KR950011126B1 - 자기 헤드의 연자성 박막구조 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

자기 헤드의 연자성 박막구조
제1도는 Fe16N2의 결정 구조도.
제2도는 Fe박막의 가열, 냉각에 따른 상(phase) 및 고포화 자속밀도의 변화를 나타낸 그래프.
제3도는 본 발명의 적층 박막 구조도.
제4도는 열처리 온도에 따른 고포화 자속 밀도를 나타낸 그래프.
제5도는 주파수에 따른 실효 투자율의 변화를 나타낸 그래프.
본 발명은 자기 헤드의 연자성 박막 구조에 관한 것으로, 특히 연자성 박막과 고포화 자속밀도를 갖는 박막을 교대로 반복 적층시켜 포화자속밀도 및 투자율 등의 연자기 특성을 향상시키는 것에 관한 것이다.
오디오(Audio), 브이티알(VTR)등의 자기 기록 재생장치에 있어서 기록신호의 고밀도화에 따라 자기 기록 매체는 고보자력화가 이루어지고 있으며, 이러한 고보자력 매체에 대응하기 위해 자기 헤드 코이 재료는 고포화 자속 밀도(Bs), 고투자율(μ), 저보자력(Hc)이 요구되어 있다.
따라서 자기 헤드 코아를 페라이트만으로 하여 헤드를 제작하게 되면 충분한 자기 유도값을 얻을 수 없으므로 헤드 갭 양쪽에 연자성 물질인 센더스트(sendust(Fe-Al-Si 합금)를 박막 형태로 입힌다.
그러나 센더스트 합금은 포화지속 밀도가 약 10KG 정도이므로 고밀도 기록을 요하는 Hi-8이나 DVCR용 헤드 재료로서는 포화 자속밀도가 부족하다.
또한 약 15KG 정도의 고포화 자속밀도를 갖는 것으로 알려져 있는 Fe-N계 자성 막막이 있으나, 이는 헤드 제조 공정중의 글라스 본딩(Glass bonding)시 자성 박막의 열적 안정성을 개선할 목적으로 Zr, Ta, Hf, Al, Nb, Cr등과 같은 제3, 제4원소를 첨가함에 따라 포화자속밀도가 저하하는 경향이 있다.
한편 30KG 정도의 큰 포화 자속밀도를 갖는 것으로 알려진 Fe16N2는 증착법(evapo-ration), 또는 Fe 박막위에서 N(질소)이온을 주입(implantation)하는 방법, MBE법등에 의해 제조되는데, 보통 Fe 순수 박막인 경우는 포화 자속밀도가 22KG 정도이나 Fe 격지 틈새에 N이 침입하여 제1도와 같은 구조를 이루면 N에 의하여 N을 둘러싸고 있는 Fe 원자의 자기 모멘트가 증가하여 30KG 이상의 거대한 포화 자속밀도를 갖게된다.
그러나 Fe16N2은 준안정상(Metastable phase)이기에 순수한 단일상의 제조가 어렵고, Fe4N, Fe3N과 같은 질화철 phase와 혼재하는 경향이 많으며 고온에서는 α-Fe와 N으로 분리되며 냉각시 가역적으로 Fe16N2가 재생성된다(제2도).
이상에서와 같이 Fe16N2는 그 제조가 용이하지 못하며, 보자력이 10Oe 이상이기 때문에 헤드 코아 재료와 같은 연자성 재료를 요하는 응용 분야에서는 적절하지 못하다.
또한 고온에서 α-Fe와 N으로 분리되어 N이 외부로 방출되기 때문에 고온 공정을 요하는 응용 분야에서의 사용은 많은 문제점이 있다.
이에 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위해 안출한 것으로 Fe-Al-Si 또는 Fe-M-N과 같은 박막과 Fe16N2박막을 상호 교대로 반복적으로 적층화시킴으로서 포화자속밀도 감소를 억제하고 고주파 투자율 특성이 향상된 자기헤드의 연자성 박막구조를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
이하 본 발명을 설명한다.
제3도는 본 발명의 적층 박막 구조도로서, Fe-M-N 합금(M : Cr, Ti, Al, Hf, Ta, Zr, Nb등에서 1종 이상) 또는 Fe-Al-Si 합금과 같은 연자성 박막과 중간층으로 Fe16N2박막을 교대로 반복 적층화시킨 구조로 이루어진다.
이와 같은 적층 박막 구조를 제조함에 있어서는, 먼저 RF Magnetron Sputtering에 의해 Fe-M-N 박막을 제조하고 그위에 Fe 박막을 성막한 다음 N이온을 주입(implan-tation)시켜 Fe 박막이 FeaNb(a+b<1)phase가 되도록 한다.
이와 같은 과정을 반복하여 적층화시킨후 약 250∼350℃의 온도에서 열처리하여 제3도와 같은 적층 박막을 얻게된다.
제4도는 본 발명의 적층 박막과 종래의 Fe-Zr-N 단층막의 열처리 온도에 따른 포화 자속밀도의 변화를 나타내는 것으로서, 본 발명의 적층 박막의 경우 600℃까지 Bs=20KG 정도의 높은 포화 자속밀도를 유지하고 있다.
이는 Fe16N2박막은 고온(500℃)에서 α-Fe와 N으로 분리되어 포화 자속밀도가 감소되나 본 발명처럼 적층 구조를 이루면 N이 박막 외부로 방출되는 현상이 방지되므로 냉각시 Fe16N2가 재생성되어 높은 포화 자속밀도를 유지하게 되는 것이다.
제5도는 주파수에 따른 투자율 값의 변화를 나타낸 것으로, 본 발명의 경우 유효 투자율 μeff=3500정도(at 5MHZ)로 종래의 단층막의 μeff=2000보다 투자율의 주파수 특성이 개선됨을 알수 있다.

Claims (3)

  1. Fe-M-N 합금(M : Cr, Ti, Zr, Ta, Hf, Al, Nb등에서 1종 이상) 또는 Fe-Al-Si 합금과 같은 연자성 박막과 중간층으로 Fe16N2박막이 교대로 반복하여 적층된 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 자기 헤드의 연자성 박막 구조.
  2. 스퍼터링(sputtering)법에 의해 Fe-M-N합금(M : Cr, Ti, Zr, Ta, Hf, Al, Nb등에서 1종 이상) 또는 Fe-Al-Si 합금 박막을 제조하는 단계와, 상기 박막층위에 Fe 박막을 성막후 N(질소) 이온을 주입(implantation)시켜 Fe16N2상(phase)이 되도록 하는 단계와, 상기 단계를 교대로 반복하여 적층시킨후 열처리하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 자기헤드의 연자성 적층 박막 구조의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 열처리 온도가 250∼350℃임을 특징으로 하는 자기헤드의 연자성 적층 박막 구조의 제조방법.
KR1019930002016A 1993-02-13 1993-02-13 자기 헤드의 연자성 박막구조 KR950011126B1 (ko)

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