JPH0766889B2 - 軟磁性膜 - Google Patents

軟磁性膜

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JPH0766889B2 JP24492886A JP24492886A JPH0766889B2 JP H0766889 B2 JPH0766889 B2 JP H0766889B2 JP 24492886 A JP24492886 A JP 24492886A JP 24492886 A JP24492886 A JP 24492886A JP H0766889 B2 JPH0766889 B2 JP H0766889B2
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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、磁気ヘッドのコア材等として使用される軟磁
性膜に関するものである。
〔発明の概要〕
本発明は、Fe−Ga−Si系合金材料を主体とする軟磁性薄
膜において、 酸化物磁性薄膜を中間層として用い、Fe−Ga−Si系軟磁
性薄膜と酸化物磁性薄膜とを積層することにより、 単層膜では実現されない低保持力化,高透磁率化の軟磁
気特性の向上を図ろうとするものである。
〔従来の技術〕 例えばVTR(ビデオテープレコーダ)等の磁気記録再生
装置においては、記録信号の高密度化や高周波数化等が
進められており、この高記録密度化に対応して、磁気記
録媒体として磁性粉にFe,Co,Ni等の強磁性金属の粉末を
用いた、いわゆるメタルテープや、強磁性金属材料を蒸
着法等の手法によりベースフィルム状に被着した、いわ
ゆる蒸着テープ等が実用化されつつある。
この種の磁気記録媒体は高い抗磁力を有するので、記録
再生に用いる磁気ヘッドのヘッド材料には、高飽和磁束
密度を有することが要求される。例えば、従来ヘッド材
料として多用されているフェライト材では、飽和磁束密
度が低く、この高抗磁力化に対処することができない。
そこで従来、これら高抗磁力磁気記録媒体に対応するた
めに、セラミックス等の非磁性の基板やフェライト等の
磁性基板上に高飽和磁束密度を有する軟磁性膜を被着
し、これら軟磁性膜同士を突き合わせて磁気ギャップを
構成するようにした複合型の磁気ヘッドや、軟磁性膜や
導体薄膜を絶縁膜を介して多層積層構造とした薄膜磁気
ヘッド等が提案されている。
そして、上記磁気ヘッドや薄膜磁気ヘッドに用いられる
軟磁性膜としては、熱的に安定で、かつ高飽和磁束密度
を有するFe−Al−Si系合金磁性膜が知られており、さら
に本願出願人は先に特願昭60−77338号,特願昭60−218
737号等においてこれをしのぐ軟磁気特性を示すFe−Ga
−Si系合金磁性膜を提案した。
ところで、このFe−Ga−Si系合金磁性膜は、合金材料で
あるが故に高周波数帯域,特にメガヘルツ域では渦電流
損失により、その磁気特性(例えば透磁率)が劣化する
という欠点を有する。この高周波数帯域の磁気特性の劣
化は、高密度記録即ち短波長記録という必然性に鑑みて
極めて不利であると言わざるを得ない。
一般に、軟磁性合金膜の高周波数帯域における磁気特性
を改善する手法の一つとして、軟磁性合金膜を絶縁膜を
介して多層積層構造とすることが知られている。しかし
ながらこの手法による軟磁性膜では、磁束の流れる向き
によっては磁気抵抗が非常に大きくなり、積層化するこ
とによりかえってその磁気特性を劣化させることにな
る。
また、軟磁性合金膜を絶縁膜を介して多層積層構造とす
ることにより、Fe−Ga−Si系軟磁性膜の一層当たりの膜
厚が減少し、積層体としての透磁率が高周波帯域におい
て上昇することになるものの、保磁力は増大することが
予想され、従って積層化の場合、各々の膜厚の最適化が
非常に重要な意義を持つことになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述の従来の技術からも明らかなように、高飽和磁束密
度を有するFe−Ga−Si系軟磁性膜においては、特に高周
波数帯域における透磁率,保磁力等各種磁気特性の一層
の改善が要望される。
そこで本発明は、かかる状況に鑑みて提案されたもの
で、単層膜では実現されない低保持力化,高透磁率を達
成することが可能な軟磁性膜を提供することを目的とす
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明等は、上述の目的を達成せんものと鋭意研究の結
果、主体となる磁性膜にFe−Ga−Si系軟磁性薄膜を用
い、これに酸化物磁性薄膜を積層することが磁気特性の
改善等に有効であることを見出し本発明を完成するに至
ったものであって、Fe−Ga−Si系軟磁性薄膜と酸化物磁
性薄膜を積層したことを特徴とするものである。
本発明において、主体となるFe−Ga−Si系軟磁性薄膜に
含まれるFe,Ga,Siの組成範囲としては、Ga含有量が1〜
23重量%、Siの含有量が9〜31重量%、残部がFeである
ことが好ましい。すなわち、上記Fe−Ga−Si系軟磁性薄
膜を FeaGabSic (a,b,cは各成分の重量比を表す。) としたときに、その組成範囲が 68≦a≦84 1≦b≦23 9≦c≦31 a+b+c=100 であることが望ましい。上記GaやSiが少なすぎても、ま
た逆に多すぎても磁気特性が劣化してしまう。
また、上記Feの一部をCoで置換することも可能である。
上記Feの一部をCoで置換することにより、飽和磁束密度
を上げることができる。このCaの置換量としては、Feに
対して0〜20重量%の範囲内とすることが好ましい。
さらに、上述のFe−Ga−Si系軟磁性薄膜には、耐摩耗性
や軟磁気特性を一層改善するために各種元素を添加剤と
して加えてもよい。上記添加剤として使用される元素と
しては、Ti,Cr,Mn,Zr,Nb,Mo,Ta,W,Ru,Os,Ir,Re,Ni,Pd,P
t,Hf,Vのうち1種または2種以上をくみあわせて0.5〜
6.0重量%の範囲で添加する。すなわち上記添加剤をM
とし、Fe−Ga−Si系軟磁性薄膜を式 FeaCobGacSidMe (a,b,c,dは各成分の重量比を表す。) で表したときに、その組成範囲が 68≦a≦84 0≦b≦15 1≦c≦23 6≦d≦31 0.5≦e≦6.0 を満足することが望ましい。上記添加剤の添加量が所定
の範囲を越えると磁気特性を劣化してしまう。
なお、上述した各組成式中、Gaの一部がAlで置換されて
いてもよく、またSiの一部がGeで置換されていてもよ
い。
一方、中間膜として積層される酸化物磁性薄膜の材料と
しては、Cu−Znフェライト,Mg−Znフェライト,Mg−Nn−
Alフェライト,Mn−Znフェライト,Ni−Znフェライト,Mg
−Mnフェライト,Cu−Mgフェライト等の、いわゆるソフ
トフェライトが用いられる。
上記Fe−Ga−Si系軟磁性薄膜と酸化物磁性薄膜とは、ス
パッタリング,真空蒸着,イオンプレーティング等の真
空薄膜形成技術によって交互に積層形成され、本発明の
軟磁性膜を構成する。積層形成の方法としては、例えば
第6図に示すようなスパッタ装置を使用すればよい。こ
のスパッタ装置は、真空チャンバ(図示は省略する。)
内に略円盤状の基台(11)を設置するとともに、この基
台(11)の下面側に基板(12)を取付け、さらに、前記
基台(11)の中心部分を仕切り板(13)によって仕切
り、左右両側にFe−Ga−Si系軟磁性合金の合金ターゲッ
ト(14)と酸化物磁性材料ターゲット(15)を設置して
なるもので、上記合金ターゲット(14)と酸化物磁性材
料ターゲット(15)の両ターゲットに同時にプラズマを
生じさせておき、基台(11)を回転させることによって
基板(12)を移動させ各々のターゲット上での基板(1
2)の滞在時間を調整することによって所望の膜厚を有
する膜を形成するというものである。なお、積層数は基
台(11)の回転回数によって決定する。
積層するFe−Ga−Si系軟磁性薄膜と酸化物磁性薄膜の各
膜厚は、各々100〜10000Å,20〜5000Åの範囲内とし、
積層膜の総膜厚は0.3〜30μmとすることが好ましく、F
e−Ga−Si系軟磁性薄膜と酸化物磁性薄膜の膜厚の比は
任意に設定すればよい。
上記膜厚の範囲を外れると積層膜とした効果が期待でき
なくなる虞がある。
〔作用〕
本発明においては、Fe−Ga−Si系軟磁性薄膜と酸化物磁
性薄膜とを積層しているので、Fe−Ga−Si系軟磁性膜の
一層当たりの膜厚が減少して高周波数帯域での軟磁気特
性,特に透磁率が向上する。
このとき、Fe−Ga−Si系軟磁性薄膜が中間膜である酸化
物磁性薄膜を介して磁気的に結合され、膜厚方向の磁気
抵抗の増大が抑えられ、同時に単層膜で得られる以上の
軟磁気特性が達成される。
〔実施例〕
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本
発明がこれら実施例に限定されるものではないことはい
うまでもない。
先ず、Fe74Ru4Ga8Si14合金(組成は原子%)及びMn−Zn
フェライトをターゲットとして用い、第6図に示すよう
な2元スパッタ装置によりスパッタリングを行い、第1
図に示すように、円盤状のガラスセラミック(GaTiO3
基板(1)上にFe−Ga−Si系軟磁性薄膜(2)及び酸化
物磁性薄膜(3)を積層した。このときFe−Ga−Si系軟
磁性薄膜(2)の膜厚は、1600Åとし、Mn−Znフェライ
ト層の厚みを0,50,90,120,500Åと変化させ、Fe−Ga−S
i系軟磁性薄膜(2)とMn−Znフェライト層(3)を各5
0層交互に積層し軟磁性膜を作成した。
上述のようにして作成した軟磁性膜のスパッタリング後
の保磁力を測定した。結果を第2図に示す。この第2図
からスパッタリング後の保磁力とMn−Znフェライト層の
厚みとの間に特に関係性が見られなかった。
続いて、上記軟磁性膜を560℃で1時間熱処理し、得ら
れた軟磁性膜についてMn−Znフェライト層(2)の各厚
みについて保磁力を測定したところ第3図に示すような
結果が得られた。これより、熱処理を加えた場合には、
Mn−Znフェライト層(2)の各厚みによって顕著な差が
みられ、Mn−Znフェライト層(2)が50Åの時に保磁力
がもっとも低く、500Åの時が最も大きな値となり、略
比例関係にあることがわかった。
以上の結果を考慮して次のような軟磁性膜を作成した。
Fe74Ru4Ga8Si14合金(組成は原子%)及びMn−Znフェラ
イトをターゲットとして用い、第6図に示すような2元
スパッタ装置によりアルゴン分圧5×10-3Torr,投入電
力300Wの条件でスパッタリングを行い、第1図に示すよ
うに、円盤状のガラスセラミック(GaTiO3)基板(1)
上にFe−Ga−Si系軟磁性薄膜(2)及び酸化物磁性薄膜
(3)を積層した後、350℃で1時間熱処理して軟磁性
膜とした。なお、Fe−Ga−Si系軟磁性薄膜(2)の膜厚
は1600Å,中間層となる酸化物磁性薄膜(3)は50Åと
し、その積層数はFe−Ga−Si系軟磁性薄膜(2)と酸化
物磁性薄膜(3)の積層膜を一層として50層とした。
上述のようにしてスパッタリングを行い、得られた軟磁
性膜について、磁化曲線(M−H曲線)を測定した。結
果を第4図に示す。
この第4図より、上記軟磁性膜の保磁力を求めたとこ
ろ、0.4(Oe)と極めて小さな値を示した。なお、スパ
ッタリング後,熱処理前の保磁力は3.2(Oe)であっ
た。
また、Fe74Ru4Ga8Si14合金(組成は原子%,膜厚1600
Å)及びMn−Znフェライト(膜厚50Å)を50層交互に重
ね、総厚10μmとした積層体を2元スパッタにより得、
350℃で1時間熱処理して軟磁性膜としたものと、Fe74R
u4Ga8Si14の膜厚5,10,15μmの単層膜をスパッタリング
によって得、550℃で1時間熱処理して軟磁性膜とした
ものについて、各周波数における透磁率の値を測定し
た。その結果を第5図に示す。なお、図中aはFeRuGaSi
合金とMn−Znフェライトを積層した軟磁性膜を表し、b
は膜厚5μmのFeRuGaSiの単層膜,cは膜厚10μmのFeRu
GaSiの単層膜,dは膜厚15μmのFeRuGaSiの単層膜の特性
を表している。この結果より、単層膜は周波数が高くな
るに従い透磁率が急激に低下しているのに対して、軟磁
性膜は周波数の高低にあまり影響されず広い範囲で良好
な透磁率を有していることがわかる。また、層厚の等し
い軟磁性膜aと単層膜cを比較すると、軟磁性膜は、単
層膜より周波数の低い所では透磁率がやや低いものの、
周波数の高い部分,すなわち20MHzにおいて略等しい値
となり、さらに高周波数域100MHzでは単層膜よりもかな
り良好な透磁率を示している。したがって、本発明にか
かる軟磁性膜は、高周波数に対する特性に優れているこ
とがわかる。
〔発明の効果〕
以上の説明からも明らかなように、本発明の軟磁性膜は
Fe−Ga−Si系軟磁性薄膜と酸化物磁性薄膜を積層した構
造としているので、特に高周波数帯域での高透磁率化が
達成される等、良好な軟磁気特性が得られる。
また、中間膜を酸化膜一膜としているので、膜厚方向で
の磁気抵抗が抑えられると同時に、保磁力も極めて小さ
なものとすることができる。特に、積層する各膜の膜厚
を最適化することにより、非常に優れた軟磁気特性が低
温処理で得られる。
したがって、高記録密度化に対応可能な磁気ヘッド材料
の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用した軟磁性膜の構成例を示す要部
拡大断面図である。 第2図はFe−Ga−Si系軟磁性薄膜を主体とする軟磁性膜
において中間層であるMnZnフェライトの厚さを変えたと
きの熱処理前の保磁力の変化を示す特性図であり、第3
図は熱処理後の保磁力の変化を示す特性図である。 第4図は本発明を適用した軟磁性膜のM−H曲線を示す
特性図、第5図は本発明を適用した軟磁性膜の透磁率の
周波数依存性をFe−Ga−Si系軟磁性膜の単層膜のそれと
比べて示す特性図である。 第6図は積層膜を作成する際に用いるスパッタリング装
置の一例を示す概略構成図である。 1……基板 2……Fe−Ga−Si系軟磁性薄膜 3……酸化物磁性薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿蘇 興一 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−104108(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Fe−Ga−Si系軟磁性薄膜と酸化物磁性薄膜
    を積層したことを特徴とする軟磁性膜。
JP24492886A 1986-10-15 1986-10-15 軟磁性膜 Expired - Fee Related JPH0766889B2 (ja)

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