JPH01246136A - 超伝導セラミックスペースト - Google Patents

超伝導セラミックスペースト

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JPH01246136A
JPH01246136A JP63074161A JP7416188A JPH01246136A JP H01246136 A JPH01246136 A JP H01246136A JP 63074161 A JP63074161 A JP 63074161A JP 7416188 A JP7416188 A JP 7416188A JP H01246136 A JPH01246136 A JP H01246136A
Authority
JP
Japan
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superconducting
paste
wiring
powder
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP63074161A
Other languages
English (en)
Inventor
Takuya Uzumaki
拓也 渦巻
Kazunori Nakayama
中山 一典
Nobuo Kamehara
亀原 伸男
Koichi Niwa
丹羽 紘一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP63074161A priority Critical patent/JPH01246136A/ja
Publication of JPH01246136A publication Critical patent/JPH01246136A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は超伝導相の密度が高い超伝導配線を回路基板に
形成するのに好適な超伝導セラミンクペーストに関し、
基板上に超伝導セラミックペーストをスクリーン印刷し
て、その後焼成して超伝導配線パターンを形成する際安
定な超伝導配線パターンを作成することが困難であると
云う問題を解決し、超伝導セラミックス配線の歩留りが
良好で超伝導相の密度が高い配線を作製できる超伝導セ
ラミックペーストを提供することを目的とし、(1) 
 液体窒素温度(77K)で超伝導を示す、下記〔1〕
式 %式%(1) [ (0)σ:化学量論組成からの酸素のズレ量で示される
化学式を有する酸化物セラミンクス超伝導体材料の粉末
が有機バインダと溶剤からなるビヒクルに分散混合され
てなることを特徴とする超伝導セラミックスペースト、
及び、 (2)焼成後、液体窒素温度(77K)で超伝導を示す
、下記(1)式 %式%(1) (0)σ:化学量論組成からの酸素のズレ量で示される
化学式を有する酸化物セラミックス超伝導体となる構成
成分の出発原料としてMU、Mlll及びCuの酸化物
もしくは金属塩化合物を用い、該出発原料の粉末が有機
バインダと溶剤からなるビヒクルに分散混合されてなる
ことを特徴とする超伝導セラミックペーストを提供する
〔産業上の利用分野] 本発明は超伝導ペーストに関し、アルミナ基板等の焼成
基板にスクリーン印刷・焼成することによって、超伝導
相の密度が高い超伝導配線を作製でき、大型コンピュー
タ等のCPUを搭載するに好適な回路基板用の超伝導ペ
ーストに関する。
スーパーコンピュータなどの高速電算機用の高速処理用
の回路基板は信号を効率よ(伝送させるため、回路基板
に使用する絶縁材料の比誘電率が低いことと共に、導体
材料の電気抵抗も低いことが要求されている。液体窒素
温度(77K)で電気抵抗が0となるセラミックス系超
伝導体材料の研究・開発が進められつつある。
超伝導セラミックスをペーストとして、ハイブリッドI
Cなどに使用しているアルミナ基板等の上にスクリーン
印刷し、これを焼成して超伝導体の配線材料とすること
が、超伝導セラミックスの応用技術に不可欠である。
(従来の技術〕 スパッタリング法、スクリーン印刷法等で超伝導膜の形
成がなされている。(J、J、A、P、vo126.N
o4.April、1987゜ppL399−L401
  ; J、  J、A、  P、  vo126.  No5
.May。
1987、ppL761−L762)には(Lao、w
  Sr、1 )z  Cu04−y  (Lsco)
超伝導膜がスクリーン印刷により形成され、スクリーン
印刷形成された膜の抵抗率が基板物質、膜と基板の熱膨
張係数の差、に依存することを示す。LazCuO=基
板上のLSCO膜にはクラックが観察されず、安定化ジ
ルコニア(YSZ)基板上のLSCO膜はポーラスであ
るがクラックが生じない。アルミナ基板上に形成された
LSCO膜にはクラックが観察され帯磁率からは超伝導
相の存在を示すが、抵抗率はゼロにならないことを示す
又Yb−Ba−Cu−0ペーストのスクリーン印刷によ
り超伝導膜がYSZ基板上に形成できることを示す。し
かしながら、石英、アルミナ、La2CuO4基板上に
は (Ybo、zsBao、7s) 3 Cu、ofl−δ
と基板物質との反応により超伝導膜が形成できないこと
を示し、YSZ基板上の超伝導膜の表面状態は密でない
ことを示す。
一方、セラミック絶縁基板−トにセラミックス系の超伝
導物質で電気回路の配線を形成した超伝導材利用のプリ
ント基板の開発も行なわれている。
ところで、超伝導体セラミックスの圧粉成形体では超伝
導を示すものが、ペース1−化して低純度アルミナ基板
上に形成した超伝導セラミックスは超伝導を示さないと
云う問題点が生じたりする。
又本発明者は特願昭62−114327号に超伝導セラ
ミックスのペーストを高純度アルミナ基板上に塗布焼成
することにより超伝導セラミツクスを配線材料とした回
路基板を提案している。
超伝導セラミックスのペース1−を用いてパターン形成
する場合、高純度アルミナ基板(FGA基板)上にスク
リーン印刷を行う。その後焼成して超伝導配線パターン
が作製される。この際の課題として、超伝導相の密度が
低いため、安定な配線パターンを作製することが困難で
あると云う問題点がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述した通り、従来の超伝導セラミックスを配線材料と
した回路基板の製造には解決されるべき種々の課題があ
ったが、本発明は基板上に超伝導セラミックペースト壱
スクリーン印刷して、その後焼成して超伝導配線パター
ンを形成する際安定な超伝導配線パターンを作成するこ
とが困難であると云う問題を解決し、超伝導セラミック
ス配線の歩留りが良好で超伝導相の密度が高い配線を作
製できる超伝導セラミックペーストを提供することを目
的とする。
〔課題を解決するだめの手段〕
本発明に従えば (1)液体窒素温度(77K)で超伝導を示す、下記〔
1〕弐 ((MIIO)x(MIIIz(hL−x) v ・(
Ct+O)z ・(0) 6−(1)MII :Ba、
Sr+Ca+Mg 旧II :Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、
Eu、Gd、Tb、Dy、Ho+Er。
Tm、Yb、Lu。
0.5  ≦X≦0.9 ■ ≦Y≦2 ■ ≦Z≦2 (0)σ:化学量論組成からの酸素のズレ量で示される
化学式を有する酸化物セラミ・ンクス超伝導体材料の粉
末が有機バインダと溶剤からなるビヒクルに分散混合さ
れてなることを特徴とする超伝導セラミックスペースト
、及び、 (2)焼成後、液体窒素温度(77K )で超伝導を示
す、下記〔1]式 %式%(1) [ (0)σ:化学量論組成からの酸素のズレ量で示される
化学式を有する酸化物セラミックス超伝導体となる構成
成分の出発原料としてMII、MI[I及びCuの酸化
物もしくは金属塩化合物を用い、該出発原料の粉末が有
機バインダと溶剤からなるビヒクルに分散混合されてな
ることを特徴とする超伝導セラミックペーストにより解
決される。
〔作用〕
本発明の超伝導セラミックペースト、特に酸化物超伝導
体(SrXBar−x )s Yz CIJ+oO7−
δにおいてx=0.4〜0.6の組成の物質を用いペー
ストを形成し、配線薄膜を作製することにより、(Sr
x Ba+−x )s Y2 Cu、o07−δにおい
てx=o、4〜0.6の範囲の物質が密度。
Tcoとも高いので、超伝導相の密度が高く安定した配
線を作製することができる。そして超伝導配線の臨界電
流密度を高めうる。
(実施例1〕 粒子径1μmのBaC0+ 0.6 molと粒子径1
μmのY2O30,4mo (lおよび粒子径2μmの
CuOlmoAをポールミリングで48部混合したもの
を原料粉末とした。この原料粉末100部、エチルセル
ロース1部、テルピネオール10部およびチクソトロピ
ー剤(ヒマ硬)0.6部、さらにメチルエチルケトン2
0部を加えてポールミリングで72部混合した。この後
らいかい機(メノウ乳鉢)で1.5h混練し、さらに三
本ロールミルで混練した。これにより超伝導セラミック
スペーストができた。
このペーストを99.7%アルミナ基+反(Affiz
O:+−MgO−Cr203系、FGA基板)にスクリ
ーン印刷して配線パターンとした。そして大気中で10
20’C、41+焼成した。
この厚さ25μlのパターンを形成した基板を液体窒素
に浸漬して、配線パターンの電気的特性を調べた結果、
超伝導を示した。
高純度アルミナ基板で、しかもガラス質を含まない基板
を用いることにより、超伝導セラミックスペーストはパ
ターン厚さが薄くても超伝導の性質を示す。
また、高純度でガラス相を含む基板では、パターン厚さ
を厚くすれば超伝導の性質を示す。
[実施例2〕 99.7%アルミナ基板(FGA基板)に超伝導セラミ
ックスペーストで配線パターンを形成した。
その後850°Cで1h焼成した。このパターンを液体
