JPS63255978A - Manufacture of superconducting ceramic substrate - Google Patents

Manufacture of superconducting ceramic substrate

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JPS63255978A
JPS63255978A JP62091118A JP9111887A JPS63255978A JP S63255978 A JPS63255978 A JP S63255978A JP 62091118 A JP62091118 A JP 62091118A JP 9111887 A JP9111887 A JP 9111887A JP S63255978 A JPS63255978 A JP S63255978A
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JP
Japan
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substrate
superconducting
elements
ceramic substrate
group
Prior art date
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Pending
Application number
JP62091118A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Takahashi
謙一 高橋
Noriyuki Yoshida
葭田 典之
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63255978A publication Critical patent/JPS63255978A/en
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296Processes for depositing or forming superconductor layers

Abstract

PURPOSE:To obtain a superconductor ceramic substrate with superconductor layer in higher marginal temperature formed into one body with the substrate by a method wherein the whole surface of substrate formed of a superconductor ceramic material made of at least presintered ceramics is heated to be melted. CONSTITUTION:The whole surface of a substrate 1 formed of a superconductor ceramic material made of at least presintered ceramics is heated to be melted. At this time, it is recommended that after mixing the material, at least one time of a series of processes of presintering and crushing the presintered ceramics body shall be performed. Through these procedures, the ceramics material can be formed into one body with the substrate part 1b to manufacture the substrate 1 with a superconductor layer 1a in higher marginal temperature than that of substrate part 1b.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業−Lの利用分野〉 この発明は、超電導セラミックス基板の製造方法に関し
、より詳細には、基板の表面に超電導IAを何する超電
導セラミックス基板の製造方法に関する。
Detailed Description of the Invention <Field of Application of Industry-L> The present invention relates to a method for manufacturing a superconducting ceramic substrate, and more particularly to a method for manufacturing a superconducting ceramic substrate in which a superconducting IA is formed on the surface of the substrate.

く従来の技術と発明が解決しようとする問題点〉従来、
超電導材料として、金属系、セラミックス系および有機
系のものが知られているが、これらのうちセラミックス
系のものが近年脚光を浴びつつある。また、上記超電導
セラミックスとしては、層状ペロブスカイト型(K2N
iF4型)の構造を有する酸化物超電導セラミックスが
知られている。そして、上記のような酸化物超電導セラ
ミックスは、原料としての酸化物粉末を混合し、ブロッ
ク状、シート状等、所定形状に圧縮成形し、焼結する工
程により作製されており、得られた超電導セラミックス
は30に以上の臨界温度を示している。
Problems to be solved by conventional techniques and inventions
Metal-based, ceramic-based, and organic-based superconducting materials are known, and among these, ceramic-based materials have been attracting attention in recent years. In addition, the above-mentioned superconducting ceramics include layered perovskite type (K2N
Oxide superconducting ceramics having a structure of iF4 type are known. The above-mentioned oxide superconducting ceramics are produced through a process of mixing oxide powder as a raw material, compression molding it into a predetermined shape such as a block or sheet, and sintering it. Ceramics exhibit critical temperatures of 30°C or higher.

しかしながら、上記のような超電導セラミックスは、成
形体全体を加熱し焼結工程を経て製造されるので、成形
体の表層部に内部よりも高い臨界温度を有する超電導層
を形成することか困難であるだけでなく、十分な臨界特
性を示さず、臨界温度が低いという問題がある。
However, since the above-mentioned superconducting ceramics are manufactured by heating the entire compact and going through a sintering process, it is difficult to form a superconducting layer on the surface of the compact that has a higher critical temperature than the inside. In addition, they do not exhibit sufficient critical properties and have a low critical temperature.

また、超電導層を有する素子を設計する場合、上記超電
導セラミックスを基板上に積層することも考えられるが
、この場合、基板と超電導セラミックスとを個別に作製
しなければならないだけでなく、超電導材料がセラミッ
クス系のものであるため、基板との接合性が十分でな(
、一体性に欠けるという問題がある。
Furthermore, when designing an element having a superconducting layer, it is conceivable to laminate the above-mentioned superconducting ceramics on a substrate, but in this case, not only would the substrate and the superconducting ceramics have to be manufactured separately, but the superconducting material would also have to be fabricated separately. Since it is ceramic-based, it does not have sufficient bonding properties with the substrate (
, there is a problem of lack of unity.

