KR100324730B1

KR100324730B1 - 자기헤드의제조방법

Info

Publication number: KR100324730B1
Application number: KR1019940018286A
Authority: KR
Inventors: 서훈
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 2002-06-20

Abstract

본 발명은 자기헤드의 제조방법에 관한 것으로, 철과 알루미늄, 실리콘을 주성분으로 하는 연자성박막과 루테늄을 첨가한 연자성박막를 적층시켜 자성막을 형성함으로써 내구성과 열적안정성이 높을뿐 아니라 내부 응력이 작고 투자율이 증가되어 기계적특성 및 내식성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

자기헤드의 제조방법

본 발명은 자기헤드의 제조방법에 관한 것으로, 특히 철(Fe)과알루미늄(Al), 실리콘(Si)을 주성분으로 하는 연자성박막과 루테늄(Ru)을 첨가한 연자성박막을 적층시켜 자기특성을 향상시키기 위한 자기헤드의 제조방법에 관한 것이다.

최근들어 브이씨알(VCR)이나 캠코더와 같은 자기기록·재생장치는 보다 많은 정보를 처리하기 위해 기록밀도의 고밀도화와 고주파화등이 진행되고 있으며, 특히 기록밀도를 높이기 위해 테이프나 디스크와 같은 기록매체를 제조함에 있어서, 자성분(磁性粉)에 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni)등의 강자성금속의 분말을 이용한 메탈(metal) 테이프나, 강자성 금속재료를 증착시키는 방법으로 플라스틱 베이스 필름상에 형성한 증착테이프등이 실용화 되고 있다.

그리고 상기와 같은 자기기록매체는 테이프의 경우 면조도를 개선하여 헤드(head)와의 간격손실을 최소화할 수 있도록 하였으며, 또한 테이프상의 자화방향을 반전시키는 외부자장의 크기인 보자력(coercive force)을 크게하여, 헤드로부터 요구되는 자속크기와 비례하도록 하였다.

따라서 자기헤드를 이러한 고보자력 매체에 대응되도록 고포화자속밀도를 갖도록 해야 하는데, 종래의 경우 자기헤드에 사용되는 페라이트(ferrite)의 재료가 포화자속밀도가 낮아 고보자력매체에 대응할 수 없으므로 이를 해결하기 위해 자성기판상에 고포화 자속밀도를 갖는 연자성박막을 형성하고, 이들 연자성박막상에 헤드 간격 재료로서 비자성박막을 소정의 두께로 형성하여 양쪽의 코어를 접합시키도록 구성된 MIG(Metal In Gap)형 헤드가 주로 사용되었다.

제1도는 종래의 기술에 의한 상기 MIG형 헤드를 종류별로 도시한 것으로, (가)와 같이헤드 간격(4)과 자성막(2)의 부착면이 평행한 평행 MIG 헤드와,(나)와 같이상기 헤드간격(4)과 자성막(2)이 경사진 TSS(Tilted Semdust Sputtered) 헤드와,(다)와 같이자성막(2)이 헤드간격(4)을 중심으로 교차하는 크로스형 헤드가 있다.

이때 상기 각 헤드의 자성막은 코발트계 비정질합금이나 Fe-Al-Si 합금이 사용되며, 특히 상기 합금들을 사용하는 경우 500℃∼600℃ 정도의 온도에서 유리본딩(glass bonding)을 하게되므로 열적안정성이 뛰어난 Fe-Al-Si 합금이 주로 사용된다.

그리고 상기 헤드를 실제 제조하는 공정은 크게 원소재 가공공정, 박막제조공정, 유리 본딩공정, 후가공 및 조립공정등으로 나눌수 있으며, 좀 더 구체적으로 설명하면 상기 원소재 가공공정의 경우 원소재 연마와 정밀 래핑(lapping)공정, 트랙(track) 가공 및 권선홈 가공등이 있으며, 박막공정에는 자성박막의 스퍼터링공정과 헤드 간격용 비자성막의 스퍼터링 공정이 있으며, 유리본딩공정은 연자성박막의 열적안정성 및 연자기 특성을 고려하여 적정온도(550℃∼630℃)에서의 열처리가 필요하며, 이때 필요이상의 고온을 가하게 되면 자기특성이 열화되므로 450℃∼550℃정도의 낮은 온도에서 융착될 수 있는 저융점 유리를 쓰거나 연자성박막에 수 %의 루테늄을 첨가한 Fe-Al-Si-Ru 형태의 박막을 사용하기도 하는데, 상기 저융점유리의 경우 내구성이 낮아 자기헤드의 신뢰성이나 수명을 저하시킬 수 있으므로 열적특성과 내구성을 고려하여 Fe-Al-Si-Ru 형태의 박막을 쓰는 것이 유리하며, 연자성박막은 경우에 따라서 헤드 간격 부위에 3㎛ ∼ 30㎛ 정도의 두께로 진공증착시키거나 전자빔을 사용하여 증착시킨다.

그러나 상기와 같은 Fe-Al-Si-Ru 형태의 연자성박막을 사용하는 자기헤드의 경우, 상기 연자성박막이 단일층이므로 수㎛ 이상으로 두꺼워지면 그 구조가 주상(柱狀)구조로 바뀌어 내부의 응력이 증가하게 되며, 이에따라 박막재료의 자성특성 및 페라이트 기판에의 부착성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 철, 알루미늄및실리콘을 주성분으로 하는 연자성박막과그에루테늄을 더 첨가한 연자성박막을 적층시켜 자성막을 형성함으로써 다층구조의 자성특성 및 부착성을 향상시킬 수 있는 자기헤드의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기헤드의 제조방법은 자성기판상에 고포화 자속밀도를 갖는 자성막을 형성하고, 상기 자성막상에 비자성박막을 소정의 두께로 형성한후양쪽의 코어를 접합시켜자기헤드를제조하는 방법에 있어서, 상기 자성막은 Fe_aAl_bSi_c층과 Fe_aAl_bSi_cRu_d층을 교대로 적층시켜 형성됨을 특징으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.

