JPH02116180A - 酸化物超伝導体の電極形成方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、酸化物超伝導体に電極を形成する方法に関す
るものである。

［従来の技術］ 超伝導体に電極を形成して該電極を通して超伝導体に給
電する場合、電極と超伝導体との接合部の抵抗値が大き
いと通電により該接合部で損失が生じて発熱し、超伝導
性が失われるおそれがある。

また一般に電極と超伝導体との接合部が非線形な特性を
持つことは好ましくない。

そのため超伝導体に電極を形成する場合には、電極と超
伝導体との接合部にオーミックコンタクトを形成して該
接合部の電流対電圧特性をリニアなものとするとともに
、その接触抵抗を出来るだけ低くする必要がある。

最近ＹＢａｚ　Ｃｕ　３０７−♂（ＹＢＣＯと略称され
ている。）や、（Ｂ　ｆ＋−ｘＰＥ）ｘ）２５ｒ２Ｃａ
２ＣＬＪ　３０　ｙ等の酸化物超伝導体が高温で超伝導
を示す素材として注目されている。この種の酸化物超伝
導体に電極を形成する方法としては、現在３つの方法が
試みられている。

第１の方法は、銀ペーストによる方法で、この方法では
、酸化物超伝導体を仮焼成した段階で銀ペーストにより
所定箇所に電極を形成し、その後酸素雰囲気中で酸化物
超伝導体を本焼成する際に電極を焼成する。

第２の方法は、ＡＱ　、ＰｔまたはＡｕの薄膜により電
極を形成する方法である。この方法では酸化物超伝導体
の電極形成面にＡｇ、ＰｔまたはＡＵを蒸着してこれら
いずれかの１１１０を形成し、次いで該薄膜を形成した
酸化物超伝導体を酸素雰囲気中で熱処理する。

第３の方法は、超音波を加えながら酸化物超伝導体にリ
ード線を直接半田付けする方法である。

［発明が解決しようとする課題］ 上記第１の方法によると、電極と酸化物超伝導体との接
合部にオーミックコンタクトを形成して該接合部の抵抗
を小さくすることができる。

しかしながらこの方法は、酸化物超伝導体に銀ペースト
を付着する工程と高温で焼成する工程とを必要とするた
め、工数が多くなって作業性が悪いという問題がある。

また銀ペーストにより種々のパターンを高精度で形成す
ることは困難であるため、第１の方法では形状や寸法を
正確に管理して電極を形成したり微小部分に電極を形成
したりすることが難しいという問題もある。

次に第２の方法は、面倒な蒸着を行うために高価な装置
を必要とする上に工数を多く必要とするため、電極の形
成に要するコストが＾くなるという問題がある。またこ
の方法では平面的な電極しか形成できないため、該電極
を他の箇所に接続する際には該電極にリード線をボンデ
ィングする必要があり、面倒である。

更に第３の方法（超音波半田法）は比較的簡単に実施で
きるが、この方法では電極と酸化物超伝導体との間の接
合部の抵抗値を充分に低くすることができないという問
題がある。電極と超伝導体との間の接合部の抵抗は少な
くとも１０−５０−以下にすることが好ましいが、超音
波半田法では通常１０−３ΩｄＰｉ！度までしか抵抗値
を下げることができない。

本発明の目的は、酸化物超伝導体に電極を簡単にしかも
精度良く形成することができる酸化物超伝導体の電極形
成方法を提供することにある。

本発明の池の目的は、線状の電極を形成して該電極をリ
ード線として利用することもできるようにした酸化−物
超伝導体の電極形成方法を提供することにある。

１課題を解決するための手段］ 本発明のｈ沃では、酸化物超伝導体に常伝導体からなる
金属電極素材を接電−させ、該電極素材を酸化物超伝導
体側（加旺しｌこ状態で電極素材と酸化物超伝導体との
接触部に超音波を加えることにより電極素材を酸化物超
伝導体に接合する。

上記の方法で電極が接合された酸化物超伝導体を酵素雰
囲気中に配置して熱処理を行うと接触抵抗を更に低くす
ることができる。

一ト記電極素材は、銀、金または白金のいずれかにより
形成するのが良い。

［作　用］ 上記のように、酸化物超伝導体に常伝導体からなる電極
素材を接触させて該電極素材を酸化物超伝導体側に加圧
した状態で前記電極素材と酸化物超伝導体との接触部に
超音波を加えると、超音波振動により超伝導体の表面が
クリーニングされるとともに該接触部で発熱が生じ、電
極素材が酸化物超伝導体に接合される。

この状態でも電極と酸化物超伝導体との接触部に接触抵
抗が低いオーミックコンタクトを得ることができるが、
上記のようにして電極素材を酸化物超伝導体に接合した
後、酸素雰囲気中で熱処理を行うと接触抵抗を更に低く
することができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明の方法は、公知の超音波溶接装置または同装置と
同様の原理の装置を用いて実施することができる。本実
施例では、半導体ＩＣの電極にワイヤを接合するために
使用されている超音波ワイヤボンディング装置を用いた
。

第１図は本発明の実施例で用いた装置の組成を概略的に
示したもので、この装置は、アンビル１と、アンビルに
固定されたステム２と、ホーン３に固定されてステム２
に対向配置されたチップ４とを備えている。ホーン３は
図示しない超音波発振器に結合され、該超音波発Ｓ器か
らホーン３を通してチップ４に超音波が与えられるよう
になっている。チップ４は図示しない加圧装置によりス
テム２側に加圧されるようになっている。

この装置を用いて本発明の方法を実施するには、先ずス
テム２の上に板状の酸化物超伝導体５を配置し、酸化物
超伝導体５の電極形成面（この例では上面＞５ａにチッ
プ４を対向させる。

次いでチップ４の先端と酸化物超伝導体５との間に電極
素材６を挟み込み、図示しない加圧装置によりチップ４
を加圧して、電極素材６を酸化物超伝導体５側に加圧す
る。この状態でホーン３及びチップ４を通して電極素材
６と酸化物超伝導体５との接触部に超音波を与える。電
極素材６としては、銀、金または白金が好適である。

電極素材６と酸化物超伝導体５との接触部に超音波を与
えると、酸化物超伝導体５の表面がクリニツクされると
ともに、電極素材６と酸化物超伝導体５との接触部で発
熱が生じ、電極素材６が酸化物超伝導体５に接合される
。

実施例では、酸化物超伝導体５として臨界温度Ｔｃが９
３にのＹＢａｚＣｕ３０７−ａを用い、電極素材６とし
て直径５０μｍの銀線を用いた。超音波発振器としては
、発振周波数６０ＫＩＩｚ　、出力２２賛のものを用い
た。そしてチップ４に加える加圧力を２００にｇ／ｃｄ
とし、６０ＫＨ２の超音波を４５０ｍ５ｅｃの間加えて
電極素材６を酸化物超伝導体５に接合した。

上記のようにして電極素材６を酸化物超伝導体５に接合
したサンプルについて、種々の温度における電極素材と
酸化物超伝導体との接合部の接触抵抗を周知の３端子法
により測定し、接触抵抗の温度特性を求めた。その結果
は第３図に示す通りで、これより接合部の接触抵抗が全
領域で温度の上昇に伴つ“で上昇する特性を示している
ことが分る。これは接合部にオーミックコンタクトが形
成されていることを示している。尚８０Ｋにおける接触
抵抗は３Ｘ１０−６Ωｃｉであった。

また上記のリーンプルについて、電極素材６と酸化物超
伝導体５との接合部の電流対電圧特性を測定したところ
、第４図に示す結果が得られた。第４図において直線ａ
は室温における特性を示し、直線すは酸化物超伝導体５
の臨界温度Ｔ　ｃ（＝　９３Ｋ　）よりも低い７８Ｋに
おける特性を示している。これらの結果は、電極素材６
と酸化物超伝導体５との接合部の電流対電圧特性が線形
で、オーミックコンタクトが形成されていることを示し
ている。

次に上記のようにして電極素材６が接合された酸化物超
伝導体５を酸素雰囲気の炉に入れて熱処理を行った。こ
の熱処理は４００℃以上の温度で行うのが好ましい。Ｙ
ＢＣＯの場合には熱処理温度が９５０℃を超えると溶融
するため、熱処理温度は４００℃ないし９５０℃の範囲
の温度に設定する必要がある。

実験では、前記の方法で銀線を接合したＹＢＣＯのサン
プルを酸素雰囲気中に置き、５００℃の温；αで１時間
熱処理した。この熱処理における温度変化のパターンは
第２図に示す通りで、先ず室温から毎分６℃の割合いで
５００℃まで昇温させ、５００℃を１時間保持した後毎
分１℃の割合いで室温まで低下させて熱処理を終了した
。

上記熱処理後のサンプルについて接合部の接触抵抗を周
知の３端子法により測定してその温度特性を求めたとこ
ろ、第５図のような結果が得られた。この場合８０Ｋに
おける接触抵抗は１．　ＩＸ　１０−’Ω−１であり、
熱処理を行うことにより接触抵抗を１桁低くできること
が確認された。

第６図は５００℃で熱処理を行ったサンプルにっいて接
合部の電流対電圧特性を測定した結果を示したもので、
同図において直線ａはＶ温における特性を示し、直線す
は７８Ｋにおける特性を示している。いずれの場合も接
合部の電流対電圧特性はリニアな特性であり、接合部に
オーミックコンタクトが形成されていることを示してい
る。

上記の実施例では、線状の電極素材を用いたが、箔状の
電極素材を用いて面状電極を形成することもできる。

上記の実施例では、チップが棒状に形成されているが、
チップの形状は電極素材の形状に応じて適宜に変更する
ことができる。

また面状の電極素材を用いるような場合には、必要に応
じて複数のチップを設けて、接合点の数を増加させるこ
ともできる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、酸化物超伝導体に常伝
導体からなる電極素材を接触させて、該電極素材を酸化
物超伝導体側に加圧した状態で電極素材と酸化物超伝導
体との接触部に超音波を加えるだけで、電極素材を酸化
物超伝導体に接合して接触抵抗が十分に低いオーミック
コンタク１−を形成できるため、酸化物超伝導体への電
極の形成を簡単に行うことができる。

特に請求項２に記載の発明のように、電極素材を酸化物
超伝導体に接合した後、酸素雰囲気中で熱処理を行うと
接触抵抗を更に低くすることができる。

また本発明では、線状の電極及び面状の電極のいずれを
も形成できるため、使用目的に合致した電極を形成する
ことができる。特に酸化物超伝導体を他の部品に配線す
る必要がある場合には、線状の電極素材を用いることに
より、電極自体を配線として用いることができるので、
工数の削減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の構成を概略的に
示した構成図、第２図は本発明の実施例における熱処理
の温度変化パターンを示す線図、第３図及び第４図はそ
れぞれ電極素材を酸化物超伝導体に接合した段階での接
触抵抗の温度特性及び接合部の電流対電圧特性を示す線
図、第５図及び第６図はそれぞ熱処理後の接合部の接触
抵抗の温度特性及び電流対電圧特性を示す縮図である。 １・・・アンビル、２・・・ステム、３・・・ホーン、
４・・・チップ、５・・・酸化物超伝導体、６・・・電
極素材。 第１図 第２図 時間０ マ 占←智 偲

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化物超伝導体に電極を形成する方法において、 前記酸化物超伝導体に常伝導体からなる金属電極素材を
   接触させ、 前記電極素材を酸化物超伝導体側に加圧した状態で前記
   電極素材と酸化物超伝導体との接触部に超音波を加える
   ことにより前記電極素材を酸化物超伝導体に接合するこ
   とを特徴とする酸化物超伝導体の電極形成方法。
2. （２）酸化物超伝導体に電極を形成する方法において、 前記酸化物超伝導体に常伝導体からなる金属電極素材を
   接触させ、 前記電極素材を酸化物超伝導体側に加圧した状態で前記
   電極素材と酸化物超伝導体との接触部に超音波を加える
   ことにより前記電極素材を酸化物超伝導体に接合し、 次いで前記電極素材が接合された酸化物超伝導体を酸素
   雰囲気中で熱処理することを特徴とする酸化物超伝導体
   の電極形成方法。
3. （３）前記電極素材は銀、金または白金からなっている
   請求項１または２に記載の酸化物超伝導体の電極形成方
   法。