従って、上記従来の方法によれば、基板上に一体性に優
れ、臨界温度の高い超電導層を形成することが困難であ
る。
Therefore, according to the conventional method described above, it is difficult to form a superconducting layer with excellent integrity and a high critical temperature on a substrate.

〈発明の目的〉 この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、基
板と超電導層とを個別に作製し、両者を積層することな
く、高い臨界温度を有する超電導層と基板とが一体化し
た超電導セラミックス基板を容易に製造することのでき
る超電導セラミックス基板の製造方法を提供することを
目的とする。
<Purpose of the Invention> This invention was made in view of the above problems, and it is possible to fabricate a substrate and a superconducting layer separately, and to integrate the superconducting layer having a high critical temperature and the substrate without laminating the two. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a superconducting ceramic substrate that can easily manufacture a superconducting ceramic substrate.

く問題点を解決するための手段および作用〉上記目的を
達成するため、この発明の超電導セラミックス基板の製
造方法は、超電導セラミックス原料を成形し、少なくと
も予備焼結して得られたセラミックスからなる基板の表
面全体を、加熱溶融することを特徴とするものである。
Means and Effects for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the method for manufacturing a superconducting ceramic substrate of the present invention provides a method for manufacturing a superconducting ceramic substrate, in which a substrate made of a ceramic obtained by molding a superconducting ceramic raw material and at least preliminary sintering. It is characterized by heating and melting the entire surface of the material.

上記の構成の超電導セラミックス基板の製造方法によれ
ば、超電導セラミックス原料を成形し、少なくとも予備
焼結して得られたセラミックスからなるU板の表面全体
を、加熱溶融するので、基板の表層部に均質で高い臨界
温度を示す超電導層を形成することができると共に、上
記超電導層は、基板と一体化している。
According to the method for manufacturing a superconducting ceramic substrate having the above configuration, the entire surface of the U plate made of ceramic obtained by molding the superconducting ceramic raw material and at least preliminary sintering is heated and melted, so that the surface layer of the substrate is heated and melted. A superconducting layer that is homogeneous and exhibits a high critical temperature can be formed, and the superconducting layer is integrated with the substrate.

以下、この発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

L記超電導セラミックス原料としては、超電導物質を構
成しうる元素を含有するものであればいずれも使用でき
るが、周期律表Ia族元素、IIa族元素およびIII
a族元素より選択された少なくとも一種の元素、周期律
表Ib族元素、nb族元素およびIIIb族元素から選
ばれた少なくとも一種の元素、並びに、酸素、フッ素、
硫黄、炭素および窒素から選ばれた少なくとも一種の元
素を構成元素とするものが好ましい。
Any superconducting ceramic raw material can be used as long as it contains elements that can constitute a superconducting substance, including elements of group Ia, group IIa and III of the periodic table.
At least one element selected from Group A elements, at least one element selected from Group Ib elements, Group Nb elements, and Group IIIb elements of the periodic table, and oxygen, fluorine,
Preferably, the constituent element is at least one element selected from sulfur, carbon, and nitrogen.

より詳細には、周期律表I族元素のうち、Ia族族元と
しては、L is N a SK% Rb %Cs等が
挙げられ、Ib族元素としては、Cu、AgおよびAu
が挙げられる。また、周期律表■族元素のうち、IIa
族元族元しては、B e s M g % Ca %S
r、BaおよびRaが挙げられ、nb族元素としては、
Z n % Cd等が挙げられる。周期律表■族元素の
うち、ma族元素としては、Sc、Yやランタノイド系
元素であるLa5Ce、Gd5Lu等、アクチノイド系
元素であるA C% T h sPaおよびCf等が挙
げられる。また、IIb族元素としては、AJSGaS
 I ns Tj等が挙げられる。
More specifically, among Group I elements of the periodic table, Group Ia elements include LisNaSK%Rb%Cs, and Group Ib elements include Cu, Ag, and Au.
can be mentioned. Also, among the elements of group II of the periodic table, IIa
The family elements are: B e s M g % Ca % S
r, Ba and Ra, and nb group elements include:
Examples include Z n % Cd. Among the elements of group 1 of the periodic table, examples of group ma elements include Sc, Y, lanthanoid elements such as La5Ce and Gd5Lu, and actinide elements A C% T h sPa and Cf. In addition, as a group IIb element, AJSGaS
Examples include Ins Tj and the like.

