは非晶質を形成しやすいが、磁性定数を大きく
し、飽和磁束密度を下げる特性があり、タンタルＴａは
磁歪定数を小さくするが飽和磁束密度を下げ、酸化しや
すいという特性があり、パラジウムＰｄは磁歪定数を小
さくし、酸化しにくいという特性がある。

したがって、薄膜磁気ヘッドの両磁性膜の材質をＣｏ−
Ｈｆ−Ｔａ−Ｐｄ４元系非晶質合金とすることにより磁
性膜の飽和磁束密度を高く、磁歪定数を低くできる組成
範囲を広くするとともに、耐酸化性を高める。

〔実施例〕 本発明の実施例について、第１図〜第５図により説明す
る。

本発明の薄膜磁気ヘッドの磁性膜は、Ｇｏを主成分とし
て少量のＨｆとＴａおよびＰｄを添加した４元系組成の
非晶質合金であって、この磁性膜の飽和磁束密度が高く
、磁歪定数が零付近でかつ耐食性に優れ丁ζ材料である
。

本発明の比較例として、従来技術であるＣｏ−Ｈｆ−Ｔ
ａ３元系非晶質合金薄膜の組成と飽和磁束密度Ｂｓおよ
び磁歪定数λとの関係を第２図に示す。飽和磁束密度が
１．３テスラ以上と高く、かつ磁歪定数が＋〇、５　Ｘ
　１０″″Ｂ〜−２，ＯＸｌ０−６と零付近から負の値
になる薄膜磁気ヘッドの磁性膜として適した組成領域は
、第２図の中のａｔ　ｂ＋Ｃをつなぐ太線で囲まれた範
囲であり、極めて狭いので安定な磁性膜を作製すること
が難しい。

そこで、磁歪定数を小さくし、飽和磁束密度を下げると
ともに大気中の水分で酸化しやすいという特性を有する
Ｔａの添加量を減らし、その減らした分を、非晶質を形
成しゃすく磁歪定数を大きくし飽和磁束密度を下げると
いう特性を有するＨ　ｆを増やして非晶質化を安定させ
、飽和磁束密度を高く維持したまま磁歪定数を１〜２Ｘ
１０−’の正の大きい値の組成としておく。次いで、そ
の組成に、磁歪定数を小さくし酸化しにくくする特性を
有するＰｄを添加して、飽和磁束密度の低減を少い値に
保ちつつ、磁歪定数を負の値とする。

例えば、第２図中のＡの組成すなわち、９３ａ　ｔ％Ｃ
ｏ、２ａｔ％Ｔａ、５ａｔ％Ｈｆの組成の膜（飽和磁束
密度：１．４テスラ、磁歪定数を２×１０″″Ｂ）にＰ
ｄを添加した場合の飽和磁束密度および磁歪定数の変化
を第３Ａ図、第３Ｂ図に示す。

Ｐｄを２．２〜４ａｔ％添加することにより飽和磁束密
度１．３テスラ以上で磁歪定数は＋０．５×１０″″Ｂ
〜−〇、５　Ｘ　１０−６とほぼ零に近い値にすること
ができる。また、第２図中のＢの組成すなわち、９５ａ
　ｔ％Ｃｏ、ｌａｔ％Ｔａ、４ａｔ％Ｈｆの組成の膜（
飽和磁束密度：１．４５　テスラ、磁歪定数＋〇、８　
Ｘ　１０”’）にＰｄを添加した場合の飽和磁束密度お
よび磁歪定数の変化を第３Ａ図、第３Ｂ図に併記した。

Ｐｄ添加量０．２ａｔ％〜４゜Ｓａｔ％の範囲で磁歪定
数は＋０．５ＸＩＯ−Ｂ〜−２Ｘｌ０−６と広範囲に適
正値を示す上に、飽和磁束密度は１．３テスラ以上と高
い値と示すことがわかる。以上のことからＧｏ−Ｈｆ−
Ｔａ３元系で狭い組成領域でしか達成できなかったもの
が、Ｇｏ−Ｈｆ−Ｔａ−Ｐｄ４元系とすることにより、
広い組成範囲で所望・の磁気特性が得られることがわか
った。

