JPH035645B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は鉄とアルミニウムと硅素とを含有する
磁性合金膜を作成する為の新規な製造方法に関す
る。

＜従来技術＞ 従来、高飽和磁束密度、高透磁率であり磁気ヘ
ツド材料として極めて有用のものとして鉄・アル
ミニウム・硅素の合金がよく知られている。

従来の鉄・アルミニウム・硅素の合金の膜形成
方法としては次の様なものが知られている。即
ち、 (1) 鉄・アルミニウム・硅素の合金バルク材を研
磨する事によつて所定の膜厚に加工する方法、 (2) スパツタリングにより所定の膜厚の鉄・アル
ミニウム・硅素の合金膜を形成する方法、 (3) 液体急冷法により鉄・アルミニウム・硅素の
合金膜を形成する方法、 である。しかし上記(1)の方法は鉄・アルミニウ
ム・硅素の合金のバルク材が脆性を有するため非
常に加工しにくいものである。又上記(2)の方法で
は成膜速度が非常に遅いため磁気ヘツドコア等の
比較的に厚い膜を作成する為の製法としては量産
性が悪く適さない。又上記(3)の方法では鉄・アル
ミニウム・硅素の合金膜の膜厚が作成条件によつ
て限定されてしまうという制約があり好ましくな
い。更に作成膜を加工する場合における鉄・アル
ミニウム・硅素の合金膜の脆性の問題及び粒径の
大きさにより高周波帯域での良好な特性が望めな
いという問題があり好ましい方法とは言えない。

しかし、上記した問題点を全て解消した製造方
法として本発明者等は既に鉄とアルミニウムと硅
素とによつて構成されたアルミニウムの組成が１
乃至6tw％、硅素の組成が20乃至35wt％である合
金タブレツトに真空中で電子ビームを照射して上
記合金タブレツトを加熱せしめ、該加熱によつて
前記合金タブレツトより蒸発した物質を基板上に
蒸着せしめることによつて適正組成の磁性膜を形
成し更にその磁性膜を400℃乃至800℃の温度範囲
で熱処理することによつて良質な鉄・アルミニウ
ム・硅素の合金膜を作成することができる旨の提
案を行なつている（特願昭58−11041号）。

＜目的＞ 本発明は上記した如き電子ビームによる蒸着法
を用いて鉄・アルミニウム・硅素の合金膜を作成
する手法について更に改善を施した新規且つ有用
な製造方法を提供することを目的とするものであ
る。

＜実施例＞ 次に本発明に係る高透磁率合金膜の製造方法の
実施例について詳細に説明する。

第１図は本発明に係る製法において用いた電子
ビーム蒸着装置の構成説明図である。１は真空ベ
ルジヤーであつてこの内部は高真空に保たれる。
２は蒸着膜を付着する為の基板である。３は該基
板２を加熱する為のヒーターである。４はハース
（るつぼ）であり該ハース４内に合金タブレツト
５が配置される。６はフイラメントであり、該フ
イラメント６から発せられた電子ビーム７は磁界
によつて曲げられて合金タブレツト５に照射せら
れる。８は加熱せられた上記合金タブレツト５か
ら蒸発した物質を遮断あるいは通過せしめるシヤ
ツターである。勿論上記合金タブレツト５の組成
はアルミニウムを１乃至6wt％、硅素を20乃至
35wt％、残りを鉄とする。上記基板２は鉄・ア
ルミニウム・硅素の合金と熱膨張係数が近い、即
ち熱膨張係数が100〜180（×10^-7deg^-1）程度の感
光性ガラス（例えばコーニング社製のホトセラ
ム、ホヤガラス社製のPEGシリーズ）、結晶性ガ
ラス、非磁性フエライト、セラミツク、ステンレ
ス（SUS304）等である。

以上の構成の電子ビーム蒸着装置を用いて次の
様な２種の蒸着条件にて鉄・アルミニウム・硅素
の合金膜を作成した。

即ち、第１の蒸着条件では合金タブレツト５を
アルミニウムが4wt％、硅素が27.5wt％の組成の
ものを使用し、基板２の温度を蒸着膜の密着性を
向上させる為にヒータ３により400℃に加熱（100
〜600℃が好ましい）し、蒸着工程における電子
銃への投入パワーを10KWに設定し、電子ビーム
をハース４内に掃射（sweep）し、上記電子銃へ
の投入パワーを上昇せしめ10KWに達した時から
３分間経過する迄の間シヤツター８を閉成して基
板２上において蒸着を遮断し、その後シヤツター
８を開成して基板２上において蒸着膜を形成し
た。そして蒸着時間を10分間として4.1μｍの膜厚
を得た。

又第２の蒸着条件では、合金タブレツト５をア
ルミニウムが5wt％、硅素が26wt％の組成のもの
を使用し、基板２の温度を蒸着膜の密着性を向上
させる為にヒータ３により400℃に加熱（100〜
600℃が好ましい）し、蒸着工程における電子銃
への投入パワーを10KWに設定し電子ビームをハ
ース４内全体に掃射（sweep）し、上記電子銃へ
の投入パワーを上昇せしめ10KWに達した時から
３分間経過する迄の間シヤツター８を閉成して基
板２上における蒸着を遮断し、その後シヤツター
８を開成して基板２上において蒸着膜を形成し
た。そして蒸着時間を20分間として7.4μｍの膜厚
を得た。

ここで、第１の蒸着条件及び第２の蒸着条件に
於いて、後記する理由に基き所定時点より電子銃
への投入パワーを9KWに減少させている。

第１の蒸着条件及び第２の蒸着条件によつて得
られた鉄・アルミニウム・硅素の合金膜の特性は
共に飽和磁束密度12000G、ビツカース硬度600、
電気抵抗85μΩcmであつた。その鉄・アルミニウ
ム・硅素の合金膜上に保護層としてSiO₂膜を被
覆し、600℃で２時間熱処理した後徐冷した。そ
の時上記鉄・アルミニウム・硅素の合金膜の保磁
力は第１の蒸着条件のもの、第２の蒸着条件のも
の共に1.7Oeであつた。

第２図に上記第１の蒸着条件（膜厚ｔ＝4.1μ
ｍ）及び第２の蒸着条件（膜厚ｔ＝7.4μｍ）によ
つて得た鉄・アルミニウム・硅素の合金膜の
0.5MHzでの実効透磁率の有効分μ′（0.5）で規格化
した実効透磁率の有効分μ′の周波数特性（0.5M
Hz乃至30MHz）を示す。同図に示される如く、実
効透磁率の有効分μ′の周波数特性において、膜厚
7.4μｍの鉄・アルミニウム・硅素の合金膜は膜厚
4.1μｍの鉄・アルミニウム・硅素の合金膜に比較
して低い周波数から減少を始めている。

一般に高透磁率磁性材料には高周波において以
下に示す如く透磁率低下の原因となる損失が存在
する。即ち、(1)ヒステリシス損失、(2)渦電流損
失、(3)残留損失である。この中、上記(2)渦電流損
失は鉄・アルミニウム・硅素の合金膜の様な合金
磁性材料の場合大きな割合を占める。そして、膜
厚の厚いものの方がこの損失がより大きくな。

これら磁気損失が原因して第２図の如く、膜厚
7.4μｍの鉄・アルミニウム・硅素の合金膜の実効
透磁率の有効分μ′の周波数特性は膜厚4.1μｍの
鉄・アルミニウム・硅素の合金膜に比べて特性の
立下がりが悪くなつていると考えられる。この観
点から、必要な高周波まで必要な透磁率を得るこ
とのできる鉄・アルミニウム・硅素の合金膜を得
る為には鉄・アルミニウム・硅素の合金膜を薄く
蒸着し、その上に非磁性膜（例えばSiO₂膜）を
蒸着し、更にその上に鉄・アルミニウム・硅素の
合金膜を薄く蒸着し、更にその上に上記非磁性膜
を蒸着するという工程を繰り返し行なうという多
層構造を採ることが必要となる。第３図に鉄・ア
ルミニウム・硅素の合金膜を３層に分離して層設
し、トータルの層厚を22.5μｍとした鉄・アルミ
ニウム・硅素の合金膜の実効透磁率の有効分μ′の
周波数特性を示す。同図に示す如く層厚は22.5μ
ｍと厚くとも周波数特性は7.4μｍのものと同程度
の立下がり特性が得られている。尚、上記の如く
鉄・アルミニウム・硅素の合金膜の各層を分離し
て層設してなる多層構造膜を作成する場合は鉄・
アルミニウム・硅素の合金膜とその中間に位置す
る非磁性膜とは同一真空中にて連続工程にて蒸着
することが望ましい。その理由は鉄・アルミニウ
ム・硅素の合金膜の表面が活性であるので、その
表面が大気に触れることによる表面酸化等による
鉄・アルミニウム・硅素の合金膜の特性劣化を防
ぐことになるからである。

さて、上記の如き多層構造膜を作成する場合、
鉄・アルミニウム・硅素の合金膜の表面が滑らか
であるという点が極めて重要になる。何故ならば
鉄・アルミニウム・硅素の合金膜の表面に突起物
がある場合その様な膜上に非磁性膜を被覆し、更
にその上に同様な突起物がある鉄・アルミニウ
ム・硅素の合金膜を被覆する構造とすれば、各
鉄・アルミニウム・硅素の合金膜間において磁気
的、電気的シヨートを引き起こす可能性があり不
安定であるからである。しかし、本発明では上記
鉄・アルミニウム・硅素の合金膜の表面を滑らか
にする為の新規な技術的手段を採用している。

以下にこの技術的手段について説明を行なう。
第４図に蒸着工程におけるアルミニウム及び鉄の
各蒸着速度の変化特性を示す。同図における時間
的起点は前述の蒸着条件における電子銃への投入
パワーが10KWに達した時点である。同図に示す
如く電子銃への投入パワーが10KWに達したから
３分間シヤツターを閉成し、その後シヤツターを
開成するのであるが、アルミニウムの蒸着速度は
最初次第に減少するものの、ある時点（同図で12
分）を境にして上昇し、次に再び減少する。そし
て本発明者はこのアルミニウムの蒸着速度が上昇
する時に溶融状態の変化により突沸が発生するこ
とを見い出した。そしてこの突沸を防ぐ為には電
子銃への投入パワーをある程度（蒸着速度に影響
を及ぼさない程度…具体的には9KW）減少させ
れば良いことを見い出した。実際にはアルミニウ
ムの蒸着速度が上昇する時より僅か前（同図で11
分）から電子銃への投入パワーを減少させた。こ
の手法を用いた時鉄・アルミニウム・硅素の合金
の蒸着膜表面は非常に滑らかであつた。尚、同図
で12分から電子銃への投入パワーを減少させても
鉄・アルミニウム・硅素の合金の蒸着膜表面を滑
らかに出来ることを確認している。

＜効果＞ 本発明の手法は成膜速度の速い電子ビーム蒸着
によつて鉄・アルミニウム・硅素の合金膜を作成
するものであつて量産性に優れ、しかも従来のバ
ルクによるヘツドでは得られなかつた特性の改善
を得た。又従来のバルクによる加工の困難さも克
服できた。更に蒸着途中での突沸の発生を抑制で
き、多層構造膜を安定的に作成できたものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る製法において用いた電子
ビーム蒸着装置の構成説明図、第２図は単層膜の
実効透磁率の有効分μ′の周波数特性のグラフ図、
第３図は多層膜の実効透磁率の有効分μ′の周波数
特性のグラフ図、第４図はFe、Al成分の蒸着速
度変化のグラフ図を示す。 図中、１：真空ベルジアー、２：基板、３：ヒ
ーター、４：ハース、５：合金タブレツト、６：
フイラメント、７：電子ビーム、８：シヤツタ
ー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄とアルミニウムと硅素とによつて構成され
   アルミニウムの組成が１乃至6wt％、硅素の組成
   が20乃至35wt％である合金タブレツトを、真空
   中で電子銃により電子ビームを照射することによ
   り加熱せしめて、鉄・アルミニウム・硅素の合金
   膜の蒸着を行う高透磁率合金膜の製造方法であつ
   て、 前記アルミニウムの蒸着速度が上昇する時間近
   辺に於いて電子銃への投入パワーを、突沸が発生
   しない程度に減少せしめたことを特徴とする高透
   磁率合金膜の製造方法。 ２ 前記合金膜を複数層形成し、各合金膜の間に
   非磁性層を形成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の高透磁率合金膜の製造方法。