KR100215785B1

KR100215785B1 - Magnetic head

Info

Publication number: KR100215785B1
Application number: KR1019920016940A
Authority: KR
Inventors: 김태영
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1992-09-17
Filing date: 1992-09-17
Publication date: 1999-08-16
Also published as: KR940007787A

Abstract

본 발명은 연자성 박막과 중간층으로 Fe₄N 박막층을 교대로 적층시킴으로서 고포화 자속밀도와 고투자율을 갖게 하는데 적합한 자기 헤드에 관한 것으로, 페라이트 코어에 연자성 박막을 성막한 것에 있어서, Fe-Zr-M-N(M : Cr, Ti, Al) 연자성 박막과 중간층으로 Fe 박막 또는 FexN 박막을 교대로 적층화시키고 열처리하여 중간층이 Fe₄N상으로 이루어지게 한 자기 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic head suitable for providing high saturation magnetic flux density and high permeability by alternately stacking a Fe ₄ N thin film layer in a soft magnetic thin film and an intermediate layer, and in forming a soft magnetic thin film on a ferrite core, Fe-Zr -MN (M: Cr, Ti, Al) The magnetic head and the magnetic layer is made of the Fe ₄ N phase by alternately laminating and heat-treating the Fe thin film or FexN thin film as an intermediate layer.

Description

자기헤드Magnetic head

제 1 도는 본 발명의 적층 박막 구조도1 is a laminated thin film structure diagram of the present invention

제 2 도는 제 1 도의 구조를 열처리한 경우에 나타난 적층 박막 구조도2 is a laminated thin film structure diagram when the structure of FIG. 1 is heat treated.

제 3 도는 단층 박막 구조시 크롬(Cr)양과 보자력 및 자속밀도 관계를 나타낸 그래프3 is a graph showing the relationship between the amount of chromium (Cr), coercive force, and magnetic flux density in a single layer thin film structure

제 4 도는 본 발명의 적층 구조시 크롬(Cr)양과 보자력 및 자속밀도 관계를 나타낸 그래프4 is a graph showing the relationship between the amount of chromium (Cr), coercive force, and magnetic flux density in the laminated structure of the present invention.

제 5 도는 주파수에 따른 실효 투자율의 변화를 나타낸 그래프5 is a graph showing the change in effective permeability with frequency

본 발명은 자기헤드의 연자성 박막에 관한 것으로, 특히 연자성 박막과 중간층으로 Fe₄N 박막층을 교대로 적층 구조로 함으로서 고포화 자속밀도와 고투자율을 갖게 하는데 적합한 것에 관한 것이다.The present invention relates to a soft magnetic thin film of a magnetic head, and more particularly, to a soft magnetic thin film and an intermediate layer, in which a Fe ₄ N thin film layer is alternately laminated to have a high saturation magnetic flux density and a high permeability.

오디오(Audio)나 브이티알(VTR) 등의 자기 기록 재생장치에 있어 기록 신호의 고밀도화에 따라 자기 기록 매체는 고보자력화가 이루어지고 있으며 이러한 고보자력 매체에 대응하기 위하여 자기헤드 코어 재료는 고포화 자속밀도(Bs), 고투자율, 저보자력이 요구되고 있다.In magnetic recording and reproducing apparatuses such as audio and VTR, magnetic recording media have become highly coercive with high density of recording signals. In order to cope with such high coercive media, the magnetic head core material has a high saturation flux. Density (Bs), high permeability and low investment force are required.

일반적으로 헤드 코어 재료로 사용되는 Fe-N계 연자성 박막은 라디오 고주파(RF), 반응성 스퍼터링법을 이용하여 아르곤(Ar)과 질소(N), 분위기하에서 제조하며 성막 직후의 결정 구조는 비정질 구조를 이루고 있고 열처리 과정을 통하여 Fe의 α-상(phase)(BCC구조)의 미결정화에 따라 연자기 특성을 갖게 되나 약 400℃ 이상의 고온에서는 α-상(phase)의 급격한 성장으로 인하여 박막의 연자기 특성의 열화가 일어난다.In general, Fe-N-based soft magnetic thin films, which are used as head core materials, are manufactured under argon (Ar), nitrogen (N), and atmosphere using radio-frequency (RF) and reactive sputtering methods, and the crystal structure immediately after film formation is amorphous. It has a soft magnetic property due to microcrystallization of the α-phase (BCC structure) of Fe through heat treatment, but at the high temperature of about 400 ℃ or higher, the soft growth of the thin film due to the rapid growth of the α-phase Deterioration of magnetic properties occurs.

이에 따라 Fe-N계 자성 박막인 경우 내열성을 개선시키고자 제 3 원소로 질소(N)와 친화력이 강한 지르코늄(Zr), 탄탈(Ta), 티타늄(Ti) 등을 첨가시켜 M_aN_b(M : Zr, Ta, Ti)를 생성시키고 Fe의 α-상(phase) 성장을 억제함으로서 고온에서도 우수한 연자성 특성이 유지되도록 하고 있다.Accordingly, in order to improve heat resistance in the case of the Fe-N-based magnetic thin film, zirconium (Zr), tantalum (Ta), titanium (Ti), etc. having strong affinity with nitrogen (N) as a third element are added to M _a N _b ( M: Zr, Ta, Ti) to produce and suppress the α-phase growth of Fe to maintain excellent soft magnetic properties even at high temperatures.

그러나 이와 같은 종래의 경우는 헤드 제조 공정의 글라스 본딩(Glass bonding)시 박막내의 질소(N)가 박막 외부로 방출되어 글라스내의 기포 발생원인이 되고 박막과 글라스와의 반응으로 인해 박막과 글라스 계면의 열화가 일어나는 등의 문제가 발생한다.However, in the conventional case of this, in the glass bonding of the head manufacturing process, nitrogen (N) in the thin film is released to the outside of the thin film, causing bubbles in the glass, and the thin film and the glass interface due to the reaction between the thin film and the glass. Problems such as deterioration occur.

따라서 최근에는 제 4 원소로서 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 등을 첨가하여 박막과 글라스의 반응을 억제하고 고온(600℃) 특성을 개선시키는 방향으로 연구가 진행 중에 있다.Therefore, in recent years, research is underway to add chromium (Cr), titanium (Ti), aluminum (Al), etc. as a fourth element to suppress the reaction between the thin film and the glass and to improve the high temperature (600 ° C) characteristics.

그러나 이와 같은 4원계인 Fe-Zr-M-N(M = Cr, Ti, Al)을 단일 박막층으로 한 경우는 제 4 원소 M의 첨가로 인하여 포화 자속밀도(Bs)가 3원계 Fe-M-N(M = Zr,Ta, Ti) 박막에 비해 제 3 도에 도시된 바와 같이 급격히 저하되는 경향이 있고, 과잉의 질소가 박막내에 잔류하지 않도록 4원계 조성비를 조절하기가 용이하지 않다.However, in the case of using such a quaternary Fe-Zr-MN (M = Cr, Ti, Al) as a single thin film layer, the saturation magnetic flux density (Bs) becomes ternary Fe-MN (M = Zr, Ta, Ti) tends to be sharply lowered as shown in FIG. 3 compared to the thin film, and it is not easy to adjust the quaternary composition ratio so that excess nitrogen does not remain in the thin film.

이에 따라 박막 특성의 신뢰성을 확보하는데 문제점이 있다.Accordingly, there is a problem in ensuring the reliability of the thin film characteristics.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, Fe-Zr-M-N 연자성 박막과 중간층인 Fe 박막 또는 Fe_xN 박막을 교대로 적층시키고 열처리하여 중간충을 Fe₄N상으로 되게 함으로서 포화 자속 밀도를 유지함과 함께 헤드 제조 공정시 글라스 본딩 과정동안 박막외로 질소에 의한 기포 발생을 억제하고, 적층 구조에 의해 고주파에서의 투자율 특성을 개선하도록 한 자기헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the Fe-Zr-MN soft magnetic thin film and the intermediate layer Fe thin film or Fe _x N thin film is alternately laminated and heat treated to form the intermediate insect Fe ₄ N phase The purpose of the present invention is to provide a magnetic head which maintains the saturation magnetic flux density and suppresses the generation of bubbles by nitrogen out of the thin film during the glass bonding process in the head manufacturing process and improves the permeability characteristics at high frequencies by the laminated structure.

이하 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.

본 발명은 페라이트 코어에 연자성 박막을 성막한 자기헤드에 있어서, Fe-Zr-M-N(M = Cr, Ti, Al) 연자성 박막과 중간층으로 Fe 박막(또는 Fe_xN박막)을 교대로 적층화시키고 열처리하여 중간층이 Fe₄N상으로 되게 한 자기헤드 구조로 되어진다.In the magnetic head in which a soft magnetic thin film is formed on a ferrite core, an Fe-Zr-MN (M = Cr, Ti, Al) soft magnetic thin film and an Fe thin film (or Fe _x N thin film) are alternately laminated in an intermediate layer. And a heat treatment to obtain a magnetic head structure in which the intermediate layer is in the Fe ₄ N phase.