その上、酸化しゃすいＴａを少なくり、Ｈｆを多くして
酸化しにくいＰｄを添加することにより、耐食性は第４
図の曲線工に示すようにＣｏ−Ｈｆ−Ｔａ３元系（曲線
■）に比べ著しく向上し、パーマロイと同等レベルに達
した。

以上の結果から、Ｇｏを主成分とするＣｏ−Ｈｆ−Ｔａ
−Ｐｄ４元系非晶質合金において。

Ｈｆを３．５〜７ａｔ％、Ｔａを１〜４ａｔ％。

Ｐｄを０．２〜６ａｔ％含むことにより、耐食性が優れ
るとともに、飽和磁束密度が高く、かつ磁歪定数が零付
近となる組成範囲の広い磁性膜が得られることが確認で
きた。

Ｈｆが３．５ａｔ％より少いと安定した非晶質合金にな
りにくくなり、７ａｔ％より多いと磁歪定数が高くなり
すぎて好ましくない。

Ｔａがｌａｔ％より少いと保磁力が高くなりすぎて記録
密度が低下し、４ａｔ％より多いと飽和磁束密度が低下
して望ましくない。

Ｐｄが０．２ａｔ％より少ないと耐食性が低下し、６ａ
ｔ％より多くなると飽和磁束密度が低下して良い結果が
得られない。

以下に、本実施例の詳細について説明する。

第１実施例 第１Ａ図、第１Ｂ図において１表面を十分に研摩し洗浄
したセラミック基板１の上に下部磁性膜２ａとして膜厚
１〜２μｍのＣｏ　−Ｈｆ　−Ｔ　ａ　−Ｐｄ４元系非
晶質合金股をＲ，Ｆスパッタリング法により積層する。

このとき、磁性膜２の組成は第２図中に示したＡの組成
（９３ａ　ｔ％Ｃｏ、２ａｔ％Ｔａ、５ａｔ％Ｈｆ）の
ターゲットを用い。

ターゲット上に厚さ１ｍｍ、４ｍｍ角のＰｄチップを２
０枚載せてスパッタリングした。高周波出力は３００Ｗ
、スパッタリングガスはアルゴンガスとし、基板１は水
冷とした。別途ダミー基板上にスバッタリングした膜の
組成は、９１．２ａ　ｔ％Ｃｏ。

１．７　ａ　ｔ％Ｔａ、５．１　ａ　ｔ％Ｈｆ　、２．
Ｏａ　ｔ％Ｐｄであり、飽和磁束密度は１．３テスラ、
磁歪定数−０，５Ｘ１０″″６であった。

スパッタリング直後の薄膜の異方性磁界は大きく、した
がって透磁率が小さい。

この異方性磁界を小さくするには回転磁界中で熱処理す
ることが有効であることが知られている。

そこで、下部磁性膜２ａをスパッタリングした後の基板
を３５０℃で１時間回転磁界中で熱処理を施し、その後
イオンミリング法により所定の磁気コア６の形状にバタ
ーニングされた。

次いで、薄膜技術によりアルミナ等のギヤツブ非磁性ｖ
４３．絶縁層４．導体コイル５を堆積するとともにイオ
ンミリング法あるいはウェットエツチング法等により所
定の形状に仕上げる。その上に、下部磁性膜２ａと同様
に上部磁性膜２ｂをスパッタリングした後、同様に３０
０℃、１時間回転磁界中の熱処理を施し、次いでイオン
ミリング法により所定の磁気コア６の形状にパターニン
グする。その後、基板全面にアルミナ等の絶縁膜をスパ
ッタリング法により堆積し、保護膜７とする。

