JPH0268703A - 軟磁性合金膜を用いた磁気ヘッド - 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〕 本発明は高密度磁気記録に適する磁気ヘッドに関し、特
に高飽和磁束密度、低磁歪定数でかつ耐熱性に優れた特
性を有する軟磁性合金膜を用いた磁気ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

磁気記録の高密度化、高性能化の進展は近年著しくＶＴ
Ｒ用磁気ヘッドの分野では、記録密度向上のために高保
磁力テープが使用されるようになり、これに信号を十分
記録再生するために高飽和磁束密度で高性能の磁性材料
を用いた磁気ヘッドの要求が高まっている。また、計算
機ディスク用などに用いられる薄膜ヘッドにおいては、
記録の高密度化に伴って、分解能を向上するために磁極
を薄膜化する必要があり、薄い磁極先端で磁気飽和が起
こりやすく、このため高飽和磁束密度で高性能の磁性膜
を用いた薄膜ヘッドが必要になっている。さらに、近年
研究が盛んになりつつある垂直磁気記録用単磁極ヘッド
においても、記録密度向上のためには主磁極厚みを極端
に薄くする必要があるため、上述と同様に磁極先端で磁
気飽和が起こりやすく、これを解決するために高飽和磁
束密度で高性能の磁性膜を用いた垂直磁気記録用単磁極
型ヘッドが必要となっている。さらに、計算機用テープ
記憶装置等に用いられる磁気抵抗効果型磁気ヘッドにお
いても、これらに用いられるシールド用薄膜として高性
能の磁性膜が必要となっている。

これらの磁気ヘッド用の磁性膜として、従来主にＮ　ｉ
　−Ｆ　ｅ系合金膜（パーマロイ膜）が用いられてきた
が、近年高飽和磁束密度で高性能の磁性膜として非晶質
合金スパッタ膜が開発されつつある。この中でもガラス
化元素が主にＺｒからなる非晶質合金は、ガラス化元素
がＣ，Ｂ、Ｓｉ、Ｐなどのメタロイド元素からなる非晶
質合金に比較して、熱安定性、耐食性に優れており、磁
気ヘッド用磁性膜として優れた特性を有している。Ｚｒ
系非晶質合金は具体的にはＭａＴｂＺｒｃの組成式で表
される。ここでＭは磁気モーメントを有するＣ　ｏ　。

Ｆｅ、Ｎｉなどの少なくとも一種でありＴはＭおよびＺ
ｒ以外の金属元素である。このようなガラス化元素が主
にＺｒからなる非晶質元素については、特開昭５５−１
３８０４９号明細書ならびに特開昭５６−８４４３９号
明細書に述べら九でいる。これらのＺｒ系非晶質合金の
なかでもＭがＣｏからなるＣｏ−Ｚｒ系非晶質合金は、
飽和磁束密度が高く、優れた磁性材料である。しかし、
この非晶質合金の磁歪定数は２〜４Ｘ１０−６と比較的
大きな値を示すため、添加元素Ｔとして非晶質合金の磁
歪定数に負の寄与を与えるＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ。

Ｍｏ、Ｗなどの元素を用いることにより磁歪定数をほぼ
零に調整してきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このような非晶質合金磁性膜を磁気ヘッドに
応用する場合に以下のような問題を生じる。すなわち、
磁性膜を磁気口′路に用いた磁気ヘッドにおいては、一
般にその製造工程において加熱工程を含むことが多く、
その温度は最低でも１５０℃で、５００℃近傍に達する
こともある。

一般にＣＯ系のメタル−メタル系非晶質磁性膜は、ＣＯ
の組成が多いほど飽和磁束密度は大きくなるが、結晶化
温度は低くなり熱安定性に劣る。従来磁気ヘッドに必要
とされる飽和磁束密度は約ＩＴ以下であったが、磁気記
録媒体の保磁力が大きくなるに従って、磁極磁性膜の飽
和磁束密度がＩＴ以上必要になってきている。しかるに
、Ｃｏ−Ｚｒ系のメタル−メタル系非晶質膜においては
、飽和磁束密度がＩＴ以上の膜で、結晶化温度が６００
℃を超えるものがなく、熱安定性の点で飽和磁束密度の
高い磁極磁性膜をもつ磁気ヘッドを作ることは困難であ
った。

本発明の目的は、かかる問題を解決し、磁気ヘッド製造
時の熱処理工程において、磁気回路に用いた磁性合金の
軟磁気特性が劣化せず、飽和磁束密度が高く、優れたヘ
ッド特性を有する磁気ヘッドを得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の磁気ヘッドでは磁
性膜として、Ｃｏｘ（Ｍｔ−ＹＣＹ）ＺＮＷで表される
合金膜が用いられる。ここで、Ｍは、Ｎｂ。

Ｔａ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗの一種または二種以上でありＣ（炭
素）と共存し、ＮはＺｒ、Ｈｆ、Ｔｉの一種または二種
以上からなる金属である６添加元素ＭとＣ（炭素）が共
存することにより耐熱性が向上することを見出したもの
である。各元素の添加量は、以下の通りである。

８２≦Ｘ≦９５゜ ０．２≦Ｙ≦０．８゜ ｘ＋ｚ＋ｗ＝　１　ｏ。

（、Ｃ１１位はａｔ％、ただしＹは、ＭとＣ（炭素）の
組成比） 〔作用〕 本発明は、上記第３添加金属ＭとＣ（炭素）とを共存さ
せることを特徴としており、上記第３添加金属Ｍと、Ｃ
（炭素）元素が結合して融点の高い化合物を形成するこ
とにより、熱安定性が増したものと考えられる。本発明
は、飽和磁束密度がＩＴ以上の時により効果的なため、
Ｃｏ組成すなわちＸは Ｘ≧８２　（Ｚ＋Ｗ≦１８） であると良い、また、スパッタ法で形成したとき優れた
軟磁気特性を示すためには、 Ｚ＋Ｗ≧５（従って、Ｘ≦９５） が必要である。また、Ｃ（炭素）がＣｏ以外の添加元素
と炭化物を形成し、熱安定性の向上を図るためには、 ０．２≦Ｙ≦０．８ が必要である。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

実施例１ 高周波２極スパツタ装置を用いて、＃７０５９（米国コ
ーニング社商品名）ガラス基板上に（１）　Ｃｏ５７−
ｘＴａｘＺｒａ、　（２）　Ｃｏｅｚ−ｘＣｘＺｒｓ、
（３）　Ｃ０１１７−Ｘ（Ｔａｏ、ａＣｏ、ａ）ｘＺｒ
ａの組成を有する厚さ１．０μｍの非晶質合金膜を作製
した。膜形成は、Ａｒガス雰囲気中で行った。なお、以
下の結果はＡｒとＮ２（窒素）の混合ガス雰囲気中で膜
形成しても同様であった。第１図に（１）　Ｃｏ９７−
ｘＴａｘＺｒａ＋（２）　ＣａＢ６−ｘＣｘＺｒｓ、　
（３）　Ｃｏ５７−ｘ（Ｔａｏ、５Ｃｏ、５）ｘＺｒａ
非晶質膜の組成Ｘと結晶化温度Ｔｘとの関係を示す。

それぞれの合金系の結晶化温度は、Ｘが増すほどすなわ
ちｃｏ組成が減少するほど高くなっている。

上記３つの合金系の中で一番結晶化温度が高いのはＣａ
Ｂ７−ｘ（Ｔａｏ、！ＩＣｏ、ｌ５）ｘＺｒａであり、
ＣｏＺｒ系合金のなかにＴａとＣ（炭素）が共存するこ
とで結晶化温度が高くなっていることがわかる。第２図
に、Ｃｏδ７（Ｔａｘ−ｙＣｙ）　ｔｏＺｒ３非晶質合
金の組成Ｙ（ＴａとＣ（炭素）の組成比）と結晶化温度
との関係を示す。Ｙの組成範囲が０．２≦Ｙ≦０．８で
結晶化温度が高くＹ≦０．２＋’／≧０．８で結晶化温
度が急激に低くなっていることがわかる。

表　　　１ 表１には、Ｃｏｅｚ（Ｍｏ、ｓＣｏ、５）ｅＺｒｚの結
晶化温度と飽和磁束密度、保磁力を示す。ここで、Ｍは
、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗとした。なお、比較するた
めにＭがＡｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｍｎ。

Ｎｉとしたものも示した。ＭがＮｂ、Ｔａの場合は、結
晶化温度が５００℃以上となるが、その時の飽和磁束密
度は１．３Ｔであった。ＭがＭ　ｏ　。

ｖ、Ｗの時は、飽和磁束密度は１．３Ｔであるが、結晶
化温度は４５０℃とＭがＮｂ、Ｔａの場合よりも低いが
、Ｃ（炭素）を含まないときよりも結晶化温度が高くな
っていた。ところが、ＭがＡ　ｇ　ｒＡｕ、Ｃｒ、Ｐｔ
、Ｍｎ、Ｎｉの場合は結晶化温度が約３５０Ｃとなり、
Ｃ（炭素）を含まない場合と比較して同等か、それ以下
になっていた。第３図には、Ｃｏａｘ（Ｍｏ、ａＣｏ、
ａ）ｓＺｒ２非晶質合金膜の結晶化温度とＭＣ（炭化物
）の融点との関係を示している。炭化物ＭＣの融点が高
いほど結晶化温度が高いことがみられる。炭化物ＭＣの
融点が３０００℃以上のＣｏ９ｘ（Ｍｏ、ｓＣｏ、ａ）
ｅＺｒｚは、結晶化温度が５００℃以上になっている。

表 表 表２２表３に、Ｃｏｅｚ（ＭｏｅｓＣｏ、５）ｓＨｆｚ
。

Ｇｏ９ｘ（Ｍｏ、ｌ５Ｃｏ、５）ｅＴｉｚ非晶質合金膜
の結晶化温度と飽和磁束密度、保磁力を示す、Ｍは、Ｎ
ｂ、Ｔａ。

Ｍｏ、Ｖ、Ｗとした。なお、比較のために、ＭがＡ　ｇ
　ＨＡ　ｕ　ＨＣｒ　ｙ　Ｐ　ｔ　１　Ｍ　ｎ　ｔ　Ｎ
　ｉとしたものも示した。ＣＯとＭとＣ（炭素）以外の
添加元素がＨｆ、Ｔｉの場合もＺｒと同じような傾向を
示している。ちなみに、Ｈｆ、Ｔｉの炭化物も融点が３
０ｏＯ℃以上を超えているために、Ｚｒと同様な傾向を
示すものと思われる。なお、Ｃｏ　Ｍ　Ｈｆ　。

Ｃｏ　Ｍ　Ｔ　ｉにＣ（炭素）を加えても保磁力の増大
は見られなかった。

実施例２ 高周波２極スパツタ装置を用いて、 Ｃｏａｘ（Ｔａｏ、５Ｃｏ、Ｉｓ）°ａＺｒｚとＣｏｅ
ｚＴａＩ！ＩＺｒ＋非晶質膜との多層膜を８７０５９ガ
ラス上に形成した。なお、膜形成は、Ａｒガス雰囲気中
で行った。

ＣｏＩ］ｚ（Ｔａｏ、３Ｃｏ、５）ｅＺｒｚとＣｏ５ｘ
ＴａＩ５Ｚｒｓ合金膜の膜厚は、いずれも１１００ｎで
ある。この時の保磁力は０．１０ｅ　、結晶化温度は６
００’Ｃで、Ｃｏｅｚ（Ｔａｏ、ａＣｏ、ａ）ＢＺｒｚ
単層膜の場合とほぼ同じであった。上記非晶質膜の添加
元素のＴａの変わりに、Ｎｂにしても同様の結果を得た
。このように。

本発明の磁性膜を多層化しても単層膜と同様の特性を示
す。

実施例３ Ｃｏａｘ（Ｔａｏ、ｓＣｏ、５）ｅＺｒｚの組成を有す
る非晶質合金膜を用いて第４図に示した垂直記録用単磁
極型ヘッドを試作した。第４図（イ）においてＭ　ｎ　
−Ｚｎフェライト２０および高融点ガラス２１からなる
基板２２を用意し、これに第４図（ロ）において基板２
２の表面のＣｏｅｚ（Ｔａｏ、ａＣｏ、ａ）ｅＺｒｚの
組成を有する膜厚０．２μｍの非晶質合金膜２３を高周
波スパッタリング法により作製した。さらに。

この上に接着用のｐｂ系ガラス膜をスパッタリングによ
り形成し、第４図（ハ）において（イ）に用いたと同様
の基板２４をかぶせて４００’Ｃ。

１５分間加熱して、上記ｐｂ系ガラスを溶融固着し、主
磁極ブロック２５を作製した。さらに第４図（ニ）にお
いてＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト２６と高融点ガラス２
７からなる補助のコアブロック２８を用意し、この接合
面２９に上記と同様の接着用ｐｂ系ガラス膜を形成して
、主磁極ブロック２５を介して接合し、４００℃、１５
分間加熱することにより上記ｐｂガラスを溶融固着して
接合ブロツク２７を作製した。次に第４図（ニ）の二点
鎖線部分を切断して第４図（ホ）に示す垂直磁気記録用
単磁極型磁気ヘッド３１を得た。さらに本実験とほぼ同
程度の飽和磁束密度を有するＣｏ９ｚＴａａＺｒｓ非晶
質合金膜を用いた第４図（ホ）に示したと同様の磁気ヘ
ッドを作製し、Ｇ　ｏ　−Ｃｒ垂直媒体を用いて記録−
再生特性の測定を行った。

その結果、本発明のＣ（炭素）を添加した非晶質合金膜
を主磁極膜を用いた磁気ヘッドは、添加しない膜を用い
た磁気ヘッドに比較し約３．５　ｄ　Ｂ高い出力を得た
。マイクロＸ線回折装置によって、両者のヘッドの磁極
部分を観察したところ、Ｃ（炭素）添加のヘッドでは非
晶質状態を示すブロードなピークしか見られなかったが
、Ｃ（炭素）を添加していないヘッドでは、結晶化を示
すピークが見られた。

実施例４ Ｃｏ９ｚ（Ｔａｏ、ｓＣｏ、５）ｅＺｒｚの組成を有す
る非晶質膜を用いて、第５図に示したＶＴＲ用磁気ヘッ
ドを作製した。第５図の（イ）において溝３２を有する
Ｍ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライトからなる基板３３を用意し
、この基板に第５図（ロ）において Ｃｏａｘ（Ｔａｏ、ｓＣｏ、５）ｅＺｒｚの組成を有す
る厚さ約１０μｍの非晶質合金膜３４を高周波２極スパ
ツタ法により被着した。第５図（ハ）において上記溝３
２を埋めるようにｐｂ系の低融点ガラス３５を４６０℃
、１５分間の加熱により充填し、ついで第５図（ニ）に
おいて基板表面を研削・研摩してギャップ構成面３６を
形成し、ヘッドコア半休ブロック３６にギャップ材とな
るＳｉＯ２膜をスパッタリング法により被着し、第５図
（ホ）において差線窓３８を有するヘッドコア半休ブロ
ック３７′と前記へラドコア半休ブロック３７をギャッ
プ材を介して接合し、４６０’Ｃ，１５分間の加熱によ
り、前記低融点ｐｂガラス３５を再度溶融。

固化して接合ブロック３９を作製した０次に第５図（ホ
）における二点鎖線部を切断して第５図（へ）に示した
磁気ヘッド４０を作製した。さらに本実施例で用いたＣ
ｏａｘ（Ｔａｏ、ｓＣｏ、ａ）ｅＺｒｚとほぼ同程度の
飽和磁束密度を有するＣｏｅｚＴａＩＩＺｒａの組成の
非晶質合金膜を用いて第５図（へ）に示したのと同様の
磁気ヘッドを作製した。これらの磁気ヘッドの記録再生
特性を、保磁力１４０００ｅのメタルテープを用いて測
定した結果、本発明のＣ（炭素）を添加した非晶質合金
膜を用いた磁気ヘッドは、添加しないものに比較して、
１〜６　Ｍ　Ｈｚの周波数において約２．５　ｄ　Ｂ　
高い出力を示した。マイクロＸ線回折装置によって、両
者のヘッドの磁極部分を観察したところ、Ｃ（炭素）添
加のヘッドでは非晶質状態を示すブロードなピークしか
見られなかったが、Ｃ（炭素）を添加していないヘッド
では、結晶化を示すピークが見られた。

以上のように、本実施例においてＣ（炭素）を添加した
非晶質合金膜を用いることにより、磁気ヘッド製造過程
における加熱工程において、磁性膜の結晶化が起こらず
磁気特性の劣化を防ぐことにより、優れた特性を有する
磁気ヘッドが得られることが明らかとなった。

本発明は、本実施例に述べた磁気ヘッドに限定されるも
のではなく、少なくとも加熱工程をへて製造される磁気
ヘッドにおいて有効である。たとえば、計算機用ディス
ク装置等に用いられる薄膜磁気ヘッドにおいては、第６
図に断面を示したように、株磁性膜４３はセラミックス
からなる基板４４．５ｉｎｓまたはＡ　ｎ　ｚ○３など
のギャップ規制材４５にはさまれて構成されており、こ
のうえに構成するポリイミド系樹脂などの充填材４６と
ＡΩ２０Ｂなどの保護材４８にはさまれており、保護材
をスパッタリングなどにより被着する場合３００℃以上
に加熱される０以上のように、薄膜磁気ヘッドにおいて
も磁気回路に用いられる磁性膜は加熱プロセスを受ける
ため、本発明のＣ（炭素）を添加された非晶質合金を用
いることにより、特性の優れた磁気ヘッドを得ることが
できる。磁気抵抗効果型磁気ヘッドにおけるシールド膜
に関しても上記薄膜磁気ヘッドと同様であり、シールド
膜は加熱工程を受けるために、本発明のＣ（炭素）を添
加した非晶質合金をシールド膜を用いることにより、優
れた特性を有する磁気抵抗効果型磁気ヘッドを得ること
ができる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように１本発明の組成 Ｃｏｘ（Ｍｔ−ＹＣＹ）ＺＮＷ　（ただしＭはＮｂ、Ｔ
ａ。

Ｍｏ、Ｖ、Ｗの一種または二種以上であり、ＮはＺｒ、
Ｈｆ、Ｔｉの一種または二種以上）で示される軟磁性合
金膜は、飽和磁束密度が高く、かつ磁歪定数がほぼ零の
優れた特性を有し、熱安定性が優れ、磁気ヘッド作製過
程で加熱工程を受けても結晶化せず磁気特性の劣化を生
じ難く、従ってこれらを用いた磁気ヘッドにおいて優れ
た磁気ヘッド特性が得られることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は（１）　Ｃｏ９フ−ｘＴａｘＺｒ＋ｓ、（２）
　Ｃｏ５７−ｘＣｘＺｒ＋ｙ（３）　Ｃｏ５７−ｘ（Ｔ
ａｏ、ｌ５Ｃｏ、５）ｘＺｒｓ非晶質膜の組成Ｘと。 結晶化温度Ｔｘとの関係を示す図、第２図は、Ｃｏａ７
（Ｔａｘ−ｙＣｙ）　ｔｏＺｒｓ非晶質合金の組成Ｙと
結晶化温度との関係を示す図、第３図はＣｏｘ（Ｍｚ−
ＹＣＹ）ＺＮＷ非晶質合金膜の結晶化温度と炭化物ＭＣ
の融点との関係を示す図、第４図は垂直磁気記録用単磁
極ヘッドの作製過程を示す説明図、第５図はＶＴＲ用磁
気ヘッドの作製過程を示す図、第６図は、計算機用ディ
スク装置に用いられる薄膜磁気ヘッドの断面を示す図で
ある。 ２０　、２６−　Ｍ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト、２１．
２７・・・高融点ガラス、２２，２４，３３，３４・・
・基板、２３．３４・・・非晶質合金膜、２５・・・主
磁極ブロック、２８・・・補助コアブロック、２９・・
・接合面、３０．３９・・・接合ブロック、３１・・・
垂直磁気記録用単磁極型ヘッド、３２・・・溝、３５・
・・低融点ガラス、３６・・・ギャップ構成面、３７・
・・ヘッドコア半休ブロック、３８・・・差線窓、４０
・・・磁気ヘッド。 ４３・・・下部磁性層、４５・・・ギャップ規制材、４
６第　１　　図 第　２　図 糸且　　残゛　　　Ｘ 粗　八゛　Ｙ 第 図 八 化 物 め忙、ゼ、Ｔ霜（０り 竿 圀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．磁気回路もしくは磁気シールドの少なくとも一部磁
   性膜を用い、製造工程の少なくとも一部に１５０℃以上
   の加熱工程を含む磁気ヘッドにおいて、前記磁性膜とし
   て下記の組成を有する軟磁性合金膜を用いることを特徴
   とした磁気ヘッド。 組成：ＣＯＸ（Ｍ＿１＿−＿ＹＣ＿Ｙ）＿ＺＮ＿Ｗただ
   しＭはＮｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗの一種または二種以上
   であり、ＮはＺｒ，Ｈｆ，Ｔｉの一種または二種以上で
   あり、 ８２≦Ｘ≦９５， ０．２≦Ｙ≦０．８， Ｘ＋Ｚ＋Ｗ＝１００ （単位はａｔ％、ただしＹは、ＭとＣ（炭素）の組成比
   ） ２．特許請求の範囲第一項記載の磁気ヘッドにおいて、
   前記磁性膜として下記の組成を有する軟磁性合金膜を用
   いることを特徴とした磁気ヘッド。 組成：ＣＯ＿Ｘ（Ｍ＿１＿−＿ＹＣ＿Ｙ）＿ＺＮ＿Ｗた
   だし、ＭはＮｂ，Ｔａの一種または二種であり、ＮはＺ
   ｒ，Ｈｆ，Ｔｉの一種または二種以上であり、 ８２≦Ｘ≦９５， ０．２≦Ｙ≦０．８， Ｘ＋Ｚ＋Ｗ＝１００ （単位はａｔ％、ただしＹは、ＭとＣ（炭素）との組成
   比）