專利名稱：磁頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于如磁帶錄象機等的磁記錄/重放裝置中的磁頭及其制造方法。
目前，金屬間磁頭(以下簡稱“MIG磁頭”)主要用作磁記錄/重放裝置，如磁帶錄象機等中的磁頭。MIG磁頭在鐵氧體磁頭間隙附近具有高飽和磁通密度的磁合金膜，如Fe-Si-Al、Fe-Ta-N等類似的膜。磁合金膜通過薄膜形成方法形成在鐵氧體芯上，如噴涂或類似的方式。因此，設(shè)計MIG磁頭以提高記錄特性，同時利用普通鐵氧體磁頭中的重放特性。
圖5A中示出了最簡單結(jié)構(gòu)的磁頭作為前述MIG磁頭的一個例子。在圖5A中，標號1-4代表1磁芯；2磁合金膜；3 SiO2或類似物形成的磁隙；以及4芯粘結(jié)玻璃。
當Fe-Si-Al、Fe-Ta-N或類似合金用于上述結(jié)構(gòu)的磁頭的磁合金膜2時，鐵氧體芯1和磁合金膜2之間的界面部分受逆擴散的支配，特別是由于制造過程中的熱處理，鐵氧體芯1中的氧向磁合金膜2的擴散，從而導(dǎo)致具有大大減小的磁導(dǎo)率的接近非磁性層的產(chǎn)生。
圖5B示出了通過在500℃熱處理一個小時后擴散狀態(tài)下的鐵氧體芯和Fe-Ta-N合金膜之間界面的俄歇(Auger)電子光譜獲得的一個深度曲線。在圖中僅選取選取了Fe、N和O信號。進入磁Fe-Ta-N合金膜的氧擴散在圖5B中是明顯的。換句活說，在具有平行于磁隙3(稱為“平行MIG磁頭”)的界面部分的結(jié)構(gòu)的MIG磁頭中，一個不同于原始磁隙3的明顯間隙(以下稱為“偽隙”)在界面部分不利地形成，它破壞磁頭特性。雖然實際電平為1dB或更低，偽信號的電平接近于5-10dB。
為了解決上述問題，設(shè)計了如圖6和7所示的結(jié)構(gòu)的磁頭并在目前投入實際應(yīng)用。
圖6的磁頭通過把鐵氧體芯1和磁合金膜2的界面部分傾斜到磁隙3，避免了偽隙。即，即使在傾斜的界面部分產(chǎn)生明顯的間隙，該間隙被傾斜到原始磁隙3，因此不認為是上面討論的偽隙。然而，在圖6的結(jié)構(gòu)中，由于磁合金膜2的傾斜，磁頭軌跡寬度變得難以控制，導(dǎo)致高成本和低生產(chǎn)率。
同時，在圖7中的鐵氧體芯1和磁合金膜2之間的磁頭的界面部分被加工成波紋狀，從而在界面部分的潛在的偽隙明顯地區(qū)別于原始的磁隙3。雖然在此裝置中解決了偽隙的問題，但是，一個在窄軌跡的情況下難以進行的額外的工作要求在波紋中處理鐵氧體芯1。
結(jié)構(gòu)如圖8A的一種磁頭也被投入實際應(yīng)用。圖8A的磁頭具有通過薄膜形成方法如噴涂或類似的方法在圖5A的簡單MIG磁頭的鐵氧體芯1和磁合金膜2的界面部分形成并插入的SiO2、Al2O3等的擴散防止膜6。雖然具體形成在圖8A中的鐵氧體芯1和磁合金膜2的界面部分的擴散防止膜6是非磁性的，該非磁性層形成在接近10nm的如此小的厚度中，從而防止了逆擴散并且偽隙被限制到不妨礙磁頭的實際應(yīng)用的程度。
圖8B是根據(jù)俄歇(Auger)電子光譜獲得的一個深度曲線，此俄歇(Auger)電子光譜從在鐵氧體芯和Fe-Ta-N合金膜之間的界面部分形成約7nm厚并在500℃熱處理一個小時的SiO2擴散防止膜獲得的。Fe、N、O和Si信號在圖中單獨被選取。比在圖5B中更為有效地防止了擴散。
然而，在具有上述擴散防止膜的磁頭中，由于膜的形成狀況，在擴散防止膜6的層厚度、應(yīng)力、粘附力或膜結(jié)構(gòu)上的微小變化導(dǎo)致偽信號變化約2dB左右，從而影響了穩(wěn)定產(chǎn)品的生產(chǎn)。
因此本發(fā)明的目的在于提供一種磁頭及其制造方法，從而防止了氧在鐵氧體芯和磁合金膜之間的界面部分的逆擴散，并且偽隙被穩(wěn)定地減小到實際應(yīng)用水平或更低，同時保證了高生產(chǎn)率和低成本。
