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JP2018174214A - Permanent magnet thin film - Google Patents

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JP2018174214A JP2017071104A JP2017071104A JP2018174214A JP 2018174214 A JP2018174214 A JP 2018174214A JP 2017071104 A JP2017071104 A JP 2017071104A JP 2017071104 A JP2017071104 A JP 2017071104A JP 2018174214 A JP2018174214 A JP 2018174214A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a permanent magnet thin film having high residual magnetization in the in-plane direction.SOLUTION: In a permanent magnet thin film consisting of a magnetic layer 2 formed on the surface of a substrate 1, arithmetic average roughness Ra in the surface 1a of the substrate is 0.50-1000 μm. Root-mean-square gradient RΔq on surface of the substrate is 0.50-20. The permanent magnet thin film is an R-T-B system permanent magnet thin film, where R is one kind or more of rare earth element, T is Fe or one kind or more of transition metal element essential for Fe and Co, B is boron, a part of boron may be replaced by carbon, and R/T is atomic ratio of 0.18-0.40.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、永久磁石薄膜に関する。   The present invention relates to a permanent magnet thin film.

正方晶R14B化合物を主相とするR−T−B系永久磁石(Rは一種以上の希土類元素、TはFeまたはFeおよびCoを必須とする一種以上の遷移金属元素、Bはホウ素)は優れた磁気特性を有することが知られており、1982年の発明(特許文献1)以来、代表的な高性能永久磁石である。特に、希土類元素RがNd、Pr、Dy、HoおよびTbから選択される一種以上であるR−T−B系永久磁石材料は異方性磁界Haが大きい永久磁石材料として広く用いられてきた。中でも希土類元素RをNdとしたNd−Fe−B系永久磁石は、飽和磁化Ms、残留磁化Mr、キュリー温度Tc、異方性磁界Haのバランスが良く、資源量、耐食性において他の希土類元素Rを用いたR−T−B系永久磁石よりも優れているために民生、産業、輸送機器などに広く用いられている。 R—T—B system permanent magnet having a tetragonal R 2 T 14 B compound as a main phase (R is one or more rare earth elements, T is one or more transition metal elements in which Fe or Fe and Co are essential, and B is Boron) is known to have excellent magnetic properties and has been a typical high performance permanent magnet since the invention in 1982 (Patent Document 1). In particular, an R—T—B system permanent magnet material in which the rare earth element R is one or more selected from Nd, Pr, Dy, Ho, and Tb has been widely used as a permanent magnet material having a large anisotropic magnetic field Ha. Among these, Nd—Fe—B permanent magnets with rare earth element R as Nd have a good balance of saturation magnetization Ms, residual magnetization Mr, Curie temperature Tc, and anisotropic magnetic field Ha, and other rare earth elements R in terms of resource and corrosion resistance. It is widely used in consumer, industrial, transportation equipment, etc.

近年、電子機器の小型・高性能化に伴い、民生、産業、輸送機器などに使用される永久磁石の小型化、薄型化が要求されている。しかし、主に粉末冶金法で製造されるR−T−B系永久磁石の小型化、薄型化には限界がある。そこで、成膜プロセスを用いたR−T−B系永久磁石薄膜の研究が活性化している。   In recent years, along with the downsizing and high performance of electronic devices, there is a demand for downsizing and thinning of permanent magnets used in consumer, industrial, transportation equipment and the like. However, there is a limit to reducing the size and thickness of an R-T-B system permanent magnet manufactured mainly by powder metallurgy. Therefore, research on an RTB-based permanent magnet thin film using a film forming process has been activated.

最近では、厚さが0.50mmより小さいR−T−B系永久磁石薄膜を作製する方法として、スパッタリング等の物理的成膜法が提案されている。これは、R−T−B系永久磁石を真空又は減圧空間内で基板上に堆積させて熱処理を施すという方法であり、焼結法と比べて比較的簡単なプロセスでR−T−B系永久磁石薄膜を得ることができる。   Recently, a physical film-forming method such as sputtering has been proposed as a method for producing an RTB-based permanent magnet thin film having a thickness of less than 0.50 mm. This is a method in which an R-T-B system permanent magnet is deposited on a substrate in a vacuum or a reduced pressure space and subjected to heat treatment, and the R-T-B system is a relatively simple process compared to the sintering method. A permanent magnet thin film can be obtained.

特開昭59−46008号公報JP 59-46008 A

Applied Physics Letters、90巻、092509頁、2007年Applied Physics Letters, 90, 092509, 2007

単一のR−T−B系主相粒子から、高い残留磁化を取り出すためには、この粒子における磁化容易軸方向、この粒子を磁化する方向、残留磁化を取り出す方向の3方向を、同一方向にする必要がある。R−T−B系主相粒子の集合体である永久磁石から、高い残留磁化を取り出すためには、上記条件に加え、主相粒子の磁化容易軸方向を配向させる必要がある。例えば、焼結によりR−T−B系永久磁石を作製する場合、非磁場中成形では等方性磁石を得ることができ、磁場中成形では配向磁石を得ることができる。   In order to extract high remanent magnetization from a single R-T-B system main phase particle, three directions of the easy axis of magnetization, the direction of magnetizing the particle, and the direction of extracting the remanent magnetization are the same direction. It is necessary to. In order to extract high residual magnetization from a permanent magnet that is an aggregate of R-T-B main phase particles, in addition to the above conditions, it is necessary to orient the easy axis direction of the main phase particles. For example, when an RTB-based permanent magnet is produced by sintering, an isotropic magnet can be obtained by molding in a non-magnetic field, and an oriented magnet can be obtained by molding in a magnetic field.

一方、R−T−B系永久磁石薄膜においては、薄膜の面直方向に主相粒子の磁化容易軸が配向しやすいという傾向がある。よって、薄膜の面直方向に残留磁化を取り出しやすい永久磁石薄膜を作製することは容易である。反面、薄膜の面内方向に残留磁化を取り出すことを目的とした永久磁石薄膜を作製したい場合に、R−T−B系主相粒子の磁化容易軸を薄膜の面内方向に配向させることは困難である。   On the other hand, in an RTB-based permanent magnet thin film, the easy axis of magnetization of main phase particles tends to be oriented in the direction perpendicular to the surface of the thin film. Therefore, it is easy to produce a permanent magnet thin film that can easily extract residual magnetization in the direction perpendicular to the surface of the thin film. On the other hand, when it is desired to produce a permanent magnet thin film intended to extract residual magnetization in the in-plane direction of the thin film, the easy axis of magnetization of the R-T-B system main phase particles is oriented in the in-plane direction of the thin film. Have difficulty.

非特許文献1では、R−T−B系主相粒子が面直方向に配向しないような熱処理を施し、等方性のR−T−B系永久磁石薄膜を作製することで、薄膜の面内方向に残留磁化を取り出しやすくしている。しかし、等方性のR−T−B系永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化は0.5T程度に留まっており、十分に高いとはいえない。   In Non-Patent Document 1, the surface of the thin film is obtained by performing a heat treatment so that the R-T-B main phase particles are not oriented in the direction perpendicular to the surface, and producing an isotropic R-T-B permanent magnet thin film. The residual magnetization is easily extracted in the inward direction. However, the remanent magnetization in the in-plane direction of the isotropic RTB-based permanent magnet thin film remains at about 0.5 T, and cannot be said to be sufficiently high.

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたものであって、永久磁石薄膜の面内方向において高い残留磁化を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to obtain high residual magnetization in the in-plane direction of a permanent magnet thin film.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の永久磁石薄膜は
基板の表面に形成された磁性層からなる永久磁石薄膜であって、
前記基板の表面における算術平均粗さRaが0.50μm以上1000μm以下であり、
前記基板の表面における二乗平均平方根傾斜RΔqが0.50以上20以下であることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the permanent magnet thin film of the present invention is a permanent magnet thin film comprising a magnetic layer formed on the surface of a substrate,
Arithmetic mean roughness Ra on the surface of the substrate is 0.50 μm or more and 1000 μm or less,
The root mean square slope RΔq on the surface of the substrate is 0.50 or more and 20 or less.

本発明の永久磁石薄膜は、前記二乗平均平方根傾斜RΔqが0.50以上3.0以下であってもよい。     In the permanent magnet thin film of the present invention, the root mean square slope RΔq may be 0.50 or more and 3.0 or less.

本発明の永久磁石薄膜は、前記基板の表面には複数の凸部が形成してあり、
前記凸部が前記基板の表面に沿って連続した形状であってもよい。
The permanent magnet thin film of the present invention has a plurality of convex portions formed on the surface of the substrate,
The convex portion may have a shape that continues along the surface of the substrate.

本発明の永久磁石薄膜は、前記凸部が前記基板の表面に沿って連続した直線形状となっており、かつ、各凸部の向きが一方向に揃っていてもよい。     The permanent magnet thin film of the present invention may have a linear shape in which the convex portions are continuous along the surface of the substrate, and the directions of the convex portions may be aligned in one direction.

本発明の永久磁石薄膜は、前記磁性層が主相粒子を有し、
前記主相粒子の磁化容易軸と前記基板の表面に垂直な面直方向とがなす角をθとする場合に、θの平均値が30°以上90°以下であってもよい。
In the permanent magnet thin film of the present invention, the magnetic layer has main phase particles,
When the angle formed between the easy axis of the main phase particles and the perpendicular direction perpendicular to the surface of the substrate is θ, the average value of θ may be 30 ° or more and 90 ° or less.

前記永久磁石薄膜がR−T−B系永久磁石薄膜であって、
Rが一種以上の希土類元素、TがFeまたはFeおよびCoを必須とする一種以上の遷移金属元素、Bがホウ素であって、前記ホウ素の一部が炭素に置換されていてもよく、
R/Tが原子比率で0.18以上0.40以下であってもよい。
The permanent magnet thin film is an RTB-based permanent magnet thin film,
R is one or more rare earth elements, T is one or more transition metal elements essential to Fe or Fe and Co, B is boron, and a part of the boron may be substituted with carbon,
R / T may be 0.18 or more and 0.40 or less in atomic ratio.

本件発明は、主相粒子の磁化容易軸方向と薄膜の面内方向とのなす角度を小さくすることによって、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化を高くすることが可能となる。   In the present invention, it is possible to increase the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film by reducing the angle formed between the easy axis direction of the main phase particles and the in-plane direction of the thin film.

本発明の一実施形態に係る永久磁石薄膜の断面の模式図である。It is a schematic diagram of the cross section of the permanent magnet thin film which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る基板の断面の模式図である。It is a schematic diagram of the cross section of the board | substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 磁性粒子と磁化容易軸の関係を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the relationship between a magnetic particle and a magnetization easy axis. 磁化容易軸と面直方向とのなす角θを表す模式図である。It is a schematic diagram showing angle (theta) which a magnetization easy axis | shaft and a perpendicular direction make. 二乗平均平方根傾斜RΔqが小さい永久磁石薄膜の断面の模式図である。It is a schematic diagram of the cross section of a permanent magnet thin film with a small root mean square inclination R (DELTA) q. 二乗平均平方根傾斜RΔqが大きい永久磁石薄膜の断面の模式図である。It is a schematic diagram of the cross section of a permanent magnet thin film with a large root mean square inclination R (DELTA) q. 本発明の一実施形態に係る基板の模式図である。It is a schematic diagram of the board | substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る永久磁石薄膜の模式図である。It is a schematic diagram of the permanent magnet thin film which concerns on one Embodiment of this invention.

本発明を実施するための形態(実施形態)につき、詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。   A mode (embodiment) for carrying out the present invention will be described in detail. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.

本実施形態に係る永久磁石薄膜の種類には特に限定はない。例えば、R14B構造をもつ粒子を主相粒子とする磁性層を含むR−T−B系永久磁石薄膜であってもよい。Rは1種以上の希土類元素、TはFeまたはFeおよびCoを必須とする1種以上の遷移金属元素、Bはホウ素である。ホウ素の一部を炭素に置換してもよい。 There is no limitation in particular in the kind of permanent magnet thin film which concerns on this embodiment. For example, it may be an RTB-based permanent magnet thin film including a magnetic layer whose main phase particles are particles having an R 2 T 14 B structure. R is one or more rare earth elements, T is one or more transition metal elements essential for Fe or Fe and Co, and B is boron. A part of boron may be substituted with carbon.

前記Rは、高い異方性磁界を有する永久磁石薄膜を得ることを考慮すると、Nd、Pr、Dy、HoおよびTbから選択される1種以上であることが好ましい。さらに、残留磁化に加えて原料価格および耐食性を向上させる観点から、Ndが特に好ましい。   In consideration of obtaining a permanent magnet thin film having a high anisotropic magnetic field, R is preferably at least one selected from Nd, Pr, Dy, Ho, and Tb. Furthermore, Nd is particularly preferable from the viewpoint of improving raw material cost and corrosion resistance in addition to residual magnetization.

前記Tについて、本実施形態においては、T全体を100at%として、Coの含有量を10.0at%以下としてもよい。CoはFeと同様のR14B相を形成する。Coを含有することでキュリー温度を向上させやすくなり、粒界相の耐食性を向上させやすくなる。 Regarding the T, in the present embodiment, the entire T may be 100 at%, and the Co content may be 10.0 at% or less. Co forms an R 2 T 14 B phase similar to Fe. By containing Co, the Curie temperature is easily improved, and the corrosion resistance of the grain boundary phase is easily improved.

前記Bについて、炭素の含有量は、炭素の含有量はホウ素と炭素との合計を100at%として10.0at%以下とすることが好ましい。   With respect to B, the carbon content is preferably 10.0 at% or less, where the total carbon content is 100 at%.

上記の磁性層は、AlおよびCuから選択される1種または2種を、磁性層全体を100at%として0.01at%以上1.2at%の範囲で含有することができる。この範囲でAlおよびCuから選択される1種または2種を含有させることにより、得られる永久磁石薄膜の高保磁力化、高耐食性化、温度特性の改善が可能となる。   Said magnetic layer can contain 1 type or 2 types selected from Al and Cu in the range of 0.01 at% or more and 1.2 at% by making the whole magnetic layer into 100 at%. By containing one or two selected from Al and Cu within this range, it is possible to increase the coercive force, increase the corrosion resistance, and improve the temperature characteristics of the obtained permanent magnet thin film.

また、上記の磁性層は、上記以外の元素の含有を許容する。例えば、Zr、Ti、Bi、Sn、Ga、Nb、Ta、Si、V、Ag、Ge等の元素を適宜含有させることができる。   In addition, the magnetic layer allows the inclusion of elements other than those described above. For example, elements such as Zr, Ti, Bi, Sn, Ga, Nb, Ta, Si, V, Ag, and Ge can be appropriately contained.

上記の磁性層は、原料に由来する不純物、又は製造時に混入する不純物としての他の成分を含んでもよい。   The magnetic layer described above may include other components as impurities derived from raw materials or impurities mixed during manufacturing.

R−T−B系永久磁石薄膜の磁性層におけるR/Tが原子比率で0.18以上0.40以下であることが好ましい。R/Tが原子比率で0.18以上であると、軟磁性を持ち残留磁化を低下させるα−Feなどの析出を防止しやすくなる。一方、R/Tが原子比率で0.40以下であると、R14B構造を持つ主相粒子の体積比率が増加しやすくなり、残留磁化を向上させやすくなる。 It is preferable that R / T in the magnetic layer of the RTB-based permanent magnet thin film is 0.18 or more and 0.40 or less in atomic ratio. When R / T is 0.18 or more in atomic ratio, it becomes easy to prevent precipitation of α-Fe or the like that has soft magnetism and lowers remanent magnetization. On the other hand, when R / T is an atomic ratio of 0.40 or less, the volume ratio of the main phase particles having the R 2 T 14 B structure is likely to increase, and the residual magnetization is easily improved.

なお、R14B構造をもつ主相粒子の磁化容易軸は、R14B構造のc軸である。 Incidentally, the axis of easy magnetization of the main phase grains having a R 2 T 14 B structure is a c-axis of the R 2 T 14 B structure.

本実施形態に係る永久磁石薄膜は、図1に示すように、基板1、凸部1bおよび磁性層2からなる。また、凸部1bは、基板1の表面1aに形成されている。   As shown in FIG. 1, the permanent magnet thin film according to this embodiment includes a substrate 1, a convex portion 1 b, and a magnetic layer 2. Further, the convex portion 1 b is formed on the surface 1 a of the substrate 1.

磁性層2は、主相粒子および粒界相から構成される。粒界相の構成には特に制限はないが、例えばRリッチ相および/またはRFe相を含む。また、磁性層2の厚さには特に制限はなく、例えば10nm以上200000nm以下とすることができる。 The magnetic layer 2 is composed of main phase particles and a grain boundary phase. There is no particular limitation on the structure of the grain boundary phase, for example including R-rich phase and / or RFe 4 B 4 phase. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the magnetic layer 2, For example, it is 10 nm or more and 200000 nm or less.

Rリッチ相は、例えば、R相、RO相、R相、または、R−T相から構成される。R−T相とは、RおよびTからなり、主にアモルファスからなる相のことである。R−T相はアモルファスからなる相であるため、結晶からなる相とは異なり、組成比が一定ではない。 The R-rich phase is composed of, for example, an R phase, an RO phase, an R 2 O 3 phase, or an RT phase. The R-T phase is a phase composed of R and T and mainly composed of amorphous. Since the RT phase is an amorphous phase, the composition ratio is not constant, unlike the crystal phase.

基板1は、ポリイミド基板、PEEK基板、Al基板、Si基板、ガラス基板、石英基板等を用いることができる。好ましくは、ポリイミド基板またはAl基板を用いる。   As the substrate 1, a polyimide substrate, a PEEK substrate, an Al substrate, a Si substrate, a glass substrate, a quartz substrate, or the like can be used. Preferably, a polyimide substrate or an Al substrate is used.

ここで、凸部1bは、図2〜図4、図7および図8に示すように基板1と同一の材質からなっていてもよく、図1、図5および図6に示すように異なる材質からなっていてもよい。   Here, the convex portion 1b may be made of the same material as the substrate 1 as shown in FIGS. 2 to 4, 7 and 8, and different materials as shown in FIGS. It may consist of

凸部1bが基板1と同一の材質からなる場合については、例えば、基板1をペーパー仕上げ、サンドブラスト、研削、液体ホーニング、放電型彫、電解研磨等の加工方法で表面加工することにより、図2に示すように基板1の表面1aに凸部1bを形成することができる。   In the case where the convex portion 1b is made of the same material as the substrate 1, for example, the substrate 1 is subjected to surface processing by a processing method such as paper finishing, sand blasting, grinding, liquid honing, electric discharge engraving, electrolytic polishing, etc. As shown in FIG. 3, the convex portion 1b can be formed on the surface 1a of the substrate 1.

凸部1bが基板1とは異なる材質からなる場合については、例えば基板1にいわゆる下地層を形成することにより凸部1bを形成することができる。下地層の材質には特に制限はないが、例えば、ポリイミド、PEEK、Al、Si等を用いることができる。下地層を形成する方法にも特に制限はない。   In the case where the convex portion 1b is made of a material different from that of the substrate 1, the convex portion 1b can be formed by forming a so-called underlayer on the substrate 1, for example. The material for the underlayer is not particularly limited, and for example, polyimide, PEEK, Al, Si, or the like can be used. There is no particular limitation on the method for forming the underlayer.

一般的には表面粗さには様々な種類が存在し、それぞれ異なる特徴を有する。本明細書において、単に表面粗さといえば、算術平均粗さRaおよび二乗平均平方根傾斜RΔqの2種類の表面粗さを指すものとする。これらの表面粗さの測定方法には特に限定はない。通常用いられる粗さ測定装置によって測定可能であり、また、断面観察によっても測定可能である。   In general, there are various types of surface roughness, each having different characteristics. In this specification, the term “surface roughness” simply refers to two types of surface roughness: arithmetic average roughness Ra and root mean square slope RΔq. There are no particular limitations on the method of measuring these surface roughnesses. It can be measured by a commonly used roughness measuring device, and can also be measured by cross-sectional observation.

「算術平均粗さRa」とは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜取り部分の平均線の方向にx軸を、縦倍率の方向にy軸を取り、粗さ曲線を数式1で表した際に、数式2に示すように定義したものである。すなわち、粗さ曲線の中心線から粗さ曲線までの距離を平均化したものである。

Figure 2018174214
Figure 2018174214
“Arithmetic average roughness Ra” means that only the reference length is extracted from the roughness curve in the direction of the average line, the x-axis is taken in the direction of the average line of the extracted portion, and the y-axis is taken in the direction of the vertical magnification. When the roughness curve is expressed by Equation 1, it is defined as shown in Equation 2. That is, the distance from the center line of the roughness curve to the roughness curve is averaged.
Figure 2018174214
Figure 2018174214

「二乗平均平方根傾斜RΔq」とは、「算術平均粗さRa」と同様に粗さ曲線を数式1で表した際に、数式3のように定義したものである。すなわち傾斜の二乗平均の平方根を取ったものである。

Figure 2018174214
“Root mean square slope RΔq” is defined as Equation 3 when the roughness curve is expressed by Equation 1 like “Arithmetic mean roughness Ra”. That is, it is the square root of the root mean square of the slope.
Figure 2018174214

本明細書では、基板1および凸部1bを一体的に見た場合の表面粗さを「基板の表面における表面粗さ」とする。また、「基板の表面における算術平均粗さRa」、「基板の表面における二乗平均平方根傾斜RΔq」と表記することもある。   In the present specification, the surface roughness when the substrate 1 and the convex portion 1b are viewed integrally is referred to as “surface roughness on the surface of the substrate”. Further, it may be expressed as “arithmetic mean roughness Ra on the surface of the substrate” and “root mean square slope RΔq on the surface of the substrate”.

本実施形態に係る基板の表面における表面粗さは、算術平均粗さRaが0.50μm以上1000μm以下、二乗平均平方根傾斜RΔqが0.50以上20以下である。好ましくは、二乗平均平方根傾斜RΔqが0.50以上3.0以下である。上記の特徴を有する基板1および凸部1bの上に磁性層2を成膜することで、得られる永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化を向上させることができる。   As for the surface roughness on the surface of the substrate according to this embodiment, the arithmetic average roughness Ra is 0.50 μm or more and 1000 μm or less, and the root mean square slope RΔq is 0.50 or more and 20 or less. Preferably, the root mean square slope RΔq is 0.50 or more and 3.0 or less. By forming the magnetic layer 2 on the substrate 1 and the convex portion 1b having the above characteristics, the residual magnetization in the in-plane direction of the obtained permanent magnet thin film can be improved.

本実施形態の永久磁石薄膜において、面内方向における残留磁化を向上させることができる理由は以下に示す理由であると考えている。   In the permanent magnet thin film of this embodiment, it is considered that the reason why the residual magnetization in the in-plane direction can be improved is as follows.

図3に示すように、本実施形態に係る磁性層2は、主相粒子2aを有する。主相粒子2aの形状には特に限定がない。また、例えば、主相粒子2aがR14B構造をもつ場合には、通常は最大径の方向にc軸が存在し、磁化容易軸方向4が存在する。 As shown in FIG. 3, the magnetic layer 2 according to the present embodiment has main phase particles 2a. The shape of the main phase particle 2a is not particularly limited. For example, when the main phase particle 2a has an R 2 T 14 B structure, the c-axis usually exists in the direction of the maximum diameter and the easy magnetization axis direction 4 exists.

磁性層2に含まれる主相粒子2aの磁化容易軸方向4は、後述する等方化を施さなければ、図3に示すように、凸部1bのうち当該主相粒子2aが接する部分に垂直な方向に向きやすい傾向がある。ここで、図4に示すように磁化容易軸方向4と、基板1の表面1aに垂直な面直方向5とのなす角をθとする。本実施形態に係る永久磁石薄膜は、当該角度θを大きくすることにより、磁化容易軸を面内方向の成分と面直方向の成分とに分解した場合に面内方向の成分を大きくすることができる。そのため、面内方向における残留磁化が向上する。なお、図4では、主相粒子2aの表記を省略している。   The easy axis direction 4 of the main phase particles 2a included in the magnetic layer 2 is perpendicular to the portion of the convex portion 1b in contact with the main phase particles 2a, as shown in FIG. There is a tendency to face easily in any direction. Here, as shown in FIG. 4, an angle between the easy magnetization axis direction 4 and the perpendicular direction 5 perpendicular to the surface 1 a of the substrate 1 is defined as θ. In the permanent magnet thin film according to this embodiment, by increasing the angle θ, the in-plane direction component can be increased when the easy magnetization axis is decomposed into an in-plane direction component and a perpendicular direction component. it can. Therefore, the residual magnetization in the in-plane direction is improved. In FIG. 4, the main phase particles 2a are not shown.

本実施形態に係る永久磁石薄膜における角度θの平均値には特に制限はないが、30°以上90°以下であることが好ましく、36°以上90°以下であることがさらに好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the average value of angle (theta) in the permanent magnet thin film which concerns on this embodiment, It is preferable that they are 30 degrees or more and 90 degrees or less, and it is more preferable that they are 36 degrees or more and 90 degrees or less.

磁性層2の形成方法には特に制限はないが、例えばスパッタリング、パルスレーザー堆積法(PLD:Pulsed Laser Deposition)などの方法により形成することができる。   Although there is no restriction | limiting in particular in the formation method of the magnetic layer 2, For example, it can form by methods, such as sputtering and the pulsed laser deposition method (PLD: Pulsed Laser Deposition).

磁性層2をスパッタリングにより成膜する場合、成膜温度(成膜時の基板温度)には特に制限はないが、400℃以上700℃以下とすることが好ましい。   When the magnetic layer 2 is formed by sputtering, the film formation temperature (substrate temperature during film formation) is not particularly limited, but is preferably 400 ° C. or higher and 700 ° C. or lower.

成膜温度を400℃以上にすることで主相粒子2aが十分に形成され、面内方向における残留磁化を向上させることができる。一方、成膜温度を700℃以下とすることで、主相粒子が異常粒成長することを防止し、磁化容易軸方向が適切に制御することができる。   By setting the film forming temperature to 400 ° C. or higher, the main phase particles 2a are sufficiently formed, and the residual magnetization in the in-plane direction can be improved. On the other hand, by setting the film forming temperature to 700 ° C. or less, the main phase particles can be prevented from growing abnormally, and the easy magnetization axis direction can be appropriately controlled.

また、本実施形態に係る磁性層に対しては、成膜後に磁化容易軸方向を等方化させないようにすることが好ましい。例えば、成膜後に加熱を行うと、磁性層2の内部で主相粒子が成長し、基板の表面における表面粗さの影響を受けにくくなり、結果として磁化容易軸方向が等方化し、面内方向における残留磁化が向上しにくくなる。なお、磁化容易軸方向が等方化する場合には、角度θのバラツキが非常に大きくなる。   For the magnetic layer according to this embodiment, it is preferable not to make the easy axis of magnetization isotropic after film formation. For example, when heating is performed after film formation, main phase particles grow inside the magnetic layer 2 and are less susceptible to surface roughness on the surface of the substrate, resulting in an isotropic easy axis direction and in-plane The residual magnetization in the direction is difficult to improve. When the easy magnetization axis direction is isotropic, the variation in the angle θ becomes very large.

基板の表面における算術平均粗さRaが0.50μmより小さい場合には、非常に滑らかな基板の表面上に磁性層2を成膜することになるため、面内方向に磁化をかけた場合に主相粒子2aの磁化容易軸方向4が基板1の表面1aに垂直な面直方向5に向きやすくなる。したがって永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化が低下する。   When the arithmetic average roughness Ra on the surface of the substrate is smaller than 0.50 μm, the magnetic layer 2 is formed on the surface of the very smooth substrate. Therefore, when magnetization is applied in the in-plane direction, The easy axis direction 4 of the main phase particles 2 a is easily oriented in the perpendicular direction 5 perpendicular to the surface 1 a of the substrate 1. Therefore, the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film is lowered.

図5に示すように、基板の表面における二乗平均平方根傾斜RΔqが小さく、0.50未満である場合には、主相粒子2が基板の表面粗さの影響を受けるものの、基板の表面が滑らかであるため、各主相粒子2の磁化容易軸方向4は、各主相粒子2が接する部分に垂直な方向に向きにくく、基板1の表面1aに垂直な面直方向に向いたままになりやすくなる。すなわち、θの平均値が小さくなりやすくなる。その結果、R−T−B系永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化が低下する。   As shown in FIG. 5, when the root mean square slope RΔq on the surface of the substrate is small and less than 0.50, the main phase particles 2 are affected by the surface roughness of the substrate, but the surface of the substrate is smooth. Therefore, the easy magnetization axis direction 4 of each main phase particle 2 is not easily oriented in the direction perpendicular to the portion in contact with each main phase particle 2 and remains oriented in the perpendicular direction perpendicular to the surface 1 a of the substrate 1. It becomes easy. That is, the average value of θ tends to be small. As a result, the residual magnetization in the in-plane direction of the RTB-based permanent magnet thin film is reduced.

図6に示すように、二乗平均平方根傾斜RΔqが大きい場合には、スパッタされた原子が大きな凸部1b同士の間に入り込みにくく、均一に磁性層2を形成しにくくなる。結果として、永久磁石薄膜の残留磁化が低下しやすくなる。   As shown in FIG. 6, when the root mean square slope RΔq is large, it is difficult for the sputtered atoms to enter between the large convex portions 1b, and it is difficult to form the magnetic layer 2 uniformly. As a result, the residual magnetization of the permanent magnet thin film is likely to decrease.

本実施形態に係る永久磁石薄膜は、磁性層の上下に基板との反応防止、および酸化防止のための保護層があってもよい。保護層の材質としては、例えばMo、Taおよび樹脂等が利用できる。   The permanent magnet thin film according to the present embodiment may have protective layers for preventing reaction with the substrate and preventing oxidation on the upper and lower sides of the magnetic layer. As the material of the protective layer, for example, Mo, Ta, resin and the like can be used.

また、本実施形態に係る永久磁石薄膜は、基板1の凸部1bが、基板1の表面1aに沿って連続した形状であることが好ましい。さらに、図7に示すように、基板1の凸部1bが、基板1の表面1aに沿って連続した直線形状となっており、かつ、凸部1bの向きが一方向に揃っていることが特に好ましい。   Moreover, it is preferable that the permanent magnet thin film which concerns on this embodiment is the shape where the convex part 1b of the board | substrate 1 continued along the surface 1a of the board | substrate 1. FIG. Furthermore, as shown in FIG. 7, the convex part 1b of the board | substrate 1 becomes the continuous linear shape along the surface 1a of the board | substrate 1, and the direction of the convex part 1b is aligned in one direction. Particularly preferred.

図7に示す基板1および凸部1bに磁性層2を形成すると、主相粒子の磁化容易軸方向の面内成分方向が前記直線の方向と垂直な方向となる。このため、各主相粒子の磁化容易軸方向の面内成分同士も略平行になる。そのため、本R−T−B系永久磁石薄膜は、薄膜の特定の面内方向において特に高い残留磁化を得られる効果がある。   When the magnetic layer 2 is formed on the substrate 1 and the convex portion 1b shown in FIG. 7, the in-plane component direction in the easy axis direction of the main phase particles becomes a direction perpendicular to the straight line direction. For this reason, the in-plane components in the easy axis direction of the main phase particles are also substantially parallel to each other. Therefore, the present R-T-B system permanent magnet thin film is effective in obtaining a particularly high residual magnetization in a specific in-plane direction of the thin film.

例えば、図8において残留磁化の測定時に磁界をかける方向7の例として7a〜7dを示した。この中で、前記直線の方向と垂直に近い方向、すなわち7bの方向に磁界をかけて残留磁化を測定した場合には、特に高い残留磁化となる。一方、前記直線の方向と水平に近い方向、すなわち7dの方向に磁界をかけて残留磁化を測定した場合には、特に低い残留磁化となる。   For example, in FIG. 8, 7a to 7d are shown as examples of the direction 7 in which the magnetic field is applied when measuring the residual magnetization. Among these, when the remanent magnetization is measured by applying a magnetic field in a direction perpendicular to the direction of the straight line, that is, in the direction 7b, the remanent magnetization is particularly high. On the other hand, when the residual magnetization is measured by applying a magnetic field in the direction close to the horizontal direction of the straight line, that is, in the direction of 7d, the residual magnetization becomes particularly low.

以下、本実施形態に係る永久磁石薄膜の製造方法および当該方法により製造された永久磁石薄膜の好適な例について説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the permanent magnet thin film which concerns on this embodiment, and the suitable example of the permanent magnet thin film manufactured by the said method are demonstrated.

永久磁石薄膜の製造方法のうち、基板上に磁性層を形成する方法としては、蒸着法、PLD法などがあるが、以下の記載では蒸着法におけるスパッタリングによる製造方法の一例について説明する。   Among methods for producing a permanent magnet thin film, methods for forming a magnetic layer on a substrate include a vapor deposition method and a PLD method. In the following description, an example of a production method by sputtering in the vapor deposition method will be described.

本実施形態においては、磁性層を形成する前に基板の表面における表面粗さが適切になるように加工等する必要がある。所望の表面粗さを得るためには、主に2通りの方法がある。1つは基板に直接加工を施す方法であり、もう1つは基板に下地層を形成し、その下地層に対し加工を施す方法である。   In the present embodiment, it is necessary to perform processing or the like so that the surface roughness on the surface of the substrate is appropriate before forming the magnetic layer. There are mainly two methods for obtaining the desired surface roughness. One is a method of directly processing a substrate, and the other is a method of forming a base layer on the substrate and processing the base layer.

基板に直接加工を行う場合について詳細に説明する。用意した基板に対し、所望の表面粗さを得るための機械的または化学的な加工を行う。具体的な加工方法としては、例えば、ペーパー仕上げ、サンドブラスト、研削、液体ホーニング、放電型彫、電解研磨等が挙げられる。ペーパー仕上げまたはサンドブラストを用いることが好ましい。   The case where the substrate is directly processed will be described in detail. The prepared substrate is subjected to mechanical or chemical processing for obtaining a desired surface roughness. Specific examples of the processing method include paper finishing, sand blasting, grinding, liquid honing, electric discharge engraving, and electrolytic polishing. It is preferred to use a paper finish or sand blast.

次に、磁性層のスパッタリングを行う際には、まずターゲット材を準備する。以下、R14B構造をもつ粒子を主相粒子とする磁性層を形成する場合について説明する。この場合、ターゲット材としては、R単元素ターゲット材、T単元素ターゲット材、およびB単元素ターゲット材を準備してもよい。また、目的とする磁性層に含まれる各種元素の合金からなる合金ターゲット材を準備してもよい。他の元素、例えば、Zr、Ti、Bi、Sn、Ga、Nb、Ta、Si、V、Ag、Ge等を磁性層に適宜含有させたい場合も同様に、合金ターゲット材を用いる方法または単元素ターゲット材を用いる方法にて含有させることができる。一方で、O、N等の不純物元素を極力低減することが望ましいため、ターゲット材中の不純物含有量は極力低減することが好ましい。 Next, when sputtering the magnetic layer, first, a target material is prepared. The following describes a case of forming a magnetic layer of the particles having a R 2 T 14 B structure as a main phase grains. In this case, an R single element target material, a T single element target material, and a B single element target material may be prepared as target materials. Moreover, you may prepare the alloy target material which consists of an alloy of the various elements contained in the target magnetic layer. Similarly, when using other elements such as Zr, Ti, Bi, Sn, Ga, Nb, Ta, Si, V, Ag, Ge, etc. in the magnetic layer as appropriate, a method using an alloy target material or a single element It can be contained by a method using a target material. On the other hand, since it is desirable to reduce impurity elements such as O and N as much as possible, it is preferable to reduce the impurity content in the target material as much as possible.

ターゲット材は、保管中に表面から酸化してしまう。特に、R単元素ターゲット材は酸化の速度が速い。そのため、ターゲット材の使用前には、スパッタリングを十分に行い、ターゲット材の清浄表面を露出させておくことが好ましい。   The target material is oxidized from the surface during storage. In particular, the R single element target material has a high oxidation rate. Therefore, before using the target material, it is preferable to perform sputtering sufficiently to expose the clean surface of the target material.

スパッタリングを行う成膜装置には特に制限はないが、O、N等の不純物元素を極力低減することが望ましいため、10−6Pa以下、より好ましくは10−8Pa以下となるまで真空槽内が排気されていることが望ましい。高い真空状態を保つため、成膜室と繋がった基材導入室を有することが望ましい。また、上述した通り、ターゲット材の使用前には、スパッタリングを十分に行い、ターゲット材の清浄表面を出しておく必要があるため、成膜装置は、基板とターゲット材の間に真空状態で操作可能な遮蔽機構を有することが望ましい。 There is no particular limitation on the film forming apparatus for performing sputtering. However, since it is desirable to reduce impurity elements such as O and N as much as possible, the inside of the vacuum chamber is 10 −6 Pa or less, more preferably 10 −8 Pa or less. Is preferably exhausted. In order to maintain a high vacuum state, it is desirable to have a base material introduction chamber connected to the film formation chamber. In addition, as described above, before the target material is used, it is necessary to perform sputtering sufficiently to bring out a clean surface of the target material. Therefore, the film forming apparatus is operated in a vacuum state between the substrate and the target material. It is desirable to have a possible shielding mechanism.

スパッタリングの方法にも特に制限はないが、O、N等の不純物元素を極力低減するという目的で、より低Ar雰囲気でスパッタリングが可能となるマグネトロン・スパッタリング法を用いることが好ましい。ここで、特にFeおよび/またはCoを含むターゲット材の厚みを適切に選択することが好ましい。Feおよび/またはCoを含むターゲット材の厚みを適切に選択しない場合には、ターゲット材に含まれるFeおよび/またはCoがマグネトロン・スパッタリングの漏れ磁束を大きく低減させ、スパッタリングを困難にすることがあるためである。スパッタリングの電源は、DC、RFどちらでも使用可能であり、ターゲット材に応じて適宜選択できる。   The sputtering method is not particularly limited, but for the purpose of reducing impurity elements such as O and N as much as possible, it is preferable to use a magnetron sputtering method that enables sputtering in a lower Ar atmosphere. Here, it is particularly preferable to appropriately select the thickness of the target material containing Fe and / or Co. If the thickness of the target material containing Fe and / or Co is not properly selected, Fe and / or Co contained in the target material may greatly reduce the leakage magnetic flux of magnetron sputtering and make sputtering difficult. Because. As the power source for sputtering, either DC or RF can be used, and can be appropriately selected depending on the target material.

R、TおよびBをスパッタリングすることで磁性層を作製する。主相粒子の磁化容易軸方向は、成膜条件によって制御することが可能である。   A magnetic layer is produced by sputtering R, T and B. The easy magnetization axis direction of the main phase particles can be controlled by the film forming conditions.

スパッタリング中は、基板を400℃以上700℃以下に加熱し、結晶化させることが好ましい。ただし、これはRがNd、TがFeの場合である。スパッタリング中の基板の最適な温度はRおよび/またはTの種類によって変化する。   During sputtering, the substrate is preferably heated to 400 ° C. or more and 700 ° C. or less to be crystallized. However, this is the case where R is Nd and T is Fe. The optimum temperature of the substrate during sputtering varies with the type of R and / or T.

以上、本実施形態に係る永久磁石薄膜の好適な製造方法を説明した。次いで、本実施形態の永久磁石薄膜について、基板の表面における表面粗さの測定方法、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化の評価方法、磁性層の組成分析方法および永久磁石薄膜の断面の観察方法(角度θの平均値の測定方法)について説明する。   In the above, the suitable manufacturing method of the permanent magnet thin film which concerns on this embodiment was demonstrated. Next, for the permanent magnet thin film of this embodiment, a method for measuring the surface roughness on the surface of the substrate, a method for evaluating the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film, a method for analyzing the composition of the magnetic layer, and observing a cross section of the permanent magnet thin film A method (measuring method of the average value of the angle θ) will be described.

基板の表面における表面粗さの測定は、磁性層を作成する直前に行う。一般的に用いられている表面粗さ測定機を使用し、基板の表面における算術平均粗さRaと二乗平均平方根傾斜RΔqの2種類の表面粗さについて測定する。   The surface roughness on the surface of the substrate is measured immediately before the magnetic layer is formed. A commonly used surface roughness measuring machine is used to measure two types of surface roughness, the arithmetic average roughness Ra and the root mean square slope RΔq on the surface of the substrate.

各永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化は振動試料型磁力計(VSM:Vibrating Sample Magnetrometer)を用いて、基板方向に平行な方向に±4Tの磁界を加えて測定する。   The residual magnetization in the in-plane direction of each permanent magnet thin film is measured by applying a magnetic field of ± 4 T in a direction parallel to the substrate direction using a vibrating sample magnetometer (VSM).

磁性層の組成分析は、残留磁化の評価後に誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP−AES:Inductively Coupled Plasma−Atomic Emission Spectrometry)を用いて行う。また、磁性層の主相粒子が所望の結晶構造からなっていることは、X線回折法(XRD:X−ray Diffraction)を用いて解析することで確認できる。   The composition analysis of the magnetic layer is performed by using inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy (ICP-AES) after evaluation of the remanent magnetization. Moreover, it can confirm that the main phase particle | grains of a magnetic layer have desired crystal structure by analyzing using a X-ray diffraction method (XRD: X-ray Diffraction).

永久磁石薄膜の垂直方向(基板の表面に垂直な面直方向)の断面観察は、収束イオンビーム(FIB:Focused Ion Beam)にて試料を加工後、走査型透過電子顕微鏡(STEM:Scanning Transmission Electron Microscope)を用いて行う。主相粒子の原子像から磁化容易軸の方向が判別できる。例えば、主相粒子がR14B構造を持つ場合には、最大径方向であるc軸方向が磁化容易軸方向となる。そして、角度θを測定できる。また、STEMのローレンツ顕微鏡法(Lorentz−STEM:Lorentz−Scanning Transmission Electron Microscope)を利用し、磁壁を観察することでも磁化容易軸方向は判別でき、角度θを測定できる。なお、θの平均値はそれぞれ異なる主相粒子について、最低5個以上、好ましくは20個以上、θを測定し、平均することによって算出する。なお、θの平均値から±20°の範囲内にある主相粒子の数が30%未満である場合には、角度θの平均値に関わらず、当該永久磁石薄膜は等方性が高いと判断する。 Cross-sectional observation of the permanent magnet thin film in the vertical direction (perpendicular to the surface of the substrate) is performed by processing a sample with a focused ion beam (FIB) and then scanning transmission electron microscope (STEM). Microscope). The direction of the easy axis of magnetization can be determined from the atomic image of the main phase particles. For example, when the main phase particles have an R 2 T 14 B structure, the c-axis direction that is the maximum diameter direction is the easy magnetization axis direction. Then, the angle θ can be measured. Further, the easy axis direction of magnetization can be determined and the angle θ can be measured by observing the domain wall using Lorentz-STEM (Lorentz-Scanning Transmission Electron Microscope) of STEM. The average value of θ is calculated by measuring θ and averaging at least 5 or more, preferably 20 or more, for different main phase particles. When the number of main phase particles in the range of ± 20 ° from the average value of θ is less than 30%, the permanent magnet thin film is highly isotropic regardless of the average value of the angle θ. to decide.

なお、永久磁石薄膜の垂直方向の断面観察から、R−T−B系磁性層の直下の層と、R−T−B系磁性層との境界線を画像処理により抜き出すことで、基板の表面の算術平均粗さRaと二乗平均平方根傾斜RΔqとを求めることも可能である。   In addition, from the cross-sectional observation of the permanent magnet thin film in the vertical direction, the boundary line between the layer immediately below the RTB-based magnetic layer and the RTB-based magnetic layer is extracted by image processing, whereby the surface of the substrate It is also possible to obtain the arithmetic average roughness Ra and the root mean square slope RΔq.

以下、本発明の内容を実施例及び比較例を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, although the content of the present invention is explained in detail using an example and a comparative example, the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
まず、基板としてポリイミド基板を準備した。次に、基板に対して表面加工を行うため、基板に対してペーパー仕上げを行い、多数の凸部を形成した。ペーパー仕上げは、粒度♯30のサンドペーパーを用いて、ペーパーベルト装置により合計280秒間行った。なお、凸部の向きがランダムな形状となるようにするため、20秒ごとにペーパー仕上げの方向を変化させ、表面加工方法の方向をランダムとした。
[Example 1]
First, a polyimide substrate was prepared as a substrate. Next, in order to perform surface processing on the substrate, paper finishing was performed on the substrate to form a large number of convex portions. The paper finishing was performed for a total of 280 seconds with a paper belt device using sandpaper of particle size # 30. In addition, in order to make the direction of a convex part become a random shape, the direction of paper finishing was changed every 20 seconds, and the direction of the surface processing method was made random.

次に、ペーパー仕上げを行った基板の表面における表面粗さ(算術平均粗さRaおよび二乗平均平方根傾斜RΔq)を測定した。表面粗さの測定は表面粗さ測定装置(オリンパス株式会社:OLS4000)により行った。なお、基板上の任意の10点について表面粗さの測定を行い、平均することで基板の表面における表面粗さを算出した。 Next, the surface roughness (arithmetic mean roughness Ra and root mean square slope RΔq) on the surface of the paper-finished substrate was measured. The surface roughness was measured by a surface roughness measuring device (Olympus Corporation: OLS4000). In addition, the surface roughness of the surface of the substrate was calculated by measuring and averaging the surface roughness at any 10 points on the substrate.

次に、ペーパー仕上げを行った基板を真空チャンバー内に導入した。そして、スパッタリングによりNd17.6Fe71.610.7の組成からなる磁性層を基板上に成膜することで永久磁石薄膜を製造した。スパッタリングは、複数の単元素ターゲット材を準備し、同時にスパッタリングする方法で行った。スパッタリング時の温度(基板温度)は400℃とした。また、磁性層の膜厚は500nmとした。磁性層を基板上に成膜したのちに、200℃に冷却した。その後、スパッタリングにより、保護膜としてMoを厚さ20nmで成膜した。その後、真空中にて室温まで冷却した後に真空チャンバーから取り出した。 Next, the substrate after paper finishing was introduced into a vacuum chamber. Then, a permanent magnet thin film was manufactured by forming a magnetic layer having a composition of Nd 17.6 Fe 71.6 B 10.7 on the substrate by sputtering. Sputtering was performed by preparing a plurality of single element target materials and performing sputtering simultaneously. The temperature during sputtering (substrate temperature) was 400 ° C. The thickness of the magnetic layer was 500 nm. After the magnetic layer was formed on the substrate, it was cooled to 200 ° C. Then, Mo was formed into a 20 nm-thickness as a protective film by sputtering. Then, after cooling to room temperature in a vacuum, it was taken out from the vacuum chamber.

次に、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化Mr//[T]を測定した。面内方向における残留磁化の測定は振動試料型磁力計(VSM)(株式会社玉川製作所:TM−VSM311483−HGC型)を用いて行った。具体的には、基板の表面に平行な方向に±4Tの磁界を加えて残留磁化を測定した。永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化は、基板の表面に垂直な面直方向を軸にして45°間隔で磁界を加える方向を回転させながら4回測定した。残留磁化の測定結果は表2に記載した。表2では、残留磁化の数値が大きい順に並び替えて記載している。残留磁化の最大値が0.55T以上である場合に、永久磁石薄膜の面内方向に良好な残留磁化を有する永久磁石薄膜であるとした。また、残留磁化の最大値が0.60T以上である場合に、さらに良好な残留磁化を有する永久磁石薄膜であるとした。残留磁化の最大値が0.70以上である場合により良好な残留磁化を有する永久磁石薄膜であるとし、残留磁化の最大値が0.80T以上である場合に、さらに良好な残留磁化を有する永久磁石薄膜であるとし、残留磁化の最大値が1.00T以上である場合に、最も良好な残留磁化を有する永久磁石薄膜であるとした。 It was then measured residual magnetization Mr // in the in-plane direction of the permanent magnet thin film [T]. The residual magnetization in the in-plane direction was measured using a vibrating sample magnetometer (VSM) (Tamagawa Seisakusho Co., Ltd .: TM-VSM311483-HGC type). Specifically, the residual magnetization was measured by applying a magnetic field of ± 4T in a direction parallel to the surface of the substrate. The residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film was measured four times while rotating the direction in which the magnetic field was applied at 45 ° intervals about the perpendicular direction perpendicular to the surface of the substrate. The measurement results of remanent magnetization are shown in Table 2. In Table 2, the remanent magnetization is rearranged in descending order. When the maximum value of the residual magnetization is 0.55 T or more, the permanent magnet thin film has good residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film. In addition, when the maximum value of the residual magnetization is 0.60 T or more, the permanent magnet thin film has a better residual magnetization. A permanent magnet thin film having better remanent magnetization when the maximum value of remanent magnetization is 0.70 or more, and a permanent film having better remanent magnetization when the remanent magnetization maximum value is 0.80 T or more. It is assumed that the permanent magnet thin film has the best residual magnetization when the maximum value of the residual magnetization is 1.00 T or more.

磁気特性の測定後に、ICP−AES(島津製作所:ICPS−8100)にて永久磁石薄膜の磁性層の組成を確認した。そして、磁性層の組成と仕込み組成との差が±1at%以内であることを確認した。さらに、XRDにて永久磁石薄膜の磁性層の主相粒子がR14B構造であることを確認した。 After measuring the magnetic properties, the composition of the magnetic layer of the permanent magnet thin film was confirmed by ICP-AES (Shimadzu Corporation: ICPS-8100). It was confirmed that the difference between the composition of the magnetic layer and the charged composition was within ± 1 at%. Furthermore, it was confirmed by XRD that the main phase particles of the magnetic layer of the permanent magnet thin film had an R 2 T 14 B structure.

次に、本永久磁石薄膜について、FIBを用いて試料を加工し、STEM(株式会社日立ハイテクノロジーズ:走査透過電子顕微鏡 HD−2700)を用いて基板の表面に垂直な方向の断面観察を行った。磁性膜に含まれる主相粒子の原子像からc軸方向、すなわち磁化容易軸方向を判別した。次に、主相粒子の磁化容易軸方向と、面直方向とがなす角度θを算出した。任意に選択した20個の主相粒子について主相粒子の磁化容易軸方向と、面直方向とがなす角度θを測定し、θの平均値を算出した。ただし、各主相粒子の磁化容易軸方向と、面直方向とがなす角度θのばらつきが大きい場合には、算出されるθの平均値の大小に関わらず、当該永久磁石薄膜全体として、等方性が高いと考えられる。そこで、算出されたθの平均値に対して±20°の範囲内のθを有する主相粒子が20個中6個未満である場合には、当該永久磁石薄膜の等方性が高いと判断する。ただし、実際に等方性が高いと判断された実施例および比較例は存在しなかった。   Next, for the permanent magnet thin film, a sample was processed using FIB, and cross-sectional observation in a direction perpendicular to the surface of the substrate was performed using STEM (Hitachi High-Technologies Corporation: Scanning Transmission Electron Microscope HD-2700). . The c-axis direction, that is, the easy magnetization axis direction, was determined from the atomic image of the main phase particles contained in the magnetic film. Next, the angle θ formed by the easy axis direction of main phase particles and the perpendicular direction was calculated. For 20 arbitrarily selected main phase particles, an angle θ formed by the easy axis direction of the main phase particles and the perpendicular direction was measured, and an average value of θ was calculated. However, when the variation in the angle θ formed by the easy axis direction of each main phase particle and the perpendicular direction is large, the entire permanent magnet thin film, etc., regardless of the average value of the calculated θ, etc. It is thought that the directionality is high. Therefore, when the number of main phase particles having θ within the range of ± 20 ° with respect to the calculated average value of θ is less than 6 out of 20, it is determined that the isotropic property of the permanent magnet thin film is high. To do. However, there were no examples and comparative examples that were actually judged to be highly isotropic.

[実施例2,2a,3,3a,3b]
仕込み組成を表1に示す組成に変化させた点以外は、実施例1と同様に永久磁石薄膜を作製した。結果を表2に示す。
[Examples 2, 2a, 3, 3a, 3b]
A permanent magnet thin film was produced in the same manner as in Example 1 except that the charged composition was changed to the composition shown in Table 1. The results are shown in Table 2.

[実施例4,4a,5,比較例3]
ペーパー仕上げに用いるサンドペーパーの粒度を表1に示す粒度に変化させた点以外は、実施例1と同様に永久磁石薄膜を作製した。結果を表2に示す。
[Examples 4, 4a, 5 and Comparative Example 3]
A permanent magnet thin film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the particle size of sandpaper used for paper finishing was changed to the particle size shown in Table 1. The results are shown in Table 2.

[実施例6,6a,7,7a,7b、比較例4]
ペーパー仕上げの合計時間を表1に示す通りにする以外は、実施例1と同様に永久磁石薄膜を作製した。結果を表2に示す。なお、合計時間が20の倍数秒ではない場合には、最後のペーパー仕上げ時間を短縮して合計時間を表1に記載の時間とした。
[Examples 6, 6a, 7, 7a, 7b, Comparative Example 4]
A permanent magnet thin film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the total paper finishing time was as shown in Table 1. The results are shown in Table 2. When the total time was not a multiple of 20, the last paper finishing time was shortened to make the total time shown in Table 1.

[実施例8,9,10]
ペーパー仕上げの代わりにサンドブラストを行った点以外は、実施例1と同様に永久磁石薄膜を作製した。サンドブラストは、(新東工業株式会社:MY−30AP)により行った。サンドブラストにおける研磨材料は、ガラスビーズの#400(実施例8)、#80(実施例9)、および、#16(実施例10)を使用した。圧力0.6MPa程度の低圧ブラストで加工した後、純水洗浄を行った。結果を表2に示す。なお、サンドブラストを行う場合には、必然的に表面加工の方向がランダムとなり、凸部の向きがランダムとなる。
[Examples 8, 9, and 10]
A permanent magnet thin film was prepared in the same manner as in Example 1 except that sandblasting was performed instead of paper finishing. Sand blasting was performed by (Shinto Kogyo Co., Ltd .: MY-30AP). Glass beads # 400 (Example 8), # 80 (Example 9), and # 16 (Example 10) were used as polishing materials in sandblasting. After processing by low pressure blasting at a pressure of about 0.6 MPa, pure water cleaning was performed. The results are shown in Table 2. When sandblasting is performed, the surface processing direction is necessarily random, and the direction of the convex portion is random.

[実施例11,12]
基板をポリイミド基板からAl基板に変更した。スパッタリング時の基板温度も表1に示す通りに変更した。その他の条件は実施例1と同様として永久磁石薄膜を作製した。結果を表2に示す。
[Examples 11 and 12]
The substrate was changed from a polyimide substrate to an Al substrate. The substrate temperature during sputtering was also changed as shown in Table 1. Other conditions were the same as in Example 1, and a permanent magnet thin film was produced. The results are shown in Table 2.

[実施例13]
仕込み組成のRをNdからPrに変更した点以外は、実施例1と同様として永久磁石薄膜を作製した。結果を表2に示す。
[Example 13]
A permanent magnet thin film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the charge composition R was changed from Nd to Pr. The results are shown in Table 2.

[実施例14]
ペーパー仕上げについて、実施例1のようにペーパー仕上げの方向を20秒ごとに方向を変え、表面加工の方向をランダムとするのではなく、280秒間、単一の方向にペーパー仕上げを行い、単一方向のみに表面加工を行った。その他の条件は実施例1と同様として永久磁石薄膜を作製した。結果を表2に示す。なお、基板の表面における表面粗さの測定の際には、前記単一の方向と直角になる方向で、任意の10点の表面粗さを測定し、平均した。実施例14を観察すると、上記の実施例1〜13および比較例と異なり、図8に示すように基板の表面に沿って連続した直線形状となっており、かつ、各凸部の向きが単一方向に揃っていた。
[Example 14]
For paper finishing, instead of changing the direction of paper finishing every 20 seconds as in Example 1 and making the direction of surface processing random, paper finishing is performed in a single direction for 280 seconds. Surface treatment was performed only in the direction. Other conditions were the same as in Example 1, and a permanent magnet thin film was produced. The results are shown in Table 2. In measuring the surface roughness on the surface of the substrate, the surface roughness at any 10 points was measured and averaged in a direction perpendicular to the single direction. When Example 14 is observed, unlike Examples 1 to 13 and the comparative example described above, the linear shape is continuous along the surface of the substrate as shown in FIG. 8, and the direction of each convex portion is simple. It was aligned in one direction.

表1には、基板の種類、表面加工条件および磁性層スパッタリング条件を示した。表面加工条件は、加工方法、粒度、加工時間および加工方向について記した。スパッタリング条件は仕込み組成、R/Tおよび基板温度について記した。   Table 1 shows the substrate type, surface processing conditions, and magnetic layer sputtering conditions. The surface processing conditions are described for the processing method, particle size, processing time and processing direction. The sputtering conditions are described for the feed composition, R / T and substrate temperature.

表2には、基板の表面粗さ、主相粒子の磁化容易軸方向と永久磁石薄膜の面直方向とがなす角θの平均値[°]、および、面内方向における残留磁化Mr//[T]の測定結果を示した。 Table 2 shows the surface roughness of the substrate, the average value [°] of the angle θ formed by the direction of the easy axis of main phase particles and the direction perpendicular to the surface of the permanent magnet thin film, and the residual magnetization Mr 7 // in the in-plane direction. The measurement result of [T] was shown.

Figure 2018174214
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実施例1では、基板の表面における算術平均粗さRaおよび二乗平均平方根傾斜RΔqが所定の範囲内であった。その結果、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化の最大値が好適な値となった。これは、基板の表面における算術平均粗さRa、二乗平均平方根傾斜RΔqが適切な値であり、主相粒子の磁化容易軸方向が基板の面内方向に好適に傾いているためであると考えられる。   In Example 1, the arithmetic average roughness Ra and the root mean square slope RΔq on the surface of the substrate were within a predetermined range. As a result, the maximum value of the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film became a suitable value. This is considered to be because the arithmetic average roughness Ra and root mean square slope RΔq on the surface of the substrate are appropriate values, and the easy axis direction of the main phase particles is preferably inclined in the in-plane direction of the substrate. It is done.

また、仕込み組成におけるR/T=0.19とした実施例2、および、R/T=0.18とした実施例2aでは、残留磁化の最大値は0.60T以上の好適な値となったが、仕込み組成におけるR/T=0.27とした実施例1の残留磁化の最大値より低かった。仕込み組成におけるR/T=0.39とした実施例3およびR/T=0.40とした実施例3aでは、残留磁化の最大値は0.61T以上となり好適な値となったが、実施例1の残留磁化の最大値より低かった。仕込み組成におけるR/T=0.41とした実施例3bでは、残留磁化の最大値は0.58Tとなり、0.55Tよりは高かったが0.60T未満となった。   Further, in Example 2 where R / T = 0.19 in the charge composition and Example 2a where R / T = 0.18, the maximum value of the residual magnetization is a suitable value of 0.60 T or more. However, it was lower than the maximum value of the remanent magnetization of Example 1 in which R / T = 0.27 in the charged composition. In Example 3 where R / T = 0.39 in the charged composition and Example 3a where R / T = 0.40, the maximum value of the residual magnetization was 0.61 T or more, which was a suitable value. It was lower than the maximum value of remanent magnetization in Example 1. In Example 3b in which R / T = 0.41 in the charged composition, the maximum value of remanent magnetization was 0.58T, which was higher than 0.55T but less than 0.60T.

仕込み組成におけるR/Tが小さいほど、軟磁性を持つα−Feなどが析出しやすく、残留磁化が低下しやすいと考えられる。また、仕込み組成におけるR/Tが大きいほど、磁性層における主相粒子の体積比率が低下しやすく、残留磁化が低下しやすいと考えられる。   It is considered that the smaller the R / T in the charged composition, the more easily α-Fe having soft magnetism is precipitated and the lower the residual magnetization. Further, it is considered that the larger the R / T in the charged composition, the lower the volume ratio of the main phase particles in the magnetic layer, and the lower the residual magnetization.

また、ペーパー仕上げに用いられるサンドペーパーの粒度を変化させることで、基板の表面における表面粗さのうちの算術平均粗さRaを制御できたと考えられる。算術平均粗さRaが0.55μmである実施例4、および、算術平均粗さRaが0.50μmである実施例4aでは、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化の最大値は0.60T以上の好適な値となったが、算術平均粗さRaが1.4μmである実施例1の残留磁化の最大値より低かった。算術平均粗さRaが0.42μmである比較例3では、残留磁化の最大値が急激に低下した。算術平均粗さRaが3.5μmである実施例5では、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化は実施例1と同等程度に高くなった。   Further, it is considered that the arithmetic average roughness Ra of the surface roughness on the surface of the substrate could be controlled by changing the particle size of the sandpaper used for paper finishing. In Example 4 in which the arithmetic average roughness Ra is 0.55 μm and Example 4a in which the arithmetic average roughness Ra is 0.50 μm, the maximum value of the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film is 0.60 T. Although it became the above suitable value, arithmetic mean roughness Ra was lower than the maximum value of the residual magnetization of Example 1 which is 1.4 micrometers. In Comparative Example 3 in which the arithmetic average roughness Ra is 0.42 μm, the maximum value of the residual magnetization rapidly decreases. In Example 5 where the arithmetic average roughness Ra is 3.5 μm, the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film was as high as that in Example 1.

算術平均粗さRaが小さいほど、滑らかな基板の表面上に磁性層が成膜されることになる。この場合には、基板の表面に平行な方向に磁界をかけたときに、主相粒子の磁化容易軸が永久磁石薄膜の面直方向に向きやすくなると考えられる。そのため、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化の最大値が低下したと考えられる。   The smaller the arithmetic average roughness Ra, the more the magnetic layer is formed on the surface of the smooth substrate. In this case, it is considered that when a magnetic field is applied in a direction parallel to the surface of the substrate, the easy axis of magnetization of the main phase particles is easily oriented in the direction perpendicular to the surface of the permanent magnet thin film. Therefore, it is considered that the maximum value of the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film has decreased.

また、基板加工時間を変化させることによって、基板の表面における表面の二乗平均平方根傾斜RΔqを制御できたと考えられる。基板の表面の二乗平均平方根傾斜RΔqが0.52である実施例6および0.50である実施例6aでは、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化の最大値は0.60T以上の好適な値となったが、二乗平均平方根傾斜RΔqが0.78である実施例1における残留磁化の最大値より低かった。二乗平均平方根傾斜RΔqが0.36である比較例4では、残留磁化の最大値が急激に低下した。   It is also considered that the root mean square slope RΔq of the surface of the substrate could be controlled by changing the substrate processing time. In Example 6 where the root mean square slope RΔq of the surface of the substrate is 0.52, and Example 6a which is 0.50, the maximum value of the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film is preferably 0.60 T or more. However, the root mean square slope RΔq was 0.78, which was lower than the maximum value of residual magnetization in Example 1. In Comparative Example 4 in which the root mean square slope RΔq is 0.36, the maximum value of the residual magnetization rapidly decreases.

基板の表面における二乗平均平方根傾斜RΔqが小さいほど、滑らかな基板の表面上に磁性層が成膜されることになる。この場合には、基板の表面に平行な方向に磁界をかけたときに、主相粒子の磁化容易軸が永久磁石薄膜の面直方向に向きやすくなると考えられる。そのため、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化の最大値が低下したと考えられる。   The smaller the root mean square slope RΔq on the surface of the substrate, the more the magnetic layer is deposited on the smooth surface of the substrate. In this case, it is considered that when a magnetic field is applied in a direction parallel to the surface of the substrate, the easy axis of magnetization of the main phase particles is easily oriented in the direction perpendicular to the surface of the permanent magnet thin film. Therefore, it is considered that the maximum value of the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film has decreased.

基板の表面の二乗平均平方根傾斜RΔqが2.7の実施例7、および、RΔqが3.0の実施例7aでは、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化の最大値は0.60T以上の好適な値となったが、RΔqが0.78である実施例1における残留磁化の最大値より低かった。基板の表面の二乗平均平方根傾斜RΔqが3.3である実施例7bでは、残留磁化の最大値は0.58Tであり、0.55T以上であったが、0.60T未満となった。   In Example 7 in which the root mean square slope RΔq of the surface of the substrate is 2.7 and Example 7a in which RΔq is 3.0, the maximum value of the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film is 0.60 T or more. Although it was a suitable value, it was lower than the maximum value of the residual magnetization in Example 1 where RΔq was 0.78. In Example 7b in which the root mean square slope RΔq of the surface of the substrate was 3.3, the maximum value of the residual magnetization was 0.58T, which was 0.55T or more, but less than 0.60T.

基板の表面の二乗平均平方根傾斜RΔqが大きいほど、磁性膜が凸部の表面に均一に形成されにくくなり、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化の最大値が低下しやすくなると考えられる。   It is considered that the larger the root mean square slope RΔq of the surface of the substrate, the more difficult it is to form the magnetic film uniformly on the surface of the convex portion, and the maximum value of the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film tends to decrease.

基板加工の方法として、ペーパー仕上げに代えてサンドブラストを採用した実施例8では、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化の最大値は0.73Tであり、ペーパー仕上げを用いた実施例1と同等程度に優れた値になった。基板の表面の加工方法が異なっていても、基板の表面の算術平均粗さRaおよび二乗平均平方根傾斜RΔqが適切な値であり、主相粒子の磁化容易軸方向が永久磁石薄膜の面内方向に傾いているためであると考えられる。   In Example 8, which adopted sandblasting instead of paper finishing as the substrate processing method, the maximum value of the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film was 0.73 T, which is equivalent to Example 1 using paper finishing. The value was excellent. Even if the processing method of the substrate surface is different, the arithmetic average roughness Ra and the root mean square slope RΔq of the substrate surface are appropriate values, and the easy axis direction of the main phase particles is the in-plane direction of the permanent magnet thin film. This is thought to be because of the inclination.

低圧ブラストに使用するガラスビーズの粒度を変化させた点以外は同様の条件で実施例9および10の永久磁石薄膜を作製した。ガラスビーズの粒度を変化させることで基板の表面の算術平均粗さRaが大きくなったが、少なくともRa=33μmまでは、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化の最大値は大きく変化しなかった。   The permanent magnet thin films of Examples 9 and 10 were produced under the same conditions except that the particle size of the glass beads used for low-pressure blasting was changed. By changing the particle size of the glass beads, the arithmetic average roughness Ra of the surface of the substrate was increased, but the maximum value of the remanent magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film did not change significantly at least until Ra = 33 μm. .

基板をポリイミド基板からAl基板に変更した実施例11では、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化の最大値は0.74Tであり、ポリイミド基板を用いた実施例1と同等程度に優れた値となった。異なる基板であっても、基板の表面における算術平均粗さRa、二乗平均平方根傾斜RΔqが適切な値である場合には、主相粒子の磁化容易軸方向が永久磁石薄膜の面内方向に傾いていると考えられる。   In Example 11 in which the substrate was changed from a polyimide substrate to an Al substrate, the maximum value of the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film was 0.74 T, which was an excellent value equivalent to that of Example 1 using a polyimide substrate. It became. Even in different substrates, when the arithmetic average roughness Ra and the root mean square slope RΔq on the surface of the substrate are appropriate values, the easy axis direction of the main phase particles is inclined in the in-plane direction of the permanent magnet thin film. It is thought that.

成膜温度を400℃から650℃に変更した点以外は実施例11と同条件とした実施例12では、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化の最大値は0.74Tであり、実施例11と同等程度に優れた値となった。実施例12でも実施例11と同様に成膜時の基板温度が適正な範囲にあったため、主相粒子の磁化容易軸方向が永久磁石薄膜の面内方向に傾いていると考えられる。   In Example 12, which was the same as Example 11 except that the film forming temperature was changed from 400 ° C. to 650 ° C., the maximum value of the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film was 0.74 T. The value was as excellent as 11. In Example 12, as in Example 11, since the substrate temperature during film formation was in an appropriate range, it is considered that the easy axis direction of main phase particles is inclined in the in-plane direction of the permanent magnet thin film.

仕込み組成のRをPrとする点以外は実施例1と同様にして実施例13の永久磁石薄膜を作製した。永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化の最大値は0.69Tであり、好ましい値となった。   A permanent magnet thin film of Example 13 was produced in the same manner as in Example 1 except that R of the charged composition was Pr. The maximum value of the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film was 0.69T, which was a preferable value.

実施例14では、単一方向のみにペーパー仕上げを行ったことで、図8に記載されているように、凸部が基板の表面に沿って連続した直線形状となり、かつ、各凸部の向きが一方向に揃っている形状となった。そして、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化は、他の実施例および比較例と異なり、磁界をかける方向により大きく変化した。そして、残留磁化の最大値が1.03Tとなり、特に高い残留磁化が得られた。主相粒子の磁化容易軸方向の薄膜面内成分方向は、該直線の方向と垂直をなす薄膜の面内方向になるため、磁化容易軸方向の薄膜面内成分同士も略平行になる。そのため、薄膜の特定の面内方向において特に高い残留磁化が得られたと考えられる。   In Example 14, by performing paper finishing only in a single direction, as shown in FIG. 8, the convex portion becomes a continuous linear shape along the surface of the substrate, and the direction of each convex portion. Became a shape that is aligned in one direction. The residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film changed greatly depending on the direction in which the magnetic field was applied, unlike the other examples and comparative examples. The maximum value of remanent magnetization was 1.03T, and particularly high remanent magnetization was obtained. Since the in-plane component direction of the main phase particles in the direction of the easy axis of the thin film is the in-plane direction of the thin film perpendicular to the direction of the straight line, the in-plane components of the thin film in the direction of the easy axis are also substantially parallel. Therefore, it is considered that particularly high remanent magnetization was obtained in a specific in-plane direction of the thin film.

[実施例21〜39,比較例23および24]
実施例21〜39,比較例23および24は、実施例14と同様に単一方向のみにペーパー仕上げを行い、その他の条件を適宜制御した実施例および比較例である。結果を表3および表4に記載する。
[Examples 21 to 39, Comparative Examples 23 and 24]
Examples 21 to 39 and Comparative Examples 23 and 24 are Examples and Comparative Examples in which paper finishing is performed only in a single direction as in Example 14 and other conditions are appropriately controlled. The results are listed in Tables 3 and 4.

Figure 2018174214
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Figure 2018174214
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表3および表4より、実施例14と同様に単一方向のみにペーパー仕上げを行った各実施例は、永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化が磁界をかける方向により大きく変化した。そして、各実施例において、表1および表2の同等な条件の実施例と比較して、残留磁化の最大値が高い永久磁石薄膜が得られた。   From Tables 3 and 4, in each example in which paper finishing was performed only in a single direction as in Example 14, the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film changed greatly depending on the direction in which the magnetic field was applied. And in each Example, the permanent magnet thin film with a high maximum value of a residual magnetization was obtained compared with the Example of the conditions equivalent to Table 1 and Table 2. FIG.

本発明に係る永久磁石薄膜は、面内方向における残留磁化を高くすることができる。特に、MEMSデバイスの分野においては、厚さが0.50mmより小さい永久磁石薄膜を作製し、その永久磁石薄膜の面内方向における残留磁化を高くする必要があるため、利用可能性が高い。   The permanent magnet thin film according to the present invention can increase the residual magnetization in the in-plane direction. In particular, in the field of MEMS devices, a permanent magnet thin film having a thickness of less than 0.50 mm needs to be manufactured, and the residual magnetization in the in-plane direction of the permanent magnet thin film needs to be increased, so that the availability is high.

1 基板
1a 基板の表面
1b 凸部
2 磁性層
2a (R−T−B系)主相粒子
4 磁化容易軸方向
5 面直方向
7 磁界をかける方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 1a Substrate surface 1b Convex part 2 Magnetic layer 2a (R-T-B system) main phase particle 4 Easy axis direction 5 Surface perpendicular direction 7 Direction of applying magnetic field

Claims (6)

基板の表面に形成された磁性層からなる永久磁石薄膜であって、
前記基板の表面における算術平均粗さRaが0.50μm以上1000μm以下であり、
前記基板の表面における二乗平均平方根傾斜RΔqが0.50以上20以下であることを特徴とする永久磁石薄膜。
A permanent magnet thin film comprising a magnetic layer formed on the surface of a substrate,
Arithmetic mean roughness Ra on the surface of the substrate is 0.50 μm or more and 1000 μm or less,
A permanent magnet thin film having a root mean square slope RΔq of 0.50 or more and 20 or less on the surface of the substrate.
前記二乗平均平方根傾斜RΔqが0.50以上3.0以下である請求項1に記載の永久磁石薄膜。   The permanent magnet thin film according to claim 1, wherein the root mean square slope RΔq is 0.50 or more and 3.0 or less. 前記基板の表面には複数の凸部が形成してあり、
前記凸部が前記基板の表面に沿って連続した形状である請求項1または2に記載の永久磁石薄膜。
A plurality of convex portions are formed on the surface of the substrate,
The permanent magnet thin film according to claim 1, wherein the convex portion has a shape that is continuous along the surface of the substrate.
前記凸部が前記基板の表面に沿って連続した直線形状となっており、かつ、各凸部の向きが一方向に揃っている請求項3に記載の永久磁石薄膜。   The permanent magnet thin film according to claim 3, wherein the convex portions have a linear shape continuous along the surface of the substrate, and the directions of the convex portions are aligned in one direction. 前記磁性層が主相粒子を有し、
前記主相粒子の磁化容易軸と前記基板の表面に垂直な面直方向とがなす角をθとする場合に、θの平均値が30°以上90°以下である請求項1〜4のいずれかに記載の永久磁石薄膜。
The magnetic layer has main phase particles;
5. The average value of θ is 30 ° or more and 90 ° or less, where θ is an angle formed between the easy magnetization axis of the main phase particles and a perpendicular direction perpendicular to the surface of the substrate. A permanent magnet thin film according to claim 1.
前記永久磁石薄膜がR−T−B系永久磁石薄膜であって、
Rが一種以上の希土類元素、TがFeまたはFeおよびCoを必須とする一種以上の遷移金属元素、Bがホウ素であって、前記ホウ素の一部が炭素に置換されていてもよく、
R/Tが原子比率で0.18以上0.40以下である請求項1〜5のいずれかに記載の永久磁石薄膜。
The permanent magnet thin film is an RTB-based permanent magnet thin film,
R is one or more rare earth elements, T is one or more transition metal elements essential to Fe or Fe and Co, B is boron, and a part of the boron may be substituted with carbon,
R / T is 0.18 or more and 0.40 or less by atomic ratio, The permanent-magnet thin film in any one of Claims 1-5.
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