JPH04297004A - 磁気ヘッド用磁性薄膜とその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッド、特に高密
度記録に好適な磁気ヘッドの磁気コアに用いられる磁性
薄膜及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄膜磁気ヘッドに用いられる磁性
薄膜としては、例えば特開昭６０−１０４１０号（Ｇ１
１Ｂ　　５／３１）公報に開示されているように、ニッ
ケル８０重量％、残余が鉄よりなる８０％パーマロイ膜
（８０％Ｎｉ−Ｆｅ）が使用されている。

【０００３】上記８０％パーマロイ膜を薄膜磁気ヘッド
の磁気コア（磁極）材料として用いた場合、該パーマロ
イ膜は高周波領域で透磁率が高いため、上記薄膜磁気ヘ
ッドの読み出し性能は優れている。然し乍ら、上記薄膜
磁気ヘッドがメタル媒体のような高抗磁力媒体に対して
用いられる場合、上記８０％パーマロイ膜は飽和磁束密
度（Ｂｓ）が約１０キロガウスと低いため、上記薄膜磁
気ヘッドの書き込み能力が劣るといった問題があった。

【０００４】このような問題を解決するために、例えば
特開平１−２７０２０７号（Ｈ０１Ｆ　　１０／０８）
公報に開示されているように、８０％パーマロイ膜と、
ニッケル、鉄及びコバルトからなるバーミンバー型３元
合金膜とを交互にメッキ法により積層した積層膜が提案
されている。

【０００５】然し乍ら、この方法では積層膜を成膜する
のに、８０％パーマロイ膜用のメッキ浴とバーミンバー
型３元合金膜用のメッキ浴とを交互に使用する必要があ
るため、製造工程が複雑であり、又、上記メッキ浴に不
純物が混入する恐れがあった。

【０００６】又、現在８０％パーマロイ膜にかわる材料
として、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系
非晶質合金が用いられているが、これらの膜はいずれも
蒸着法、スパッタリング法等で形成されるため、コスト
高、低い量産性及び成膜時に基板温度が上昇するので絶
縁材料等が高融点材料に限定されるといった問題があっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記各従来
例の欠点を全て解消した書き込み能力の優れた磁気ヘッ
ド用磁性薄膜を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の結晶質の磁性薄
膜は、前記磁性薄膜の膜厚方向に該磁性薄膜を構成する
成分が連続的に又は２回以上不連続的に変化することを
特徴とする。

【０００９】又本発明の磁性薄膜を電気メッキ法で作成
する製造方法は、メッキ電流密度又はメッキ液の濃度を
変化させて、前記磁性薄膜の膜厚方向に該磁性薄膜を構
成する成分が連続的又は不連続に変化する磁性薄膜を作
成するものである。

【００１０】

【作用】磁性薄膜の膜厚方向に該磁性薄膜を構成する成
分が連続的に又は２回以上変化するため、高飽和磁束密
度を有する膜と高初透磁率を有する膜の両方の磁気的性
質を略兼ね備えることができる。

【００１１】更に、上記成分が連続的に又は２回以上変
化するため、熱膨張係数の違いを小さくできるので、内
部応力を低減でき、膜剥離及び膜の磁気特性の劣化を防
止できる。

【００１２】又、メッキ電流密度又はメッキ液の濃度を
変化させて電気メッキするため、膜厚方向に該磁性薄膜
を構成する成分が連続的又は不連続に変化する磁性薄膜
を容易に製造できる。

【００１３】

【実施例】以下、第１実施例について詳細に説明する。

【００１４】本実施例の磁性薄膜は、その膜厚方向に該
磁性薄膜の成分が連続的に又は不連続に変化するもので
あり、例えば、ニッケルが８０重量％、残余が鉄よりな
る８０％パーマロイ膜（Ｂｓ＝１．０Ｔ）からニッケル
が５０重量％、残余が鉄よりなる５０％パーマロイ膜（
Ｂｓ＝１．６Ｔ）に連続的にその成分が変化するもので
ある。

【００１５】尚、この磁性薄膜には、夫々０〜１０重量
％の微量の元素、例えばＬａ、Ｃｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｂ、
Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ
、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ、Ｚｎ等を添加してもよい。

【００１６】本実施例の磁性薄膜の製造方法について説
明する。

【００１７】この製造方法はあらかじめ実験を行って得
られた図１に示すメッキ浴中のＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏの
濃度と作成された膜中のＦｅ原子の比率（重量％）の関
係を用いている。尚、このメッキ浴は、以下で述べるメ
ッキ開始前のメッキ液のＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏの濃度の
みを可変にして行った。

【００１８】上記磁性薄膜は、電気メッキ法により非磁
性又は磁性材料よりなる基体上に作成した。

【００１９】メッキ開始前において、メッキ浴中のメッ
キ液は、例えばＨ３ＢＯ３（４０ｇ／ｌ）、ＮｉＳＯ４
・６Ｈ２Ｏ（３００ｇ／ｌ）、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（
２０ｇ／ｌ）及びＮｉＣｌ２・２Ｈ２Ｏ（３０ｇ／ｌ）
を主剤として、他にラウリル硫酸ナトリウム（０．２５
ｇ／ｌ）、サッカリン酸ナトリウム（１．５ｇ／ｌ）を
含有しており、メッキ液の全液量は１００ｌである。

【００２０】又、上記メッキ液はｐＨ３．５、温度４５
℃とし、定電流電源を用いてメッキ電流密度を１．０Ａ
／ｄｍ２とした。

【００２１】メッキ開始と同時に、上記メッキ液中に例
えば４ｌ／分の割合で下記の成分を含む添加溶液を撹拌
しつつ加えた。

【００２２】上記添加溶液は、例えばＨ３ＢＯ３（４０
ｇ／ｌ）、ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ（３００ｇ／ｌ）、Ｆ
ｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（６０ｇ／ｌ）及びＮｉＣｌ２・２
Ｈ２Ｏ（３０ｇ／ｌ）を主剤として、他にラウリル硫酸
ナトリウム（０．２５ｇ／ｌ）、サッカリン酸ナトリウ
ム（１．５ｇ／ｌ）を含有している。

【００２３】メッキ開始時から２５分後に、膜厚が約５
μｍであり、その膜厚方向における成分が、上記基体側
からニッケルが８０重量％、残余が鉄よりなる８０％パ
ーマロイ膜からニッケルが５０重量％、残余が鉄よりな
る５０％パーマロイ膜に連続的に変化した磁性薄膜が得
られた。

【００２４】次に、他の実施例として、基体上に８０％
パーマロイ膜をメッキ法、蒸着法、スパッタリング法等
の適当な方法で予め数μｍ厚に被着形成した後、上記パ
ーマロイ膜と同一成分の８０％パーマロイ膜からニッケ
ルが５０重量％、残余が鉄よりなる５０％パーマロイ膜
に連続的に変化した磁性薄膜を被着形成し、全膜厚が約
５μｍの磁性膜を作成した。

【００２５】この製造方法は、例えば上記メッキ開始前
のメッキ液において、上記と同条件でメッキを開始して
数分間経過した後に、このメッキ液に単位時間当り一定
の割合で添加溶液を撹拌しつつ加えることにより行うも
のである。

【００２６】上述のようにして非磁性の基体上に形成さ
れた全膜厚５μｍの膜を熱処理した後、その磁気特性を
測定した。

【００２７】上述の膜厚５μｍの磁性薄膜の飽和磁束密
度Ｂｓは１．３Ｔであり、８０％パーマロイ膜のＢｓの
１．０Ｔに比べて高い。従って、この磁性薄膜を磁気ヘ
ッドの磁気コアとして用いた場合、この磁気コアは高抗
磁力の媒体においても飽和しないため、書き込み能力に
優れ、又初透磁率μｉも２８００と良好な値になるため
、読み出し能力にも優れている。

【００２８】図２は、上記実施例の８０％パーマロイ膜
、膜の成分が８０％パーマロイ膜から５０％パーマロイ
膜に連続的に変化する磁性薄膜が順に非磁性基板上に被
着されて形成された全膜厚５μｍの磁性膜の磁気特性の
測定結果を示している。この図の横軸は前記磁性膜を構
成する上記基板上の８０％パーマロイ膜と磁性薄膜の各
膜厚を示している。尚、横軸の左端は全膜厚５μｍに形
成された８０％パーマロイ膜からのみなるものであり、
横軸の右端は全膜厚５μｍに形成された８０％パーマロ
イ膜から５０％パーマロイ膜に連続的に変化する磁性薄
膜からのみなるものである。

【００２９】この図２から、上記磁性薄膜だけでなく、
８０％パーマロイ膜上に上記磁性薄膜が形成された磁性
膜も、初透磁率μｉが良好な値を持ち、且つ飽和磁束密
度Ｂｓが改善されていることが分かる。

【００３０】上述では、鉄（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）の
濃度を大きくすることにより、磁性薄膜の成分を連続的
に変化させたが、逆にニッケルの濃度を大きくしていく
ことにより、磁性薄膜の成分を連続的に変化させて、前
記磁性薄膜の膜厚方向における成分が、基体側から、例
えばニッケルが５０重量％、残余が鉄よりなる５０％パ
ーマロイ膜からニッケルが８０重量％、残余が鉄よりな
る８０％パーマロイ膜に連続的に変化させたものも作成
できる。

【００３１】例えば、この磁性薄膜を製造するには、先
づメッキ開始前において、メッキ浴中のメッキ液は、Ｈ
３ＢＯ３（４０ｇ／ｌ）、ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ（３０
０ｇ／ｌ）、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（４０ｇ／ｌ）及び
ＮｉＣｌ２・２Ｈ２Ｏ（３０ｇ／ｌ）を主剤として、他
にラウリル硫酸ナトリウム（０．２５ｇ／ｌ）、サッカ
リン酸ナトリウム（１．５ｇ／ｌ）を含有し、前液量が
１００ｌのものを用意する。

【００３２】そして、他のメッキ条件は上述と同じとし
、メッキ開始と同時に、上記メッキ液中に例えば４ｌ／
分の割合で下記の成分を含む添加溶液を撹拌しつつ加え
た。

【００３３】即ち、上記添加溶液は、例えばＨ３ＢＯ３
（４０ｇ／ｌ）、ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ（３００ｇ／ｌ
）及びＮｉＣｌ２・２Ｈ２Ｏ（３０ｇ／ｌ）を主剤とし
て、他にラウリル硫酸ナトリウム（０．２５ｇ／ｌ）、
サッカリン酸ナトリウム（１．５ｇ／ｌ）を含有してい
るものである。

【００３４】この方法によれば、メッキ開始時から２５
分後に、膜厚が約５μｍであり、前記磁性薄膜の膜厚方
向における成分が、上記基体側からニッケルが５０重量
％、残余が鉄よりなる５０％パーマロイ膜からニッケル
が８０重量％、残余が鉄よりなる８０％パーマロイ膜に
連続的に変化した磁性薄膜が得られた。

【００３５】上述では、磁性薄膜の成分は連続的に変化
しているが、不連続に変化させても効果がある。この場
合、例えばメッキ液中に添加溶液を断続的に加えるか、
又はその単位時間当りの添加溶液の量を適宜変化すれば
よい。

【００３６】このように本実施例の磁性薄膜は、メッキ
浴中のメッキ液の濃度を連続的又は不連続的に変化させ
ることにより、磁性薄膜中の成分が変化するため、高飽
和磁束密度をもつ膜と高初透磁率をもつ膜の両方の磁気
特性を略兼ね備えた良好な初透磁率と飽和磁束密度を持
つ磁性薄膜が得られる。尚、膜厚方向に成分が不連続的
に変化するものは、２回以上変化するものが望ましい。

【００３７】尚、磁性薄膜に微量の添加元素を加えるた
めに、メッキ液にＬａＣｌ３、Ｌａ２（ＳＯ４）３・９
Ｈ２Ｏ、Ｃｅ２（ＳＯ４）３・９Ｈ２Ｏ、ＣｅＣｌ３、
ＶＣｌ２、ＶＳＯ４・７Ｈ２Ｏ、ＣｒＯ３、ＮｂＯＣｌ
３、Ｔａ２Ｏ５・ｎＨ２Ｏ、Ｎａ２ＷＯ４・２Ｈ２Ｏ、
ＡｌＣｌ３・６Ｈ２Ｏ、ＳｉＣｌ４、ＧａＣｌ３、Ｇａ
２（ＳＯ４）３・１８Ｈ２Ｏ、ＧｅＣｌ４、Ｉｎ２（Ｓ
Ｏ４）３・ｎＨ２Ｏ、ＳｎＣｌ２・２Ｈ２Ｏ、Ｒｈ２（
ＳＯ４）３、ＨＡｕＣｌ４・４Ｈ２Ｏ、ＡｇＣｌ、Ｚｎ
Ｃｌ２等を添加してもよい。

【００３８】このような微量の元素を添加する場合は、
その元素に応じて光沢剤、錯化剤等を加える必要がある
。

【００３９】次に、第２実施例について詳細に説明する
。

【００４０】本実施例の磁性薄膜は、その膜厚方向に該
磁性薄膜の成分が連続的又は不連続的に変化し、例えば
、ニッケルが８０重量％、残余が鉄よりなる８０％パー
マロイ膜とニッケルが７０重量％、残余が鉄よりなる７
０％パーマロイ膜との間を連続的且つ周期的にその成分
を変化するものである。

【００４１】尚、この磁性薄膜には、夫々０〜１０重量
％の微量の元素、例えばＬａ、Ｃｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｂ、
Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ
、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ、Ｚｎ等を添加してもよい。

【００４２】本実施例の磁性薄膜の製造方法について説
明する。

【００４３】上記磁性薄膜は、電気メッキ法により非磁
性又は磁性材料よりなる基体上に作成した。

【００４４】この場合、メッキ浴中のメッキ液は、例え
ばＨ３ＢＯ３（４０ｇ／ｌ）、ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ（
３００ｇ／ｌ）、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（２０ｇ／ｌ）
及びＮｉＣｌ２・２Ｈ２Ｏ（３０ｇ／ｌ）を主剤として
、他にラウリル硫酸ナトリウム（０．２５ｇ／ｌ）、サ
ッカリン酸ナトリウム（１．５ｇ／ｌ）を含有している
。

【００４５】上記メッキ液を用いて形成される膜中の鉄
比率（重量％）とメッキ電流密度は図３に示す関係があ
るので、メッキ電流密度を変化させることにより、磁性
薄膜の成分を変化させることができる。

【００４６】従って、メッキ電流密度は、１．２５Ａ／
ｄｍ２を中心に±０．２５Ａ／ｄｍ２の振幅を持った周
期１／１２０Ｈｚの低周波で振動させた。又、上記メッ
キ液はｐＨ３．５、温度４５℃とした。

【００４７】その結果、飽和磁束密度が１．１Ｔである
磁性薄膜が得られた。この磁性薄膜は膜厚方向における
成分が、ニッケルが８０重量％、残余が鉄よりなる８０
％パーマロイ膜とニッケルが７０重量％、残余が鉄より
なる７０％パーマロイ膜との間で連続的且つ周期的に変
化したものであった。

【００４８】このように本実施例の磁性薄膜は、８０％
パーマロイに比べ、優れた飽和磁束密度Ｂｓが得られる
。

【００４９】尚、上述では、メッキ電流密度を連続且つ
周期的に変動させたが、高い飽和磁束密度をもつ磁性薄
膜としては、例えば、メッキ電流密度を１．０から１．
５Ａ／ｄｍ２に連続的に増加、又はその逆に減少させて
磁性薄膜中の成分を連続的に変化させたものも作成でき
る。更に、メッキ電流密度を変化させて磁性薄膜中の成
分が断続的に変化するものも作成できるこのように本実
施例の磁性薄膜は、メッキ浴中のメッキ電流密度を連続
的又は不連続的に変化させることにより、上記磁性薄膜
中の成分が変化するため、高飽和磁束密度をもつ膜と高
透磁率をもつ膜の両方の磁気特性を略兼ね備えた良好な
初透磁率と飽和磁束密度を持つ磁性薄膜が得られる。 尚、膜厚方向に成分が不連続的に変化するものは、２回
以上変化するものが望ましい。

【００５０】次に、本発明の磁性薄膜を用いた磁気ヘッ
ドについて詳細に説明する。

【００５１】図４は第１実施例の磁性薄膜を用いた薄膜
磁気ヘッドの断面図である。

【００５２】１１は非磁性材料又は磁性材料よりなる基
板であり、該基板１１上には８０％パーマロイ膜からな
る０．１μｍ厚の下地層１２がスパッタリング法により
被着形成されている。

【００５３】下地層１２上には、第１実施例と同様の電
気メッキ法で作成された５μｍ厚の磁性薄膜からなる下
部磁気コア３０が形成されている。

【００５４】この磁性薄膜は、その成分が下地層１２側
からニッケルが８０重量％、残余が鉄よりなる８０％パ
ーマロイ膜からニッケルが５０重量％、残余が鉄よりな
る５０％パーマロイ膜に連続的に変化している。

【００５５】更に、下部磁気コア３０上には、ＳｉＯ２
等からなるギャップ３２、シート状コイル３４、非磁性
絶縁材料からなる保護層３６が順次被着形成されている
。

【００５６】３７はスパッタリング法により被着形成さ
れた０．１μｍ厚の５０％パーマロイ膜からなる上部磁
気コア３８の下地層である。

【００５７】下地層３７上には、第１実施例と同様の電
気メッキ法で作成された５μｍ厚の磁性薄膜からなる上
部磁気コア３８が被着形成されて、ヘッド素子を形成し
ている。

【００５８】この磁性薄膜は、その成分がギャップ３２
の形成面側からニッケルが５０重量％、残余が鉄よりな
る５０％パーマロイ膜からニッケルが８０重量％、残余
が鉄よりなる８０％パーマロイ膜に連続的に変化したも
のである。

【００５９】上記ヘッド素子上には接合用のガラス層４
０を介して非磁性の保護板４２を固定している。

【００６０】前記シート状コイル３４の端部のリード部
４４は、保護層３６とＳｉＯ２層４５の間をヘッド後方
へ伸びており、該保護層３６に開設した接続窓４６から
前記リード部４４が露出し、外部駆動回路と接続すべき
導体端子部４８を形成している。

【００６１】このように本実施例の磁気ヘッドでは、下
部磁気コア３０及び上部磁気コア３８に用いる磁性薄膜
が、その成分が連続的に変化して、高飽和磁束密度をも
つ膜と高透磁率をもつ膜の両方の性質を略兼ね備えてい
るため、該磁性薄膜の飽和磁束密度が高く、磁気的に飽
和しにくいので、書き込み能力が優れおり、且つ透磁率
も良好であるので、良好な読み出し能力がある。

【００６２】更に、本実施例の磁気ヘッドの場合、磁気
的に飽和しやすいギャップ側に高飽和磁束密度をもつ膜
を主体とする磁性薄膜が形成されているため、磁気的に
飽和するのを良好に防止する。

【００６３】本発明の磁性薄膜は、膜厚方向に成分が連
続的又は２回以上不連続的に変化しているため、磁気特
性が急激に変化せず、且つ高飽和磁束密度をもつ膜と高
透磁率をもつ膜の磁気特性を略兼ね備えているので、良
好な初透磁率μｉを持ち、且つ優れた飽和磁束密度Ｂｓ
をもつ。尚、本発明の磁性薄膜はＦｅとＮｉを含有する
ものに限らず、Ｆｅ、Ａｌ及びＳｉを含有するような結
晶質の磁性薄膜でもよい。

【００６４】又、本発明の磁性薄膜は、膜厚方向にその
成分が連続的に又は２回以上不連続的に変化するため、
熱膨張係数の差が小さくなるので、内部応力を低減でき
、膜剥離及び膜の磁気特性の劣化を押さえることができ
る。特に、上記成分が連続的に変化する場合には、膜中
に界面が生じないので特にこの効果が大きく、更に疑似
ギャップの発生を抑えることができるといった効果もあ
る。

【００６５】尚、本発明の磁性薄膜において、膜厚方向
にその成分が連続的に変化するとは、膜中の少なくとも
一部分が連続的に変化するものであればよく、例えば上
述の第１実施例における磁性膜のような磁性薄膜でもよ
く、更には不連続的な変化も適宜合わせ持つものでもよ
い。

【００６６】本発明の磁性薄膜は上記実施例の薄膜磁気
ヘッドに限定されず、種々の磁気ヘッドにも使用可能で
ある。

【００６７】又、本発明の磁性薄膜の製造方法では、メ
ッキ電流密度又はメッキ液の濃度を変化させて電気メッ
キして、磁性薄膜を作成するので、膜厚方向に成分が連
続的又は不連続に変化する結晶質又は非晶質の磁性薄膜
を容易に作成できる。

【００６８】尚、本発明の磁性薄膜の製造方法では、そ
のメッキ浴の形状、メッキ液の量、撹拌方法、磁界の有
無等により条件を適宜変更する必要がある。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、磁気ヘッドの磁気コア
に適した高飽和磁束密度と高初透磁率を有し、且つ内部
応力を低減でき、従って、膜剥離等を生じにくい磁性薄
膜を容易に低コストで提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるメッキ浴中のＦｅ
ＳＯ・７Ｈ２Ｏの濃度と膜中のＦｅの比率を示す図であ
る。

【図２】本発明の第１実施例における８０％パーマロイ
膜と磁性薄膜とからなる磁性膜の飽和磁束密度及び初透
磁率を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例におけるメッキ電流密度と
膜中のＦｅの比率を示す図である。

【図４】本発明の磁性薄膜を使用した薄膜磁気ヘッドの
一例を示す断面図である。

【符号の説明】

３０　　下部磁気コア ３８　　上部磁気コア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　磁気ヘッドの磁気コアに用いられる結
   晶質の磁性薄膜において、前記磁性薄膜の膜厚方向に該
   磁性薄膜を構成する成分が連続的に又は２回以上不連続
   的に変化することを特徴とする磁性薄膜。
2. 【請求項２】　　磁気ヘッドの磁気コアに用いられる磁
   性薄膜を電気メッキ法で作成する製造方法において、メ
   ッキ電流密度又はメッキ液の濃度を変化させて、前記磁
   性薄膜の膜厚方向に該磁性薄膜を構成する成分が連続的
   又は不連続的に変化する磁性薄膜を作成する製造方法。