JP2005063695A - 超電導板状体の接続方法及びその接続部 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄膜超電導体の接続を、接続抵抗を減らし、かつコンパクトに、作業性良く接続できる接続方法である。
【解決手段】基材１上に超電導薄膜２が形成されてなる超電導板状体３の接続方法であって、接続対象である２つの超電導板状体３，３′の超電導薄膜表面の一部が互いに接触するように組み合わせ、かつ当該接触した双方の超電導薄膜２，２′の結晶方位がほぼ一致するように位置調整した後、該超電導薄膜２，２′が接触する部分に続く薄膜面に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜４，４′を堆積させることを特徴とする超電導板状体の接続方法である。接続する超電導薄膜４、４′には導電性の保護膜６，６′を形成し、その上から樹脂若しくはセラミック接着剤７、７′で覆うとより好ましい。
【選択図】 図３
【解決手段】基材１上に超電導薄膜２が形成されてなる超電導板状体３の接続方法であって、接続対象である２つの超電導板状体３，３′の超電導薄膜表面の一部が互いに接触するように組み合わせ、かつ当該接触した双方の超電導薄膜２，２′の結晶方位がほぼ一致するように位置調整した後、該超電導薄膜２，２′が接触する部分に続く薄膜面に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜４，４′を堆積させることを特徴とする超電導板状体の接続方法である。接続する超電導薄膜４、４′には導電性の保護膜６，６′を形成し、その上から樹脂若しくはセラミック接着剤７、７′で覆うとより好ましい。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導ケーブル、超電導マグネット、超電導発電装置等の電力機器類や医療用機器、超電導電流リード等に用いる酸化物超電導板状体、中でも薄膜超電導板状体の接続方法及びその接続部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超電導材料には、金属線材を用いた低温超電導材料と、酸化物を用いた高温超電導材料が存在する。本発明は高温超電導材料を用いた超電導材料のうち、基材上に超電導薄膜を形成してなる超電導薄膜板状体に関する。ここでいう酸化物超電導板状体とは、長尺でフレキシブルな金属などの基板上に酸化物超電導膜を堆積した超電導薄膜線材、単結晶基板上に酸化物超電導膜を堆積したものなどを指す。基板と酸化物超電導薄膜との間には、必要に応じて中間層が設けられることもある。
【０００３】
薄膜超電導板状体は、平板形状であることと、金属材料のように機械加工性に優れたものでもないため、超電導板状体同士の接続においてウェルディングジョイントのような簡単な接続が出来ず、種々工夫がなされてきた。
超電導薄膜同士を接続する例として、真空容器内にて酸化物超電導板状体同士を当接し、その当接部にあてて不活性ガスと酸化物超電導体微粉を噴出し、該超微粉を焼結させることにより、酸化物超電導板状体を接続する手段の開示がある（特許文献１参照）。しかし、このような酸化物超電導焼結体の超電導臨界電流密度（Ｊｃ）は、接続される超電導薄膜のＪｃに比べて非常に小さいため焼結体部分の厚み及び薄膜との接触面積を大きくする必要がある。また、もし焼結体部分で超電導臨界電流密度を超えた電流が流れた場合には、通常の金属よりも大きな電気抵抗を発生してしまう。
【０００４】
別の接続技術の開示には、図７で示されるものがある（特許文献２参照）。この図７は同一出願人からさらなる改善発明が開示されている（特許文献３参照）。従って、図７、図８，図９は後者の開示内容を参照したものである。
図７において、基材１０１上に、中間層１０２を形成し、この中間層１０２上に酸化物超電導層１０３を形成し、さらに酸化物超電導層１０３上に安定化銀層１０４を形成した酸化物超電導板状体１０５を接続する手段として、安定化銀層１０４同士を向かい合わせ、その間に半田１０６を用いて接続する方法である。
【０００５】
図８は酸化物超電導板状体を突き合わせて接続した例である。この方法は、基材１１１と中間層１１２の上に酸化物超電導層１１３があり、このような超電導板状体１１５を互いに突き合わせ、この突き合わせ部に低融点酸化物超電導層１１７がついた基材１１６を有する接続用超電導テープ１１８をのせ、該接続用超電導テープ１１８を加熱し、低融点酸化物超電導層１１７を溶融させて接続する。その上に薄膜形成手段で安定化銀層１１４を覆うことで接続している。
さらなる改善手段が図９である。この方法は、酸化物超電導板状体１３５の突き合わせ部付近の酸化物超電導層１３３を一部削り、この部分に貴金属からなる接続層１３１を形成する。その上に接続用酸化物超電導層１３２を設け、最後に貴金属等で表面保護膜１３４を設けるものである。この例では、通常、基板同士を高温で圧接する必要があるため、高温によって周辺の超電導薄膜の特性が低下することが懸念される。また、圧接部を平坦にしなければ、その部分で接続用超電導体に結晶粒界が発生してＪｃを下げる要因となるため、高度な技術で平坦な圧接を行う必要がある。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２６８８９２３号公報、（第３欄２０行−第４欄１５行）
【特許文献２】
特開２０００−１３３０６７号公報、（００１１，００１９−００２２）
【特許文献３】
特開２００１−３１９７５０号公報、（０００８−０００９）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
酸化物超電導板状体同士を接続する場合に、常電導体を介して半田等で接続すれば、電気抵抗が発生するため、損失が増し、熱が発生する。また、酸化物超電導体を介して接続した場合であっても、超電導特性が不十分であれば良好な接触は得られない。前記したような酸化物超電導板状体には、ＲＥ１２３（Ｙ，Ｎｄ、Ｓｍ等の希土類元素）系材料が良く用いられる。このようなＲＥ１２３系超電導材料は、結晶方位が揃った単結晶状態ではじめて良好な超電導特性を得ることが出来るのである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような問題を解決する手段である。その第１の方法は、基材上に超電導薄膜が形成されてなる超電導板状体の接続方法であって、接続対象である２つの超電導板状体の超電導薄膜表面の一部が互いに接触するように組み合わせ、かつ当該接触した双方の超電導薄膜の結晶方位がほぼ一致するように位置調整した後、該超電導薄膜が接触している部分に続く薄膜面に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜を堆積させることを特徴とする。このとき、堆積される超電導薄膜の結晶方位が、下地の超電導薄膜の結晶方位と一致して堆積されるよう（エピタキシャル成長するよう）堆積方法・条件を選ぶ。堆積される面に対向して接触している超電導薄膜に対しては、その側面に超電導薄膜（堆積される膜）が連続して堆積される。このようにすれば、超電導薄膜の接続境界での抵抗は減少する。すなわち、接続される双方の超電導薄膜の結晶方位が一致しているため、接続部分に続く薄膜面に超電導薄膜を堆積することにより、接続境界面を含めて超電導薄膜が単結晶化する。双方の結晶方位が一致していなければ、接続される薄膜と堆積される薄膜との界面、又は堆積される薄膜中に傾角粒界が発生するが、双方の結晶方位のずれが小さい場合には、この傾角粒界で発生するＪｃの低下は、無視し得る程度に小さい。
前記接続対象である超電導板状体のいずれか一方もしくは双方の超電導薄膜の互いに接触する部分の一部を、基材面に対して斜めに加工する工程をさらに備えることより、対向する薄膜の側面の面積が実質的に増大し、境界面の単結晶化がよりスムーズに進行するため好ましい。また、前記堆積された超電導膜の表面に、さらに導電性の保護膜を形成するとより好ましく、さらに前記保護膜をさらに絶縁被覆で覆うことにより、耐久性を向上でき好ましい。
【０００９】
本発明の第２の方法は、基材上に超電導薄膜が形成されてなる超電導板状体の接続方法であって、接続対象である２つの超電導板状体のそれぞれの端部を、接続用基板の上に、前記それぞれの超電導板状体の超電導薄膜の面が該接続用基板の表面に接するように置き、該超電導薄膜の結晶方位がほぼ一致し、かつ該超電導板状体のそれぞれの端部が間隙を有するように該接続用基板上に固定した後、該接続用基板の該間隙部分に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜を堆積させることを特徴とする超電導板状体の接続方法である。この方法でも、超電導薄膜を新たに堆積する超電導薄膜で単結晶状に接続できるため、接続部分での大きな抵抗を発生しない。さらに、この方法の利点は、接続される双方の超電導薄膜の面（基板に対しての）が、同じ方向を向くため、機器への応用に適していることである。
前記接続対象である超電導板状体のいずれか一方もしくは双方の超電導薄膜の一部を、基材面に対して斜めに加工する工程をさらに備えることで、超電導薄膜の単結晶化が助長でき好ましい。また、前記堆積された超電導薄膜の表面に、さらに導電性の保護膜を形成するのがよく、前記保護膜の表面をさらに絶縁被覆で覆い、接続される超電導板状体の双方の基材間の間隙を埋め、その後前記基材を除去することで、接続部分の肥大化を防ぐことができより好ましい。
【００１０】
本発明の第３の方法は、基材上に超電導薄膜が形成されてなる超電導板状体の接続方法であって該超電導薄膜の一部に不良部を有する第１の超電導板状体に、別に用意した基材上に超電導薄膜が形成されてなる第２の超電導板状体を、超電導薄膜面が前記不良部を覆って互いに接触するように組み合わせ、該超電導薄膜が接触する部分に続く薄膜面に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜を堆積させることを特徴とする超電導板状体の接続方法である。この方法は、第１の超電導板状体の不良部に電流のバイパスとして第２の超電導板状体を接続することで、不良部による全体の特性低下を抑制する方法である。本発明の第１の方法及び第２の方法からの応用として、実用上有効な方法である。
従って、接触する双方の超電導薄膜の結晶方位がほぼ一致するように位置調整した後、該超電導薄膜が接触する部分に続く薄膜面に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜を堆積させるようにするのが好ましい。
【００１１】
本発明の第４の発明は、前記第１の発明により形成される接続部である。具体的には、基材上に超電導薄膜が形成された第１の超電導板状体と、該第１の超電導板状体の超電導薄膜の表面に、超電導薄膜同士が接し、かつ双方の超電導薄膜の結晶方位がほぼ一致するように配置された第２の超電導板状体と、該超電導薄膜が接触する部分に続く薄膜面に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜が堆積されていることを特徴とする超電導板状体の接続部である。
本発明の第５の発明は、前記第２の発明によって形成される接続部である。具体的には、基材上に超電導膜が形成された第１の超電導板状体の端部と、別に用意された基材上に超電導薄膜が形成された第２の超電導板状体の端部が、間隙を空けて配置されており、当該間隙には前記第１の超電導板状体の超電導薄膜と前記第２の超電導板状体の超電導薄膜を接続するように超電導薄膜が形成されており、当該超電導薄膜の結晶方位は、前記第１の超電導板状体の超電導薄膜の結晶方位と前記第２の超電導板状体の結晶方位のいずれともほぼ一致していることを特徴とする超電導板状体の接続部である。
本発明の第６の発明は、前記第３の発明によって形成される接続部である。具体的には、基材上に超電導薄膜が形成されてなる超電導板状体であって該超電導薄膜の一部に不良部を有する第１の超電導板状体の超電導薄膜表面に、別に用意された基材上に超電導薄膜が形成されてなる第２の超電導板状体の、超電導薄膜面が前記不良部を覆って接触するように組み合わされ、該超電導薄膜が接触する部分に続く薄膜面に、該超電導薄膜と同種の超電導薄膜が堆積されていることを特徴とする超電導板状体の接続部である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明における第１の方法を、模式図をもって説明する。図１（ａ）のように基材１、１′に超電導薄膜２、２′が形成された超電導板状体３、３′を超電導薄膜２、２′同士の一部が互いに接触するように組み合わせ、重ねる。このとき、超電導薄膜２、２′同士の結晶方位を合わせる。結晶方位については、超電導板状体を作製した時点で既知である。すなわち、超電導板状体が基板である場合には、該基板の基材に単結晶が用いられるため、その表面に堆積する超電導薄膜の結晶方位をコントロールできる。また、超電導板状体が線材である場合には、基材となる金属テープの結晶方位をコントロールできるため、そこに堆積する超電導薄膜も結晶方位をコントロールできる。もしくは、結晶方位をコントロールできていない金属テープ表面に結晶方位をコントロールした中間層を設けることにより、その上に堆積する超電導薄膜の結晶方位をコントロールできる。
一般に超電導板状体３は基材１と超電導薄膜２の間に中間層が存在するが、ここでは省略している。
図１（ａ）のように重ね合わせた部分に続く薄膜面の片方若しくは両方に、図１（ｂ）のように接続用超電導薄膜４を堆積させる。この堆積により、接続用超電導薄膜４は、超電導薄膜２に対してエピタキシャルに成長し、重なり合う超電導薄膜２′の側面部分に連続するように堆積し、接続用超電導薄膜４と重ね合わされた超電導薄膜２，２′全体が単結晶化することにより、接続部における超電導性を確保する。
このとき、図２のように重なり合う超電導薄膜２′の一部を基材面に対して斜めに加工すると、この斜め加工面５に沿って接続用超電導薄膜４がエピタキシャルに成長し、重なり合う超電導薄膜２，２′を単結晶化させる。
【００１３】
本発明の第１の方法を確実にするには、図３に示すように、重ね合わせた超電導板状体３，３′の上下両面に接続用超電導薄膜４，４′を堆積し、接続用超電導薄膜４，４′の露出面に導電性の保護膜６，６′を形成するのが好ましい。形成された導電性の保護膜６、６′を絶縁被覆７、７′を用いて覆うと良い。なお図３には、図２で示した斜め加工面を省略してあるが、超電導薄膜２，２′に斜め加工面を施す方が好ましい。
また、本発明の第１の方法では、接続する超電導板状体の基材同士の接合がないため、接続する双方の基材の種類が異なっていても、寸法の違いがあっても接続可能であり、薄膜線材と薄膜基板を接続する場合にも応用できる手段である。
【００１４】
なお、ここで用いる超電導体は、超電導薄膜にＲＥ１２３系材料を、中間層にはイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ＣｅＯ２等を用い、基材にはＮｉ、Ｎｉ−Ｆｅ合金（商品名：ハステロイなど）、Ｎｉ複合材等を用いるのが良い。
また、接続方法としては、超電導薄膜を堆積する手段として、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、高周波（ＲＦ）スパッタリング、熱共蒸着等の物理蒸着法、化学気相法（ＭＯＣＶＤなど）、液相エピタキシー法（ＬＰＥ）、有機金属析出法（ＭＯＤ）等の化学析出法を用いるとよい。また、保護膜としては貴金属をスパッタリング法にて作製するのが好ましい。絶縁被覆の材料は、樹脂もしくはセラミック接着剤を利用するのが好ましい。
本発明における第４の発明は、模式図で示すと、図１ａ、図２、図３が該当する。
【００１５】
本発明の第２の方法は、図４及び図５の模式図をもって説明する。図４（ａ）のように、台座となる基板１１上にある程度の間隔を開けて接続される超電導板状体３，３′を置き、固定する。この固定は、機械的であっても、科学的な手段であっても構わない。超電導板状体３，３′は基材１，１′と超電導薄膜２，２′からなる。基材と超電導薄膜間の中間層は省略してある。そして、図４（ｂ）のように、基板１１上の間隔部分に接続用超電導薄膜１２を堆積させる。このようにすると、基板１１上に堆積した接続用超電導薄膜１２は、超電導板状体３，３′の超電導薄膜２，２′と結晶方位をあわせて堆積されるので、単一結晶状になって接続する。
図４では省略するが、基板１１上に置かれた超電導板状体３，３′の超電導薄膜２，２′の一方若しくは双方の一部を基材面に対して斜めに加工しておくと、堆積する接続用超電導薄膜１２がエピタキシャルに成長し、超電導薄膜２，２′と結晶方位を合わせた状態になりやすい。
【００１６】
本発明の第２の方法をより確実にするには、図５（ａ）に示すようにすればよい。すなわち、図４（ｂ）で作製された接続用超電導薄膜１２の堆積物の表面に、保護膜１３を形成すると、超電導薄膜が外部から保護された状態になる。さらにその上に絶縁被覆１４で覆い、接続される超電導板状体の基材間を埋めると、保護が確実になる。なお、絶縁被覆１４は、超電導板状体３，３′と同じ高さに調整すれば、接続部の突出を避けられる。
さらには、図５（ｂ）のように、固定されていた基板１１を除去すれば、接続部分が超電導板状体３，３′と同一の厚みとすることができ、接続部の違和感を減少できる。
なお、ここで用いる超電導板状体は、第１の方法で用いたものと同じ内容で構わないが、台座とする基板には、堆積させる接続用超電導薄膜がエピタキシャルに成長することを助長するものが好ましい。例えば、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３、ＳｒＴｉＯ３（ＳＴＯ）などの単結晶基板でもよいし、サファイア上に配向性中間層が形成されたものでも良い。また、基板用の金属の上に配向した中間層を設けたものでも構わない。さらには、超電導薄膜をその上に積層したものも用いることが出来る。
本発明における第５の発明は、模式図で示すと図４ｂ、図５ａ、図５ｂが該当する。
【００１７】
本発明の第３の方法は、図６の模式図で説明する。この方法は、超電導板状体の不良部を修復する方法であり、前記２つの接続方法とは若干意味を異にするが、超電導板状体を使用する上で、接続するものである。図６のように、超電導薄膜２の一部に不良部１５を有する第１の超電導板状体３を置き、その上に別途準備した良好な第２の超電導板状体１８を、基材１６を上に、超電導薄膜１７を下にして、前記不良部１５を互いに接触するように組み合わせる。このときも超電導薄膜２，１７の結晶方位がほぼ一致するように位置調整しておくことが好ましい。置かれた超電導板状体１８の端部に接続用超電導薄膜１９，１９′を堆積することにより、超電導板状体３と超電導板状体１８の超電導薄膜２，１７は、接続用超電導薄膜１９，１９′と一体化し、単結晶化する。
ここで用いる修理用の超電導板状体１８は、修理する超電導板状体３と同じものが好ましいが、超電導薄膜同士が類似するものであれば、別の種類の超電導板状体を用いても構わない。
本発明の第６の発明は、模式図で示すと図６が該当する。
以上記載したように、本発明は超電導薄膜の接続形態に合わせた接続方法を示す。いずれも、多種多様の超電導薄膜を有する超電導板状体に関して応用できる手段である。
【００１８】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明は応用範囲が広いため、実施例に限定されるものではない。
以下の実施例に於いて、超電導板状体には以下の構成である超電導線材と超電導基板を用いている。
超電導線材には、基材にＮｉ−Ｆｅ合金（商品名；ハステロイ）、中間層にイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、超電導薄膜にＨｏＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ（ＨｏＢＣＯ）を用いた。線材の幅１ｃｍ、長さ３０ｃｍ、厚み０．１ｍｍであり、臨界電流値（Ｉｃ）が約３０Ａのものである。また、ＨｏＢＣＯ膜は厚さ約１μｍである。
超電導基板には、基材にＬａＡｌＯ３単結晶を、その上に約１μｍのＨｏＢＣＯを堆積したものを用いた。サイズは直径５０ｍｍ厚み０．５ｍｍ、臨界電流密度（Ｊｃ）が約３×１０６Ａ／ｃｍである。
【００１９】
（実施例１）図１（ａ）のように、超電導板状体３，３′として超電導線材２本を用意し、超電導薄膜２，２′が端部５ｃｍ重なるようにして薄膜堆積用ホルダ（図示せず）に固定した。この状態で高周波（ＲＦ）スパッタリング装置にセットし、図１（ｂ）のように、接続用超電導薄膜４としてＨｏＢＣＯ膜を約１．５μｍ堆積した。この状態のまま直流（ＤＣ）スパッタリング装置に薄膜堆積用ホルダを移し、図３のように接続用超電導薄膜４上に導電性の保護膜６として銀薄膜を形成した。その後、銀薄膜を覆って、絶縁被覆７に相当する部分を樹脂で固定してから、薄膜堆積用ホルダから外した。接続された超電導板状体の超電導電流値（Ｉｃ）は３０Ａあり、接続が完全なものであることが確認できた。
【００２０】
（実施例２）図１（ａ）のように、一方の超電導板状体３に超電導薄膜基板を用い、他方の超電導板状体３′に超電導線材を用い、薄膜部分を１ｃｍ重なるように置き、薄膜堆積用ホルダで固定した。これを実施例１と同様の操作により、図１（ｂ）のように接続用超電導薄膜４としてＨｏＢＣＯを１．５μｍ堆積し、さらに図３のように、その上にＤＣスパッタリングで導電性の保護膜６として銀薄膜を堆積した。その後薄膜堆積用ホルダから外し、接続部を含む導電性を計測したところ、Ｉｃが３０Ａであることを確認した。
【００２１】
（実施例３）図４（ａ）に示す基板１１として、長さ５ｃｍにした超電導線材を用い、この上に、超電導板状体３，３′として２つの超電導線材を、端部の間隙３ｍｍあけ基材を上にして置いた。これらの幅方向端部をスポット溶接を用いて固定し、３ｍｍの間隙部分にパルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）により、図４（ｂ）に示す接続用超電導薄膜１２として、ＨｏＢＣＯを１．５μｍ堆積した。
その後、図５のように、ＤＣスパッタリング法で接続用超電導膜１２の上に、保護膜１３として銀薄膜を形成した。この状態で接続部を含む超電導板状体の導電性を調べたところ、Ｉｃが２７Ａであり、接続が正常であることを示した。
【００２２】
（実施例４）図４（ａ）に示す基板１１として、ＭｇＯの単結晶基板（１０ｍｍ角）を用意した。この上に超電導板状体３，３′として、２つの超電導線材を、端部の間隙３ｍｍあけ基材を上にして置いた。この状態で図４（ｂ）に示すように、接続用超電導薄膜１２としてＨｏＢＣＯ膜を、間隙部分にＰＬＤ法を用いて、１．５μｍ堆積した。その後、図５（ａ）のように保護膜１３として、銀薄膜をＤＣスパッタリング法で形成した後、絶縁被覆１４としてセラミック系接着剤を段差部分を埋め込むように充填し、固定した。この接続部を有する超電導板状体のＩｃは３０Ａであったので、正常な接続が出来た。
【００２３】
（実施例５）図４（ａ）に示す基板１１として、銀単結晶基板（１０ｍｍ角）を用意した。この上に超電導板状体３，３′として、２つの超電導線材を、端部の間隙３ｍｍあけ基材を上にして置き、ＰＦスパッタリング法により、図４（ｂ）の接続用超電導薄膜１２として、ＨｏＢＣＯを間隙部分に１．５μｍ堆積した。その後図５（ａ）のようにＨｏＢＣＯ薄膜の上に導電性の保護膜１３として銀薄膜をＤＣスパッタリング法で形成し、その上に絶縁被覆１４としてセラミック系接着剤を用い、覆った。
出来た接続部に、希硝酸を用いてエッチングし、銀の単結晶基板を除去した。
ここで出来た接続部は、超電導板状体とほぼ同じ厚みと幅になり、接続部の膨れによる障害を除去できた。また電気伝導性もＩｃが２６Ａを示し、問題はない。
【００２４】
（実施例６）超電導板状体３である超電導線材の、中央付近の超電導薄膜に針の先端で傷を付けた。この線材のＩｃは通常３０Ａであるところ、前記傷に起因する不良部により１Ａ以下を示し、傷不良となった。該超電導線材を、図６のように、前記の不良部１５を中心にして超電導薄膜２を上にして置き、その上に長さ５ｃｍに切った超電導板状体１８である超電導線材を、基材を上にして双方の超電導膜が接触するように重ね合わせた。超電導板状体３及び１８をスポット溶接により固定した後、超電導板状体１８の両端部をＰＬＤ法を用いて超電導薄膜１９，１９′、具体的にはＨｏＢＣＯ膜を堆積した。その後、ＨｏＢＣＯ膜の上にＤＣスパッタリング法で銀薄膜を形成し、導電性の保護膜とした。以上のように補修された超電導板状体は、Ｉｃが２８Ａまで快復した。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、接続しにくい酸化膜を主体とする超電導板状体を接続後の超電導電流値を大きく減少させず、また、接続による大きな断面増加もなく接続でき、また、作業性も良いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の方法を示す模式図である。（ａ）は超電導板状体を重ね合わせた図であり、（ｂ）は接続用超電導膜で接続した状態である。
【図２】本発明の第１の方法を応用した例の模式図である。
【図３】本発明の第１の方法による実施態様を示す例の模式図である。
【図４】本発明の第２の方法を示す模式図である。（ａ）は基板上に接続対象物を載置した図であり、（ｂ）は接続用超電導膜で接続した状態である。
【図５】本発明の第２の方法をより確実に行った例の模式図である。（ａ）は接続用超電導薄膜上に保護膜を堆積した状態であり、（ｂ）はさらに基板を取り去った状態である。
【図６】本発明の第３の方法を示す模式図である。
【図７】先行技術に示された接続模式図である。
【図８】先行技術に示された接続模式図の別の例である。
【図９】先行技術に示された、さらに別の接続模式図の例である。
【符号の説明】
１，１′．基材
２，２′．超電導薄膜
３．３′．超電導板状体
４．４′．接続用超電導薄膜
５．斜め加工面
６，６′．導電性の保護膜
７，７′．樹脂若しくはセラミック接着剤
１１．基板
１２．接続用超電導薄膜
１３．導電性の保護膜
１４．絶縁被覆
１５．不良部
１６．基材
１７．超電導薄膜
１８．超電導板状体
１９、１９′．接続用超電導薄膜
１０１．基材
１０２．中間層
１０３．酸化物超電導層
１０４．安定化銀層
１０５．酸化物超電導板状体
１０６．半田
１１１．基材
１１２．中間層
１１３．酸化物超電導層
１１４．安定化銀層
１１５．超電導板状体
１１６．基材
１１７．低融点酸化物超導電層
１１８．接続用超電導テープ
１２１．基材
１３１．接続層
１３２．接続用酸化物超電導層
１３３．酸化物超電導層
１３４．表面保護膜
１３５．酸化物超電導板状体
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導ケーブル、超電導マグネット、超電導発電装置等の電力機器類や医療用機器、超電導電流リード等に用いる酸化物超電導板状体、中でも薄膜超電導板状体の接続方法及びその接続部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超電導材料には、金属線材を用いた低温超電導材料と、酸化物を用いた高温超電導材料が存在する。本発明は高温超電導材料を用いた超電導材料のうち、基材上に超電導薄膜を形成してなる超電導薄膜板状体に関する。ここでいう酸化物超電導板状体とは、長尺でフレキシブルな金属などの基板上に酸化物超電導膜を堆積した超電導薄膜線材、単結晶基板上に酸化物超電導膜を堆積したものなどを指す。基板と酸化物超電導薄膜との間には、必要に応じて中間層が設けられることもある。
【０００３】
薄膜超電導板状体は、平板形状であることと、金属材料のように機械加工性に優れたものでもないため、超電導板状体同士の接続においてウェルディングジョイントのような簡単な接続が出来ず、種々工夫がなされてきた。
超電導薄膜同士を接続する例として、真空容器内にて酸化物超電導板状体同士を当接し、その当接部にあてて不活性ガスと酸化物超電導体微粉を噴出し、該超微粉を焼結させることにより、酸化物超電導板状体を接続する手段の開示がある（特許文献１参照）。しかし、このような酸化物超電導焼結体の超電導臨界電流密度（Ｊｃ）は、接続される超電導薄膜のＪｃに比べて非常に小さいため焼結体部分の厚み及び薄膜との接触面積を大きくする必要がある。また、もし焼結体部分で超電導臨界電流密度を超えた電流が流れた場合には、通常の金属よりも大きな電気抵抗を発生してしまう。
【０００４】
別の接続技術の開示には、図７で示されるものがある（特許文献２参照）。この図７は同一出願人からさらなる改善発明が開示されている（特許文献３参照）。従って、図７、図８，図９は後者の開示内容を参照したものである。
図７において、基材１０１上に、中間層１０２を形成し、この中間層１０２上に酸化物超電導層１０３を形成し、さらに酸化物超電導層１０３上に安定化銀層１０４を形成した酸化物超電導板状体１０５を接続する手段として、安定化銀層１０４同士を向かい合わせ、その間に半田１０６を用いて接続する方法である。
【０００５】
図８は酸化物超電導板状体を突き合わせて接続した例である。この方法は、基材１１１と中間層１１２の上に酸化物超電導層１１３があり、このような超電導板状体１１５を互いに突き合わせ、この突き合わせ部に低融点酸化物超電導層１１７がついた基材１１６を有する接続用超電導テープ１１８をのせ、該接続用超電導テープ１１８を加熱し、低融点酸化物超電導層１１７を溶融させて接続する。その上に薄膜形成手段で安定化銀層１１４を覆うことで接続している。
さらなる改善手段が図９である。この方法は、酸化物超電導板状体１３５の突き合わせ部付近の酸化物超電導層１３３を一部削り、この部分に貴金属からなる接続層１３１を形成する。その上に接続用酸化物超電導層１３２を設け、最後に貴金属等で表面保護膜１３４を設けるものである。この例では、通常、基板同士を高温で圧接する必要があるため、高温によって周辺の超電導薄膜の特性が低下することが懸念される。また、圧接部を平坦にしなければ、その部分で接続用超電導体に結晶粒界が発生してＪｃを下げる要因となるため、高度な技術で平坦な圧接を行う必要がある。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２６８８９２３号公報、（第３欄２０行−第４欄１５行）
【特許文献２】
特開２０００−１３３０６７号公報、（００１１，００１９−００２２）
【特許文献３】
特開２００１−３１９７５０号公報、（０００８−０００９）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
酸化物超電導板状体同士を接続する場合に、常電導体を介して半田等で接続すれば、電気抵抗が発生するため、損失が増し、熱が発生する。また、酸化物超電導体を介して接続した場合であっても、超電導特性が不十分であれば良好な接触は得られない。前記したような酸化物超電導板状体には、ＲＥ１２３（Ｙ，Ｎｄ、Ｓｍ等の希土類元素）系材料が良く用いられる。このようなＲＥ１２３系超電導材料は、結晶方位が揃った単結晶状態ではじめて良好な超電導特性を得ることが出来るのである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような問題を解決する手段である。その第１の方法は、基材上に超電導薄膜が形成されてなる超電導板状体の接続方法であって、接続対象である２つの超電導板状体の超電導薄膜表面の一部が互いに接触するように組み合わせ、かつ当該接触した双方の超電導薄膜の結晶方位がほぼ一致するように位置調整した後、該超電導薄膜が接触している部分に続く薄膜面に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜を堆積させることを特徴とする。このとき、堆積される超電導薄膜の結晶方位が、下地の超電導薄膜の結晶方位と一致して堆積されるよう（エピタキシャル成長するよう）堆積方法・条件を選ぶ。堆積される面に対向して接触している超電導薄膜に対しては、その側面に超電導薄膜（堆積される膜）が連続して堆積される。このようにすれば、超電導薄膜の接続境界での抵抗は減少する。すなわち、接続される双方の超電導薄膜の結晶方位が一致しているため、接続部分に続く薄膜面に超電導薄膜を堆積することにより、接続境界面を含めて超電導薄膜が単結晶化する。双方の結晶方位が一致していなければ、接続される薄膜と堆積される薄膜との界面、又は堆積される薄膜中に傾角粒界が発生するが、双方の結晶方位のずれが小さい場合には、この傾角粒界で発生するＪｃの低下は、無視し得る程度に小さい。
前記接続対象である超電導板状体のいずれか一方もしくは双方の超電導薄膜の互いに接触する部分の一部を、基材面に対して斜めに加工する工程をさらに備えることより、対向する薄膜の側面の面積が実質的に増大し、境界面の単結晶化がよりスムーズに進行するため好ましい。また、前記堆積された超電導膜の表面に、さらに導電性の保護膜を形成するとより好ましく、さらに前記保護膜をさらに絶縁被覆で覆うことにより、耐久性を向上でき好ましい。
【０００９】
本発明の第２の方法は、基材上に超電導薄膜が形成されてなる超電導板状体の接続方法であって、接続対象である２つの超電導板状体のそれぞれの端部を、接続用基板の上に、前記それぞれの超電導板状体の超電導薄膜の面が該接続用基板の表面に接するように置き、該超電導薄膜の結晶方位がほぼ一致し、かつ該超電導板状体のそれぞれの端部が間隙を有するように該接続用基板上に固定した後、該接続用基板の該間隙部分に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜を堆積させることを特徴とする超電導板状体の接続方法である。この方法でも、超電導薄膜を新たに堆積する超電導薄膜で単結晶状に接続できるため、接続部分での大きな抵抗を発生しない。さらに、この方法の利点は、接続される双方の超電導薄膜の面（基板に対しての）が、同じ方向を向くため、機器への応用に適していることである。
前記接続対象である超電導板状体のいずれか一方もしくは双方の超電導薄膜の一部を、基材面に対して斜めに加工する工程をさらに備えることで、超電導薄膜の単結晶化が助長でき好ましい。また、前記堆積された超電導薄膜の表面に、さらに導電性の保護膜を形成するのがよく、前記保護膜の表面をさらに絶縁被覆で覆い、接続される超電導板状体の双方の基材間の間隙を埋め、その後前記基材を除去することで、接続部分の肥大化を防ぐことができより好ましい。
【００１０】
本発明の第３の方法は、基材上に超電導薄膜が形成されてなる超電導板状体の接続方法であって該超電導薄膜の一部に不良部を有する第１の超電導板状体に、別に用意した基材上に超電導薄膜が形成されてなる第２の超電導板状体を、超電導薄膜面が前記不良部を覆って互いに接触するように組み合わせ、該超電導薄膜が接触する部分に続く薄膜面に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜を堆積させることを特徴とする超電導板状体の接続方法である。この方法は、第１の超電導板状体の不良部に電流のバイパスとして第２の超電導板状体を接続することで、不良部による全体の特性低下を抑制する方法である。本発明の第１の方法及び第２の方法からの応用として、実用上有効な方法である。
従って、接触する双方の超電導薄膜の結晶方位がほぼ一致するように位置調整した後、該超電導薄膜が接触する部分に続く薄膜面に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜を堆積させるようにするのが好ましい。
【００１１】
本発明の第４の発明は、前記第１の発明により形成される接続部である。具体的には、基材上に超電導薄膜が形成された第１の超電導板状体と、該第１の超電導板状体の超電導薄膜の表面に、超電導薄膜同士が接し、かつ双方の超電導薄膜の結晶方位がほぼ一致するように配置された第２の超電導板状体と、該超電導薄膜が接触する部分に続く薄膜面に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜が堆積されていることを特徴とする超電導板状体の接続部である。
本発明の第５の発明は、前記第２の発明によって形成される接続部である。具体的には、基材上に超電導膜が形成された第１の超電導板状体の端部と、別に用意された基材上に超電導薄膜が形成された第２の超電導板状体の端部が、間隙を空けて配置されており、当該間隙には前記第１の超電導板状体の超電導薄膜と前記第２の超電導板状体の超電導薄膜を接続するように超電導薄膜が形成されており、当該超電導薄膜の結晶方位は、前記第１の超電導板状体の超電導薄膜の結晶方位と前記第２の超電導板状体の結晶方位のいずれともほぼ一致していることを特徴とする超電導板状体の接続部である。
本発明の第６の発明は、前記第３の発明によって形成される接続部である。具体的には、基材上に超電導薄膜が形成されてなる超電導板状体であって該超電導薄膜の一部に不良部を有する第１の超電導板状体の超電導薄膜表面に、別に用意された基材上に超電導薄膜が形成されてなる第２の超電導板状体の、超電導薄膜面が前記不良部を覆って接触するように組み合わされ、該超電導薄膜が接触する部分に続く薄膜面に、該超電導薄膜と同種の超電導薄膜が堆積されていることを特徴とする超電導板状体の接続部である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明における第１の方法を、模式図をもって説明する。図１（ａ）のように基材１、１′に超電導薄膜２、２′が形成された超電導板状体３、３′を超電導薄膜２、２′同士の一部が互いに接触するように組み合わせ、重ねる。このとき、超電導薄膜２、２′同士の結晶方位を合わせる。結晶方位については、超電導板状体を作製した時点で既知である。すなわち、超電導板状体が基板である場合には、該基板の基材に単結晶が用いられるため、その表面に堆積する超電導薄膜の結晶方位をコントロールできる。また、超電導板状体が線材である場合には、基材となる金属テープの結晶方位をコントロールできるため、そこに堆積する超電導薄膜も結晶方位をコントロールできる。もしくは、結晶方位をコントロールできていない金属テープ表面に結晶方位をコントロールした中間層を設けることにより、その上に堆積する超電導薄膜の結晶方位をコントロールできる。
一般に超電導板状体３は基材１と超電導薄膜２の間に中間層が存在するが、ここでは省略している。
図１（ａ）のように重ね合わせた部分に続く薄膜面の片方若しくは両方に、図１（ｂ）のように接続用超電導薄膜４を堆積させる。この堆積により、接続用超電導薄膜４は、超電導薄膜２に対してエピタキシャルに成長し、重なり合う超電導薄膜２′の側面部分に連続するように堆積し、接続用超電導薄膜４と重ね合わされた超電導薄膜２，２′全体が単結晶化することにより、接続部における超電導性を確保する。
このとき、図２のように重なり合う超電導薄膜２′の一部を基材面に対して斜めに加工すると、この斜め加工面５に沿って接続用超電導薄膜４がエピタキシャルに成長し、重なり合う超電導薄膜２，２′を単結晶化させる。
【００１３】
本発明の第１の方法を確実にするには、図３に示すように、重ね合わせた超電導板状体３，３′の上下両面に接続用超電導薄膜４，４′を堆積し、接続用超電導薄膜４，４′の露出面に導電性の保護膜６，６′を形成するのが好ましい。形成された導電性の保護膜６、６′を絶縁被覆７、７′を用いて覆うと良い。なお図３には、図２で示した斜め加工面を省略してあるが、超電導薄膜２，２′に斜め加工面を施す方が好ましい。
また、本発明の第１の方法では、接続する超電導板状体の基材同士の接合がないため、接続する双方の基材の種類が異なっていても、寸法の違いがあっても接続可能であり、薄膜線材と薄膜基板を接続する場合にも応用できる手段である。
【００１４】
なお、ここで用いる超電導体は、超電導薄膜にＲＥ１２３系材料を、中間層にはイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ＣｅＯ２等を用い、基材にはＮｉ、Ｎｉ−Ｆｅ合金（商品名：ハステロイなど）、Ｎｉ複合材等を用いるのが良い。
また、接続方法としては、超電導薄膜を堆積する手段として、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ）、高周波（ＲＦ）スパッタリング、熱共蒸着等の物理蒸着法、化学気相法（ＭＯＣＶＤなど）、液相エピタキシー法（ＬＰＥ）、有機金属析出法（ＭＯＤ）等の化学析出法を用いるとよい。また、保護膜としては貴金属をスパッタリング法にて作製するのが好ましい。絶縁被覆の材料は、樹脂もしくはセラミック接着剤を利用するのが好ましい。
本発明における第４の発明は、模式図で示すと、図１ａ、図２、図３が該当する。
【００１５】
本発明の第２の方法は、図４及び図５の模式図をもって説明する。図４（ａ）のように、台座となる基板１１上にある程度の間隔を開けて接続される超電導板状体３，３′を置き、固定する。この固定は、機械的であっても、科学的な手段であっても構わない。超電導板状体３，３′は基材１，１′と超電導薄膜２，２′からなる。基材と超電導薄膜間の中間層は省略してある。そして、図４（ｂ）のように、基板１１上の間隔部分に接続用超電導薄膜１２を堆積させる。このようにすると、基板１１上に堆積した接続用超電導薄膜１２は、超電導板状体３，３′の超電導薄膜２，２′と結晶方位をあわせて堆積されるので、単一結晶状になって接続する。
図４では省略するが、基板１１上に置かれた超電導板状体３，３′の超電導薄膜２，２′の一方若しくは双方の一部を基材面に対して斜めに加工しておくと、堆積する接続用超電導薄膜１２がエピタキシャルに成長し、超電導薄膜２，２′と結晶方位を合わせた状態になりやすい。
【００１６】
本発明の第２の方法をより確実にするには、図５（ａ）に示すようにすればよい。すなわち、図４（ｂ）で作製された接続用超電導薄膜１２の堆積物の表面に、保護膜１３を形成すると、超電導薄膜が外部から保護された状態になる。さらにその上に絶縁被覆１４で覆い、接続される超電導板状体の基材間を埋めると、保護が確実になる。なお、絶縁被覆１４は、超電導板状体３，３′と同じ高さに調整すれば、接続部の突出を避けられる。