먼저 본 발명의 자성막은 제2도에 도시한 바와 같이 기판(10)상에 Fe_aAl_bSi_c층(11,11')과 Fe_a'Al_b'Si_c'Ru_d층(12,12')을 교대로 적층시켜 형성하는데, Fe_aAl_bSi_c층(11,11')과 Fe_a'Al_b'Si_c'Ru_d층(12,12')은 각 중량비를a, b, c, a', b', c', d로 나타내는 경우 다음과 같은 조성조건을 만족해야 한다.

즉, 상기 Fe_aAl_bSi_c층(11,11')은 75≤a≤94, 2≤b≤10, 4≤c≤15이고, 상기 a,b,c가 각 중량의 %를 나타내므로 그 합이 100이 되어야 하며, 상기 Fe_aAl_bSi_cRu_d층(12,12')은 65≤a'≤93, 2≤b'≤10, 4≤c'≤15, 1≤d≤10이고, 상기 a', b',c', d의 합이 100이 되어야 한다.

또한 각 Fe_aAl_bSi_c층(11,11')과 Fe_a'Al_b'Si_c'Ru_d층(12,12')의 두께는 0.1㎛∼l㎛ 정도로 한다.

제3도의 (가)도 내지 (다)도는 순서대로 상기 자성막을 평행 MIG 헤드와, TSS 헤드와, 크로스형 헤드에 적용한 것으로, 소재 가공 후 페라이트(21) 기판에 스퍼터링용 타겟으로서, 예를들면 Fe₈₂Al₇Si₁₁및 Fe₇₈Al₆Si₉Ru₇을 이용하여 RF-스퍼터링 장치에서 입력파워를 200Wt로하고, 타겟과 기판간격을 50mm∼100mm로 하며, 기판온도는 20℃ 이하로 하며, 초기진공도를 5×10^-7Torr, 아르곤(Ar) 가스의 압력을 3×10^-3Torr∼7×10³Torr로하여 스퍼터링을 실시한 후 질소분위기에서 590℃의 온도로 1시간동안 열처리하여 Fe_aAl_bSi_c층(11,11')과 Fe_a'Al_b'Si_c'Ru_d층(12,12')이 적층된 자성막(20)을 20㎛ 정도의 두께로 형성한다.

제4도는 각 층의 두께에 따른 보자력(Hc)(점선)과, 내부응력(σ)(실선) 및 초기투자율(μi)(일점쇄선)을 도시한 것으로, 상기 보자력(Hc)과 내부응력(σ)은 층두께가 작을수록 양호하고, 초기투자율(μi)은 층두께가 클수록 양호하므로, 0.1㎛∼1㎛ 정도의 범위에서 응력과 보자력이 작고 초기 투자율이 큰 가장 양호한 특성을 가지며, 필요에 따라 적정치를 선택하여 사용한다.

그리고 제5도는 상기와 같은 자성막을 적용한 자기헤드와 종래의 기술에 의한 자기헤드의 주파수에 따른 출력변화를 비교한 것으로, 종래의 자기헤드의 기록재생출력(점선)보다 본 발명에 의한 자기헤드의 기록재생출력(실선)이 모든 주파수에서 고르게 향상되었음을 볼 수 있으며, 예를들어 5MHz에서는 약 2dB, 7MHz에서는 약 3dB 정도 향상되었다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 철과 알루미늄, 실리콘을 주성분으로 하는 연자성박막과그에루테늄을더첨가한 연자성박막을다수적층시켜자기헤드의 자성막을 형성함으로써 내구성과 열적안정성이 높을 뿐 아니라 내부 응력이 작고 투자율이 증가되어 기계적특성 및 내식성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

제1도는 종래의 기술에 의한 자기헤드의 구조도.

제2도는 본 발명에 의한 자성막의 수직단면도.

제3도는 본 발명에 의한 자기헤드의 구조도.

제4도는 본 발명에 의한 자성각의 각 층 두께에 따른 특성을 도시한 그래프.

제5도는 종래의 기술과 본 발명에 의한 자기헤드의 주파수에 따른 출력변화를 비교한 그래프.

***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *****

10 : 기판 11, 11' : Fe_aAl_bSi_c층

12,12' : Fe_aAl_bSi_cRu_d층 20 : 자성막

21 : 페라이트 22 : 접합유리

23 : 헤드 간격

Claims

자성기판상에 고포화 자속밀도를 갖는 자성막을 형성하고, 상기 자성막상에 비자성박막을 소정의 두께로 형성한후양쪽의 코어를 접합시켜자기헤드를 제조하는 방법에 있어서, 상기 자성막은스퍼터링법에 의해 기판에 중량비 ,75≤a≤94, 2≤b≤10, 4≤c≤15의 Fe_aAl_bSi_c층과중량비 65≤a'≤93, 2≤b'≤10, 4≤c'≤15, 1≤d≤10의Fe_a'Al_b'Si_c'Ru_d층을 교대로 적층시키고, 이후 질소분위기에서 소정시간동안 열처리하여형성됨을 특징으로 하는 자기헤드의 제조방법.