JPH0827908B2 - 磁気ヘッド - Google Patents

磁気ヘッド

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JPH0827908B2
JPH0827908B2 JP1029103A JP2910389A JPH0827908B2 JP H0827908 B2 JPH0827908 B2 JP H0827908B2 JP 1029103 A JP1029103 A JP 1029103A JP 2910389 A JP2910389 A JP 2910389A JP H0827908 B2 JPH0827908 B2 JP H0827908B2
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magnetic
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metal
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慶太 井原
浩一 小佐野
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はVTR等の磁気ヘッド及びその製造方法に関す
るものである。
従来の技術 従来より磁気ギャップ近傍にFe−Si−Al(センダス
ト)合金やCo−Nb−Zr等の非晶質合金を用い、バックコ
アにMn−Znフェライトを用いたメタルインギャップ(MI
G)ヘッドが知られている。これは飽和磁束密度(4πM
s)の高い金属磁性合金膜を磁気ギャップ近傍に位置す
るような構成のヘッドとする事によりフェライト単体よ
りなる磁気ヘッドに比べて主に記録特性の改善をはかろ
うとするものである。第2図にこのようなMIGタイプヘ
ッドの1例を示す。図中1はフェライトバックコア、2
は金属磁性合金膜、3はSiO2等よりなる磁気ギャップ
部、4はコア接着用ガラス部である。
発明が解決しようとうる課題 しかしながらこのような構成のヘッドの金属磁性膜と
してFe−Si−Al系合金やCo−Nb−Zr系非晶質合金等の従
来よりヘッドコア材として用いられているものを用いる
と、第1図に示された金属磁性膜部2とフェライトコア
部1との界面5にAlが偏析したり、Nb,Zr等がフェライ
トの酸素を奪ったりして変質層が生じ、疑似ギャップと
なってヘッドの特性を損なう問題点があった。又Fe−Si
−Al系合金膜は磁気異方性の制御が困難でヘッド化した
場合特性のばらつきが生じ易く、Co−Nb−Zr系非晶質合
金膜は磁界中熱処理により磁気異方性の制御が可能なも
のの全ての熱処理工程を磁界中で行なわないと異方性が
消えてしまうという問題点や飽和磁化の高いものは結晶
化温度が低く500℃近傍でのガラス接着工程が困難であ
るという問題点があった。
本発明は、このような従来技術の課題を解決すること
を目的とする。
課題を解決するための手段 本発明にかかる磁気ヘッドは、金属合金膜部に次式で
しめされた組成を有する合金膜 TaMbXcNd、 ……(1) を用いて変質層の低減をはかる。
ただしTはFe,Co,Niよりなる群から選択された少なく
とも1種の金属、MはNb,Zr,Ti,Ta,Hf,Cr,Mo,W,Mnより
なる群から選択された少なくとも1種の金属、XはB,S
i,Geよりなる群より選択された少なくとも1種の半金属
・半導体、Nは窒素であってa,b,c,dは原子パーセント
を表し、それぞれ 65≦a≦93 ……(2) 4≦b≦20 ……(3) 1≦c≦20 ……(4) 2≦d≦20 ……(5) a+b+c+d=100 ……(6) である。
また本発明は、ギャップ近傍が、次式 TaMbXcNd、 (ただしTはFe,Co,Niよりなる群から選択された少なく
とも1種の金属、MはNb,Zr,Ti,Ta,Hf,Cr,Mo,W,Mnより
なる群から選択された少なくとも1種の金属、XはB,
Si,Geよりなる群より選択された少なくとも1種の半金
属・半導体、NはN(窒素)であってa,b,c,dは原子パ
ーセントを表わし、それぞれ 65≦a≦93 4≦b≦20 1≦c≦20 2≦d≦20 a+b+c+d=100 である) で示された組成の磁性合金膜で、その他のコア部が主に
フェライトで構成されている磁気ヘッドの作成法におい
て、フェライト基板上に該合金膜をスパッタ法等により
蒸着し、該合金膜の磁気ギャップ面となるべき面にほぼ
平行に、かつ磁気ギャップの深さ方向にほぼ直角となる
方向に磁界を印加し、該フェライト基板のキュリー温度
以上で熱処理した後、通常のヘッド作製加工を行い、該
フェライト基板がバックコア、該合金膜部が磁気ギャッ
プ面を含むフロントコアとなるように磁気ヘッドを構成
する事を特徴とする磁気ヘッドの製造方法である。
また、本発明磁気ヘッドの製造方法ではMIGヘッドの
作製工程の特徴を活かし、反磁界係数の小さい状態で上
記の合金膜の磁気ギャップ面となるべき面にほぼ平行
に、かつ磁気ギャップの深さ方向にほぼ直角となる方向
に磁界を印加し、フェライト基板のキュリー温度以上で
熱処理を行なう。
作用 上記の構成においては磁性合金膜部に特殊な窒化合金
膜を用いる事により、フェライトバックコア部との反応
が低減するため変質層が生じ難くなり疑似ギャップの問
題が改善される。更に上述の熱処理により磁気ヘッドの
高周波特性の向上と特性の均一化が可能となる。
実施例 以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
(1)式において合金膜が軟磁性を示すには a≦94,5≦b+c ……(7) である事が必要であり、合金膜が高飽和磁化を有するに
は 65≦a,b≦20,c≦20 ……(8) である事が望ましい。又フェライトとの反応を防ぎ疑似
ギャップを低減するには 2≦d ……(9) である事が必要で、かつより望ましくは 3≦c+d ……(10) である事がわかった。更に熱処理により窒素が膜から解
離するのを防ぐためには 4≦b ……(11) である事が必要であり、合金膜の内部応力を抑えて膜が
基板より剥離しないためには d≦20 ……(12) である事が望ましい。以上(7)−(12)式より(2)
−(6)式の条件式が得られた。
この窒化合金膜の軟磁気特性を更に改善するには、少
なくとも作製時において膜厚方向即ち成膜方向に組成変
調された窒化合金膜 Ta′Mb′Xc′Nd′、 ……(1′) を用いる事が望ましい。ただしT,M,X,Nは(1)式記載
のものと同じであり、a′,b′,c′,d′は膜厚方向に変
動するそれぞれの構成元素の平均組成で原子パーセント
で 65≦a′≦93 ……(2′) 4≦b′≦20 ……(3′) 1≦c′≦20 ……(4′) 2≦d′≦20 ……(5′) a′+b′+c′+d′=100 ……(6′) であり、限定理由は(2)−(6)の場合と同様であ
る。このような組成変調膜(広い意味で積層構造膜も含
む)は優れた軟磁性を示し、作製法としては周期的に窒
素ガスを混合した反応スパッタ法等により窒化層と非窒
化層を積層する事により積層構造のものが、又この膜を
熱処理する事により組成変調構造もしくは積層構造のも
のが得られる。従来の非晶質合金では活性なNb,Zr等が
界面でフェライトの酸素を奪って変質層を生じていた
が、これらの窒化合金膜ではNbやZr等が窒素と選択的に
結合しているため変質層が発生しにくくなっている。同
時に(1)もしくは(1′)式においてこれらのM元
素、即ちNb,Zr,Ti,Ta,Hf等が窒素との結合力が大である
ため、高温の熱処理においても窒素が膜から解離せず膜
質及び膜の諸特性の安定性に寄与している。(1)もし
くは(1′)式においてX元素はM元素のようにフェラ
イトの酸素を奪うことはなく窒素と結合してフェライト
と磁性合金膜との反応を押え疑似ギャップの低減に寄与
している。
これらの窒化合金膜は従来の非晶質合金と異なり熱的
に安定なため500℃以上での高温熱処理が可能である。
又この窒化合金膜はFe−Si−Alのような結晶質合金と異
なり磁界中熱処理による磁気異方性の制御が可能で、か
つ一度高温で磁界中熱処理して異方性をつけておけば無
磁界中でもそれより低温での熱処理ではこの磁気異方性
が消えにくいという特徴を有している。本発明ではこの
窒化合金膜の特徴とMIGヘッド作製工程が磁界中熱処理
に適している点に着目し高周波特性に優れ特性の均一な
磁気ヘッドの製造法を開発した。
以下に本発明磁気ヘッドの製造法の一例を第1図を用
いて説明する。
通常メタルインギャプと呼ばれる構造の磁気ヘッドは
同図に示したような加工工程を経て作製される。図中1
−4の記号に対応するものは第2図のものと同じであ
る。同図(c)において磁気ヘッドの磁路はこの場合、
巻線穴6の周りのX−Z面内を主に通って構成されY方
向に磁化容易軸を有する事が特性上望ましい。しかしな
がらこの形状でY方向に磁界を印加して熱処理してもこ
の方向に磁気異方性をつけるのは困難である。この理由
は磁性合金膜部2のX,Y,Z方向の寸法はほぼ同程度でY
方向に対する反磁界係数が極めて大きくこれに打ち勝つ
ためには数千Oeの磁界が必要で、これは実際の工程上困
難だからである。しかし同図(a)もしくは(b)の形
状の時、即ちフェライト基板1上にスパッタ法等により
窒化合金膜2を蒸着した状態(a)もしくはX−Y面を
ギャップ面とすべく研磨した状態(b)で図中のY方
向、即ちギャップ面3′に平行で、ギャップの深さ方向
Xと直角方向に磁界を印加してフェライト基板のキュリ
ー温度以上で熱処理すれば磁化容易軸をY方向につける
事が可能である。この時磁性合金膜部のY方向の反磁界
係数は小さく印加磁界は数百Oeで十分である。なおフェ
ライトのキュリー温度は300℃以下であるのでこれ以上
の温度で熱処理すればフェライト基板部の反磁界の寄与
はまったくない。又Y方向の磁気異方性の大きさはY方
向の固定磁界中熱処理と、X−Y面内、即ちギャップ面
内での回転磁界中熱処理を組み合わす等により任意に制
御する事が可能である。次に同図(b)に示したバーの
半分に同図(b′)に示したような巻線溝加工を施し、
ギャップ面3′にSiO2等のギャップ材3を形成した後、
ガラス4により(b)および(b′)に示した両コアを
接合して(c)に示したような磁気ヘッドが得られる。
通常このガラスボンディングは480℃近傍で行なわれる
ので、上述の磁界中熱処理をこの温度より高めに設定し
て500〜650℃で行なっておけばY方向につけられた磁気
異方性はこの無磁界中のガラスボンディング工程により
消失する事はない。従来の非晶質合金では500℃以上の
熱的安定性に難があったためこのような高温磁界中熱処
理工程は不可能であった。
このようにして作製した磁気ヘッドは優れた特性を示
す。これはギャップ近傍の磁性合金膜部に理想的な磁気
異方性を持たせる事が出来るからである。この磁気異方
性が大きすぎると高周波特性は良くなるものの合金膜の
透磁率が低下してヘッドの再生効率が悪くなるので磁界
中熱処理条件を調整して最適化する必要がある。これは
熱処理時間・温度の調整、及び固定磁界中と回転磁界中
熱処理の組合せ等により任意の大きさの磁気異方性に制
御する事が可能である。
以下更に具体的実施例により本発明の効果の説明を行
なう。
<実施例1> スパッタ法によりMn−Znフェライト基板上に厚さ8μ
mのFe−Si−Al合金膜及びCo−Nb−Zr非晶質合金膜を形
成し、第2図に示したようなMIGタイプの磁気ヘッドを
作製した。次にターゲットにCo−Mn−Nb−B及びFe−Nb
−Si−B合金板を用い、N2ガスをArガスに混合してスパ
ッタすることにより膜組成でCo70Mn6Nb7B15N2及びFe76N
b8Si2B12N2なる厚さ8μmの窒化合金膜を同様にMn−Zn
フェライト基板上に形成した。更に同上のターゲットを
用い、スパッタ中にArガス中にN2ガスを周期的に混合す
ることによりCo−Mn−Nb−B/Co−Mn−Nb−B−N及びFe
−Nb−Si−B/Fe−Nb−Si−B−Nなる非窒化層と窒化層
よりなる総厚8μm,1層の層厚が約100Aの組成変調膜をM
n−Znフェライト基板上に形成した。この時N2ガスの分
圧比を変えることにより平均膜組成として〈Co70Mn6Nb7
B15N2〉,〈Co66Mn6Nb6B14N8〉及び〈Co63Mn5Nb5B
13N14〉;〈Fe76Nb8Si2B12N2〉〈Fe72Nb7Si2B11N8〉及
び〈Fe68Nb6Si2B10N14〉を得た。このようにしてMn−Zn
フェライト基板上に形成した種々の窒化合金膜を用い、
第1図に示したような工程を経てMIGタイプの磁気ヘッ
ドを作製した。同図(a)の工程ではこの形状のものを
520℃で1時間熱処理し、この時外部より500Oeの磁界を
Y方向に固定して印加したもの、Y方向に30分固定した
後30分X−Y面内で回転したもの、及び磁界を印加しな
いで行なったものの3種類の熱処理をした。また同図
(c)のガラスボンディング工程は480℃無磁界中で行
なった。以上のように作製した種々の磁気ヘッドを通常
のVTRデッキに取り付け、メタルテープを用いてそれら
の特性比較を行なった。なお、どのヘッドも磁気ギャッ
プとトラック幅はそれぞれ0.25μm及び20μmに統一し
た。結果を表−1に示す。
表−1に示した実験結果より本発明構成の磁気ヘッド
においては、疑似ギャップの影響により生ずる再生出力
のうねりが低減し、従来の問題点が大幅に改善されてい
る事がわかる。又単層の窒化合金膜を用いるよりも組成
変調窒化合金膜を用いた方が再生出力上有利である事が
わかる。更には本発明の磁界中熱処理工程を用いて作製
したヘッドは優れた特性を示すが、特に固定磁界中熱処
理をしたものは再生出力の周波数特性に優れ、又固定磁
界中熱処理と回転磁界中熱処理を組み合わせたものは高
い再生出力を示す事がわかる。
<実施例2> ターゲットに、Co−Nb−Zr−B,Co−Nb−Hf−B,Co−Ti
−Ta−B,Co−Mo−Cr−Zr−B,Co−Nb−B,Fe−Nb−Si,Fe
−Ni−W−Nb−Geを用い、実施例1と同様の方法で窒化
層と非窒化層よりなる組成変調窒化合金膜を反応スパッ
タ法によりMn−Znフェライト基板上に形成した。総膜厚
はすべて8μmとし、組成変調波長及び窒素含有量はN2
ガスの混合周期及び分圧比を制御することにより変化さ
せた。これらを用いて実施例1と同様の方法でMIGタイ
プの磁気ヘッドを作製しその諸特性を同様の方法で測定
した。ただし熱処理は600℃で前半30分を固定磁界中
で、後半15分を回転磁界中で行なった。結果を表−2に
示す。
表中の相対再生出力比は表−1のFe−Si−Alヘッドを
0dbとして比較を行なった。
表−2に示した結果より窒化により疑似ギャップによ
る再生出力のうねりが低減しており、又合金膜の窒素含
有量が多いほどこの効果が大である事が表−1,表−2に
しめした結果よりわかる。更には組成変調波長(=窒化
層1層の層厚+非窒化層1層の層厚)があまり長くなる
とヘッドの再生出力が低下する傾向がある事がわかる。
発明の効果 以上述べたように本発明は、MIGヘッド特有の疑似ギ
ャップの問題を低減し、かつ周波数特性に優れた磁気ヘ
ッドを可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のMIGタイプヘッドの製造方法の1例を
示す工程図、第2図は従来の単純な構造のMIGタイプの
磁気ヘッドの1例を示す正面図である。 1……フェライト、2……磁性合金膜、3……磁気ギャ
ップ、4……ボンディングガラス、5……磁性合金膜部
とフェライトコア部との界面、6……巻線穴。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バックコアがフェライト、磁気ギャップ近
    傍が磁性合金膜よりなり、前記フェライトと前記磁性合
    金膜との界面が前記磁気ギャップ面にほぼ平行なMIG
    (メタルインギャップ)型磁気ヘッドにおいて、磁気ギ
    ャップ近傍に次式 TaMbXcNd(ただしTはFe,Co,Niよりなる群から選択され
    た少なくとも1種の金属、MはNb,Zr,Ti,Ta,Hf,Cr,Mo,
    W,Mnよりなる群から選択された少なくとも1種の金属、
    XはB,Si,Geよりなる群より選択された少なくとも1種
    の半金属・半導体、Nは窒素であり、a,b,c,dは原子パ
    ーセントを表し、それぞれ 65≦a≦93,4≦b≦20,1≦c≦20,2≦d≦20,a+b+c
    +d=100である) で示された組成の磁性合金膜を用いて、疑似ギャップの
    低減をはかることを特徴とする磁気ヘッド。
  2. 【請求項2】磁気ギャップ近傍の磁性合金膜が成膜方向
    に組成変調されており、次式 Ta′Mb′Xc′Nd′(ただしTはFe,Co,Niよりなる群から
    選択された少なくとも1種の金属、MはNb,Zr,Ti,Ta,H
    f,Cr,Mo,W,Mnよりなる群から選択された少なくとも1種
    の金属、XはB,Si,Geよりなる群より選択された少なく
    とも1種の半金属・半導体、Nは窒素であり、a′,
    b′,c′,d′は原子パーセントを表し、それぞれ 65≦a′≦93,4≦b′≦20,1≦c′≦20,2≦d′≦20,
    a′+b′+c′+d′=100である) で示された平均組成を有することを特徴とする請求項1
    記載の磁気ヘッド。
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