专利名称：间隙层为NiPRe合金的薄膜磁头的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种记录用的薄膜磁头，特别涉及在用NiPRe合金镀膜形成间隙层时通过实现其组成比的恰当化来实现各种特性的提高的薄膜磁头。
背景技术：
例如在以下的专利文献1中，作为间隙层使用NiP合金或NiPW合金。NiP合金或NiPW合金可以形成镀膜，可以连续镀膜形成专利文献1中所示的下部磁极层21、间隙层22及上部磁极层35这3层，从而可以进一步适当地促进磁极部的狭小化。
另外，专利文献2中，作为间隙层，公布有Re等金属膜或者以该金属膜为主体的合金。另外，虽然不属于薄膜磁头的技术领域，但是在专利文献3中，公布有使用NiPRe合金作为薄膜晶体管的阻挡膜的内容。另外，在专利文献4中，作为在半导体元件的某一个部位中使用的材质，公布有含有Re的镍合金。
专利文献1JP特开2002-298310号公报专利文献2JP特开平11-213332号公报专利文献3JP特开2002-353222号公报专利文献4JP特开平5-335314号公报作为薄膜磁头的间隙层所必需的特性及物性，可以列举出非磁性、与磁极层的界面的元素扩散少、耐化学腐蚀性等。
本发明人进行了实验，结果发现，其中，NiP合金对浮动块加工时等中使用的碱性水溶液耐受力较弱，当暴露在碱性水溶液中时，就会产生溶出等问题。当作为间隙层的NiP合金溶出，在那里形成空间等时，由于设于间隙层的上下的磁极层就会产生例如从所述空间内腐蚀或在记录介质上滑动时容易受到损伤等问题，因此，希望间隙层中使用的材质对碱性水溶液的耐受力较强。
另外，虽然NiP合金如果使元素P的组成比恰当化则成为非磁性，但是，本发明人进行实验时发现，当不含有大约16质量％以上的元素P时，则在200℃的加热处理后，具有磁性。加热工序在薄膜磁头的制造过程中是必然的，希望至少在200℃左右的加热处理后保持非磁性。
另外，发现元素P在合金内最多只能含有18质量％左右，其结果是，在使NiP合金恰当地非磁性化时，需要在非常窄的容许范围内调整元素P的含量。
另外，在专利文献2中，在采用使用了Re的合金时，其具体组成及组成比并未公布，所述合金膜实际上是否具有作为间隙层所必需的所述特性或物性并不明确。
另外，在专利文献3中，在 段中，虽然公布了Re的含量为50～75％，但是在后述的实验中发现，当像这样Re的含量较高时，特别容易因加热处理而发生元素扩散，因而不够理想。
发明内容
所以，本发明是为了解决所述以往的问题而提出的，目的在于，提供一种通过特别将作为间隙层使用的NiPRe合金的组成比恰当化，可以提高作为间隙层所必需的特性及物性的薄膜磁头。
本发明提供如下的薄膜磁头，即，具有设于与记录介质相对面一侧上的磁极部、向所述磁极部导入记录磁场的磁路构成部、用于导致记录磁场的线圈层，所述磁极部至少由间隙层和在其上形成的上部磁极层构成，所述间隙层是由NiPRe合金镀膜形成的，NiPRe合金的组成比处于在图4及图5所示的三元图中由连接a点(Ni∶P∶Re)＝(84质量％∶16质量％∶0质量％)、和b点(Ni∶P∶Re)＝(72质量％∶0质量％∶28质量％)的直线的边界线A(包括边界线A上)、Re的组成比为2质量％的直线的边界线B(包括边界线B上)、Re的组成比为46质量％的直线的边界线C(包括边界线C上)、
P的组成比为4质量％的直线的边界线D(包括边界线D上)、P的组成比为18质量％的直线的边界线E(包括边界线E上)所包围的范围内。
根据后述的实验结果发现，在所述的组成范围内镀膜形成的NiPRe合金保持非磁性状态，另外，在耐化学腐蚀性方面优良，而且即使在加热处理中也很难在与磁极层的界面上发生元素扩散。
另外，本发明中，当在图4及图5的三元图中，将连接c点(Ni∶P∶Re)＝(20质量％∶0质量％∶80质量％)、d点(Ni∶P∶Re)＝(82质量％∶18质量％∶0质量％)的直线作为边界线F(包括边界线F上)时，NiPRe合金的组成比最好处于由边界线A、B、C、D及F包围的范围内。
这样就可以更有效地形成耐化学腐蚀性优良的间隙层。
另外，本发明中，所述P的组成比最好为8质量％以上。这样就可以特别使耐化学腐蚀性提高，同时，即使经过高温加热，也可以恰当地保持非磁性状态。
另外，本发明中，所述Re的组成比最好在10质量％以上。这样就可以更有效地提高耐化学腐蚀性。
另外，本发明中，所述Re的组成比最好在30质量％以下。这样就可以更有效地抑制与磁极层的界面上的元素扩散。
根据本发明，通过使作为间隙层使用的NiPRe合金的组成比恰当化，就可以镀膜形成耐化学腐蚀性优良、并且即使经过高温加热也可以良好地保持非磁性状态并可以抑制与磁极层的界面上的元素扩散的NiPRe合金。
图1是表示本发明的实施方式1的薄膜磁头的前视图。
图2是图1的薄膜磁头的2-2线的局部剖面图。
图3A是表示本发明的实施方式2的薄膜磁头的局部剖面图，图3B是表示本发明的实施方式3的薄膜磁头的局部剖面图。
