JPH01238190A - 超伝導体厚膜の製造方法 - 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、超伝導体酸化物を利用するセラミック厚膜印
刷体の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 従°来より超伝導材料としてＰｂ　、Ｎｂ　、Ｎｂ３Ｇ
ｅ等の単体金属、合金、金属間化合物が知られていた。

これらの材料は主に薄膜化、綿材化を行い加工すること
によってその超伝導性を応用したデバイスが作成されて
きた。これらの材料の超伝導転移温度はすべて２３．２
に以下であったため液体ヘリウムによる冷却が必要であ
った。このため、超伝導体を応用したデバイスは限られ
たものしか適用されていなかった。近年、Ｌａ−Ｂａ−
Ｃｕ−０系のうち（Ｌａｘ−ｘＢａｘ　）２ｃｕｏ４で
０．０７５≦Ｘ≦０．１の組成のものがＴｃが３０Ｋに
、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系のうちＹＢａ２Ｃｕ３０．の組
成のもののＴｃが９０に前後をもっと相次いで報告され
ている。さらにこのＹＢａ２Ｃｕ３０ｙのＹの位置を他
の希土類元素のうちランタン、ネオジミウム、サマリウ
ム、ユーロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホ
ロミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ツ
リウムに置き換えても、またこれらの元素が２種類以上
混合されていても、はぼ同じ　９０に程度のＴｃをもつ
ことも報告されている。

Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系を始めとするこれらの超伝導体の
Ｔｃは液体窒素の沸点（７７Ｋ）よりも高くなったこと
により、実用材料としての期待が大きくなってきている
。

この液体窒素の沸点以上で超伝導を示す酸化物の発見に
よって冷却装置が小型で簡便なもので済むようになるた
め、従来は用いられなかった低価格の超伝導を利用した
デバイスが作成される可能性がでてきた。そのため大型
で高価な設備が必要とされる薄膜や線材よりも安価な設
備で作成可能な印刷技術を利用した厚膜が安価な超伝導
デバイスへ応用されることが期待される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この酸化物を厚膜印刷で配線パターンや
ＳＱＵ　Ｉ　Ｄ等のデバイスを作成する試みはほとんど
報告されていない。現在、スクリーン印刷法によって超
伝導体厚膜を作成した例が数件報告されている（第２６
回窒素基礎討論会　講演要旨集、３１頁、１９８８年　
１月２０日）。

一方、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系を始めとするこれらの超伝
導体は超伝導の方向に大きな異方性があり、高い臨界電
流を得るためには、配向した膜を形成することが不可欠
とされる。しかし超伝導体厚膜で配向膜は得られていな
い。

本発明はスクリーン印刷法により形成された超伝導体厚
膜で配向した超伝導厚膜を得る超伝導厚膜の製造方法を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は希土類−バリウム−銅系の酸化物を有機ビヒク
ルとともに混練することによりペーストを作成し、これ
を部分安定化ジルコニア基板上にスクリーン印刷法によ
り超伝導体厚膜を１０８ｍ以下の厚さに形成し、酸化性
雰囲気中で９５０’　Ｃから１０００℃の温度にて焼成
時間が１０分以下であることを特徴とする超伝導体厚膜
の製造方法である。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

（実施例） 本発明において、超伝導体ペーストは以下により作成し
た。出発原料として純度９３．９％以上の酸化イツトリ
ウム（Ｙ２Ｏ２）　、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）、酸
化第二銅（Ｃｕｂ）を使用し、配合比が金属イオンのモ
ル比でｌ：２：３となるように秤量した。これらをボー
ルミルを用いて湿式混合した後、空気中８８０　”　Ｃ
から９２０’　Ｃの温度で仮焼し、再びボールミルにて
再粉砕を行った粉を有機バインダーとともに有機容媒で
混練しペースト化した。ペーストの作成においてはバイ
ンダーとしてエチルセルロース系のバインダーと有機容
媒としてテルピネオールをそれぞれ適量加え、混練しペ
ースト化した。得られたペーストをスクリーンを用いて
イツトリア安定化ジルコニア基板上に１０８ｍ以下の厚
さとなるように印刷を行った。次に基板上の印刷体を酸
化性もしくは中性雰囲気で脱バインダーを行い、さらに
酸化性雰囲気で９５０℃１９８０＠Ｃ，１０００”　Ｃ
にて焼成した。焼成する温度から室温までの降温速度を
１時間当り　１００”　Ｃ以下となるようにコントロー
ルした。これは、イツトリウム−バリウム−銅系の酸化
物が超伝導を示すためには、酸素欠陥を少なくしてやる
必要があるため、降温を遅くし導体の酸化物に酸素を入
れるためである。ここで焼成時間を０分、５分、１０分
、１５分、３０分、６０分として焼成を行った。

