JPH0228245B2 - Jiseigokinmakunoseizohoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は鉄とアルミニウムと硅素とを含有する
磁性合金膜（センダスト合金膜）を作成する為の
新規な製造方法に関する。

＜従来技術＞ 従来、高飽和磁束密度、高透磁率であり磁気ヘ
ツド材料として極めて有用のものとして鉄・アル
ミニウム・硅素の合金（センダスト合金）がよく
知られている。

従来のセンダスト合金の膜形成方法としては次
の様なものが知られている。即ち、 (1) センダスト合金のバルク材を研磨する事によ
つて所定の膜厚に加工する方法、 (2) スパツタリングにより所定の膜厚のセンダス
ト合金膜を形成する方法、 (3) 液体急冷法によりセンダスト合金膜を形成す
る方法、 である。しかし上記(1)の方法はセンダスト合金の
バルク材が脆性を有するため非常に加工しにくい
ものである。又上記(2)の方法では成膜速度が非常
に遅いため磁気ヘツドコア等の比較的に厚い膜を
作成する為の製法としては量産性が悪く適さな
い。又上記(3)の方法ではセンダスト合金膜の膜厚
が作成条件によつて限定されてしまうという制約
があり好ましくない。更に作成膜を加工する場合
におけるセンダスト合金膜の脆性の問題及び粒径
の大きさにより高周波帯域での良好な特性が望め
ないという問題があり好ましい方法とは言えな
い。

しかし、上記した問題点を全て解消した製造方
法として本発明者等は既に鉄とアルミニウムと硅
素とによつて構成されアルミニウムの組成が１乃
至6wt％、硅素の組成が20乃至35wt％である合金
タブレツトに真空中で電子ビームを照射して上記
合金タブレツトを加熱せしめ、該加熱によつて前
記合金タブレツトより蒸発した物質を基板上に蒸
着せしめることによつて適正組成の磁性膜を形成
し更にその磁性膜を400℃乃至800℃の温度範囲で
熱処理することによつて良質なセンダスト合金膜
を作成することができる旨の提案を行なつている
（特願昭58−11041号）。

＜目的＞ 本発明は上記した如き電子ビームによる蒸着法
を用いてセンダスト合金膜を作成する手法につい
て更に改善を施した新規且つ有用な製造方法を提
供することを目的とするものである。

＜実施例＞ 次に本発明に係る高透磁率合金膜の製造方法の
実施例について詳細に説明する。

第１図は本発明に係る製法において用いた電子
ビーム蒸着装置の構成説明図である。１は真空ベ
ルジヤーであつてこの内部は高真空に保たれる。
２は蒸着膜を付着する為の基板である。３は該基
板２を加熱する為のヒーターである。４はハース
（るつぼ）であり該ハース４内に合金タブレツト
５が配置される。６はフイラメントであり、該フ
イラメント６から発せられた電子ビーム７は磁界
によつて曲げられて合金タブレツト５に照射せら
れる。８は加熱せられた上記合金タブレツト５か
ら蒸発した物質を遮断あるいは通過せしめるシヤ
ツターである。上記合金タブレツト５の組成はア
ルミニウムを１乃至6wt％、硅素を20乃至35wt
％、残りを鉄とする。上記基板２はセンダスト合
金と熱膨張係数が近い、即ち熱膨張係数が100〜
180（×10^-7deg^-1）程度の感光性ガラス（例えば
コーニング社製のホトセラム、ホヤガラス社製の
PEGシリーズ）、結晶性ガラス、非磁性フエライ
ト、セラミツク、ステンレス（SUS304）等であ
る。

以上の構成の電子ビーム蒸着装置を用いて次の
様な蒸着条件にてセンダスト合金膜を作成した。

即ち、合金タブレツト５としてアルミニウムが
4wt％、硅素が27.5wt％、残りが鉄の組成のもの
を使用し、基板２の温度を蒸着膜の密着性を向上
させる為にヒータ３により400℃に加熱（100〜
600℃が好ましい）し、蒸着工程における電子銃
への投入パワーを10KWに設定し、電子ビームを
ハース４内全体に掃射（sweep）し、上記電子銃
への投入パワーを上昇せしめ10KWに達した時か
ら２分間経過する迄の間シヤツター８を閉成して
基板２上における蒸着を遮断し、その後シヤツタ
ー８を開成して基板２上において蒸着膜を形成し
た。蒸着時間は最初６分間シヤツター８を開成す
ることによつて蒸着を実行し、次に６分間シヤツ
ター８を閉成して蒸着を中止し、次に４分間シヤ
ツター８を開成して蒸着を行なつて膜を形成し
た。得られた膜の膜厚は5.0μｍであつた。又飽和
磁束密度は12000G、ビツカース硬度は600、電気
抵抗は85μΩcmであつた。又上記膜に保護層とし
てSiO₂膜を被覆し600℃で２時間熱処理した後徐
冷したところ、合金膜の保磁力は0.7Ｏ¨ｅであつ
た。第２図にこの合金膜の実効透磁率の有効分
μ′の周波数特性（0.5MHzでの実効透磁率の有効
分μ′で規格化）を示す。

上記製法により極めて良好なセンダスト合金膜
を得ることができるものであるが以下その理由に
ついて説明する。

一般に高透磁率磁性材料には高周波において以
下に示す如き透磁率低下の原因となる損失が存在
する。即ち、(1)ヒステリシス損失、(2)渦電流損
失、(3)残留損失である。この中、上記(2)渦電流損
失はセンダスト合金膜の様な合金磁性材料の場合
大きな割合を占める。そして、その膜厚の厚いも
のの方が上記損失がより大きくなる。

この磁気損失が原因してセンダスト合金膜の実
効透磁率の有効分μ′の周波数特性は膜厚の厚いも
のの方が特性の立下がりが悪くなる。この点か
ら、必要な高周波まで必要な透磁率を得ることの
できるセンダスト合金膜を得る為にはセンダスト
合金膜を薄く蒸着し、その上に非磁性膜（例えば
SiO₂膜）を蒸着し更にその上にセンダスト合金
膜を薄く蒸着し、更にその上に上記非磁性膜を蒸
着するという工程を繰り返し行なうという多層構
造を採ることが必要となる。ここで上記の如くセ
ンダスト合金膜の各層を分離して層設してなる多
層構造膜を作成する場合は各センダスト合金膜と
その中間に位置する非磁性膜とは同一真空中にて
連続工程にて蒸着することが望ましい。その理由
はセンダスト合金膜の表面が活性であるので、上
記連続工程を行なえばその表面が大気に触れるこ
とによる表面酸化等によるセンダスト合金膜の特
性劣化を防ぐことになるからである。

さて、上記の如き多層構造膜を作成する場合、
センダスト合金膜の表面が滑らかであるという点
が極めて重要になる。何故ならばセンダスト合金
膜の表面に突起物がある場合その様な膜上に非磁
性膜を被覆し、更にその上に同様な突起物がある
センダスト合金膜を被覆する構造とすれば、各セ
ンダスト合金膜間において磁気的、電気的シヨー
トを引き起こす可能性があり不安定であるからで
ある。しかし、本発明では上記センダスト合金膜
の表面を滑らかにする為の新規な技術的手段を採
用している。

第３図に蒸着工程におけるアルミニウム及び鉄
の各蒸着速度の変化特性を示す。同図における時
間的起点は前述の蒸着条件における電子銃への投
入パワーが10KWに達した時点である。同図に示
す如く電子銃への投入パワーが10KWに達してか
ら２分間シヤツターを閉成し、その後シヤツター
を開成するのであるが、アルミニウムの蒸着速度
は最初次第に減少するものの、ある時点（同図で
12分）を境にして上昇し、次に再び減少する。そ
して本発明者はこのアルミニウムの蒸着速度が上
昇する時に溶融状態の変化により突沸が発生する
ことを見い出した。上記蒸着条件において蒸着を
開始してから６分後より６分間シヤツターを閉成
して蒸着を中止したのは第３図に示される様に上
記アルミニウムの蒸着速度が上昇する時、即ち電
子銃の投入パワーが10KWに達した時から12分経
た時点の近辺における蒸着を禁止することにより
上記突沸の発生を防止する為である。更に具体的
には蒸着膜の成膜のアルミニウム組成が２乃至
3wt％となる付近での蒸着を止めることによつて
突沸による突起物の形成を防止するものであり、
更に詳細に謂えば成膜のアルミニウム組成が３乃
至5wt％以下となる時点から再びその組成となる
時点迄シヤツターを閉成して蒸着を止めることで
適正組成であつてしかも膜表面の滑らかな蒸着膜
を得ることができるものである。

