JPH03120339A - 磁気デバイス用磁性合金 - 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、特に高密度磁気記録用の磁気ヘッドに適する
磁性合金に関する。

（従来の技術） 近年、磁気記録の高密度化や広帯域化の必要性が高まり
、磁気記録媒体に高い抗磁力を有する磁性材料を使用し
て記録トラック幅を狭くすることにより、高密度記録再
生を実現している。

そして、この高い抗磁力（Ｈａ）を持つ磁気記＄ｊ　ｇ
　体に記録再生するための磁気ヘッド材料として、飽和
磁束密度（Ｂｓ）の高い磁性合金が必要とされており、
センダスト合金や非晶質合金等をコアの一部または全部
に使用した磁気ヘッドが提案されている。

しかしながら、磁気記録媒体の高抗磁力化が一段と進み
、抗磁力が２００００　ｅ以上になるとセンダスト合金
や非晶質合金を使用した磁気ヘッドでは良好な磁気記録
再生が困難になった。

また、磁気記録媒体の長手方向ではなく、厚さ方向に磁
化して記録する垂直磁化記録方式ら提案されているが、
この垂直磁化記録方式を良好に行うには、磁気ヘッドの
主磁極の先端部の厚さを０．５μｍ以下にする必要があ
り、比較的抗磁力の低い磁気記録媒体に記録するのにも
、高い飽和磁束密度を持つ磁気ヘッドが必要とされてい
る。

そして、センダスト合金や非晶質合金等よりも飽和磁束
密度の高い磁気ヘッド用合金として窒化鉄、Ｆｅ−３ｔ
系合金等の鉄を主成分とした磁性合金が知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、従来より知られている高飽和磁束密度の磁性
合金は、保磁力が大きくそのままでは磁気ヘッドの材料
としては不十分であるので、センダスト合金やパーマロ
イ等の保磁力の小さい磁性材料を眉間膜として使用した
多層膜構造の磁気ヘッドが提案されている。

しかし、多層膜構造にするには工数やコストがかかり、
信頼性を保つのも難しいという問題があった。特に、数
μｍ以上の膜厚にする為には場合によっては１００層以
上の多層膜構造にする必要があり、使用範囲も限られて
いた。この問題を解決するために、本発明人等はＦ　ｅ
　−Ｎ　−０合金によって単層で高Ｂｓで、かつ低Ｈａ
の磁性合金を得られることを提案したが、熱安定性の面
からガラスモールド工程には適さないという問題があっ
た。

そこで、本発明は多層補遺にしなくても高飽和磁束密度
を持ち、且つ保磁力の小さい熱安定性に優れた磁性合金
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） 本発明は上記課題に鑑みてなされたものでありＦｅ　　
Ｎ　　ＯＳｉ　　なる組成式で表わされ、ＶＷＸ　　　
　　　’／ ｖ、ｗ、ｘ、ｙで示される原子％は １≦ｗ≦２０ ０．１≦ｘ≦２０ ０．５≦ｙ≦６ ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ＝１００ なる関係を有する磁性合金、 または、Ｆ　ｅ　　Ｎ　　ＯＳ　ｉＲｕ　ｚなる組成式
％式％ で表わされ、Ｖ、Ｗ／、Ｘ、３’＋　ｚで示される原子
％は １　≦ｗ≦２０ ０．１≦ｘ≦２０ ０．５≦ｙ≦６ ０．３≦２≦３ ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１　ｏ。

なる関係を有する磁性合金をそれぞれ提供するものであ
る。

（実　施　例） 本発明の磁性合金の製造装置の一例を第１図に示す。

一対のターゲット５．５は鉄（Ｆｅ）とシリコン（Ｓｉ
）、ルテニウム（Ｒｕ）等の添加元素の合金ターゲット
か、或いは適当な凹部を設けた純鉄のターゲットの凹部
にチップ状のＳｉまたはＲｕをはめ込んだ複合ターゲッ
トである。このターゲット５．５はターゲットホルダー
９によって支えられており、このターゲット５とターゲ
ットホルダー９には、直流電源１３よりマイナス電位が
印加され、さらにこのターゲットホルダー９の周囲には
シールド４が取り付けである。

また、このターゲットホルダー９の内部には、両ターゲ
ット５，５間にプラズマ１４を集束するための磁石６．
６が挿入され、かつターゲット５の表面の加熱を防ぐた
めに冷却水８が流入している。

そして、接地された真空槽１５の左右に、２個のターゲ
ットホルダー９が絶縁体７によって絶縁されて設けられ
ている。

また、この真空槽１５の上部より、酸素（０２）、窒素
（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）がそれぞれ流量計１〜３に
より、所定の流量に調節されて導入されている。

なお、アルゴンは、ターゲット５をスパッタすると同時
に成膜する磁性合金膜中の窒素及び酸素の量を調節する
ためのらのである。

そして、真空槽１５の下部には、基板ホルダー１２上に
基板１１が置かれ、不純物を防ぐためのシャッター１０
が基板１１を覆っている。

このようなスパッタ装置において、直流電源１３により
、左右のターゲットホルダー９に支えられたターゲット
５．５の間にプラズマ１４を発生させると、ターゲット
５はマイナス電位であるので、プラズマ１４中のアルゴ
ンイオン（Ａｒ　”）がターゲット５に衝突し、ターゲ
ット５の鉄原子およびＳｉまたはＲｕ等の原子が飛び出
す、そして、ターゲット５から飛び出した鉄原子と、プ
ラズマ中の酸素及び窒素の原子または分子とが結合して
、基板１１の上に成長していく。

なお、スパッタ開始後の数分間は、シャッター１０を閉
じて基板１１を覆うことにより、ターゲット５の表面の
不純物が基板１１の上に付かないようにし、その後でシ
ャッター１０を開けるようにする。

そして、流量計１〜３にて酸素、窒素、アルゴンの導入
量を調節することにより、所望の酸素及び窒素を含んだ
ｐ　ｅ　ｖ　Ｎｗ　Ｏｘ　Ｓ　ｔ　ｙなる組成式の合金
を得ることができる。

このようにして得たＦ　ｅｖ　Ｎいｏｘｓｉ、なる組成
式の合金の窒素、酸素およびＲｕなとの添加元素の含有
量と回転磁場中で３００”　Ｃの熱処理を行なった後の
飽和磁束密度（Ｂｓ）と保磁力（Ｈｃ）との関係を表に
示す。

（以下、余白、） この表においては酸素、窒素およびＲ１１，Ｓの含有量
と飽和磁束密度（Ｂｓ）、保磁力（Ｈｃ）との関係を示
す表であり、含有量はＥＳＣＡ　（Ｘ線光電子分光分析
法）、ＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ法）等による
定量分析で原子％で表している。なお表においては±２
０％の誤差が見込まれている。保磁力は真空中での熱処
理を行なった時の値であり、熱処理温度は３００°Ｃで
ある６表における、試料番号１は鉄のみの場合の結果で
あり、試料番号２は鉄に酸素のみを含有させた時の結果
、試料番号３は鉄に窒素のみを含有させた時の結果であ
る。試料番号５〜１１はそれぞれ本発明の磁性合金を示
すものである。

試料番号４のＦｅ　−８ｉ　−０合金の熱処理温度３０
０°Ｃ以下ではＨＣが低くなっているが、３００°Ｃ以
上になるとＨｃの急激な増大が起り磁気ヘッドの一般的
な加工法であるガラスモールドには適さない、また、試
料番号３のＰｅ　−３合金はＨｃが８．ＯＯｅと大きく
、試料番号１のＦｅ−Ｎ合金は比較的Ｈｃが小さいが１
０ｅより大きく、特に耐熱性が不十分である。これに対
して第２図に示す試料番号５に代表されるように、本発
明の磁性合金は熱処理温度５００°ＣでＨＣがｏ、１ｏ
ｅというように上記したガラスモールド可能な耐熱性と
、磁気ヘッドなどに必要な低Ｈｃを同時に満たし、さら
にＢＳが１９ＫＧと高い値を示している。

ここで、酸素の含有量が０．１原子％未満であると、顕
著な酸素の効果がみられず、ＨＣはほとんど低下しない
、また、酸素の含有量が２０原千％を越えると軟磁気特
性が大幅に劣化し、ＢＳの低下とＨｃの増大が起こる。

従って、酸素の含有量が０．１〜２０原子％、さらに好
ましくは０．１〜１０原子％であるとＢｓが高くかつＨ
ｃの小さい磁性合金が得られる。窒素の含有量は１原子
％未溝であると顕著な磁気特性の向上は見られず、２０
原子％を越えるとＢｓの低下とＨｃの増大、特にＢＳが
本発明の目的である高ＢＳを達成できなくなる。従って
、窒素の含有量が１〜２０原子％、さらに好ましくは１
〜１０原子％である時、Ｂｓが高くかつＨＣの小さい磁
性合金が得られる。

また、第２図には本発明の磁性合金と従来例である窒化
鉄合金の熱処理温度による保磁力（Ｈｃ）の変化を示す
。

この第２図から、本発明の磁性合金は、ＨＣが小さく熱
安定性にも優れていることが判る。ここで、Ｓｉの含有
量が０．５原子％未溝であると、低ＨＣ化と熱安定性の
向上に対する顕著な効果は見られず、６原子％を越える
と高ＢＳかつ低Ｈｃである磁性合金を得ることができな
い。

従って、Ｆｅ、ＮｗＯ，Ｓｔなる式で示される組成の合
金において、ｖ、ｗ、ｘ、ｙが次のような原子％の時に
優れた軟磁気特性を示す磁性合金が得られる。

即ち、 １≦ｗ≦２０ ０．１≦ｘ≦２０ ０．５≦ｙ≦６ ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ＝１００ る間係を満せばよい。

第３図はＲｕが耐蝕性の向上に寄与していることを示す
ものであり、試料を２ｗｔ％塩水に浸した後、これを取
り出し、その試料を６０°Ｃ−９０％の恒温恒温中に放
置した。同図中、横軸は放置した時間であり、縦軸は塩
水に浸す前のＢＳ　　［ＢＳ（Ｏ）］に対する放置後の
Ｂｓ　　［Ｂｓ　　（ｔ　＞］の値を示している。

Ｒｕの含有Ｉが０．３原子％未満であると、Ｒｕの顕著
な効果が見られず、３原子％を越えると高Ｂｓと低Ｈｃ
を達成できなくなる。従って、Ｒｕの含有量は０．３原
子％〜３原子％であると良い。

さらに、主に耐蝕性および耐牽耗性の向上を目的として
、炭素、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、
コバルト、ニッケル、銅、ガリウム、ゲルマニウム、イ
ツトリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、インジウ
ム、錫、アンチモン、ハフニウム、タングステン、白金
、金、タリウム、鉛、パラジウムからなる群の中から、
少なくとも１種類以上の元素を合計で３原子％以下含有
させることができる。

従って、Ｆｅ、ＮｗＯｘＳ　ｉ、Ｒｕｚなる式で示され
る組成の合金において、 ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚが、 １≦ｗ≦２０ ０．１≦ｘ≦２０ ０．５≦ｙ≦６ ０．３≦２≦３ ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ−１−ｚ＝１００ なる原子％の時に優れた軟磁気特性を示し、かつ耐蝕性
の優れた磁性合金が得られる。

また、本発明の磁性合金と、他の軟磁性材（センダスト
等）とを交互に積層して、多層構造とすることにより、
さらに保磁力の低下が期待できるが、本発明磁性合金だ
けの単層構造でも優れた磁気特性を有する磁性合金が得
られる。

（発明の効果） 本発明は、以上のような組成式の磁性合金にすることに
より高飽和磁束密度を有し、かつ低保磁力であり、更に
、熱安定性と耐蝕性の優れた磁気ヘッドなどの磁気デバ
イス用磁性合金が得られる。

従って、本発明の磁性合金を用いれば、高保磁力磁気媒
体への良好な記録再生が行なえると共に、高性能の薄膜
磁気ヘッド製造することができ、その結果、高密度磁気
記録再生が実現できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁性合金を製造する装置の一例である
スパッタ装置の概略図、第２図は本発明の磁性合金と従
来例である窒化鉄合金の熱処理温度によるＨＣの変化を
表す図、第３図は本発明合金におけるＲｕによる耐蝕性
の特性を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｆｅ＿ｖＮ＿ｗＯ＿ｘＳｉ＿ｙなる組成式で表わ
   され、ｖ，ｗ，ｘ，ｙで示される原子％は １≦ｗ≦２０ ０．１≦ｘ≦２０ ０．５≦ｙ≦６ ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ＝１００ なる関係を有する磁性合金。 （２）Ｆｅ＿ｖＮ＿ｗＯ＿ｘＳｉ＿ｙＲｕ＿ｚなる組成
   式で表わされ、ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚで示される原子％は １≦ｗ≦２０ ０．１≦ｘ≦２０ ０．５≦ｙ≦６ ０．３≦ｚ≦３ ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００ なる関係を有する磁性合金。