上記元素のうち、周期律表Ib族元素から選ばれた少な
くとも1種の元素と、IIa族元素から選ばれた少なく
とも1種の元素と、■a族族元から選ばれた少なくとも
1種の元素と、酸素を構成元素とするものが好ましい。
Among the above elements, at least one element selected from Group Ib elements of the periodic table, at least one element selected from Group IIa elements, and at least one element selected from Group A elements. It is preferable to use oxygen as a constituent element.

なお、周期律表Ib族元素においてはCu。In addition, Cu is an element of Group Ib of the periodic table.

Ag1特にCuが好ましく、IIa族元素においては、
Sr、Ba、Caが好ましく 、m a族元素において
は、S c s Y s L aが好ましい。
Ag1, especially Cu, is preferable, and among group IIa elements,
Sr, Ba, and Ca are preferred, and among the Ma group elements, ScsYsLa is preferred.

また、上記の元素を含有する原料は、粉体の状態で1種
または2種以上用いられ、該粉体としては、上記構成元
素を含む酸化物、炭酸化物、フッ化物、硫化物、炭化物
および窒化物などの化合物が用いられる。上記化合物の
うち、酸素含qの酸化物または炭酸化物、特に酸化物が
好ましい。また、上記原料は、高い臨界温度を示す超電
導セラミックスを得るため、少なくとも酸化銅CuOを
含むものが好ましい。
In addition, one or more types of raw materials containing the above elements are used in the form of powder, and the powder includes oxides, carbonates, fluorides, sulfides, carbides and Compounds such as nitrides are used. Among the above compounds, oxygen-containing oxides or carbonates, particularly oxides, are preferred. Moreover, in order to obtain a superconducting ceramic exhibiting a high critical temperature, the above-mentioned raw material preferably contains at least copper oxide CuO.

上記の原料は、成形し、少なくとも予備焼結してセラミ
ックスからなる基板を形成してもよいが、より均質で低
融点の複合酸化物等の複合セラミックス(以下、単に複
合酸化物という)を得るため、原料を混合した後、成形
、予備焼結および予備焼結セラミックス体を粉砕する一
連の工程を少なくとも1回行なうことによりセラミック
ス粉を得るとともに、該セラミックス粉を成形し、少な
くとも予備焼結してセラミックスからなる基板を得るの
が好ましい。
The above raw materials may be molded and at least pre-sintered to form a substrate made of ceramics, but composite ceramics such as more homogeneous and low melting point composite oxides (hereinafter simply referred to as composite oxides) can be obtained. Therefore, after mixing the raw materials, a series of steps of forming, pre-sintering, and pulverizing the pre-sintered ceramic body are performed at least once to obtain ceramic powder, and the ceramic powder is formed and at least pre-sintered. It is preferable to obtain a substrate made of ceramics.

また、上記予備焼結工程は、種々の雰囲気下で行なって
もよいが、原料が分解したり還元されたりするのを防止
し、均質な複合酸化物を得るため、酸素保存下、例えば
、酸素分圧150〜760 mm1gの酸素含有雰囲気
下に行なうのが好ましく、加熱温度および加熱時間等の
予備焼結条件は用いる。
The preliminary sintering step may be performed under various atmospheres, but in order to prevent the raw materials from being decomposed or reduced and to obtain a homogeneous composite oxide, the preliminary sintering step may be performed under oxygen storage, for example, under oxygen Preferably, the sintering is carried out in an oxygen-containing atmosphere with a partial pressure of 150 to 760 mm/g, and presintering conditions such as heating temperature and heating time are used.

原料等に応じて適宜選択される。It is selected as appropriate depending on the raw material, etc.

上記一連の工程を少なくとも1回行なうことにより、超
電導セラミックス原料として、高い融点を有するものを
使用したとしても、固相状態での固tti反応により低
融点の複合酸化物が得られる。
By performing the above series of steps at least once, even if a material with a high melting point is used as a superconducting ceramic raw material, a composite oxide with a low melting point can be obtained by a solid-tti reaction in a solid phase state.

