JPS63259072A - 非晶質軟磁性材料の一軸磁気異方性の制御方法 - 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） 本発明は非晶質軟磁性材料の一軸磁気異方性の制御方法
に関し、特に広い周波数範囲で高透磁率が得られて薄膜
磁気ヘッドの磁気コアなどの各種磁気応用部品に好適な
非晶質軟磁性材料の一軸磁気異方性の制御方法に関する
。

（従来技術） 金属は、通常、固体状態において原子配列が規則性を有
した結晶構造を持って存在しているものであるが、例え
ば、ある種の合金溶液を溶融状態から急冷凝固させたり
、あるいは、ある糧のターゲット材料をイオンによりス
パッタリングし、その散乱された原子を基板上に急冷付
着させたりすることにより、固体状態でも液体状態に類
似した原子配列を持つ非晶質状態の軟磁性材料が得られ
ることは周知のとおりである。

このようにして得られた非晶質軟磁性材料は、原子配列
が結晶質材料のような長範囲規則性を有せず、ランダム
に配列しているために元来、結晶質のような結晶磁気異
方性を有していない。

しかし、非晶質軟磁性材料は、その製造時に何らかの理
由で材料中に磁気異方性が誘起されることが多い。とこ
ろが、このように年越された誘導磁気異方性は、その大
きさや方向の分布が不均一であり、製造直後の材料の磁
気特性が一般的に余り良くなく、シかも熱的にも不安定
である。また非晶質状態を作り出す際に、その製造方法
に起因する種々の歪が生じており、これが材料内部に残
留してしまい、この点からも磁気特性を悪くし、熱的に
不安定である。

非晶質軟磁性材料製造時のこれら誘導磁気異方性や内部
歪を除去するために、従来より行われている熱処理方法
、例えば、キュリー温度および結晶化温度以下の温度で
非酸化性雰囲気中において回転磁界中で熱処理する方法
は有効な方法であり、直流や低周波領域での透磁率を向
上させることができる。

（発明が解決しようとする問題点〕 しかし、反面、誘導磁気異方性が除去されて磁気異方性
が小さくなると、磁区構造が不安定で粗大になり、磁壁
の移動が生じ易くなるため、高周波領域（Ｉ　Ｍｋｌｓ
以上）での透磁率は逆に低下してくるという問題が生じ
る。

高周波領域での透磁率を向上させるためには、磁化過程
として、磁壁移動よりもそのスイッチング速度が速い磁
化回転を用いる必要があり、そのためには、磁気材料に
ある適切な大きさの一軸磁気異方性を付与し、その困難
軸方向に駆動する必要がある。

本発明の目的は、上記事情に基づいて行われたもので、
非晶質軟磁性材料の高周波特性が改善される熱処理方法
が提供することにある。つまり、高周波領域で使用する
非晶質軟磁性材料の特性を向上させるためには、製造時
に誘起される誘導磁気異方性や内部歪を除去するだけで
なく、所望の方向に目的に応じたある適切な大きさの一
軸磁気異方性を付与することが必要である。

（問題点を解決するための手段） 本発明の上記目的は、非晶質軟磁性材料を、最終的に高
い高周波透磁率が得たい方向と略直交する方向に印加さ
れた靜磁界中に配置して作製し、最終的に高い高周波透
磁率を得たい方向と略直交する方向を容易軸とする一軸
磁気異方性を付与した後、該非晶質軟磁性材料を真空中
または非酸化性雰囲気中でかつ前記容易軸方向および最
終的に高い高周波透磁率を得たい方向とを含む平面内で
相対的に回転する磁界中に配置して該非晶質軟磁性材料
の結晶化温度およびキュリー温度よりも低い温度で熱処
理し、その温度により一軸磁気異方性の大きさを制御す
ることを特徴とする非晶質軟磁性材料の一軸磁気異方性
の制御方法により達成される。

上述のように熱処理された非晶質軟磁性材料は広い周波
数範囲で高透磁率が得られ、特に薄膜磁気ヘッドの磁気
コアに好適なものになる。

また、本発明を達成する熱処理方法は、非晶質軟磁性膜
を形成後、固定および／または回転磁場中で熱処理をし
て一軸磁気異方性を付与する方法に比べ、低い熱処理温
度で異方性が付与できる。

従って、下地層に高温に弱い層が配置されている場合な
どに、この熱処理方法は好都合である。

以下、本発明の方法を詳細に説明−する。

非晶質軟磁性材料を作製するスパッタ装置は略従来と同
じ構成から成っており、また、作製される非晶質軟磁性
材料の膜面と平行かつこの軟磁性材料が最終的に高い高
周波透磁率を得たい方向と略直交する方向に配置された
静磁界が、スパッタリング中に印加できる構造を併せ有
している。

