JP2630638B2 - Ｎｂ系超電導体積層ポリイミド材料 - Google Patents
Ｎｂ系超電導体積層ポリイミド材料Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、耐熱性の有機物質材料である芳香族ポリ
イミド製基材（フィルム状、繊維状など）上に、金属薄
層およびNb系超電導体層が順次積層されている、柔軟な
Nb系超電導体積層ポリイミド材料に関する。
イミド製基材（フィルム状、繊維状など）上に、金属薄
層およびNb系超電導体層が順次積層されている、柔軟な
Nb系超電導体積層ポリイミド材料に関する。
前記の超電導体積層ポリイミド材料は、その基材層
（支持体層）を形成している芳香族ポリイミド製基材
が、耐熱性、高温および低温特性、電気絶縁性、機械的
強度などにおいて優れているので、例えば、超電導線
材、超電導配線、磁気遮蔽板などの種々の用途に利用す
ることができる、柔軟なフィルム状又は線状の超電導積
層材料となっている。
（支持体層）を形成している芳香族ポリイミド製基材
が、耐熱性、高温および低温特性、電気絶縁性、機械的
強度などにおいて優れているので、例えば、超電導線
材、超電導配線、磁気遮蔽板などの種々の用途に利用す
ることができる、柔軟なフィルム状又は線状の超電導積
層材料となっている。
これまで、液体ヘリウム温度以上で超電導性能を示す
高性能の金属、合金および金属化合物の超電導体が各種
知られており、それらの超電導体は交通機関、充電機
器、コンピューター、医療機器の多方面で実用化されつ
つあって、改良と応用が期待されている。
高性能の金属、合金および金属化合物の超電導体が各種
知られており、それらの超電導体は交通機関、充電機
器、コンピューター、医療機器の多方面で実用化されつ
つあって、改良と応用が期待されている。
最近，超導電性材料として、Nb系超電導性材料は、機
械的強度が強く、しかも、ヘリウムの液化温度以上の臨
界温度（15K程度）を示す超電導性能を示す材料として
注目されており、そして、特にNbNは、超電導線材とし
て、超電導臨界磁場Hc2が高いと共に、高磁場中での歪
みによる超電導特性の劣化が小さいことから、超電導マ
グネット用として期待されており、さらに、中性子照射
による超電導特性の劣化も比較的少なく、核融合用マグ
ネット線材としても有望視されている。
械的強度が強く、しかも、ヘリウムの液化温度以上の臨
界温度（15K程度）を示す超電導性能を示す材料として
注目されており、そして、特にNbNは、超電導線材とし
て、超電導臨界磁場Hc2が高いと共に、高磁場中での歪
みによる超電導特性の劣化が小さいことから、超電導マ
グネット用として期待されており、さらに、中性子照射
による超電導特性の劣化も比較的少なく、核融合用マグ
ネット線材としても有望視されている。
しかし、前記のNb系超電導材料は、必ずしも実用的に
満足できうる材料ではなかったのである。
満足できうる材料ではなかったのである。
すなわち、金属、合金および金属化合物系の超電導体
を、マグネット、電子デバイスなどとして実際に使うた
めには、これらの超電導体を、線材状、テープ状あるい
は厚膜状、薄膜状とする必要があり、多くの場合、芯線
状、テープ状あるいは板状などの適当な材料の基材（支
持体）が必要となる。
を、マグネット、電子デバイスなどとして実際に使うた
めには、これらの超電導体を、線材状、テープ状あるい
は厚膜状、薄膜状とする必要があり、多くの場合、芯線
状、テープ状あるいは板状などの適当な材料の基材（支
持体）が必要となる。
これまで、基材としては、ZrO、MgO、Al2O3、SiO2な
どのセラミック系の成形体（繊維状体、板状体など）が
用いられており、それらの公知の基材上に超電導体層が
形成された超電導配線、磁気遮蔽板用の超電導材料など
が提案されているが、これらのセラミックス系無機材料
からなる基材は、種々の形状の基材を製造する場合に、
複雑な成形加工操作が必要であり、そして、得られた基
材が、比較的重く、また、剛直であったり、充分な強度
を有していなかったりするものであった。
どのセラミック系の成形体（繊維状体、板状体など）が