すなわち、上記原料は、°一般に、高い融点を有するの
で、高温でしかも長時間焼結しなければならない。また
、上記条件で焼結したとしても、セラミックスの表層部
と内部とが均質であるという保障はない。しかしながら
、上記一連の工程を少なくとも1回行なうことにより、
内部まで均質なセラミックスを得ることができる。例え
ば、原料として、Y203 、BaCO3およびCuO
を用い、Y   BaCu   Oからなる組成のセラ
ミツ0.3    0.7 3 クスを製造する場合、上記原料は1200〜2700℃
の高融点材料であり、溶融しにくく高温で長時間焼結さ
せる必要がある。また、使用される各原料の融点範囲が
大きく異なるので、焼結条件を高融点原料に適合した条
件に設定する必要があるだけでなく、上記の条件で焼結
したとしても、組成の均一性なセラミックスを得ること
が困難である。しかしながら、上記一連の工程を経るこ
とにより、上記予備焼結工程における固相反応により、
低融点の複合酸化物を生成させることができる。すなわ
ち、原料を混合した後、圧縮成形、予備焼結および粉砕
工程を経ることにより、所望の複合酸化物を得ることが
でき、このようにして得られた複合酸化物は、融点90
0〜1400℃となり、上記原料に比べて、溶融温度が
狭く低融点を示す。従って、上記一連の工程を経ること
により、その後の成形、焼結を容易に行なえるだけでな
く、均質なセラミックス粉を得ることができる。
That is, the above-mentioned raw materials generally have a high melting point and must be sintered at high temperatures and for long periods of time. Further, even if sintered under the above conditions, there is no guarantee that the surface layer and the interior of the ceramic will be homogeneous. However, by performing the above series of steps at least once,
Ceramics that are homogeneous throughout can be obtained. For example, as raw materials Y203, BaCO3 and CuO
When producing ceramics having a composition of YBaCuO using
It is a high melting point material that is difficult to melt and requires sintering at high temperatures for a long time. In addition, since the melting point range of each raw material used differs greatly, it is not only necessary to set the sintering conditions to conditions suitable for the high melting point raw material, but even if sintered under the above conditions, the uniformity of the composition It is difficult to obtain suitable ceramics. However, by going through the above series of steps, due to the solid phase reaction in the pre-sintering step,
Composite oxides with low melting points can be produced. That is, after mixing the raw materials, the desired composite oxide can be obtained by compression molding, preliminary sintering, and pulverization steps, and the composite oxide thus obtained has a melting point of 90.
The temperature ranges from 0 to 1400°C, and the melting temperature is narrower and lower than that of the above raw materials. Therefore, by going through the series of steps described above, not only the subsequent molding and sintering can be easily performed, but also homogeneous ceramic powder can be obtained.

なお、上記一連の工程は、使用される原料および所望の
複合酸化物等に応じて、少なくとも1回行なえばよい。
Note that the series of steps described above may be performed at least once depending on the raw materials used, the desired composite oxide, and the like.

また、所望の複合酸化物が生成しているか否かは、X線
回折等の分析手段により確認することができるので、使
用する原料および焼結条件等に応じて上記分析手段にて
所定の複合酸化物が生成しているか否かを確認すること
により、上記一連の工程の繰返し回数を設定することが
できる。また、上記粉砕は、ボールミル等を用いて行な
うことができる。
In addition, whether or not the desired composite oxide is produced can be confirmed by analytical means such as X-ray diffraction, so depending on the raw materials used, sintering conditions, etc. By checking whether or not oxides are generated, it is possible to set the number of repetitions of the series of steps described above. Moreover, the above-mentioned pulverization can be performed using a ball mill or the like.

上記のようにして得られたセラミックス扮は、低融点の
複合酸化物で構成されるので、上記セラミックス粉を成
形することが容易であると共に、低温条件下で焼結する
ことができる。
Since the ceramic material obtained as described above is composed of a composite oxide having a low melting point, the ceramic powder can be easily molded and sintered under low temperature conditions.

次いで、上記原料や」−記一連の工程により得られたセ
ラミックス粉を成形し、少なくとも予備焼結することに
より、セラミックスからなる基板を得る。なお、一体化
した基板を得るため、少なくとも上記予備焼結すればよ
いか、さらに基板の一体性を高めるため、本焼結しても
よい。また、基板の表面全体を加熱溶融することにより
高い臨界、H度を釘する超電導層が形成されるので、上
記のようにして得られた基板の臨界温度は低くてもよい
。また、上記セラミックス粉を用いて得られるMEは、
セラミックス粉が均質な複合酸化物からなるため、超電
導特性を有し、高い臨界la度を有している。なお、上
記一連の工程の繰返し回数を調整することにより、基板
の臨界温度を制御することができる。また、上記成形加
工において、ブロック状、シート状等適宜の形状に成形
することができ、また、予備焼結および本焼結条件は、
原料や上記セラミックス粉の融点および所望する基板の
特性に応じて適宜選択される。
Next, the raw materials and the ceramic powder obtained through the series of steps described above are molded and at least presintered to obtain a substrate made of ceramics. Note that in order to obtain an integrated substrate, at least the above-mentioned preliminary sintering may be performed, or main sintering may be performed in order to further improve the integrity of the substrate. Further, since a superconducting layer having a high critical temperature and H degree is formed by heating and melting the entire surface of the substrate, the critical temperature of the substrate obtained as described above may be low. Furthermore, the ME obtained using the above ceramic powder is
Since the ceramic powder is made of a homogeneous composite oxide, it has superconducting properties and a high critical la degree. Note that the critical temperature of the substrate can be controlled by adjusting the number of repetitions of the series of steps described above. In addition, in the above molding process, it is possible to mold into an appropriate shape such as a block shape or a sheet shape, and the preliminary sintering and main sintering conditions are as follows:
It is appropriately selected depending on the raw material, the melting point of the ceramic powder, and the desired characteristics of the substrate.

なお、上記のように、前記セラミックスからなる基板は
、高い臨界温度を示すものであるが、基板の表面に、よ
り一層高い臨界温度を釘する超電導層を形成するため、
下記一般式(1)で表される組成を有するものが好まし
い。
As mentioned above, the substrate made of ceramics exhibits a high critical temperature, but in order to form a superconducting layer on the surface of the substrate that maintains an even higher critical temperature,
Those having a composition represented by the following general formula (1) are preferable.

AaBbCc    (1) (式中、Aは、周期律表Ia族元素、IIa族元素およ
び■a族元素から選択された少なくとも1種以上の元素
、Bは周期律表Ib族元素、nb族元素およびIIIb
族元素から選ばれた少なくとも1種の元素、Cは酸素、
フッ素、窒素、炭素および硫黄から選ばれた少なくとも
1種の元素を示す)特に、セラミックスが、 Y   BaCu   O。
AaBbCc (1) (wherein A is at least one element selected from group Ia elements, group IIa elements, and group ■a elements of the periodic table; B is an element of group Ib, group nb of the periodic table; and IIIb
At least one element selected from group elements, C is oxygen,
In particular, the ceramics (representing at least one element selected from fluorine, nitrogen, carbon and sulfur) include Y BaCu O.

0.3    0.7 3 [LaBa] 2 Cuba、 [LaS r] 2 CaO2および [LaCaコ2CuO4から選ばれたものが好ましい。0.3 0.7 3 [LaBa] 2 Cuba, [LaS r] 2 CaO2 and [Preferably selected from LaCaco2CuO4.

