JP2523687B2 - Method of forming superconducting film pattern - Google Patents

Method of forming superconducting film pattern

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JP2523687B2 JP62244285A JP24428587A JP2523687B2 JP 2523687 B2 JP2523687 B2 JP 2523687B2 JP 62244285 A JP62244285 A JP 62244285A JP 24428587 A JP24428587 A JP 24428587A JP 2523687 B2 JP2523687 B2 JP 2523687B2
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 超伝導セラミックスペーストを用いて基板上に超伝導
膜パターンを形成する方法に関し、 得られる超伝導膜パターンの歩留りを向上させること
を目的とし、 超伝導膜パターンが形成されるべき基板として、ペロ
ブスカイト型結晶構造を有する基板を使用するように構
成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Overview] The present invention relates to a method for forming a superconducting film pattern on a substrate using a superconducting ceramic paste, which aims to improve the yield of the resulting superconducting film pattern. A substrate having a perovskite crystal structure is used as a substrate on which a pattern is to be formed.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明はパターンの形成方法に関し、さらに詳しく述
べると、超伝導セラミックスペーストを用いて、基板上
に超伝導膜パターンを形成する方法に関する。本発明の
方法は、超伝導配線回路の作製等において有利に使用す
ることができる。
The present invention relates to a pattern forming method, and more particularly, to a method of forming a superconducting film pattern on a substrate using a superconducting ceramic paste. The method of the present invention can be advantageously used in the production of superconducting wiring circuits and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

周知の通り、最近、液体窒素温度(77K)よりも高温
度でも超伝導を示すセラミックス系高温超伝導材料が開
発され、また、かかる材料の広い利用のため、成膜技術
の幅広い研究が行われている。超伝導膜は、通常、膜パ
ターンの形でセラミック基板のような基板上に形成さ
れ、また、その成膜のため、例えばペースト焼結法、ス
パッタリング法、蒸着法、プラズマ溶射法等の技法が用
いられている。
As is well known, recently, a ceramic high temperature superconducting material that exhibits superconductivity even at a temperature higher than liquid nitrogen temperature (77K) has been developed, and a wide range of research on film forming technology has been carried out for its wide use. ing. The superconducting film is usually formed in the form of a film pattern on a substrate such as a ceramic substrate, and for forming the film, a technique such as a paste sintering method, a sputtering method, a vapor deposition method, a plasma spraying method or the like is used. It is used.

なかんずく、ペースト焼結法は、実施が容易である、
等の利点を有するために、この技術分野において主とし
て用いられている。ペースト焼結法は、一般に、原料粉
末(これは超伝導材料そのものの粉末でも、さもなけれ
ば、超伝導材料形成用出発物質の混合粉末でもよい)を
有機バインダ及び有機溶剤と混合し、均一に分散させ
て、得られたペースト状物を基板上にスクリーン印刷法
等の印刷法によって塗布し、最後にこのペースト状物の
塗膜を大気中で800〜1000℃の高温度で焼成することに
よって行うことができる。用いられる基板は、ジルコニ
ア基板や高純度アルミナ基板(いわゆるFGA基板)など
であり、また、かかる基板の形状は、ロッド状、シート
状、プレート状等、さまざまである。このようにして得
られる超伝導膜パターンや回路は、各種のIC用基板、ハ
イブリッド回路などといった電子機器の回路へ応用する
ことができる。
Above all, the paste sintering method is easy to carry out,
It is mainly used in this technical field because of its advantages such as In the paste sintering method, generally, a raw material powder (this may be a powder of a superconducting material itself or a mixed powder of a starting material for forming a superconducting material) is mixed with an organic binder and an organic solvent to obtain a uniform mixture. By dispersing, the resulting paste-like material is applied on the substrate by a printing method such as a screen printing method, and finally, a coating film of this paste-like material is baked in the atmosphere at a high temperature of 800 to 1000 ° C. It can be carried out. The substrate used is a zirconia substrate, a high-purity alumina substrate (so-called FGA substrate), or the like, and the substrate has various shapes such as a rod shape, a sheet shape, and a plate shape. The superconducting film pattern and circuit thus obtained can be applied to circuits of electronic devices such as various IC substrates and hybrid circuits.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記したペースト焼結法は、しかし、得られる超伝導
膜が屡々十分な超伝導を示さないという問題点をかかえ
ている。すなわち、ジルコニア基板やFGA基板上でこの
ペースト焼結法を実施した場合には、用いられる基板が
一般的なセラミックス焼結体で、基板表面に粒子がアト
ランダムに存在しているために、膜内に超伝導セラミッ
クスの結晶ができているにもかかわらず、配向がそろわ
ず超伝導体とならないことが多い。
The above-mentioned paste sintering method, however, has the problem that the resulting superconducting films often do not exhibit sufficient superconductivity. That is, when this paste sintering method is carried out on a zirconia substrate or an FGA substrate, the substrate used is a general ceramics sintered body, and the particles are present at random on the substrate surface. Despite the fact that crystals of superconducting ceramics are formed inside, they often do not become superconductors because their orientations are not uniform.

本発明の目的は、したがって、ペースト焼結法におけ
る超伝導セラミックスの配向をそろえ、よって、得られ
る超伝導膜パターンの歩留りを向上させることにある。
Therefore, an object of the present invention is to align the orientation of the superconducting ceramics in the paste sintering method, and thus improve the yield of the obtained superconducting film pattern.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者らは、このたび、超伝導セラミックスペース
トを用いて基板上に超伝導膜パターンを形成するに当っ
て、ペロブスカイト型結晶構造、すなわち、形成される
べき超伝導体と同一の結晶構造、を有する基板を使用す
ることによって上記の目的を達成し得るということを見
い出した。
The present inventors, when forming a superconducting film pattern on a substrate using a superconducting ceramic paste, have a perovskite crystal structure, that is, the same crystal structure as the superconductor to be formed, It has been found that the above object can be achieved by using a substrate having

本発明において使用する基板は、好ましくは、層状配
向した結晶構造を有する基板である。有用な、ペロブス
カイト型結晶構造を有する基板としては、例えば、チタ
ン酸鉛(PbTiO3)、ジルコン酸鉛(PbZrO3)、チタン酸
ジルコン酸鉛(PbZrO3−PbTiO3)などをあげることがで
きる。これらの基板は、前記した通り、ロッド状、シー
ト状等、さまざまな形状を有することができる。
The substrate used in the present invention is preferably a substrate having a layered crystal structure. Examples of useful substrates having a perovskite crystal structure include lead titanate (PbTiO 3 ), lead zirconate (PbZrO 3 ), lead zirconate titanate (PbZrO 3 —PbTiO 3 ), and the like. As described above, these substrates can have various shapes such as a rod shape and a sheet shape.

本発明の実施において使用する超伝導セラミックスペ
ーストは、それがペースト焼結法で塗布し、焼成し得る
かぎりにおいて特に限定されるものではない。代表的な
有用なセラミックスペーストとして、Y−Ba−Cu−O系
セラミックス(但し、Yは、Y,Sc,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,G
d,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb及びLuからなる群から選ばれた第I
IIa族元素であることができ、また、Baは、Ba,Sr,Ca及
びMgからなる群から選ばれた第IIa族元素であることが
できる)、例えばYBa2Cu3OXをあげることができる。YBa
2Cu3OXのペーストは、例えば、Y2O3,CuO及びBaOの粉末
を出発原料とし、この原料を焼結して超伝導体のバルク
を得、このバルクを粉砕して有機バインダ及び有機溶剤
に分散させることによって調製することができる。
The superconducting ceramic paste used in the practice of the present invention is not particularly limited as long as it can be applied and fired by the paste sintering method. As a typical useful ceramic paste, Y-Ba-Cu-O ceramics (where Y is Y, Sc, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, G
No. I selected from the group consisting of d, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu
IIa group element, and Ba can be a Group IIa element selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca and Mg), for example YBa 2 Cu 3 O X. it can. YBa
The 2 Cu 3 O X paste is, for example, Y 2 O 3 , CuO, and BaO powder as a starting material, the material is sintered to obtain a bulk of a superconductor, and the bulk is crushed to obtain an organic binder and It can be prepared by dispersing in an organic solvent.

〔作 用〕[Work]

本発明の方法では、ペロブスカイト型結晶構造を有す
るセラミック基板上に、同じくペロブスカイト型結晶構
造を有する超伝導セラミックスペーストを塗布し、焼成
するので、両者のなじみが良く、したがって、超伝導セ
ラミックスの配向をそろえることができる。実際、本発
明の方法によれば、斜方晶であるべき部分が、従来の方
法におけるように立方晶になったりする不都合が存在し
ない。
In the method of the present invention, a ceramic substrate having a perovskite type crystal structure is coated with a superconducting ceramic paste having a perovskite type crystal structure and fired, so that they are well compatible with each other, and therefore the orientation of the superconducting ceramics is improved. You can arrange. In fact, according to the method of the present invention, there is no inconvenience that a portion that should be an orthorhombic crystal becomes a cubic crystal as in the conventional method.

〔実施例〕〔Example〕

例 1 粒径1μmのY2O3 15.3g、粒径1μmのBaO 48.6g及
び粒径3μmのCuO 36.0gにポリメチルメタクリレート
(PMMA)バインダ1.5g、テルピネオール20g及びメチル
エチルケトン(MEK)50gを加え、ボールミルで72時間に
わたって混合した。得られた混合物をライカイ機に入れ
て混練し、MEKを飛散させて超伝導セラミックスペース
トSCZ−1を得た。このペーストをPbZrO3−PbTiO3系基
板にスクリーン印刷し、乾燥後、大気中で950℃で12時
間にわたって焼成した。超伝導膜パターンが基板上に形
成された。
Example 1 15.3 g of Y 2 O 3 having a particle size of 1 μm, 48.6 g of BaO having a particle size of 1 μm and 36.0 g of CuO 36.0 g having a particle size of 3 μm were added with 1.5 g of polymethyl methacrylate (PMMA) binder, 20 g of terpineol and 50 g of methyl ethyl ketone (MEK), Mix on ball mill for 72 hours. The obtained mixture was put into a liquor machine and kneaded, and MEK was scattered to obtain a superconducting ceramic paste SCZ-1. This paste was screen-printed on a PbZrO 3 —PbTiO 3 -based substrate, dried, and then baked in the air at 950 ° C. for 12 hours. A superconducting film pattern was formed on the substrate.

得られた超伝導膜パターンの電気抵抗を液体窒素中で
4端子法によって測定したところ、抵抗がゼロであるこ
とが認められた。さらに、この試料の結晶構造をX線回
折により調べたところ、ペロブスカイト型であることが
確認された。
When the electric resistance of the obtained superconducting film pattern was measured by a four-terminal method in liquid nitrogen, it was found that the resistance was zero. Furthermore, when the crystal structure of this sample was examined by X-ray diffraction, it was confirmed to be a perovskite type.

さらに、PbZrO3−PbTiO3系基板を用いた場合には従来
のようにFGA基板を用いた時よりも超伝導セラミックス
の歩留りが向上することを確認するため、2種類の異な
る基板を使用して上述の手法を繰り返した。なお、超伝
導セラミックスの歩留りとは、超伝導膜パターンにおけ
る超伝導セラミックスの占める割合(%)を意味し、振
動試料型磁力計(VSM)を用いて試料の磁化を測定する
ことを通じて評価した。次の第1表に示すような結果が
得られた。
Furthermore, in order to confirm that the yield of superconducting ceramics is improved when using the PbZrO 3 -PbTiO 3 based substrate compared to when using the conventional FGA substrate, we used two different types of substrates. The above procedure was repeated. The yield of superconducting ceramics means the proportion (%) of the superconducting ceramics in the superconducting film pattern, which was evaluated by measuring the magnetization of the sample using a vibrating sample magnetometer (VSM). The results shown in Table 1 below were obtained.

例 2 前記例1に記載の手法を繰り返した。但し、本例の場
合、Y2O3を16.7g、BaOを33.3g、CuOを50g、PMMAを1.5
g、そしてテルピネオールを20gの量で使用した。得られ
た超伝導セラミックスペーストSCZ−2を前記例1と同
様にスクリーン印刷し、焼成したところ、前記例1の場
合と同様な特性を有する超伝導膜パターンが形成され
た。
Example 2 The procedure described in Example 1 above was repeated. However, in the case of this example, Y 2 O 3 is 16.7 g, BaO is 33.3 g, CuO is 50 g, and PMMA is 1.5 g.
g, and terpineol was used in an amount of 20 g. When the obtained superconducting ceramic paste SCZ-2 was screen-printed and fired in the same manner as in Example 1, a superconducting film pattern having the same characteristics as in Example 1 was formed.

この試料についても、前記例1の場合と同様に超伝導
セラミックスの歩留りを評価したところ、次の第2表に
示すような結果が得られた。
With respect to this sample, the yield of the superconducting ceramics was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results shown in Table 2 below were obtained.

例 3 前記例1に記載の手法を繰り返した。但し、本例の場
合、Y2O3を15g、BaOを50g、CuOを35g、PMMAを2.0g、そ
してテルピネオールを25gの量で使用した。得られた超
伝導セラミックスペーストSCZ−3を前記例1と同様に
スクリーン印刷し、焼成したところ、前記例1の場合と
同様な特性を有する超伝導膜パターンが形成された。
Example 3 The procedure described in Example 1 above was repeated. However, in this example, Y 2 O 3 was used in an amount of 15 g, BaO in an amount of 50 g, CuO in an amount of 35 g, PMMA in an amount of 2.0 g, and terpineol in an amount of 25 g. When the obtained superconducting ceramic paste SCZ-3 was screen-printed and fired in the same manner as in Example 1, a superconducting film pattern having the same characteristics as in Example 1 was formed.

この試料についても、前記例1の場合と同様に超伝導
セラミックスの歩留りを評価したところ、次の第3表に
示すような結果が得られた。
With respect to this sample, the yield of the superconducting ceramics was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results shown in Table 3 below were obtained.

例 4 粒径1μmのY2O3 15.3g、粒径1μmのBaO 48.6g及
び粒径3μmのCuO 36.0gにメチルエチルケトン(MEK)
50gを加え、ボールミルで48時間にわたって混合した。
この後、MEKを飛散させた粉末を用いて、200MPaの圧力
で圧粉体を成形した。この圧粉体を950℃で12時間、大
気中で焼成した。焼成の完了後、これを粉砕して粒径0.
5μmの粉末とした。この粉末をX線回折したところ、
ペロブスカイト型の超伝導相を有していることが判っ
た。
Example 4 15.3 g of Y 2 O 3 having a particle size of 1 μm, 48.6 g of BaO having a particle size of 1 μm and 36.0 g of CuO 36.0 g having a particle size of 3 μm, and methyl ethyl ketone (MEK).
50 g was added and mixed on a ball mill for 48 hours.
Then, a powder having MEK scattered was used to form a green compact at a pressure of 200 MPa. This green compact was fired at 950 ° C. for 12 hours in the atmosphere. After firing is completed, it is crushed to a particle size of 0.
The powder was 5 μm. When this powder was subjected to X-ray diffraction,
It was found to have a perovskite type superconducting phase.

上記のようにして調製した粉末100gにPMMAバインダ3
g、テルピネオール25g及びMEK50gを加え、ボールミルで
24時間にわたって混合した。引き続く処理を前記例1に
記載のようにして実施して超伝導セラミックスペースト
SCZ−4を得、さらにこのペーストをスクリーン印刷し
て超伝導膜パターンを得た。この超伝導膜パターンの特
性は前記例1の場合と同様であった。
PMMA binder 3 was added to 100 g of the powder prepared as described above.
g, terpineol 25 g and MEK 50 g, and add it with a ball mill.
Mix for 24 hours. Subsequent processing is carried out as described in Example 1 above for superconducting ceramic paste.
SCZ-4 was obtained, and this paste was screen-printed to obtain a superconducting film pattern. The characteristics of this superconducting film pattern were the same as in the case of Example 1 above.

この試料についても、前記例1の場合と同様に超伝導
セラミックスの歩留りを評価したところ、次の第4表に
示すような結果が得られた。
With respect to this sample, when the yield of the superconducting ceramics was evaluated in the same manner as in Example 1, the results shown in Table 4 below were obtained.

〔発明の効果〕 本発明によれば、ペロブスカイト型結晶構造を有する
セラミック基板上に同じくペロブスカイト型結晶構造を
有するセラミックス系超伝導膜のパターンを形成するの
で、得られる超伝導膜パターンの歩留りを著しく向上さ
せることができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, since the pattern of the ceramic superconducting film having the same perovskite type crystal structure is formed on the ceramic substrate having the perovskite type crystal structure, the yield of the obtained superconducting film pattern can be significantly improved. Can be improved.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀原 伸男 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 丹羽 紘一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−5041(JP,A) 特開 平1−186696(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Nobuo Kamehara, Nobuo Kamehara, 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki, Kanagawa, Fujitsu Limited (72) Inventor, Koichi Niwa, 1015, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki, Kanagawa 56) References JP-A 64-5041 (JP, A) JP-A 1-186696 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】超伝導セラミックスペーストを用いて基板
上に超伝導膜パターンを形成するに当って、 前記超伝導セラミックスペーストをスクリーン印刷法に
より、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛置及びチタン酸ジルコ
ン酸鉛からなる群から選ばれたペロブスカイト型結晶構
造を有する基板上に塗布し、次いでこのペースト塗膜の
パターンを焼成することを特徴とする超伝導膜パターン
の形成方法。
1. When forming a superconducting film pattern on a substrate using the superconducting ceramic paste, the superconducting ceramic paste is screen-printed with lead titanate, lead zirconate and titanate zirconate. A method for forming a superconducting film pattern, which comprises coating on a substrate having a perovskite type crystal structure selected from the group consisting of lead, and then firing the pattern of this paste coating film.
【請求項2】前記基板が層状配向した結晶構造を有す
る、特許請求の範囲第1項に記載の形成方法。
2. The forming method according to claim 1, wherein the substrate has a layered crystal structure.
JP62244285A 1987-09-30 1987-09-30 Method of forming superconducting film pattern Expired - Lifetime JP2523687B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS645041A (en) * 1987-06-29 1989-01-10 Shinko Electric Ind Co Manufacture of ceramic body having superconducting circuit pattern
JPH0744323B2 (en) * 1987-09-08 1995-05-15 三菱電機株式会社 Superconducting ceramic substrate

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