图4是表示NiPRe合金的组成比、相对于碱性水溶液的侵蚀速率的关系的三元图。
图5是表示NiPRe合金的组成比和耐热性的关系的三元图。
图6是表示NiPRe合金的元素Re的组成比和侵蚀速率的关系的图表。
图7是表示NiP合金的元素P的组成比和侵蚀速率的关系的图表。
图8是表示NiPRe合金的元素Re的组成比和相对于加热温度的饱和磁化的关系的图表。
图9是表示NiP合金的元素P的组成比和相对于加热温度的饱和磁化的关系的图表。
图10左图是从下层叠了CoFe合金/NiPRe(Ni76.5，P12.2，Re11.3，都是质量％)合金/CoFe合金之后不久(非加热状态)的TEM照片，右图是加热后的TEM照片。
图11左图是从下层叠了CoFe合金/NiPRe(Ni62.5，P8.8，Re28.7，都是质量％)合金/CoFe合金之后不久(非加热状态)的TEM照片，右图是加热后的TEM照片。
图12左图是从下层叠了CoFe合金/NiPRe(Ni50.3，P7.0，Re42.7，都是质量％)合金/CoFe合金之后不久(非加热状态)的TEM照片，右图是加热后的TEM照片。
图13左图是从下层叠了CoFe合金/NiPRe(Ni47.5，P5.1，Re47.4，都是质量％)合金/CoFe合金之后不久(非加热状态)的TEM照片，右图是加热后的TEM照片。
图14是与图10对应的组成分析结果的图表。
图15是与图11对应的组成分析结果的图表。
图16是与图12对应的组成分析结果的图表。
图17是与图13对应的组成分析结果的图表。
图18是表示NiPW合金及NiW合金的元素W的组成比和侵蚀速率的关系的图表。
具体实施例方式
图1是表示本发明的薄膜磁头的构造的局部前视图，图2是将图1所示的薄膜磁头从2-2线切割并从箭头方向看到的局部剖面图。
图1所示的薄膜磁头虽然为记录用的感应头，但是，本发明中，在该感应头之下，也可以层叠利用了磁阻效应的再现用磁头(使用了所谓的AMR、GMR、TMR等的MR磁头)。
图1所示的符号20为例如由NiFe合金、CoFe合金、CoFeNi合金等磁性材料形成的下部芯层。而且，当在所述下部芯层20的下侧层叠再现用磁头时，既可以在所述下部芯层20之外单独地设置保护磁阻效应元件免受噪声干扰的屏蔽层，或者不设置所述屏蔽层，使所述下部芯层20作为所述再现用磁头的上部屏蔽层发挥作用。
如图1所示，在所述下部芯层20的两侧，形成绝缘层23。另外，如图1所示，从下部磁极层21的基端延伸的下部芯层20的上表面20a既可以沿与磁道宽度方向(图示X方向)平行的方向延伸而形成，或者也可以形成沿离开上部芯层26的方向倾斜的倾斜面20b、20b。通过在所述下部芯层20的上表面形成倾斜面20b、20b，就可以更恰当地减少边缘散射(side-fringing)的产生。
如图1所示，在所述下部芯层20上，形成有磁极部24，所述磁极部24在与所述记录介质的相对面露出。该实施方式中，所述磁极部24是以磁道宽度Tw形成的、譬如磁道宽度限制部。所述磁道宽度Tw优选以0.7μm以下形成，更优选为0.5μm以下。
图1所示的实施例中，所述磁极部24由下部磁极层21、间隙层22及上部磁极层35的层叠构造构成。
如图1所示，在所述下部芯层20上，夹隔镀膜基底层25(参照图2)，形成成为磁极部24的最下层的下部磁极层21。所述下部磁极层21与下部芯层20磁连接，所述下部磁极层21无论用与所述下部芯层20相同的材质还是不同的材质形成都可以。所述下部磁极层21使用NiFe合金、CoFe合金、CoFeNi合金等磁性材料形成。另外，所述下部磁极层21无论是以单层膜还是以多层膜形成都可以。另外，也可以不设置所述镀膜基底层25。
在所述下部磁极层21上，层叠有非磁性的间隙层22。所述间隙层22被镀膜形成于所述下部磁极层21上。
此外，在所述间隙层22上，镀膜形成有与后述的上部芯层26磁连接的上部磁极层35。而且，所述上部磁极层35既可以用与所述芯层26相同的材质形成，也可以用不同的材质形成。所述上部磁极层35使用NiFe合金、CoFe合金、CoFeNi合金等磁性材料形成。另外，所述上部磁极层35无论是以单层膜还是以多层膜形成都可以。
而且，本发明中，所述磁极部24也可以用由间隙层22及上部磁极层35构成的叠层膜形成。
如图2所示，所述磁极部24从与记录介质的相对面(ABS面)到高度方向(图示Y方向)，以长度尺寸L1形成。在所述磁极部24和下部芯层20之间，形成有例如由有机绝缘材料等形成的Gd确定层27。而且从所述Gd确定层27的头端到与记录介质的相对面的距离形成为L2，该距离L2为间隙深度(Gd)。
另外，如图2所示，在所述磁极部24的高度方向(图示Y方向)的后方，在下部芯层20上，夹隔绝缘基底层28以螺旋状卷绕形成有芯层29。所述绝缘基底层28最好由Al2O3或SiO2等绝缘材料形成。
另外，所述芯层29的各导体部的间距间由绝缘层30所填充。所述绝缘层30虽然是通过将有机绝缘材料或Al2O3等无机绝缘材料组合而形成，但是，在与所述记录介质的相对面上，按照使所述无机绝缘材料露出的方式构成。
所述绝缘层30如图1所示，形成于所述磁极部24的磁道宽度方向(图示X方向)的两侧，所述绝缘层30在与所述记录介质的相对面上露出。
如图2所示，在所述绝缘层30上，以螺旋状卷绕形成有第2芯层33。
如图2所示，所述第2芯层33被由抗蚀剂(resist)或聚酰亚胺等有机材料形成的绝缘层32覆盖，在所述绝缘层32上，例如利用火焰镀膜法等图案形成有由NiFe合金等形成的上部芯层26。
另外，如图2所示，所述上部芯层26的头端部26a在所述上部磁极层35上被磁连接地形成，所述上部芯层26的基端部26b在由NiFe合金等磁性材料形成于下部芯层20上的提升层36上被磁连接地形成。而且，也可以不形成所述提升层36，此时，所述上部芯层26的基端部26b就会直接连接在下部芯层20上。所述上部芯层26上被Al2O3等的保护层34覆盖。
而且，在图1及图2所示的薄膜磁头中，「向磁极部导入记录磁场的磁路构成部」是下部芯层20、提升层36及上部芯层26。
以下对本发明的特征部分进行说明。
本发明中，所述间隙层22是由NiPRe合金镀膜形成的。
本发明的NiPRe合金中的元素P和元素Re有促进合金的非晶化的作用。但是，例如在NiRe合金等中，合金很容易结晶化，另外，即使在NiPRe合金中，也很容易因元素P和元素Re的组成比而结晶化。结晶化会使得对碱性水溶液的耐化学腐蚀性降低，或者成为容易带有磁性的状态等，因而不够理想。
另一方面，NiPRe合金即使非晶化，也还会因元素R或元素Re的组成比而形成耐化学腐蚀性降低或磁性化以及容易产生界面扩散的状态。
本发明中，进行了后述的各种实验，结果获得了如下所述的组成比的范围，在本发明的组成比的范围内，可以使NiPRe合金处于非晶状态，同时，对碱性水溶液的耐化学腐蚀性优良，即使在高温的加热处理后也可以保持非磁性状态，另外在加热下也可以抑制在与下部磁极层21或上部磁极层35的界面上的元素扩散等，从而可以获得具有作为间隙层所必需的特性及物性的NiPRe合金。
本发明中的所述NiPRe合金的组成比的范围由图4及图5中所示的三元图限定。
图4及图5是将底边作为元素Ni的组成比轴，将左侧边作为元素Re的组成比轴，将右侧边作为元素P的组成比轴的三元图，如图4所示，元素Ni的组成比轴从图示右侧向左侧，从0质量％增大至100质量％，元素Re的组成比轴从图示下侧向上侧，从0质量％增大至100质量％，元素P的组成比轴从图示上侧向下侧，从0质量％增大至100质量％。
图4的三元图是揭示了对于碱性水溶液的侵蚀速率(E.R)的实验结果的图，侵蚀速率的单位为(nm/Hr)。所述侵蚀速率越小，耐化学腐蚀性就越优良。而且，图4的实验中的所述碱性水溶液中，使用了由聚氧乙烯壬基苯基醚等构成的水溶液。
图5的三元图是关于耐热性的实验结果。本说明书中，所谓「耐热性优良」是指，在某加热温度处理后能够保持非磁性状态，「耐热性差」是指，在某加热温度处理后具有磁性。以下，只要没有特别指出，所谓「耐热性」都指以上的情况。
而且，图5的三元图上的「as Plate」的组成比点表示在非加热状态变成了「磁性」的组成比的情况。同样，三元图上的「200℃」、「250℃」、「300℃」的各组成比点表示在以这些温度加热处理后变成了「磁性」的组成比。另一方面，三元图上的「Over 300℃」的组成比点表示在300℃的加热处理后不带有「磁性」的「非磁性」的组成比。
本发明中，所述间隙层22中使用的NiPRe合金即使在加热状态下，特别是在200℃左右的加热状态下，也为非磁性状态，同时，对碱性水溶液的耐腐蚀性优良，而且，在加热状态下很难发生与下部磁极层21或上部磁极层35的界面上的元素扩散，因而十分理想，从后述的实验求得了具有此种特性及物性的组成比，结果可以获得如下的组成范围。
即，本发明的NiPRe合金的组成比是在由图4及图5所示的三元图中，连接a点(Ni∶P∶Re)＝(84质量％∶16质量％∶0质量％)、和b点(Ni∶P∶Re)＝(72质量％∶0质量％∶28质量％)的直线的边界线A(包括边界线A上)、Re的组成比为2质量％的直线的边界线B(包括边界线B上)、Re的组成比为46质量％的直线的边界线C(包括边界线C上)、P的组成比为4质量％的直线的边界线D(包括边界线D上)、P的组成比为18质量％的直线的边界线E(包括边界线E上)所包围的范围内。
首先，当对所述边界线A进行说明，在图4及图5所示的三元图上，比所述边界线A更靠左侧的组成比区域(不包括边界线A上)中，NiPRe合金在200℃左右的加热状态下很容易带有「磁性」。另一方面，NiPRe合金在比所述边界线A更靠右侧的组成比区域(包括边界线A上)中，即使在200℃左右的加热状态下，也仍为非磁性状态。
位于所述边界线A左侧的组成比区域是斜着朝向左下方向而元素Re和元素P的各组成比都变低的区域。
虽然NiP合金如果包含大约16质量％的元素P，则即使在200℃的加热处理后，也很容易变为非磁性，但是对于NiPRe合金的情况，即使元素P在大约16质量％以下，只要含有某程度的Re，则NiPRe合金仍会变为非磁性。但是，位于边界线A左侧的组成比区域中，未形成良好的非晶状态，位于所述边界线A左侧的组成比区域中的NiPRe合金在200℃左右的加热温度下就会带有磁性。
此外，图4及图5所示的边界线B是规定元素Re的下限值的边界线，发现通过将所述Re设为2质量％以上，即可有效地在加热处理后保持非磁性状态。
此外，图4及图5所示的边界线C是规定元素Re的上限值的边界线，发现通过将所述Re设为46质量％以下，则在加热下，可以有效地抑制与下部磁极层21及上部磁极层35的界面上的元素扩散。
另外，图4及图5所示的边界线D是规定元素P的下限值的边界线，即使使元素P小到4质量％左右，由于在由边界线A至E包围的组成比的范围内，可以相反地增大元素Re的含量，因此就可以使耐热性及耐腐蚀性恰当地提高。
另外，图4及图5所示的边界线E虽然是规定元素P的上限值的边界线，但是该边界(元素P在18质量％以下)是可以使元素P包含于NiPRe合金内的最大值，无法使之含有更多的元素P。
在由边界线A～E包围的组成范围内，如图4所示，可以使对碱性水溶液的侵蚀速率比7(nm/Hr)更小，与以往作为间隙层使用的NiP合金相比，可以降低侵蚀速率。
特别是在由边界线A～E包围的组成范围内，如果进一步限定Ni、P及Re的组成，则可以使对碱性水溶液的侵蚀速率大幅度地减小，具体来说，可以使所述侵蚀速率小于2(nm/Hr)。
另外，在由边界线A～E包围的组成范围内，如图5所示，即使在200℃左右的加热温度下，也会保持非磁性状态，与以往作为间隙层使用的NiP合金相比，即使扩大组成比的适用范围，也可以有效地提高耐热性。
本发明中，对由所述边界线A～E包围的组成范围内进一步如下进行限定会更为有效。
即，在图4及图5的三元图中，当将连接c点(Ni∶P∶Re)＝(20质量％∶0质量％∶80质量％)、
d点(Ni∶P∶Re)＝(82质量％∶18质量％∶0质量％)的直线作为边界线F(包括边界线F上)时，NiPRe合金的组成比最好在由边界线A、B、C、D及F包围的范围内。
所述边界线F如图4所示，是正好位于相对于碱性水溶液的侵蚀速率比0(nm/Hr)大、比1(nm/Hr)小的圆圈的组成比点的右侧的直线，在由边界线F及边界线A、B、C、D包围位于该边界线F(包括边界线F)的左侧的组成比区域的组成范围中，可以更可靠地减小相对于碱性水溶液的侵蚀速率。另外，如果在由边界线A、B、C、D及F包围的范围内，则观察图5的耐热性的三元图也可以发现，即使在200℃左右的加热处理后，仍可以更可靠地保持非磁性状态。
此外，本发明中，元素P的组成比优选在8质量％以上。即，在图4及图5所示的三元图中，将限制所述的组成比的范围的边界线的一条从边界线C(元素P的组成比为4质量％的线)置换为边界线G。
这样即如图4所示，除了相对于碱性水溶液的侵蚀速率比6(nm/Hr)大比7(nm/Hr)小的组成比以外，可以使所述侵蚀速率为比6(nm/Hr)小的值。
另外，如图5所示，除了在250℃下带有磁性的组成比以外，可以获得即使在300℃左右的加热处理后也能够良好地保持非磁性状态的NiPRe合金。
另外，本发明中，元素Re的组成比优选为10质量％以上。即，在图4及图5所示的三元图中，将限制所述的组成比的范围的边界线的一条从边界线B(元素Re的组成比为2质量％的线)置换为边界线H。这样即如图4所示，侵蚀速率大于4(nm/Hr)小于6(nm/Hr)的组成比的大部分就不被包含于NiPRe合金的组成范围内，从而可以更有效地提高对碱性水溶液的耐化学腐蚀性。
另外，本发明中，元素Re的组成比优选为30质量％以下。即，在图4及图5所示的三元图中，将限制所述的组成比的范围的边界线的一条从边界线C(元素Re的组成比为46质量％的线)置换为边界线I。这样，根据后述的实验，可以在加热下更可靠地抑制下部磁极层21及上部磁极层35的界面上的元素扩散。
图3A是图2所示的薄膜磁头的变形例。与图2使用相同符号的层表示与图2相同的层。
图3A中，在镀膜绝缘基底层28上形成有由导电性材料制成的多条第1线圈片81。覆盖所述第1线圈片81上的绝缘层30的上表面位于与所述上部磁极层35的上表面相同的平面上，从所述上部磁极层35到所述绝缘层30上，形成有上部芯层26。
如图3A所示，在所述上部芯层26之上，形成有例如由抗蚀剂(resist)等绝缘材料形成的绝缘层80。所述绝缘层80最好由有机绝缘材料形成。如图3A所示，在所述绝缘层80上，形成有由导电性材料制成的多条第2线圈片82。
所述第1线圈片81和第2线圈片82的各自的磁道宽度方向的端部之间被电连接，由所述第1线圈片81和第2线圈片82构成环形线圈层。
此外，图3B是与图1至图3A所示的薄膜磁头构造不同的薄膜磁头的局部纵剖面图。
符号50是由氧化铝碳化钛(Al2O3-TiC)等形成的浮动块(slider)，在所述浮动块50上形成有Al2O3层51。
在所述Al2O3层51上，形成有由NiFe类合金或铁硅铝磁性合金等制成的下部屏蔽层52，在所述下部屏蔽层52之上形成有由Al2O3等制成的下部间隙层或上部间隙层组成的间隙层53。
在所述间隙层53内，形成有以旋阀型薄膜元件等GMR元件为代表的磁阻效应元件54，所述磁阻效应元件54的前端面从与记录介质的相对面上露出。
在所述间隙层53上形成有由NiFe类合金等制成的上部屏蔽层57。
如图3B所示，在所述上部屏蔽层57上，形成有由Al2O3等制成的分离层58。在所述分离层58之上形成有下部芯层59。
在所述下部芯层59上，形成有从与记录介质的相对面到高度方向(图示Y方向)以规定的长度尺寸形成的隆起层62。另外，在所述隆起层62的高度方向(图示Y方向)上离开了规定的距离的位置上，在所述下部芯层59上形成有后间隙层63。
所述隆起层62及后间隙层63由磁性材料制成，另外，所述隆起层62及后间隙层63既可以为单层，也可以为多层的叠层构造。
在所述隆起层62和后间隙层63间的下部芯层59上，形成有线圈绝缘基底层64，在所述线圈绝缘基底层64上，形成有由导电性材料制成的多条第1线圈片65。
所述第1线圈片65上被由Al2O3等无机绝缘材料或有机绝缘材料制成的线圈绝缘层66填充。如图3B所示，所述隆起层62的上表面、线圈绝缘层66的上表面及后间隙层63的上表面形成沿着图3B所示的基准面A连续的平坦化面。
如图3B所示，在所述隆起层62及线圈绝缘层66的平坦化面上，从沿高度方向(图示Y方向)与所述记录介质的相对面离开规定的距离的位置朝向高度方向形成有Gd确定层68。
另外，如图3B所示，在从与记录介质的相对面到所述Gd确定层68的前端面68a的隆起层62上、从所述Gd确定层68的后端面68b沿高度方向的线圈绝缘层66上及所述后间隙层63上，从下方开始形成有下部磁极层69及间隙层70。所述下部磁极层69及间隙层70被镀膜形成。
另外，如图3B所示，在所述间隙层70上及Gd确定层68上，镀膜形成有上部磁极层71，另外，在所述上部磁极层7l上，镀膜形成有上部芯层72。
如图3B所示，在所述上部芯层72之上，形成有例如由抗蚀剂等绝缘材料制成的绝缘层78。所述绝缘层78最好由有机绝缘材料制成。
如图3B所示，在所述绝缘层78上，形成有由导电性材料制成的多条第2线圈片76。
所述第1线圈片65和第2线圈片76各自的磁道宽度方向的端部之间被电连接，由所述第1线圈片65和第2线圈片76构成环形线圈层77。
在所述环形线圈层77上，形成有由Al2O3或AlSiO等绝缘材料制成的保护层75。
在图3B所示的实施方式中，所述间隙层70也由NiPRe合金镀膜形成。所述NiPRe合金的组成比为如使用图4及图5说明的范围，这样就可以形成对于碱性水溶液的耐腐蚀性优良，并且在加热处理后仍良好地保持非磁性状态，而且在加热下可以恰当地抑制下部磁极层69及上部磁极层71的界面上的元素扩散的间隙层70。
而且，本发明中的薄膜磁头并不限定于图1至图3的构造。只要是如下的薄膜磁头，即，具有磁极部、向所述磁极部导入记录磁场的磁路构成部(由芯层、后间隙层构成)、用于产生所述记录磁场的线圈层，并且所述磁极部至少由间隙层和形成于其上的上部磁极层构成，则在使用本发明时，都可以大幅度地提高薄膜磁头的性能。
本发明中，如下所示，进行了各种的实验，结果从图4及图5所示的三元图上获得了对NiPRe合金的良好的组成比的范围的规定。
首先，使用图6及图7，对相对于碱性水溶液的侵蚀速率的实验结果进行说明。
实验中，用密接膜镀膜形成NiPRe合金，对于碱性水溶液，使用由聚氧乙烯壬基苯基醚等构成的水溶液，将所述NiPRe合金浸渍在该碱性水溶液中12小时，在使元素Re的组成比及元素P的组成比变化的同时，测定所述NiPRe合金被侵蚀到何种程度。而且，图6所示的三角、四角及菱形的各实验点表示元素P在NiPRe合金中所占的组成比的不同，以三角＜四角＜菱形的顺序，元素P逐渐增加。
如图6所示，含有元素P最多的实验结果(菱形的实验点)中，与元素Re为0质量％相比，如果略微含有元素Re，则侵蚀速率变小。
另外，虽然越增大元素Re，则侵蚀速率就变得越小，但是，此时元素P的含量越多，则侵蚀速率就会被越有效地减小。
图7是对NiP合金的侵蚀速率的实验结果。实验中，与图7相同地用密接膜镀膜形成NiP合金，对于碱性水溶液，使用由聚氧乙烯壬基苯基醚等构成的水溶液，将所述NiP合金浸渍在该碱性水溶液中20小时，在使元素P的组成比变化的同时，测定所述NiP合金被侵蚀到何种程度。
如图7所示，元素P越多，则侵蚀速率就越小。
此外，图8中，在使元素Re的含量变化的同时，测定NiPRe合金的耐热性，图9中，在使元素P的含量变化的同时，测定NiP合金的耐热性。
如图8所示，当元素Re为0质量％时，即为NiP合金(元素P的组成比为16.4质量％)时，在温度23℃下，饱和磁通密度为0T，成为非磁性状态，但是，当使加热温度在300℃以上时，则饱和磁通密度就会大于0T，从而具有磁性。
另一方面，当元素Re为1.8质量％(元素P为15.8质量％)时，在340℃左右加热时，饱和磁通密度大于0T，具有磁性，但是在300℃左右加热时，饱和磁通密度为0T，成为非磁性状态。
当元素Re为5.2质量％(元素P为15.8质量％)时及元素Re为10.4质量％(元素P为14.6质量％)时，即使加热温度为460℃左右，饱和磁通密度也为0T，为非磁性状态。
图9是对NiP合金的耐热性的实验结果，当元素P超过15质量％时，即使使加热温度上升至200℃，也仍然保持非磁性状态。
从图8及图9所示的实验结果可以看到，NiPRe合金与NiP合金相比耐热性更为优良，特别是如果使之含有2质量％左右的元素Re，则可以获得耐热性非常优良的NiPRe合金。
图10至图13是测定了非加热状态及加热处理后的NiPRe合金和CoFe合金的界面扩散的状态的实验结果。图10至图13所示的照片都为TEM照片。
实验中，在基板上从下方开始镀膜形成CoFe合金/NiPRe合金/CoFe合金的3层磁极部，用TEM照片拍摄非加热状态的状态(各图的左图)，并且，继而进行大约250℃的加热，用TEM照片拍摄了加热后的状态(各图的右图)。
另外，除了TEM照片的拍摄以外，还进行了各状态下的组成分析，将其结果表示在图14到图17中。图14是与图10对应的组成分析结果，图15是与图11对应的组成分析结果，图16是与图12对应的组成分析结果，图17是与图13对应的组成分析结果。在组成分析中使用EDS进行了测定。
在图10到图13的任意一张照片中，呈现更黑的部分是NiPRe合金层。
图10是将NiPRe合金的组成比设为Ni76.5、P12.2、Re11.3(都为质量％，是测定了正好在间隙层的中心的组成比的结果。所述各组成比为非加热状态的组成比(左图)、当加热后则在组成比中产生一定的变动(右图))的实验结果，在非加热状态及加热后都未看到产生界面扩散。实际上，即使进行组成分析，也如图14所示，虽然在离基板的距离在大约320nm到大约430nm左右的范围，是镀膜形成NiPRe合金的位置及范围，但是，在该范围内Ni、P、Re各元素集中，在图14的左图(非加热状态)和右图(加热后)的元素分布中基本上没有差别。
图11是将NiPRe合金的组成比设为Ni62.5、P8.8、Re28.7(都为质量％，是测定了正好在间隙层的中心的组成比的结果。所述各组成比为非加热状态的组成比(左图)、当加热后则在组成比中产生一定的变动(右图))的实验结果，在非加热状态及加热后都未看到产生界面扩散。实际上，即使进行组成分析，也如图15所示，虽然在离基板的距离在大约320nm到大约430nm左右的范围，是镀膜形成NiPRe合金的位置及范围，但是，在该范围内Ni、P、Re各元素集中，在图15的左图(非加热状态)和右图(加热后)的元素分布中基本上没有差别。
图12是将NiPRe合金的组成比设为Ni50.3、P7.0、Re42.7(都为质量％，是测定了正好在间隙层的中心的组成比的结果。所述各组成比为非加热状态的组成比(左图)、当加热后则在组成比中产生一定的变动(右图))的实验结果。虽然在非加热状态及加热后都未看到产生界面扩散，但是，当与图10或图11比较时，可以看到图12的右图(加热状态)的CoFe合金和NiPRe合金的界面有一定的模糊。
但是，在进行了组成分析的实验结果的图16中，虽然在离基板的距离在大约320nm到大约430nm左右的范围，是镀膜形成NiPRe合金的位置及范围，但是，在该范围内Ni、P、Re各元素集中，在图16的左图(非加热状态)和右图(加热后)的元素分布中基本上没有差别，从而推定基本上未产生界面扩散。
图13是将NiPRe合金的组成比设为Ni47.5、P5.1、Re47.4(都为质量％，是测定了正好在间隙层的中心的组成比的结果。所述各组成比为非加热状态的组成比(左图)、当加热后则在组成比中产生一定的变动(右图))的实验结果。图13的右图(加热状态)与左图(非加热状态)相比，CoFe合金和NiPRe合金的界面产生模糊，从而推想产生了界面扩散。
实际上，在进行了组成分析的实验结果的图17中，虽然在离基板的距离在大约320nm到大约430nm左右的范围，是镀膜形成NiPRe合金的位置及范围，但是，与图17的左图(非加热状态)相比，右图(加热后)中，离开基板的距离在大约320nm到大约430nm左右的范围的元素Re减少，同时，虽然较少，但是Re会超越该范围而在较宽的范围中扩散。元素P也是，与图17的左图相比，右图一方跨越更宽的范围分布。
图10至图13所示的实验中，图13的元素Re的组成比最高，图10的元素Re的组成比最小。从该实验结果可以看到，当含有过多的元素Re时，在与位于NiPRe合金的上下的磁性层(CoFe合金)之间就会因加热而产生界面扩散。
此外，本发明中，还将图6及图7所示的相对于碱性水溶液的侵蚀速率的实验结果和进而增加了实验点的结果表示在图4所示的三元图上。
另外，将图8及图9所示的耐热性的实验结果以及增加了实验点的结果表示在图5所示的三元图上。而且，位于图5的三元图上的「as Plate」上的实验点是指在非加热状态下变为「磁性」的组成比。同样，位于三元图上的「200℃」、「250℃」、「300℃」上的各点是指在这些加热温度处理后变为「磁性」的组成比。另一方面，位于三元图上的「Over 300℃」的实验点是指，在300℃的加热处理后不带有「磁性」而为「非磁性」的组成比。
本发明中，首先，在图4及图5所示的三元图上，画出连接a点(Ni∶P∶Re)＝(84质量％∶16质量％∶0质量％)、b点(Ni∶P∶Re)＝(72质量％∶0质量％∶28质量％)的直线的边界线A。
观察图4可以看到，比该边界线A更靠左侧的组成比区域中，存在有侵蚀速率大于10(nm/Hr)的实验点。由于因元素P的组成比，NiP合金的侵蚀速率很容易大于10(nm/Hr)，因此NiPRe合金的侵蚀速率最好至少在10(nm/Hr)以下。
另外，观察图5可以看到，比所述边界线A更靠左侧的组成比区域中，存在在200℃下具有磁性的实验点。200℃的加热温度实际上由于是在薄膜磁头的制造工序中例如使有机绝缘层硬化时等的最低限必要温度，因此最好在200℃的加热温度下也保持非磁性状态。
如图4及图5所示，在比所述边界线A更靠右侧的组成比区域中，相对于碱性水溶液的侵蚀速率小于7(nm/Hr)，同时，在200℃的加热处理后也可以恰当地保持非磁性状态，与NiP合金相比，成为耐腐蚀性及耐热性更为优良的材料。
此外，图4及图5所示的直线的边界线B是元素Re的组成比一定而为2质量％的线，当元素Re的组成比在2质量％以上时，如图8中说明所示，可以良好地保持耐热性。另外，如图4所示，如果使所述元素Re在2质量％以上，则相对于碱性水溶液，可以获得小于7(nm/Hr)的侵蚀速率。
此外，图4及图5所示的直线的边界线C是元素Re的组成比一定而为46质量％的线，根据图10至图17所示的实验结果，当使所述Re在46质量以下时，在加热下可以有效地抑制与磁极层的界面上的元素扩散。图13、17中，叠层后不久(左图)的NiPRe合金的元素Re为47.1质量％，当为该组成比时，由于在加热后，在与CoFe合金的界面上产生元素扩散(图13、图17的右图)，因此本发明中，将元素Re的组成比规定在46质量％以下。
此外，图4及图5所示的边界线D是元素P为4质量％的部分。当使元素P减小至4质量％左右时，根据图7或图9，虽然有NiPRe合金的耐腐蚀性或耐热性大大降低的趋势，但是，如图4及图5所示，本发明中，由于将边界线A右侧的组成比区域作为NiPRe合金的组成比，所述边界线A和边界线D的交点上的元素Re的组成比约为21质量％，因此只要含有该程度的元素Re，根据图6或图8的实验结果，耐腐蚀性及耐热性就会提高，从图4及图5可以清楚地看到，边界线A和边界线D的交点附近的耐腐蚀性及耐热性虽然与其他的组成区域相比有一定降低的倾向，但是仍然保持小于7(nm/Hr)的侵蚀速率，同时还可以保持200℃下的加热处理后的非磁性状态。
此外，图4及图5所示的边界线E虽然是规定元素P的上限值的边界线，但是该边界(元素P在18质量％以下)是可以使元素P包含于NiPRe合金内的最大值，含有在该值以上的元素P在制造工序上很困难。所以，将元素P的最大值规定在18质量％以下。
本发明中，由所述边界线A至E包围的范围被规定为Ni、P及Re的组成范围。而且，作为本发明的组成比也包括各边界线上。
此外，本发明中，对由所述边界线A～E包围的组成范围内进一步如下限定则更有效。
在图4及图5的三元图中，当将连接c点(Ni∶P∶Re)＝(20质量％∶0质量％∶80质量％)、d点(Ni∶P∶Re)＝(82质量％∶18质量％∶0质量％)的直线设为边界线F(包括边界线F上)时，NiPRe合金的组成比最好为由边界线A、B、C、D及F包围的范围内。
当观察图4时可以看到，侵蚀速率大于0(nm/Hr)而小于1(nm/Hr)的实验点(空心的圆圈标记)在三元图上朝向右斜上方大致成直线地延伸。按照穿过这些实验点的正好右侧的方式引出的线为边界线F。由边界线F和边界线A、B、C、D包围所述边界线F(包括边界线F)左侧的组成比区域而形成的组成范围中，可以更可靠地减小相对于碱性水溶液的侵蚀速率。另外，如果是由边界线A、B、C、D及F包围的范围内，则从图5的耐热性的三元图可以看到，即使在200℃左右的加热处理后也可以更可靠地保持非磁性状态。
此外，本发明中，元素P的组成比最好在8质量％以上。即，图4及图5所示的三元图中，将限制所述的组成比的范围的边界线的一条从边界线C(元素P的组成比为4质量％的线)置换为边界线G。
观察图7或图9可以看到，在NiP合金中，如果使元素P的含量在8质量％以上，则与元素P低于该值的情况相比，可以提高相对于碱性水溶液的耐腐蚀性及耐热性。
实际上，当将三元图上边界线的一条从边界线C置换为边界线G时，如图4所示，除了相对于碱性水溶液的侵蚀速率大于6(nm/Hr)而小于7(nm/Hr)的实验点以外，可以使所述侵蚀速率成为小于6(nm/Hr)的值。
另外，如图5所示，除了在250℃下带有磁性的实验点以外，可以获得即使在300℃左右的加热处理后仍可以良好地保持非磁性状态的NiPRe合金。
另外，本发明中，元素Re的组成比最好在10质量％以上。即，在图4及图5所示的三元图中，将限制所述的组成比的范围的边界线的一条从边界线B(元素Re的组成比为2质量％的线)置换为边界线H。
如图6所示，当使元素Re的组成比在10质量％以上时，就可以更有效地缩小侵蚀速率。
实际上，当将三元图上边界线的一条从边界线B置换为边界线H时，如图4所示，侵蚀速率大于4(nm/Hr)而小于6(nm/Hr)的实验点的大部分就会不包含于NiPRe合金的组成比的范围内，从而可以更有效地提高相对于碱性水溶液的耐化学腐蚀性。
另外，本发明中，元素Re的组成比最好在30质量％以下。即，在图4及图5所示的三元图中，将限制所述的组成比的范围的边界线的一条从边界线C(元素Re的组成比为46质量％的线)置换为边界线I。
根据图10至图17所示的实验结果，虽然在像图12的实验那样，在非加热状态下的NiPRe合金的元素Re的组成比为42.7质量％的情况下，在加热下也很难产生界面扩散的状态，但是，为了更可靠地抑制所述界面扩散，最好如图11所示的实验结果那样，将NiPRe合金的元素Re的组成比缩小至28.7质量％左右。这样，本发明中，更优选将元素Re的组成比规定在30质量％以下。
最后，对NiPW合金及NiW合金的元素W的组成比和相对于碱性水溶液的侵蚀速率的关系进行说明。
如图18所示，如果NiPW合金例如将元素W的组成比设为10～20质量％左右，则可以将侵蚀速率降低至15(nm/Hr)左右。另外，NiW合金中，当使元素W为48质量％左右时，侵蚀速率就会变为25(nm/Hr)左右。但是，这些侵蚀速率与NiPRe合金相比是明显更高的值。所以在专利文献1中，虽然有例如使用NiPW合金作为间隙层等的记述，但是，NiPW合金与NiPRe合金相比，即使在间隙层中使用，也是容易产生问题的材料。
权利要求
1.一种薄膜磁头，其特征是，具有设于与记录介质的相对面一侧的磁极部、向所述磁极部导入记录磁场的磁路构成部、用于产生记录磁场的线圈层，所述磁极部至少由间隙层和在其上形成的上部磁极层构成，所述间隙层是由NiPRe合金镀膜形成的，NiPRe合金的组成比处于在图4及图5所示的三元图中由连接a点(Ni∶P∶Re)＝(84质量％∶16质量％∶0质量％)、和b点(Ni∶P∶Re)＝(72质量％∶0质量％∶28质量％)的直线的边界线A(包括边界线A上)、Re的组成比为2质量％的直线的边界线B(包括边界线B上)、Re的组成比为46质量％的直线的边界线C(包括边界线C上)、P的组成比为4质量％的直线的边界线D(包括边界线D上)、P的组成比为18质量％的直线的边界线E(包括边界线E上)所包围的范围内。
2.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其特征是，当在图4及图5的三元图中，将连接c点(Ni∶P∶Re)＝(20质量％∶0质量％∶80质量％)、和d点(Ni∶P∶Re)＝(82质量％∶18质量％∶0质量％)的直线作为边界线F(包括边界线F上)时，NiPRe合金的组成比处于由边界线A、B、C、D及F包围的范围内。
3.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其特征是，元素P的组成比为8质量％以上。
4.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其特征是，元素Re的组成比在10质量％以上。
5.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其特征是，元素Re的组成比在30质量％以下。
全文摘要
本发明提供一种薄膜磁头，特别通过使作为间隙层使用的NiPRe合金的组成比适当化，可以提高作为间隙层所必需的特性及物性。通过将作为间隙层使用的NiPRe合金的组成比设为由三元图上的边界线A至E包围的范围内，就可以镀膜形成耐化学腐蚀性优良，并且即使经高温加热也能够良好地保持非磁性状态，并且可以抑制与磁极层的界面上的元素扩散的NiPRe合金。
文档编号G11B5/127GK1581298SQ20041005746
公开日2005年2月16日 申请日期2004年8月12日 优先权日2003年8月13日
发明者矢泽久幸 申请人:阿尔卑斯电气株式会社