用いられており、それらの公知の基材上に超電導体層が
形成された超電導配線、磁気遮蔽板用の超電導材料など
が提案されているが、これらのセラミックス系無機材料
からなる基材は、種々の形状の基材を製造する場合に、
複雑な成形加工操作が必要であり、そして、得られた基
材が、比較的重く、また、剛直であったり、充分な強度
を有していなかったりするものであった。
特に、上記セラミックス系無機材料からなる基材は、
その軽量化、薄膜化を行おうとする場合には、その薄膜
化によって基材自体の機械的強度が著しく低下するとい
う問題点があった。
その軽量化、薄膜化を行おうとする場合には、その薄膜
化によって基材自体の機械的強度が著しく低下するとい
う問題点があった。
また、銀、銅、銅と錫合金などのマトリックス中に埋
め込む方法で超電導線材を製造する方法が、従来から種
々検討されてきたが、組合せが限られ、成形性、軽量化
の点で未だ実用的に満足すべき超電導線材を得ることが
できなかった。
め込む方法で超電導線材を製造する方法が、従来から種
々検討されてきたが、組合せが限られ、成形性、軽量化
の点で未だ実用的に満足すべき超電導線材を得ることが
できなかった。
したがって、前記の公知の種々の基材上に超電導体層
を形成する方法では、柔軟でしかも軽量であって、高い
強度を有する薄膜状または線状の超電導材料が、容易に
製造できなかったのである。
を形成する方法では、柔軟でしかも軽量であって、高い
強度を有する薄膜状または線状の超電導材料が、容易に
製造できなかったのである。
この技術分野においては、Nb系超電導材料を製造する
基材として、上記の公知技術が有していた問題点がな
く、しかも、成形性が良好であって、かつ、Nb系超電導
層を形成する高温において、充分な耐熱性、機械的強度
を有し、安定性を有していると共に、液体窒素などが安
定に存在する極低温でも充分な耐久性、機械的強度を有
する、柔軟で軽量な基材が、実用的な超電導材料を工業
的に製造するために、期待されていた。
基材として、上記の公知技術が有していた問題点がな
く、しかも、成形性が良好であって、かつ、Nb系超電導
層を形成する高温において、充分な耐熱性、機械的強度
を有し、安定性を有していると共に、液体窒素などが安
定に存在する極低温でも充分な耐久性、機械的強度を有
する、柔軟で軽量な基材が、実用的な超電導材料を工業
的に製造するために、期待されていた。
この発明者等は、上記問題点について、鋭意研究した
結果、この発明に至った。
結果、この発明に至った。
この発明は、ポリイミド製基材上に金属薄膜およびNb
系超電導体層が積層されている超電導体材料において、
金属薄膜およびNb系超電導体層の積層が高温で行われ、
ポリイミド製基材として、ビフェニルテトラカルボン酸
類を50モル％以上含有する芳香族テトラカルボン酸成分
と、ベンゼン環を１個有する芳香族ジアミン化合物を50
モル％以上含有する芳香族ジアミン成分とから、重合お
よびイミド化によって得られた芳香族ポリイミドで形成
されており、ヘリウムガス雰囲気中、550℃で60分間放
置した際の熱重量減少率が５重量％以下であり、30〜30
0℃の線膨張係数が0.4×10-5〜2.0×10-5cm/cm/℃であ
る芳香族ポリイミド製基材が使用されていることを特徴
とするNb系超電導体積層ポリイミド材料に関する。
系超電導体層が積層されている超電導体材料において、
金属薄膜およびNb系超電導体層の積層が高温で行われ、
ポリイミド製基材として、ビフェニルテトラカルボン酸
類を50モル％以上含有する芳香族テトラカルボン酸成分
と、ベンゼン環を１個有する芳香族ジアミン化合物を50
モル％以上含有する芳香族ジアミン成分とから、重合お
よびイミド化によって得られた芳香族ポリイミドで形成
されており、ヘリウムガス雰囲気中、550℃で60分間放
置した際の熱重量減少率が５重量％以下であり、30〜30
0℃の線膨張係数が0.4×10-5〜2.0×10-5cm/cm/℃であ
る芳香族ポリイミド製基材が使用されていることを特徴
とするNb系超電導体積層ポリイミド材料に関する。
この発明において、Nb系超電導体積層は、液体ヘリウ