因に、上記電子銃への投入パワーを上昇せしめ
10KWに達した時から２分間経過する迄の間シヤ
ツター８を閉成して基板２上における蒸着を遮断
し、その後シヤツター８を開成してから８分間蒸
着して得た膜と12分間蒸着して得た膜とを比べた
所前者の膜にはその上面に突沸による突起物は出
来なかつたが後者の膜にはその上面に突沸による
突起物が被着していた。又上記電子銃への投入パ
ワーを上昇せしめ10KWに達した時から４分間経
過する迄の間シヤツター８を閉成して基板２上に
おける蒸着を遮断し、その後シヤツター８を開成
してから12分間蒸着を行なつた所、得られた膜
（膜厚5.1μｍ）の上面に突沸による突起物が被着
していた。

尚、上記した本発明に係る蒸着条件において蒸
着時間を電子銃への投入パワーが10KWに達した
時から２分経過してから６分間と、その後６分経
過してから４分間の２回としたのは最適組成（標
準センダスト合金組成はFe−5.5wt％Al−9.5wt
％Siである。）に近づける為及び所定の膜厚（5μ
ｍ）の合金膜を得る為に特に選択したからであ
る。

上記蒸着条件によれば表面が滑らかなセンダス
ト合金膜を作成することができ、従つて高周波に
おける良好な透磁率を得ることが可能な多層構造
のセンダスト合金膜を作成することができる。即
ちセンダスト合金膜を所定の膜厚まで電子ビーム
蒸着し、次に同一真空中に於て非磁性膜（例えば
SiO₂膜）を蒸着するという工程を繰り返し行な
うことにより必要な高周波まで必要な透磁率を有
する多層構造のセンダスト合金膜を得ることがで
きる。この構造のセンダスト合金膜によれば従来
のバルクセンダスト合金によるヘツドでは全く得
られない高特性のヘツドを得ることができるもの
である。

第４図に本発明の製造方法を用いて得た２層構
造のセンダスト合金膜の実効透磁率の有効分μ′の
周波数特性（0.5MHzでの実効透磁率の有効分
μ′で規格化）を示す。上記２層構造のセンダスト
合金膜は中間層として層厚3000ÅのSiO₂層を備
え全体で10.5μｍの膜厚を有する。同図には比較
の為に9.5μｍの単膜の蒸着によるセンダスト合金
膜の実効透磁率の有効分μ′の周波数特性も示して
いる。同図によれば２層構造にすることでセンダ
スト合金膜の透磁率がかなり改善されていること
が判る。

＜効果＞ 本発明によれば、成膜速度の速い電子ビーム蒸
着によつてセンダスト合金膜を作成するものであ
り量産性において優れ、又蒸着途中での突沸を押
えたので膜表面の突起物の形成を防止でき、特に
多層構造の膜の作成を良好に行なうことができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る製法において用いた電子
ビーム蒸着装置の構成説明図、第２図は合金膜の
実効透磁率の有効分μ′の周波数特性グラフ図、第
３図は蒸着工程におけるアルミニウム及び鉄の蒸
着速度の変化特性のグラフ図、第４図は２層構造
の合金膜の実効透磁率の有効分μ′の周波数特性グ
ラフ図を示す。 図中、１：真空ベルジヤー、２：基板、３：ヒ
ーター、４：ハース、５：合金タブレツト、６：
フイラメント、７：電子ビーム、８：シヤツタ
ー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鉄とアルミニウムと硅素とによつて構成さ
   れ、アルミニウムの組成が１乃至6wt％、硅素の
   組成が20乃至35wt％である合金タブレツトを、
   電子ビームにより加熱せしめて蒸着によつて膜形
   成を行なうにあたり、アルミニウムの蒸着速度が
   上昇する立ち上がり時期での蒸着を遮断したこと
   を特徴とする磁性合金膜の製造方法。