第１図は本発明の磁励中熱処理に用いる装置の好ましい
１例を示している。

第１図において、基板上に非晶質膜が形成された試料ｌ
は、架台２の上に載置される。架台２は石英管で囲われ
た炉３内に収納されており、ヒータ４により架台２上の
試料ｌは所定温度に加熱保持される。更に試料１は加熱
されながら外部磁場により面内方向に磁化される。外部
磁場は炉３の外面に配置されかつヨーク５に取り付けら
れた磁石６により形成される。ヨーク５はモータ８によ
り所定速度で回転可能なように設けられており、磁石６
は試料面内に回転磁界な印加できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を挙げて本発明を説明する。

スパッター法によりアルミナ基板上に１０μｍ膜厚のＣ
０８１Ｚｒ７　Ｎｂ１２　（ωｔ％）なる組成の非晶質
合金膜（飽和磁束密度Ｂ８＝　１０．５　ＫＧ、飽和磁
歪λＳ共＋３　ｘ　１０−７．結晶化温度Ｔｘ　＝　４
８０℃）を形成した。また、スパッタリングにより非晶
質合金膜が形成される際、非晶質合金膜面内でかつ非晶
質合金膜が最終的に高い高周波透磁率を得たい方向と略
直交する方向に５０ｅの静磁界を印加し、磁界印加方向
を容易軸とする一軸磁気異方性を付与しな。

次に、このようにして作製された試料を、第１図に示し
た装置内に配置して熱処理を施した。すなわち、３０　
ｒｐｍで回転する回転磁界の磁束回転面と平行になるよ
うに試料面を配置すると共に、この試料を、第２図に図
示するように、１０　〜１Ｏ−５Ｔｏｒｒの真空中でそ
れぞれ１６０℃、２００℃、２５０℃の温度で３０分間
熱処理し、第３図に示すＢＨ特性を得た。第３図から明
らかなとおり、各温度下において、最終的に高い高周波
透磁率を得たい方向が困難軸方向となっており、その−
軸異方性磁界Ｈ１（が熱処理温度とともに小さくなるよ
うに制御されていることが解る。特に、本発明では非晶
質合金膜の結晶化温度（上述の実施例ではＴｘ＝４８０
℃）に対して低い温度（例えば１６０℃ンでも一軸磁気
異方性が好適に付与できる。

第４図は、上述の実施例に基づいて、回転磁界中熱処理
温度による一軸異方性磁界Ｈｋの変化を示している。ま
た、図では、他の材料（Ｃｏ８１　Ｆｅ４Ｎｂ１ｓ）に
ついても前記実施例と同じ処理を施して異方性磁界を測
定したものがプロットしである。

第５図は、本発明の方法が適用される薄膜磁気ヘッドに
ついて示す。

すなわち、この薄膜磁気ヘッドは、最終的に形成される
磁気コアの磁化方向と略直交する方向が容易軸となるよ
うに靜磁界を、非晶質合金膜のスパッタ時に印加し、更
に、このようにして形成される非晶質合金膜の膜面を回
転磁場中に配置して熱処理することにより、最終的にヘ
ッドの磁化方向の一軸磁気異方性が制御されて透磁率を
高くできる。

なお、磁気コア材料の一軸異方性磁界Ｈｋは、磁壁が不
安定にならない範囲でかつなるべ（小さい方が良（、こ
れはコア寸法にもよるが略２・−６０ｅ程度である。従
って、第３図および第４図に示した先の測定結果より、
ＣｏＥｌＩ　Ｚｒ７　Ｎｂ１２では熱処理が略１６０℃
〜２００℃で３０分の範囲で行われることが望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための磁界中熱処理装
置の構造の一例を示す図、第２図は非晶質軟磁性材料Ｃ
０８１Ｚｒ７　Ｎｂ１２　（ωｔ％）熱処理温度と時間
の関係を示す図、第３図は実施例により得られた回転磁
界中熱処理温度とＢＨ凸曲線示す図、第４図はＣｏＮｂ
系非晶質軟磁性材料の回転磁界中熱処理温度と異方性磁
界の関係を示す図、第５図は本発明が適用される薄膜磁
気ヘッドにおける磁化方向とスパッタリング時の印加磁
界方向を示す図である。 １・・・試料、２・・・架台、３・・・炉、４・・・ヒ
ータ、５・・・ヨーク、６・・・磁石、７・・・モータ
第３図 Ｃｏｓ＋　’ｌｒｙ　Ｎｂ＋ｚ　ｗｔ’／ａ第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）非晶質軟磁性材料を、最終的に高い高周波透磁率が
   得たい方向と略直交する方向に印加された静磁界中に配
   置して作製し、最終的に高い高周波透磁率を得たい方向
   と略直交する方向を容易軸とする一軸磁気異方性を付与
   した後、該非晶質軟磁性材料を真空中または非酸化性雰
   囲気中でかつ前記容易軸方向および最終的に高い高周波
   透磁率を得たい方向とを含む平面内で相対的に回転する
   磁界中に配置して該非晶質軟磁性材料の結晶化温度およ
   びキュリー温度よりも低い温度で熱処理し、その温度に
   より一軸磁気異方性の大きさを制御することを特徴とす
   る非晶質軟磁性材料の一軸磁気異方性の制御方法。 ２）スパッタリング法により作製されホ非晶質軟磁性材
   料を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の制御方法。