ム温度以上の臨界温度を示すNb合金、Nb化合物からなる
超電導体層であればよく、Nb合金系としては、NbTi、Nb
Zrからなる超電導体の薄層を挙げることができ、Nb化合
物としてはNbN、Nb3Sn、Nb3Geからなる超電導体の薄層
を挙げることができる。
ム温度以上の臨界温度を示すNb合金、Nb化合物からなる
超電導体層であればよく、Nb合金系としては、NbTi、Nb
Zrからなる超電導体の薄層を挙げることができ、Nb化合
物としてはNbN、Nb3Sn、Nb3Geからなる超電導体の薄層
を挙げることができる。
本発明で特に好ましく用いられるNb系超電導体層とし
ては、NbNからなる超電導体の薄層である。
ては、NbNからなる超電導体の薄層である。
この発明において使用する芳香族ポリイミド基材は、
芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とか
ら重合およびイミド化によって得られる高分子量の芳香
族ポリイミドで形成されていて、550℃で60分間放置し
た際の熱重量減少率が約５重量％以下であり、30〜300
℃の線膨張係数が0.4×10-5〜2.0×10-5cm/cm/℃である
繊維状、フィルム状の基材であればよい。
芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とか
ら重合およびイミド化によって得られる高分子量の芳香
族ポリイミドで形成されていて、550℃で60分間放置し
た際の熱重量減少率が約５重量％以下であり、30〜300
℃の線膨張係数が0.4×10-5〜2.0×10-5cm/cm/℃である
繊維状、フィルム状の基材であればよい。
前記の芳香族ポリイミド基材は、（Ａ）ビフェニルテ
トラカルボン酸類を50モル％以上、特に60〜100モル％
含有する2,3,3′,4′−または3,3′,4,4′−ビフェニル
テトラカルボン酸またはその酸二無水物、ピロメリット
酸またはその酸二無水物、3,3′,4,4′−ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸またはその酸二無水物、3,3′,4,
4′−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸またはその
二無水物などの芳香族テトラカルボン酸成分と、（Ｂ）
（ａ）フェニレンジアミンなどのベンゼン環を１個有す
る芳香族ジアミン化合物を50％モル％以上、特に60〜10
0モル％、及び（ｂ）ベンゼン環を複数（特に好ましく
は２〜４個）有する芳香族ジアミン50モル％以下、特に
０〜40モル％含有するｏ−、ｍ−またはｐ−フェニレン
ジアミン、４、４′−ジアミノジフェニルエーテル、3,
4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノジ
フェニルメタン、2,2−ビス（４−アミノフェニル）プ
ロパン、2,2−ビス（３−アミノフェニル）プロパン、
3,3′−ジメトキシ−ベンジジン、ｏ−トリジンなどの
芳香族ジアミン成分とから、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ンなどの有機極性溶媒中で約30℃程度の温度で約２時間
程度重合することによって得られたポリマー濃度約25重
量％程度、粘度約3000ポイズ程度（100℃）の芳香族ポ
リアミック酸溶液を使用して、溶液流延法等によってそ
の溶液の薄膜を形成し、約110℃程度の温度で乾燥した
後、得られた固化膜を約200℃〜450℃程度の高温（最高
加熱温度約450℃程度）に加熱してイミド化することに
よって芳香族ポリイミドフェニルとして好適に製造され
る。
トラカルボン酸類を50モル％以上、特に60〜100モル％
含有する2,3,3′,4′−または3,3′,4,4′−ビフェニル
テトラカルボン酸またはその酸二無水物、ピロメリット
酸またはその酸二無水物、3,3′,4,4′−ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸またはその酸二無水物、3,3′,4,
