JPS63203746A - 強磁性合金およびこれを用いた磁気ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低磁歪定数、高飽和磁束密度、高透磁率を有す
る強磁性合金に関し、特に磁気ディスク装置、ＶＴＲな
どに用いる磁気ヘッドおよび磁気ヘッドのコア材料に適
した強磁性合金に関する。

〔従来の技術〕

近年、磁気記録技術の発展は著しく、家庭用ＶＴＲの分
野では従来の装置を大幅に小型・軽量化した８■ＶＴＲ
が開発され、また磁気ディスクの分野でも従来の面内磁
気記録方式と比較して大幅に記録密度を向上しうる垂直
磁気記録方式の研究が進められている０面内磁気記録力
式においては、記録密度を向上させるために高保磁力の
記録媒体を使用する必要があるが、その記録媒体の性能
を十分に生かすためには高飽和磁束密度を有する磁気ヘ
ッド材料の開発が必要である。また垂直磁気記録方式に
おいても、例えば垂直磁気記録用単磁極型磁気ヘッドの
主磁極は０．２μｍ程度と極めて薄いため、記録の際に
磁気的に飽和しゃすく、それを避けるためには高飽和磁
束密度を有する磁気ヘッド材料の開発が不可欠である。

また磁気ヘッド材料はヘッドの記録再生効率の面から高
透磁率を有することが必要であり、そのためには磁歪定
数が零に近いことが望ましい、このような材料としては
従来、Ｎｉ−２０ｖｔ％Ｆｅ（パーマロイ）、Ｆｅ−Ａ
ｊｌ−８ｉ系合金およびｃｏを主成分とした非晶質磁性
合金などが開発されている。また特開昭５７−１７２７
０３に記載されているように高飽和磁束密度を有するＦ
ｅ−６，７ｗｔ％Ｓｉ合金を磁気ヘッドに適用する例も
報告されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、Ｎｉ−２０ｗｔ％Ｆｅ合金およびＦｅ−ＡＱ−
８ｉ系合金は飽和磁束密度が８〜１０ＫＧと低い、また
高透磁率を有する非晶質磁性材料では飽和磁束密度が１
３ＫＧ以上になると熱安定性が極めて悪く、磁気ヘッド
の作製が困難であるという欠点がある。さらにＦｅ−６
，７ｗｔ％Ｓｉ合金は飽和磁束密度が約１８ＫＧと高い
が。

耐食性に問題があった。

本発明の目的は、上述の従来技術の欠点を解消し、低磁
歪定数、高飽和磁束密度、高透磁率ならびに高耐食性を
有する強磁性合金および上記強磁性合金を用いた高密度
磁気記録用の磁気ヘッドを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の強磁性合金は、ＦｅにＶ、Ｎｂ、Ｔａの少なく
とも一考を添加したもので、薄膜の磁歪定数を正よりも
負の側に組成範囲を大きくとったものである。すなわち
Ｆｅに添加するＶ、Ｎｂ。

Ｔａの重量％をそれぞれｘ、ｙ、ｚとすると、Ｘ。

ｙ、ｚの値が を満足する０本発明によれば、合金の磁歪定数は一４Ｘ
１０−８から２Ｘ１０−８の範囲、また同じ組成で飽和
磁束密度Ｂｓが、Ｂｓ≧１８ＫＧ、保磁力ＨｅがＨｅ≦
３．ＯＯｅ　である特性を実現することができる。

さらに上記合金にＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄｔ　Ａｇ。

Ｏｓ、Ｉ　ｒ、Ｐｔ、Ａｕの群より選ばれる少なくとも
１種以上の元素を３ｗｔ％以下添加することにより、磁
気特性をほとんど劣化させずに耐食性を向上させること
ができる。

〔作用〕

強磁性合金を用いる磁気ヘッドには計算機ディスク用薄
膜ヘッド、垂直磁気記録用単磁極型ヘッド、ＶＴＲ用磁
気ヘッドなどがある。このような磁気ヘッドの製造工程
には加熱工程が含まれることが多く１例えば、樹脂によ
る接着工程においては１５０℃５時間、ポリイミド系樹
脂の硬化の工程には３５０℃１０時間、ギャップを形成
するためのガラスボンディング工程などにおいては５０
０℃３０分など種々の加熱工程が存在する。こうした加
熱工程では同時に上記磁性膜も加熱される。