為了實現(xiàn)這些和其他的目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種包括鐵氧體和磁合金膜制成的后芯的磁頭，鐵氧體和磁合金膜排列在磁隙附近并具有一個由TxMyNz表示的平均組分，其中T是Fe或Co；M是從由Nb、Zr、Ta、Hf、Cr、W和Mo組成的族中選出的至少一種金屬；N是氮；x、y和z是原子百分比，保持在65≤x≤94，5≤y≤25，0≤z≤20和x+y+z＝100，磁頭包括一個氮的濃度高于整個磁合金膜中所含的氮的濃度的氧擴散防止部分，該氧擴散防止部分被提供在與鐵氧體芯的交界面部分的磁合金膜上。
根據(jù)本發(fā)明的第二方而，提供一種包括鐵氧體和磁合金膜制成的后芯的磁頭，鐵氧體和磁合金膜排列在磁隙附近并具有一個由TxMyNz表示的平均組分，其中T是Co；M是從由Nb、Zr、Ta、Hf、Cr、W和Mo組成的族中選出的至少一種金屬；N是氮；x、y和z是原子百分比，保持在65≤x≤85，10≤y≤25，0≤z≤15和x+y+z＝100，磁頭包括一個氮的濃度高于整個磁合金膜中所含的氮的濃度的氧擴散防止部分，該氧擴散防止部分被提供在與鐵氧體芯的交界面部分的磁合金膜上。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種包括鐵氧體和磁合金膜制成的后芯的磁頭，鐵氧體和磁合金膜排列在磁隙附近并具有一個由TxMyNz表示的平均組分，其中T是Fe；M是從由Nb、Zr、Ta、Hf、Cr、W和Mo組成的族中選出的至少一種金屬；N是氮；x、y和z是原子百分比，保持在70≤x≤94，5≤y≤20，5≤z≤20和x+y+z＝100，磁頭包括一個氮的濃度高于整個磁合金膜中所含的氮的濃度的氧擴散防止部分，該氧擴散防止部分被提供在與鐵氧體芯的交界面部分的磁合金膜上。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種包括鐵氧體和磁合金膜制成的后芯的磁頭，鐵氧體和磁合金膜排列在磁隙中附近并具有一個由TxMyNz表示的平均組分，其中T是Fe；M是Ta；N是氮；x、y和z是原子百分比，保持在75≤x≤85，8≤y≤13，8≤z≤13和x+y+z＝100，磁頭包括一個氮的濃度高于整個磁合金膜中所含的氮的濃度的氧擴散防止部分，該氧擴散防止部分設(shè)在與鐵氧體芯交界部分的磁合金膜上。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種根據(jù)第一到第四的任一方面的磁頭，其中較高氮濃度的氧擴散防止部分被提供在與鐵氧體芯的交界面部分的磁合金膜上，此較高氮濃度設(shè)置為不小于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的兩倍，不大于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的10倍。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種根據(jù)第一到第五的任一方面的磁頭，其中氧擴散防止部分在離鐵氧體芯的表面0.03μm或更大的距離內(nèi)被提供在磁合金膜，氧擴散防止部分具有較高氮濃度，其氮濃度被設(shè)置為不小于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的兩倍，不大于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的10倍。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種根據(jù)第六方面的磁頭，其中氧擴散防止部分在離鐵氧體芯的表面0.03μm至0.5μm的距離內(nèi)被提供在磁合金膜，氧擴散防止部分具有設(shè)置為不小于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的兩倍，不大于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的10倍的較高氮濃度。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種根據(jù)第一到第七的任一方面的磁頭，其中SiO2或Al2O3的氧擴散防止膜在鐵氧體芯和氧擴散防止部分之間的界面部分形成不小于0.5nm且不大于10nm的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供一種用于制造根據(jù)第一到第八的任一方面的磁頭的方法，其中磁合金膜通過結(jié)合氬和氮的混合氣環(huán)境中磁性靶的使用的活性噴涂形成在鐵氧體芯上，所說的方法包括第一步，通過控制混合氣環(huán)境中的氮氣的部分壓力比不小于20％，形成最初厚度不小于0.02μm且不大于0.1μm的磁合金膜；和第二步，當?shù)獨獾牟糠謮毫Ρ圈怯搔牵絇N2/PTotal×100(％)表示時，其中PN2是氮氣的部分壓力，PTotal是噴涂壓力，通過控制氮氣的部分壓力比為5％或更小，形成磁合金膜的剩余部分。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供一種用于制造根據(jù)第九方面的磁頭的方法，其中在第一步，通過控制混合氣環(huán)境中的氮氣的部分壓力比不小于20％、不大于50％，形成最初厚度不小于0.02μm且不大于0.1μm的磁合金膜部分。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供一種用于制造根據(jù)第九或第十方面的磁頭的方法，其中在第二步，當?shù)獨獾牟糠謮毫Ρ圈怯搔牵絇N2/PTotal×100(％)表示時，其中PN2是氮氣的部分壓力，PTotal是噴涂壓力，通過控制氮氣的部分壓力比為5％或更小，形成磁合金膜的剩余部分。
根據(jù)本發(fā)明的磁頭，為了解決偽隙，高氮濃度的氧擴散防止部分被提供在鐵氧體芯和磁合金膜的界面部分從而消除了使界面部分向磁隙傾斜或使界面部分起皺的必要性。SiO2或Al2O3的氧擴散防止膜在界面部分不是必要的，但是在界面部分的氧的逆擴散被防止。偽隙被限制到實際應(yīng)用水平，換句話說，偽隙實際上被消除，甚至在磁隙平行于界面部分時也不產(chǎn)生偽隙。
由于磁頭由通過形成高氮濃度的氧擴散防止部分到磁合金膜而獲得的單一的磁合金膜構(gòu)成，因此磁頭適于批量生產(chǎn)。無偽隙問題的平行MIG磁頭以低成本穩(wěn)定地生產(chǎn)。
上述氧擴散防止部分由磁合金膜形成磁合金膜離開鐵氧體芯表面至少0.03μm，最好是0.5μm。此外，氧擴散部分的氮的濃度被設(shè)置為例如不小于整個磁合金膜的氮的平均濃度的兩倍且不大于整個磁合金膜的氮的平均濃度的十倍。因此，防止了具有減小的磁導(dǎo)率的近似非磁性層在界面部分形成，可靠限制了偽隙的產(chǎn)生。
此外，當SiO2或Al2O3的擴散防止膜在鐵氧體芯和磁合金膜的界面部分插人不小于0.5nm且不大于10nm厚時，進一步有利地限制偽隙的產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明的磁頭的制造方法，以相當簡單的方式獲得磁頭，即，通過把噴涂期間氮的濃度控制在兩級。因此，能夠以低成本高生產(chǎn)率穩(wěn)定地批量生產(chǎn)磁頭。
從下面參考附圖結(jié)合優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的這些和其他的方面和特征將變得清楚。在附圖中

圖1A是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的磁頭的前視圖；圖2B是根據(jù)俄歇電子光譜，圖1A的鐵氧體芯和磁頭的磁合金膜之間的一個界面的深度曲線圖；圖2是用于制造第一實施例的磁頭的活性噴涂裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是在第一實施例的制造方法中的噴涂期間Ar和N2氣的流率控制方法的示意圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的磁頭的前視圖；圖4B是根據(jù)俄歇電子光譜，圖4A的鐵氧體芯和磁頭的磁合金膜之間的一個界面的深度曲線圖；圖5A是一個普通磁頭的前視圖，具體地說，是一個平行MIG磁頭；圖5B是根據(jù)俄歇電子光譜，圖5A的鐵氧體芯和磁頭的磁合金膜之間的一個界面的深度曲線圖；圖6是一個不同的普通平行MIG磁頭的前視圖；圖7是另一個不同的普通平行MIG磁頭的前視圖；圖8A是再一個不同的普通平行MIG磁頭的前視圖；和圖8B是根據(jù)俄歇電子光譜，圖8A的鐵氧體芯和磁頭的磁合金膜之間的一個界面的深度曲線圖；在對本發(fā)明進行描述之前，需要聲明的是在所有的附圖中相同的部件標以相同的標號。
下面將參照附圖即圖1-4詳細描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的磁頭及其制造方法。第一實施例圖1A是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的MIG磁頭的前視圖。此MIG磁頭的鐵氧體芯1和Fe-Ta-N合金膜之間的界面的擴散狀態(tài)被分析并表示為根據(jù)俄歇電子光譜的圖1B的深度曲線。在圖中僅選取了Fe、N和O信號。在圖1A的磁頭中，標號1-5表示1鐵氧體芯；2磁合金膜；3 SiO2等形成的磁隙；4芯粘結(jié)玻璃；5高氮濃度的磁合金膜(氧擴散防止部分)。磁頭包括鐵氧體制成的后芯1和安裝在磁隙3附近的磁合金膜2，并且磁合金膜2具有由TxMyNz表示的均勻成分，這里T是Fe或Co；M是從由Nb、Zr、Ta、Hf、Cr、W和Mo組成的族中選出的至少一種金屬；N是氮；x、y和z是原子百分比，保持在65≤x≤94，5≤y≤25，0≤z≤20和x+y+z＝100。氮的濃度高于整個磁合金膜中所含的氮的濃度的氧擴散防止部分(5)被提供在與鐵氧體芯1的交界面部分的磁合金膜2上。在圖1A的磁頭中，高氮濃度的氧擴散防止部分5由磁合金膜形成，最好是由膜厚度最好是0.03μm或更大的磁合金膜形成，這是因為小于0.03μm厚度的膜不能顯示出其效果，并且最好是0.5μm或更小，與磁合金膜2的幾個μm的厚度相比，更好的是，在第一實施例中接近0.04μm。
從圖1B顯然可知，在第一實施例中，即使沒有使用SiO2、Al2O3等擴散防止膜，在鐵氧體芯1和磁合金膜2之間的界面部分的氧擴散幾乎完全被阻止。由于由離開鐵氧體芯1的表面約0.5μm或以下的磁合金膜制成的氧擴散防止部分5的氮的濃度被調(diào)節(jié)到不小于形成在鐵氧體芯1上的整個磁合金膜2的氮的平均濃度的兩倍且不大于形成在鐵氧體芯1上的整個磁合金膜2的氮的平均濃度的十倍，它防止了具有減小的磁導(dǎo)率的幾乎非磁性的膜在界面部分形成，并避免了偽隙而不是SiO2等的原始磁隙3。如上述構(gòu)成的MIG磁頭的偽信號假定一個0.7db或更小的有利的特征。圖1B中的深度曲線在離鐵氧體芯1的表面0.2μm的范圍內(nèi)獲得。
在第一實施例中，要求x≤94和y≥5的條件以滿足磁合金膜2的軟磁特性。同時要求x≥65和y≤25的條件以便磁合金膜2具有足夠高的飽和磁通密度。為了抑制偽隙，需要z＞0的條件。而且需要z≤20，從而不會太多地降低飽和磁通密度和增加磁合金膜2的內(nèi)部應(yīng)力。
即使在界面部分平行于磁隙3時，第一實施例不僅防止了在鐵氧體芯1和磁合金膜2之間的界面部分的氧的逆擴散，還限制了偽隙。
第二實施例通過形成鈷系列的第一實施例的磁頭獲得根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的磁頭。根據(jù)第二實施例，后芯1由鐵氧體制成，磁合金膜2安裝在磁隙3附近。磁合金膜2具有由TxMyNz表示的均勻成分，這里T是Co；M是從由Nb、Zr、Ta、Hf、Cr、W和Mo組成的族中選出的至少一種金屬；N是氮；x、y和z是原子百分比，保持在65≤x≤85，10≤y≤25，0≤z≤15和x+y+z＝100。氧擴散防止部分5由磁合金膜形成，在磁合金膜2和鐵氧體芯1的界面部分處，氧擴散防止部分5的氮的濃度被設(shè)置為不低于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的兩倍且不高于整個磁合金膜中所含的氮的濃度的十倍。
在第二實施例中，應(yīng)當滿足x≤85和10≤y，從而提供具有軟磁特性的磁合金膜2。磁合金膜2要求65≤x和y≤25的條件，以顯示出足夠高的飽和磁通密度。需要z＞0來限制偽隙的產(chǎn)生，此外，為了不減少飽和磁通密度和不大幅度增加磁合金膜2的內(nèi)應(yīng)力，要求z≤15。
根據(jù)第二實施例，在鐵氧體芯1和磁合金膜2的界面部分的氧的逆擴散被有效地阻止。此外，即使在界面部分平行于磁隙3的情況下，防止了偽隙的產(chǎn)生。
第三實施例通過形成鐵系列的第一實施例的磁頭獲得根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的磁頭。在第三實施例中，磁頭的后芯1由鐵氧體制成，磁隙3附近的磁合金膜2具有TxMyNz的均勻成分，其中T是Fe；M是從由Nb、Zr、Ta、Hf、Cr、W和Mo組成的族中選出的至少一種金屬；N是氮；x、y和z是原子百分比，保持在70≤x≤94，5≤y≤20，5≤z≤20和x+y+z＝100。具有不低于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的兩倍且不高于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的十倍的氧濃度的磁合金膜的氧擴散防止部分5被置于磁合金膜2和鐵氧體芯1的界面部分。
在第三實施例中，應(yīng)當滿足x≤94和5≤y，從而使磁合金膜2具有軟磁性。并且應(yīng)當滿足70≤x和y≤20的狀態(tài)，以實現(xiàn)磁合金膜2的足夠高的飽和磁通密度。限制偽隙的產(chǎn)生需要5≤z的條件，同時，為了不減少飽和磁通密度和不大幅度增加磁合金膜2的內(nèi)應(yīng)力，要求z≤20。
即使在界面部分平行于磁隙3的情況下，第三實施例有效地阻止在鐵氧體芯1和磁合金膜2的界面部分的氧的逆擴散并限制了偽隙。
第四實施例根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的磁頭使用Fe-Ta-N形成的第一實施例的磁頭磁合金膜。在第四實施例中，后芯1由鐵氧體制成，磁合金膜2安裝在磁隙3附近，其具有一個TxMyNz的均勻成分，其中T是Fe；M是Ta；N是氮；x、y和z是原子百分比，滿足75≤x≤85，8≤y≤13，8≤z≤13和x+y+z＝100。在磁合金膜2和鐵氧體芯1間的界面部分有磁合金膜的氧擴散防止部分5，氧擴散防止部分5的氮的濃度被設(shè)置為不低于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的兩倍，不高于整個磁合金膜中所含的氮的濃度的十倍。
在第四實施例中，實現(xiàn)磁合金膜2的軟磁特性要求x≤85和8≤y。為了使磁合金膜2顯示出足夠高的飽和磁通密度，要求滿足75≤x和y≤13。需要8≤z來限制偽隙。為了不減少飽和磁通密度和不大幅度增加磁合金膜2的內(nèi)應(yīng)力，要求z≤13。
根據(jù)第四實施例，在鐵氧體芯1和磁合金膜2的界面部分的氧的逆擴散被阻止，并且，即使在界面部分平行于磁隙3的情況下，偽隙的產(chǎn)生被有利地防止。
一種用于制造具有第四實施例的Fe-Ta-N合金膜的磁頭的方法將結(jié)合圖2和3被描述。用于形成磁合金膜的活性噴涂裝置的示意性結(jié)構(gòu)如圖2所示。在噴涂期間Ar和N2氣的流率以圖3的方式被控制。如果靶材料、真空室內(nèi)的壓力、氮氣的分壓比、噴涂時間等被合適地選擇，該制造方法可應(yīng)用于其它實施例。
在圖2中，F(xiàn)e-Ta靶11被安裝于經(jīng)一個絕緣材料12設(shè)置在真空室13內(nèi)的噴涂電極14。一個直流或交流噴涂電源15被連接到噴涂電極14。鐵氧體芯16被安裝在面對噴涂電極14的位置并被基板夾持器17夾持，基板夾持器17具有一個利用冷水等的基板冷卻機構(gòu)。擋板18被插入在噴涂電極14和基板夾持器17之間，從而防止了預(yù)噴涂期間薄層形成于鐵氧體芯16。包括真空泵19的真空放電系統(tǒng)經(jīng)一個壓力調(diào)整閥門20安裝在真空室13內(nèi)。此外，Ar氣源21和N2氣源22彼此獨立地分別連接到氣體流率控制器23和24。
在如上述的活性噴涂裝置中，真空室13首先被真空泵19造成10-7乇的真空。Ar氣通過氣體流率控制器23從Ar氣源21導(dǎo)入真空室13。真空室13通過壓力調(diào)整閥門20保持在一個噴射壓力，例如，接近10-2至10-3乇。然后，由連接到噴涂電極14的噴射電源15向噴涂電極14提供負高壓或高頻電壓，在靶11附近產(chǎn)生等離子體，從而開始噴涂。此時擋板18關(guān)閉。在10分鐘左右的用于除去靶11表面的雜質(zhì)的上述預(yù)噴涂之后，噴涂電源被設(shè)定，N2通過氣體流率控制器24從N2氣源22引入真空室13。通過使用壓力調(diào)整閥門20，氮氣的分壓比保持在至少20％或更多，且最好是，50％或更少。此時擋板18被打開。從而由于在放電氣體中噴射現(xiàn)象與N起反應(yīng)，F(xiàn)e和Ta從靶11噴出，從而在鐵氧體芯16上形成Fe-Ta-N合金膜。如果分壓比低于20％，不足以防止擴散。如果多于50％，太高的氮濃度可能導(dǎo)致膜特性的丟失。
實際上在膜形成過程中的第一步中，如圖3所示，打開擋板18之后，通過保持氮氣的分壓比在20-50％并控制噴涂時間，用于防止逆擴散的高氮濃度的Fe-Ta-N合金膜在鐵氧體芯16上僅形成0.02μm-0.1μm的厚度。換句話說，一部分氧擴散防止部分5在第一步中形成。在下面的第二步中，為了獲得軟磁特性和高飽和磁通密度，氮氣的分壓比保持在5％或更少，例如，在3-5％，并控制噴涂時間。在此狀態(tài)下執(zhí)行噴涂直到調(diào)整厚度的薄膜在鐵氧體芯16上形成，從而產(chǎn)生氧擴散防止部分5的其他部分，例如，由于1μm的厚度不能顯示其特性，膜的厚度在3μm或以上，作為數(shù)值的例子，更好的是9μm。根據(jù)等式η＝PN2/Ptotal×100(％)獲得前述的氮氣的分壓比，在等式中，PN2是氮氣的分壓比，Ptotal是噴涂壓力。
如上所述，用在第一實施例的MIG磁頭中的高濃度磁合金膜的氧擴散防止部分5以相當簡單的方式制造，即，簡單地通過在噴涂期間的兩個步驟中控制氮的濃度。
第五實施例在本發(fā)明的第五實施例中，在第1-4實施例的高氮濃度磁合金膜的氧擴散防止部分5和鐵氧體芯1之間的界面部分形成一個厚度不小于0.5nm且不大于10nm的SiO2或Al2O3的氧擴散防止膜6。如果擴散防止膜6薄于0.5nm，其功能不符合要求。另一方面，如果非磁性的SiO2或Al2O3厚度超過10nm，擴散防止膜6變得太厚，其本身會導(dǎo)致偽隙。
圖4A示出了根據(jù)第五實施例的MIG磁頭的前視圖。圖4B根據(jù)俄歇電子光譜以深度曲線的形式分析圖4A的鐵氧體芯和MIG磁頭的Fe-Ta-N合金膜之間的一個界面的擴散狀態(tài)的結(jié)果。在圖中僅選取了Fe、N，O和Si信號。
在圖4A所示的MIG磁頭中，參數(shù)1-6分別表示鐵氧體芯、磁合金膜、SiO2等的磁隙、芯粘結(jié)玻璃、高氮濃度的磁合金膜形成的氧擴散防止部分、和通過薄膜形成方法如噴涂等方式形成的上述SiO2或Al2O3的擴散防止膜。高氮濃度磁合金膜的氧擴散防止部分5的厚度不大于0.5μm，磁合金膜2的厚度為幾個μm。具體地，根據(jù)第五實施例，氧擴散防止部分5形成約0.04μm厚。插入的SiO2約7nm，作為鐵氧體芯1和Fe-Ta-N膜2的界面部分的擴散防止膜6，更有效地防止界面部分的逆擴散，從而限制了偽隙的產(chǎn)生。
從圖4B可知，在第五實施例中，防止了磁導(dǎo)率降低的近似非磁性的層在界面部分形成，而且由于擴散防止膜，更有效地限制了偽隙的形成，這是因為距鐵氧體芯1的表面0.5μm左右的氧擴散防止部分5的氮濃度被調(diào)節(jié)到不小于整個磁合金膜的氮平均濃度的兩倍且不大于整個磁合金膜的氮平均濃度的十倍，并還使用了厚度不小于0.5nm且不大于10nm的SiO2或Al2O3形成的擴散防止膜。上述結(jié)構(gòu)中的MIG磁頭的偽信號顯示出0.7db或更小的有利的特性。圖4B示出了距鐵氧體芯1的表面0.2μm范圍內(nèi)的深度曲線。
在上述任一實施例中，高氮濃度磁合金膜的氧擴散防止部分5位于距鐵氧體芯1的表面0.5μm內(nèi)的磁合金膜2。此外，磁合金膜2的氧擴散防止部分5的氮濃度最好調(diào)整在不小于包括氧擴散防止部分5的整個磁合金膜的氮濃度的兩倍且不大于包括氧擴散防止部分5的整個磁合金膜的氮濃度的十倍。如果氧擴散防止部分5距鐵氧體芯1表面的距離超過0.5μm，高氮濃度的區(qū)域充滿整個磁合金膜，過大地增加了整個磁合金膜的氮濃度，從而可能破壞磁性能。因此，氧擴散防止部分5最好距鐵氧體芯1的表面0.5μm或更小。氧擴散防止部分5的氮濃度被設(shè)置為不小于平均氮濃度的兩倍且不大于平均氮濃度的十倍，這是因為如果氧擴散防止部分5的氮濃度小于平均濃度的兩倍，不足以發(fā)揮擴散防止功能，而如果氧擴散防止部分5的氮濃度超過平均濃度的十倍，磁性能被削弱。
根據(jù)上述每一個實施例，高氮濃度磁合金膜的氧擴散防止部分5形成在MIG磁頭的鐵氧體芯1和磁合金膜2之間的界面部分。因而，即使在界面部分平行于磁隙時，鐵氧體芯1和磁合金膜2之間的界面部分的氧的逆擴散被控制，限制了偽隙的產(chǎn)生。此外，由于磁頭由單個的磁合金膜形成，通過在磁合金膜2形成高氮濃度的磁合金膜的氧擴散防止部分5而獲得此單個的磁合金膜，本發(fā)明的平行MIG磁頭適合低成本穩(wěn)定地批量生產(chǎn)，無須考慮磁隙。
1996，9，9的日本專利8-237718的整個公開，包括說明書、權(quán)利要求、附圖和摘要，在這里全部被引用作為參考。
雖然已經(jīng)參考附圖，結(jié)合其優(yōu)選實施例全部描述了本發(fā)明，仍需注意的是對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說各種變形和修改是顯而易見的。可以理解，這些變形和修改包括在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)，除非它們脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種磁頭，包括鐵氧體制成的后芯(1)和位于磁隙(3)附近的磁合金膜(2)，并具有一個由TxMyNz表示的平均成分，其中T是Fe或Co；M是從由Nb、Zr、Ta、Hf、Cr、W和Mo組成的族中選出的至少一種金屬；N是氮；x、y和z是原子百分比，保持在65≤x≤94，5≤y≤25，0≤z≤20和x+y+z＝100，磁頭包括氮濃度高于整個磁合金膜中所含的氮濃度的氧擴散防止部分(5)，氧擴散防止部分(5)被提供在與鐵氧體芯(1)交界面部分的磁合金膜(2)上。
2.一種磁頭，包括鐵氧體制成的后芯(1)和位于磁隙(3)附近的磁合金膜(2)，并具有一個由TxMyNz表示的平均成分，這里T是Co；M是從由Nb、Zr、Ta、Hf、Cr、W和Mo組成的族中選出的至少一種金屬；N是氮；x、y和z是原子百分比，保持在65≤x≤85，10≤y≤25，0≤z≤15和x+y+z＝100，磁頭包括氮濃度高于整個磁合金膜中所含的氮濃度的氧擴散防止部分(5)，氧擴散防止部分(5)被提供在與鐵氧體芯(1)交界面部分的磁合金膜(2)上。
3.一種磁頭，包括鐵氧體制成的后芯(1)和位于磁隙(3)附近的磁合金膜(2)，并具有一個由TxMyNz表示的平均成分，這里T是Fe；M是從由Nb、Zr、Ta、Hf、Cr、W和Mo組成的族中選出的至少一種金屬；N是氮；x、y和z是原子百分比，保持在70≤x≤94，5≤y≤20，5≤z≤20和x+y+z＝100，磁頭包括氮濃度高于整個磁合金膜中所含的氮濃度的氧擴散防止部分(5)，氧擴散防止部分(5)被提供在與鐵氧體芯(1)交界面部分的磁合金膜(2)上。
4.一種磁頭，包括鐵氧體制成的后芯(1)和位于磁隙(3)附近的磁合金膜(2)，并具有一個由TxMyNz表示的平均成分，這里T是Fe；M是Ta；N是氮；x、y和z是原子百分比，保持在75≤x≤85，8≤y≤13，8≤z≤13和x+y+z＝100，磁頭包括氮濃度高于整個磁合金膜中所含的氮濃度的氧擴散防止部分(5)，氧擴散防止部分(5)被提供在與鐵氧體芯(1)交界面部分的磁合金膜(2)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一權(quán)利要求的磁頭，其中被設(shè)置為不小于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的兩倍且不大于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的十倍的較高氮濃度的氧擴散防止部分(5)被提供在與鐵氧體芯(1)交界面部分的磁合金膜(2)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一權(quán)利要求的磁頭，其中氧擴散防止部分被提供在距鐵氧體芯(1)的表面0.03μm或更大的距離內(nèi)的磁合金膜(2)上，其氮濃度被設(shè)置為不小于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的兩倍且不大于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的十倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的磁頭，其中氧擴散防止部分被提供在距鐵氧體芯(1)的表面0.03μm到0.5μm的距離內(nèi)的磁合金膜(2)上，其氮濃度被設(shè)置為不小于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的兩倍且不大于整個磁合金膜中所含的氮的平均濃度的十倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一權(quán)利要求的磁頭，其中在鐵氧體芯(1)和氧擴散防止部分(5)之間的界面上形成不小于0.5nm且不大于10nm厚度的SiO2或Al2O3的氧擴散防止膜(6)。
9.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一權(quán)利要求的磁頭的方法，其中通過利用氬和氮混合氣的氣體中的磁性靶(11)的活性噴涂，在鐵氧體芯(1)上形成磁合金膜(2)，所說的方法包括第一步，通過控制混合氣中氮氣的分壓比不小于20％，形成最初厚度不小于0.02μm且不大于0.1μm的部分磁合金膜；和第二步，當?shù)獨獾姆謮罕圈怯搔牵絇N2/Ptotal×100(％)表示時，其中PN2是氮氣的分壓，Ptotal是噴涂壓力，通過控制氮氣的分壓比為5％或更小，形成磁合金膜的剩余部分。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求9的用于制造磁頭的方法，其中在第一步，通過控制混合氣中氮氣的分壓比不小于20％且不大于50％，形成最初厚度不小于0.02μm且不大于0.1μm的部分磁合金膜。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求9或10的用于制造磁頭的方法，其中在第二步，當?shù)獨獾姆謮罕圈怯搔牵絇N2/Ptotal×100(％)表示時，其中PN2是氮氣的分壓，Ptotal是噴涂壓力，通過控制氮氣的分壓比為5％或更小，形成厚度為3μm或更大的磁合金膜的剩余部分。
全文摘要
一種磁頭,包括鐵氧體制成的后芯和位于磁隙附近的磁合金膜,并具有一個由TxMyNz表示的均勻組分,其中T是Fe或Co;M是從由Nb、Zr、Ta、Hf、Cr、W和Mo組成的族中選出的至少一種金屬;N是氮;x、y和z是原子百分比,保持在65≤x≤94,5≤y≤25,0≤z≤20和x+y+z=100。磁頭包括氮濃度高于整個磁合金膜中所含的氮濃度的氧擴散防止部分,氧擴散防止部分被提供在與鐵氧體芯交界面部分的磁合金膜上。
文檔編號G11B5/40GK1180883SQ9712064
公開日1998年5月6日 申請日期1997年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月9日
發(fā)明者山西斉, 青倉勇, 小佐野浩一, 井上靖, 酒井典夫 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社