JPH02152209A - 軟磁性膜 - 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］ この発明は、複合型磁気ヘッド（通称ＭＩＧヘッド）な
どに使用される軟磁性膜に係わり、特に、熱安定性に優
れ、飽和磁化の高いものに関する。

［従来の技術およびその課題］ 磁気記録の分野における高密度記録化の進行（記録媒体
の高Ｉ−１ｃ化、Ｈｃは保磁力）に伴い、それに対応す
る磁気ヘッドの材料として高Ｂ　ｓ（Ｂ　ｓは飽和磁化
）のものが要求されてきている。また、耐環境、耐摩耗
等の信頼性の高いヘッドを得るためには、ギャップ形成
等をガラス溶着で行うことが必要となり、ヘッド製造工
程におけるガラス溶着工程の高温に耐え得ることが必要
である。

従来の高Ｂｓの軟磁性材料（膜）としては、ＦｅＳ　ｉ
−Ａ　Ｉ（センダスト）及びＣｏ系のアモルファスがあ
るが、前者のセンダストのＢｓは約１００００Ｇ（ガウ
ス）であり、今後の一層の高密度化の要求に対しては不
十分である。一方、後者のアモルファスは、１３０００
Ｇ以上の高いＢｓのものら得られているが、アモルファ
ス合金ではＢｓを高くするためにアモルファス形成元素
（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ。

Ｗ等）を少なくする必要があるために、アモルファス構
造の安定性が低下し、ガラス溶着に必要な温度（はぼ５
００℃以上）には到底耐え得るものではない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、Ｈｃ
が小さく、μ（透磁率）か高く、その特性が熱的に安定
であるとともに高いＢｓを有する軟磁性膜の提供を目的
としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、式
　ＣｏａＦｅｂＭｃＮｄ （ただし、ＭはＴｉ、Ｚｒｊ−１ｆ、Ｎｂ、Ｔａ、ｆｖ
ｌｏ、Ｗのうち少なくとも一種以上、ＣＯはコバルト、
Ｆｅは鉄、Ｎは窒素を示し、またａ、ｂ、ｃ、ｄは各々
原子％を表ず）で示され、上記ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅが、
７０≦　ａ≦９７ １≦ｂ≦１０ １≦ｃ≦４．９ ０１≦ｄ≦２０ ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝　１００ なる組成よりなる軟磁性合金膜である。

また請求項２記載の発明は、Ｆｅの固溶した面心立方構
造を有するｃｏの微結晶を含むことを特徴とする請求項
ｌ記載の組成を有する軟磁性合金膜である。

また請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記
載の軟磁性合金膜と、窒素を含まない上記Ｃｏ　ａ　Ｆ
ｅ　ｂ　Ｍ　ｃ　　（ａ＋ｂ＋ｃ＝１００）なる組成を
有する軟磁性合金膜を交互に積層してなる軟磁性積層膜
である。

また請求項４記載の発明は、請求項３記載の軟磁性積層
膜の窒素の濃度を膜厚方向に変調せしめてなることを特
徴とする軟磁性組成変調膜である。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

」二足軟磁性合金膜において、Ｃｏ（コバルト）は主成
分であり、磁性を担う元素であり、１５０００以上のＢ
ｓを得るためにはａ≧７０原子％原子下ａｔ％という）
が必要である。（ａが７０ａｔ％程度の場合は、Ｆ　ｅ
（ｂ）を１０ａｔ％を越えない範囲で多くする必要があ
る。）また、軟磁性を得るためには、ａ≦９７ａｔ％で
なければならない。

Ｆｅは、飽和磁化を増加させるため、また磁歪を調整す
るため、更にまたＣｏに固溶して面心立方構造のＣｏ（
ｆｃｃ　−Ｃｏ）を安定化するために必要である。Ｃｏ
は本来、Ｐｅが固溶しないと六方稠密構造（ｈａｐ）が
安定であるが、この結晶は、結晶磁気異方性が極めて大
きいため、軟磁性を得ることが難しいので、より軟磁性
の得易いｆｃｃ−Ｃｏを主体とする必要がある。上記の
効果を出すためには少なくともｂ≧ｆａｔ％とする必要
があるが、添加しすぎると磁歪が正（プラス）に大きく
なりすぎるため、１０−”台の磁歪を保つためにはｂ≦
１０ａｔ％としなければならない。