4′−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸またはその
二無水物などの芳香族テトラカルボン酸成分と、（Ｂ）
（ａ）フェニレンジアミンなどのベンゼン環を１個有す
る芳香族ジアミン化合物を50％モル％以上、特に60〜10
0モル％、及び（ｂ）ベンゼン環を複数（特に好ましく
は２〜４個）有する芳香族ジアミン50モル％以下、特に
０〜40モル％含有するｏ−、ｍ−またはｐ−フェニレン
ジアミン、４、４′−ジアミノジフェニルエーテル、3,
4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノジ
フェニルメタン、2,2−ビス（４−アミノフェニル）プ
ロパン、2,2−ビス（３−アミノフェニル）プロパン、
3,3′−ジメトキシ−ベンジジン、ｏ−トリジンなどの
芳香族ジアミン成分とから、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ンなどの有機極性溶媒中で約30℃程度の温度で約２時間
程度重合することによって得られたポリマー濃度約25重
量％程度、粘度約3000ポイズ程度（100℃）の芳香族ポ
リアミック酸溶液を使用して、溶液流延法等によってそ
の溶液の薄膜を形成し、約110℃程度の温度で乾燥した
後、得られた固化膜を約200℃〜450℃程度の高温（最高
加熱温度約450℃程度）に加熱してイミド化することに
よって芳香族ポリイミドフェニルとして好適に製造され
る。
このようにして製造された芳香族ポリイミドフィルム
製基材は、熱重量減少率、線膨張係数の点において好適
である。
製基材は、熱重量減少率、線膨張係数の点において好適
である。
この発明で使用する芳香族ポリイミドは、ヘリウムガ
ス雰囲気中に、550℃で60分間放置した際の熱重量減少
率が約５重量％以下であることが必要であり、これによ
って金属薄層およびNb系超電導体層を形成する積層工程
で必要である基材の高温での加熱（例えば、不活性雰囲
気中で、約450〜600℃の加熱）の際に揮発分の蒸発が実
質的に無視できるので、これによりNb系超電導体が悪影
響を受けることなく良好な超電導体層が得られると考え
られる。また、前記の芳香族ポリイミド基材は、30〜30
0℃の線膨張係数が0.4×10-5〜2.0×10-5cm/cm/℃であ
るものが、線膨張係数の小さい金属薄層（例えば、銅の
場合線膨張係数は1.7×10-5cm/cm/℃）次いでNb系超電
導体層と一体の積層体を形成して、芳香族ポリイミド基
材と金属薄層との線膨張の差による歪みによって積層体
に層剥離、さらには断絶などの問題が生じないという点
から必要である。
ス雰囲気中に、550℃で60分間放置した際の熱重量減少
率が約５重量％以下であることが必要であり、これによ
って金属薄層およびNb系超電導体層を形成する積層工程
で必要である基材の高温での加熱（例えば、不活性雰囲
気中で、約450〜600℃の加熱）の際に揮発分の蒸発が実
質的に無視できるので、これによりNb系超電導体が悪影
響を受けることなく良好な超電導体層が得られると考え
られる。また、前記の芳香族ポリイミド基材は、30〜30
0℃の線膨張係数が0.4×10-5〜2.0×10-5cm/cm/℃であ
るものが、線膨張係数の小さい金属薄層（例えば、銅の
場合線膨張係数は1.7×10-5cm/cm/℃）次いでNb系超電
導体層と一体の積層体を形成して、芳香族ポリイミド基
材と金属薄層との線膨張の差による歪みによって積層体
に層剥離、さらには断絶などの問題が生じないという点
から必要である。
さらに、前記の芳香族ポリイミドは、液体窒素中で低
温での引張り強度が、20〜60kg/mm2程度であることが好
ましい。
温での引張り強度が、20〜60kg/mm2程度であることが好
ましい。
本発明において、前記の芳香族ポリイミド基材上に積
層する金属薄層は、Nb系超電導の形成時の温度条件下
で、金属薄層上に接触するNb系超電導体との反応性が低
いものが好ましい。金属薄層を形成する金属としては、
アルカリ土類元素および遷移金属元素が、不純物として
Nb系超電導体層に侵入してその超電導特性に悪い影響を
与えることが少ないためより好ましい。特に好ましい前
記金属はMg、Ca、Pt、Cu、Ag、およびAu等である。ま
た、本発明において前記金属とは、異種の遷移金属元素
からなる合金、さらに遷移金属元素の他にＣ、Ｂ、Si、
Ｎ、Ｐなどの非金属を少量含有する合金をも含んでい
る。好ましい前記合金の具体例としては、ステンレス
鋼、ステライト、ハステロイなどが挙げられる。
層する金属薄層は、Nb系超電導の形成時の温度条件下
で、金属薄層上に接触するNb系超電導体との反応性が低
いものが好ましい。金属薄層を形成する金属としては、
アルカリ土類元素および遷移金属元素が、不純物として
Nb系超電導体層に侵入してその超電導特性に悪い影響を
与えることが少ないためより好ましい。特に好ましい前
記金属はMg、Ca、Pt、Cu、Ag、およびAu等である。ま
た、本発明において前記金属とは、異種の遷移金属元素
からなる合金、さらに遷移金属元素の他にＣ、Ｂ、Si、
Ｎ、Ｐなどの非金属を少量含有する合金をも含んでい
る。好ましい前記合金の具体例としては、ステンレス
鋼、ステライト、ハステロイなどが挙げられる。
本発明においては、前記の芳香族ポリイミド基材上に
直接に金属の薄膜層を積層するが、通常知られた真空蒸
着、スパッタリング等の物理化学的な方法で行うことが
できる。
直接に金属の薄膜層を積層するが、通常知られた真空蒸
着、スパッタリング等の物理化学的な方法で行うことが
できる。
前記の真空蒸着法においては、蒸発の加熱源として、
電子ビーム、レーザー光、ヒーターを挙げることができ
る。その他の蒸着の条件としては、通常真空度は10-2〜
10-8Torr、蒸着速度は、0.5〜5000Å／秒、蒸着基板の
温度は200〜600℃、蒸着された金属薄膜の厚さは200〜2
0000Åが好ましい。
電子ビーム、レーザー光、ヒーターを挙げることができ
る。その他の蒸着の条件としては、通常真空度は10-2〜
10-8Torr、蒸着速度は、0.5〜5000Å／秒、蒸着基板の
温度は200〜600℃、蒸着された金属薄膜の厚さは200〜2
0000Åが好ましい。
前記のスパッタリング法においては、特にRFマグネロ
ンスパッタリング法が採用され、1Torr以下、基板温度
は200〜450℃、形成速度は0.1〜500Å／秒、形成された
金属薄層の厚さは200〜20000Åが好ましい。
ンスパッタリング法が採用され、1Torr以下、基板温度
は200〜450℃、形成速度は0.1〜500Å／秒、形成された
金属薄層の厚さは200〜20000Åが好ましい。
前記真空蒸着法およびスパッタリング法において、金
属薄層の結晶配向性を高めるためには、アニーリングを
約300〜650℃で行うこともできる。
属薄層の結晶配向性を高めるためには、アニーリングを
約300〜650℃で行うこともできる。
前述のようにいて金属薄層が積層された芳香族ポリイ
ミド基材に、Nb系超電導体層をさらに積層するために
は、前記の金属薄層を積層させた方法と同様に、真空蒸
着、スパッタリング法などが採用できる。
ミド基材に、Nb系超電導体層をさらに積層するために
は、前記の金属薄層を積層させた方法と同様に、真空蒸
着、スパッタリング法などが採用できる。
Nb系超電導体層の形成における真空蒸着法では、電子
ビーム、レーザー光、ヒーターを使用し、蒸着する基材
の温度（基板温度）を400〜650℃、特に好ましくは450
〜600℃として、蒸着速度0.5〜50Å／秒として、蒸着さ
れたNb系超電導体層の膜厚を500〜20000Å、好ましくは
600〜10000Åとなし、必要とすれば、そのNb系超電導体
層のアニーリング温度を300〜650℃として行うことがで
きる。
ビーム、レーザー光、ヒーターを使用し、蒸着する基材
の温度（基板温度）を400〜650℃、特に好ましくは450
〜600℃として、蒸着速度0.5〜50Å／秒として、蒸着さ
れたNb系超電導体層の膜厚を500〜20000Å、好ましくは
600〜10000Åとなし、必要とすれば、そのNb系超電導体
層のアニーリング温度を300〜650℃として行うことがで
きる。
Nb系超電導体層の形成法としては、スパッタリング法