さらには、図５（ｂ）のように、固定されていた基板１１を除去すれば、接続部分が超電導板状体３，３′と同一の厚みとすることができ、接続部の違和感を減少できる。
なお、ここで用いる超電導板状体は、第１の方法で用いたものと同じ内容で構わないが、台座とする基板には、堆積させる接続用超電導薄膜がエピタキシャルに成長することを助長するものが好ましい。例えば、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３、ＳｒＴｉＯ３（ＳＴＯ）などの単結晶基板でもよいし、サファイア上に配向性中間層が形成されたものでも良い。また、基板用の金属の上に配向した中間層を設けたものでも構わない。さらには、超電導薄膜をその上に積層したものも用いることが出来る。
本発明における第５の発明は、模式図で示すと図４ｂ、図５ａ、図５ｂが該当する。
【００１７】
本発明の第３の方法は、図６の模式図で説明する。この方法は、超電導板状体の不良部を修復する方法であり、前記２つの接続方法とは若干意味を異にするが、超電導板状体を使用する上で、接続するものである。図６のように、超電導薄膜２の一部に不良部１５を有する第１の超電導板状体３を置き、その上に別途準備した良好な第２の超電導板状体１８を、基材１６を上に、超電導薄膜１７を下にして、前記不良部１５を互いに接触するように組み合わせる。このときも超電導薄膜２，１７の結晶方位がほぼ一致するように位置調整しておくことが好ましい。置かれた超電導板状体１８の端部に接続用超電導薄膜１９，１９′を堆積することにより、超電導板状体３と超電導板状体１８の超電導薄膜２，１７は、接続用超電導薄膜１９，１９′と一体化し、単結晶化する。
ここで用いる修理用の超電導板状体１８は、修理する超電導板状体３と同じものが好ましいが、超電導薄膜同士が類似するものであれば、別の種類の超電導板状体を用いても構わない。
本発明の第６の発明は、模式図で示すと図６が該当する。
以上記載したように、本発明は超電導薄膜の接続形態に合わせた接続方法を示す。いずれも、多種多様の超電導薄膜を有する超電導板状体に関して応用できる手段である。
【００１８】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明は応用範囲が広いため、実施例に限定されるものではない。
以下の実施例に於いて、超電導板状体には以下の構成である超電導線材と超電導基板を用いている。
超電導線材には、基材にＮｉ−Ｆｅ合金（商品名；ハステロイ）、中間層にイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、超電導薄膜にＨｏＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ（ＨｏＢＣＯ）を用いた。線材の幅１ｃｍ、長さ３０ｃｍ、厚み０．１ｍｍであり、臨界電流値（Ｉｃ）が約３０Ａのものである。また、ＨｏＢＣＯ膜は厚さ約１μｍである。
超電導基板には、基材にＬａＡｌＯ３単結晶を、その上に約１μｍのＨｏＢＣＯを堆積したものを用いた。サイズは直径５０ｍｍ厚み０．５ｍｍ、臨界電流密度（Ｊｃ）が約３×１０６Ａ／ｃｍである。
【００１９】
（実施例１）図１（ａ）のように、超電導板状体３，３′として超電導線材２本を用意し、超電導薄膜２，２′が端部５ｃｍ重なるようにして薄膜堆積用ホルダ（図示せず）に固定した。この状態で高周波（ＲＦ）スパッタリング装置にセットし、図１（ｂ）のように、接続用超電導薄膜４としてＨｏＢＣＯ膜を約１．５μｍ堆積した。この状態のまま直流（ＤＣ）スパッタリング装置に薄膜堆積用ホルダを移し、図３のように接続用超電導薄膜４上に導電性の保護膜６として銀薄膜を形成した。その後、銀薄膜を覆って、絶縁被覆７に相当する部分を樹脂で固定してから、薄膜堆積用ホルダから外した。接続された超電導板状体の超電導電流値（Ｉｃ）は３０Ａあり、接続が完全なものであることが確認できた。
【００２０】
（実施例２）図１（ａ）のように、一方の超電導板状体３に超電導薄膜基板を用い、他方の超電導板状体３′に超電導線材を用い、薄膜部分を１ｃｍ重なるように置き、薄膜堆積用ホルダで固定した。これを実施例１と同様の操作により、図１（ｂ）のように接続用超電導薄膜４としてＨｏＢＣＯを１．５μｍ堆積し、さらに図３のように、その上にＤＣスパッタリングで導電性の保護膜６として銀薄膜を堆積した。その後薄膜堆積用ホルダから外し、接続部を含む導電性を計測したところ、Ｉｃが３０Ａであることを確認した。
【００２１】
（実施例３）図４（ａ）に示す基板１１として、長さ５ｃｍにした超電導線材を用い、この上に、超電導板状体３，３′として２つの超電導線材を、端部の間隙３ｍｍあけ基材を上にして置いた。これらの幅方向端部をスポット溶接を用いて固定し、３ｍｍの間隙部分にパルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）により、図４（ｂ）に示す接続用超電導薄膜１２として、ＨｏＢＣＯを１．５μｍ堆積した。
その後、図５のように、ＤＣスパッタリング法で接続用超電導膜１２の上に、保護膜１３として銀薄膜を形成した。この状態で接続部を含む超電導板状体の導電性を調べたところ、Ｉｃが２７Ａであり、接続が正常であることを示した。
【００２２】
（実施例４）図４（ａ）に示す基板１１として、ＭｇＯの単結晶基板（１０ｍｍ角）を用意した。この上に超電導板状体３，３′として、２つの超電導線材を、端部の間隙３ｍｍあけ基材を上にして置いた。この状態で図４（ｂ）に示すように、接続用超電導薄膜１２としてＨｏＢＣＯ膜を、間隙部分にＰＬＤ法を用いて、１．５μｍ堆積した。その後、図５（ａ）のように保護膜１３として、銀薄膜をＤＣスパッタリング法で形成した後、絶縁被覆１４としてセラミック系接着剤を段差部分を埋め込むように充填し、固定した。この接続部を有する超電導板状体のＩｃは３０Ａであったので、正常な接続が出来た。
【００２３】
（実施例５）図４（ａ）に示す基板１１として、銀単結晶基板（１０ｍｍ角）を用意した。この上に超電導板状体３，３′として、２つの超電導線材を、端部の間隙３ｍｍあけ基材を上にして置き、ＰＦスパッタリング法により、図４（ｂ）の接続用超電導薄膜１２として、ＨｏＢＣＯを間隙部分に１．５μｍ堆積した。その後図５（ａ）のようにＨｏＢＣＯ薄膜の上に導電性の保護膜１３として銀薄膜をＤＣスパッタリング法で形成し、その上に絶縁被覆１４としてセラミック系接着剤を用い、覆った。
出来た接続部に、希硝酸を用いてエッチングし、銀の単結晶基板を除去した。
ここで出来た接続部は、超電導板状体とほぼ同じ厚みと幅になり、接続部の膨れによる障害を除去できた。また電気伝導性もＩｃが２６Ａを示し、問題はない。
【００２４】
（実施例６）超電導板状体３である超電導線材の、中央付近の超電導薄膜に針の先端で傷を付けた。この線材のＩｃは通常３０Ａであるところ、前記傷に起因する不良部により１Ａ以下を示し、傷不良となった。該超電導線材を、図６のように、前記の不良部１５を中心にして超電導薄膜２を上にして置き、その上に長さ５ｃｍに切った超電導板状体１８である超電導線材を、基材を上にして双方の超電導膜が接触するように重ね合わせた。超電導板状体３及び１８をスポット溶接により固定した後、超電導板状体１８の両端部をＰＬＤ法を用いて超電導薄膜１９，１９′、具体的にはＨｏＢＣＯ膜を堆積した。その後、ＨｏＢＣＯ膜の上にＤＣスパッタリング法で銀薄膜を形成し、導電性の保護膜とした。以上のように補修された超電導板状体は、Ｉｃが２８Ａまで快復した。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、接続しにくい酸化膜を主体とする超電導板状体を接続後の超電導電流値を大きく減少させず、また、接続による大きな断面増加もなく接続でき、また、作業性も良いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の方法を示す模式図である。（ａ）は超電導板状体を重ね合わせた図であり、（ｂ）は接続用超電導膜で接続した状態である。
【図２】本発明の第１の方法を応用した例の模式図である。
【図３】本発明の第１の方法による実施態様を示す例の模式図である。
【図４】本発明の第２の方法を示す模式図である。（ａ）は基板上に接続対象物を載置した図であり、（ｂ）は接続用超電導膜で接続した状態である。
【図５】本発明の第２の方法をより確実に行った例の模式図である。（ａ）は接続用超電導薄膜上に保護膜を堆積した状態であり、（ｂ）はさらに基板を取り去った状態である。
【図６】本発明の第３の方法を示す模式図である。
【図７】先行技術に示された接続模式図である。
【図８】先行技術に示された接続模式図の別の例である。
【図９】先行技術に示された、さらに別の接続模式図の例である。
【符号の説明】
１，１′．基材
２，２′．超電導薄膜
３．３′．超電導板状体
４．４′．接続用超電導薄膜
５．斜め加工面
６，６′．導電性の保護膜
７，７′．樹脂若しくはセラミック接着剤
１１．基板
１２．接続用超電導薄膜
１３．導電性の保護膜
１４．絶縁被覆
１５．不良部
１６．基材
１７．超電導薄膜
１８．超電導板状体
１９、１９′．接続用超電導薄膜
１０１．基材
１０２．中間層
１０３．酸化物超電導層
１０４．安定化銀層
１０５．酸化物超電導板状体
１０６．半田
１１１．基材
１１２．中間層
１１３．酸化物超電導層
１１４．安定化銀層
１１５．超電導板状体
１１６．基材
１１７．低融点酸化物超導電層
１１８．接続用超電導テープ
１２１．基材
１３１．接続層
１３２．接続用酸化物超電導層
１３３．酸化物超電導層
１３４．表面保護膜
１３５．酸化物超電導板状体
Claims (13)
- 基材上に超電導薄膜が形成されてなる超電導板状体の接続方法であって、接続対象である２つの超電導板状体の超電導薄膜表面の一部が互いに接触するように組み合わせ、かつ当該接触した双方の超電導薄膜の結晶方位がほぼ一致するように位置調整した後、該超電導薄膜が接触している部分に続く薄膜面に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜を堆積させることを特徴とする超電導板状体の接続方法。
- 前記接続対象である超電導板状体のいずれか一方もしくは双方の超電導薄膜の一部を、基材面に対して斜めに加工する工程をさらに備えた請求項１に記載の超電導板状体の接続方法。
- 前記堆積された超電導膜の表面に、さらに導電性の保護膜を形成する請求項１又は２に記載の超電導板状体の接続方法。
- 前記保護膜をさらに絶縁被覆で覆う請求項３に記載の超電導板状体の接続方法。
- 基材上に超電導薄膜が形成されてなる超電導板状体の接続方法であって、接続対象である２つの超電導板状体のそれぞれの端部を、接続用基板の上に、前記それぞれの超電導板状体の超電導薄膜の面が該接続用基板の表面に接するように置き、該超電導薄膜の結晶方位がほぼ一致し、かつ該超電導板状体のそれぞれの端部が間隙を有するように該接続用基板上に固定した後、該接続用基板の該間隙部分に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜を堆積させることを特徴とする超電導板状体の接続方法。
- 前記接続対象である超電導板状体のいずれか一方もしくは双方の超電導薄膜の一部を、基材面に対して斜めに加工する工程をさらに備える請求項５に記載の超電導板状体の接続方法。
- 前記堆積された超電導薄膜の表面に、さらに導電性の保護膜を形成する請求項５又は６に記載の超電導板状体の接続方法。
- 前記保護膜の表面をさらに樹脂もしくはセラミック接着剤で覆い、接続される超電導板状体の双方の基材間の間隙を埋め、その後前記基板を除去する請求項７に記載の超電導板状体の接続方法。
- 基材上に超電導薄膜が形成されてなる超電導板状体の接続方法であって該超電導薄膜の一部に不良部を有する第１の超電導板状体に、別に用意する基材上に超電導薄膜が形成されてなる第２の超電導板状体を、超電導薄膜面が前記不良部を覆って互いに接触するように組み合わせ、該超電導薄膜が接触する部分に続く薄膜面に、前記いずれかの超電導薄膜と同種の超電導薄膜を堆積させることを特徴とする超電導板状体の接続方法。
- 接触する双方の超電導薄膜の結晶方位がほぼ一致するように位置調整した後、該超電導薄膜が接触する部分に続く薄膜面に、前記いずれかの超電導薄膜と同種の超電導薄膜を堆積させる請求項９に記載の超電導板状体の接続方法。
- 基材上に超電導薄膜が形成された第１の超電導板状体と、該第１の超電導板状体の超電導薄膜の表面に、超電導薄膜同士が接し、かつ双方の超電導薄膜の結晶方位がほぼ一致するように配置された第２の超電導板状体と、該超電導薄膜が接触する部分に続く薄膜面に、前記超電導薄膜と同種の超電導薄膜が堆積されていることを特徴とする超電導板状体の接続部。
- 基材上に超電導膜が形成された第１の超電導板状体の端部と、別に用意する基材上に超電導薄膜が形成された第２の超電導板状体の端部が、間隙を空けて配置されており、当該間隙には前記第１の超電導板状体の超電導薄膜と前記第２の超電導板状体の超電導薄膜を接続するように超電導薄膜が形成されており、当該超電導薄膜の結晶方位は、前記第１の超電導板状体の超電導薄膜の結晶方位と前記第２の超電導板状体の結晶方位のいずれともほぼ一致していることを特徴とする超電導板状体の接続部。
- 基材上に超電導薄膜が形成されてなる超電導板状体であって該超電導薄膜の一部に不良部を有する第１の超電導板状体の超電導薄膜表面に、別に用意する基材上に超電導薄膜が形成されてなる第２の超電導板状体の超電導薄膜面が前記不良部を覆って接触するように組み合わされ、該超電導薄膜が接触する部分に続く薄膜面に、該超電導薄膜と同種の超電導薄膜が堆積されていることを特徴とする超電導板状体の接続部。
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