JP2834525B2 - 超電導体マイクロ回路の製造方法 - Google Patents
超電導体マイクロ回路の製造方法Info
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- 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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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子部品などに組み込むことができる超電
導体マイクロ回路の製造方法に関し、更に詳しくは、超
電導体からなる回路の路幅が数10μｍオーダであり、し
かも臨界電流密度（Jc）の低下も引き起こさない超電導
体マイクロ回路の製造方法に関する。
導体マイクロ回路の製造方法に関し、更に詳しくは、超
電導体からなる回路の路幅が数10μｍオーダであり、し
かも臨界電流密度（Jc）の低下も引き起こさない超電導
体マイクロ回路の製造方法に関する。
（従来の技術） 臨界温度（Tc）が液体窒素温度よりも高い超電導体と
しては、YBaCuO系,BiSrCaCuO系のようなセラミックス超
電導体が知られており、これら超電導体の応用に関する
研究が進められている。
しては、YBaCuO系,BiSrCaCuO系のようなセラミックス超
電導体が知られており、これら超電導体の応用に関する
研究が進められている。
その応用研究の１つとして、これらセラミックス超電
導体を回路要素とするマイクロ回路の研究が行われてい
る。
導体を回路要素とするマイクロ回路の研究が行われてい
る。
セラミックス超電導体でマイクロ回路を製造する場合
には、一般に超電導体の原料であるセラミックス粉末の
所定量をバインダと充分に混練してペーストを調製し、
ついでこのペーストを例えばイットリア安定ジルコニア
板のような基板の上に、スクリーン印刷などの方法で所
望の回路パターンとなるように塗布したのち、全体を所
定温度で熱処理して前記ペーストのバインダを逸散せし
めると同時に、原料粉末を焼き付け、かつ、原料粉末を
超電導体に転化せしめるという方法が採られている。
には、一般に超電導体の原料であるセラミックス粉末の
所定量をバインダと充分に混練してペーストを調製し、
ついでこのペーストを例えばイットリア安定ジルコニア
板のような基板の上に、スクリーン印刷などの方法で所
望の回路パターンとなるように塗布したのち、全体を所
定温度で熱処理して前記ペーストのバインダを逸散せし
めると同時に、原料粉末を焼き付け、かつ、原料粉末を
超電導体に転化せしめるという方法が採られている。
このとき、セラミックスの原料粉末としては、各成分
要素の粉末を所定の組成となるように配合した混合粉
や、この混合粉を予め仮焼成したのちその焼成品を粉砕
して成る粉圧などが用いられている。
要素の粉末を所定の組成となるように配合した混合粉
や、この混合粉を予め仮焼成したのちその焼成品を粉砕
して成る粉圧などが用いられている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記した従来方法で超電導体の回路を
形成する場合、上記したペーストの塗布が必要であり、
そのため回路の路幅を数10μｍオーダに形成することは
極めて困難である。
形成する場合、上記したペーストの塗布が必要であり、
そのため回路の路幅を数10μｍオーダに形成することは
極めて困難である。
また、熱処理を行ってもバインダ成分は完全に除去さ
れず、わずかではあるが残渣が存在し、その結果、形成
された回路のJcが低下するという問題も生ずる。
れず、わずかではあるが残渣が存在し、その結果、形成
された回路のJcが低下するという問題も生ずる。
本発明は超電電導体マイクロ回路の製造時における上
記した問題を解決し、数10μｍオーダの路幅を有する超
電導体回路パターンを形成することができ、しかもJcの
低下を招くこともない超電導体マイクロ回路の製造方法
の提供を目的とする。
記した問題を解決し、数10μｍオーダの路幅を有する超
電導体回路パターンを形成することができ、しかもJcの
低下を招くこともない超電導体マイクロ回路の製造方法
の提供を目的とする。
（課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、本発明においては、
金属パイプの中に超電導体となるセラミックス原料を充
填したのち、全体に減面加工を施して、芯部がセラミッ
クス原料で、周囲が金属層から成る第１の複合体を調製
する工程（以下、第１工程という）；前記第１の複合体
を、前記芯部が目的とする回路パターンとなるように巻
回または屈曲したのち別体の金属パイプに挿入し、再び
全体に減面加工を施して第２複合体を調製する工程（以
下、第２工程という）；および、前記第２の複合体をそ
の軸方向と直角に切断したのち、得られた切断片に熱処
理を施して、前記芯部を超電導体に転化せしめるか、ま
たは前記第２の複合体に熱処理を施して前記芯部を超電
導体に転化せしめたのちそれを軸方向と直角に切断する
工程（以下、第３工程という）；を備えていることを特
徴とする超電導体マイクロ回路の製造方法が提供され
る。
金属パイプの中に超電導体となるセラミックス原料を充
填したのち、全体に減面加工を施して、芯部がセラミッ
クス原料で、周囲が金属層から成る第１の複合体を調製
する工程（以下、第１工程という）；前記第１の複合体
を、前記芯部が目的とする回路パターンとなるように巻
回または屈曲したのち別体の金属パイプに挿入し、再び
全体に減面加工を施して第２複合体を調製する工程（以
下、第２工程という）；および、前記第２の複合体をそ
の軸方向と直角に切断したのち、得られた切断片に熱処
理を施して、前記芯部を超電導体に転化せしめるか、ま
たは前記第２の複合体に熱処理を施して前記芯部を超電
導体に転化せしめたのちそれを軸方向と直角に切断する
工程（以下、第３工程という）；を備えていることを特
徴とする超電導体マイクロ回路の製造方法が提供され
る。
第１工程は、セラミックス原料を芯部とし、該芯部の
周囲を密着して被覆する金属層とから成る第１の複合体
を製造する工程である。
周囲を密着して被覆する金属層とから成る第１の複合体
を製造する工程である。
この工程においては、まず、金属パイプの中に、超電
導体になるセラミックス原料が充填される。
導体になるセラミックス原料が充填される。
ここで、用いる金属パイプは、例えば、Ag,Ag合金,C
u,Cu合金のような電気電導性，伝熱性に優れた材料で構
成されている。金属パイプとしては、第１図に示したよ
うな断面が円形で所望厚みの肉厚を有する円形パイプ
や、第２図に示すように断面が四角形で所望厚みの肉厚
を有する角形パイプであることが好ましい。
u,Cu合金のような電気電導性，伝熱性に優れた材料で構
成されている。金属パイプとしては、第１図に示したよ
うな断面が円形で所望厚みの肉厚を有する円形パイプ
や、第２図に示すように断面が四角形で所望厚みの肉厚
を有する角形パイプであることが好ましい。
金属パイプへのセラミックス原料の充填作業は、従来
と同じように、所定組成の原料粉末を充填して行っても
よく、また、セラミックス原料に予め溶融し、その融液
を金属パイプの中に鋳込んで行ってもよい。
と同じように、所定組成の原料粉末を充填して行っても
よく、また、セラミックス原料に予め溶融し、その融液
を金属パイプの中に鋳込んで行ってもよい。
このようにして金属パイプをセラミックス原料を充填
したのち、全体を減面加工する。加工法としては、例え
ば、押出し，引き抜き，スウェージング，圧延など各種
の方法を適用することができるが、最後の段階ではロー
ル圧延を施すことが好ましい。
したのち、全体を減面加工する。加工法としては、例え
ば、押出し，引き抜き，スウェージング，圧延など各種
の方法を適用することができるが、最後の段階ではロー
ル圧延を施すことが好ましい。
このような加工を施すことにより。全体の断面は減面
するとともに、セラミックス原料は、薄肉に展延された
金属パイプの内壁と密着して両者間の界面は連続した状
態になっていて、芯部のセラミックス原料とその周囲を
被覆する金属層とが一体となった第１の複合体が得られ
る。
するとともに、セラミックス原料は、薄肉に展延された
金属パイプの内壁と密着して両者間の界面は連続した状
態になっていて、芯部のセラミックス原料とその周囲を
被覆する金属層とが一体となった第１の複合体が得られ
る。
なお、この第１の複合体は丸線状，長尺テープ状，長
尺な多角形テープ状など各種の形状に減面加工すること
ができるが、後述する第２工程のためには、第３図の部
分斜視図で例示したように、断面が偏平な四角形をした
テープ状にすることが好ましい。
尺な多角形テープ状など各種の形状に減面加工すること
ができるが、後述する第２工程のためには、第３図の部
分斜視図で例示したように、断面が偏平な四角形をした
テープ状にすることが好ましい。
すなわち、第３図において、第１の複合体１は、金属
パイプの肉厚部が減面加工されて成る金属層２が同じく