窒素中で電気的性質を調べた結果、超伝導を示した。
〔実施例3〕 超伝導体ペーストは昭和62年4月27日出願の特願昭
62−105624第2図(a)(b) (C)及びそ
の関連説明に記載されるように、BaCO3,Y2O3
,CuO等の各粉末を酸化物超伝導体組成となるように
調合し、800〜1100°C程度の温度で大気中もし
くは酸素雰囲気中等の酸化性雰囲気中焼成して上記〔1
部式で示される酸化物超伝導体を形成し、しかる後これ
を粉砕し超伝導体の原料粉末とし、有機バインダ、難揮
発性溶剤、揮発性溶剤、TiまたはSt等を含むカップ
リング剤、界面活性剤等と混合し、混線形成する方法で
も、BaCO3,Y2O,、CuO等の各粉末を酸化物
超伝導体組成となるように調合し、これに有機バインダ
、溶剤等と混合し、混線形成する方法でも適用可能であ
る。
(超伝導厚膜の作製〕 (1)超伝導ペースト スクリーン印刷法により超伝導回路配線を得るため、超
伝導体のペーストの作製工程の概略を第1図に示す。
ペーストはY−Ba−Cu−0のバルクの超伝導体から
作製するのが好ましい、バルクはイツトリア(Y2O3
)。
酸化バリウム(Bad) 、酸化ストロンチウム(Sr
O) 。
酸化銅(Cub)等の粉末を用いる。これらの粉末をボ
ールミルを用いてよく混合した後、圧粉成形する。次に
この圧粉体を大気中で800−1100°Cで焼成し、
バルクの超伝導体を作製する9 次にこのバルクを粉砕した粉末を、有機バインダーおよ
び有機溶剤に均一に分散し、伸びのよいペーストを作製
する。ペーストに使用する有機バインダーは、焼成によ
り分解飛散するものでなければならない。熱解重合分解
するPMM八を用いることにより焼成後の有機バインダ
ーの残留を極力低くおさえることができる。また、粉末
に対するビヒクルの量はペーストの粘性および印刷性に
大きな影響を及ぼす。このためビヒクル量の最適化を行
い、ペーストにはおよそ、超伝導セラミックス成分粉末
100重量部に対しバインダ、lit揮発性溶剤等5.
5〜40重量部(らいのビヒクルが含まれるようにする
。これにより微細なパターンの形成が可能となる。
(2)回路パターンの形成 上記の超伝導ペーストを用い、各種のセラミック基板に
スクリーン法でパターンを印刷し、基板を大気中8oo
−iooooCで数〜数十時間焼成する。
〔超伝導厚膜の特性〕
高純度のアルミナ基板(FGA基板:Fine Gra
inedした厚膜の電気抵抗の温度変化を第2図に示す
Teendは89にであり、バルクの特性と大きな違い
はない。 また、振動試料型磁力形(νSM)を用いて
試料の磁化を測定してみると、厚膜試料はパルり試料に
比べて反磁化の割合は小さいものの、マ〔実施例4〕 超伝導ペーストとして昭和63年1月11日特願昭62
−114328号優先権主張に基いて出願され記載され
る、Y−Ba−Cu−0系セラミツクスのBaをSrで
置換し、Y−(Ba−5r) −Cu−0系のペースト
を作製し、FGA基板に印刷することによって超伝導相
の密度が高い配線を作製する。
バルクに対して、Sr置換量に対するTco (オンセ
ット温度)の測定とS聞によって、微構造を観察した。
微細構造の観察からSr濃度が増すにつれて、グレイン
サイズが小さくなり、密度が増すことがわかる。
x < 0.5の試料の室温における比抵抗はこの影響
を強く受けて徐りに減少する。X線回折から求めた格子
定数の組成変化からSrで置換することば、その濃度が
増すにつれて酸素が抜は出す、すなわち、還元効果のよ
うに作用することがわかった。
また、x = 0.5で斜方晶系から正方品系へ転移す
るにもかかわらず超伝導性を示すことから、超伝導はC
u−0の一次元鎖ではなく Cuoの二次元平面が支配
している可能性が強い。室温の比抵抗の組成変化が最小
値を持ち、Tco(onset温度)の組成変化がx 
= 0.5以上で減少が大きくなるのは、x−0,5を
境界にして酸素の抜けるサイトが異なっていると考えら
れる。
(SrXBa+−x+)aYzcu+oo7−d系酸化
物超伝導酸化物はBaとSrの比が1対1であるx =
 0.5の組成を境に物性が変化する。
x = 0.5で結晶構造は斜方晶系から正方品系−・
転移し、Tcoは約83にと高くなる。
[試料作製] 出発原料にはY2O:l (99,9L 2−3 μm
) 、 BaC0:+ (99,9χ。
2 μm)、Si2(99χ、280μm)、Cu0(
99,9χ、2μm)を用いた。各粉末を(SrXBa
 I −X) aYzCu I 00?−d (X=0
.0.12510.25,0.375,0.5,0.7
5)の組成になるように秤呈した。これらの粉末を24
時間ボールミルを行い混合した。ボールミルにはアルミ
ナポールを使用した。次に、200 MPa/clIN
で加圧して粉末を成形し、半径15mm、厚さ約3柵の
ベレットを作製した。
最後にアルミナ基板の上で950°C912時間、大気
中で焼成した。
電気抵抗測定 Tco  (オンセット温度)のSr濃度依存性を第4