上記Ｍ（Ｔ　ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ）は、軟
磁性を得るために必要であり、軟磁性を得るためにはＣ
≧ｆａｔ％とする必要があり、また添加しすぎるとＢｓ
か低下するので、Ｂｓ上１５０００ＧとするためにはＣ
≦４．９ａｔ％としなければならない。

Ｎ（窒素）はＭとの相互作用により、Ｃｏ（Ｆｅ固溶）
の結晶粒を小さくする作用があり、これによりＣｏの結
晶磁気異方性の悪影響が軽減され、軟磁気特性が良好に
なる。軟磁性を得るためには、ｄ≧０　、１　ａｔ％と
する必要があり、Ｂｓ上１５０００Ｇとするためには、
ｄ≦２０ａｔ％とする必要がある。

本発明による軟磁性膜は、フェライトなどの基体表面に
、スパッタ法や真空蒸着法等の薄膜作製装置により薄膜
形成して製造される。スパッタ装置としては、）’ＩＦ
２極スパヅタ、マグネトロンスパッタ、３極スパツタ、
イオンビームスパッタ、対向ターゲット式スパッタ等の
既存の装置を使用することができる。ターゲットとして
は、Ｃｏ−ＦＭの合金ターゲットのほか、Ｃｏターゲッ
ト上にＦｅ、Ｍのペレットを配置した複合ターゲットを
用いることができる。

また、Ｎ（窒素）を膜中に添加する方法としては、Ａｒ
等の不活性ガス中に窒素ガスを混合したガスでスパッタ
を行う反応性スパッタが有効である。

第１図は、このようにして作製された軟磁性合金膜の一
例を示す図であって、図中符号ｌは軟磁性合金膜、２は
基板である。この軟磁性合金膜ｌは、Ｃｏ−Ｆ　ｅ−Ｍ
−Ｎ合金からなる均一組成の薄膜であり、従来の軟磁性
膜と比較して、良好な磁気特性が得られる。

しかしながら、第１図に示す軟磁性合金膜ｌのような単
層膜においては、膜と垂直な磁気異方性等を生じ、軟磁
気特性が今一つである。この軟磁気特性を更に向上させ
るためには、窒化膜と非窒化膜を交互に多数積層して、
異方性の垂直成分をなくすことが有効である。第２図は
、請求項３記載の発明による軟磁性積層膜の一例を示す
図であって、図中符号３は窒化膜、４は非窒化膜、５は
軟磁性積層膜である。この軟磁性積層膜５は、Ａｒ十Ｎ
、ガス中でスパッタして形成された窒化膜３と純Ａｒガ
ス中でスパッタして形成された非窒化膜４を交互に多数
積層（−層あたり１００〜１０００人厚）して構成され
ている。この軟磁性積層膜５では、異方性の垂直成分を
なくすことができるので、優れた軟磁気特性を得ること
ができる。このような膜を作製するには、ガスの導入系
が複数あるスパッタ装置を用い、Ａ　ｒを流したままに
し、Ｎ、を断続的に流すことにより行なわれ、このとき
放電は連続したままで行うこともできる。

上記軟磁性積層膜５は、そのままの状聾では不安定であ
り、ガラスボンディング時等の熱により、各層間で窒素
の拡散が起こり、組成変調構造となるが、軟磁気特性が
損なわれることはない。

更に軟磁性を向上させるためには、スパッタ中に基板と
平行に磁界をかけること、熱処理中に磁界をかけること
等が有効である。

［実施例］ ＲＦ２極スパッタ装置により、Ｃｏターゲット上にＦｅ
とＴａのペレットを配置した複合ターゲットを用い、Ａ
ｒ＋ｌＯ体積％Ｎ、の混合ガスで反応性スパッタした層
を２００人、純Ａｒでスパッタした層を３００人交互に
積層（合計２４０層、ｔｏｔａ１５．５　μｍ厚）させ
、これを５５０°Ｃで回転磁界中アニールすることによ
り、表１に示す組成の膜が得られた。