次いで、基板１より切り出し、磁気ヘッド先端側を所定
の寸法まで研摩し、磁気ギヤツブ止を構成゛し、１個の
薄膜磁気ヘッド１０とする。

第１Ａ図に切り出した薄膜磁気ヘッドの斜視図を、第１
Ｂ図にその薄膜磁気ヘッドの磁気コア部の断面図を示す
。このようにして作製した薄膜磁気ヘッドの電気特性を
、従来のパーマロイを用いた薄膜磁気ヘッドの電気特性
と比較した。その結果、パーマロイを用いた薄膜磁気ヘ
ッドに比べ、オーバライド特性、すなわち２０ＫＨｚの
高周波磁界により記録媒体上の記録をどれくらい消せる
かを示す特性は約４〜５ｄＢ向上し、記録磁界強度は約
３０％向上し、高記録密度用高保持力媒体にも十分適用
可能である。

第２実施例 第１実施例と同様にして、第１Ａ図、第１Ｂ図に示すよ
うにセラミック基板１上に１μｍ厚さのＣｏ　−Ｈｆ　
−Ｔ　ａ　−Ｐ　ｄ　４元系非晶質合金膜をＲ，Ｆスパ
ッタリング法により堆積した。このとき、磁性膜２の組
成は第３図中に示したＢの組成（９５ａｔ％Ｃｏ、１−
Ｏａｔ％Ｔａ、４．Ｏａｔ％Ｈｆ）のターゲットを用い
、ターゲット上に厚さ１ｍ、４ｍ角のパラジウムチップ
を８枚載せてスパッタリングした。スパッタリング条件
は第１実施例と同様である。別途ダミー基板上にスパッ
タリングした膜は組成は、９４ａｔ％Ｃｏ、１．Ｏａｔ
％Ｔａ、４．Ｏａｔ％Ｈｆ、１．Ｏａｔ％Ｐｄであり、
飽和磁束密度は１．４０テスラ、磁歪定数は一〇、ｌＸ
１０−６であった。スパッタリング後、第１実施例と同
様の工程で薄膜磁気ヘッドを作製し、その電気特性を測
定した。その結果は、第１実施例に比べ若干オーバライ
ド特性は優れていることを確認した。

〔発明の効果〕

本発明の構成によれば、ＣＯを主成分とするＣｏ−Ｈｆ
−Ｔａ−Ｐｄ４元系の非晶質合金を薄膜磁気ヘッドの磁
性膜に適用することにより、磁性膜の耐食性が優れると
ともに、飽和磁束密度が高くかつ磁歪定数が低い組成範
囲が広くなるために磁性膜を安定して成膜することが容
易になる。

また、薄膜磁気ヘッドの磁性膜の耐食性が優れているの
で薄膜磁気ヘッドの信頼性が向上し、飽和磁束密度が高
く、磁歪定数が低いので書き込み特性および読出し特性
が向上し、高記録密度化に十分対応できる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明によるＣｏ−Ｈｆ−Ｔａ−Ｐｄ４元系
非晶質合金を成膜して作製した薄膜磁気ヘッドの斜視図
であり、第１Ｂ図は前回の薄膜磁気ヘッドのＢ−Ｂ矢視
断面を示す断面図であり、第２図は本発明によるＣｏ−
Ｈｆ−Ｔａ−Ｐｄ４元系非晶質合金の磁気特性の試験結
果を示す図であり、第３Ａ図は第２図のＡ、Ｂ組成にお
いてＰｄ添加量が磁歪定数に及ぼす影響を示す図であり
、第３Ｂ図は第２図のＡ、Ｂ組成においてＰｄ添加量が
飽和磁束密度に及ぼす影響を示す図であり、第４図は本
発明によるＣｏ−ＨｆＴａ−Ｐｄ４元系非晶質合金の腐
食試験結果を示す図である。 １・・・基板、２・・・磁性膜、１０・・・薄膜磁気ヘ
ッド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非磁性の基板上で上下に相対して配置された一対の
   磁性膜を有する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記磁性膜が
   、コバルトを主成分としハフニウム、タンタルおよびパ
   ラジウムを添加成分とする４元系非晶質合金からなるこ
   とを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ２、前記４元系非晶質合金が含有するハフニウムが３．
   ５〜７原子％、タンタルが１〜４原子％、パラジウムが
   ０．２〜６原子％であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の薄膜磁気ヘッド。