JPH03263306A

JPH03263306A - 磁性体膜および磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH03263306A
Application number: JP26432190A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Ishiwata; 延行石綿; Chizuko Wakabayashi; 若林　千鶴子
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-02-02
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1991-11-22

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、磁性体膜および磁気ヘッドに関し特に、デジ
タルＶＴＲ、ハイビジョンＶＴＲ等で要求される、高密
度磁気記録、再生に優れた特性を有する磁気ヘッドと磁
気コア材に関する。

（従来の技術）従来、磁気へラドコア材としては、フェライト、パーマ
ロイ、センダスト、Ｃｏ系アモルファス等が用いられて
来た。しかしながら、これらの材料は、飽和磁束密度（
Ｂｓ）がフェライトで５ｋＧ程度、パーマロイで６〜８
ｋＧ、センダストで１０ｋＧ程度、Ｇ。

系アモルファスで８ｋＧ程度であり、高密度な磁気記録
、再生の特性を向上させるためには、Ｂｓを増大させる
必要があった。

これらに対し、最近ＦｅＭＣ（ＭはＺｒ、Ｔｉ、　Ｈｆ
、　Ｔａ、　Ｎｂのうち一種以上）なる組成を持つ合金
において、１６ｋＧ程度のＢｓを有する、良好な軟磁性
膜が報告されている（信学技報ＭＲ８９−１２（１９８
９））。

（発明が解決しようとする課題）しかし、このＦｅＭＣ（ＭはＺｒ、　Ｔｉ、　Ｈｆ、　
Ｔａ、　Ｎｂ）の組成より戊る軟磁性膜は、以下の様な
問題点を有している。

第１に、炭素（Ｃ）を多く含むため、さび易い点である
。８０°０９０％ＲＨ１１２００時間の腐食テストでは
Ｂｓで３０％の低下が認められ、さびの進行が認められ
たく第５図参照）。

第２に高度が低い点である。ＦｅＭＣ膜のビッカース硬
度Ｈｖは高々４００程度であり、現在ビデオヘッド等で
実用化されているセンダストのＨｖ６００に比べても小
さい。現行のセンダストであっても磨耗が問題となって
いることからも今後、デジタル画像、ハイビジョン画像
を得るためにさらにテープとヘッドの相対速度が大きく
なり、またテープテンションも増大するＶＴＲにおいて
は、磨耗条件の厳しくなる事は必至であり、ＦｅＭＣ膜
の実用化は困難である。

第３に、良好な軟磁気特性を示す組成領域でのＢｓは高
々１６ｋＧであり、たとえば１７ｋＧを越えるＢｓを持
つ組成では、良好な軟磁気特性の得られない点である。

（信学技報ＭＲ８９−１２（１９８９））。磁気記録の
分野では、記録の高密度化に伴い、益々大きなりｓを持
つコア材が求められており、この点でもＦｅＭＣ系の材
料は問題があった。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記の問題点を解決するものである。Ｆｅｘ
ＭｙＮｚの組成から成ることを特徴とする磁性体膜であ
り、ＭはＺｒ、　Ｎｂ、　Ｈｆ、　Ｔａ、　Ｍｏ、　Ｔ
ｉより成る群から選択された少なくとも１種の金属であ
りＮは窒素であって、ｘ、　ｙ、　ｚを原子パーセント
とするとそれぞれ７０．５＜ｘ＜８４７９ニ１４９＜ｚ＜１５．５ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００の範囲にあることを特徴とする磁性体膜およびこれを用
いた磁気ヘッドである。

後に示すように本発明において、Ｚｒ、　Ｎｂ、　Ｈｆ
、　Ｔａ。

Ｍｏ、Ｔｉより成る群から選択された少なくとも１種類
の金属の含有量ｙは７〜１４原子％の範囲である。また
窒素の含有量２は９〜１５．５原子％の範囲である。こ
のｙ、ｚを満たし、残りの取分をＦｅとする時、優れた
軟磁気特性が得られる。本発明によるＦｅＭＮ膜はスパ
ッタ法、真空蒸着法等の物理的気相成長法により成膜さ
れる。この際窒素は、雰囲気ガスから供給されることも
、また、膜の母材から供給されることも、どちらも可能
である。成膜直後のＦｅＭＮ膜は本発明組成内では非晶
質相を含む構造でありＢｓは１５ｋＧ以下である。これ
に適当な熱処理を施すことにより膜全体が微結晶粒組織
となり、軟磁気特性が改善されるとともにＢｓも１６〜
１８ｋＧとなる。熱処理は通常、真空中、窒素ガス中、
アルゴンガス等の不活性ガス中にて行われる。

