(57)【要約】【課題】酸素アニールを効果的に行う。【解決手段】  基材１の片面側に酸化物超電導導体層３が形成された超電導線材１０Ａ，１０Ｂ同士の互いの接続端部を重合させて接続されている超電導線材の接続構造１００であって、二本の超電導線材の酸化物超電導導体層が向かい合わせで接合され、一方又は両方の超電導線材の接合範囲内の基材における酸化物超電導導体層とは逆側の面１２に酸化物超電導導体層を貫通しない深さで開口部１３が設けられている。【選択図】図２
2015213006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の片面側に酸化物超電導導体層が形成された超電導線材同士の互いの接続端部を重合させて接続されている超電導線材の接続構造であって、
二本の前記超電導線材の前記酸化物超電導導体層が向かい合わせで接合され、
一方又は両方の前記超電導線材の接合範囲内の前記基材における前記酸化物超電導導体層とは逆側の面に前記酸化物超電導導体層を貫通しない深さで開口部が設けられていることを特徴とする超電導線材の接続構造。
【請求項２】
前記開口部を挟んでその両側で一端部と他端部とが二本の前記超電導線材に個別に連結された補強部材を備えることを特徴とする請求項１記載の超電導線材の接続構造。
【請求項３】
前記補強部材は、その一端部と他端部とが、それぞれ二本の前記超電導線材の前記基材における前記酸化物超電導導体層とは反対側に接合されていることを特徴とする請求項２記載の超電導線材の接続構造。
【請求項４】
基材の片面側に酸化物超電導導体層が形成され、互いの接続端部が向かい合う二本の超電導線材が、基材の片面側に酸化物超電導導体層が形成された接続用の超電導線材によってブリッジ接続されている超電導線材の接続構造であって、
前記二本の超電導線材の前記酸化物超電導導体層と前記接続用の超電導線材の前記酸化物超電導導体層とが向かい合わせで接合され、
前記二本の超電導線材と前記接続用の超電導線材のいずれか一方又は両方の前記超電導線材の接合範囲内の前記基材における前記酸化物超電導導体層とは逆側の面に前記酸化物超電導導体層を貫通しない深さで開口部が設けられていることを特徴とする超電導線材の接続構造。
【請求項５】
前記超電導線材は、前記基材と前記酸化物超電導導体層との間に中間層を備え、
前記開口部は中間層まで形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の超電導線材の接続構造。
【請求項６】
前記開口部は溝状に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導線材の接続構造。
【請求項７】
前記開口部は複数個並んで形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導線材の接続構造。
【請求項８】
基材の片面側に酸化物超電導導体層が形成された超電導線材同士の互いの接続端部を重合させて接続する超電導線材の接続方法であって、
二本の前記超電導線材の前記酸化物超電導導体層を露出させる露出工程と、
前記二本の超電導線材の前記酸化物超電導導体層を向かい合わせで接合する接合工程と、
一方又は両方の前記超電導線材の接合範囲内の前記基材における前記酸化物超電導導体層とは逆側の面に、エッチングにより前記酸化物超電導導体層を貫通しない深さで開口部を形成する開口工程と、
前記酸化物超電導導体層に対する酸素アニール工程とを備えることを特徴とする超電導線材の接続方法。
【請求項９】
前記接合工程は、前記二本の超電導線材の前記酸化物超電導導体層の一方に又は両方に酸化物超電導導体の前駆体を配置する工程と、前記酸化物超電導導体の前駆体を焼成する工程とを含むことを特徴とする請求項８記載の超電導線材の接続方法。
【請求項１０】
基材の片面側に酸化物超電導導体層が形成された二本の超電導線材同士の互いの接続端部を突き合わせた状態で、基材の片面側に酸化物超電導導体層が形成された接続用の超電導線材によってブリッジ接続する超電導線材の接続方法であって、
前記二本の超電導線材の前記酸化物超電導導体層を露出させる露出工程と、
前記二本の超電導線材の前記酸化物超電導導体層と前記接続用の超電導線材の前記酸化物超電導導体層とを向かい合わせで接合する接合工程と、
前記二本の超電導線材と前記接続用の超電導線材のいずれか一方又は両方の前記超電導線材の接合範囲内の前記基材における前記酸化物超電導導体層とは逆側の面に、エッチングにより前記酸化物超電導導体層を貫通しない深さで開口部を形成する開口工程と、
前記酸化物超電導導体層に対する酸素アニール工程とを備えることを特徴とする超電導線材の接続方法。
【請求項１１】
前記接合工程は、前記二本の超電導線材の前記酸化物超電導導体層と前記接続用の超電導線材の前記酸化物超電導導体層のいずれかの一方に又は両方に酸化物超電導導体の前駆体を配置する工程と、前記酸化物超電導導体の前駆体を焼成する工程とを含むことを特徴とする請求項１０記載の超電導線材の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線材の接続構造及び接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、臨界温度（Tc）が液体窒素温度(約77Ｋ）よりも高い酸化物超電導体として、例えば、YBCO系（イットリウム系）、Bi系（ビスマス系）などの酸化物超電導体が注目されている。