このようにして作成した超伝導体厚膜の電気的特性を測
定した結果、実施例の範囲ではおよそ９０にで超伝導状
態に転移し、電気抵抗が０となるものがあった。本実施
例において作成した超伝導体厚膜の超伝導転移温度（０
抵抗開始温度）の結果を第１表にまとめる。

焼成温度９８０℃にて３０分以上の焼成、１０００゜Ｃ
にて１５分以上の焼成では印刷体は緑色に変質してしま
い絶縁体となってしまった。これを粉末Ｘ線回折法を用
いて同定した結果Ｙ２ＢａＣｕＯ，に変質していること
が分かった。さらにこれら印刷体と基板の断面の形態を
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いで観察し、印刷体と
基板の界面の元素分布をエネルギー分散型Ｘ線分析装置
（ＥＤＸ）を用いて分析したところ、基板内部の界面に
Ｂａ１ｒｎ、が生成していることが判明した。これらの
分析結果から酸化物超伝導体組成物であるＹＢａ２Ｃｕ
３０ｙは焼結が起こる温度でイツトリア安定化ジルコニ
アとたやすく反応し、Ｂａ１ｒｎ３が生成し、印刷体中
のＢａイオンが不足するために印刷体がＹ２ＢａＣｕＯ
５に変質したと考えられる。これらのことから、印刷体
と基板の反応を制御しながら、超伝導体厚膜の焼結を行
うには焼成時間を短くすることによって達成することが
判明した。

なお希土類元素がイツトリウムでな（ランタン、ネオジ
ミウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ジ
スプロシウム、ホロミウム、エルビウム、ツリウム、イ
ッテルビウム、ルテチウムなどである酸化物超伝導の一
種以上でも同様の効果を確認した。

第１表 また作成した超伝導体厚膜の結晶の配向性を粉末Ｘ線回
折法によって調べた結果（００又）に配向した厚膜が得
られた。

第１図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は実施例において印刷塗
布厚みを１０μｍ１１５μｍ１３０μｍと変化させた場
合の厚膜のＸ線回折図を示したものである。

第１図の図中において、Ｏ印をつけたものはＹＢａ２Ｃ
ｕ３０７−δの（００又）回折線のピークを示すもので
、塗布膜厚が１０μｍ以下に著しく配向が進んでいるこ
とが確認される。

（発明の効果） このように本方法によれば配向した結晶性の高い超伝導
性厚膜が製造することができる。

本発明によれば従来用いられていた超伝導体薄膜に比べ
て安価にデバイスを作成することができ、ジョセフソン
素子や超伝導トランジスタや超伝導配線のＬＳＩ等を実
装することができる配線基板や５ＱＵＩＤに応用が期待
されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ケ兵勃士山社は実施例において得られた超伝導厚
膜のＸ線回折図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）希土類−バリウム−銅系の酸化物からなる超伝導
   体を有機ビヒクルとともに混練したペーストを、スクリ
   ーン印刷により所望の形状に部分安定化ジルコニア基板
   上に形成し、塗布厚さを１０μｍ以下の厚さとし、酸化
   性雰囲気中９５０℃以上１０００℃以下の温度で、焼成
   時間が１０分以下の条件で焼成することを特徴とする超
   伝導体厚膜の製造方法。