JPH0265202A - 超伝導セラミック回路 - Google Patents
超伝導セラミック回路Info
- Publication number
- JPH0265202A JPH0265202A JP63217013A JP21701388A JPH0265202A JP H0265202 A JPH0265202 A JP H0265202A JP 63217013 A JP63217013 A JP 63217013A JP 21701388 A JP21701388 A JP 21701388A JP H0265202 A JPH0265202 A JP H0265202A
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- Japan
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- superconducting
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- conductive line
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL 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
- 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
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Thermistors And Varistors (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。
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〕
超伝導セラミック回路に関し、
過大電流による回路素子の破壊を防止することを目的と
し、 耐熱性基板の上に形成した超伝導セラミックスよりなる
導体線路の一部に断面積が導体線路よりも小さな保護領
域を設け、この保護領域の臨界電流値を他の導体線路よ
りも小さく設定して超伝導〔産業上の利用分野〕 本発明は超伝導回路の構成に関する。
し、 耐熱性基板の上に形成した超伝導セラミックスよりなる
導体線路の一部に断面積が導体線路よりも小さな保護領
域を設け、この保護領域の臨界電流値を他の導体線路よ
りも小さく設定して超伝導〔産業上の利用分野〕 本発明は超伝導回路の構成に関する。
アルミニウム（Ａｌｌ）、チタン（Ｔｉ）など２２の元
素およびチタン酸リチウム（ＬＩＴ１０３）ｌ炭化モリ
ブデン（ＭｏＣ）など複数の無機化合物が超伝導現象を
示すことは知られていたが、超伝導転移温度（Ｔｃ）は
金属元素については高くてもＩＯＫに止まり、また無機
化合物についてもゲルマリラム化ニオブ（Ｎｂ：＋Ｇｅ
）の２３．５Ｋが最高であって、１５に以上の材料は数
えるほどしか存在しなかった。
素およびチタン酸リチウム（ＬＩＴ１０３）ｌ炭化モリ
ブデン（ＭｏＣ）など複数の無機化合物が超伝導現象を
示すことは知られていたが、超伝導転移温度（Ｔｃ）は
金属元素については高くてもＩＯＫに止まり、また無機
化合物についてもゲルマリラム化ニオブ（Ｎｂ：＋Ｇｅ
）の２３．５Ｋが最高であって、１５に以上の材料は数
えるほどしか存在しなかった。
然し、１９８６年４月に１８Ｍチューリッヒ研究所のＢ
ｅｄｎｏｒｚ とＭｕｌｌｅｒによってランタン・バリ
ウム・銅・酸素（Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ−０）系の酸化物セ
ラミックスについて高温超伝導現象が発見されて以来、
イツトリウム・バリウム・銅・酸素（Ｙ−Ｂａ−ＣｕＯ
）系およびＹを含む希土類元素−Ｂａ−Ｃｕ−０）系に
ついてＴｃが約９０Ｋを示す超伝導セラミックスが発見
されるに到った。
ｅｄｎｏｒｚ とＭｕｌｌｅｒによってランタン・バリ
ウム・銅・酸素（Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ−０）系の酸化物セ
ラミックスについて高温超伝導現象が発見されて以来、
イツトリウム・バリウム・銅・酸素（Ｙ−Ｂａ−ＣｕＯ
）系およびＹを含む希土類元素−Ｂａ−Ｃｕ−０）系に
ついてＴｃが約９０Ｋを示す超伝導セラミックスが発見
されるに到った。
その後、Ｂａをストロンチウム（Ｓｒ）やカルシウム（
Ｃａ）に置換したり、Ｌａをビスマス（旧）やタリウム
（Ｔ Ａ ）に置換したＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系
（Ｔｃ ＝１０５Ｋ）やＴ ｊ！ −Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系（Ｔｃ ＝１１８ Ｋ）などが発表されている。
Ｃａ）に置換したり、Ｌａをビスマス（旧）やタリウム
（Ｔ Ａ ）に置換したＢ１−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系
（Ｔｃ ＝１０５Ｋ）やＴ ｊ！ −Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ
−０系（Ｔｃ ＝１１８ Ｋ）などが発表されている。
さて、大量の情報を高速に処理する情報処理装置、特に
高速化を必要とする電算機部門には高電子移動度トラン
ジスタ（略称ＨＥＭＴ）や共鳴トンネリング・ホットエ
レクトロン・トランジスタ（略称ＲＨＥＴ）などガリウ
ム・砒素（ＧａＡｓ）からなる半導体素子が導入されつ
＼あるが、これらの半導体素子は液体窒素（Ｎ２）の温
度で特性を発揮することから、か＼る半導体素子を搭載
する電子回路を超伝導セラミックスで形成すれば極めて
効果的である。
高速化を必要とする電算機部門には高電子移動度トラン
ジスタ（略称ＨＥＭＴ）や共鳴トンネリング・ホットエ
レクトロン・トランジスタ（略称ＲＨＥＴ）などガリウ
ム・砒素（ＧａＡｓ）からなる半導体素子が導入されつ
＼あるが、これらの半導体素子は液体窒素（Ｎ２）の温
度で特性を発揮することから、か＼る半導体素子を搭載
する電子回路を超伝導セラミックスで形成すれば極めて
効果的である。
本発明はこれら超伝導セラミックスよりなる導体線路の
構成に関するものである。
構成に関するものである。
従来の電子回路の形成法としては薄膜法と厚膜法とがあ
り、共に配線基板としては耐熱性が優れると共に誘電率
が低いアルミナ（α−Ａβ２０３）などのセラミックス
を用い、薄膜法の場合はこの上に電子ビーム蒸着やスパ
ッタなどの方法により金（Ａｕ）やタンクル（Ｔａ）な
どの薄膜を形成し、写真蝕刻技術（フォトリソグラフィ
）を用いて選択エツチングを行い、微細パターンからな
る導体線路を形成している。
り、共に配線基板としては耐熱性が優れると共に誘電率
が低いアルミナ（α−Ａβ２０３）などのセラミックス
を用い、薄膜法の場合はこの上に電子ビーム蒸着やスパ
ッタなどの方法により金（Ａｕ）やタンクル（Ｔａ）な
どの薄膜を形成し、写真蝕刻技術（フォトリソグラフィ
）を用いて選択エツチングを行い、微細パターンからな
る導体線路を形成している。
また、厚膜法の場合はスクリーン印刷法によりへ〇ペー
ストや企艮・パラジウム（八ｇ−Ｐｄ）ペーストなどの
導体ペーストからなるパターンを作り、これを焼成する
ことにより導体線路を形成している。
ストや企艮・パラジウム（八ｇ−Ｐｄ）ペーストなどの
導体ペーストからなるパターンを作り、これを焼成する
ことにより導体線路を形成している。
これと同様に超伝導セラミックスを導電拐料として導体
線路を形成することが試みられている。
線路を形成することが試みられている。
すなわち、電子ビーム蒸着法やスパッタ法などの物理的
な方法を用いて電子回路をパターン形成するか、或いは
化学気相成長法（略称ＣＶＤ法）などのような化学的な
方法を用いて超伝導セラミックスよりなる薄膜を形成し
、写真蝕刻技術により電子回路をパターン形成すること
も研究されている。
な方法を用いて電子回路をパターン形成するか、或いは
化学気相成長法（略称ＣＶＤ法）などのような化学的な
方法を用いて超伝導セラミックスよりなる薄膜を形成し
、写真蝕刻技術により電子回路をパターン形成すること
も研究されている。
また、超伝導セラミックスを微粉砕し、これを原料とし
て導体ペーストを作り、スクリーン印刷法により電子回
路を形成することも研究されている。
て導体ペーストを作り、スクリーン印刷法により電子回
路を形成することも研究されている。
薄膜法や厚膜法など各種の方法を用いてアルミナ基板な
どの耐熱性基板上に超伝導セラミックスよりなる電子回
路を形成することが行われているが、この場合の問題は
一般の電子回路と同様にスイッチ叶時などに生ずる過渡
的な過大電流や共振などの回路異常が生じた場合に生ず
る過大電流により回路素子が破壊することである。
どの耐熱性基板上に超伝導セラミックスよりなる電子回
路を形成することが行われているが、この場合の問題は
一般の電子回路と同様にスイッチ叶時などに生ずる過渡
的な過大電流や共振などの回路異常が生じた場合に生ず
る過大電流により回路素子が破壊することである。
この対策として、通常の電子回路においては回路にアバ
ランシェダイオードを加えたり、ヒユーズやブレーカ−
など外付するなどの保護手段が講じられているが、超伝
導回路にはこれに適した保護回路が見当たらない。
ランシェダイオードを加えたり、ヒユーズやブレーカ−
など外付するなどの保護手段が講じられているが、超伝
導回路にはこれに適した保護回路が見当たらない。
そこで、この保護回路を実用化することが課題である。
上記の課題は耐熱性基板の上に形成した超伝導セラミッ
クスよりなる導体線路の一部に断面積がこの導体線路よ
りも小さな保護領域を設け、この保護領域の臨界電流値
を導体線路よりも小さく設定することにより解決するこ
とができる。
クスよりなる導体線路の一部に断面積がこの導体線路よ
りも小さな保護領域を設け、この保護領域の臨界電流値
を導体線路よりも小さく設定することにより解決するこ
とができる。
本発明は導体線路を流れる電流が臨界電流密度を越える
場合は電流により発生する磁界により超伝導状態が破れ
る現象を利用するものである。
場合は電流により発生する磁界により超伝導状態が破れ
る現象を利用するものである。
すなわち、第１図に示すように導体線路１の一部に断面
積が導体線路１よりも小さな保護領域２を設ける。
積が導体線路１よりも小さな保護領域２を設ける。
こ−で、保ｉｔ領域２は同図に示すように線路幅を狭く
してもよく、また厚さを薄く形成してもよいが、マスク
蒸着によりパターンを作る場合にも写真蝕刻法を使用す
る場合にも前者のほうが製造プロセスが簡単である。
してもよく、また厚さを薄く形成してもよいが、マスク
蒸着によりパターンを作る場合にも写真蝕刻法を使用す
る場合にも前者のほうが製造プロセスが簡単である。
さて、このように断面積が小さい保護領域２を設りると
超伝導セラミックスにおいては使用材料によって超伝導
状態が常伝導状態になるＦＢ７．界電流密度が決まって
いるので、この値を基にして保護動作が始まるに必要な
断面積を求め、保護領域２のパターンを設計すればよい
。
超伝導セラミックスにおいては使用材料によって超伝導
状態が常伝導状態になるＦＢ７．界電流密度が決まって
いるので、この値を基にして保護動作が始まるに必要な
断面積を求め、保護領域２のパターンを設計すればよい
。
第２図は保護領域の動作を示す模式図であって、横軸に
は経過時間（１）を、また縦軸には保護領域を流れる電
流値（１）を示している。
は経過時間（１）を、また縦軸には保護領域を流れる電
流値（１）を示している。
ずなわら、保護領域に流れる定常電流値３を臨界電流値
４よりも少なく （図の場合は４０％）に設定して保護
領域の導体線路を形成している。
４よりも少なく （図の場合は４０％）に設定して保護
領域の導体線路を形成している。
そして、異常現象あるいは過渡現象によって電流が増加
して臨界電流値４を越えると超伝導状態は破れるが、酸
化物超伝導体は常伝導状態で数ｍΩ・ｃｍと高い抵抗率
を有するため電流値５は０に近い値にまで低下する。
して臨界電流値４を越えると超伝導状態は破れるが、酸
化物超伝導体は常伝導状態で数ｍΩ・ｃｍと高い抵抗率
を有するため電流値５は０に近い値にまで低下する。
次に、常伝導状態になった際に保護領域の導体線路に発
生したジュール熱が冷め、再び超伝導状態となると再び
保護領域に流れる電流は定常電流イ直３に戻る。
生したジュール熱が冷め、再び超伝導状態となると再び
保護領域に流れる電流は定常電流イ直３に戻る。
このように本発明によればたとえ導体線路に大電流が流
れる場合であっても自動制御が行われることになる。
れる場合であっても自動制御が行われることになる。
イツトリウム（Ｙ）・バリウム（Ｂａ） ・銅（Ｃｕ
）・酸素（○）系超伝導セラミックス（ＹＢａ２Ｃｕ３
０ヮ−４，但しｔＪ ＜０．５）を主成分とする導体ペ
ースＩ・を用い、スクリーン印刷法によりアルミナ（α
−Ａｎ ｚｏ３）基板の上に第１図に示すような保護領
域２を含む導体線路１をパターン形成した。
）・酸素（○）系超伝導セラミックス（ＹＢａ２Ｃｕ３
０ヮ−４，但しｔＪ ＜０．５）を主成分とする導体ペ
ースＩ・を用い、スクリーン印刷法によりアルミナ（α
−Ａｎ ｚｏ３）基板の上に第１図に示すような保護領
域２を含む導体線路１をパターン形成した。
こ＼で、導体ベースＩ・はＹＢａ２Ｃｕ３００７−ｄの
組成の超伝導セラミックスを挿解器とボールミルを用い
て平均粒径が２〜３μｍの微粒子とした後、有機溶剤と
バインダを加えて混練し、粘度が２０００ボイズ（Ｐｓ
）のペーストとしたものである。
組成の超伝導セラミックスを挿解器とボールミルを用い
て平均粒径が２〜３μｍの微粒子とした後、有機溶剤と
バインダを加えて混練し、粘度が２０００ボイズ（Ｐｓ
）のペーストとしたものである。
そして、アルゴン（Ａｒ）と０２の混合雰囲気中で１０
００°Ｃで３０分間焼成した後、同し雰囲気中で９００
°Ｃで１時間アニールして超伝導導体線路を形成したも
のである。
００°Ｃで３０分間焼成した後、同し雰囲気中で９００
°Ｃで１時間アニールして超伝導導体線路を形成したも
のである。
こ＼で、通常動作時の電流がＩＡであることから、パタ
ーン形成した線路の厚さは５０μｍとし、第１図におい
て、導体線路１の幅は２００μｍ、保ｓ！領域２の幅は
５０μｍとし、また保護領域２の長さは５００ μｍと
した。
ーン形成した線路の厚さは５０μｍとし、第１図におい
て、導体線路１の幅は２００μｍ、保ｓ！領域２の幅は
５０μｍとし、また保護領域２の長さは５００ μｍと
した。
ごの理由は、ＹＢａ２Ｃｕ３０７−ａのエビタキソヤル
成長膜についてＣ軸に垂直に電流を流した場合の臨界電
流密度として１．８ ＸＩＯ’ Ａ／ ｃｍ”の値が報
告されているが（Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、
ｖｏｌ、２６．１９８７）厚膜法で得られる薄膜につい
ては約Ｉ Ｘｌ０５Ａ／ｃｍ２である。
成長膜についてＣ軸に垂直に電流を流した場合の臨界電
流密度として１．８ ＸＩＯ’ Ａ／ ｃｍ”の値が報
告されているが（Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、
ｖｏｌ、２６．１９８７）厚膜法で得られる薄膜につい
ては約Ｉ Ｘｌ０５Ａ／ｃｍ２である。
そこで、この値から導体線路１の臨界電流を１ＯＡとし
、保護領域２の臨界電流を２．５Ａに決めた。
、保護領域２の臨界電流を２．５Ａに決めた。
そして、導体線路に電流を流した場合、保護領域２に着
目すると、第２図に示すように、当初の１八より電流が
増加して２．５Ａに達すると保護動作が開始し、電流値
ば０となった後、再びＩＡの定常値に戻った。
目すると、第２図に示すように、当初の１八より電流が
増加して２．５Ａに達すると保護動作が開始し、電流値
ば０となった後、再びＩＡの定常値に戻った。
超伝導線路自体に保護領域を設ＬＪで安全動作をさせる
本発明の実施により過大電流の抑制と自動復帰の機能を
もたせることができ、本発明の実施により超伝導回路の
信頼性を向上することが可能になる。
本発明の実施により過大電流の抑制と自動復帰の機能を
もたせることができ、本発明の実施により超伝導回路の
信頼性を向上することが可能になる。
第１図は本発明に係る保護回路の一例を示す平面図、
第２図は本発明に係る保護領域の動作を示す模式図、
である。
図において、
１は導体線路、 ２は保護領域、３は定常
電流値、 ４は臨界電流値、である。
電流値、 ４は臨界電流値、である。
Claims (1)
- 耐熱性基板の上に形成した超伝導セラミックスよりな
る導体線路の一部に断面積が該導体線路よりも小さな保
護領域を設け、該保護領域の臨界電流値を導体線路より
も小さく設定することを特徴とする超伝導セラミック回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63217013A JPH0265202A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 超伝導セラミック回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63217013A JPH0265202A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 超伝導セラミック回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0265202A true JPH0265202A (ja) | 1990-03-05 |
Family
ID=16697460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63217013A Pending JPH0265202A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 超伝導セラミック回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0265202A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016164907A (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | バンド間位相差ソリトンの発生方法 |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP63217013A patent/JPH0265202A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016164907A (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | バンド間位相差ソリトンの発生方法 |
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