JPH0828298B2 - Soft magnetic thin film - Google Patents
Soft magnetic thin filmInfo
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- JPH0828298B2 JPH0828298B2 JP60244565A JP24456585A JPH0828298B2 JP H0828298 B2 JPH0828298 B2 JP H0828298B2 JP 60244565 A JP60244565 A JP 60244565A JP 24456585 A JP24456585 A JP 24456585A JP H0828298 B2 JPH0828298 B2 JP H0828298B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば薄膜磁気ヘッドに用いて好適な軟磁性
薄膜に係わる。The present invention relates to a soft magnetic thin film suitable for use in, for example, a thin film magnetic head.
本発明は、Fe−Co−Al−Ge系合金のCr添加の軟磁性薄
膜であり、その組成の特定により高い飽和磁束密度Bsを
有し、保磁力Hcが小さく、透磁率μが高く、特に耐摩耗
性にすぐれた軟磁性薄膜を構成するものである。The present invention is a soft magnetic thin film of Cr-added Fe-Co-Al-Ge alloy, has a high saturation magnetic flux density Bs by specifying its composition, has a small coercive force Hc, a high magnetic permeability μ, It constitutes a soft magnetic thin film having excellent wear resistance.
各種磁気記録再生装置において、高密度記録化、高周
波数化の要求が高まり、これに対応して高い飽和磁化、
高い保磁力の磁気記録媒体が用いられる。この種の磁気
記録媒体としては、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、強磁性金属材料をベース
フィルム上に被着して成るいわゆる蒸着テープなどが用
いられるに至っている。In various magnetic recording / reproducing devices, there is an increasing demand for higher density recording and higher frequency, and in response to this, high saturation magnetization,
A magnetic recording medium having a high coercive force is used. As this kind of magnetic recording medium, a so-called metal tape using a powder of a ferromagnetic metal such as Fe, Co, or Ni, a so-called vapor deposition tape formed by coating a ferromagnetic metal material on a base film, and the like are used. Has reached.
これに伴い、この種の磁気記録媒体に対する磁気ヘッ
ドとしては、高い飽和磁束密度と高透磁率のヘッド材料
によることが要求されると共に、高密度記録の要求か
ら、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの相対速度がより速め
られる傾向にあり、これに伴ってヘッド材料としてでき
るだけ、耐摩耗性が高く、耐蝕性にすぐれているなど、
磁気特性はもとより、化学的に安定で機械的特性にすぐ
れていることなどが要求される。Along with this, a magnetic head for this type of magnetic recording medium is required to be made of a head material having high saturation magnetic flux density and high magnetic permeability. The relative speed tends to be faster, and as a result, the head material has as high wear resistance and corrosion resistance as possible.
In addition to magnetic properties, it is required to be chemically stable and have excellent mechanical properties.
この磁性材として高い透磁率を有し、高い飽和磁束密
度Bsを有する非晶質（アモルファス）磁性合金材料を用
いることが考えられているが、この非晶質磁性合金材料
は耐熱性に難点があり、長時間の加熱や熱サイクルによ
り透磁率が大きく劣化し再生効率が悪くなる。特に結晶
化の可能性が大きいので500℃以上の温度を長時間加え
ることはできないものであり、これがため、磁気ヘッド
の製造工程において例えばガラス融着のように500℃以
上の温度での処理を必要とする工程を採ることは好まし
くないなどの問題点がある。It has been considered to use an amorphous magnetic alloy material having a high magnetic permeability and a high saturation magnetic flux density Bs as the magnetic material, but this amorphous magnetic alloy material has a problem in heat resistance. Therefore, the magnetic permeability is greatly deteriorated due to long-time heating and thermal cycles, and the reproduction efficiency is deteriorated. In particular, since there is a high possibility of crystallization, it is not possible to apply a temperature of 500 ° C or higher for a long time, and for this reason, in the manufacturing process of the magnetic head, for example, glass fusion treatment at a temperature of 500 ° C or higher is required. There is a problem that it is not preferable to take the necessary steps.
このような状況から、さらに良好な軟磁気特性を示す
軟磁性材料の研究が進められ、例えば山本達治・千葉久
喜共著，「日本金属学会誌」第14巻B,第２号（1950年）
には、Fe,Co,Siを主成分とするFe−Co−Si系合金材料が
良好な軟磁気特性を示すことが報告されている。Under such circumstances, researches on soft magnetic materials exhibiting even better soft magnetic properties have been promoted. For example, Tatsuharu Yamamoto and Kuki Chiba, “Journal of the Japan Institute of Metals,” Vol. 14, B, No. 2 (1950).
Have reported that an Fe-Co-Si based alloy material containing Fe, Co and Si as main components exhibits good soft magnetic properties.
しかしながら、このFe−Co−Si系合金材は、極めて脆
弱で実用性に乏しく、そのまま磁気ヘッドのコア材料と
して用いることには問題がある。However, this Fe-Co-Si alloy material is extremely fragile and poor in practicality, and there is a problem in using it as it is as a core material of a magnetic head.
一方、高密度記録化に伴って記録トラック幅、したが
って磁気ヘッドにおける、作動磁気ギャップのトラック
幅の狭小化が要求され、この要求に対応し、しかも特に
多トラック磁気ヘッドにおいて著しく量産性の向上をは
かることができるものとして非磁性ないしは磁性基板上
に軟磁性薄膜による磁気ヘッドコアを被着形成する薄膜
技術を用いた薄膜磁気ヘッドの普及がめざましい。この
種の軟磁性薄膜としてはFe,Al,Siを主成分とするセンダ
スト合金薄膜が注目を集めている。On the other hand, along with the high density recording, it is required to reduce the recording track width, and hence the track width of the working magnetic gap in the magnetic head, and to meet this requirement, particularly, the mass productivity is remarkably improved in the multi-track magnetic head. As a measure that can be measured, a thin film magnetic head using a thin film technique in which a magnetic head core is formed by depositing a soft magnetic thin film on a non-magnetic or magnetic substrate is remarkably spread. As a soft magnetic thin film of this kind, a sendust alloy thin film containing Fe, Al and Si as main components has been attracting attention.
このセンダスト合金薄膜は、高い飽和磁束密度Bsを有
し、比較的高硬度を有するので、上述したメタルテープ
等のように高い残留磁束密度を有する磁気記録媒体に対
しても適用することが可能である。Since this sendust alloy thin film has a high saturation magnetic flux density Bs and a relatively high hardness, it can be applied to a magnetic recording medium having a high residual magnetic flux density such as the metal tape described above. is there.
しかしながら、このセンダスト合金薄膜は比較的高硬
度を有するものの例えばフェライト材等に比し耐摩耗性
及び耐蝕性に劣る。However, although this sendust alloy thin film has a relatively high hardness, it is inferior in wear resistance and corrosion resistance to, for example, a ferrite material.
本発明は上述した諸問題の改善をはかり、磁気特性、
すなわち飽和磁束密度Bs、透磁率の低下を来すことなく
保磁力Hcが小、磁歪λｓが殆ど零、磁気異方性が小さ
く、磁気的特性にすぐれ、更に耐摩耗性にすぐれた軟磁
性薄膜を提供するものである。The present invention aims to improve the above-mentioned various problems,
That is, the coercive force Hc is small without decreasing the saturation magnetic flux density Bs and the magnetic permeability, the magnetostriction λs is almost zero, the magnetic anisotropy is small, and the magnetic characteristics are excellent, and the soft magnetic thin film is excellent in abrasion resistance. Is provided.
本発明に係る軟磁性薄膜は、Fe,Co,Al及びGeを含む結
晶質合金薄膜にCrが添加されて構成され、FeaCobAlcGed
Cre（但し、ａ、b,c,d及びｅは、それぞれの組成比を原
子％として表わす）なる組成式で示したとき、各組成範
囲が、 68≦ａ＋ｂ≦84 0＜ｂ≦15 1≦ｃ≦31 1≦ｄ≦31 0.5≦ｅ≦７ であり、かつ、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝100とした組成の
軟磁性薄膜とする。The soft magnetic thin film according to the present invention is formed by adding Cr to a crystalline alloy thin film containing Fe, Co, Al and Ge, and Fe a Co b Al c Ge d
When represented by a composition formula of Cr e (where a, b, c, d and e represent each composition ratio in atomic%), each composition range is 68 ≦ a + b ≦ 84 0 <b ≦ 15 1 A soft magnetic thin film having a composition of ≦ c ≦ 31 1 ≦ d ≦ 31 0.5 ≦ e ≦ 7 and a + b + c + d + e = 100.
尚、上述の組成においてAlの一部をGaで、Geの一部を
Siで置換できる。またFeの一部をCo或いはRuの少くとも
１種で15原子％以下をもって置換することができる。In the above composition, part of Al is Ga and part of Ge is
Can be replaced by Si. Further, a part of Fe can be replaced by at least one kind of Co or Ru with 15 atomic% or less.
また、上述の組成を有する本発明による軟磁性薄膜の
膜厚としては、10Å以上1mm以下であることが好まし
く、さらに10Å以上100μｍ以下であることがより好ま
しい。The film thickness of the soft magnetic thin film according to the present invention having the above composition is preferably 10 Å or more and 1 mm or less, and more preferably 10 Å or more and 100 μm or less.
本発明による軟磁性薄膜は、センダスト合金よりも飽
和磁束密度が高く、またCrを含ませたことにより、Crを
含まないFe−Co−Al−Ge系合金に比して、耐摩耗性の向
上がはかられた。The soft magnetic thin film according to the present invention has a higher saturation magnetic flux density than the Sendust alloy, and by containing Cr, the wear resistance is improved as compared with the Fe-Co-Al-Ge alloy that does not contain Cr. It was peeled off.
本発明による軟磁性薄膜において、Fe,Al及びGeの各
元素に関する組成比、すなわちa,c及びｄの値に関して
は、上記範囲外では、磁歪が大きくなるなど磁気特性の
劣化を来し、Crの組成比すなわちｅの値に関しては、こ
れが上記範囲外、つまり、ｅが0.5原子％未満ではCrの
添加による耐摩耗性向上の効果の発現がみられず、ｅが
７原子％を超えると、磁気特性の低下を招来するもので
あることを確めた。In the soft magnetic thin film according to the present invention, with respect to the composition ratio of each element of Fe, Al and Ge, that is, the values of a, c and d, when the ratio is out of the above range, the magnetostriction is increased and the magnetic properties are deteriorated, and Cr With respect to the composition ratio of E, that is, the value of e, if this is outside the above range, that is, if e is less than 0.5 atom%, the effect of improving wear resistance due to the addition of Cr is not observed, and if e exceeds 7 atom%, It was confirmed that the magnetic properties would be deteriorated.
また、上述の組成においてFeの一部をCoで置換すると
きは、更に飽和磁束密度Bsの向上と、耐蝕性の向上をは
かることができ、Feの一部をRuで置換するときも、Ruが
非磁性であるにも拘わらず軟磁気特性を害わずに、また
Bsの低下を殆ど招来せずに、より耐蝕性、耐摩耗性の向
上をはかることができた。Further, in the above composition, when substituting a part of Fe with Co, it is possible to further improve the saturation magnetic flux density Bs and the corrosion resistance, and when substituting a part of Fe with Ru, Ru Although it is non-magnetic, it does not impair the soft magnetic characteristics,
It was possible to further improve the corrosion resistance and the wear resistance without causing a decrease in Bs.
実施例１ 99.9％以上の純度の純鉄と、電解コバルトと、クロム
と、純度99.99％のアルミニウムと、純度99.999％以上
の純度のゲルマニウムを用いそれぞれ秤量し、高周波誘
導加熱炉を用いてアルミナるつぼ内でアルゴンカス中で
溶解し直径105mmのターゲット母材を鋳造した。この母
材の両面を平面研削盤により研削し、厚さ4mmのスパッ
タリング用のターゲットを作製した。Example 1 Pure iron having a purity of 99.9% or more, electrolytic cobalt, chromium, aluminum having a purity of 99.99%, and germanium having a purity of 99.999% or more were weighed, and an alumina crucible was heated using a high-frequency induction heating furnace. It was melted in argon gas inside to cast a target base material with a diameter of 105 mm. Both sides of this base material were ground by a surface grinder to prepare a sputtering target having a thickness of 4 mm.
このターゲットを用いてプレナーマグネトロン型高周
波スパッタリング装置によって結晶化ガラス基板上に厚
さ２μｍの膜厚のスパッタリングを行った。Using this target, a planar magnetron type high frequency sputtering apparatus was used to perform sputtering with a thickness of 2 μm on a crystallized glass substrate.
このスパッタリングの条件は、 到達ガス圧 8.0×10-6Torr 基板温度 加熱せず Arガス圧 4.0×10-3Torr 予備スパッタ １時間 スパッタ時間 45分 投入電力 300W とした。The conditions of this sputtering were as follows: ultimate gas pressure 8.0 × 10 -6 Torr substrate temperature, without heating, Ar gas pressure 4.0 × 10 -3 Torr pre-sputtering 1 hour, sputtering time 45 minutes, input power 300W.
このようにスパッタリング薄膜を形成した基板を500
℃で１時間真空アニールし、薄膜の磁気特性、すなわち
飽和磁束密度Bsと、保磁力Hcと、1MHzの周波数における
透磁率μeffとを夫々膜組成を変えて測定した。また、
各組成について夫々その摩耗量を測定した。その結果を
第１図に示す。上記Crが添加されたFe−Co−Al−Ge系合
金薄膜は、温度500℃、１時間の熱処理によって、結晶
質合金薄膜となる。The substrate on which the sputtering thin film was formed was
After vacuum annealing at 1 ° C. for 1 hour, the magnetic properties of the thin film, that is, the saturation magnetic flux density Bs, the coercive force Hc, and the magnetic permeability μeff at a frequency of 1 MHz were measured while changing the film composition. Also,
The amount of wear was measured for each composition. The results are shown in FIG. The Fe-Co-Al-Ge alloy thin film to which Cr is added becomes a crystalline alloy thin film by heat treatment at a temperature of 500 ° C for 1 hour.
ここに、摩耗量の測定は、第２図に示すように摩耗量
測定用のダミーヘッド（１）を作製して行った。このヘ
ッド（１）は幅Ｗが3.0mm、厚さｔが0.5mmで前方に円筒
面状の磁気媒体との対接面を形成し、この面に剥離防止
のために厚さ0.2〜0.4μｍのCr下地膜（４）を被着し逆
スパッタをも行ってこれの上に被測定薄膜（２）を被着
し、このヘッド（１）を１インチVTR用の回転磁気ヘッ
ドドラムの台板に配し、ドラム面から80μ±５μｍで突
出させ、γ−Fe2O3系の磁気媒体に接続させた。この場
合、テープ走行時間５時間毎に膜面（２）を顕微鏡（倍
率400倍）を用いて、ヘッド（１）の所定位置に付した
マーカー（３）からの距離をもってその摩耗量を測定し
た。尚、このダミーヘッドへの被測定膜のスパッタリン
グは、 到達ガス圧 6.0×10-6Torr 基体温度 200〜300℃ Arガス圧 4.0×10-3Torr 予備スパッタリング １時間 スパッタ時間 ４〜５時間 とした。そして、各１の組成について６個のダミーヘッ
ドを用いて、夫々その測定を行ってその平均摩耗量を第
１図に示した。The amount of wear was measured by making a dummy head (1) for measuring the amount of wear as shown in FIG. This head (1) has a width W of 3.0 mm and a thickness t of 0.5 mm and has a front surface which is in contact with a cylindrical magnetic medium and has a thickness of 0.2 to 0.4 μm for preventing separation. Cr underlayer film (4) is deposited, reverse sputtering is also performed, and the thin film to be measured (2) is deposited on this, and this head (1) is mounted on the base plate of the rotary magnetic head drum for 1 inch VTR. The magnetic recording medium was made to protrude by 80 μ ± 5 μm from the drum surface and was connected to a γ-Fe 2 O 3 based magnetic medium. In this case, the amount of abrasion of the film surface (2) was measured every 5 hours of tape running time by using a microscope (magnification: 400 times) and the distance from the marker (3) attached to the predetermined position of the head (1). . The sputtering of the film to be measured on this dummy head is achieved at a gas pressure of 6.0 × 10 -6 Torr, a substrate temperature of 200 to 300 ° C, an Ar gas pressure of 4.0 × 10 -3 Torr, a preliminary sputtering for 1 hour, a sputtering time of 4 to 5 hours. And Then, for each composition of 1, six dummy heads were used to perform the measurement, and the average wear amount is shown in FIG.
第１図からわかるように、Cr添加のFe−Co−Al−Si系
による本発明の軟磁性薄膜は、磁気的特性の低下を来す
ことなく時間当りの摩耗量の向上がはかられる。As can be seen from FIG. 1, the soft magnetic thin film of the present invention made of the Cr-added Fe-Co-Al-Si system can improve the wear amount per hour without deteriorating the magnetic properties.
