JPH046764A - 酸化物系超電導体の接合方法 - 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、酸化物系超電導体の接合方法に係り、特に、
接合工程が簡単で、且つ接続抵抗が小さい超電導接合体
を得ることができる接合方法に関する。

〔従来の技術〕

超電導体の接合は、超電導特性を劣化させず、しかも、
接合部の抵抗ができるだけ小さくなるように接合するこ
とが要求される。酸化物系超電導体の接合は、酸化物で
あるために金属のぬれ性が悪いこと、超電導特性が組成
によって大きく左右されること等により、極めて難しい
。

現在までに論じられている接合方法の一つに。

アプライド　フィジックス　レターズ　５２　（２１）
第１８１９頁から第１８２１頁（１９８８年）（Ａｐｐ
ｌ、　Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、５２　（２１）　ｐ、　１
８１９−１９２１　（１９８１））記載のように、Ａｒ
イオン等によるスパッタエツチング後、貴金属を蒸着し
、その上にワイヤボンディングで端子を取り付ける方法
がある。この方法では、接続抵抗を１０−１０Ω・−オ
ーダと極めて小さくできる。しかしこの接続抵抗値は被
接合体の大きさ、及び、外部端子の接続方法などが極め
て限られた条件の場合にのみ得られる値であり、適用で
きる範囲も制限されてしまう。今後の酸化物系超電導体
の種々の応用をふまえて接合を考えるならば、被接合体
の形状・大きさ、及び、材質等に制限されない接合手法
の開発が必須である。

一方、特開昭６４−２８２８４号公報に記載のように、
活性金属を含むろう材で真空中、または、不活性ガス雰
囲気中で加熱接合する方法は、被接合体の形状・大きさ
及び材質等に制限されない接合手法の一つである。しか
し、真空中、または、不活性ガス雰囲気中で加熱するこ
とにより、超電導体の組成が変化し、特性が劣化してし
まう。特性を回復させるには、酸素雰囲気中、または、
大気中でさらに熱処理を施す必要があり、接合のために
何段階もの過程をふむことになる。超電導体の特性劣化
をできるだけ避けるため、また、工程を単純化するため
に他の接合手法の開発が望まれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のうち、貴金属蒸着による接合方法では、
接続抵抗は小さいが、適用できる範囲が限られてしまい
１種々の用途を目的とした場合の各種部材との接合には
適さないという問題があった。一方、活性金属ろうによ
る真空中、または、不活性雰囲気中での加熱は、適用範
囲は大きいが、超−電導特性を劣化させる可能性があり
、また、ろう付加熱、及び、酸素中熱処理の少なくとも
二段階の工程が必要である。

本発明の目的は、応用範囲が広く、かつ、接合工程のよ
り簡単な、酸化物系超電導体の接合方法を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、Ａｇ系またはＡｇ−Ｃｕ合
金系ろう材を用いることにより、酸化物系超電導体の相
互または超電導体と他の部材とを、直接、接合できるよ
うにしたものである。また、ろう材を用いて、酸素濃度
が０．１％以上の雰囲気中で加熱することにより、−回
の加熱工程だけで接合することを可能にしたものである
。

すなわち、本発明は、酸化物系超電導体の接合で、Ａ、
系またはＡ　ｇ　−Ｃｕ合金系ろう材を用いて、酸素濃
度が０．１％以上の雰囲気中で加熱することを特徴とす
る酸化物系超電導体の接合方法である。なお、酸素雰囲
気は、接合過程のうち、冷却時のみでも構わない。

また、本発明は、接合方法によって接合されている酸化
物系超電導一体どうし又は該超電導体と他の部材との接
合体である。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明で使用できるろう材は、銀または銀−銅合金の他
に、周期表ＩＩＩｂ族又はＩＶａ族元素を少なくとも一
種含む銀または銀−銅系合金が好適に使用できる。ＩＩ
Ｉｂ族、ｌＶａ族元素を含む場合にはＩＩＩｂ族元素の
中ではＩｎを用いるのが望ましく、また、ｌＶａ族元素
の中ではＴｉを用いるのが望ましい。

また、本発明の酸化物系超電導体は、公知の酸化物系の
超電導体などすべてに適用できるが、例えば、ランタン
系、イツトリウム系、ビスマス系、及び、タリウム系が
ある９ 〔作用〕 本発明は、酸化物系超電導体を接合するろう材としてＡ
ｇ系、または、Ａｇ−Ｃｕ系ろう材を用いる。それによ
って超電導特性を損なわずに１２００に以下の温度での
直接接合が可能となる。

銀や金の貴金属は、高温でも酸化物系超電導体とほとん
ど反応しないため、超電導体を低抵抗で接続する場合に
は非常に有用である。特に、銀は５それ自身の電気抵抗
も小さく、また、酸素透過率にも優れているため、低抵
抗接合には極めて有利である。しかし、これらの貴金属
と超電導体との界面を形成するには、ぬれ性が極めて悪
いこと。

又、接合温度は超電導体の融点以下でなければならない
こと等の理由から、蒸着に限られてしまう。

前述のように、蒸着後、はんだ付は等の接合工程がさら
に必要であること、そのため応用範囲がせまくなること
などの問題がある。

他の元素をわずかに添加したＡｇ系、または、Ａｇ　　
Ｃｕ系ろう材では、ぬれ性が改善され、また、融点も低
くなることから、直接、接合が可能となる。

また、本発明は、酸化物系超電導体の接合方法として、
酸素濃度が０．１％以上の雰囲気中で加熱する。それに
よって、−回の加熱工程だけで接合可能となる。

酸化物系超電導体はほとんどの場合酸素の組成量が超電
導特性を大きく支配していることがわかっている。いく
つかの超電導体の中でも特に酸素元素の吸収・放出の度
合いが大きいＹ系超電導体を例にとるならば、６７３〜
８７３にで酸素の吸収と放出が最も活発となる。従って
、Ａｇ系またはＡ　ｇ　−Ｃｕ合金系ろう材で接合する
場合、ろう付温度は、およそ、９５０に〜１２００にで
あることから、酸素量による特性の変化が大きい。酸素
雰囲気中で加熱接合することにより、超電導体中に酸素
を十分吸収させることができ、超電導特性を消失させず
に接合が可能となる。また、酸素の吸収は冷却過程で支
配的であるため、冷却時のみ酸素雰囲気にすることでも
同様な効果が得られる。酸素濃度は、ＩＩＩｂ、または
、ｒＶａ族元素を含まないろう材を用いる場合は、０．
１％以上の広い酸素濃度範囲が適用できる。しかし、Ｉ
ＩＩｂまたはＲ／ａ族元素を含むろう材を用いる場合は
、０．５〜２％の酸素濃度が好ましい。

また、冷却過程のみを酸素雰囲気にする場合は。

酸素濃度は１０％以上のより高い値が好ましい。

なお、酸素濃度が０．１％以下の場合は、接合時の加熱
・冷却の過程だけで超電導体中に酸素を十分にとり込む
ことができないため、接合後超電導体の特性は劣化して
しまう。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を記載する 〈実施例１〉 長さ１２ｍ９幅４　ｍｍ　、厚さ１．５１１Ｉ１１の短
冊状のＹＢａｚＣｕａＯ７−δ超電導体上に、７２ｗし
％Ａ　ｇ　−２８ｗ　ｔ％Ｃｕ含Ｃｕ末を有機バインダ
と混合したペースト状の金属ろうを印刷・塗布し。

これを算入気中で１１２３にで５分間加熱し、炉冷した
。これにより、酸化物系超電導体と金属の接合体を得た
。この接合部の接続抵抗を測定したところ、８．３　Ｘ
　１０−７Ω・ｄであった。一方、同様にＡｇ−Ｃｕ合
金ろう材を用いて、Ａｒ雰囲気中で１１２３．５分間加
熱した場合には、接合後の試料の超電導特性は完全に消
失することがわかった。ただし、この接合体に、酸素雰
囲気中、７７３にで工時間加熱した後、炉冷する熱処理
を施した結果、超電導特性は回復したが、その接続抵抗
は、２Ｘ１０−５Ω・ｄであり５大気中で加熱した場合
に比べて大きい接続抵抗が得られた。

ここで示されるように、本実施例によれば、超電導体接
合部の接続抵抗が小さい接合体を、−回の加熱のみで得
ることができる。接続抵抗は、Ａｒ雰囲気中加熱ろう付
後、酸素雰囲気中で熱処理する二段階の接合方法の場合
に比べ、１０％以下の値が得られた。

〈実施例２〉 φ１．５ｍ、長さ２０ｍのＹＢａｚＣｕａＯ７−δ超電
導体に６８ｗｔ％Ａｇ−２７ｗｔ％Ｃｕ−５ｗｔ％Ｔｉ
の組成をもつペースト状の金属ろうを塗布し、これを酸
素濃度２％の容気中で１０８３にで５分間加熱し、その
後、炉冷した。この接合体の接続抵抗を測定したところ
、１０−６Ω・ｄオーダーの小さい値が得られた。

〈実施例３〉 長さ１０閣９幅４■、厚さ１．５閣の短冊状のＹ　Ｂ　
ａ　２Ｃｕ　３０７−δ超電導体上に、７２ｗｔ％Ａｇ
−２８ｗｔ％Ｃｕ合金粉末を有機バインダと混合したペ
ースト状の金属ろうを印刷・塗布する。

これをＡｒガスを８Ω／ｍｉｎの流速で流した電気炉中
で１１２３に、５分間加熱し炉冷する。冷却過程で、炉
内温度が８７３Ｋに下がった時点で、流していたＡｒガ
スを止め、代わりに２００ｍＱ／ｗｉｎの流量の０２ガ
スを流し、ｏ２雰囲気中で室温まで冷却した。これによ
り、酸化物系超電導体と金属の接合体を得た。この接合
部の抵抗を測定したところ、１×１０″″６Ω・ｄであ
った。

〈実施例４〉 長さ１０■９幅４ｍ、厚さ１．５−の短冊状のＹＢａｚ
ＣｕａＯ７−δ超電導体上に、７２ｗｔ％Ａ　ｇ　−２
８ｗ　ｔ％Ｃｕ含Ｃｕ末を有機バインダと混合したペー
スト状の金属ろうを印刷・塗布する。

これを酸素濃度０．５％の雰囲気中で１１２３にで５分
間加熱し、その後炉冷した。この接合体の接続抵抗は１
０−７Ω・ｄオーダーであり非常に小さい値となった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、酸化物系超電導体の相互間または他の
部材との接合で、接続抵抗が数μΩ・ｄ以下と極めて小
さい接続部をもち、しかも、−段階の加熱工程だけの簡
単な接合が可能となる。接合する試料の大きさ及び形状
等に制限がなく、その応用範囲は従来の低抵抗接続方法
に比べて広い。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化物系超電導体の接合方法において、Ａｇ系また
   はＡｇ−Ｃｕ合金系ろう材を用いて、酸素濃度０．１％
   以上の雰囲気中で加熱接合することを特徴とする酸化物
   系超電導体の接合方法。 ２、請求項１において、金属ろうが周期表のIIIｂ族ま
   たはIVａ族から選なれる少なくとも一種以上の元素を含
   む酸化物系超電導体の接合方法。 ３、請求項１において、前記超電導体は相互に、または
   、金属、セラミックス等の部材と接合されている酸化物
   系超電導接合体。 ４、前記酸化物系超電導体の表面に、ＡｇまたはＡｇと
   Ｃｕを主成分とする合金が接している酸化物系超電導体
   。 ５、請求項３において、前記酸化物系超電導体が超電導
   線材であり、また、他の部材が金属線である酸化物系超
   電導線材。 ６、請求項１において、少なくとも冷却過程の６７３〜
   ８７３Ｋの温度範囲でのみ酸素濃度０．１％以上の雰囲
   気にする酸化物系超電導体の接合方法。 ７、請求項１において、温度が前記ろう材の融点に達す
   るまでは非酸化性雰囲気中で加熱し、その後、酸素濃度
   を０．１％以上の雰囲気にする酸化物系超電導体の接合
   方法。