この高温酸化物超電導線材は、長尺でフレキシブルな金属などの基板上に酸化物超電導膜を成膜して超電導導体層が形成されたものが知られている。また、基板と超電導導体層との間には、必要に応じて中間層が設けられることもある。
【０００３】
上記超電導線材の接続方法として、特許文献１には、接続する二本の超電導線材のシースに含まれる酸化物超電導体を露出させ、ＭＯＤ法(Metal Organic Deposition法/有機金属堆積法)に基づくＭＯＤ液を露出面に塗布し、互いの露出面を貼り合わせて焼成を行うことにより、ＭＯＤ液から形成される超電導膜を介して二本の超電導線材を接続する方法が挙げられている。
【０００４】
特許文献２には、基板の上面に緩衝層を介して超電導導体層が形成された二本の超電導線材の超電導導体層を露出させると共に、超電導導体層同士を互いに密着させた状態で、超電導導体層の溶融点まで加熱し、超電導導体層を溶融拡散して二本の超電導線材を接続する方法が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０１６２５３号公報
【特許文献２】特許５２１４７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１と特許文献２の接続方法は、いずれも、超電導導体層の接合時に加熱を行うので、超電導導体層がＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ等の酸化物超電導導体層である場合には、接合した後の超電導導体層からは酸素が抜け出して超電導性が大きく劣化する場合がある。
このため、超電導線材の接続部分をおよそ500℃の酸素雰囲気中で酸化させる酸素アニールを行う必要があった。
しかしながら、上記超電導線材の接続構造では、超電導導体層が基材に挟まれた状態にあり、基材は酸素透過性が殆ど無い金属等から形成されている場合が多い。
このため、基材がバリア層となって当該基材に挟まれた内側部分には酸素が届きにくく、十分な酸素アニールを行うことができないか、或いは、酸素アニールに非常に長時間を要するという問題が生じていた。
【０００７】
本発明の目的は、酸素アニールを効果的に行うことが可能な接続構造及び接続方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、
基材の片面側に酸化物超電導導体層が形成された超電導線材同士の互いの接続端部を重合させて接続されている超電導線材の接続構造であって、
二本の前記超電導線材の前記酸化物超電導導体層が向かい合わせで接合され、
一方又は両方の前記超電導線材の接合範囲内の前記基材における前記酸化物超電導導体層とは逆側の面に前記酸化物超電導導体層を貫通しない深さで開口部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の超電導線材の接続構造において、
前記開口部を挟んでその両側で一端部と他端部とが二本の前記超電導線材に個別に連結された補強部材を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の超電導線材の接続構造において、
前記補強部材は、その一端部と他端部とが、それぞれ二本の前記超電導線材の前記基材における前記酸化物超電導導体層とは反対側に接合されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、
基材の片面側に酸化物超電導導体層が形成され、互いの接続端部が向かい合う二本の超電導線材が、基材の片面側に酸化物超電導導体層が形成された接続用の超電導線材によってブリッジ接続されている超電導線材の接続構造であって、
前記二本の超電導線材の前記酸化物超電導導体層と前記接続用の超電導線材の前記酸化物超電導導体層とが向かい合わせで接合され、
前記二本の超電導線材と前記接続用の超電導線材のいずれか一方又は両方の前記超電導線材の接合範囲内の前記基材における前記酸化物超電導導体層とは逆側の面に前記酸化物超電導導体層を貫通しない深さで開口部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の超電導線材の接続構造において、
前記超電導線材は、前記基材と前記酸化物超電導導体層との間に中間層を備え、
前記開口部は中間層まで形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導線材の接続構造において、
前記開口部は溝状に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導線材の接続構造において、
前記開口部は複数個並んで形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、
基材の片面側に酸化物超電導導体層が形成された超電導線材同士の互いの接続端部を重合させて接続する超電導線材の接続方法であって、
二本の前記超電導線材の前記酸化物超電導導体層を露出させる露出工程と、
前記二本の超電導線材の前記酸化物超電導導体層を向かい合わせで接合する接合工程と、
一方又は両方の前記超電導線材の接合範囲内の前記基材における前記酸化物超電導導体層とは逆側の面に、エッチングにより前記酸化物超電導導体層を貫通しない深さで開口部を形成する開口工程と、
前記酸化物超電導導体層に対する酸素アニール工程とを備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の超電導線材の接続方法において、
前記接合工程は、前記二本の超電導線材の前記酸化物超電導導体層の一方に又は両方に酸化物超電導導体の前駆体を配置する工程と、前記酸化物超電導導体の前駆体を焼成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、
基材の片面側に酸化物超電導導体層が形成された二本の超電導線材同士の互いの接続端部を突き合わせた状態で、基材の片面側に酸化物超電導導体層が形成された接続用の超電導線材によってブリッジ接続する超電導線材の接続方法であって、
前記二本の超電導線材の前記酸化物超電導導体層を露出させる露出工程と、
前記二本の超電導線材の前記酸化物超電導導体層と前記接続用の超電導線材の前記酸化物超電導導体層とを向かい合わせで接合する接合工程と、
前記二本の超電導線材と前記接続用の超電導線材のいずれか一方又は両方の前記超電導線材の接合範囲内の前記基材における前記酸化物超電導導体層とは逆側の面に、エッチングにより前記酸化物超電導導体層を貫通しない深さで開口部を形成する開口工程と、
前記酸化物超電導導体層に対する酸素アニール工程とを備えることを特徴とする
【００１８】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の超電導線材の接続方法において、
前記接合工程は、前記二本の超電導線材の前記酸化物超電導導体層と前記接続用の超電導線材の前記酸化物超電導導体層のいずれかの一方に又は両方に酸化物超電導導体の前駆体を配置する工程と、前記酸化物超電導導体の前駆体を焼成する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上記発明では、上記の構成により、酸素アニールを効果的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】超電導線材の斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は図２（Ｂ）のＶ−Ｖ線に沿った第一の実施形態である超電導線材の接続構造の断面図、図２（Ｂ）は平面図である。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は超電導線材の接続方法を工程順に示した断面図である。
【図４】レーザー加工により形成した開口部の例を示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）は超電導線材の接続構造に補強部材を加えた例を示す側面図、図５（Ｂ）は補強部材の他端部を第二の超電導線材側から見た図である。
【図６】第一と第二の超電導線材の両方に開口部を形成した例を示す断面図である。
【図７】第一と第二の超電導線材を第三の超電導線材によりブリッジ接続した例を示す断面図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｅ）は超電導線材の接続方法を工程順に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
[第一の実施形態]
以下に、本発明を実施するための好ましい第一の実施の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複した説明を適宜省略する。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２２】
［超電導線材］
本実施形態では超電導線材の接続構造について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る超電導線材の斜視図である。
図１に示すように、超電導線材１０は、超電導成膜用基材１（以下、「基材１」とする）の厚み方向の一方の主面（以下、成膜面１１という）に、中間層２、酸化物超電導導体層３及び安定化層４がこの順に積層され、また、基材１の成膜面１１とは反対側の面（以下、「背面１２」とする）にも安定化層４が形成されている。即ち、超電導線材１０は、安定化層４、基材１、中間層２、酸化物超電導導体層３（以下、「超電導導体層３」とする）、安定化層４による積層構造を有している。
【００２３】
基材１は、低磁性の金属基板やセラミックス基板が用いられる。金属基板の材料としては、例えば、強度及び耐熱性に優れた、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｇ等の金属又はこれらの合金が用いられる。特に、耐食性及び耐熱性が優れているという観点からハステロイ（登録商標）、インコネル（登録商標）等のＮｉ基合金、またはステンレス鋼等のＦｅ基合金を用いることが好ましい。
また、これら各種金属材料上に各種セラミックスを配してもよい。また、セラミックス基板の材料としては、例えば、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ３、又はイットリウム安定化ジルコニア等が用いられる。その他にも、サファイアを基材として用いてもよい。
【００２４】
成膜面１１は、略平滑な面とされており、例えば成膜面１１の表面粗さが10nm以下とされていることが好ましい。
なお、表面粗さとは、JISB-0601-2001において規定する表面粗さパラメータの「高さ方向の振幅平均パラメータ」における算術平均粗さＲａである。
【００２５】
中間層２は、超電導導体層３において例えば高い２軸配向性を実現するための層である。このような中間層２は、例えば、熱膨張率や格子定数等の物理的な特性値が基材１と超電導導体層３を構成する超電導体との中間的な値を示す。
また、中間層２は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。多層構造の場合、その層数や種類は限定されないが、非晶質のＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７−δ（δは酸素不定比量）やＡｌ２Ｏ３或いはＹ２Ｏ３等を含むベッド層と、結晶質のＭｇＯ等を含みＩＢＡＤ（Ion Beam Assisted Deposition）法により成形された強制配向層と、ＬａＭｎＯ３＋δ（δは酸素不定比量）を含むＬＭＯ層と、を順に積層した構成となっていてもよい。また、ＬＭＯ層の上にＣｅＯ2等を含むキャップ層をさらに設けてもよい。
上記各層の厚さは、ＬＭＯ層を３０ｎｍ、強制配向層のＭｇＯ層を４０ｎｍ、ベッド層のＹ２Ｏ３層を７ｎｍ、Ａｌ２Ｏ３層を８０ｎｍとする。なお、これらの数値はいずれも一例である。
また、中間層２は、単層構造と多層構造のいずれの場合であってもＡｌ２Ｏ３（アルミナ）層を有することが望ましい。
【００２６】
この中間層２の表面には、超電導導体層３が積層している。超電導導体層３は、酸化物超電導体、特に銅酸化物超電導体を含んでいることが好ましい。銅酸化物超電導体としては、高温超電導体としてのＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（以下、ＲＥ系超電導体と称す）が好ましい。なお、ＲＥ系超電導体中のＲＥは、Ｙ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，ＹｂやＬｕなどの単一の希土類元素又は複数の希土類元素であり、これらの中でもＢａサイトと置換が起き難い等の理由でＹであることが好ましい。また、δは、酸素不定比量であって、例えば０以上１以下であり、超電導転移温度が高いという観点から０に近いほど好ましい。なお、酸素不定比量は、オートクレーブ等の装置を用いて高圧酸素アニール等を行えば、δは０未満、すなわち、負の値をとることもある。
【００２７】
安定化層４，４は、超電導導体層３の表面と基材１の背面１２とを覆っているが、基材１と中間層２と超電導導体層３の周囲全体を覆っていることがより好ましい。
この安定化層４，４は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。多層構造の場合、その層数や種類は限定されないが、銀からなる銀安定化層と、銅からなる銅安定化層を順に積層した構成となっていてもよい。
また、本実施形態では、安定化層４，４は超電導導体層３の表面と基材１の背面１２とを覆っているが、これに限られず、少なくとも超電導導体層３の表面を覆っていればよい。
【００２８】
［超電導線材の接続構造］
本実施形態である超電導線材の接続構造１００は、図２（Ａ）に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの互いの接続端部を重合させて接続する接続方法（後述）によって接続することにより形成される。第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂは上記超電導線材１０と同一構造であり、各層１〜４については超電導線材１０と同じ符号を使用する。
【００２９】
この接続構造１００は、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の露出された平面が向かい合わせで接合され、第二の超電導線材１０Ｂの基材１の背面１２に超電導導体層３，３を貫通しない深さで開口部１３が設けられている。
上記開口部１３は、図２（Ｂ）に示すように、平面視で略矩形であり、複数個の開口部１３が基材１の長手方向に沿って二列に並んで形成されている。
また、各開口部１３は、基材１の背面１２から中間層２までに達する深さで形成されている。
【００３０】
［超電導線材の接続方法］
上記の接続構造１００について、図３（Ａ）〜図３（Ｅ）に基づいて、その接続方法を工程順に説明する。
まず、図３（Ａ）に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂを用意する。なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、第二の超電導線材１０Ｂの図示を省略している。
そして、図３（Ｂ）に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部側において、超電導導体層３側及び基材１の背面１２側の安定化層４，４の除去を行い、超電導導体層３，３を露出させる（露出工程）。安定化層４の除去は、機械的研磨、化学的研磨又はこれらの組み合わせにより行う。
また、安定化層４の剥離によって露出した超電導導体層３は、超電導導体層同士の接合を良好に行うために、その表面粗さをより小さくすることが望ましい（例えば、10nm程度）。
【００３１】
次に、図３（Ｃ）に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の露出された平面を向かい合わせに配置して超電導導体層３，３同士を接合する（接合工程）。
ここでは、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の間に、ＭＯＤ法(Metal Organic Deposition法/有機金属堆積法)によって図示しない超電導導体を形成することにより接合する。
このため、上記接合工程は、第一の超電導導体層１０Ａの超電導導体層３の表面と第二の超電導導体層１０Ｂの超電導導体層３の表面のいずれか一方又は両方に、ＭＯＤ法に基づいて超電導導体の前駆体となるＭＯＤ液を塗布する工程を含んでいる。
上記ＭＯＤ液は、例えば、ＲＥ（Ｙ（イットリウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｓｍ（サマリウム）及びＨｏ（ホルミウム）等の希土類元素）とＢａとＣｕとが約１：２：３の割合で含まれているアセチルアセトナート系ＭＯＤ溶液が使用される。
【００３２】
また、上記接合工程は、第一の超電導線材１０Ａと第二の超電導線材１０Ｂのいずれか一方又は両方に塗布されたＭＯＤ液に含まれる有機成分を除去するための仮焼成工程と、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の界面にエピタキシャル成長させて超電導導体層３，３を接合するための本焼成工程を含んでいる。
上記仮焼成工程については、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接合部分を10〜100MPaの範囲で加圧しながら、400℃以上500℃以下の温度範囲で熱処理が行なわれる。
また、本焼成工程では、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接合部分を10〜100MPaの範囲で加圧しながら、780℃以上830℃以下の温度範囲で熱処理が行なわれる。
なお、これらの圧力条件と温度条件はいずれも一例であってこれらの数値範囲限定されるものではない。
【００３３】
次に、第二の超電導線材１０Ｂの基材１の背面１２に、エッチングにより中間層２まで達する深さで開口部１３を形成する（開口工程）。
上記エッチングは、基材１の開口部１３以外の部分を残すためのマスク形成工程と、マスクに従って基材１の部分的な除去を行う除去工程とを含んでいる。
【００３４】
マスク工程では、図３（Ｄ）に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続部分全体をエッチングレジスト５１で被覆し、複数の開口部１３の形成パターンに応じてエッチングレジスト５１を所定の短波長のエネルギー線で露光する。そして、エッチングレジスト５１の現像液により露光部分のレジストを除去し、マスクを形成する。なお、エッチングレジストがポジ型である場合を例示しているが、ネガ型のエッチングレジスト５１を使用しても良い。その場合には、複数の開口部１３の形成パターン以外の部分が露光される
【００３５】
除去工程では、エッチングレジスト５１によるマスク部分以外の部分をエッチング液に浸漬し、基材１の背面１２側から複数の開口部１３を形成する。エッチング液は、基材１を溶解し、中間層２を溶解しないものを使用する。これにより、エッチング液による溶解の進行を中間層２で止めることができる。
例えば、基材１をＮｉＣｒ合金であるハステロイ（登録商標）から形成している場合には、硝酸を20〜30%、硫酸を1〜5%、過酸化水素水を0.5〜2%の比率で含有するエッチング液を使用すると、好適な開口形成を行うことが可能である。なお、上記数値範囲は一例であって適宜異なる値を選択可能である。
前述したように、中間層２がＡｌ２Ｏ３層を含む場合、上記エッチング液には溶解しないので、少なくとも開口部１３はこのＡｌ２Ｏ３層よりも超電導導体層３側に進行しない。
【００３６】
次に、図３（Ｅ）に示すように、エッチングレジスト５１を除去し、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３に対して酸素をドープする酸素アニール工程が行われる。この酸素アニール工程は、第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３が、350℃以上500℃以下の温度範囲の酸素雰囲気内に所定時間収容されることにより実施される。
そして、これらの工程により超電導線材の接続構造１００が形成される。
【００３７】
［第一の実施形態の技術的効果］