図に示す。
Sr′a度が増すにつれて、Tcoは減少するが、Sr
Baの比が1対lのときTcoは突然回復する。
微構造 X=0.125. X・0.5における試料のSEHに
よる微構造の観察結果から、Sr濃度が増すにつれグレ
インサイズが小さくなり、密度が増加していることが判
明した。
Tco、密度のSr濃度依存性の定性的な図を第5図に
示す。これから(SrXBa+−x )aYzcLl+
oot−aにおいて、X・0.4〜0.6の範囲の物質
が、密度、 Tcoとも高いことがわかる。よって、こ
の組成範囲で、ペーストを作製すれば超伝導相の密度が
高いため、安定した配線を作製することができる。
酸化物超伝導体 (SrXBal−x )aYzcu+oo7−dにおい
て、x=0.4〜0.6の組成の物質を用いて、ペース
ト線材、薄膜を作製することにより超伝導相密度の高い
超伝導セラミックスを配線材料に用いた回路基板を形成
できる。
〔発明の効果〕
超伝導セラミックスペーストの配線化が可能となった。
・超伝導セラミックスペーストをハイブリッドICなど
の配線材料に使用できた。
【図面の簡単な説明】
第1図は超伝導ペーストを作製する1実施例工程図、 第2図は超伝導バルク(0−0)及び厚膜法により回路
基板上に形成された超伝導配線(ロー口)の電気抵抗の
温度変化を示す図、 第3図は厚膜法により回路基板」二に形成された超伝導
配線のX線回折パターンを示す図、第4図は(SrxB
a+−x)aYzcu+o07−d系超伝導材料の電気
的特性、電気抵抗及びTco (オンセット温度)のS
r濃度依存性を示す図、 第5図は(SrxBa+−x)eYzcu+oot−d
系超伝導材料のTco (オンセット温度)及び密度の
Sr濃度依存性を示す図である。 FCyA : F;ytc Crr=i;*ect A
/umin−q第 1 囚 X 第4図 Tcoど室度のSr濃度依存・は 第 5目

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)液体窒素温度(77K)で超伝導を示す、下記〔
    1〕式 ((MIIO)_X(MIII_2、O_3)_1_−
    _X)_Y・(CuO)_2・(O)σ・・・〔1〕M
    II:Ba、Sr、Ca、Mg MIII:Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、
    Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、L
    u、 0、5≦X≦0.9 1≦Y≦2 1≦Z≦2 (O)σ:化学量論組成からの酸素のズレ量で示される
    化学式を有する酸化物セラミックス超伝導体材料の粉末
    が有機バインダと溶剤からなるビヒクルに分散混合され
    てなることを特徴とする超伝導セラミックスペースト (2)焼成後、液体窒素温度(77K)で超伝導を示す
    、下記〔1〕式 {(MIIO)_X、(MIII_2O_3)_1_−
    _X)_Y・(CuO)_2・(O)_σ・・・・・〔
    1〕MII:Ba、Br、Ca、Mg MIII:Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、
    Eu、Gd、Υb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、L
    u、 0.5≦X≦0.9 1≦Y≦2 1≦Z≦2 (3)σ:化学量論組成からの酸素のズレ量で示される
    化学式を有する酸化物セラミックス超伝導体となる構成
    成分の出発原料としてMII、MIII及びCuの酸化
    物もしくは金属塩化合物を用い、該出発原料の粉末が有
    機バインダと溶剤からなるビヒクルに分散混合されてな
    ることを特徴とする超伝導セラミックペースト。
JP63074161A 1988-03-28 1988-03-28 超伝導セラミックスペースト Pending JPH01246136A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0240971A (ja) * 1988-07-29 1990-02-09 Nec Corp 超伝導量子干渉素子の製造方法
JPH02152109A (ja) * 1988-11-29 1990-06-12 Tsuaitowan Fuaaren Koniejishuien Jiouyuen アルミナ基材上に形成したY−Ba−Cu−O系超伝導体膜およびその形成方法

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JPH0240971A (ja) * 1988-07-29 1990-02-09 Nec Corp 超伝導量子干渉素子の製造方法
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