がより好ましく、例えばRFマグネトロンスパッタリング
装置を用いて、基板の温度は500〜650℃、アルゴンガス
あるいはアルゴンガスと窒素との混合ガス存在下で、形
成速度は0.1〜50Å／秒として、形成されたNb系超電導
体層の膜厚は500〜20000Åとなし、そのNb系超電導体層
のアニーリング温度を300〜650℃として行うことができ
る。
がより好ましく、例えばRFマグネトロンスパッタリング
装置を用いて、基板の温度は500〜650℃、アルゴンガス
あるいはアルゴンガスと窒素との混合ガス存在下で、形
成速度は0.1〜50Å／秒として、形成されたNb系超電導
体層の膜厚は500〜20000Åとなし、そのNb系超電導体層
のアニーリング温度を300〜650℃として行うことができ
る。
前記スパッタリング法では、ターゲットとして、Nb系
超電導体構成成分の複数の組成物、元素、あるいは、Nb
系超電導体層を構成する成分からなる単一の組成物を使
用することができる。
超電導体構成成分の複数の組成物、元素、あるいは、Nb
系超電導体層を構成する成分からなる単一の組成物を使
用することができる。
本発明は、芳香族ポリイミド基材とNb系超電導体層と
の間に金属薄層を設けることによって、超電導体層と基
材との付着力を高めると共に、Nb系超電導体層が超電導
性を失った場合に電流のバイパスとしての役割りを金属
薄層が果たすなど、Nb系超電導体積層ポリイミド材料を
安定化させることができる。
の間に金属薄層を設けることによって、超電導体層と基
材との付着力を高めると共に、Nb系超電導体層が超電導
性を失った場合に電流のバイパスとしての役割りを金属
薄層が果たすなど、Nb系超電導体積層ポリイミド材料を
安定化させることができる。
本発明においては、金属薄層上に積層されたNb系超電
導体層を外部から保護し、安定化するために、Nb系超電
導体層にさらに第２の金属薄層（保護層）を積層させる
ことができる。この保護層を形成する金属は、「芳香族
ポリイミド基材上に直接に金属薄層を積層する前述の積
層方法」で使用したと同様の金属薄層用の金属を使用す
ることができ、また、その第２の金属薄層の積層は、前
述の積層法と同様な方法で行うことができる。
導体層を外部から保護し、安定化するために、Nb系超電
導体層にさらに第２の金属薄層（保護層）を積層させる
ことができる。この保護層を形成する金属は、「芳香族
ポリイミド基材上に直接に金属薄層を積層する前述の積
層方法」で使用したと同様の金属薄層用の金属を使用す
ることができ、また、その第２の金属薄層の積層は、前
述の積層法と同様な方法で行うことができる。
〔実施例〕 以下に本発明の実施例を示す。
実施例１ 3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
およびパラフェニレンジアミン等モル使用して、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドン中、30℃で２時間、重合して、対
数粘度（濃度:0.5g/100ml溶媒、溶媒;N−メチル−２−
ピロリドン、測定温度；℃）3.5℃の芳香族ポリアミッ
ク酸を生成させた。
およびパラフェニレンジアミン等モル使用して、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドン中、30℃で２時間、重合して、対
数粘度（濃度:0.5g/100ml溶媒、溶媒;N−メチル−２−
ピロリドン、測定温度；℃）3.5℃の芳香族ポリアミッ
ク酸を生成させた。
その重合液は、ポリマー濃度が約25重量％であり、10
0℃の溶液粘度が約3000ポアズであった。
0℃の溶液粘度が約3000ポアズであった。
そのポリアミック酸溶液を使用して、溶液流延法（製
膜温度;90℃）で、支持体上に前記の溶液の薄膜を形成
し、約110℃の温度で溶媒を徐々に蒸発して除去して、
溶媒が約15重量％含有されている芳香族ポリアミック酸
の固化膜を形成し、この固化膜を支持体から剥離して、
約200℃の温度で30分間、約300℃で15分間、約450℃で1
5分間加熱して、イミド化を行って、厚さ50μｍの芳香
族ポリイミドフィルムを形成した。
膜温度;90℃）で、支持体上に前記の溶液の薄膜を形成
し、約110℃の温度で溶媒を徐々に蒸発して除去して、
溶媒が約15重量％含有されている芳香族ポリアミック酸
の固化膜を形成し、この固化膜を支持体から剥離して、
約200℃の温度で30分間、約300℃で15分間、約450℃で1
5分間加熱して、イミド化を行って、厚さ50μｍの芳香
族ポリイミドフィルムを形成した。
前記の芳香族ポリイミドフィルムは、下記の各物性値
を有していた。
を有していた。
引張強度（30℃） :45kg/mm2 引張強度（液体窒素中） :52kg/mm2 破断点伸び率 :34 ％ 引張弾性率 :843kg/mm2 端裂抵抗JIS :51kg/mm 耐屈曲回数MIT :1万回以上 ガラス転移温度 :500℃以上 加熱収縮率 :0.46％ 線膨張係数cm/cm/℃（30〜300℃） :1.1×10-5 吸水率 :1.1重量％ 熱重量減少率（550℃ 60分間 ヘリウム中） :2.6重量％ Cuの金属ターゲットおよび前記芳香族ポリイミドフィ
ルム（基板）を使用して、下記のスパッタリング法で、
前記フィルム基板上に銅の薄層を形成した。
ルム（基板）を使用して、下記のスパッタリング法で、
前記フィルム基板上に銅の薄層を形成した。
スパッタリング装置はマグネトロン式高周波二極スパ
ッタリング装置を用いた。芳香族ポリイミドフィルム基
板を基板電極上に固定した後、真空槽内を１×10-4Pa
（7.5×10-7torr）以下に排気し、前記基板を１時間300
℃に加熱し、脱ガス処理を行った。
ッタリング装置を用いた。芳香族ポリイミドフィルム基
板を基板電極上に固定した後、真空槽内を１×10-4Pa
（7.5×10-7torr）以下に排気し、前記基板を１時間300
℃に加熱し、脱ガス処理を行った。
純度99.999％のアルゴンガスを導入して系内を0.5Pa
（3.75×10-3torr）としてスパッタリングを行った。基
板温度200℃に加熱した。厚さ約10000Åの銅の薄膜が形
成された。
（3.75×10-3torr）としてスパッタリングを行った。基
板温度200℃に加熱した。厚さ約10000Åの銅の薄膜が形
成された。
次に、前記のCu積層ポリイミド膜上に、マグネトロン
式高周波二極スパッタリング装置を用いて、下記のスパ
ッタリング条件で、NbN超電導体層およびCuの膜層（保
護層）を積層した。
式高周波二極スパッタリング装置を用いて、下記のスパ
ッタリング条件で、NbN超電導体層およびCuの膜層（保
護層）を積層した。
NbN超電導体層の積層においては、アルゴンと窒素と
の混合ガス下、基板温度約600℃で、ターゲットとしてN
b金属を用いてスパッタリングを行い、形成膜厚約15000
Åのものまで製造できた。
の混合ガス下、基板温度約600℃で、ターゲットとしてN
b金属を用いてスパッタリングを行い、形成膜厚約15000
Åのものまで製造できた。
NbN超電導体積層層の上にさらに積層されたCu薄層の
膜圧は、約1000AÅであり、基板温度約200℃にして、ス
パッタリングを行った。
膜圧は、約1000AÅであり、基板温度約200℃にして、ス
パッタリングを行った。
第１図と第２図に、スパッタリング窒素圧と、芳香族
ポリイミド製基材上に形成されたNbN超電導体層の臨界
温度（Tc）、または臨界電流密度（Jc）との関係をそれ
ぞれ示した。
ポリイミド製基材上に形成されたNbN超電導体層の臨界
温度（Tc）、または臨界電流密度（Jc）との関係をそれ
ぞれ示した。
第３図にスパッタリング時間をパラメーターとして、
臨界電流密度の温度依存性を示した。
臨界電流密度の温度依存性を示した。
臨界温度、臨界電流密度ともに実用上充分である大き
な超電導性を有するNbN超電導体積層材料（膜）が得ら
れたことがわかった。
な超電導性を有するNbN超電導体積層材料（膜）が得ら
れたことがわかった。
第１図と第２図は、実施例のスパッタリング窒素圧と、
NbN超電導体積層ポリイミド膜のTcおよびJcとの関係を
それぞれ示している。 第３図は温度と臨界電流密度の関係を示している。
NbN超電導体積層ポリイミド膜のTcおよびJcとの関係を
それぞれ示している。 第３図は温度と臨界電流密度の関係を示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 28/00 ＺＡＡ Ｃ２３Ｃ 28/00 ＺＡＡＤ Ｈ０１Ｂ 12/00 ＺＡＡ Ｈ０１Ｂ 12/00 ＺＡＡ
Claims (1)
- 【請求項１】ポリイミド製基材上に金属薄層およびNb系
超電導体層が積層されている超電導体材料において、金
属薄層およびNb系超電導体層の積層が高温で行われ、ポ
リイミド製基材として、ビフェニルテトラカルボン酸類
を50モル％以上含有する芳香族テトラカルボン酸成分
と、ベンゼン環を１個有する芳香族ジアミン化合物を50
モル％以上含有する芳香族ジアミン成分とから、重合お
よびイミド化によって得られた芳香族ポリイミドで形成
されており、ヘリウムガス雰囲気中、550℃で60分間放
置した際の熱重量減少率が５重量％以下であり、30−30
0℃の線膨張係数が0.4×10-5−2.0×10-5cm/cm/℃であ
る芳香族ポリイミド製基材が使用されていることを特徴
とするNb系超電導体積層ポリイミド材料。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63267203A JP2630638B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | Ｎｂ系超電導体積層ポリイミド材料 |
| US07/423,209 US4997719A (en) | 1988-10-25 | 1989-10-17 | Niobium-containing superconductor-laminated aromatic polyimide material |
| DE19893935343 DE3935343A1 (de) | 1988-10-25 | 1989-10-24 | Niobhaltige supraleitende anordnung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63267203A JP2630638B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | Ｎｂ系超電導体積層ポリイミド材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02113936A JPH02113936A (ja) | 1990-04-26 |
| JP2630638B2 true JP2630638B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=17441561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63267203A Expired - Fee Related JP2630638B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | Ｎｂ系超電導体積層ポリイミド材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2630638B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2527554B2 (ja) * | 1987-03-23 | 1996-08-28 | 大阪府 | 超電導磁気遮蔽体 |
| JPH0620010B2 (ja) * | 1987-06-10 | 1994-03-16 | 株式会社日立製作所 | 超電導コイル |
-
1988
- 1988-10-25 JP JP63267203A patent/JP2630638B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02113936A (ja) | 1990-04-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |