JPH08241503A - 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

薄膜磁気ヘッド及びその製造方法

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JPH08241503A
JPH08241503A JP4380295A JP4380295A JPH08241503A JP H08241503 A JPH08241503 A JP H08241503A JP 4380295 A JP4380295 A JP 4380295A JP 4380295 A JP4380295 A JP 4380295A JP H08241503 A JPH08241503 A JP H08241503A
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JP
Japan
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magnetic
thin film
magnetic head
recording
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JP4380295A
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Masaaki Sano
雅章 佐野
Yoshiaki Kita
芳明 北
Shunichi Narumi
俊一 鳴海
Takashi Kawabe
隆 川辺
Moriaki Fuyama
盛明 府山
Kenzo Masuda
賢三 益田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】記録・再生分離型薄膜磁気ヘッドの記録ヘッド
に適した良好な磁気特性及び磁区構造を兼ね備えたCo
−Ni−Fe3元系合金とその製造方法を提供する。 【構成】Co:65〜80wt%,Ni:15〜25w
t%,Fe:8〜25wt%からなるフレームめっき法
で形成した3元系合金薄膜を磁気コアとする薄膜磁気ヘ
ッド。 【効果】従来のパーマロイ薄膜に比べBS が約1.5 倍
以上大きく、λS が正の大きな値で磁区構造が適正化で
きたことにより高保磁力媒体に対しても十分記録可能な
記録ヘッドを提供することが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッド用磁気コア
に関し、特に高記録密度用記録・再生分離型磁気ヘッド
用の記録用ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、磁気ディスク装置の高記録密度化
に伴って、記録媒体の高保磁力化が進み、該高保磁力媒
体に十分記録し得る能力を有する薄膜磁気ヘッドが要求
されている。そのためには、磁気ヘッドのコア材料には
飽和磁束密度(BS )の高い材料を用いることが必要で
ある。しかるに、従来の記録・再生兼用ヘッドにおいて
は、記録と再生の両者の性能が要求されるために、BS
の高いことの他に、再生効率を高めるために異方性磁界
(HK )の小さい、即ち、磁率(μ)の高いことも要求
される。これらの材料として、Co系非晶質材料,Fe
−Al−Si系センダト合金薄膜等が提案されているが
前者は非晶質であるがゆえに熱的に不安定であること、
また、後者は500℃程度の高い温度での熱処理が必要
であることなどから磁気ディスク用の記録・再生兼用ヘ
ッドの磁気コア材としては製造プロセス的に難点があ
り、実用化に至っていない。特開昭60−82638 号公報,
特開昭64−8605号公報あるいは特開平2−68906号公報に
は、薄膜磁気ヘッド用磁気コア材料としてCo−Ni−
Fe3元系材料が開示されているが、これらの3元系材
料はHK が20〜30Oeと大きいためにμが低く再生
効率が低下し記録・再生兼用ヘッド用の磁気コア材料と
しては適さなかった。また、波形歪,ライト後ノイズ等
のいわゆるノイズを小さくするために磁歪定数(λS
を零近傍具体的には+20×10-7〜−20×10-7
範囲に制御する必要があった。λS を零近傍に制御する
ということは、膜の垂直磁気異方性の寄与が大きくなり
保磁力(HCH)を小さくするという点からは難しい。
【0003】最近では、高記録密度化に即した記録と再
生を分離し、それぞれの性能を十分に活かした磁気ヘッ
ドが主流を占めつつあり、それに即した記録用磁気ヘッ
ドの開発が望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】記録ヘッドに要求され
る性能は、BS 高く高保磁力媒体に対して十分記録が可
能であること、HCHが小さく記録減磁,再生用磁気抵抗
効果型ヘッドに悪影響を及ぼさないこと、耐食性及び耐
熱性を有しヘッドプロセスに十分耐えること等が挙げら
れる。さらに、重要なことは高速応答性を必要とすると
ころから、磁気コアの磁区構造が適正化していること、
即ち、磁化の向きが磁路方向に対して直角を向いた還流
磁区構造をもつことである。
【0005】このような要求に応える材料として、前述
したCo系非晶質材料あるいはFe−Al−Siセンダ
スト系薄膜など各種の材料が提案されている。Co−N
i−Fe系結晶質材料もその一つであるが、従来は主と
して記録・再生兼用薄膜磁気ヘッドを対象としてきてお
り、特に、再生効率を上げることからHK を低減させる
ことに重点がおかれていたため必ずしも記録用ヘッドと
して組成,磁気特性など適正化されたものではない。
【0006】本発明の目的はCo−Ni−Fe系結晶質
材料よりなる記録・再生分離型薄膜磁気ヘッド用の記録
ヘッドをフレームめっき法により作製する場合に、それ
に適した良好な磁気特性及び磁区構造を兼ね備えたCo
−Ni−Fe3元系合金の組成範囲とその製造方法を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
に鑑み成されたものでCo,Ni及びFeを主体とし、
記録ヘッド用磁気コアをフレームめっき法により作製す
る場合の好適な磁気特性及び磁区構造を示す磁気コアの
組成範囲を提供するものである。その組成範囲はCo:
65〜80wt%,Ni:15〜25wt%,Fe:8
〜25wt%であることを特徴とするものである。
【0008】ここで、上述したCo−Ni−Fe系合金
のバルク材の状態図から組成とBSとの関係を公知文献
(Bozorth著,FERROMAGNETISM )から、また、Fe−N
i−Co蒸着膜のλS と膜組成との関係を公知文献
(J.Appl.Phys.38(1967)3409から引用して
図7に示す。
【0009】BS 及びλS は一般的にCo−Ni−Fe
の組成比で決まり、バルク材でも薄膜でもそれほど大き
な差はなく、特に、BS は変わらない。しかし、膜のλ
S は磁気コアに形成した場合の磁区構造を左右する重要
な因子である。即ち、磁気コアに形成した場合、磁気コ
アの形状,段差,応力分布等に起因する磁気弾性効果に
より磁気コアのもつ磁区構造は膜のλS により著しく異
なる。従って、磁区構造を適正化するためにはこれらを
考慮した上で、膜組成、即ち、膜のλS を決めることが
重要である。パーマロイ膜ではλS を零付近から若干負
が良いとされ膜組成を厳密に制御している。特に、フレ
ームめっき法で磁気コアを形成する場合は、磁気コアの
応力分布がスパッタリング法で形成した場合に比べ複雑
であるため、より難しい。本組成範囲は主として軟磁気
特性と磁気コアの磁区構造の両者から規定されたもので
ある。
【0010】
【作用】Co量が65wt%以下になると、BS を1.
5 テスラ(T)以上とするために図7に示すようにF
e量をかなり多くすることが必要となり、そのためにλ
Sが正の値に大きくなり過ぎること、および耐食性の点
からも好ましくない。また、Co量が80wt%以上に
なるとBS はFe量が少ない量でも高くなるが、fcc 単
相の結晶構造からhcp 相が析出し始めHCHを増大せし
め、また、熱的にも不安定になるため好ましくない。N
i量は15wt%以下になると、fcc 単相の結晶構造か
らbcc 相が析出し始めHCHを増大せしめ好ましくない。
また、Ni量が25wt%以上になるとBS を低下させ
ないためにはCo量を減じ、Fe量を多くする必要があ
り、前記したCo量を減じた場合と同じ結果になり好ま
しくない。Fe量は磁気特性に最も大きく作用し、特
に、磁区構造を左右するλS に最も大きく作用する。C
o−Ni−Fe3元合金薄膜の場合、Fe量が少ない程
λS は低減し、凡そ4〜6wt%で零となり、更に少な
くなると負になる。
【0011】一方、HCHはλS と逆にFe量が少ない程
大きくなり、λS が零となるFe量4〜6wt%では2
Oeを越える。また、磁区構造はパーマロイ(Ni−F
e)の結果からも知られているように、λS を零近傍に
組成制御することで適正化するが、Co−Ni−F3元
合金薄膜を用いたフレームめっき法で磁気コアを形成す
る場合はλS を零近傍にしたのでは磁区構造は適正化し
ないことを見出した。これは、フレームめっき特有の応
力分布の複雑さと磁気コアの段差による応力分布とが関
係しているものである。
【0012】そこで、Fe量を種々変えて膜のλS と磁
気コアの磁区構造との関係を調べた。その結果、組成と
λS の関係は図1に示すようにFe量が多くなる程λS
は正側に大きくなることがわかる。一方、磁区構造、特
に、磁気コア先端のトラック部が適正化(磁化の向きが
トラック幅方向を向いた還流磁区構造となる)するのは
Fe量が8wt%以上で、λS が+15×10-7以上と
従来のパーマロイで知られている値に比べ著しく正側に
大きい値であることがわかった。代表例をめっき浴のイ
オン濃度と対比して図2に示す。このように、磁気特性
及び磁区構造共に満足するFe量は8wt%以上が良い
ことがわかる。しかしながら、あまり多過ぎると保磁力
は小さい方向にあるが、λS が正側に大きくなり過ぎて
磁気コア中央部の磁区構造がかえって乱れる傾向にある
ので多過ぎるのは好ましくない。従って、Fe量として
は8wt%〜30wt%が好ましいが、より好ましくは
8wt%〜25wt%である。
【0013】これらの組成範囲に制御するためのめっき
浴組成は、めっき浴と膜組成の分析を繰返し、Co++イ
オンの濃度範囲は6〜15g/l,Ni++イオンの濃度
範囲は15〜30g/l及びFe++イオンの濃度範囲は
1〜2.5g/l であることを見出した。Coのイオン
源には水和された硫酸コバルトを28〜72g/l、N
iのイオン源には水和された塩化ニッケルあるいは水和
された硫酸ニッケルあるいはそれらの総和で65〜13
0g/l及びFeのイオン源には水和された硫酸第1鉄
を5〜10g/lの濃度のものが使用された。その他、
めっき中のpH緩衝剤として適量の硼酸,めっき膜の応
力緩和剤として適量のサッカリンナトリウム及び界面活
性剤として適量のラウリル硫酸ナトリウムが添加され
た。めっき浴の温度は20〜35℃に設定され、めっき
電流密度は5〜30mA/cm2 に変化された。pHは
2.0〜3.5に設定された。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0015】(実施例1)図3はCo++量:6.0g/
l,Ni++量:21.7g/l,Fe++量:1.0g/l
を含むめっき浴において高さ10μmのレジストパター
ン上にフレームめっきにより磁気コアを形成した時の磁
気コア先端の磁区構造を示したものである。磁気コア先
端のトラックの磁区構造は磁路方向に対してほぼ直角の
磁化の向きをもつ還流磁区となる磁区構造を示し適正化
していることがわかる。その時の膜の組成はICPS分
析の結果Co:65wt%,Ni:21wt%,Fe:
15wt%で、λS は+23×10-7、HCHは0.8O
eで、BS は1.6Tであった。めっき条件は浴温度:
30℃,pH:3.0,電流密度:14mA/cm2であ
る。
【0016】(実施例2)図4は膜のFe量を変える目
的でFe++量を実施例1と同じ1.0g/l とし、Co
++量:10.8g/l,Ni++量:26.1g/lとそれ
ぞれ増やしためっき浴において、同じく高さ10μmの
レジストパターン上にフレームめっきにより磁気コアを
形成した時の磁区構造を示したものである。磁区構造は
やはり磁路方向に対してほぼ直角の磁化の向きをもつ還
流磁区となる磁区構造を示し適正化していることがわか
る。その時の膜の組成はCo:73wt%,Ni:19
wt%,Fe:8wt%で、λSは+15×10-7、HCH
は1.6Oeで、BSは1.6Tであった。
【0017】(実施例3)次に、Fe++量を1.0g/
lとし、Co++量:6.3g/l,Ni++量:23.0g/
lとしためっきにおいて、同じく高さ10μmのレジス
トパターン上にフレームめっきにより磁気コアを形成し
た。磁区構造は図3とほぼ同様の磁区構造を示し、磁区
構造はやはり磁路方向に対してほぼ直角の磁化の向きを
もつ還流磁区となる磁区構造を示し適正化していること
を確認した。その時の膜の組成はCo:65wt%,N
i:23wt%,Fe:12wt%で、λS は+25×
10-7、HCHは0.8Oeで、BS は1.6Tであった。
【0018】このように、磁気特性的にも、磁区構造的
にも記録ヘッド用磁気コアとして優れた性能を有するこ
とがわかった。
【0019】同時に同一条件で記録ヘッドを試作し、図
5に示した磁気ディスク装置に搭載し性能を評価した結
果、高保磁力媒体に対しても十分記録可能であることを
確認し、図6に示すように優れたオーバーライト性能を
示すことを確認した。
【0020】
【発明の効果】以上の結果から明らかなように、本発明
によれば、上記した範囲に組成を限定することにより、
低コストなフレームめっき法により、高保磁力媒体に対
しても十分記録可能な記録ヘッドを提供することが可能
となった。これは従来のパーマロイ薄膜に比べBS が約
1.5 倍以上大きいこと、更に、λS が正の大きな値で
磁区構造が適正化することに大きく起因している。従っ
て、Fe量をλS が零近傍の膜に比べより多くすること
が可能となり、その結果として、HCHをより小さくで
き、耐熱性もより優れた膜を提供可能となり、記録ヘッ
ドとして優れることはもちろんのこと、ヘッド製造プロ
セス的にも安定に生産することが出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】膜組成と磁歪定数(λS )との関係を示す図。
【図2】磁歪定数(λS )と磁気コアの磁区構造との関
係を示す図。
【図3】本発明の一実施例を示す図。
【図4】本発明の他の一実施例を示す図。
【図5】本発明の記録用薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気
ディスク装置の説明図。
【図6】本発明の記録用薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気
ディスク装置の性能を説明する図。
【図7】Co−Ni−Fe3元系の従来例を示す図。
【符号の説明】
1…磁気コア、2…磁区、101…ベース台、102…
スピンドル、103…モータ、104…磁気ディスク、
105…記録ヘッド、105a…位置決め用磁気ヘッ
ド、106…キャリッジ、107…ボイスコイル、10
8…マグネット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川辺 隆 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 府山 盛明 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 益田 賢三 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に形成された磁性薄膜を備えた薄膜
    磁気ヘッドにおいて、該薄膜磁気ヘッドの磁気コアが、
    フレームめっき法で形成されたCo:65〜80wt
    %,Ni:15〜25wt%,Fe:8〜25wt%の
    3元系合金薄膜からなることを特徴とする薄膜磁気ヘッ
    ド。
  2. 【請求項2】濃度範囲が6〜15g/lのCo++イオン
    と、濃度範囲が15〜30g/lのNi++イオン及び濃
    度範囲が1〜2.5g/l のFe++イオンとを含み、か
    つ応力緩和剤及び界面活性剤を添加した溶媒とを含み、
    pHが2.0〜3.5であることを特徴とするCo−Ni
    −Fe合金の電気めっき浴。
  3. 【請求項3】請求項2記載のめっき浴の温度を20〜3
    5℃に保持し、かつ電流密度5〜25mA/cm2 で磁界
    中フレームめっきにより作製することを特徴とする薄膜
    磁気ヘッドの製造方法。
  4. 【請求項4】請求項1記載の薄膜磁気ヘッドを搭載した
    ことを特徴とする磁気記録装置。
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