スパッタリング等の薄膜形成技術により磁性膜を作製す
る場合、一般にガラス、セラミックス。

Ｓｉウェハなと磁性膜より熱膨張係数の小さい材料を基
板とすることが多く、これらの基板の上に付着した磁性
膜を熱処理した場合には磁性膜の膜面に平行に引張応力
が加わる。この場合、磁性膜の磁歪定数が正の場合は引
張応力の方向、すなわち膜面と平行な方向が磁化容易方
向となり、磁歪定数が負の場合には膜面と直角な方向が
磁化容易方向となる。一般に一軸磁気異方性を有する材
料の高周波における透磁率は磁化容易方向が小さく。

磁化容易方向と直角な方向が大きいという性質がある。

したがって基板に付着した磁性膜の面内方向に磁束が流
れることによって作動する磁気ヘッドにおいては、若干
負の磁歪定数を有する磁性膜を用いた場合に膜面内の透
磁率が高くなる。しかし磁歪定数が負であっても、その
絶対値が大きい場合には透磁率はかえって減少する。ま
た基板上に付着した長方形状の磁路を持ち、長手方向に
磁束を流すことによって作動する一般的な薄膜磁気ヘッ
ドにおいても、長手方向に引張応力が加わるため、磁歪
定数を負にした場合に長手方向の透磁率が高くなる０以
上述べたように磁気ヘッド用材料としては若干負の磁歪
定数を持つものが好ましく５本発明の強磁性薄膜は磁歪
定数圧よりも磁歪定数負の側に組成範囲を大きくとって
いる。

さらに本発明の強磁性合金を薄膜形成技術により他の組
成の磁性薄膜あるいは非磁性薄膜を介して１層以上の積
層構造とすることによって、さらに高い透磁率を有する
積層型の強磁性簿膜とすることができる。また上記強磁
性合金を磁気ヘッドの磁気回路に用いることにより記録
特性の優れた磁気ヘッドを得ることができる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を挙げ１図表を参照しながらさ
らに具体的に説明する。

［実施例１］ Ｆ　ｅ　−Ｖ　、　Ｆ　ｅ　−Ｎ　ｂ　、　Ｆ　ｅ　−
Ｔ　ａ系合金の作製には高周波スパッタリング装置を用
いた。ターゲットとしては、所定の合金組成を得るため
に。

１５０震φＸ　３　ｙｔｍ　ｔのＦｓ内円板５１１１　
Ｘ　５　ｗａ　Ｘ　１−ｔのＶ、ＮｂおよびＴａのペレ
ットを貼りつけた組み合わせターゲットを用いた。なお
スパッタリングは以下の条件で行った。

高周波電力密度・・・・・・２．８　Ｗ／ａ＃アルゴン
圧力　・・・・・・５　Ｘ　１０−ｊＴｏｒｒ基板温度
　　　・・・・・・３００℃ 電極間距離　　・・・・・・４５一 基板として、磁歪定数測定用にコーニング社製ホトセラ
ム基板を用い、それ以外の磁気特性および耐食性の測定
用にはコーニング社１１７０５９ガラス基板を用いた。

また膜厚は１．５μｍ一定とした。

上記条件により作製したＦｅ−Ｖ、Ｆｅ−Ｎｂ。

Ｆ　ａ　−Ｔ　ａ系合金の磁歪定数λＳの組成依存性を
測定したところ、それぞれ第１図における実線１１．１
２，１３のごとくなった。したがって合金中のＶ、Ｎｂ
、Ｔａの添加量をそれぞれｘ、ｙ。

２とすれば、Ｆ　ｓ　−Ｖ　、　Ｆ　ｅ　−Ｎ　ｂ　、
　Ｆ　ｅ　−Ｔ　ａ系合金の磁歪定数を一４×１０″″
６から２Ｘ１０−８１　　　　　ｘ ９．１　　　１２ Ｖ、　Ｆ　ｅ−Ｎ　ｂ　、　Ｆ　ｅ−Ｔ　ａ系合金の磁
気特性の測定例を第１表に示す。

第　　１　　表 第１表に示すごと＜　、　Ｆ　ｅ　−Ｖ　、　Ｆ　ｅ　
−Ｎ　ｂ　。

Ｆ　ａ　−Ｔ　ａ系合金の磁歪定数が一４Ｘ１０−”〜
２ｘｔｏ−ｅとなる組成範囲において１８ＫＧ以上の飽
和磁束密度を有する。

一方、耐食性について調査するために、Ｆｅ−２５％Ｖ
、Ｆｅ−４．６％Ｎｂ、Ｆｅ−９，０％Ｔａ合金の飽和
磁化Ｍｏを測定し、その後、膜表面に０．５％ＮａＣＱ
水溶液を噴霧し、室温で２４時間放置した後の飽和磁化
Ｍｌを測定した。腐食率は。

腐食率（％）＝　（Ｍｏ　−Ｍｚ）　Ｘ　１００　／　
Ｍｏで定義した。またこの時、比較のために従来より磁
気ヘッドの適用が図られているＦｅ−６，７ｗｔ％Ｓｉ
合金薄膜（Ｂｓ−１８ＫＧ）にも上記同様の耐食性試験
を行った。この耐食性試験の結果を第２表に示す。

第２表 第２表に示すごとく、Ｆｅ−２，５％Ｖ、Ｆｅ−４．６
％Ｎｂ、Ｆｅ−９，０％Ｔａ合金の耐食性は比較例のＦ
ｅ−６，７％Ｓｉ合金よりも優れていた。

［実施例２］ Ｆｅ円板にＶ、Ｎｂ、Ｔａのベレットを貼りつけたター
ゲットを用い、実施例１と同様のスパッタリング条件で
Ｆ　ｓ　−Ｖ　−Ｎ　ｂ　−Ｔ　ａ系合金薄膜を作製し
たｅ　Ｆ　ｅ　　Ｖ　　Ｎ　ｂ　−Ｔ　ａ系合金の磁歪
定数を一４Ｘ１０−６から２×１０″″Ｂの範囲とする
ためには、合金中のＶ、Ｎｂ、Ｔａの添加量をそれぞれ
ｘ、ｙ、ｚとしたときにｘ、ｙ、ｚをｓ　　　　２．４
　　４．８　　９．１　　　１２とする必要がある０本
発明のＦｅ−Ｖ−Ｎｂ−Ｔａ系合金の磁気特性の測定例
を第３表に示す。

第３表に示すごと＜、Ｆｅ−Ｖ−Ｎｂ−Ｔａ系合金は高
飽和磁束密度および低保磁力の特性を有する。

一方、Ｆｅ−Ｖ−Ｎｂ−Ｔａ系合金の耐食性について調
査するため、第３表に示す組成の合金に対し、実施例１
と同様の耐食性試験を行った。この耐食性試験の結果を
第４表に示す。

第４表 第４表に示すごと＜　Ｆ　ｅ　−Ｖ　−Ｎ　ｂ　−Ｔ　
ａ系合金の耐食性はＦ　ａ　−６、７％Ｓｉ　　合金よ
りも優れていた。

［実施例３］ 上述の実施例２と同様のターゲットに添加元素であるＲ
ｕ、Ｒｈｏ　Ｐｄｒ　Ａｇｅ　Ｏｓｔ　Ｉ　ｒｅＰ　ｔ
　ｐ　Ａ　ｕのペレット（５ｍ　Ｘ　５　ａｎ　Ｘ　１
　ｍ　ｔ　）を１回のスパッタリングにつき１種ずつ貼
りつけて。

実施例１と同じ条件で磁性薄膜を作製した。磁性薄膜の
合金組成は、実施例２において磁気特性が最も優れてい
たＦｅ−０，５％Ｖ−２．０％Ｎｂ−３．１％Ｔａ　　
に上記の添加元素を３ｗｔ％ないし４ｗｔ％含有させた
。実施例１と同じ耐食性試験によってＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ
、Ａｇ、Ｏｓ、ＩｒｅＰ　ｔ　、　Ａ　ｕの添加が耐食
性（腐食率）に及ぼす効果について調査した。上記添加
元素を含有させた時の腐食率を第５表に示す。

第　　５　　表 第５表に示すごとく、いずれか１種の元素の添加によっ
て、添加元素なしの場合の腐食率１４％よりも腐食率が
一段と低下し、すなわち耐食性が向上している。

一方、上記Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｏｓ。

Ｉ　ｒ、Ｐｔ、Ａｕの添加が保磁力に及ぼす影響につい
ても調査した。その結果を第６表に示す。

第６表 第６表に示すごとく、上記添加元素を３ｗｔ％添加した
時は添加元素なしの場合の保磁力２．０００と比較して
保磁力の増加はあまりないが、４ｗｔ％添加すると保磁
力が大幅に増加する。従って上記元素の添加は３ｗｔ％
以下が好ましい。

［実施例４コ 第２図に示すごとく主磁性膜としてＦ　ｅ　−０、５％
Ｖ−２．０％Ｎｂ−３．１％Ｔａ合金薄膜（膜厚０．１
ｐｍ）２１　　を５ｉＯｚまたはパーマロイ（Ｎｉ−４
９ｗｔ％Ｆｅ）からなる中間層（膜厚３０人）２２を介
して１５層積層（総膜厚１．５μｍ）した＊　Ｆｅ−Ｖ
−Ｎｂ−Ｔａ系合金薄膜２１は上述の実施例１と同じス
パッタリング条件で作製し、中間層２２の形成は以下の
スパッタリング条件で作製した。

高周波電力密度・・・・・・Ｑ、５Ｗ／ｄアルゴン圧力
　・・・・・・５×１０−δＴｏｒｒ基板温度　　　・
・・・・・３００℃ 電極間距離　　・・・・・・４５ａｓ 上記条件で作製した積層型の磁性薄膜の磁気特性を測定
した。その結果を第７表に示す。

第７表 第７表に示すごとく、本発゛明の強磁性合金を積層構造
の磁性薄膜とすることにより、保磁力ならびに初期透磁
率が飛躍的に改善される。

［実施例５］ 本発明のＦｅ−０，５％Ｖ−２．０％Ｎｂ−３．１％Ｔ
ａ合金薄膜ないし従来の実用材−であるパーマロイ（Ｎ
ｉ−１９ｗｔ％Ｆｅ）合金薄膜を用いて第３図に示す構
造の垂直磁気記録用単磁極型磁気ヘッド７１を作製した
。この磁気ヘッド７１の作製工程を以下に述べる。

第３図（ａ）に示すＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト６１お
よび高融点ガラス６２からなる基板６３を用い、その表
面に第３図（ｂ）に示すように膜厚０．２μｍの上記合
金強磁性薄ｒＩＡ６４を高周波スパッタリング法で作製
した。さらに、この上に接着用ｐｂ系ガラス膜を高周波
スパッタリング法により形成し、第３図（ａ）に示す基
板６３を重ね合わせて４５０℃で３０分間加熱し、上記
ｐｂ系ガラス膜を溶融固着させ、第３図（Ｃ）に示す主
磁極ブロック６５を作製した。そして第３図（ｄ）に示
すＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト６６および高融点ガラス
６７からなる補助コアブロック６８を用意し、接合面７
０に上記と同様の接着用ｐｂ系ガラス膜を形成した後、
主磁極ブロック６５を補助コアブロック６８の接合面７
０によって挟み、４５０℃で３０分間加熱することによ
り、上記ｐｂ系ガラス膜を溶融固着させて接合ブロック
６９を作製した６次に第３図（ｄ）に示す２点鎖線部を
切断し。

第３図（ｅ）に示す垂直磁気記録用単磁極型磁気ヘッド
７１を得た。

上述の工程によって作製したＦｏ−０，５％Ｖ−２，０
％Ｎｂ−３，１％Ｔａ合金薄膜を用いたヘッドおよびパ
ーマロイ薄膜を用いたヘッドの記録特性をＧｏ−Ｃｒ垂
直磁気記＠媒体を用いて測定した。再成ヘッドにはパー
マロイ薄膜を有するヘッドを用いた。その結果１本発明
のＦｅ−Ｖ−Ｎｂ−Ｔａ系合金薄膜を用いたヘッドは、
従来の実用材料であるパーマロイ合金薄膜を用いたヘッ
ドと比較して約３ｄＢ高い出力を示した。このように本
発明の強磁性合金を用いた磁気ヘッドは優れた記録特性
を有する。

［実施例６］ 本発明のＦ　ｅ　−０、５％Ｖ−２．０％Ｎｂ−３．１
％Ｔａ合金薄膜ないし従来の実用材料であるＦｓ−Ａ　
ｎ　−Ｓ　ｉ系（Ｆｅ−６，０％ＡＱ−９，５％Ｓｉ）
合金薄膜を用いて第４図に示すＶＴＲ用磁気ヘッド９０
を作製した。この磁気ヘッド９０の作製工程を以下に詠
べる。

第４図（ａ）に示す溝８１を有するＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフ
ェライトからなる基板８２を用意し、第４図（ｂ）に示
すごとく基板８２の表面に膜厚約１０μｍの上記合金強
磁性薄膜８３を高周波スパッタリング法により作製した
０次に第４図（Ｃ）に示すとと＜ｐｂ系ガラス８４を用
いて溝８１を充填し、さらに第４図（ｄ）に示すとと＜
ｐｂ系ガラス８４の表面を研摩してギャップ構成面８５
を形成し、ヘッドコア半休ブロック８６を作製した。

さらに、ギャップ構成面８５にギャップ材となる５ｉｆ
ｔ膜をスパッタリング法により形成し、第４図（ｅ）に
示すごとく１巻線窓８７を有するへラドコア半休ブロッ
ク８８と上記ヘッドコア半休ブロック８６とをギャップ
材を介して重ね合わせて６００℃の温度で３０分間加熱
してｐｂ系イガラス８４再度溶融、固化して接合ブロッ
ク８９を作製した。さらに第４図（ｅ）に示す２点鎖線
部を切断して、第４図（ｆ）に示すＶＴＲ用磁気ヘッド
９０を得た。

上述の工程によって作製したＦｅ−０，５％Ｖ−２．０
％Ｎｂ−３．１％Ｔａ系合金薄膜を用いたヘッドおよび
Ｆｅ−ＡＱ−８ｉ系合金薄膜を用いたヘッドの記録特性
を保磁力１４０００ｅのメタルテープを用いて測定した
。再生ヘッドにはフェライト・ヘッドを用いた。この結
果１本発明のＦ　ｅ　−Ｖ　−Ｎ　ｂ　−Ｔ　ａ系合金
薄膜を用いたヘッドは従来の実用材料であるＦｅ−Ａｆ
ｌ−８ｉ系合金薄膜を用いたヘッドと比較してＩ　Ｍ　
Ｈｚの周波数において約４ｄＢ高い出力を示した。この
ように本発明の強磁性薄膜を用いた磁気ヘッドは優れた
記録特性を有することが明らかとなった。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく１本発明の強磁性合金は低磁
歪定数で１８ＫＧ以上の飽和磁束密度を有し、また優れ
た耐食性および低保磁力、高透磁率の特性を有する。ま
た上記強磁性合金を磁気ヘッドの主磁性に適用すると優
れた記録特性を有する磁気ヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１におけるＦｅ−ｖ。 Ｆｅ−Ｎｂ、Ｆｅ−Ｔａ系合金の磁歪定数の組成依存性
を示すグラフ、第２図は本発明の実施例４における積層
構造の強磁性薄膜の構造を示す断面図、第３図は本発明
の実施例５における垂直磁気記録用単磁極型磁気ヘッド
の作製工程を示す斜視図、第４図は本発明の実施例６に
おけるＶＴＲ用磁気ヘッドの作製工程を示す斜視図であ
る。 ２１＝・Ｆｅ−Ｖ−Ｎｂ−Ｔａ系合金薄膜、２２−・・
中間層、２３・・・基板、６１，６６−Ｍｎ−Ｚｎフェ
ライト、６２．６７・・・高融点ガラス、６３・・・基
板、６４・・・強磁性薄膜、６５・・・主磁極ブロック
、６８・・・補助コアブロック、６９・・・接合ブロッ
ク。 ７０・・・接合面、７１・・・垂直磁気記録用単磁極型
磁気ヘッド、８１・・・溝、８２・・・基板、８３・・
・強磁性薄膜、８４・・・ｐｂ系ガラス、８５・・・ヘ
ッドギャップ構成面、８６・・・ヘッドコア半休ブロッ
ク、８７・・・巻線窓、８８・・・巻線窓を有するヘッ
ドコア半休ブロック、８９・・・接合ブロック、９０・
・・ＶＴＲ用磁気ヘッド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＦｅにＶ、Ｎｂ、Ｔａの中から選ばれる少なくとも
   １種以上の元素を添加した合金により構成され、強磁性
   を有することを特徴とする強磁性合金。 ２、合金全体に対するＶ、Ｎｂ、Ｔａの重量％をそれぞ
   れｘ、ｙ、ｚとするとき、次式、 １／６≦（ｘ／２．４）＋（ｙ／４．８）＋（ｚ／９．
   １）≦１７／１２を満足することを特徴とした特許請求
   の範囲第１項に記載の強磁性合金。 ３、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ
   の群より選ばれる少なくとも１種以上の元素を３％以下
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の強
   磁性合金。 ４、強磁性合金を磁気回路の少なくとも一部に用いる磁
   気ヘッドにおいて、上記強磁性合金をＦｅにＶ、Ｎｂ、
   Ｔａの中から選ばれる少なくとも１種以上の元素を添加
   した合金によつて構成することを特徴とする磁気ヘッド
   。