そして、上記セラミックスからなる基板の表面に超電導
層を形成するため、基板の表面全体を加熱溶融する。よ
り具体的には、第1図に示すように、レーザ光を筒体(
2)に通じるとともに、該筒体(2)の内部に保持され
たレンズ(3)により、上記レーザ光をデフォーカス状
態に集光して基板(1)の表面にスポットを形成して照
射しながら、照射箇所を移動させる。その際、酸素を基
板(1)の表面に供給するため、酸素ガスまたは酸素分
圧の高い混合ガスを上記筒体(2)に供給し、ノズル状
の筒体(2)の先、端部より、基板(1)の表面に吹き
付ける。なお、上記加熱溶融は、種々の雰囲気下で行な
ってもよいが、上記セラミックスを構成する酸化物等が
還元されたり分解したりするのを防止し、基板の表面に
高い臨界l!!度を示す超電導層を形成するため、酸素
保存下で行なうのが好ましく、特に、酸素ガスあるいは
酸素分圧の大きな混合ガス、例えば酸素分圧150〜7
60mmHgの混合ガスを加熱溶融部に吹き付ける等の
方法により酸素を基板表面に供給しつつ加熱溶融するの
が好ましい。
Then, in order to form a superconducting layer on the surface of the ceramic substrate, the entire surface of the substrate is heated and melted. More specifically, as shown in FIG.
2), and the lens (3) held inside the cylinder (2) focuses the laser beam in a defocused state to form a spot on the surface of the substrate (1) and irradiates it. while moving the irradiation area. At that time, in order to supply oxygen to the surface of the substrate (1), oxygen gas or a mixed gas with a high oxygen partial pressure is supplied to the cylinder (2), and the tip and end of the nozzle-shaped cylinder (2) are Then, spray onto the surface of the substrate (1). The heating and melting may be carried out under various atmospheres, but it is important to prevent the oxides constituting the ceramics from being reduced or decomposed, and to apply a high critical l! to the surface of the substrate. ! In order to form a superconducting layer exhibiting a high
It is preferable to heat and melt the substrate while supplying oxygen to the surface of the substrate by a method such as blowing a mixed gas of 60 mmHg onto the heated melting portion.

上記のような操作により、第2図に示すように、基板部
(tb)と一体化し、かつ基板部((b)よりも高い臨
界温度を有する超電導層(la)を有する基板(1)を
得ることができる。
By the above operations, as shown in FIG. 2, a substrate (1) having a superconducting layer (la) that is integrated with the substrate part (tb) and has a higher critical temperature than the substrate part (b) is formed. Obtainable.

なお、上記基板の表面を加熱溶融するには、熱風、火炎
等を用いてもよいが、効率的に加熱溶融するため、高出
力のレーザを用いるのか好ましい。
Although hot air, flame, or the like may be used to heat and melt the surface of the substrate, it is preferable to use a high-output laser in order to efficiently heat and melt the surface.

上記レーザとしては、例えば、ルビーレーザ、ガラスレ
ーザ、波長1.061のYAGレーザ等の固体レーザ、
He−Neレーザ、Kr+レーザ、Ar+レーザ、エキ
シマレーザ、波長10.6μmのCO2レーザ等の気体
レーザ、半導体レーザなどが例示される。また、これら
のレーザ光は、基板表面の処理効率を高めるため、上記
のように、レンズにて集光して基板の表面に照射するの
が好ましい。また、照射操作は、レーザ光か集光した状
態で基板表面に照射しつつ、照射箇所を移動させてもよ
いが、基板表面の処理効率を高めるため、上記のように
、デフォーカス状態で基板表面にスポットを形成して照
射し、局部加熱するとともに、照射箇所を順次移動させ
て基板の表面全体を加熱溶融するのが好ましい。
Examples of the laser include a ruby laser, a glass laser, a solid laser such as a YAG laser with a wavelength of 1.061,
Examples include a He-Ne laser, a Kr+ laser, an Ar+ laser, an excimer laser, a gas laser such as a CO2 laser with a wavelength of 10.6 μm, and a semiconductor laser. Furthermore, in order to increase the processing efficiency of the substrate surface, these laser beams are preferably focused by a lens and irradiated onto the substrate surface, as described above. In addition, in the irradiation operation, the laser beam may be irradiated onto the substrate surface in a focused state and the irradiation location may be moved, but in order to increase the processing efficiency of the substrate surface, it is necessary to irradiate the substrate surface in a defocused state as described above. It is preferable to form a spot on the surface and irradiate it to locally heat it, and to heat and melt the entire surface of the substrate by sequentially moving the irradiated area.

この発明の超電導セラミックス基板の製造方法は、超電
導層と一体化した基板を得ることができるので、エレク
トロニクス分野や、電力応用分野等の種々の分野におい
て使用されるスイッチング素子、記憶素子、磁束センサ
、増幅素子、温度センサ等を製造する上で有用である。
The method for manufacturing a superconducting ceramic substrate of the present invention can produce a substrate integrated with a superconducting layer, so it can be used for switching elements, memory elements, magnetic flux sensors, etc. used in various fields such as electronics fields and electric power application fields. It is useful in manufacturing amplification elements, temperature sensors, etc.