また、上述の本発明による軟磁性薄膜において、更に
耐蝕性や耐摩耗性そのほか各種特性を改善するために各
種元素を添加剤として加えてもよい。この添加剤として
使用される元素としては、Ti,Zr,Hf等のIV a族元素、V,
Nb,Ta等のV a族元素、Mo,W等のVI a族元素、Mn等のVII
a族元素、さらに白金族元素として第５周期の白金族元
素、すなわちRh,Rd、第６周期の白金族元素、すなわちO
s,Ir,Pt等を挙げることができるものであり、これら添
加剤の１種または２種以上を組み合わせて、上記磁性薄
膜に対して０〜10原子％の範囲で添加し得る。Further, in the above-mentioned soft magnetic thin film according to the present invention, various elements may be added as an additive in order to further improve various properties such as corrosion resistance and abrasion resistance. The elements used as the additive include Ti, Zr, Hf and other IVa group elements, V,
Group V a elements such as Nb and Ta, group VI a elements such as Mo and W, and group VII such as Mn
Group a element, further platinum group element of the 5th period platinum group element, that is, Rh, Rd, 6th period platinum group element, that is, O
s, Ir, Pt and the like can be mentioned, and one or more of these additives can be combined and added in the range of 0 to 10 atom% with respect to the magnetic thin film.
上述したように本発明による軟磁性薄膜によれば、飽
和磁束密度の低下や、保磁力を高めることなく、高透磁
率を有し、耐摩耗性にすぐれ、更にアモルファス磁性薄
膜におけるような熱的に不安定性のない耐熱性にすぐれ
た軟磁性薄膜を得ることができるので、例えば高密度記
録用の薄膜磁気ヘッドの薄膜磁気コアとして用い、その
利益は極めて大である。As described above, according to the soft magnetic thin film of the present invention, the saturation magnetic flux density is not lowered and the coercive force is not increased, the magnetic permeability is high and the wear resistance is excellent. Since it is possible to obtain a soft magnetic thin film which is free from instability and has excellent heat resistance, it can be used as a thin film magnetic core of a thin film magnetic head for high density recording, for example, and its profit is extremely large.
第１図は軟磁性薄膜の組成と各特性の測定結果を示す表
図、第２図はその摩耗量測定用ダミーヘッドの拡大斜視
図である。 （１）はダミーヘッド、（２）は被測定薄膜である。FIG. 1 is a table showing the composition of the soft magnetic thin film and the measurement results of each characteristic, and FIG. 2 is an enlarged perspective view of the wear amount measuring dummy head. (1) is a dummy head, and (2) is a thin film to be measured.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 落合 祥隆 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 松田 秀樹 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 岩崎 洋 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (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58−27941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−24979（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yoshitaka Ochiai 6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Hideki Matsuda 6-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Inventor Hiroshi Iwasaki 6-735 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Koichi Aso 6-735 Kitagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony -Incorporated (56) References JP 58-27941 (JP, A) JP 55-24979 (JP, A)
Claims (1)
が添加されて構成され、FeaCobAlcGedCre（但し、ａ、
b,c,d及びｅは、それぞれの組成比を原子％として表わ
す）なる組成式で示したとき、各組成範囲が、 68≦ａ＋ｂ≦84 0＜ｂ≦15 1≦ｃ≦31 1≦ｄ≦31 0.5≦ｅ≦７ であり、かつ、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝100としたことを
特徴とする軟磁性薄膜。1. A crystalline alloy thin film containing Fe, Co, Al and Ge containing Cr
Is added, and Fe a Co b Al c Ge d Cr e (however, a,
b, c, d and e are represented by composition formulas in which the respective composition ratios are expressed as atomic%), each composition range is 68 ≦ a + b ≦ 84 0 <b ≦ 15 1 ≦ c ≦ 31 1 ≦ d A soft magnetic thin film, wherein ≦ 31 0.5 ≦ e ≦ 7 and a + b + c + d + e = 100.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60244565A JPH0828298B2 (en) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | Soft magnetic thin film |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP60244565A JPH0828298B2 (en) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | Soft magnetic thin film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPS62104106A JPS62104106A (en) | 1987-05-14 |
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Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (2)
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-
1985
- 1985-10-31 JP JP60244565A patent/JPH0828298B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS62104106A (en) | 1987-05-14 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |