JPH03181008A - 磁気ヘツド - 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〕 本発明は磁気ディスク装置、ＶＴＲなどに用いられる磁
気ヘッドに係り、特に高飽和磁束密度。

高透磁率、高耐熱性、高耐食性を有する強磁性膜を磁極
材料に用いた磁気ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

近年、磁気記録技術の発展は著しく、記録密度の向上が
進められている。記録密度を高くするためには高保磁力
の記録媒体を使用する必要があり。

また高保磁力の記録媒体を磁化するためには、高飽和磁
束密度を有する磁極材料が必要となる。このため、従来
のフェライトなどに代ってＮｉ−Ｆｅ合金（パーマロイ
）やＣｏ系非晶質合金薄膜が磁極材料として使われ始め
ている。さらに、磁極材料は高飽和磁束密度であるほか
に、記録再生効率の向上の点から高透磁率を有すること
が必要とされる。また、磁気ヘッドを形成する工程にお
ける加熱工程に耐えて高透磁率を保持することの可能な
耐熱性や耐食性も要求される。

このような磁極材料としては特開昭６３−２３６３０４
　。

特開昭６４−０４２１０８に示されているように、Ｆｅ
にＢ、Ｃ，Ｎ、Ｐの群より選ばれる元素とＴｉ。

Ｚｒ、Ｉ（ｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ等の群より選
ばれる元素を同時に添加した材料が報告されている。ま
た、特開昭６３−３９１０６によれば強磁性酸化物より
なる磁気コア内に強磁性金属膜を被着させて磁気ヘン１
〜を構成する際、磁気コアと強磁性金属膜との境界面に
高透磁率材料よりなる下地膜を介在させることにより疑
似ギャップの影響が抑えられることが報告されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らはＦｅ−Ｔａ−Ｃ系強磁性材料を高透磁率の
パーマロイ層を介してＭｎ−Ｚｎフェライトコア内に形
成して、磁気ヘッドを作製し、記録再生特性を検討し、
上述した報告の追試実験をおこなった。しかし、本発明
者らはこの実験の結果、４００℃以上の温度でガラスボ
ンディングにより磁気コアを接着すると疑似ギャップの
影響が現れて、再生波形が歪むことを確認した。これは
４００℃以上で強磁性材料中のＴａがパーマロイ層を通
ってＭｎ−Ｚｎフェライト中の酸素と反応し、界面にＴ
ａ酸化物が析出するためと考えられる。また、このとき
ダミーとして作製した試料をオージェ電子分光法によっ
て深さ方向に分析したところ、パーマロイの成分である
ＮｉはＭ　ｎ　−ＺｎフェライトとＦ　ｅ　−Ｔ　ａ　
−Ｃ系強磁性膜の界面にほとんど拡散すること無く存在
することが確認された。なお、この実験で、磁気コアと
強磁性金属膜との境界にパーマロイを挿入しない場合は
Ｆｅ−Ｔａ−Ｃ系強磁性膜とＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライ
トコアが反応してＦｅ−Ｔａ−Ｃ系強磁性膜が酸化し、
軟磁気特性を示さなくなることを見出した。

すなわち、パーマロイ層の挿入はＦｅ−Ｔａ−Ｃ系強磁
性膜とＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライトコアの反応を防止す
る役割を持つことが確認されたが、このパーマロイ層で
は酸素の拡散が抑制できないため、疑似ギャップの影響
を抑制することはできず、再生信号に擬似信号が現れた
ものと考えられる。

したがって、本発明の目的は、上述の従来技術の欠点を
解消し、さらに高温でガラス充填等の熱処理を行なって
も軟磁気特性が保たれ、再生信号には擬似信号の無い新
規な高飽和磁化軟磁性膜を用いた磁気ヘッドを提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上述の問題点を解決するために、鋭意研究
を続けてきたが、ＦｅもしくはＣｏを主成分とし、ＩＶ
ａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素およびｍｂ。

ｒｖｂ、ｖｂ族元素を含有した強磁性膜１代表的な一例
としては、ＦｅもしくはＣｏを７０％以上含む三元合金
を酸化物基板上に形成せしめてなる磁気ヘッドにおいて
は、強磁性膜と酸化物基板の間にＣｒ　＋　Ｍ　ｎ　、
Ｆ　ｅ　ｇ　Ｃｏ　ｅ　Ｎ　ｘ　＊　Ｃｕ　ｙ　Ｚ　ｎ
　ｔＳｉ、Ｍｏ、Ｗの群より選ばれる少なくとも一種の
元素からなり、少なくともその一部が酸化物である下地
層を挿入すれば良いことを見出した。ここで、望ましい
下地層の厚さは工から５０ｎｍであることも確認された
。

〔作用〕

上述のように、強磁性金属膜と酸化物基板の間にＣｒ、
Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ。

Ｓｉ、Ｍｏ、Ｗの群より選ばれる少なくとも一種の元素
からなり、少なくともその一部が酸化物である下地層を
挿入することにより、擬似ギャップの影響のない磁気ヘ
ッドが得られることが確認された。本発明者らが検討し
た結果、これらの下地材料を挿入した場合は６００℃ま
で加熱しても、はとんど下地材料が強磁性膜中に拡散す
ることなく強磁性金属膜と酸化物基板の間に存在してい
ることが確認された。

パーマロイを用いた場合もほとんど拡散が認められなか
ったが、酸素の濃度分布が異なることに気がついた。６
００℃熱処理後の磁性膜を、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ　Ｐｒｏｂｅ　Ｍｉｃｒｏ　Ａｎａｌｙｓｉｓ）法に
よって分析した結果、強磁性膜中の酸素濃度に注目した
ところ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｇｏ、Ｎｉ、Ｃｕ。

Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｗ等の下地材料を挿入したときは強
磁性膜中の酸素濃度が０．５から１．５　ａ　ｔ％であ
ったが、パーマロイを下地層として用いた場合は２から
５ａｔ％であることが判明した。すなわち、パーマロイ
を下地層として用いた場合はパーマロイ自身の拡散はな
いが、酸化物基板から発生するＭ素を通しやすく、強磁
性膜を部分的に酸化してしまうことが明らかになった。

従来、センダスト合金等をフェライト基板上に形成して
ヘッドを作製するときは、パーマロイを下地層として用
いると、このような強磁性膜の酸化が生じず、擬似ギャ
ップの影響が現れなかった。

本発明における強磁性膜を用いた場合に酸化が生じる原
因は強磁性膜中に存在するＩＶａ、ｖａ族元素が同しく
強磁性膜中のｍｂ、ｒｖｂ族と結合して炭化物や硼化物
を形成していても、酸素との親和性が高いために酸化物
基板を還元して強磁性膜中に酸素を呼び込んでしまうも
のと推察される。すなわち、本発明における強磁性膜は
従来の強磁性膜に比べて酸化しやすいものと思われる。

これに対し、本発明の下地材料は自身の拡散がないだけ
でなく、パーマロイに比べて酸素を通しにくいことがわ
かった。

なお、本発明者らは他に下地層としてＦｅ−ＡＭ系合金
、Ｃｏ　−Ｎ　ｂ系合金等についても同様の検討を行っ
たが、ＡＱやＮｂが多い組成では擬似ギャップの影響が
現れることが確認された。同様に、パーマロイとは異な
る組成のＮｉ−Ｆｅ合金についても検討を行ったが、Ｎ
ｉやＦｅの単体金属、あるいは合金でも異種元素の添加
量の少ない場合に擬似ギャップの影響の無い優れた再生
特性が得られることが明らかになった。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を挙げ、図表を参照しながらさら
に具体的に説明する。

［実施例１］ Ｆｅ、Ｃｏを主成分とする強磁性膜および下地層の形成
はＲＦスパッタリング装置を用いてＭｎ−Ｚｎフェライ
ト基板上に行った。スパッタリングは以下の条件で行っ
た。

スパッタリングガス・・・・・・Ａｒ 装置内Ａｒガス圧力・・・・・・１．５Ｐａ入力電力・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３５０Ｗタ
一ゲツト基板間距離・・・５５ｍｍ 基板温度・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
５０〜１００℃以上の条件であらかじめ脱脂洗浄した、
鋸歯状に表面を加工したＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト基
板上に第１表に示す下地層を形成した後、その上に強磁
性膜を作製した。下地層の厚さは２０ｎｍ、強磁性膜の
厚さは３μｍとした。

第１表 得られた試料は一旦磁場中で５００℃、１時間の熱処理
を行なって磁気異方性を制御した後、ギャップ層である
５ｉＯｚを０．１μｍ形威形成。

ついで、４８０℃でガラス充填を行なって強磁性膜とＭ
　ｎ　−Ｚ　ｎフェライトからなる磁気へラドコアを作
製した。第１図および第２図にこのようにして作成した
磁気へラドコアの構造を示す。

保磁力１６００　０ｅの磁気テープを用いて、得られた
磁気ヘッドコアの記録再生特性を評価した。このとき測
定した擬似ギャップの影響による擬似信号の出力を第１
表に示す。表には参考のため、パーマロイを下地層に用
いた場合、およびパーマロイ組成に近いＮｉ−Ｆｅ合金
を下地層に用いた場合の擬似信号の出力も示した。表か
ら明らかなように、パーマロイ組成近傍のＮｉ−Ｆｅ合
金を下地層に用いたときは擬似信号が３ｄＢ以上の値を
示すが、Ｎｉ、Ｆｅの単体金属、もしくは異種元素を数
％程度の微量だけ添加したＮｉ。

Ｆｅを下地層に用いたときは擬似信号が２ｄＢ以下に減
少した。また、Ｎｉ、Ｆｅ以外にもＣｒ。

Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｗ等の金属を下
地層に用いた場合も２ｄＢ以下の擬似信号を示し、フェ
ライトから強磁性膜への酸素の通過を抑制することが確
認された。

表中、強磁性金属膜および下地層は膜形成時のターゲッ
トの組成を示す。従って、ヘッドコア形成後はガラス充
填のプロセスを経ているため１組成が変化していること
が予想される。例えば、下地層をオージェ電子分光法に
よって深さ方向に分析した結果、下地層の存在する所に
酸素も検出されており、部分的に下地層が酸化されてい
ることが明らかになった。

本発明の強磁性膜はＦｅ、Ｃｏを主成分とし、これにＩ
Ｖａ、Ｖａ族元素であるＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ。

Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ等の元素とｌｌＩｂ、ＩＶｂ族元素のＢ
。

Ｃ，Ｎ等の元素を添加したものである。この強磁性膜は
膜形成時、あるいは熱処理を行なうことによってＦｅ、
Ｃｏを主成分とする微結晶膜になり、軟磁気特性を示す
。実際に、ｘｉ回折法によって検討した結果、４００℃
で熱処理した膜の結晶構造はＦｅを主成分とした場合、
体心立方構造、Ｃｏを主成分とした場合、六方細密充填
構造であった。ただし、主成分のＸ線回折ピークは極め
てブロードであり、微結晶粒からなることが明らかにな
った。このとき、Ｆｅ、Ｇｏを主成分とする微結晶膜を
形成するために好ましいＩＶａ、Ｖａ族元素の添加量は
０．５　　から１０ａｔ％であり、ｌｌＩｂ、ＩＶｂ族
元素の添加量は１から２０ａｔ％であった。

なお、この強磁性膜がガラス充填のときにフェライトか
ら酸素を吸収して酸化しやすいのはＩＶ　ａ　。

Ｖａ族元素であるＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ。

Ｔａ等の元素の酸素との親和性が高いからであると考え
られる。ところで、これらのＩＶａ、Ｖａ族元素を含む
本発明の強磁性膜はフェライト等の酸化物基板からの酸
素と反応するだけでなく、充填ガラスと反応することも
ある。このときは本発明の下地層を強磁性膜と充填ガラ
スの間に挿入することによって反応を防止することが出
来た。このときの下地層の厚さは５から１１００ｎが好
ましい値であった。

［実施例２］ 実施例工において下地層の厚さを変化させて、実施例１
と同様の実験を行ない、擬似ギャップの影響を検討した
。第３図には一例として強磁性膜にＦｅ７ａＴａδＣ１
４を用い、下地層にＮｉを挿入したときの下地層厚が擬
似信号におよぼす影響を示す。図から明らかなように、
擬似信号は下地層の厚さが増加するにしたがって減少し
、２Ｏｎｍ付近で最小になった後、再び増加する傾向を
示した。

すなわち、下地層の厚さが１から１１００ｎのときに擬
似信号が２ｄＢ以下になり、擬似ギャップの影響が減少
した。他の下地材料を用いたときも、概ね同様の傾向を
示し、好ましい下地層厚は１から１１００ｎであった。

ここで、下地層厚が２０ｎｍを超えると擬似信号が増加
する理由は必ずしも明確になっている訳ではないが、本
発明者らは下地層の軟磁気特性に関係しているものと推
察している。すなわち、下地層が厚い場合は、下地層自
身の軟磁気特性が良くないと、下地層自身が擬似ギャッ
プとして作用してしまい、擬似信号が現れてしまうもの
と思われる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく、本発明による磁気ヘッドは
擬似ギャップの影響による擬似信号の少ない良好な記録
再生特性を示す。すなわち、この耐熱高飽和磁束密度膜
を磁気記録装置の磁気ヘッド、特にメタルインギャップ
型の磁気ヘッドに用いた場合、５００℃以上の高温でガ
ラス充填を行うことができるようになり、十分な強度を
持つガラス層を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のメタルインギャップ型ヘッドの斜視図
、第２図はギャップ部近傍を示す平面図、第３図は下地
層の厚さが擬似信号出力におよぼす影響を示すグラフの
図である。 １・・・Ｍ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト基板、２・・・強
磁性金属図 乙 兄り算、力゛７入

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＦｅもしくはＣｏを主成分とし、IVａ、Ｖａ、VIａ
   族元素のうちから選ばれた少なくとも一種の元素、およ
   びIIIｂ、IVｂ、Ｖｂ族元素のうちから選ばれた少なく
   とも一種の元素を含有した強磁性膜を酸化物基板上に形
   成せしめてなる磁気ヘッドにおいて、強磁性膜と酸化物
   基板の間にＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ
   、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｗの群より選ばれる少なくとも一種の元
   素からなり、少なくともその一部が酸化物である下地層
   を有することを特徴とする磁気ヘッド。 ２、前記強磁性膜が結晶質であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の磁気ヘッド。 ３、前記下地層の厚さが１から１００ｎｍであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の磁気ヘッド。