JPH0442584A - 超伝導配線の製造方法 - Google Patents
超伝導配線の製造方法Info
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- JPH0442584A JPH0442584A JP2150816A JP15081690A JPH0442584A JP H0442584 A JPH0442584 A JP H0442584A JP 2150816 A JP2150816 A JP 2150816A JP 15081690 A JP15081690 A JP 15081690A JP H0442584 A JPH0442584 A JP H0442584A
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- 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
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (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〕
超伝導配線の製造方法に関し、
超伝導臨界温度の高い酸化物超伝導体よりなる微少線幅
の配線パターンを形成することを目的とし、 酸化物高温超伝導体成分を被処理基板上に堆積して配線
パターンを形成した後、該基板をダミーパターンを形成
した基板に対向させて焼成炉中に設置し、ダミーパター
ンの温度を配線パターンの温度と同等か或いは高めに保
持して焼成することを特徴として超伝導配線の製造方法
を構成する。
の配線パターンを形成することを目的とし、 酸化物高温超伝導体成分を被処理基板上に堆積して配線
パターンを形成した後、該基板をダミーパターンを形成
した基板に対向させて焼成炉中に設置し、ダミーパター
ンの温度を配線パターンの温度と同等か或いは高めに保
持して焼成することを特徴として超伝導配線の製造方法
を構成する。
本発明は超伝導臨界温度の高い酸化物超伝導体よりなり
微少線幅の配線パターンの製造方法に関する。
微少線幅の配線パターンの製造方法に関する。
幾種類の金属3合金、金属間化合物、窒化物。
酸化物などについて超伝導現象を示すことは昔より知ら
れていたが、金属元素については超伝導臨界温度(略称
Tc)は10に未満に止まり、また金属間化合物につい
てはNb3Geの23.5Kが最高であった。
れていたが、金属元素については超伝導臨界温度(略称
Tc)は10に未満に止まり、また金属間化合物につい
てはNb3Geの23.5Kが最高であった。
然し、1986年にBednorz とI’1ulle
rによりランクン・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、各所でT、の高い酸化物
超伝導体の開発研究と、これを用いたデバイスの実用化
研究が行われている。
rによりランクン・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、各所でT、の高い酸化物
超伝導体の開発研究と、これを用いたデバイスの実用化
研究が行われている。
すなわち、情報処理装置、特に高速化を必要とする電算
機では、これら低温で効率よ(動作する電子素子を搭載
する基板の回路配線を高温超伝導体で構成すれば極めて
効果的である。
機では、これら低温で効率よ(動作する電子素子を搭載
する基板の回路配線を高温超伝導体で構成すれば極めて
効果的である。
酸化物系の高温超伝導体には今まで各種の組成のものが
発見されている。
発見されている。
すなわち、イツトリウム・バリウム・銅・酸素(Y−B
a−Cu−0)系およびYを含む希土類元素−BaCu
−0系についてTcが約90Kを示す酸化物超伝導体が
発見された。
a−Cu−0)系およびYを含む希土類元素−BaCu
−0系についてTcが約90Kを示す酸化物超伝導体が
発見された。
その後、100に以上のTcを示すB1−5r−Ca−
CuO系や125にのTcを示すTI−Ha−Ca−C
u−0系などが発表されている。
CuO系や125にのTcを示すTI−Ha−Ca−C
u−0系などが発表されている。
ニーで、マグネシア、アルミナなどの被処理基板上に酸
化物超伝導体よりなる導体線路を形成する方法としては
マスク蒸着あるいはスバ・ンタにより酸化物超伝導体よ
りなる薄膜パターンを形成した後に焼成して結晶化する
ことにより超伝導相に変える方法が挙げられる。
化物超伝導体よりなる導体線路を形成する方法としては
マスク蒸着あるいはスバ・ンタにより酸化物超伝導体よ
りなる薄膜パターンを形成した後に焼成して結晶化する
ことにより超伝導相に変える方法が挙げられる。
また、超伝導セラミックス粉末を用いて導電体ペースト
を形成し、これをスクリーン印刷して微細パターンを形
成した後、これを焼成して結晶化し、超伝導相に変える
方法があ挙げられる。
を形成し、これをスクリーン印刷して微細パターンを形
成した後、これを焼成して結晶化し、超伝導相に変える
方法があ挙げられる。
発明者等は後者の方法による導体配線を形成する研究で
バルク試料の超伝導セラミックスおよびペーストを焼成
する方法で100 K以上の値を得ている。
バルク試料の超伝導セラミックスおよびペーストを焼成
する方法で100 K以上の値を得ている。
然し、仔細に検討してみるとT、のみかけ上の値は配線
幅に依存することが判った。
幅に依存することが判った。
すなわち、配線幅が狭(なるに従ってTcが低下するも
の\、線幅が1.0 mまでは100 K以上のTcを
示すが、これ以下の線幅ではTCは急激に低温側へ移行
する。
の\、線幅が1.0 mまでは100 K以上のTcを
示すが、これ以下の線幅ではTCは急激に低温側へ移行
する。
一方、情報処理装置などで、電子部品を搭載する回路基
板は高密度実装が必要であり、微細な線幅まではTcが
液体窒素の温度(77K)以上である必要がある。
板は高密度実装が必要であり、微細な線幅まではTcが
液体窒素の温度(77K)以上である必要がある。
然し、100に以上のT、相をもつB1−Pb−5r−
CaCu−0膜について、従来の焼成法では配線幅が狭
くなるに従って特性の劣化が生じ、この対策が必要であ
った。
CaCu−0膜について、従来の焼成法では配線幅が狭
くなるに従って特性の劣化が生じ、この対策が必要であ
った。
超伝導セラミックスを用いて作った導体ペーストをスク
リーン印刷し、これを焼成する方法でも100に以上の
Tcを示す超伝導体配線を形成することができるが、線
幅が約1.0 m以下になるとToが急激に低下し、液
体窒素(N2)の温度(77K)でも超伝導状態を示さ
な(なる。
リーン印刷し、これを焼成する方法でも100に以上の
Tcを示す超伝導体配線を形成することができるが、線
幅が約1.0 m以下になるとToが急激に低下し、液
体窒素(N2)の温度(77K)でも超伝導状態を示さ
な(なる。
そこで、この問題の解決が課題である。
上記の課題は酸化物高温超伝導体成分を被処理基板上に
堆積して配線パターンを形成した後、該基板をダミーパ
ターンを形成した基板に対間させて焼成炉中に設置し、
ダミーパターンの温度を配線パターンの温度と同等か或
いは高めに保持して焼成することを特徴として超伝導配
線の製造方法を構成することにより解決することができ
る。
堆積して配線パターンを形成した後、該基板をダミーパ
ターンを形成した基板に対間させて焼成炉中に設置し、
ダミーパターンの温度を配線パターンの温度と同等か或
いは高めに保持して焼成することを特徴として超伝導配
線の製造方法を構成することにより解決することができ
る。
超伝導成分を堆積し、焼成して得た酸化物超伝導体のT
cが配線幅の低下と共に急激に低温側に移行する理由に
ついて発明者等は超伝導体を構成する成分の内、特に蒸
気圧の高い成分の蒸発による組成比のずれによると考え
ている。
cが配線幅の低下と共に急激に低温側に移行する理由に
ついて発明者等は超伝導体を構成する成分の内、特に蒸
気圧の高い成分の蒸発による組成比のずれによると考え
ている。
すなわち、発明者等が実用化研究を進めているB1−P
b−5r−Ca−Cu−0系については、蒸気圧が高く
、また特性に著しい影響を及ぼす成分はpboであって
、温度と蒸気圧の関係を示すと第1表のようになる。
b−5r−Ca−Cu−0系については、蒸気圧が高く
、また特性に著しい影響を及ぼす成分はpboであって
、温度と蒸気圧の関係を示すと第1表のようになる。
第1表
そして、焼成により結晶化して超伝導相とする温度は8
50°C前後であることから、PbOの蒸気圧は高く、
この過程で蒸発が容易に起こり組成ずれが起るのである
。
50°C前後であることから、PbOの蒸気圧は高く、
この過程で蒸発が容易に起こり組成ずれが起るのである
。
また、線幅が狭くなるに従って組成ずれが容易に起こり
Tcが急激に低下する理由については、線幅が狭くなる
のに従って単位体積当たりの露出面積が大きくなり、従
ってpboの蒸発量が大きいこと一1自己を含め周囲よ
りの蒸発によるPbOの分圧が低いため、成分の蒸発が
抑制されないためと考えた。
Tcが急激に低下する理由については、線幅が狭くなる
のに従って単位体積当たりの露出面積が大きくなり、従
ってpboの蒸発量が大きいこと一1自己を含め周囲よ
りの蒸発によるPbOの分圧が低いため、成分の蒸発が
抑制されないためと考えた。
そこで、本発明は成分の蒸発を防ぐ方法として第1図の
原理図に示すように配線パターン1を印刷した基板2に
対向してダミーパターン3を印刷した基板4を配置して
焼成を行うものである。
原理図に示すように配線パターン1を印刷した基板2に
対向してダミーパターン3を印刷した基板4を配置して
焼成を行うものである。
ニーで、配線パターン1とダミーパターン3とはなるべ
く近接させることが必要である。
く近接させることが必要である。
このようにして焼成を行うと、ダミーパターン3から盛
んに行われるPbOの蒸発によって配線パターン1から
のPbOの蒸発が抑制されるのでT。
んに行われるPbOの蒸発によって配線パターン1から
のPbOの蒸発が抑制されるのでT。
の高い微細配線パターンを作ることができる。
なお、印刷した超伝導パターンを焼成する場合に、結晶
粒成長のため、焼成予定温度よりもpb。
粒成長のため、焼成予定温度よりもpb。
の蒸発が盛んに起こらない程度に少し高くして短時間焼
成して後、元に戻して焼成すると、結晶粒界に隙間が少
なく、膜の緻密化が促進れさた超伝導配線を作ることが
できる。
成して後、元に戻して焼成すると、結晶粒界に隙間が少
なく、膜の緻密化が促進れさた超伝導配線を作ることが
できる。
本発明はこのようにダミーパターンを近接させて焼成を
行うことにより、蒸気圧の高い成分特にPbOの蒸発を
抑制することができ、inn以下の線幅の配線に対して
も11111以上の場合と同じようなT、をもつ超伝導
体線路を形成することができる。
行うことにより、蒸気圧の高い成分特にPbOの蒸発を
抑制することができ、inn以下の線幅の配線に対して
も11111以上の場合と同じようなT、をもつ超伝導
体線路を形成することができる。
実施例1:(配線パターンの形成と焼成炉)BizOs
、PbO,SrCO3,CaCO5およびCuOの原料
粉末を用意し、Bi : Pb : Sr : Ca
: Cuのモル比が0.7=0.3 : 1 : 1
:t、sになるように混合し、混合した粉末を845°
Cで150時間焼成して超伝導セラミックスを作った。
、PbO,SrCO3,CaCO5およびCuOの原料
粉末を用意し、Bi : Pb : Sr : Ca
: Cuのモル比が0.7=0.3 : 1 : 1
:t、sになるように混合し、混合した粉末を845°
Cで150時間焼成して超伝導セラミックスを作った。
このセラミックスを乳鉢で粗粉砕した後、ボールミルを
用いて整粒した。
用いて整粒した。
この粉末にテルピネオールを粘性調整剤として加え、ア
セトンを溶削として混練した後、乾燥させてアセトンを
除き、ベンゼンを混合した後、乾燥させて粘度調整を行
い、超伝導ペーストを作成した。
セトンを溶削として混練した後、乾燥させてアセトンを
除き、ベンゼンを混合した後、乾燥させて粘度調整を行
い、超伝導ペーストを作成した。
このペーストを用い、15mm角で厚さが0.5 mm
のマグネシア(MgO)単結晶基板を複数個用意し、こ
の上に、線幅が0.5 mで長さが10amの導体線路
と、10w角のダミーパターンを別々にスクリーン印刷
して乾燥した。
のマグネシア(MgO)単結晶基板を複数個用意し、こ
の上に、線幅が0.5 mで長さが10amの導体線路
と、10w角のダミーパターンを別々にスクリーン印刷
して乾燥した。
次に、第3図に示すような焼成炉を用意した。
すなわち、石英ガラス製のフレーム7に熱源(ヒータ)
5.6を背後に備えたアルミナ・セラミック板8.9を
挿着した後、MgO製スペーサ10を用いてセラミック
板8,9の上に同図に示すように基板2.4を対向させ
て配置した。
5.6を背後に備えたアルミナ・セラミック板8.9を
挿着した後、MgO製スペーサ10を用いてセラミック
板8,9の上に同図に示すように基板2.4を対向させ
て配置した。
このようにすることにより配線パターン1とダミーパタ
ーンとの間隔を0.5 tmに保った。
ーンとの間隔を0.5 tmに保った。
実施例2:
実施例1で記したように、線幅が0.5mm、厚さが3
0.!/Il+、長さが10mmの導体線路を印刷した
MgQ基板二枚を第3図に示した焼成炉に装着し、0.
5閣の間隔をおいて対向させ、下部の導体線路をダミー
パターンとした。
0.!/Il+、長さが10mmの導体線路を印刷した
MgQ基板二枚を第3図に示した焼成炉に装着し、0.
5閣の間隔をおいて対向させ、下部の導体線路をダミー
パターンとした。
そして、第1図のように大気中で熱源5.6に通電し、
両者を860°Cで10分間加熱した後、上部の基板2
の温度を840°Cに下げ、一方、下部の基板4を温度
は850℃にした状態で6時間焼成して超伝導相に変え
、上部の基板2の導体線路について抵抗率の温度依存性
を測定した。
両者を860°Cで10分間加熱した後、上部の基板2
の温度を840°Cに下げ、一方、下部の基板4を温度
は850℃にした状態で6時間焼成して超伝導相に変え
、上部の基板2の導体線路について抵抗率の温度依存性
を測定した。
実施例3:
線幅が0.5mm、厚さが30μ割、長さが10+++
mの導体線路を印刷したMgO基板を上に、また、10
[1角のベタパターンを印刷したMgO基板を下にして
第3図に示した焼成炉に装着し、0.511I81の間
隔をおいて対向させ、下部の導体線路をダミーパターン
とした。
mの導体線路を印刷したMgO基板を上に、また、10
[1角のベタパターンを印刷したMgO基板を下にして
第3図に示した焼成炉に装着し、0.511I81の間
隔をおいて対向させ、下部の導体線路をダミーパターン
とした。
そして、大気中で熱源5.6に通電し、両者を共に86
0°Cで10分間加熱した後、両基板2.4の温度を8
40°Cに下げ、そのま−の状態で6時間焼成して超伝
導相に変え、上部の基板2の導体線路について抵抗率の
温度依存性を測定した。
0°Cで10分間加熱した後、両基板2.4の温度を8
40°Cに下げ、そのま−の状態で6時間焼成して超伝
導相に変え、上部の基板2の導体線路について抵抗率の
温度依存性を測定した。
比較例1:
線幅がQ、5mm、厚さが30μm、長さが10mの導
体線路を印刷したMgO基板を上に、また、パターン印
刷のないMgO基板を下にして第3図に示した焼成炉に
装着し、0.5 mmの間隔をおき、大気中で熱源5,
6に通電し、両者を共に860℃で10分間加熱した後
、両基板2.4の温度を840℃に下げ、そのま−状態
で6時間焼成して超伝導相に変え、上部の基板2の導体
線路について抵抗率の温度依存性を測定した。
体線路を印刷したMgO基板を上に、また、パターン印
刷のないMgO基板を下にして第3図に示した焼成炉に
装着し、0.5 mmの間隔をおき、大気中で熱源5,
6に通電し、両者を共に860℃で10分間加熱した後
、両基板2.4の温度を840℃に下げ、そのま−状態
で6時間焼成して超伝導相に変え、上部の基板2の導体
線路について抵抗率の温度依存性を測定した。
第2図は実施例2.3および比較例1についての結果で
あり、実施例2.3のTcは約98にと約100にであ
るのに対し、比較例1は相転移は認められるもの\、残
留抵抗は12mΩ・Cl11と大きく、超伝導状態にな
っていない。
あり、実施例2.3のTcは約98にと約100にであ
るのに対し、比較例1は相転移は認められるもの\、残
留抵抗は12mΩ・Cl11と大きく、超伝導状態にな
っていない。
以上記したように本発明の実施により、超伝導相とする
ために行う焼成において生ずる組成ずれを最小限に抑え
ることが可能となり、これにより0.5 mm以下の線
幅の微細パターンを形成する場合でも1mm以上の線幅
と変わらぬTcの高い超伝導配線を作ることができる。
ために行う焼成において生ずる組成ずれを最小限に抑え
ることが可能となり、これにより0.5 mm以下の線
幅の微細パターンを形成する場合でも1mm以上の線幅
と変わらぬTcの高い超伝導配線を作ることができる。
第1図は本発明の原理図、
第2図は実施例について抵抗率の温度依存性を示す図、
第3図は本発明の実施に使用した焼成炉の断面図、であ
る。 図において、 1は配線パターン、 2.4は基板、3はダミー
パターン、 5.6は熱源、である。 本発明の原理図 ?穿r5 イ t〉と1 1度(K)
る。 図において、 1は配線パターン、 2.4は基板、3はダミー
パターン、 5.6は熱源、である。 本発明の原理図 ?穿r5 イ t〉と1 1度(K)
Claims (2)
- (1)酸化物高温超伝導体成分を被処理基板上に堆積し
て配線パターンを形成した後、該基板をダミーパターン
を形成した基板に対向させて焼成炉中に設置し、ダミー
パターンの温度を配線パターンの温度と同等か或いは高
めに保持して焼成することを特徴とする超伝導配線の製
造方法。 - (2)請求項1記載のダミーパターンが配線パターンま
たはベタパターンであることを特徴とする超伝導配線の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2150816A JP2870993B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 超伝導配線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2150816A JP2870993B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 超伝導配線の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0442584A true JPH0442584A (ja) | 1992-02-13 |
| JP2870993B2 JP2870993B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=15505043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2150816A Expired - Lifetime JP2870993B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 超伝導配線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2870993B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5312803A (en) * | 1990-10-17 | 1994-05-17 | Fujitsu Limited | Process for producing Bi- and Pb-containing oxide superconducting wiring films |
-
1990
- 1990-06-08 JP JP2150816A patent/JP2870993B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5312803A (en) * | 1990-10-17 | 1994-05-17 | Fujitsu Limited | Process for producing Bi- and Pb-containing oxide superconducting wiring films |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2870993B2 (ja) | 1999-03-17 |
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