熱処理温度及び時間は、膜厚及び組成により異なるが、
一般的に結晶化温度より高い４５０’Ｃ〜５５０°Ｃで
５分から２５時間程度が望ましい。

熱処理の際の昇温や冷却の条件は条件に応じて任意に変
えることができる。また同一温度または異なる温度で複
数回にわけ熱処理を行ったり、多段の熱処理パターンで
熱処理を行うこともてきる。更には、本合金は熱処理を
直接あるいは交流の磁場中で行うこともできる。磁場中
熱処理により本合金に磁気異方性を生じさせることがで
きる。本合金膜からなる磁心の磁路方向の磁場を印加し
熱処理した場合は、特に高角形比の特性が得られ、磁路
と垂直方向に磁場を印加し熱処理した場合は低角形で高
透磁率の特性となる。

磁場は熱処理の間中かける必要はなく、本発明に係る合
金のキュリー温度Ｔｃより低い温度だけ印加すれば十分
効果が得られる。本発明に係る合金のＴｃはスパッタ成
膜直後の非晶質的な場合より熱処理により形成される微
結晶相のＴｃが上昇しており、非晶質相のＴｃより高い
温度でも磁場中熱処理が適用できる。また回転磁場中熱
処理を熱処理工程の１部で行っても良い。また熱処理を
２段階以上で行うことができる。また、張力や圧縮力を
加えながら熱処理を行い磁気特性を調整することもでき
る。

（作用）ＦｅＭＮ膜の軟磁性発生原因は以下の様に考えられる。

すなわち、物理的気相成長法により成膜されたＦｅＭＮ
膜は上記の熱処理によりｂｃｃＦｅ固容体結固粒体結晶
粒れる。この時同時に窒素と化合物を生成し易いＭ原子
が選択時に窒化物を生成し、結晶粒の成長を抑制する。

結果として、微結晶粒組織となり、良好な軟磁性を示す
。

なお、Ｏ，Ｐ、　Ｓ、　Ｈ等の不可避的不純物やＣａ、
　Ｓｒ。

Ｂａ、Ｍｇ等については所望の特性が劣化しない程度に
含有しても本発明合金と同一とみなすことができるのも
もちろんである。

（実施例）スパッタ法により、結晶化ガラス基板上に２〜６□ｍの
膜厚でいろいろな組成のＦｅＭＮ膜を成膜した。Ｎはス
パッタ中にＮ２ガスを添加することにより供給した。ス
パッタ成膜後、ｌＸｌ０−５Ｔｏｒｒ以下の真空中５０
０〜５５０’Ｃで１時間の熱処理を施した。第１図は、
ＦｅＭＮ組成膜においてＭをＴａとした時の種々の組成
での保磁力Ｈｅである。Ｔａが７〜１４ａｔ％で、かつ
、Ｎが９〜１５．５ａｔ％の領域でＨｅは１（Ｏｅ）以
下となり良好な軟磁気特性を示した。

第２図は、ＦｅＭＮ組成膜において、ＭをＴａとした時
の種々の組成での飽和磁束密度Ｂｓを示す。第１図で良
好な軟磁気特性を示した領域でＢｓがおよそ１６〜１８
ｋＧと大きな値を示した。なお本作製方法による場合、
より良好な磁気特性を得るためには膜厚が２ｐｍ以上で
あることが望ましい。

第３図は、Ｔａ：８．Ｏａｔ％、Ｎ：１３．Ｏａｔ％、
残余Ｆｅから成るＦｅＴａＮ膜の磁化曲線を、第４図は
、第３図と同じ膜の透磁率の周波数特性を示す。Ｈｅが
０．１３０ｅと小さく、かつ、Ｂｓは１８ｋＧと大きい
、また、透磁率はＩＭＨｚで６４４０．２０ＭＨｚでも
１６５０と高く、極めて良好な軟磁気特性を持つ膜であ
った。

