JPH0610848B2 - 積層磁性材料 - Google Patents

積層磁性材料

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JPH0610848B2
JPH0610848B2 JP1082086A JP1082086A JPH0610848B2 JP H0610848 B2 JPH0610848 B2 JP H0610848B2 JP 1082086 A JP1082086 A JP 1082086A JP 1082086 A JP1082086 A JP 1082086A JP H0610848 B2 JPH0610848 B2 JP H0610848B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は磁気ヘッド等に適した積層磁性材料に関するも
のである。
従来の技術 従来より、周波数特性の改善の為に磁性体の間に絶縁体
をはさんだ積層磁性材料が案出されており、又近年磁性
体自体を多層膜化して軟磁性を改良しようとする試みが
なされている。例えば前者の例としては、第2図に示す
ように、磁歪定数の小さい6.5wt%Fe-Si膜4を多層膜化
し、その間に上記Fe-Si膜4よりも薄い非磁性体のSiO2
絶縁層5を配したものがある。後者の例としては第3図
に示すように、30〜100Åぐらい極めて薄いNi-Fe
膜6を介在させる事によりFe-Si膜4の磁気特性を改善
しようとするものがある。
発明が解決しようとする問題点 上記従来多層膜において、非磁性層SiO2の膜厚を増大さ
せれば、全体での耐摩耗性は向上するが、磁性体部Fe-S
iが偏摩耗を生じかつFe-Siの軟磁気特性が劣化すると同
時に、相対的にFe-Si膜部が積層膜全体に占める割合が
減って、積層膜全体としての飽和磁化が減少し望ましく
ない。一方軟磁性体であるNi-Fe膜をFe-Si膜の間にはさ
んだ場合、比較的Ni-Fe膜が厚くなってもFe-Si膜の軟磁
性はそこなわれにくいが、全体としての耐摩耗性はNi-F
e,Fe-Si膜ともに低い為、これら多層膜を磁気ヘッド等
に応用する場合問題となっていた。
本発明は、上記のような問題点を解決し、耐摩耗性と磁
気特性の両者を兼ね備えた磁性材料を実現することを目
的とする。
問題点を解決するための手段 磁歪定数λが1×10-5以下のFeとSiを主成分とする薄膜
1と、上記λが1×10-5以下で耐摩耗性に優れた非晶質
合金もしくはFe-Si-Al系合金より成る薄膜2とを、前記
薄膜1,2の一層分の膜厚をそれぞれt1,t2とするとき t1,t2<1000Åでかつt1<2t2 であるように交互に積層して多層膜を作成する。
作用 本発明者らは2種類の膜を多層化し、その各々の1層の
薄膜を極めて薄くして行けば、異なる膜の間の偏摩耗が
小さくなり、全体としての摩耗も一方の膜に耐摩耗性の
良好な非晶質合金やFe-Si-Al系合金膜を用いる事により
改善される事を発見した。全体としての飽和磁化が高く
磁気ヘッド用材に用いる事が出来るような軟磁性を示す
ものとしては、磁歪λが1×10-5以下のFe-Si系合金膜1
と、同じくλが1×10-5以下の耐摩耗性に優れた非晶質
合金膜もしくはFe-Si-Al系合金膜2との多層膜が適して
おり、各々の膜の厚みを上述のように制御することによ
り、良好な耐摩耗性を得ることができる。
実施例 本発明は高飽和磁化を有し、かつ耐摩耗性に優れた積層
磁性材料を可能とするものである。本発明の積層磁性体
の概要を第1図に示した。同図(a),(b)において、1は
磁歪定数λが1×10-5以下のFeとSiを主成分とする軟磁
性体のFe-Si膜で、飽和磁化4πMsが約16000〜18000Gau
ssの膜であり、2はやはりλが1×10-5以下でかつ耐摩
耗性に優れた非晶質磁性合金膜もしくはFe-Si-Al(セン
ダスト)膜である。又同図(b)の3はSiO2,Si3N4などの
層間絶縁膜である。ただし t1,t2<1000Å,t1<2t2 である事が後で実施例で示すように偏摩耗が生じない為
に重要な条件である。同図(b)において層間絶縁膜3
は、この積層磁性材料が使用される周波数領域に応じて
その表皮深さを考慮して入れればよく、同図(b)は一例
であって必らずしもこのように入れる必要はなく、周波
数に応じてもっと間隔をおいて入れてもよいし、又全膜
厚が使用される周波数での表皮深さより薄い場合は必ら