減面加工されて成るセラミックス原料の芯部３を密着し
て被覆した構造になっている。
パイプの肉厚部が減面加工されて成る金属層２が同じく
減面加工されて成るセラミックス原料の芯部３を密着し
て被覆した構造になっている。
第２工程は、第１工程で得られた第１の複合体を用い
て目的とするパターンの回路前駆体を成形したのち、こ
の前駆体を別の金属パイプに挿入して加工することによ
り、第２の複合体を製造する工程である。
て目的とするパターンの回路前駆体を成形したのち、こ
の前駆体を別の金属パイプに挿入して加工することによ
り、第２の複合体を製造する工程である。
例えば、第３図で例示したテープ状の第１の複合体
を、その幅方向に巻回して渦巻きパターンの回路前駆体
（第４図）を成形したり、また、同じくテープ状の第１
の複合体をジグザグに屈曲してジグザグパターンの回路
前駆体（第５図）にする。更には、第６図で示したよう
に、所望する複雑なパターンの回線前駆体にすることも
できる。
を、その幅方向に巻回して渦巻きパターンの回路前駆体
（第４図）を成形したり、また、同じくテープ状の第１
の複合体をジグザグに屈曲してジグザグパターンの回路
前駆体（第５図）にする。更には、第６図で示したよう
に、所望する複雑なパターンの回線前駆体にすることも
できる。
なお、第１の複合体の巻回や屈曲による回路前駆体の
成形が困難な場合には、予め、第１の複合体にアニール
処理を施して軟化させたのち回路前駆帯の成形に供して
もよい。
成形が困難な場合には、予め、第１の複合体にアニール
処理を施して軟化させたのち回路前駆帯の成形に供して
もよい。
このようにして成形した回路前駆体を、つぎに別体の
金属パイプの中に挿入したのち、再び全体に減面加工を
施す。
金属パイプの中に挿入したのち、再び全体に減面加工を
施す。
その結果、前記した回路前駆体の周囲が上記別体の金
属パイプの展延された薄層で密着して被覆されて成る第
２の複合体が得られる。
属パイプの展延された薄層で密着して被覆されて成る第
２の複合体が得られる。
例えば、第４図で示した回路前駆体を用いた場合、第
７図の斜視図で示したような第２の複合体が得られ、ま
た第５図で示した回路前駆体を用いた場合には、第８図
で示したような第２の複合体が得られる。
７図の斜視図で示したような第２の複合体が得られ、ま
た第５図で示した回路前駆体を用いた場合には、第８図
で示したような第２の複合体が得られる。
第３工程は、第２工程で得られた第２の複合体をその
軸方向と直角に切断し、得られた切断片を熱処理してマ
イクロ回路にする工程である。
軸方向と直角に切断し、得られた切断片を熱処理してマ
イクロ回路にする工程である。
例えば、第９図および第10図で示したように、第２の
複合体４をその軸方向と直角に切断すると、得られた切
断片５においては、今までに用いた２本の金属パイプの
材料をマトリックスとし、そのマトリックスの中にセラ
ミックス原料３から成る所望パターンの回路パターンが
形成されている。
複合体４をその軸方向と直角に切断すると、得られた切
断片５においては、今までに用いた２本の金属パイプの
材料をマトリックスとし、そのマトリックスの中にセラ
ミックス原料３から成る所望パターンの回路パターンが
形成されている。
ついで、この切断片５を所定の温度で加熱処理するこ
とにより、セラミックス原料が超電導体に転化して、本
発明の超電導体マイクロ回路が得られる。
とにより、セラミックス原料が超電導体に転化して、本
発明の超電導体マイクロ回路が得られる。
なお、第２の複合体を切断する前に、第２の複合体の
全体を所定の温度で加熱してセラミックス原料を超電導
体に転化してから、所望の厚みに切断しても本発明の超
電導体マイクロ回路を得ることができる。
全体を所定の温度で加熱してセラミックス原料を超電導
体に転化してから、所望の厚みに切断しても本発明の超
電導体マイクロ回路を得ることができる。
本発明の超電導体マイクロ回路において、回路の路幅
は、第１の複合体や第２の複合体の断面における芯部
（セラミックス原料）と金属層（金属パイプの肉厚）
や、減面加工時における減面率の大小によって任意に変
化させることができる。
は、第１の複合体や第２の複合体の断面における芯部
（セラミックス原料）と金属層（金属パイプの肉厚）
や、減面加工時における減面率の大小によって任意に変
化させることができる。
（発明の実施例） 実施例１ Bi2O3,SrCO3,CaCO3,CuOの各粉末をモル比で2:2:1:2と
なるように混合し、得られた混合物を800℃の大気中で
２時間仮焼成したのち粉砕した。
なるように混合し、得られた混合物を800℃の大気中で
２時間仮焼成したのち粉砕した。
ついで、混合物を第２図で示したAg製の角形パイプに
充填した。角形のパイプの寸法、外側における長さ100m
m,幅50mm,厚み10mmであり、内側（中空部）における長
さ80mm,幅80mm,厚み5mmであった。
充填した。角形のパイプの寸法、外側における長さ100m
m,幅50mm,厚み10mmであり、内側（中空部）における長
さ80mm,幅80mm,厚み5mmであった。
全体を、厚みが0.5となるまで平ロールで圧延し、第
３図で示したようなテープ状の第１の複合体にした。こ
のときの減面率は１パス当り20％である。得られたテー
プ状複合体を、直径5mmのAg棒の周囲に10ターン巻回し
て第４図で示したような回路前駆体とした。
３図で示したようなテープ状の第１の複合体にした。こ
のときの減面率は１パス当り20％である。得られたテー
プ状複合体を、直径5mmのAg棒の周囲に10ターン巻回し
て第４図で示したような回路前駆体とした。
この回路前駆体を、外径30mm,内径25mm,肉厚2.5mmのA
gパイプの中に挿入し、外径が15mmになるまでスウェー
ジングを行い、最後に平ロールで圧延して、第８図で示
したように、厚みが5mmの板体とした。
gパイプの中に挿入し、外径が15mmになるまでスウェー
ジングを行い、最後に平ロールで圧延して、第８図で示
したように、厚みが5mmの板体とした。
ついで、この板体を、第10図で示したように、厚み1m
mに切断して切断片としたのち、この切断片を850℃の大
気中で30時間焼成した。
mに切断して切断片としたのち、この切断片を850℃の大
気中で30時間焼成した。
得られた処理品の外観は四角形であったが、その断面
を顕微鏡察したところ、路幅が約50μｍの回路が渦巻状
に10ターン巻回しているパターンが認められた。
を顕微鏡察したところ、路幅が約50μｍの回路が渦巻状
に10ターン巻回しているパターンが認められた。
この回路の両端にAu電極を添着し、液体窒素中、０磁
場において、そのJcを測定したところ、Jcは53400A/cm2
であり、回路が超電導体で構成されていることが確認さ
れた。
場において、そのJcを測定したところ、Jcは53400A/cm2
であり、回路が超電導体で構成されていることが確認さ
れた。
実施例２ 実施例１における第１の複合体を、第５図で示したよ
うに、ジグザグに10ターン屈曲して回路前駆体とし、こ
の回路前駆体を、外側における長さ100mm,幅70mm,厚み2
0mmで内側（中空部）における長さ90mm,幅60mm,厚み10m
mのAg製角形パイプに挿入し、全体の厚みが5mmになるま
で平ロールで圧延した。
うに、ジグザグに10ターン屈曲して回路前駆体とし、こ
の回路前駆体を、外側における長さ100mm,幅70mm,厚み2
0mmで内側（中空部）における長さ90mm,幅60mm,厚み10m
mのAg製角形パイプに挿入し、全体の厚みが5mmになるま
で平ロールで圧延した。
得られた第２の複合体から厚み1mmの切断片を切出
し、実施例１と同様の熱処理を行った。
し、実施例１と同様の熱処理を行った。
得られた処理品の外観は四角形であり、回路幅は約15
μｍであった。また、回路のJcは71600A/cm2であった。
μｍであった。また、回路のJcは71600A/cm2であった。
比較例 実施例１で用いた仮焼成粉80％とバインダ20％とを混
練してペーストを調製し、このペーストをAg基板の上
に、長さ40mm,幅150μm,厚み50μｍの回路となるように
塗布した。ついで、500℃で加熱してバインダを除去し
たのち845℃で焼成した。
練してペーストを調製し、このペーストをAg基板の上
に、長さ40mm,幅150μm,厚み50μｍの回路となるように
塗布した。ついで、500℃で加熱してバインダを除去し
たのち845℃で焼成した。
得られた回路のJcを、液体窒素中、０磁場において測
定したところ、8800A/cm2であった。
定したところ、8800A/cm2であった。
試みに、塗布時に回路幅が50μｍとなるようにペース
トを塗布したが、連続する回路パターンを形成すること
はできなかった。
トを塗布したが、連続する回路パターンを形成すること
はできなかった。
（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明方法によれば、
数10μｍオーダの路幅で超電導体から成る回路を容易に
製造することができる。そして、この製造過程はバイン
ダを全く使用することがないので、バインダの残存に基
づく超電導体のJc低下を防止することができる。
数10μｍオーダの路幅で超電導体から成る回路を容易に
製造することができる。そして、この製造過程はバイン
ダを全く使用することがないので、バインダの残存に基
づく超電導体のJc低下を防止することができる。
第１図および第２図は本発明で用いる金属パイプ例の部
分斜視図、第３図は本発明における第１の複合体を例示
する部分斜視図、第４図から第６図は回路前駆体を例示
する断面図、第７図および第８図は本発明における第２
の複合体を例示する部分斜視図、第９図および第10図は
第２の複合体から切断面を切出している状態を示す部分
斜視図である。 １……第１の複合体、２……芯部（セラミックス原
料）、３……金属層、４……第２の複合体、５……切断
片。
分斜視図、第３図は本発明における第１の複合体を例示
する部分斜視図、第４図から第６図は回路前駆体を例示
する断面図、第７図および第８図は本発明における第２
の複合体を例示する部分斜視図、第９図および第10図は
第２の複合体から切断面を切出している状態を示す部分
斜視図である。 １……第１の複合体、２……芯部（セラミックス原
料）、３……金属層、４……第２の複合体、５……切断
片。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志賀 章二 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−169815（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 39/00 H01L 39/22 - 39/24 H01B 12/00 - 12/16 H01B 13/00 - 13/32
Claims (1)
- 【請求項１】金属パイプの中に超電導体となるセラミッ
クス原料を充填したのち、全体に減面加工を施して、芯
部がセラミックス原料で、周囲が金属層から成る第１の
複合体を調製する工程； 前記第１の複合体を、前記芯部が目的とする回路パター
ンとなるように巻回または屈曲したのち別体の金属パイ
プに挿入し、再び全体に減面加工を施して第２の複合体
を調製する工程；および、 前記第２の複合体をその軸方向と直角に切断したのち、
得られた切断片に熱処理を施して、前記芯部を超電導体
に転化せしめるか、または前記第２の複合体に熱処理を
施して前記芯部を超電導体に転化せしめたのちそれを軸
方向と直角に切断する工程；を備えていることを特徴と
する超電導体マイクロ回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2089393A JP2834525B2 (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 超電導体マイクロ回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2089393A JP2834525B2 (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 超電導体マイクロ回路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03286579A JPH03286579A (ja) | 1991-12-17 |
| JP2834525B2 true JP2834525B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=13969410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2089393A Expired - Lifetime JP2834525B2 (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 超電導体マイクロ回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2834525B2 (ja) |
-
1990
- 1990-04-03 JP JP2089393A patent/JP2834525B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03286579A (ja) | 1991-12-17 |
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