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軟磁性薄膜及びその製造方法並びにその薄膜を用いた薄膜磁気ヘッド

国内特許コード P04A004013
整理番号 WASEDA-163
掲載日 2004年4月6日
出願番号 特願2002-080093
公開番号 特開2003-282320
登録番号 特許第4041948号
出願日 平成14年3月22日(2002.3.22)
公開日 平成15年10月3日(2003.10.3)
登録日 平成19年11月22日(2007.11.22)
発明者
  • 逢坂 哲彌
  • 横島 時彦
  • 田中 厚志
  • 金子 大樹
出願人
  • 早稲田大学
  • 富士通(株)
発明の名称 軟磁性薄膜及びその製造方法並びにその薄膜を用いた薄膜磁気ヘッド
発明の概要 Co、Ni、Fe、B及びCを含有し、Co含有量が40~80at%、Fe含有量が15~40at%、Ni含有量が5~20at%、B含有量が0.5~5at%、C含有量が0.4~5at%であり、無電解めっき法により作製されたことを特徴とする軟磁性薄膜。本発明の軟磁性薄膜は、良好な低保磁力、高いBs、高い比抵抗を併せ持ち、この軟磁性薄膜を用いた薄膜磁気ヘッドは高い書き込み能力を有するものである。
従来技術、競合技術の概要 軟磁性薄膜は薄膜磁気ヘッドや薄膜インダクタ、薄膜トランスなどの工業分野などで広く用いられている。薄膜磁気ヘッドにおいては、高密度磁気記録を行うために、ますます強くかつ高速に変化する書き込み磁界を発生させる必要がある。特に高記録密度を達成するためには、ヘッドにはヘッドそのものの微細化とヘッドコア先端の書き込み部の微細化が必要とされている。また、微細なヘッドでは、そのコア材料からの書き込み能力が減少するために、高い書き込み能力を得るためには高飽和磁束密度(Bs)が必要である。また、高速書き込みを行う際に渦電流の影響が大きくなりすぎて磁化変化が追随できず、書き込み能力が急速に低下する。渦電流を抑制するためには、磁性体の電気抵抗率を大きくする必要がある。無電解めっき法は、現行の電気めっき法に比べ、外部電源を用いずに成膜が可能という特徴から、微細で複雑なパターンにおいても均一な膜厚、均一な組成が得やすい成膜方法である。そのために、無電解めっき法による磁気ヘッドコアの作製が期待される。また、薄膜インダクタ、薄膜トランスなどにおいても、ヘッド同様に高飽和磁束密度を有する軟磁性薄膜が求められており、より微細なパターンが求められている。無電解めっき法によるヘッドコア作製の試みは、たとえば、Electrochemical Society Proceedings,“MAGNETIC MATERIALS, PROCESSES, AND DEVICESVI APPRICATIONS TO STRAGE AND MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS(MEMS)”PV2000-29巻、297~308ページに無電解CoFeBめっきを用いた検討が報告されている。無電解めっき法によるヘッドコア作製の試みは、たとえば、特開2001-101618号公報に、無電解めっき法により作製した軟磁性多層膜を用いた検討が報告されている。高Bsを有する軟磁性薄膜としては、たとえば、特許第2821456号公報に、電気めっき法によるBsが1.7~2.1Tを有するCoNiFe軟磁性薄膜の製造方法が示されている。高Bsかつ高比抵抗を有する軟磁性薄膜としては、たとえば、特許第3211815号公報に、電気めっき法によるBsが1.7~2.0T、比抵抗30~200μΩcmを有するCoNiFe軟磁性薄膜の製造方法が示されている。無電解めっき法による高Bsを有する軟磁性薄膜としては、たとえば、特開平7-220921号公報に、Bs=1.6~1.8Tを有するCoFeB軟磁性薄膜の作製方法が示されているが、比抵抗は20~30μΩcmと推測され、高い値を有していない。無電解めっき法による高Bsを有する軟磁性薄膜としては、たとえば、Meeting Abstracts of Joint International Meeting of the 200th Meeting of theElectrochemical Society and the 52ndMeeting of the International Society of Electrochemistry,No.664に、Bsが1.8~1.9Tを有するCoNiFeB軟磁性薄膜の作製方法が示されているが、比抵抗は20~30μΩcmと推測され、高い値を有していない。無電解めっき法による高比抵抗を有する軟磁性薄膜としては、たとえば、表面技術協会第101回講演大会講演要旨集258ページに記載されているが、比抵抗は最大130μΩcmを示しているものの、Bsは1.3T以下であり、高いBsと高い比抵抗を有する軟磁性薄膜は実現していない。
産業上の利用分野 磁気記憶装置用薄膜磁気ヘッド、さらには薄膜インダクタや薄膜トランスなどの磁気デバイスの磁極材料として最適な軟磁性薄膜及びその製造方法、並びに磁気記憶装置用の薄膜磁気ヘッド
特許請求の範囲 【請求項1】 Co、Ni、Fe、B及びCを含有し、Co含有量が40~80at%、Fe含有量が15~40at%、Ni含有量が5~20at%、B含有量が0.5~5at%、C含有量が0.4~5at%であり、Coイオン、Feイオン、Niイオン、ホウ素系還元剤を含有し、錯化剤としてアミノ基を有する錯化剤を単独で若しくはアミノ基を含まない錯化剤と組み合わせて使用した無電解めっき浴を用いた無電解めっき法により作製され、飽和磁束密度(Bs)が1.6T以上、かつ比抵抗が40μΩcm以上であることを特徴とする軟磁性薄膜。
【請求項2】 保磁力が8Oe以下であることを特徴とする請求項1記載の軟磁性薄膜。
【請求項3】 アミノ基を有する錯化剤が、β-アラニン、ジエチレントリアミン、L-グルタミン酸塩及びグリシンから選ばれ、アミノ基を含まない錯化剤がクエン酸ナトリウム又は酒石酸ナトリウムである請求項1又は2記載の軟磁性薄膜。
【請求項4】 ホウ素系還元剤としてジメチルアミンボランを0.01~0.2モル/リットルで用いたことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項記載の軟磁性薄膜。
【請求項5】 Coイオン、Feイオン、Niイオン、ホウ素系還元剤を含有し、錯化剤としてアミノ基を有する錯化剤を単独で若しくはアミノ基を含まない錯化剤と組み合わせて使用した無電解めっき浴中に基板を浸漬させて無電解めっきを行い、上記基板上に請求項1又は2記載の軟磁性薄膜を形成することを特徴とする軟磁性薄膜の製造方法。
【請求項6】 アミノ基を有する錯化剤が、β-アラニン、ジエチレントリアミン、L-グルタミン酸塩及びグリシンから選ばれ、アミノ基を含まない錯化剤がクエン酸ナトリウム又は酒石酸ナトリウムである請求項5記載の軟磁性薄膜の製造方法。
【請求項7】 ホウ素系還元剤としてジメチルアミンボランを0.01~0.2モル/リットルで用いたことを特徴とする請求項5又は6記載の軟磁性薄膜の製造方法。
【請求項8】 Coイオン濃度が0.02~0.2モル/リットル、Feイオン濃度が0.005~0.05モル/リットル、Niイオン濃度が0.001~0.01モル/リットルであることを特徴とする請求項5~7のいずれか1項記載の軟磁性薄膜の製造方法。
【請求項9】 請求項1~4のいずれか1項記載の軟磁性薄膜を薄膜磁気ヘッドの記録材料の一部若しくは全部に用いた薄膜磁気ヘッド。
産業区分
  • 磁性材料
  • 電子応用機器
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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