ずしも必要なものではない。
第1図に示した本発明の積層磁性材と第2図及び第3図
に示した従来の積層磁性材を比較的耐摩耗性に優れたセ
ラミック基板でサンドイッチしヘッドチップ形状にした
後、これを通常のVTRデッキに取付けテープを走らせ
て耐摩耗性試験を行なった。試験結果の概要を第4図に
示す。図中(a),(b)は第2図及び第3図に示した従来の
タイプの積層磁性材を基板でサンドイッチしたもの、図
中(c)は第1図(a)に示した本発明の積層磁性材を基板で
サンドイッチしたものである。具体的実施例は以下で詳
しく述べる事にするが、一般的傾向は第4図に示した通
りで、同図(a)の場合図中5で示したSiO2などの絶縁膜
は一般的に耐摩耗性が良い為、図中4で示したFe-Si膜
が偏摩耗しテープとのタッチが悪くなる。これを避ける
為に図中5のSiO2等の膜厚を薄くすると全体の摩耗がよ
り大きくなってしまい、逆にこの部分の膜厚を厚くする
と相対的にFe-Si磁性膜部の占める割合が減少し全体と
しての飽和磁化が減少すると共に、Fe-Si合金膜自体の
軟磁性がそこなわれる事が知られており好ましくない。
又同図(b)においては6で示されたNi-Fe膜が相対的に4
で示されたFe-Si膜部より薄い方が全体としての飽和磁
化も高く、Fe-Si膜の軟磁性も改良されて磁気特性には
好ましいが、どちらも耐摩耗性が低く基板部に比べて摩
耗料が大きくなってしまう欠点がある。同図(c)に示し
た本発明の磁性積層膜においては、Fe-Si膜1と非晶質
合金もしくはFe-Si-Al(センダスト)合金膜2の膜厚を
それぞれt1,t2とするとき、 t1<1000Å,かつt1<2t2 であるかぎり、同図(c)に示したように偏摩耗も全体の
摩耗も小さく押さえる事が出来る事がわかった。これは
t1自体を1000Å以下と十分小さくすると同時に、t1
<2t2とする事により耐摩耗性の低いFe-Si膜1が隣接
する耐摩耗性の良好な磁性膜部2により保護される為と
思われる。実際にt1>1000Åにしたり、t1<1000Åでも
t1>2t2とすなるとFe-Si膜部1が偏摩耗して同図(a)の
場合と同様な結果になる事がわかった。又膜部2の厚さ
t2を1000Åより厚くするとFe-Si膜の軟磁性がそこ
なわれる事がわかったので結局、 t1,t2<1000Åかつt1<2t2 ……(1) である事が望ましい。一方t2を500Å以下にすると、
膜部1のFe-Si膜の軟磁性がより改良される事がわかっ
たが、この時膜部2にFe-Si-Al合金を用いた場合これの
軟磁性が多少劣化する事がわかつた。しかし膜部2に非
晶質合金を用いた場合はt2<500Åでも軟磁性はそこ
なわれず、 t1,t2<500Åかつt1<2t2 ……(2) でより全体としての磁気特性が改善され、かつ(1)の条
件よりも更に膜部1の偏摩耗が小さく押さえられる事が
わかった。
磁気特性の改善には熱処理が有効であるが、t1,t2が極
めて小さくなると熱処理中に膜1と膜2との間での相互
拡散が問題になる。この場合膜1と2の間に固溶しにく
いAg,Cu,Mgなどの膜を介在させるとこの相互拡散が押さ
えられる事がわかった。
高透磁率を得るには磁歪定数λを1×10-5以下に押さえ
る必要があるがFe-Si合金膜ではSiが6.5重量パーセン
ト(残部Fe)付近でこれが満足される。なこFe-Si合
金膜は耐食性にやや難があるが、Cr,Ni,Nb,Ti,Ru等を添
加したり窒化する事によりこれは改良できる。ただしこ
の時添加量もしくは窒化量に対応してSi量を変化させ
てλを小さくする必要がある。
Fe-Si-Al系ではいわゆるセンダスト組成領域でλ<1×1
0-5となるが、非晶質合金の場合は、Coを主成分とす
るCo-Mn-(Fe)-(Si)-B系,Co-Nb-Zr系などでλが十分小
さくなる事がわかっている。
λ<1×10-5のFe-Si系で飽和磁化4πMsが16000〜18000
Gauss、上記Fe-Si-Al(センダスト)合金系及び非晶質
合金系で4πMsが9000〜10000Gaussであるので、この積
層材料の平均<4πMs>は13000〜14000Gaussで、かつ
相方の一層当りの膜厚を本特許のように極めて薄くして
行くと、実用上両合金系の平均的な特性が得られ、高透
磁率高飽和磁束密度を有する磁性材料が得られる事がわ
かった。
以上より本発明積層磁性材料は耐摩耗性と高飽和磁化を
兼ね備えた軟磁性材料であり実用上極めて有用なもので
ある。以下具体的実施例により本発明の効果を示す事に
する。
<実施例1> セラミック基板上にスパッター法にて6.5wt%Fe-Si合金
膜1とCo87Nb9Zr4(at%)非晶質合金膜2とを交互に積
層した。膜1,2の一層の膜厚t1,t2を変化させ種々の
多層膜を作成したが、その諸特性は以下の通りであっ
た。
なお4πMsは振動磁力計を用い、Hcは60HzでのB
−H曲線より求めた、耐摩耗テストは通常のVTRデッ
キに試料をヘッドチップ形状に加工して取付け、室温に
てメタルテープを100時間走行し、第5図に示したよ
うに基板面よりの膜1,2の偏摩耗量をTalyステップで
測定した。
<実施例2> 実施例1と同様スパッター法にて6.5wt%Fe-Si合金膜1
とFe85Si9.6Al5.4(wt%)合金膜2とを交互に積層し同
様の実験を行なった。結果は以下の通りであった。
<実施例3> 実施例1と同様にスパッター法にて6.5wt%Si-Fe膜(膜
1)とNi80-Fe20(at%)合金膜(膜1′)を積層した試
料FP,6.5wt%Si-Fe膜(膜1)とSiO2膜(膜3)を積層
した試料FI,及び6.5wt%Si-Fe膜とCo87Nb9Zr4非晶質合
金膜(膜2)とSiO2膜とを積層した試料FAIを作成し、
実施例1と同様の実験をして特性の比較をした結果を下
に示す。
なお試料FI51,FP51,及びFAIの摩耗の様子は第4図
(a),(b),及び第6図のようになる。
以上の結果より本発明は軟磁性と高飽和磁化、かつ耐摩
耗性を兼ね備えた積層磁性材である事がわかる。
<実施例4> 実施例1と同様に6.5wt%Fe-Si膜1とCo87Nb9Zr4非晶質
合金膜2とをスパッター法により積層したものと、更に
これらの膜の間に12ÅのAg膜を介在させたものを4
00℃30分間回転磁界中で熱処理した。結果を以下に
示す。
即ち熱処理によりt1,t2が300Å以上のものはより軟
磁性が改善されるが、t1,t2が50Åぐらいになると恐
らく膜1,2の間で相互拡散が生じて軟磁性がそこなわ
れると思われる。従って膜1,2の間に非固溶のAg膜
を介在させたものは相互拡散の障壁となり熱処理により
常に軟磁性が改善される事がわかる。又Cu,Mg等でもAg
と同様の効果がある事が実験よりわかった。
発明の効果 本発明によれば、磁気特性に優れ、しかも高い耐摩耗性
を有する磁性材料を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における積層磁性材料の断面
図、第2図,第3図は従来の積層磁性材料の断面図、第
4図,第5図,第6図は耐摩耗試験後の試料の偏摩耗を
示す断面図である。 1……Fe-Si膜、2……非晶質合金もしくはFe-Si-Al合
金膜。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁歪定数λが1×10-5以下のFeとSiを主成
    分とする第1の薄膜と、前記λが1×10-5以下で耐摩性
    に優れた非晶質合金もしくはFe-Si-Al系合金の第2の薄
    膜とを交互に積層するとともに、前記第1,第2の膜の
    一層分の膜厚をそれぞれt1,t2とするとき、 t1,t2<1000Åでかつt1<2t2 である事を特徴とする積層磁性材料。
  2. 【請求項2】t1,t2<500Åかつt1<2t2である事を特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の積層磁性材料。
  3. 【請求項3】第2の膜として非晶質合金膜を用いる事を
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の積層磁性材料。
  4. 【請求項4】Ag,Cu,Mg等のFe-Si及び非晶質合金と固溶
    しにくい膜を適当な間隔で第1,第2の膜との間に配し
    た事を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の積層磁性
    材料。
  5. 【請求項5】絶縁体膜を適当な間隔で第1,第2の膜と
    の間に配した事を特徴とする特許請求の範囲第2項〜第
    4項のいずれかに記載の積層磁性材料。
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