上記超電導線材の接続構造１００は、超電導導体層３，３が向かい合わせで接合される第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの内の第二の超電導線材１０Ｂの基材１の背面１２に中間層２まで到達する複数の開口部１３が設けられている。
このため、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３が接合されて酸素アニールを行う際に、基材１に遮られることなく各開口部１３により酸素が超電導導体層３，３に供給され、効果的に酸化を促すことが可能となる。従って、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の超電導性を高く維持することが可能となる。また、酸素アニールに要する時間を短縮化することが可能となる。
【００３８】
また、開口部１３は第二の超電導線材１０Ｂの長手方向に沿って複数個並んで形成されているので、その間隔を適宜調節することにより基材１の強度を適正な範囲に調節することが可能である。
【００３９】
また、各開口部１３をエッチングによって形成しているので超電導導体層３を貫通しない開口部１３を形成することが可能である。
例えば、レーザー加工により開口部を形成することも可能であるが、その場合の開口部１３ａは図４に示すように、中間層２及び超電導導体層３も貫通して形成されることになる。このように超電導導体層３が貫通する開口部１３ａの場合には、酸素アニールの際に、当該開口部１３ａ内に酸素が供給されても、超電導導体層３は開口部１３ａの内側の微小な端面３ａが酸素に曝されるに過ぎないので、十分に酸化を促すことができず、接続構造の超電導導体層３，３の超電導性を高く維持することができない。
一方、エッチングで形成された開口部１３は内底面が広く確保されるので、レーザーによる加工に比べて超電導導体層３の酸化を十分に促すことができ、接続構造１００の超電導導体層３，３の超電導性をより高く維持することが可能である。
【００４０】
また、中間層２のベッド層がＡｌ２Ｏ３を含む構成とした場合、エッチングをこのＡｌ２Ｏ３層の手前まで行うことができ、さらに、Ａｌ２Ｏ３は他の金属等に比べて酸素透過性に優れているので、超電導導体層３の酸化を十分に促すことができ、接続構造の超電導導体層３，３の超電導性をより高く維持することが可能である。
【００４１】
また、超電導導体層３，３の接合工程は、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の一方に又は両方に酸化物超電導導体の前駆体としてのＭＯＤ溶液を塗布する工程と、超電導導体の前駆体を焼成する工程とを含んでいる。
これにより、接合工程において、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３の間に超電導導体を形成することができ、超電導導体層３，３の相互間の超電導臨界電流密度を十分に大きくして接続することが可能となる。
【００４２】
上記実施形態では、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部側において、超電導導体層３側及び基材１の背面１２側の安定化層４，４が除去された構造としているが、これに限られない。例えば、第二の超電導線材１０Ｂの基材１のみをエッチングにより除去する場合は、第一の超電導線材１０Ａの基材１の背面１２側の安定化層を除去せずに残してもよい。
【００４３】
［補強部材］
上記超電導線材の接続構造１００は、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３同士が接合されることにより線材の接続が図られているが、超電導導体層３，３は剥離しやすいので、図５に示すように、超電導線材の接続構造１００に補強部材６０を加えて、接続強度の強化を図ってもよい。
【００４４】
この補強部材６０は、第二の超電導線材１０Ｂに形成された各開口部１３を避けて、一端部６１と他端部６２とが第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂに個別に連結されている。
この補強部材６０の一端部６１は長尺の板状であって、その平板面は第一の超電導線材１０Ａの基材１の背面１２に形成された安定化層４の外側面に半田付けにより接合されている。図５の符号Ｈは半田を示している。
【００４５】
また、補強部材６０の他端部６２は、第二の超電導線材１０Ｂの基材１の背面１２に形成された安定化層４の外側面に回り込む一対の腕部６３，６３を備え、当該腕部６３，６３の内側面が安定化層４の外側面に半田付けによって接合されている。
補強部材６０の他端部６２は、第二の超電導線材１０Ｂの超電導導体層３側の安定化層４には接合されておらず、また、隙間を設けて非接触状態を維持している。超電導導体層３側の安定化層４に補強部材６０の他端部６２を接合すると、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂが張力を受けた場合に、安定化層４を介して超電導導体層３の剥離や破損の発生を生じる可能性がある。従って、補強部材６０の他端部６２は、張力の影響を受けにくい基材１の背面１２側の安定化層４に接合されている。
【００４６】
また、補強部材６０の他端部６２は、第二の超電導線材１０Ｂの接続端部から複数の開口部１３の形成位置よりも離れた位置に接合されている。これにより、補強部材６０の他端部６２の接合部分が開口部１３を塞ぐことを回避している。
なお、後述する例のように、第一の超電導線材１０Ａの基材１にも開口部１３を形成する場合には（図６参照）、補強部材６０の一端部６１は、第二の超電導線材１０Ｂの接続端部から複数の開口部１３の形成位置よりも離れた位置に接合することが望ましい。
【００４７】
［両面に開口部を設けた例］
また、前述した開口部１３は、第二の超電導線材１０Ｂにのみ設ける場合を例示したが、開口部１３は、図６に示すように、第一の超電導線材１０Ａにも形成しても良い。この場合も、第一の超電導線材１０Ａの基材１の背面１２から中間層２にかけて複数の開口部１３を形成する。
これにより、酸素アニールの際に、第一の超電導線材１０Ａ側の開口部１３からも酸素が超電導導体層３，３に供給され、より効果的に酸化を促して、超電導導体層３，３の超電導性をさらに高く維持することが可能となる。また、酸素アニールに要する時間をさらに短縮することが可能となる。
なお、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの両方に開口部１３を形成した場合には、それぞれの基材１，１の強度が低下するので、前述した補強部材６０が各超電導導体層３，３を保護するためにもより有効である。
【００４８】
［第二の実施形態］
前述した超電導線材の接続構造１００では、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部を重合配置して、超電導導体層３，３を向かい合わせに接続しているが、この接続方式に限定されない。
この第二の実施形態では、接続用の超電導線材である第三の超電導線材１０Ｃを用いて第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂをブリッジ接続する場合の超電導線材の接続構造１００Ｃを例示する。
【００４９】
超電導線材の接続構造１００Ｃは、図７に示すように、その両端部において、それぞれ第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂと個別に接続端部を重合させて接続された第三の超電導線材１０Ｃを備え、当該第三の超電導線材１０Ｃに開口部１３Ｃが設けられていることを特徴とする。
なお、開口部１３Ｃは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂ側に設けても良い。
また、この超電導線材の接続構造１００Ｃでは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１，１の背面１２，１２側の安定化層４，４を跨いで、安定化層４Ｄと基材１Ｄとを有する補強用線材１０Ｄを取り付けて補強することが望ましい。
【００５０】
［超電導線材の接続方法］
図８は上記超電導線材の接続構造１００Ｃに基づく超電導線材の接続方法を示している。かかる接続方法を工程順に説明する。
まず、図８（Ａ）に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂを用意する。
そして、図８（Ｂ）に示すように、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの接続端部側において、超電導導体層３側の安定化層４の除去を行い、超電導導体層３，３を露出させる（露出工程）。安定化層４の除去は、機械的研磨、化学的研磨又はこれらの組み合わせにより行う。
なお、基材１の背面１２側の安定化層４は、図７に示す補強用の基材１Ｃを取り付けるために除去しないで残される。
なお、露出した超電導導体層３の表面粗さをより小さくすべきことは超電導線材の接続構造１００の場合と同様である。
【００５１】
次に、図８（Ｃ）に示すように、第三の超電導線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃと、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの露出した超電導導体層３，３とが対向するように第三の超電導線材１０Ｃを配置する。なお、第三の超電導線材１０Ｃは、基材１Ｃと中間層２Ｃと超電導導体層３Ｃとを備えており、これらは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１、中間層２、超電導導体層３と同一材料からなるものである。
【００５２】
そして、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３と第三の超電導線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃとを接合する（接合工程）。
第一及び第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの超電導導体層３，３と第三の超電導線材１０Ｃの超電導導体層３Ｃとの接合は、超電導線材の接続構造１００と同じ方法であるＭＯＤ法を利用する。
【００５３】
次に、第三の超電導線材１０Ｃの基材１Ｃの背面１２Ｃに、エッチングにより中間層２Ｃまで達する深さで開口部１３Ｃを形成する（開口工程）。
各開口部１３Ｃの形成は、前述した超電導線材の接続構造１００の開口部１３の形成と同じ工程で行われる。
即ち、上記エッチングは、マスク形成工程と除去工程とを含んでいる。
【００５４】
マスク工程では、図８（Ｄ）に示すように、第一〜第三の超電導線材１０Ａ〜１０Ｃの接続部分全体をエッチングレジスト５１で被覆し、複数の開口部１３Ｃの形成パターンに応じて露光し、露光部分のレジストを除去してマスクを形成する。
除去工程では、エッチングレジスト５１によるマスクに従ってエッチング液に浸漬し、基材１Ｃの背面側から複数の開口部１３Ｃを形成する。この場合も開口部１３Ｃは中間層２Ｃまで形成される。
【００５５】
次に、図８（Ｅ）に示すように、エッチングレジスト５１を除去し、第一〜第三の超電導線材１０Ａ〜１０Ｃの超電導導体層３，３，３Ｃに対して酸素をドープする酸素アニール工程が行われる。酸素アニールの条件は、超電導線材の接続構造１００の場合と同じである。
その後、接続部分の表面に、銀を蒸着する、または、銀ペーストを塗布した後に焼成することで銀安定化層を形成し、その上に電解めっき法などで銅安定化層を形成する安定化層形成工程が行われる。この時、安定化層は開口部１３Ｃを埋めるように形成されてよい。
【００５６】
次いで、安定化層４Ｄと基材１Ｄとを有する補強用線材１０Ｄが、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの基材１の背面１２側の安定化層４の外側面に取り付けられる（図７参照）。
補強用線材１０Ｄの安定化層４Ｄと基材１Ｄは、第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの安定化層４及び基材１と同一材料からなる
補強用線材１０Ｄはその安定化層４Ｄを第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂの安定化層４に対向させて配置され、安定化層４，４Ｄを接合する。例えば、安定化層４，４Ｄが銀安定化層の場合には、Ａｇ−Ａｇ拡散接合により接合される。
そして、これらの工程により超電導線材の接続構造１００が形成される。
【００５７】
［第二の実施形態の技術的効果］
上記超電導線材の接続構造１００Ｃは、超電導線材の接続構造１００と同様に、各開口部１３，１３Ｃにより酸素が超電導導体層３，３，３Ｃに供給され、効果的に酸化を促すことが可能となる。従って、第一〜第三の超電導線材１０Ａ〜１０Ｃの超電導導体層３，３，３Ｃの超電導性を高く維持することができ、また、酸素アニールに要する時間を短縮化することが可能となる。
【００５８】
また、開口部１３Ｃが各超電導線材１０Ａ〜１０Ｃの長手方向に並んで形成されていること、開口部１３Ｃをエッチングによって形成すること、中間層２がＡｌ２Ｏ３を含むベッド層を備えること、超電導導体層３，３，３Ｃの接合にＭＯＤ法を利用すること等による効果は超電導線材の接続構造１００の場合と同じである。
【００５９】
［その他］
上記各実施形態の開口部１３，１３Ｃの形状は矩形に限らない。開口部１３，１３Ｃは円形等、その他の形状で形成しても良い。例えば、六角形の開口部を有するハニカム構造とすれば、強度低下を抑制しつつ開口部の面積を大きくすることができるので好ましい。さらに、開口部は溝状に形成しても良い。その場合、開口部を広く形成することができ、各超電導導体層３又は３Ｃに効果的に酸素を供給することが可能となる。
【００６０】
また、上記各実施形態では、中間層２を有する第一と第二の超電導線材１０Ａ，１０Ｂを例示したが、中間層２を備えていない超電導線材の場合にも開口部１３は形成可能である。即ち、開口部１３は超電導導体層３を貫通しないように形成すれば良く、エッチング液の調整、エッチングの時間の調整などにより基材１を貫通しない深さまで開口部１３を形成すれば良い。
【００６１】
また、上記各実施形態では、超電導導体層３又は３Ｃの接合をＭＯＤ法で行う場合を例示したが、これに限定されない。例えば、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）、レーザー蒸着法（ＰＬＤ法）、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により接合を行っても良い。
【符号の説明】
【００６２】
１，１Ｃ，１Ｄ  基材
２，２Ｃ  中間層
３，３，３Ｃ  超電導導体層（酸化物超電導導体層）
４，４Ｄ  安定化層
１０  超電導線材
１０Ａ  第一の超電導線材（超電導線材）
１０Ｂ  第二の超電導線材（超電導線材）
１０Ｃ  第三の超電導線材（接続用の超電導線材）
１０Ｄ  補強用線材
１１  成膜面（主面）
１２，１２Ｃ  背面
１３，１３Ｃ  開口部
５１  エッチングレジスト
６０  補強部材
６１  一端部
６２  他端部
１００，１００Ｃ  超電導線材の接続構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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