〈実施例〉 以下に、実施例に基づき、この発明をより詳細に説明す
る。
<Examples> The present invention will be described in more detail below based on Examples.

超電導セラミックス原料としてのY2O3粉末、BaC
O3粉末およびCuO粉末を所定量秤量し混合した。次
いで、上記混合粉末を常温、大気雰囲気下、100気圧
の条件でシート状に圧縮成形し、酸素ガスと窒素ガスと
の混合ガス雰囲気(酸素ガス分圧200 mm l!g
)中で、940°Cで24時間予備焼結した。また得ら
れた予備焼結セラミックス体をボールミルで粉砕した。
Y2O3 powder and BaC as raw materials for superconducting ceramics
Predetermined amounts of O3 powder and CuO powder were weighed and mixed. Next, the above-mentioned mixed powder was compression molded into a sheet shape under conditions of 100 atm at room temperature and atmospheric atmosphere, and was placed in a mixed gas atmosphere of oxygen gas and nitrogen gas (oxygen gas partial pressure 200 mm l!g).
) for 24 hours at 940°C. Further, the obtained pre-sintered ceramic body was ground in a ball mill.

なお、上記一連の工程は、X線回折により複合酸化物で
あるY   BaCu   Oが確認されるまで繰返し
0.3    0.7 3 た。
Note that the above series of steps was repeated 0.3 0.7 3 until Y BaCu O, which is a composite oxide, was confirmed by X-ray diffraction.

上記のようにして得られた複合酸化物であるセラミック
ス粉をシート状に圧縮成形し、上記と同様の条件で焼結
することにより、基板を作製すると共に、該基板表面に
酸素ガスを吹き込みながら、出力50〜500WのCO
2レーザを、レンズを用いてデフォーカス状態で1〜5
 mmφ程度のスポットを形成し、基板表面に照射し、
基板表面を局部的に加熱溶融しつつ、局部加熱部を移動
させて基板の表面全体を加熱溶融させた。
The ceramic powder, which is a composite oxide obtained as described above, is compression-molded into a sheet shape and sintered under the same conditions as above to produce a substrate, while blowing oxygen gas onto the surface of the substrate. , CO with output 50~500W
2 laser in a defocused state using a lens 1 to 5
A spot of about mmφ is formed and irradiated onto the substrate surface,
While locally heating and melting the substrate surface, the local heating section was moved to heat and melt the entire surface of the substrate.

そして、電気抵抗に基づき臨界温度を測定したところ、
第3図に示すような結果を得た。すなわち、レーザ光に
より加熱溶融した基板の表層部では、80に以下の温度
で超電導状態を示し、基板部は、30に以下の温度で超
電導状態を示し、基板を30〜80にの温度範囲で冷却
することにより、基板部が相対的に絶縁層、表層部が超
電導層となることが判明した。
Then, when we measured the critical temperature based on electrical resistance, we found that
The results shown in FIG. 3 were obtained. That is, the surface layer of the substrate heated and melted by the laser beam shows a superconducting state at a temperature of 80° C. or less, the substrate part shows a superconducting state at a temperature of 30° C. or less, and the substrate part shows a superconducting state at a temperature of 30° C. It was found that by cooling, the substrate part becomes a relatively insulating layer and the surface part becomes a superconducting layer.

〈発明の効果〉 以上のように、この発明の超電導セラミックス基板の製
造方法によれば、超電導セラミックス原料を成形し、少
なくとも予備焼結したセラミックスからなる基板の表面
全体を、加熱溶融するので、基板の表層部に、基板と一
体化し、高い臨界温度を有する超電導層を容易に形成す
ることができるという特有の効果を奏する。
<Effects of the Invention> As described above, according to the method for manufacturing a superconducting ceramic substrate of the present invention, a superconducting ceramic raw material is molded and at least the entire surface of the substrate made of pre-sintered ceramics is heated and melted. The unique effect is that a superconducting layer that is integrated with the substrate and has a high critical temperature can be easily formed on the surface layer of the substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の超電導セラミックス基板の製造方法
における加熱溶融工程の一例を示す概略図、 第2図は超電導セラミックス基板の概要を示す概略断面
図、 第3図は実施例の結果を示す図である。 (1)・・・基板、(Ia)・・・超電導層、(Ib)
・・・基板部第1N Ib 第3図 湿層(に) 手  続  補  正  書(自発)5゜]−6゜
Fig. 1 is a schematic diagram showing an example of the heating and melting process in the method for manufacturing a superconducting ceramic substrate of the present invention, Fig. 2 is a schematic cross-sectional view showing an outline of the superconducting ceramic substrate, and Fig. 3 is a diagram showing the results of an example. It is. (1)...Substrate, (Ia)...Superconducting layer, (Ib)
...Substrate part 1N Ib Figure 3 Wet layer (in) Procedure amendment (self-imposed) 5゜] -6゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、超電導セラミックス原料を成形し、少なくとも予備
焼結して得られたセラミックスからなる基板の表面全体
を、加熱溶融することを特徴とする超電導セラミックス
基板の製造方法。 2、セラミックスからなる基板が、原料を混合した後、
成形、予備焼結および予備焼結セラミックス体を粉砕す
る一連の工程を少なくとも1回行なうことによりセラミ
ックス粉を得るとともに、該セラミックス粉を成形し、
少なくとも予備焼結したものである上記特許請求の範囲
第1項記載の超電導セラミックス基板の製造方法。 3、原料が、周期律表 I a族元素、IIa族元素および
IIIa族元素より選択された少なくとも一種の元素、周
期律表 I b族元素、IIb族元素およびIIIb族元素から
選ばれた少なくとも一種の元素、並びに、酸素、フッ素
、硫黄、炭素および窒素から選ばれた少なくとも一種の
元素を含むものである上記特許請求の範囲第1項または
第2項記載の超電導セラミックス基板の製造方法。 4、原料が、少なくとも酸化銅を含むものである上記特
許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の超
電導セラミックス基板の製造方法。 5、基板の表面全体を、酸素保存下で加熱溶融すること
を特徴とする上記特許請求の範囲第1項記載の超電導セ
ラミックス基板の製造方法。 6、基板の表面に酸素を供給しながら、レーザ光にて加
熱溶融する上記特許請求の範囲第1項または第5項記載
の超電導セラミックス基板の製造方法。 7、セラミックスが、 Y_0_._3BaCu_0_._7O_3、 [LaBa]_2CuO_4、 [LaSr]_2CuO_4および [LaCa]_2CuO_4から選ばれたものである上
記特許請求の範囲第1項または第2項記載の超電導セラ
ミックス基板の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A method for producing a superconducting ceramic substrate, which comprises molding a superconducting ceramic raw material and heating and melting the entire surface of a ceramic substrate obtained by at least preliminary sintering. 2. After the ceramic substrate is mixed with raw materials,
A series of steps of forming, pre-sintering and pulverizing the pre-sintered ceramic body are performed at least once to obtain ceramic powder, and the ceramic powder is formed,
The method for manufacturing a superconducting ceramic substrate according to claim 1, which is at least pre-sintered. 3. The raw materials are Group Ia elements of the periodic table, Group IIa elements, and
At least one element selected from group IIIa elements, at least one element selected from group Ib elements, group IIb elements, and group IIIb elements of the periodic table, and at least one element selected from oxygen, fluorine, sulfur, carbon, and nitrogen. The method for manufacturing a superconducting ceramic substrate according to claim 1 or 2, wherein the superconducting ceramic substrate contains at least one element. 4. The method for manufacturing a superconducting ceramic substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the raw material contains at least copper oxide. 5. The method for manufacturing a superconducting ceramic substrate according to claim 1, characterized in that the entire surface of the substrate is heated and melted under oxygen preservation. 6. The method for manufacturing a superconducting ceramic substrate according to claim 1 or 5, wherein the surface of the substrate is heated and melted with a laser beam while supplying oxygen to the surface of the substrate. 7. Ceramics are Y_0_. _3BaCu_0_. _7O_3, [LaBa]_2CuO_4, [LaSr]_2CuO_4, and [LaCa]_2CuO_4.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6433006A (en) * 1987-04-08 1989-02-02 Hitachi Ltd Production of superconducting oxide and superconducting device

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