JPH03112104A - 軟磁性合金膜 - 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、磁歪定数が小さいとともに高い電気抵抗を
示し、磁気ヘッド用として好適な軟磁性合金膜に関する
。

［従来の技術］ 磁気記録の分野においては、記録密度を高めるために磁
気テープ等の記録媒体の高保磁力化が推進されているが
、それに対応する磁気ヘッドの材料として飽和磁束密度
（Ｂ　ｓ）の高いしのが要求されている。

従来の高飽和磁束密度の軟磁性材料（膜）として、Ｆ　
ｅ−８ｉ−Ａ　Ｉ合金（センダスト）が代表的なもので
あるが、近年、強磁性金属元素であるＣｏを主体とする
非晶質の合金膜が開発されている。

また最近の試みとして、Ｆｅを主成分とする微細結晶か
らなる合金膜（Ｆ　ｅ−Ｃ、Ｉ’　ｅ−Ｓ　ｉ等）によ
り、Ｆｅの結晶磁気異方性の影響（軟磁性に対する悪影
響）を結晶の微細化により軽減し、高飽和磁束密度でか
つ軟磁気特性の浸れた膜を得た例がある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、磁気ヘッドを組み込んだ装置は小型化、軽量
化する傾向にあり、移動に伴う振動にさらされたり、悪
環境のもとで使用されたりすることが多くなっている。

そこで、磁気ヘッドには、磁気特性が優秀であって磁気
テープに対する耐摩耗性が優れていることは勿論、温度
や腐食性の雰囲気中での耐用性、すなわち耐環境性や、
耐振動性等が高いことが要求されている。そのため、ギ
ャップ形成やケースへの組み込み等をガラス溶着で行う
ことが必要となり、磁気ヘッドの素材はヘッドの製造工
程におけるガラス溶着工程の高温に耐え得ることか必要
である。

しかしながら前記従来の軟磁性合金膜において、Ｃｏ系
のアモルファス合金膜は、アモルファス合金の飽和磁束
密度を高くしようとするとアモルファス形成元素である
Ｔ　ｉ、　Ｚ　ｒ、Ｈｒ、Ｎ　ｂ、Ｔ　ａ、Ｍｏ、Ｗ等
の添加量を少なくする必要があるが、添加ｍを少なくす
ると、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（約５００℃以」二）には耐え得ない問題
がある。

更に、上述したＦｅを主成分とする微細結晶からなる合
金膜（Ｆ　ｅ−Ｃ、Ｆ　ｅ−９ｉ等）は、高温で結晶成
長を起こし、軟磁気特性が劣化するために、やはりガラ
ス溶着に適したしのとは言い難い。

本発明は前記課題を解決するためになされた乙ので、磁
歪定数が小さ一１加工歪と熱歪による磁気特性の劣化が
少ないととらに、膜の電気抵抗が高く、渦電流損失によ
る高周波透磁率の低下が起こりにくい上に、構成元素数
が少なくて実現容易であり、ガラス溶着の信頼性も高い
軟磁性合金膜を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載した発明は前記課題を解決するために、
組成式がＣｏＸ　ＭｙＣｚで示され、ＭはＴ　ｉ、Ｚ　
ｒ、Ｈｒ、Ｖ　、Ｎ　ｂ、Ｔ　ａ、Ｍｏ、Ｗのうち、１
種又は２種以上からなる金属元素又はその混合物であり
、組成比に＋Ｖ−Ｚは原子％で５０≦ｘ＜６５．１５≦
ｙ〈３０．２０〈ｚ≦３０、ｘ＋ｙ＋ｚ　＝　Ｉ　ＯＯ
なる関係を満足させるとともに、その金属組織が基本的
に平均粒径０．０５μｍ以下の結晶粒からなり、その一
部に元素Ｍの炭化物の結晶相を含む乙のである。

請求項２に記載した発明は前記課題を解決するために、
請求項１に記載の金属組織が基本的に平均粒径０．０５
μｍ以下の結晶粒と非晶質組織からなり、その一部に元
素Ｍの炭化物の結晶相を含むものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

前記合金膜の生成方法としては、合金膜をスパッタ、蒸
着等の薄膜形成装置により作製する。スパッタ装置とし
ては、ＲＦ２極スパッタ、ＤＣスパッタ、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、等の既存のものを使用すること
ができる。また、Ｃを膜中に添加する方法としては、タ
ーゲツト板上にグラファイトのベレットを配置して複合
ターゲットとし、これをスパッタする方法、あるいは、
Ｃを含まないターゲット（Ｇｏ−Ｍ系）を用い、Ａｒ等
の不活性ガス中にメタン（Ｃ１−１，）等の炭化水素ガ
スを混合したガス雰囲気でスパッタする反応性スパッタ
法等を用いることができ、反応性スパッタ法では膜中の
Ｃａ度の制御が容易であるので所望のＣ濃度の優れた膜
を得ることができる。

このようにして作製したままの膜はアモルファス相をか
なりの割合で含んだものであり、不安定であるので、４
．００〜７００℃程度に加熱する熱処理を施すことによ
って微結晶を析出させる。そして、この熱処理を静磁界
中あるいは回転磁界中で行うことにより、より浸れた軟
磁気特性が得られる。また、この熱処理は磁気ヘッドの
製造工程におけるガラス溶着工程と兼ねて行うことがで
きる。

なお、前記微結晶の析出工程は、完全に行なわれる必要
はなく、微結晶が相当数（好ましくは５０％以上）析出
していれば良いので、アモルファス成分か一部残留して
いてら差し支えなく、残留したアモルファス成分が特性
向上の障害となることはない。

以下に萌記のように成分を限定した理由について説明す
る。

Ｇｏは主成分であり、磁性を担う元素であって、少なく
としフェライト以上の飽和磁束密度（Ｂｓ〜５０００Ｇ
）を得るためには、×≧５０％であることが必要である
。また、Ｃｏｆｆ１の上限の６５％は元素ＭとＣの最低
限必要な含？Ｗｆｆｉに対比させて決定した。

元素Ｍは軟磁気特性を良好にするために必要であり、Ｃ
と結合して炭化物の微細結晶を形成する。

Ｃは軟磁気特性を良好にするため、及び、耐熱性を向上
させるために必要であり、また、元素Ｍと結合して炭化
物の微細結晶を形成する。更に、元素ＭとＣがあまりに
高ａ度になると膜中に占める元素Ｍの炭化物の体積比が
高くなり、Ｃｏの結晶粒どうしの交換結合を断ち切って
しまい、良好な軟磁気特性が得られなくなる。

元素Ｍの炭化物の微細結晶は磁壁のピンニングサイトと
して働き、透磁率の高周波特性を向上させる働きがある
とともに、膜中に均一に分散させることで、Ｃｏの微結
晶が熱処理により成長して軟磁性を損うことを防止する
働きがある。つまり、Ｇｏの結晶粒が成長して大きくな
ると結晶磁気異方性の悪影響が大きくなり、軟磁気特性
が悪化するが、元素Ｍの炭化物の微結晶がＣＯの粒成長
の障壁として働くことにより軟磁気特性の悪化を防止す
る。

そして、金属組織が基本的に０．０５μｍ以下の微結晶
からなっているから、非晶質に比べて熱的安定性に優れ
ており、非晶質層中の磁気モーメントに比べて高いので
飽和磁束密度を高くすることができる。

［作用］ 上記軟磁性合金膜においては、その組織がＣ。

を主体とする微結晶からなっているから、高い飽和磁束
密度が得られる。また、元素Ｍ及びＣが含まれていると
ともに、金属組織が微細な結晶粒からなっており、結晶
磁気異方性による軟磁性への悪影響が軽減されるので、
良好な軟磁気特性が得られる。なお、元素Ｍの炭化物が
析出してＣＯを主成分とする結晶粒の成長を抑えるので
、ガラス溶着工程において加熱されても、結晶粒が粗大
化することがない。

［実施例］ （１）成膜 ＲＰ２極スパッタ装置を用いるとともに、Ｃ。

ターゲット上にＴａのペレットを適宜配置して構成した
複合ターゲットを用い、ＡｒガスとＣＩ−１、ガスの混
合ガス雰囲気中でスパッタを行って膜厚５〜６μｍのＧ
　ｏ−Ｔ　ａ−Ｃ合金薄膜を形成した。膜中のＴａｆｉ
度は、ターゲット上のＴａペレットの枚数により変化さ
せ、Ｃａ度は、スパッタリングガス中のＣＨ，濃度を変
えることにより変化させ、第１図に示すような種々の組
成の膜を作製した。

得られた膜の磁歪定数は（λＳ）は光テコ法（カンチレ
バー法）により測定し、比抵抗（ρ）は四探針法によっ
て測定した。

得られた各組成の膜を５５０℃で２０分間保持する熱処
理を行った後の磁歪定数と比抵抗の値を第１図に併せて
記入した。（第１図では、試料の組成を示す○印近傍の
［］内の数値か比抵抗（ρ）を示し、Ｏ印近傍の数値が
磁歪定数（λＳ）を示している。） 第１図において、■と■で示した○印の組成の試料が本
発明の組成の膜であるが、■の組成の試料の磁歪定数は
＋６ＸＩＯ−１比抵抗は１６１μΩ・Ｃｌ１１を示し、
■の組成の試料の磁歪定数は＋８ＸＩＯ−１比抵抗は１
５６μΩ・ｃｍを示している。

従って、いずれの試料も１Ｏ−７台の小さな磁歪定数を
示し、高い比抵抗を示している。

これに対し、Ｃ含有量を２０％以上とした試料■では、
磁歪定数はｌｏ−８台で、比抵抗も１２０μΩ・ｃｍ以
下である。また、Ｔａ含有爪を１５％以上とした試料■
では、磁歪定数はｌｏ−７台だが、比抵抗が１２０μΩ
・Ｃｍ以下であった。

なお、その他の各成分の試料においては、本発明組成か
ら外れるしのは、磁歪定数の絶対値が大きく、比抵抗が
小さいので好ましくない。

ところで本発明者らは、高い電気抵抗（１２０μΩ・ａ
ｍ）を示し、軟磁気特性の優れた軟磁性合金膜について
、特願昭６３−２７８３０３号明細書、特願平１−１９
６０１４号明細書において特許出願している。ところが
、これらの特許出願の合金膜は、４元系のもので、第４
元素の添加によって初めて１０−７台の低磁歪を発揮す
るものであった。

この点において本願発明の膜は３元系のもので、１２０
μΩ・ｃｍ以上の電気抵抗と低磁歪を実現しているので
、４元系のように複雑な組成制御が不要になり、製造が
容易な特徴がある。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明は、Ｃｏを主成分とする微
結晶粒からなる軟磁性合金膜であるから、フェライトと
同等以上の飽和磁束密度が得られるとともに、３元系で
あるので微結晶におけるＣ。

の組成制御が容易にできるので、実施が容易な特徴があ
る。また、磁歪定数が小さいので、磁気ヘットへの加工
により生じる歪と、ガラス溶着により生じる熱歪のいず
れによっても磁気特性が劣化しないので、優れた磁気ヘ
ッドを提供できる。しから、膜の電気抵抗が高いので、
磁気ヘッドとじて用いた場合、渦電流損失に起因する高
周波透磁率の低下が起こりにくく、高い周波数において
ら優れた再生特性を有する磁気ヘッドを得ることができ
る。

一方、元素Ｍ　（Ｔ　ｉ、　Ｚ　ｒ、Ｈｆ、　Ｎ　ｂ、
Ｔ　ａ、Ｍｏ、Ｗ）。

及びＣという軟磁性を良好とする成分が添加されるとと
もに、金属組織が微細な結晶粒から成り、結晶磁気異方
性による軟磁性への悪影響が軽減されるので、良好な軟
磁気特性が得られる。

更に、微細結晶粒からなるとと乙に、添加された元素Ｍ
がＣと炭化物を形成して均一に分散するから、ガラス溶
着工程において加熱されても、結晶粒が粗大化すること
がなく、良好な磁気特性を維持するので、溶着ガラスと
して信頼性の高い中〜高融点ガラスを用いることができ
、高密度記録に要求される高い性能を有する磁気ヘッド
の素十才として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の合金膜の各組成と比較例の各
合金膜の各組成に対応する磁歪定数と比抵抗の関係を示
す三角組成図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）組成式がＣｏ＿ｘＭｙＣ＿ｚで示され、ＭはＴｉ
   ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗのうち、１種
   又は２種以上からなる金属元素又はその混合物であり、
   組成比ｘ，ｙ，ｚは原子％で ５０≦ｘ＜６５ １５≦ｙ＜３０ ２０＜ｚ≦３０ ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ なる関係を満足させるとともに、その金属組織が基本的
   に平均粒径０．０５μｍ以下の結晶粒からなり、その一
   部に元素Ｍの炭化物の結晶相を含むことを特徴とする軟
   磁性合金膜。
2. （２）金属組織が基本的に平均粒径０．０５μｍ以下の
   結晶粒と非晶質組織からなり、その一部に元素Ｍの炭化
   物の結晶相を含むことを特徴とする請求項１記載の軟磁
   性合金膜。