JPH05290330A - 耐食性磁性膜用ターゲットおよびこれを用いた磁気ヘッド - Google Patents

耐食性磁性膜用ターゲットおよびこれを用いた磁気ヘッド

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JPH05290330A
JPH05290330A JP4081897A JP8189792A JPH05290330A JP H05290330 A JPH05290330 A JP H05290330A JP 4081897 A JP4081897 A JP 4081897A JP 8189792 A JP8189792 A JP 8189792A JP H05290330 A JPH05290330 A JP H05290330A
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JP
Japan
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magnetic
corrosion
magnetic film
resistant magnetic
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JP4081897A
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Hitoshi Nakamura
斉 中村
Moichi Otomo
茂一 大友
Yoshitsugu Koiso
良嗣 小礒
Takeshi Miura
岳史 三浦
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/18Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates by cathode sputtering
    • H01F41/183Sputtering targets therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁気ディスク装置やデジタルVTRなどに用い
られる磁気ヘッドや磁気ヘッドのコア材に適した低磁
歪、高飽和磁束密度で良好な軟磁気特性を有し、しかも
耐食性に優れた強磁性膜を形成するためのスパッタ用タ
ーゲットに関する。 【構成】(Fe,Co)M(C,N)系合金(但し、M
はHf、Zr、Ta、Nb、W、Mo、Tiより選ばれ
る少なくとも一種以上の元素、Cは炭素、Nは窒素)に
CrとRhおよび/あるいはRuを同時に添加した強磁
性膜を形成するためのスパッタ用ターゲット。 【効果】本発明のターゲットを用いることにより、低磁
歪、高飽和磁束密度で良好な軟磁気特性を有し、しかも
優れた耐食性を有する強磁性膜が得られた。また、本発
明のターゲットを用いて形成した強磁性膜をコア材に用
いた磁気ヘッドでは再生出力が高く、しかも長時間安定
な再生出力が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高飽和磁束密度、高透磁
率、高耐熱性でしかも耐食性に優れた磁性膜を形成する
ためのターゲットに関し、特に磁気ディスク装置やデジ
タルVTRなどに用いられる磁気ヘッドや磁気ヘッドの
コア材に適した強磁性金属膜を形成するためのターゲッ
トに関する。
【0002】
【従来の技術】磁気記録の高密度化に伴い、高保磁力媒
体にも充分な書き込みが可能な Metalin Gap ヘッドが
注目されている。しかし、Metal in Gap ヘッドはガラ
スボンディングという高温プロセスを必要とするため、
熱安定性の高い磁性膜が要求される。Metal in Gap ヘ
ッドに用いられる比較的熱安定性の高い磁性膜としては
Co系の非晶質合金、センダスト合金さらには特開平3
−20444に示されたFe(Ti,Zr,Hf,N
b,Ta,Mo,W)Cで表されるような炭素や窒素を
比較的多量に含む磁性合金などが知られている。
【0003】これ等の磁性膜について恒温恒湿試験や塩
水噴霧試験により膜の耐食性を評価した結果、Co系の
非晶質合金およびセンダスト合金では比較的優れた耐食
性を示すが、良好な軟磁気特性を示す組成での飽和磁束
密度は1.1〜1.3Tと比較的低い。これに対し、
(Fe,Co)(Ti,Zr,Hf,Nb,Ta,M
o,W)(C,N)で表されるような炭素や窒素を比較
的多量に含む磁性合金では良好な軟磁気特性を示す組成
での飽和磁束密度が1.3〜1.6Tと高いにもかかわ
らず、耐食性に問題があり、磁気ヘッド作製プロセス中
に腐食したりあるいは長期にわたり記録再生試験を行う
と再生出力が低下する等、膜の腐食に関連する問題が生
ずることが明らかとなった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】比較的高い飽和磁束密
度を示す上記(Fe,Co)(Ti,Zr,Hf,N
b,Ta,Mo,W)(C,N)膜の耐食性向上を目的
に、従来から耐食性向上に効果があるといわれている元
素(Cr,Rh,Ru)を添加し耐食性を調べた。その
結果、いずれの元素も耐食性向上には効果があり、特に
Crは耐食性ばかりでなく膜の軟磁気特性をも改善する
効果があることが分かった。しかし、Coに比べて耐食
性の劣るFe系の合金膜においては、いずれの元素も耐
食性を向上させるために添加量を増やすと磁歪は正側に
増加し、良好な耐食性が得られる組成では磁歪が20×
10~7以上と大きくなり低磁歪の膜が得られなかった。
【0005】本発明の目的は、膜の耐食性がセンダスト
合金なみに優れ、しかも低磁歪でセンダスト合金よりも
高い飽和磁束密度を有する磁性膜を形成するための耐食
性磁性膜用ターゲットおよびこれを用いて形成した磁性
膜を用いた高密度磁気記録用の磁気ヘッドを提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は(Fe,C
o)M(C,N)合金(但し、MはIVa,Va,VIa族
より選ばれる元素、Cは炭素、Nは窒素)に種々の元素
を添加し、低磁歪で良好な軟磁気特性を示し、しかも比
較的良好な耐食性を示す磁性膜を形成するのに必要なタ
ーゲット組成について検討した。その結果、MとしてH
f、Zr、Ta、Nb、W、Mo、Tiより選ばれる少
なくとも一種以上の元素に、さらに(Cr+Rh)、
(Cr+Ru)、(Cr+Rh+Ru)の内のいずれか
一つを適量加えたターゲットを用いて形成した磁性膜で
は低磁歪で良好な軟磁気特性を示し、しかも優れた耐食
性も示すことが分かった。
【0007】また、本発明のターゲットを用いて形成し
た磁性膜を磁気ヘッドの磁気回路の少なくとも一部に用
いることにより、優れた記録再生特性を有する磁気ヘッ
ドを得ることができた。
【0008】
【作用】上述の(Fe,Co)M(C,N)合金では、
M元素は熱処理により炭化物や窒化物となり、主にFe
やCoの結晶粒界に析出してFeやCoの結晶粒成長を
抑制し、膜の耐熱性向上に寄与する。Cr,Rh,Ru
より選ばれた元素は単独で膜の耐食性向上に効果がある
ことが知られていたが、特にFe系の合金膜においては
良好な耐食性を示す組成では低磁歪の膜が得られなかっ
た。各種元素を組合せたターゲットを作製し、検討した
結果、上記(Fe,Co)M(C,N)系合金にCrと
Rh、CrとRu、CrとRhとRuからなる組合せの
元素を添加したターゲットを用いて作製した膜では、耐
食性がセンダスト合金なみに優れ、低磁歪で良好な軟磁
気特性を示す膜を得ることができた。
【0009】上記特性とともに膜の飽和磁束密度がセン
ダスト合金と同等あるいはそれ以上となるターゲット組
成について検討した結果、FeあるいはCoを主成分と
し、Hf、Zr、Ta、Nb、W、Mo、Tiより選ば
れる元素のターゲット中での総濃度が0.4から20a
t%、C,Nより選ばれる元素の総濃度が0.6から2
0at%、Rhおよび/あるいはRuの総濃度が0.1
から10at%、さらにCr濃度が0.5から10at
%であることが明らかとなった。上記組成値はスパッタ
ガスに純Arを用いた場合の値であり、スパッタガスと
してAr+N2、Ar+O2、Ar+CH4等の上記IVa
〜VIa族元素(Hf、Zr、Ta、Nb、W、Mo、T
i)とも比較的低温(300〜600℃)で反応しやす
いガス種を用いた場合には最適組成値が変化した。また
チップをターゲット上に置くあるいは貼付て用いるいわ
ゆる貼り付けターゲットの場合はチップの数、形状、配
置等に充分注意する必要がある。
【0010】
【実施例】以下に表を用いて本発明を説明する。
【0011】実施例1 磁性膜の作製にはRFスパッタリング装置を用いた。ス
パッタリングは以下の条件で行った。
【0012】イオンガス Ar スパッタリング時のガス圧 6.6×10~1Pa 高周波電力 400W 基板温度 50〜100℃(水冷) 本実施例では種々の組成の焼結ターゲットを用いて膜作
製を行った。基板には直径10mmの結晶化ガラスを用
いた。膜厚2μmの膜を作製し、Arガス雰囲気中で5
75℃、1時間の熱処理を行い、磁気特性の測定と耐食
性試験を行った結果を表1に示す。表中、ターゲット組
成は鋳込み値である。鋳込んだターゲット片についてE
PMAや炭素については燃焼赤外吸収法等の手法により
組成分析を行った結果、鋳込み値と分析値の差は最大
0.5at%で、これは分析精度の範囲内であることか
ら、目的とする組成のターゲットが得られているものと
考えられる。特性の測定は保磁力がB−Hカーブトレー
サ(50Hz)、飽和磁束密度がVSM、磁歪が光テコ
法で、また耐食性の評価は恒温恒湿試験(80℃,90
%)により膜の磁化が10%減少した時間で表した。