また、Ｆ　ｅ−９ｉ−Ａ　Ｉ（センダスト）スパッタ膜
を成膜し、従来例とした。

そして、これらの膜のＨａ、Ｂｓ、比抵抗および飽和磁
化を測定した。その結果を表２に示す。

表　　１ 表　　２ 表２に示すように、本発明による膜は、従来のＦ　ｅ−
８ｉ−Ａ　Ｉ膜に比較してＨｃが大きく、軟磁性はやや
劣るらのの、Ｐ　ｅ−５ｉ−Ａ　Ｉ膜よりはるかに高い
１６２００ＧａｕｓｓものＢｓを有している。

この本発明の膜のＸ線回折図形を第３図に示す。

図中、回折図形■成膜後、■熱処理後には、微弱でブロ
ードしたｒｃｃ−Ｃｏ（Ｆｅが固溶）の回折ピ１りが認
められ、膜が微細なｒｃｃ−ｃｏの結晶を主体として構
成されていることがわかる。この回折図形は５５０°Ｃ
の熱処理前後ではほとんど変化がなく、５５０℃の熱処
理を施Ｉ２ても結晶粒が粗大化することなく微細なまま
である。また（ｌ　ｌ　ｔ）面のピークの半値幅から求
めた平均結晶粒径は約０．０１μｍである。本発明の膜
は、このような微細な組織を有することにより軟磁気特
性が得られているのがわかる。なお、第３図の回折図形
■に示す本発明の膜では、膜中の結晶粒はほとんど無配
向であるが、膜面と平行にｒｃｃ−Ｃｏの（ｌ　１１）
面が配向するように成膜条件をコントロールすることに
より、更に良好な軟磁気特性が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明による軟磁性膜は、磁気ｌ
＼ラッド造における６００°Ｃ付近のガラス溶着工程に
十分耐え得る高い耐熱性を有することにより、ガラスボ
ンディングの信頼性を高めることができる。また、この
ような高い耐熱性を有する軟磁性膜としては、従来にな
いＢ　ｓ＝　１５０００Ｇ以上という極めて高い飽和磁
化を有することにより、高Ｈｃの記録媒体に十分対応で
き、優れた記録特性を有する磁気ヘッドを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１及び２に記載した発明の一例を示す軟
磁性合金膜の断面図、第２図は請求項３記載の発明の一
例を示す軟磁性積層膜の断面図、第３図は本発明の詳細
な説明するための軟磁性膜のＸ線回折図形である。 ｌ・・・軟磁性合金膜　　　　２・・・基板３・・・窒
化膜　　　　　　　４・・・非窒化膜５・・・軟磁性積
層膜。 第１図 第２図 手続令由正書（自発）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）式ＣｏａＦｅｂＭｃＮｄ （ただし、ＭはＴｉ，Ｚｒ，Ｈｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，
   Ｗのうち少なくとも一種以上、Ｃｏはコバルト、Ｆｅは
   鉄、Ｎは窒素を示し、またａ，ｂ，ｃ，ｄは各々原子％
   を表す） で示され、上記ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが、 ７０≦ａ≦９７ １≦ｂ≦１０ １≦ｃ≦４．９ ０．１≦ｄ≦２０ ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００ なる組成よりなる軟磁性合金膜。
2. （２）Ｆｅの固溶した面心立方構造を有するＣｏの微結
   晶を含むことを特徴とする請求項１記載の組成を有する
   軟磁性合金膜。
3. （３）請求項１または請求項２記載の軟磁性合金膜と、
   窒素を含まない上記ＣｏａＦｅｂＭｃ（ａ＋ｂ＋ｃ＝１
   ００）なる組成を有する軟磁性合金膜を交互に積層して
   なる軟磁性積層膜。
4. （４）請求項３記載の軟磁性積層膜の窒素の濃度を膜厚
   方向に変調せしめてなることを特徴とする軟磁性組成変
   調膜。