第３図、第４図はＦｅＴａＮ膜の代表的な特性を示すも
のであり、第１図、第２図に示した組成領域内であれば
、はぼこれと同等の特性を有する。

第３図においてＦｅＴａＮ膜で１８ｋＧの大きなりｓが
実現している。これは、従来のＦｅＭＣ（Ｍ：Ｚｒ、　
Ｔｉ、　Ｈｆ。

Ｔａ、　Ｎｂ）膜では再現しなかった値である。また第
４図中に従来例としてＦｅ７９．ｌＨｆ７．６Ｃ１３，
３（数値は原子パーセント）膜の透磁率を破線で示す。

本発明による磁性体膜がＦｅＭＣ膜に対し透磁率でも優
れていることが分かる。

以上のような、優れた軟磁気特性は、膜中のＴａが活性
であり、膜中のＮと選択的に窒化することに起因する。

すなわち、本発明による膜はスパッタ成膜後適度な熱処
理を施すと、ｂｃｃＦｅ固溶体結晶相が析出するととも
に、Ｔａが選択的にＮと結び付き、ＴａＮ等の窒化物が
生成される。この窒化物が結晶粒の成長を著しく制御し
、熱処理後の膜は極微結晶粒から成る膜となり良好な軟
磁性を示す。第５図に本発明によるＦｅＴａＮ膜、従来
例としてのＦｅＺｒＣ膜の８０°Ｃ９０％ＲＨ雰囲気中
での腐食（さび）によるＢｓの経時変化を示す。ＦｅＺ
ｒＣ膜は、Ｃを含むことから腐食が進行し、１２００時
間経過後、Ｂｓは約％７０に減少した。それに対し、Ｆ
ｅＴａＮ膜は、１２００時間経過後もＢｓの減少は認め
られなかった。また、本発明によるＦｅＴａＮ膜のビッ
カース硬度Ｈｖを測定したところ、Ｈｖ＝６００−８０
０が得られ、従来のＦｅＭＣのＨｖ＜４００に比べ大き
くまた、センダスト並み、あるいは、それ以上の硬度を
持つことが判った。

Ｍとして、Ｔａ以外のＺｒ、　Ｎｂ、　Ｍｏ、　Ｈｆ、
　Ｔｉを用いた場合もＴａと同様な結果が得られた。こ
れは前述したとおりＴａと同様にＺｒ、　Ｎｂ、　Ｈｆ
、　Ｔｉが活性であり熱処理により、膜中で選択的にＮ
と結び付き、膜がＴａの場合と同様微結晶組織化するこ
とからその磁気特性は説明される。また、Ｔａの場合と
同様に、耐食性、高度が向上した結果が得られた。

次に、セラミック基板上に、スパッタ法によりＦｅ（７
９，７ａｔ％）−Ｎ（１１，０）−Ｔａ（９，３）なる
組成の膜を５μｍ厚、中間層としてＡｌ２Ｏ３膜０．１
μｍ厚を介して、４層威膜し、膜厚がトラック巾となる
第６図に示す構造の磁気ヘッドを作製した。ＦｅＴａＮ
膜の磁気特性は、飽和磁束密度４πＭｓ　１７ｋＧ、透
磁率、約２０００（２０ＭＨｚにて）であった。第７図
に、メタルテープ（保磁力１５０００ｅ）を使用、テー
プヘッド相対速度２１ｍ／ｓｅｅの時の、本ヘッドの規
格化出力の周波数依存性を示す。併せて、Ｆｅ５ｉＡｌ
系合金膜を用いた従来ヘッドの特性を示す。Ｆｅ５ｉＡ
１膜の磁気特性は４πＭｓ　１０ｋＧ、μは約１００１
０００（２０にて）であった。

ＦｅＴａＮ膜の高４πＭｓ、高□特性により、従来ヘッ
ドを越える大きな出力が高周波でも得られている。

ＦｅＴａＮ膜のみならず、前述の他の組成を有する金属
軟磁性体膜を使用した場合、４πＭｓが大きく、μの高
い膜はと゛、高出力はヘッドが得られた。

（発明の効果）以上の通り、本発明により１６〜１８ｋＧの大きなりｓ
と良好な軟磁気特性を持ち、さらに従来より知られてい
るＦｅＭＣ（ＭはＺｒ、　Ｈｆ、　Ｔｉ、　Ｔａ、　Ｎ
ｂ）合金膜に優る耐食性、硬度を持つ磁気ヘッド磁気コ
ア用の磁性体膜を得ることができる。また、大きな出力
が高周波でも得られる磁気ヘッドが実現した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＦｅＴａＮ組戒膜の組成の組成でのＨｅの値
を示す図、第２図は、ＦｅＴａＮ組戒膜の組成の組成で
のＢｓの値を示す図、第３図はＦｅＴａＮ膜の代表的な
磁化曲線図、第４図はＦｅＴａＮ膜の代表的な透磁率周
波数特性図、第５図は８０°Ｃ９０％ＲＨ環境中にＦｅ
ＴａＮ膜、ＦｅＺｒＣ膜を放置した時のＢｓの経時変化
を示す図。、第６図は本発明による磁気ヘッドの外観図
であり、１はセラミック製、成るいはガラス製の基板、
２は金属軟磁性体膜、第７図は、本発明による磁気ヘッ
ドの出力の周波数特性を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】（１）Ｆｅ＿ｘＭ＿ｙＮ＿ｚの組成から成ることを特徴
とする磁性体膜であり、ＭはＺｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，
Ｍｏ，Ｔｉより成る群から選択された少なくとも１種の
金属でありＮは窒素であって、ｘ，ｙ，ｚを原子パーセ
ントとするとそれぞれ７０．５＜ｘ＜８４７≦ｙ≦１４９＜ｚ＜１５．５ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００の範囲にあることを特徴とする磁性体膜。（２）特許請求の範囲第１項記載の磁性体膜を磁気コア
としたことを特徴とする磁気ヘッド。