【0013】
【表1】
【0014】この結果、番号1から3のCr,Ru等の
元素を無添加あるいは少量添加したターゲットを用いた
膜では低磁歪で比較的良好な軟磁気特性を示すが耐食性
に問題があることが分かった。また番号4から6に示し
たCr,Ru,Rh等の元素を比較的多く含むターゲッ
トを用いた膜では良好な耐食性を示すが、磁歪は20×
10~7以上と大きい。これに対し、番号7から13に示
したFe、Co、あるいはCoFeにHf、Zr、T
a、Nb、W、Mo、Tiより選ばれる元素とCを主成
分とする合金に、(Cr+Rh)、(Cr+Ru)、
(Cr+Rh+Ru)の内のいずれか一つの組合せ元素
群を適量含むターゲットを用いた膜では、低磁歪で良好
な軟磁気特性を示し、しかも耐食性も良好なことから、
磁気ディスク装置やデジタルVTRのような高密度磁気
記録用磁気ヘッドのコア材に適した材料であることが分
かった。ここで、CrとRhおよび/あるいはRuを複
合添加することにより、膜の磁歪が単独の添加膜に比べ
て減少した原因については不明であり、現在解析中であ
る。
【0015】実施例2 イオンガスにAr+N2、Ar+CH4、Ar+N2+O2
を用いて作製した磁性膜についての結果を以下に示す。
ガス圧、高周波電力等の他のスパッタ条件については実
施例1と同じである。
【0016】種々の組成の焼結ターゲットを用いて膜を
作製し、Arガス雰囲気中で575℃、1時間の熱処理
後、磁気特性の測定と耐食性試験を行った結果を表2に
示す。表中、ターゲット組成は実施例1と同様に鋳込み
値で、膜組成はEPMAによる分析値である。特性測定
および耐食性の評価法は実施例1と同じである。
【0017】
【表2】
【0018】この結果、番号1から3のCr,Ru等の
元素を無添加あるいは少量添加したターゲットを用いた
膜では低磁歪で比較的良好な軟磁気特性を示すが耐食性
に問題があることが分かった。また番号4,5に示した
Ru,Rh等の元素を比較的多く含むターゲットを用い
た膜では良好な耐食性を示すが、磁歪は25×10~7
上と大きい。これに対し、番号6から10に示したF
e,Co,あるいはCoFeにHf、Zr、Ta、N
b、W、Mo、Tiより選ばれる元素と、(Cr+R
h)、(Cr+Ru)、(Cr+Rh+Ru)の内のい
ずれか一つの組合せ元素群を適量含むターゲットを用い
た膜では、低磁歪で良好な軟磁気特性を示し、しかも耐
食性も良好なことから、高密度磁気記録用磁気ヘッドの
コア材に適した材料であることが分かった。本実施例で
は、イオンガスにAr+N2、Ar+CH4、Ar+N2
+O2等を用いて磁性膜を形成したが、作製された膜の
特性は表1とほぼ同等であることから、ターゲット組成
が適正であればイオンガス種の影響は小さいものと考え
られる。
【0019】実施例3 実施例1,2の表中に示された代表的なターゲットを用
いて形成した強磁性膜からなる磁気ヘッドを試作し、保
磁力1500Oeのメタルテープを用いて長期にわたる
記録再生試験を行った。実験は実施例1,2と同様に8
0℃,90%の恒温恒湿試験を行いながら、定期的に上
記の測定系を用いて記録再生特性の測定を行い、再生出
力の変化を調べた。磁気ヘッドには特開昭62−601
13に示されたフェライト基板上に上記の強磁性膜を形
成した構造のものを用いた。磁性膜膜厚はいずれも6μ
mである。表3に恒温恒湿試験時間に対する再生出力
(mVp−p)の測定結果を示す。
【0020】
【表3】
【0021】表3に示された組成はいずれもターゲット
組成である。表3の恒温恒湿試験による再生出力の変化
から、本発明によるターゲットを用いて形成した強磁性
膜の耐食性はセンダスト合金と同等あるいはそれ以上と
推定される。また、再生出力はセンダスト合金やFe73
Zr913Cr5合金ターゲットを用いて形成した強磁性
膜をコア材に用いた磁気ヘッドに比べて高く、50日の
恒温恒湿試験後でも再生出力は20%程度低下するだけ
であった。これは本発明のターゲットを用いて形成した
強磁性膜が低磁歪、高飽和磁束密度でしかも耐食性も良
好なためと考えられる。これに対し、FeTaCターゲ
ットを用いて形成したFeTaC膜は本発明と同程度の
高い飽和磁束密度を示すにもかかわらず、耐食性が劣る
ために再生出力は急激に低下したものと考えられる。さ
らに、本発明と同程度の高い飽和磁束密度を有するFe
TaCCrターゲットを用いて形成したFeTaCCr
膜をコア材に用いた磁気ヘッドの再生出力が低い原因は
磁歪が大きいことが原因しているものと思われる。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のターゲット
を用いることにより、高い飽和磁束密度、良好な軟磁気
特性、低磁歪で、しかも耐食性に優れている強磁性膜を
得るのに効果がある。また本発明のターゲットを用いて
形成した強磁性膜を磁気ヘッドコアあるいは磁気ヘッド
コアの一部に用いることにより記録再生特性に優れ、し
かも優れた耐食性を有する磁気ヘッドを得るのに効果が
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 岳史 茨城県勝田市大字稲田1410番地 株式会社 日立製作所AV機器事業部内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Hf,Zr,Ta,Nb,W,Mo,Ti
    より選ばれる少なくとも一種以上の元素とC,Nより選
    ばれる少なくとも一種以上の元素を含むFeあるいはC
    oを主成分とする強磁性金属合金にさらにRhおよび/
    あるいはRuとCrとを同時に添加したことを特徴とす
    る耐食性磁性膜用ターゲット。
  2. 【請求項2】前記Hf,Zr,Ta,Nb,W,Mo,
    Tiより選ばれる元素のターゲット中の総濃度が0.4
    から20at%、前記C,Nより選ばれる元素の総濃度
    が0.6から20at%、前記Rhおよび/あるいはR
    uの総濃度が0.1から10at%、さらに前記Cr濃
    度が0.5から10at%であり、残りが主にFe、C
    oより選ばれる少なくとも一種以上の元素であることを
    特徴とする請求項1記載の耐食性磁性膜用ターゲット。
  3. 【請求項3】Hf,Zr,Ta,Nb,W,Mo,Ti
    より選ばれる少なくとも一種以上の元素を含むFeある
    いはCoを主成分とする強磁性金属合金にさらにRhお
    よび/あるいはRuとCrとを同時に添加したことを特
    徴とする耐食性磁性膜用ターゲット。
  4. 【請求項4】前記Hf,Zr,Ta,Nb,W,Mo,
    Tiより選ばれる元素のターゲット中の総濃度が0.5
    から25at%、前記Rhおよび/あるいはRuの総濃
    度が0.1から12at%、さらに前記Cr濃度が0.
    6から12at%であり、残りが主にFe、Coより選
    ばれる少なくとも一種以上の元素であることを特徴とす
    る請求項3記載の耐食性磁性膜用ターゲット。
  5. 【請求項5】請求項1から請求項4のうちいずれかに記
    載したターゲットが焼結法あるいは溶解法により形成し
    たことを特徴とする耐食性磁性膜用ターゲット。
  6. 【請求項6】請求項1から請求項5のうちいずれかに記
    載した耐食性磁性膜用ターゲットを用いて形成した耐食
    性磁性膜と膜組成が一致するように純Fe、純Co、F
    e−Co合金ターゲットあるいはFe、Coより選ばれ
    る少なくとも一種以上の元素とHf,Zr,Ta,N
    b,W,Mo,Ti、C、Rh、Ru、Crより選ばれ
    る少なくとも一種以上の元素とからなる合金ターゲッ
    ト、またはFe、Coより選ばれる少なくとも一種以上
    の元素とHf,Zr,Ta,Nb,W,Mo,Ti、
    C、Rh、Ru、Crより選ばれる少なくとも一種以上
    の元素および/あるいはHf,Zr,Ta,Nb,W,
    Mo,Ti等の炭化物および/あるいは窒化物からなる
    合金ターゲット上にFe,Co,Hf,Zr,Ta,N
    b,W,Mo,Ti,C,Rh,Ru,Crより選ばれ
    る元素のペレットあるいはこれ等の合金ペレットを配置
    したことを特徴とする耐食性磁性膜用ターゲット。
  7. 【請求項7】RFスパッタ,マグネトロンスパッタ,対
    向ターゲット型スパッタ,イオンビームスパッタ等の物
    理的手段により耐食性磁性膜を形成するために用いるこ
    とを特徴とする請求項1から請求項6のうちいずれかに
    記載の耐食性磁性膜用ターゲット。
  8. 【請求項8】請求項1から請求項7のうちいずれかに記
    載した耐食性磁性膜用ターゲットを用いて形成した耐食
    性磁性膜を磁気ヘッドコアあるいは磁気ヘッドコアの一
    部に用いたことを特徴とする磁気ヘッド。
JP4081897A 1992-04-03 1992-04-03 耐食性磁性膜用ターゲットおよびこれを用いた磁気ヘッド Pending JPH05290330A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6033792A (en) * 1995-02-02 2000-03-07 Hitachi, Ltd. Soft magnetic thin film, and magnetic head and magnetic recording device using the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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