제 1 도는 본 발명의 적층 박막 구조도이고, 제 2 도는 제 1 도의 적층 박막 구조를 열처리한 후의 구조도를 나타낸 것으로, 제 1 도에 도시된 바와같이 Fe-Zr-M-N(M:Cr, Ti, Al) 연자성 박막(A)과 중간층으로서 Fe 박막(또는 Fe_xN 박막)(B)을 스퍼터링 방법으로 교대로 적층화시키고, 열처리(약 550℃)를 통하여 제 2 도에 도시된 바와 같이 중간층이 Fe₄N(C)상이 되게 함으로서 Fe-M-N 3원계 박막이 갖는 15KG 이상의 포화 자속 밀도를 유지할 수 있으며,4원계 박막에서 잔류한 과잉의 질소 발생을 중간층(Fe₄N)이 억제할 수 있기 때문에 헤드 제조 공정시의 글라스 본딩 과정동안 박막외로 방출된 질소에 의한 기포 발생을 억제할 수 있다.FIG. 1 is a schematic view of the laminated thin film structure of the present invention, and FIG. 2 is a structural view after heat treatment of the laminated thin film structure of FIG. 1, and as shown in FIG. 1, Fe-Zr-MN (M: Cr, Ti, Al ) The magnetic thin film (A) and the Fe thin film (or Fe _x N thin film) (B) are alternately laminated as a sputtering method by the sputtering method, and the intermediate layer as shown in FIG. By making the Fe ₄ N (C) phase, the saturation magnetic flux density of 15KG or more of the Fe-MN ternary thin film can be maintained, and the intermediate layer (Fe ₄ N) can suppress the excessive generation of nitrogen remaining in the ternary thin film. It is possible to suppress bubble generation by nitrogen released outside the thin film during the glass bonding process in the head manufacturing process.

또한 이와 같은 적층 구조에 의하여 고주파에서의 투자율 특성을 개선할 수 있다.In addition, such a lamination structure can improve the permeability characteristics at high frequencies.

제 3 도는 Fe-Zr-Cr-N 박막인 4원계의 단층 박막의 경우 Cr 첨가량이 증가(Cr ≤ 8at%)하여도 포화 자속밀도(Bs)값이 12KG로 급격히 낮아지는 경향이 있으나, 제 4 도에 도시된 바와 같은 Fe-Zr-Cr-N/Fe₄N 적층 박막을 갖는 본 발명의 경우는 Cr 첨가량이 증가하여도 포화 자속밀도(Bs)값이 15KG 이상의 값을 갖게 할 수 있다.3 shows that the saturation magnetic flux density (Bs) tends to be rapidly lowered to 12KG even if the amount of Cr added (Cr ≤ 8at%) is increased in the case of a four-layer monolayer thin film of Fe-Zr-Cr-N thin film. In the present invention having the Fe—Zr—Cr—N / Fe ₄ N laminated thin film as shown in FIG. 1, the saturated magnetic flux density (Bs) may have a value of 15KG or more even if the amount of Cr added is increased.

제 5 도는 주파수에 따른 유효 투자율 특성을 나타낸 것으로,(D)와 같은Fe_73.5Zr_8.5Cr_8.0N₁₀원자 %인 4원계 단층 박막의 경우 유효 투자율이 μ = 2000(1∼20㎒)정도의 값을 나타내는데 반해,(E)와 같은 Fe_73.5Zr_8.5Cr_8.0N₁₀/Fe₄N의 경우는 20MHz에서 유효 투자율 μ = 2500 이상 정도의 높은 값을 갖는 고주파 투자율 특성을 얻게 된다.5 shows the effective permeability characteristics according to frequency, and in the case of a quaternary monolayer thin film having a Fe _73.5 Zr _8.5 Cr _8.0 N ₁₀ atomic% such as (D), the effective permeability is about μ = 2000 (1-20 MHz). On the other hand, in the case of Fe _73.5 Zr _8.5 Cr _8.0 N ₁₀ / Fe ₄ N as shown in (E), high-frequency permeability characteristics with high effective permeability μ = 2500 or more are obtained at 20 MHz.

Claims

페라이트 코어에 연자성 박막을 성막한 자기 헤드에 있어서, Fe-Zr-M-N(M:Cr, Ti, Al) 연자성 박막과 중간층으로 Fe 박막 또는Fe_xN 박막을 교대로 적층시키고 열처리하여 중간층이 Fe₄N상으로 되게한 자기헤드.In a magnetic head in which a soft magnetic thin film is formed on a ferrite core, an Fe-Zr-MN (M: Cr, Ti, Al) soft magnetic thin film and an intermediate layer are alternately laminated with a Fe thin film or a Fe _x N thin film, and then heat treated. Magnetic heads with Fe ₄ N phase.