JPH053158B2 - - Google Patents
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- JPH053158B2 JPH053158B2 JP62336033A JP33603387A JPH053158B2 JP H053158 B2 JPH053158 B2 JP H053158B2 JP 62336033 A JP62336033 A JP 62336033A JP 33603387 A JP33603387 A JP 33603387A JP H053158 B2 JPH053158 B2 JP H053158B2
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- superconductor
- thick film
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- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
（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ツ
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，Nb3，Ge
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
工することによつ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23.2K以下であつたため液体ヘリ
ウムによる冷却が必要であつた。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
されていなかつた。近年、La−Ba−Cu−Ｏ系の
うち（La1-xBax）2CuO4で0.075≦ｘ≦0.1の組成の
ものがTcが30Kに、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系のうち
YBa2Cu3Oyの組成のもののTcが90K前後をもつ
と相次いで報告されている。さらにこのYBa2
Cu3Oy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、イツテルビウム、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、ほぼ同じ90K程度のTcをも
つことも報告されている。Ｙ−Ba−Cu−Ｏ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）よりも高くなつたことにより、実用
材料としての期待が大きくなつてきている。 この液体窒素の沸点以上で超伝導を示す酸化物
の発見によつ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つた低価
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。 しかしながら、この酸化物を厚膜印刷で配線パ
ターンやSQUID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
刷法によつて超伝導体厚膜を作成した例が数件報
告されているが、用いる基板と超伝導体酸化物と
の間に反応が起こつてしまうため安定した超伝導
体厚膜は得られるに至つていない。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明はスクリーン印刷法により形成された超
伝導体厚膜を焼結するために熱処理を行うと、焼
結と同時に基板と反応が起こり、超伝導体の超伝
導転移温度が低下する問題を解決する超伝導厚膜
の製造方法を提供することにある。 （問題点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形成し、
酸化性雰囲気中で950℃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99.9％以上の酸
化イツトリウム（Y2O3）、炭酸バリウム
（BaCO3）、酸化第二銅（CuO）を使用し、配合
比がモル比で１：２：３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℃から920℃の温度で仮焼し、再びホール
ミルにて再粉砕を行つた粉を有機バインダーとと
もに有機溶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溶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印刷を行つた。
次に基板上の印刷体を酸化性もくしは中性雰囲気
で脱バインダーを行い、さらに酸化性雰囲気で
950℃，980℃，1000℃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℃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分として焼成を行つた。 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
90Kで超伝導状態に転移し、電気抵抗が０となる
ものがあつた。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℃に
て15分以上の焼成では印刷体は緑色に変質してし
まい絶縁体となつてしまつた。これを粉末Ｘ線回
析法を用いて同定した結果、Y2BaCuO5に変質し
ていることが分かつた。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
用いて観察し、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BaZrO3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YBa2Cu3O7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、BaZrO3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Y2
BaCuO5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
とによつ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くランタ
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、ホロシウム、エ
ルビウム、ツリウム、イツテルビウム、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。 （発明の効果） 実施例からも明らかなように、本発明の超伝導
体厚膜は90K付近で電気抵抗が０となる。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、ジヨセ
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
SQUIDに応用が期待されるものである。
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，Nb3，Ge
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
工することによつ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23.2K以下であつたため液体ヘリ
ウムによる冷却が必要であつた。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
されていなかつた。近年、La−Ba−Cu−Ｏ系の
うち（La1-xBax）2CuO4で0.075≦ｘ≦0.1の組成の
ものがTcが30Kに、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系のうち
YBa2Cu3Oyの組成のもののTcが90K前後をもつ
と相次いで報告されている。さらにこのYBa2
Cu3Oy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、イツテルビウム、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、ほぼ同じ90K程度のTcをも
つことも報告されている。Ｙ−Ba−Cu−Ｏ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）よりも高くなつたことにより、実用
材料としての期待が大きくなつてきている。 この液体窒素の沸点以上で超伝導を示す酸化物
の発見によつ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つた低価
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。 しかしながら、この酸化物を厚膜印刷で配線パ
ターンやSQUID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
刷法によつて超伝導体厚膜を作成した例が数件報
告されているが、用いる基板と超伝導体酸化物と
の間に反応が起こつてしまうため安定した超伝導
体厚膜は得られるに至つていない。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明はスクリーン印刷法により形成された超
伝導体厚膜を焼結するために熱処理を行うと、焼
結と同時に基板と反応が起こり、超伝導体の超伝
導転移温度が低下する問題を解決する超伝導厚膜
の製造方法を提供することにある。 （問題点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形成し、
酸化性雰囲気中で950℃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99.9％以上の酸
化イツトリウム（Y2O3）、炭酸バリウム
（BaCO3）、酸化第二銅（CuO）を使用し、配合
比がモル比で１：２：３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℃から920℃の温度で仮焼し、再びホール
ミルにて再粉砕を行つた粉を有機バインダーとと
もに有機溶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溶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印刷を行つた。
次に基板上の印刷体を酸化性もくしは中性雰囲気
で脱バインダーを行い、さらに酸化性雰囲気で
950℃，980℃，1000℃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℃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分として焼成を行つた。 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
90Kで超伝導状態に転移し、電気抵抗が０となる
ものがあつた。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℃に
て15分以上の焼成では印刷体は緑色に変質してし
まい絶縁体となつてしまつた。これを粉末Ｘ線回
析法を用いて同定した結果、Y2BaCuO5に変質し
ていることが分かつた。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
用いて観察し、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BaZrO3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YBa2Cu3O7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、BaZrO3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Y2
BaCuO5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
とによつ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くランタ
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、ホロシウム、エ
ルビウム、ツリウム、イツテルビウム、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。 （発明の効果） 実施例からも明らかなように、本発明の超伝導
体厚膜は90K付近で電気抵抗が０となる。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、ジヨセ
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
SQUIDに応用が期待されるものである。
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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、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。 ２ 希土類元素がイツトリウム、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、イツテルビウム、ルテチウムの１
種類か、これらの２種以上の混合物であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超伝導体
厚膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62336033A JPH01175793A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | 超伝導体厚膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62336033A JPH01175793A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | 超伝導体厚膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01175793A JPH01175793A (ja) | 1989-07-12 |
| JPH053158B2 true JPH053158B2 (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=18295010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62336033A Granted JPH01175793A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | 超伝導体厚膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01175793A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0269990A (ja) * | 1988-09-05 | 1990-03-08 | Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd | セラミック超伝導体配線板の製造方法 |
-
1987
- 1987-12-29 JP JP62336033A patent/JPH01175793A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01175793A (ja) | 1989-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |