JP2692131B2 - 超伝導セラミック線路 - Google Patents
超伝導セラミック線路Info
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- JP2692131B2 JP2692131B2 JP63105031A JP10503188A JP2692131B2 JP 2692131 B2 JP2692131 B2 JP 2692131B2 JP 63105031 A JP63105031 A JP 63105031A JP 10503188 A JP10503188 A JP 10503188A JP 2692131 B2 JP2692131 B2 JP 2692131B2
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- superconducting
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- protective film
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- superconducting ceramic
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 超伝導セラミック線路に関し、 該導体線路の信頼性向上を目的とし、 超伝導セラミックスよりなり、耐熱性絶縁基板上にパ
ターン形成されてなる導体線路が超伝導セラミックスの
構成元素特に希土類元素を弗化物を保護膜として交互に
積層して超伝導セラミックス導体線路を構成する。
ターン形成されてなる導体線路が超伝導セラミックスの
構成元素特に希土類元素を弗化物を保護膜として交互に
積層して超伝導セラミックス導体線路を構成する。
本発明は信頼性を向上した超伝導セラミック線路に関
する。
する。
アルミニウム（Al），チタン（Ti），バナジン（Ｖ）
など22の元素およびチタン酸リチウム（LiTi2O4），炭
化モリブデン（MoC），ゲルマニウム化ニオブ（Nb3Ge）
などの無機化合物が超伝導現象を示すことは知られてい
たが、超伝導転移温度（Tc）は金属元素については高く
ても10Kに止まり、また無機化合物についてもNb3Geの2
3.5Kが最高であって15K以上の材料は数えるほどしか存
在していなかった。
など22の元素およびチタン酸リチウム（LiTi2O4），炭
化モリブデン（MoC），ゲルマニウム化ニオブ（Nb3Ge）
などの無機化合物が超伝導現象を示すことは知られてい
たが、超伝導転移温度（Tc）は金属元素については高く
ても10Kに止まり、また無機化合物についてもNb3Geの2
3.5Kが最高であって15K以上の材料は数えるほどしか存
在していなかった。
然し、1986年４月にIBMチューリッヒ研究所のBednorz
とMullerによってランタン−バリウム−銅−酸素（La−
Ba−Cu−Ｏ）系の酸化物セラミックスについて高温超伝
導現象が発見されて以来、各所で研究が進められ、イッ
トリウム−バリウム−銅−酸素（Ｙ−Ba−Cu−Ｏ）系お
よびＹを含む希土類元素−Ba−Cu−Ｏ系についてTcが約
90Kを示す超伝導セラミックスが発見されるに到った。
とMullerによってランタン−バリウム−銅−酸素（La−
Ba−Cu−Ｏ）系の酸化物セラミックスについて高温超伝
導現象が発見されて以来、各所で研究が進められ、イッ
トリウム−バリウム−銅−酸素（Ｙ−Ba−Cu−Ｏ）系お
よびＹを含む希土類元素−Ba−Cu−Ｏ系についてTcが約
90Kを示す超伝導セラミックスが発見されるに到った。
その後、Baをストロンチウム（Sr）やカルシウム（C
a）に置換したり、LaやＹをビスマス（Bi）やタリウム
（Tl）に置換したBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系（Tc＝105K）や
Tl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系（Tc＝118K）などが発表されてい
る。
a）に置換したり、LaやＹをビスマス（Bi）やタリウム
（Tl）に置換したBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系（Tc＝105K）や
Tl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系（Tc＝118K）などが発表されてい
る。
本発明はこれら超伝導セラミックスからなる導体線路
の信頼性向上に関するものである。
の信頼性向上に関するものである。
先に記したように超伝導セラミックスについての研究
が進み、Tcの高いセラミックスが開発されているが、基
本組成は Ｙを含む希土類元素−Ba−Cu−Ｏ系 の組成である。
が進み、Tcの高いセラミックスが開発されているが、基
本組成は Ｙを含む希土類元素−Ba−Cu−Ｏ系 の組成である。
すなわち、それ以前に見出されたLa−Sr−Cu−Ｏ系お
よびLa−Ba−Cu−Ｏ系セラミックスのTcが30〜40Kであ
り、超伝導状態を維持するに必要な冷媒として沸点が27
Kのネオン（Ne）など特殊のものしか存在しないのに対
し、沸点が77.2Kの窒素（N2）を使用することができ実
用化への道が開かれたからである。
よびLa−Ba−Cu−Ｏ系セラミックスのTcが30〜40Kであ
り、超伝導状態を維持するに必要な冷媒として沸点が27
Kのネオン（Ne）など特殊のものしか存在しないのに対
し、沸点が77.2Kの窒素（N2）を使用することができ実
用化への道が開かれたからである。
さて、大量の情報を高速に処理する情報処理装置特に
高速化を必要とする電算機部門には高電子移動度トラン
ジスタ（略称HEMT）や共鳴トンネリング・ホットエレク
トロン・トランジスタ（略称RHET）などガリウム・砒素
（GaAs）からなる半導体素子が導入されつゝあるが、こ
れらの半導体素子は液体N2の温度で特性を発揮すること
から、かゝる半導体素子を搭載する電子回路を超伝導セ
ラミックスで形成すれば極めて効果的である。
高速化を必要とする電算機部門には高電子移動度トラン
ジスタ（略称HEMT）や共鳴トンネリング・ホットエレク
トロン・トランジスタ（略称RHET）などガリウム・砒素
（GaAs）からなる半導体素子が導入されつゝあるが、こ
れらの半導体素子は液体N2の温度で特性を発揮すること
から、かゝる半導体素子を搭載する電子回路を超伝導セ
ラミックスで形成すれば極めて効果的である。
こゝで、従来の電子回路の形成法としては薄膜法と厚
膜法とがあり、共に配線基板としては耐熱性が優れると
共に誘電率が低いアルミナ（Al2O3）などのセラミック
スを用い、この上に薄膜法の場合は電子ビーム蒸着やス
パッタなどの方法により金（Au）やタンタル（Ta）など
の薄膜を形成した後、写真蝕刻技術（フォトリソグラフ
ィ）を用いて選択エッチングを行い、微細パターンから
なる導体線路を形成している。
膜法とがあり、共に配線基板としては耐熱性が優れると
共に誘電率が低いアルミナ（Al2O3）などのセラミック
スを用い、この上に薄膜法の場合は電子ビーム蒸着やス
パッタなどの方法により金（Au）やタンタル（Ta）など
の薄膜を形成した後、写真蝕刻技術（フォトリソグラフ
ィ）を用いて選択エッチングを行い、微細パターンから
なる導体線路を形成している。
また、厚膜法の場合はスクリーン印刷法によりAuペー
ストや銀・パラジウム（Ag−Pd）ペーストなどの導体ペ
ーストからなるパターンを作り、これを焼成することに
より導体線路を形成している。
ストや銀・パラジウム（Ag−Pd）ペーストなどの導体ペ
ーストからなるパターンを作り、これを焼成することに
より導体線路を形成している。
さて、本発明は超伝導セラミックスを用いて耐熱性絶
縁基板上に配線パターンを形成するものであり、勿論従
来例は存在しないが、こゝで問題点は従来より使用され
ている導体線路用材料に較べて耐薬品性が極めて劣るこ
とである。
縁基板上に配線パターンを形成するものであり、勿論従
来例は存在しないが、こゝで問題点は従来より使用され
ている導体線路用材料に較べて耐薬品性が極めて劣るこ
とである。
セラミック基板上に超伝導セラミックスからなる配線
パターンを形成する場合、耐環境性および耐薬品性が劣
るのを如何にしてカバーするかゞ解決を要する問題であ
る。
パターンを形成する場合、耐環境性および耐薬品性が劣
るのを如何にしてカバーするかゞ解決を要する問題であ
る。
上記の課題は、超伝導セラミックスよりなり、耐熱性
絶縁基板上にパターン形成されてなる導体線路の表面全
体を覆って、前記超伝導セラミックスを構成する希土類
元素の弗化物よりなる保護膜が形成され、該保護膜によ
って覆われた該導体線路を複数層積層して構成されてい
る超伝導セラミック線路により解決することができる。
絶縁基板上にパターン形成されてなる導体線路の表面全
体を覆って、前記超伝導セラミックスを構成する希土類
元素の弗化物よりなる保護膜が形成され、該保護膜によ
って覆われた該導体線路を複数層積層して構成されてい
る超伝導セラミック線路により解決することができる。
本発明は導体線路を耐薬品性の勝れた材料で被覆する
ことゝ、配線を並列に用意することにより超伝導セラミ
ック線路の実用化を促進するものである。
ことゝ、配線を並列に用意することにより超伝導セラミ
ック線路の実用化を促進するものである。
そして、耐薬品性に優れた保護膜形成材としては超伝
導セラミックス構成材の弗化物を用い、また並列に配線
するには導体線路を積層して形成するものである。
導セラミックス構成材の弗化物を用い、また並列に配線
するには導体線路を積層して形成するものである。
発明者は希土類元素−Ba−Cu−Ｏからなるセラミック
スにおいて、耐薬品性を向上する保護膜として、このセ
ラミックスの構成元素の弗化物特に希土類元素の弗化物
が適していることを見出した。
スにおいて、耐薬品性を向上する保護膜として、このセ
ラミックスの構成元素の弗化物特に希土類元素の弗化物
が適していることを見出した。
こゝで、保護膜の形成材としては二酸化硅素（Si
O2），窒化硅素（Si3N4）など各種のものが存在する
が、保護膜としての必要条件は、そのもの自体が耐薬品
性が優れていること以外に被保護物との密着性が優れて
いることが必要であり、この点から超伝導セラミックス
の構成元素特に希土類元素の弗化物を用いるとセラミッ
クスとのなじみがよく、保護膜に適している。
O2），窒化硅素（Si3N4）など各種のものが存在する
が、保護膜としての必要条件は、そのもの自体が耐薬品
性が優れていること以外に被保護物との密着性が優れて
いることが必要であり、この点から超伝導セラミックス
の構成元素特に希土類元素の弗化物を用いるとセラミッ
クスとのなじみがよく、保護膜に適している。
次に、導体線路の形成は薄膜法を用いて行うことから
積層して形成する方法がスペース的にも、また使用マス
クの単純化による工数短縮の点からも有利であり、導体
線路の断面図を示す第１図および接地層の断面図を示す
第２図のように導体線路1,1′,1″と保護膜2,2′,2″と
を交互にセラミック基板３の上に積層して超伝導セラミ
ック線路を形成するものである。
積層して形成する方法がスペース的にも、また使用マス
クの単純化による工数短縮の点からも有利であり、導体
線路の断面図を示す第１図および接地層の断面図を示す
第２図のように導体線路1,1′,1″と保護膜2,2′,2″と
を交互にセラミック基板３の上に積層して超伝導セラミ
ック線路を形成するものである。
YBa2Cu3O7-yの化学式を示すＹ−Ba−Cu−Ｏ系の超伝
導セラミックスを用い、第２図に断面図を示す接地層
（グランドプレーン）の形成法を示すと次のようにな
る。
導セラミックスを用い、第２図に断面図を示す接地層
（グランドプレーン）の形成法を示すと次のようにな
る。
セラミック基板３として大きさが20mm角で厚さが0.3m
mの単結晶マグネシヤ（MgO）基板を用い、マルチターゲ
ットを用いてスパッタ法により接地層を形成した。
mの単結晶マグネシヤ（MgO）基板を用い、マルチターゲ
ットを用いてスパッタ法により接地層を形成した。
すなわち、スパッタリング装置の陽極部にMgO基板を
固定した後、一方のターゲットにはYB2Cu3O7-yの焼結体
を、また他方のターゲットには弗化イットリウム（Y
F3）の焼結体をセットした。
固定した後、一方のターゲットにはYB2Cu3O7-yの焼結体
を、また他方のターゲットには弗化イットリウム（Y
F3）の焼結体をセットした。
先ず、装置内を高真空に排気した後、O2とArを1:1の
量比で供給しながら排気し１×10-2Torrの真空度に保ち
ながらセラミック基板３を600℃に加熱し、この条件でY
Ba2Cu3O7-yターゲットのスパッタを行い、厚さが2000Å
の導体線路１を形成した。
量比で供給しながら排気し１×10-2Torrの真空度に保ち
ながらセラミック基板３を600℃に加熱し、この条件でY
Ba2Cu3O7-yターゲットのスパッタを行い、厚さが2000Å
の導体線路１を形成した。
次に、O2の供給とセラミック基板３の加熱を止め、Ar
雰囲気の真空度を１×10-4Torrに保持した状態でYF3タ
ーゲットのスパッタを行い、厚さが500Åの保護膜２を
形成した。
雰囲気の真空度を１×10-4Torrに保持した状態でYF3タ
ーゲットのスパッタを行い、厚さが500Åの保護膜２を
形成した。
次いで、先と同様な条件でYBa2Cu3O7-yターゲットとY
F3ターゲットのスパッタを繰り返し、第２図に示すよう
に接地層を形成した。
F3ターゲットのスパッタを繰り返し、第２図に示すよう
に接地層を形成した。
このようにして本発明に係る構造の導体線路を形成し
たが、この評価法としては、基板を30％硝酸（HNO3）水
溶液に浸漬し、導体線路の断線に到る時間を測定した。
たが、この評価法としては、基板を30％硝酸（HNO3）水
溶液に浸漬し、導体線路の断線に到る時間を測定した。
その結果、保護膜を備えていない導体線路は一瞬にし
て断線に到るが、この実施例のように保護膜を有するも
のは最上層の導体線路１″が断線するのに約１時間を要
し、これは保護膜２″の一様な溶解によるものであっ
た。
て断線に到るが、この実施例のように保護膜を有するも
のは最上層の導体線路１″が断線するのに約１時間を要
し、これは保護膜２″の一様な溶解によるものであっ
た。
こゝで、超伝導セラミックス線路を実用化する場合、
回路素子の装着や基板装着などの工程で薬品処理を蒙る
機会はあるものゝ、上記のように長時間に亙ることはな
く、そのため超伝導セラミック線路自体の耐薬品性が弱
くても、保護膜を備えた導体線路を積層してパターン形
成しておくことにより、信頼性を確保することができ
る。
回路素子の装着や基板装着などの工程で薬品処理を蒙る
機会はあるものゝ、上記のように長時間に亙ることはな
く、そのため超伝導セラミック線路自体の耐薬品性が弱
くても、保護膜を備えた導体線路を積層してパターン形
成しておくことにより、信頼性を確保することができ
る。
なお、この実施例は希土類元素としてＹを用いたもの
について行ったが、ランタン（La），ネオジウム（N
d），ユーロピウム（Eu），ガドリニウム（Gd），ジス
プロシウム（Dy），エルビウム（Er），イッテルビウム
（Yb）などのランタノイド系の元素を構成元素とする超
伝導セラミックスについても、この希土類元素の弗化物
を保護膜とすれば同様に耐蝕性を向上することができ
る。
について行ったが、ランタン（La），ネオジウム（N
d），ユーロピウム（Eu），ガドリニウム（Gd），ジス
プロシウム（Dy），エルビウム（Er），イッテルビウム
（Yb）などのランタノイド系の元素を構成元素とする超
伝導セラミックスについても、この希土類元素の弗化物
を保護膜とすれば同様に耐蝕性を向上することができ
る。
本発明の実施により、耐薬品性が優れ、また予備回路
を備えて信頼性が向上した超伝導セラミック線路を作る
ことができ、これにより高速で大容量の情報処理が可能
となる。
を備えて信頼性が向上した超伝導セラミック線路を作る
ことができ、これにより高速で大容量の情報処理が可能
となる。
第１図は導体線路の断面図、 第２図は接地層の断面図、 である。 図において、 1,1′,1″は導体線路、 2,2′,2″は保護膜、 ３はセラミック基板、 である。
Claims (1)
- 【請求項１】超伝導セラミックスよりなり、耐熱性絶縁
基板上にパターン形成されてなる導体線路の表面全体を
覆って、前記超伝導セラミックスを構成する希土類元素
の弗化物よりなる保護膜が形成され、該保護膜によって
覆われた該導体線路を複数層積層して構成されているこ
とを特徴とする超伝導セラミック線路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63105031A JP2692131B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | 超伝導セラミック線路 |
| US08/261,246 US6238774B1 (en) | 1988-02-04 | 1994-06-14 | Protection of oxide superconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63105031A JP2692131B2 (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | 超伝導セラミック線路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01276679A JPH01276679A (ja) | 1989-11-07 |
| JP2692131B2 true JP2692131B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=14396651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63105031A Expired - Fee Related JP2692131B2 (ja) | 1988-02-04 | 1988-04-27 | 超伝導セラミック線路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2692131B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5845194B2 (ja) * | 1980-07-11 | 1983-10-07 | 日本電信電話株式会社 | 超伝導集積回路およびその製法 |
| JPH01101677A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-19 | Mitsubishi Electric Corp | 電子装置 |
| JPH01111720A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-04-28 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 酸化物系超伝導体 |
-
1988
- 1988-04-27 JP JP63105031A patent/JP2692131B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01276679A (ja) | 1989-11-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |