(57)【要約】  本開示は、高温超伝導線状テープの組み合わせを作るための方法、および高温超伝導線状テープの組み合わせの製品を教示する。本開示は、２つの重ね合わせた高温超伝導（ＨＴＳ）フィラメントテープを位置合わせおよび接合して単一の統合されたテープ構造を形成するための、効率的かつスケーラブルな方法について記載する。本発明は、下部および上部ＨＴＳテープを、薄い介在絶縁体層と微視的精度で位置合わせし、テープフィラメントの２つのセットを互いに電気的に接続する。絶縁層はまた、上部および下部テープの接着を強化し、電気的接続部での機械的応力を軽減する。別個のテープを精密に位置合わせして単一のテープ構造を形成する本方法の能力により、本方法はリールツーリール生産プロセスに適合する。【選択図】図１
2021516443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターニングされた側を上にした、割り出された孔を有する第１の線状高温超伝導テープを、割り出しピンをガイドとして使用して、位置合わせ治具上へ配置するステップと、
プリフォームおよび割り出された孔を有し、前記プリフォームは前記第１の線状高温超伝導テープに面している、はんだ剥離テープを、前記位置合わせ治具上の前記第１の線状高温超伝導テープ上へ配置するステップと、
プリフォームを有し、前記プリフォームは前記第１の線状高温超伝導テープに面している、前記はんだ剥離テープを、前記第１の線状高温超伝導テープ上へ押圧するステップと、
前記剥離テープを前記はんだプリフォームから分離するステップと、
前記はんだプリフォームを前記第１の線状高温超伝導テープに接合されたままにするステップと、
窓、ならびに第１のライナーおよび第２のライナー、ならびに割り出された孔を有するレーザパターニングされた両面接着剤を提供するステップと、
前記両面接着剤の前記第１のライナーを除去するステップと、
前記レーザパターニングされた両面接着剤を、前記接着剤側が前記第１の線状高温超伝導テープに面した状態で、前記位置合わせ治具の前記割り出しピンの上に位置合わせするステップと、
前記レーザパターニングされた両面接着剤を、前記第１の線状高温超伝導テープ上へ配置するステップであって、
前記レーザパターニングされた両面接着剤の前記窓は、前記はんだプリフォームと位置合わせされる、ステップと、
前記第２のライナーを前記レーザパターニングされた両面接着剤から除去するステップと、
第２の線状高温超伝導テープの割り出し孔を、パターニングされた側が前記第１の線状高温超伝導テープに面した状態で、前記位置合わせ治具の前記割り出しピンの上に位置合わせするステップと、
前記第２の線状高温超伝導テープを、前記レーザパターニングされた両面接着剤上へ配置するステップと、
前記第１の線状高温超伝導テープ、および前記レーザパターニングされた両面接着剤、および前記第２の線状高温超伝導テープに、圧力および／または熱を加えるステップと、
前記第１の線状高温超伝導テープ、および前記レーザパターニングされた両面接着剤、および前記第２の線状高温超伝導テープを接合するステップと
を含む、高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法。
【請求項２】
前記位置合わせ治具は、２Ｄ平面または３Ｄ曲面上の別個の構成要素を、精度よく位置合わせしかつ組み立てるデバイスまたは構造である、
請求項１に記載の、高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法。
【請求項３】
前記割り出された孔は、前記位置合わせ治具中の相補的指標と一致する、
請求項２に記載の、高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法。
【請求項４】
前記テープ、両面接着剤、およびはんだプリフォームは、５０ミクロン未満の空間公差で位置合わせおよび接合される、
請求項１に記載の、高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法。
【請求項５】
前記第１の線状高温超伝導テープと前記第２の線状高温超伝導テープとの間の機械的接着は、前記両面接着剤によって提供される、
請求項１に記載の、高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法。
【請求項６】
前記第１の線状高温超伝導テープと前記第２の線状高温超伝導テープとの間の電気的分離または抵抗は、前記両面接着剤によって提供される、
請求項１に記載の、高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法。
【請求項７】
前記両面接着剤は、−１８５℃の最低温度から少なくとも２６０℃の最高温度まで機能する、
請求項１に記載の、高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法。
【請求項８】
前記第１の線状高温超伝導テープ、および前記レーザパターニングされた両面接着剤、および前記第２の線状高温超伝導テープを接合するステップは、前記はんだの溶融時に起こる、
請求項１に記載の、高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法。
【請求項９】
前記第１の線状高温超伝導テープに位置する電子回路構成と前記第２の線状高温超伝導テープに位置する電子回路構成との間の電気的連続性または伝導は、はんだプリフォームによって提供される、
請求項８に記載の、高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法。
【請求項１０】
前記レーザパターニングされた両面接着剤は、前記はんだプリフォームのパターンと一致する貫通孔窓のパターンでレーザ切断される、
請求項１に記載の、高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法。
【請求項１１】
前記方法は、リールツーリールシステムを含む、
請求項１に記載の、高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法。
【請求項１２】
前記温度は、約２００°Ｆである、
請求項１１に記載の、高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法。
【請求項１３】
前記圧力は、約２５０ＰＳＩで＜１０秒間である、
請求項１２に記載の、高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法。
【請求項１４】
パターニングされた側を上にした、割り出された孔を有する第１の線状高温超伝導テープを、割り出しピンをガイドとして使用して、位置合わせ治具上へ配置するステップと、
プリフォームおよび割り出された孔を有し、前記プリフォームは前記第１の線状高温超伝導テープに面している、はんだ剥離テープを、前記位置合わせ治具上の前記第１の線状高温超伝導テープ上へ配置するステップと、
プリフォームを有し、前記プリフォームは前記第１の線状高温超伝導テープに面している、前記はんだ剥離テープを、前記第１の線状高温超伝導テープ上へ押圧するステップと、
前記剥離テープを前記はんだプリフォームから分離するステップと、
前記はんだプリフォームを前記第１の線状高温超伝導テープに接合されたままにするステップと、
窓、ならびに第１のライナーおよび第２のライナー、ならびに割り出された孔を有するレーザパターニングされた両面接着剤を提供するステップと、
前記両面接着剤の前記第１のライナーを除去するステップと、
前記レーザパターニングされた両面接着剤を、接着剤側が前記第１の線状高温超伝導テープに面した状態で、前記位置合わせ治具の前記割り出しピンの上に位置合わせするステップと、
前記レーザパターニングされた両面接着剤を、前記第１の線状高温超伝導テープ上へ配置するステップであって、
前記レーザパターニングされた両面接着剤の前記窓は、前記はんだプリフォームと位置合わせされる、ステップと、
前記第２のライナーを前記レーザパターニングされた両面接着剤から除去するステップと、
第２の線状高温超伝導テープの割り出し孔を、パターニングされた側が前記第１の線状高温超伝導テープに面した状態で、前記位置合わせ治具の前記割り出しピンの上に位置合わせするステップと、
前記第２の線状高温超伝導テープを、前記レーザパターニングされた両面接着剤上へ配置するステップと、
前記第１の線状高温超伝導テープ、および前記レーザパターニングされた両面接着剤、および前記第２の線状高温超伝導テープに、圧力および／または熱を加えるステップと、
前記第１の線状高温超伝導テープ、および前記レーザパターニングされた両面接着剤、および前記第２の線状高温超伝導テープを接合するステップと
を含むプロセスの製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１２月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／５９８，５４１号、２０１７年１２月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／５９８，５３９号、および２０１８年９月７日に出願された米国仮特許出願第６２／７２８，６５０号の非仮出願であり、その優先権および利益を主張する。
【０００２】
本開示は、高温超伝導線状テープ、および高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本開示は、高温超伝導線状テープ、および高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法に関する。
【０００４】
本発明における用語「テープ」は、接着剤を含有するかまたは含有しない構造を意味するように一般化される。
【０００５】
ＨＴＳのゼロＤＣ抵抗特性は、かなりの磁場中でも大電流を流すことを可能とし、したがって、様々なシステムの導体重量および体積の低減を可能とする。
【０００６】
そのようなＤＣ用途に使用される第２世代（２Ｇ）ＨＴＳ被覆導体は、酸化物バッファ層の薄い層および薄いＨＴＳコーティングによって被覆された平坦な金属テープからなる。２Ｇ  ＨＴＳを使用する異なる種類のケーブルおよびワイヤが大電流用途向けに開発されているが、平坦な幾何形状は、ＡＣ用途で著しい損失をもたらす。
【０００７】
ＡＣ用途に適した導体およびケーブルがないことが、モータおよび発電機用のインダクタ、変圧器、および固定子の開発を複雑にするボトルネックを作り出していた。
【０００８】
ＡＣ損失の低い、実用的な転位多芯撚線ＨＴＳ被覆導体の実証はない。
【０００９】
ＹＢＣＯ被覆導体のＡＣ損失は、ＹＢＣＯ膜を薄いフィラメントアレイに分割することによって低減され得る。ＡＣ損失は、すべてのフィラメントにおいて磁束侵入を可能とする、導体長に沿ったフィラメントブリッジの周期的な導入によって、さらに低減され得る。この手法は、２つの線状ＨＴＳテープが、フィラメント側が絶縁層によって分離されて向かい合わせの状態で、接合される必要がある。２つのテープからのフィラメントは、短絡を防ぐために、縁部でのみ互いに電気的に接続しなければならない。
【表１】
2021516443.tif 000003
【００１０】
対面する２つの複合電気テープを接続する先行研究のまとめを、表１に示す。
【００１１】
これらの先行技術の方法と関連した、いくつかの技術的課題が存在する。
【００１２】
第１に、すべての場合において、接合の完全性は、接着を電気的接続部の機械的強度に頼る。
【００１３】
第２に、拡散接合に要する時間は、作製の実用的なスケールアップを阻む。
【００１４】
第３に、絶縁層は、電気的接合プロセスを複雑にするテープ間のギャップを作り出す。
【００１５】
第４に、以前に使用されていた絶縁層は、はんだ接合中、隣接フィラメントの適切な分離を提供しない。
【００１６】
第５に、ＨＴＳテープのフィラメント幅は、＜数百ミクロンであり、絶縁層中の開口は、上部フィラメントと下部フィラメントとの間で精密に位置合わせされなければならない。
【００１７】
本発明の開示は、各構成テープ中に割り出し孔を組み込むことによって、ＨＴＳ線状テープおよび絶縁層の精密な位置合わせおよび配置を可能とするプロセスについて記載する。
【００１８】
本発明の開示は、接着強度を電気的接合のみに頼ることなく、接合領域へのはんだの閉じ込めを提供しながら、上部および下部テープの信頼性のある接着を可能とする。
【発明の概要】
【００１９】
本開示は、高温超伝導線状テープを作るための方法および高温超伝導線状テープ製品を教示する。
【００２０】
本開示は、２つの重ね合わせた高温超伝導（ＨＴＳ）フィラメントテープを位置合わせおよび接合して単一の統合されたテープ構造を形成するための、効率的かつスケーラブルな方法について記載する。
【００２１】
本発明は、下部および上部ＨＴＳテープを、薄い介在絶縁体層と微視的精度で位置合わせし、テープフィラメントの２つのセットを互いに電気的に接続する。
【００２２】
絶縁層はまた、上部および下部テープの接着を強化し、電気的接続部での機械的応力を軽減する。
【００２３】
別個のテープを精密に位置合わせして単一のテープ構造を形成する本方法の能力により、本方法はリールツーリール生産プロセスに適合する。
【００２４】
以下の説明および図面は、本開示のある例示的実装を詳細に述べ、開示の様々な原則が実行され得るいくつかの例示的方法を示す。しかしながら、説明される例は、開示の多くの可能な実施形態を網羅していない。図面と併せて検討した、開示の他の目的、利点、および新規特徴を、以下の詳細な説明で述べる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】組み立てられたテープの最終的な構成要素、および低ＡＣ損失の線状テープ構造を作製するのに使用された実際の構成要素の図である。バッキング層が存在する示された両面接着剤（ＤＳＡ）、ならびにはんだのデカールインプリントおよび接合（ＤＩＢＳ）手順のための剥離テープに取り付けられた示されたはんだプリフォームは、同じ発明者らによって発明され、別の特許出願に詳述されている。図面は、正確な比率ではない。
【図２】低ＡＣ損失ＨＴＳケーブル作製プロセスの段階的な図を示す。ステップ＃２は、別個の固定具上で実施される。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本開示は、電気的および機械的に接続された高温超伝導線状テープの組み合わせ、ならびに電気的および機械的に接続された高温超伝導線状テープの組み合わせを作る方法を教示する。
【００２７】
本開示は、２つの重ね合わせた高温超伝導（ＨＴＳ）フィラメントテープを位置合わせおよび接合して単一の統合されたテープ構造を形成するための、効率的かつスケーラブルな方法について記載する。
【００２８】
本発明は、下部および上部ＨＴＳテープを、薄い介在絶縁体層と微視的精度で位置合わせし、テープフィラメントの２つのセットを互いに電気的に接続する。
【００２９】
絶縁層はまた、上部および下部テープの接着を強化し、電気的接続部での機械的応力を軽減する。
【００３０】
別個のテープを精密に位置合わせして単一のテープ構造を形成する本方法の能力により、本方法はリールツーリール生産プロセスに適合する。
【００３１】
実施例１
接合された線状テープの基本的な構成要素を図１に示す。
【００３２】
それは、２つの線状ＨＴＳテープ、絶縁体（および接着剤）層、ならびにはんだプリフォームからなる。
【００３３】
割り出しピンを有する位置合わせ治具（図示せず）が、すべての構成要素をともに位置合わせするのに使用される。位置合わせ治具は、２Ｄ平面または３Ｄ曲面上のすべての別個の構成要素をともに、高い精度で位置合わせしかつ組み立てるのを助けるデバイスまたは構造である。超伝導テープ構造の各構成要素中の割り出し孔およびピンの賢明な選択で、すべての構成要素は、５０ミクロン未満の空間公差で位置合わせおよび接合され得る。機械的手段（例えば、ノッチ、孔、ガイド）または光学的手段（例えば、レーザ、ＬＥＤ、ランプ）などの、線状テープ構造の各構成要素を割り出す他の方法が可能である。割り出された構成要素と一致する位置合わせ治具上の「相補的」構造がある限り、高い空間正確度が維持され得る。
【００３４】
線状ＨＴＳテープは、レーザリソグラフィおよびパターニング技術によって作られ、割り出し孔はレーザ微細加工によって作られる。
【００３５】
リソグラフィでは、液体フォトレジストが、噴霧、スピン、もしくは浸漬プロセスを使用してテープに塗布され得、または固体フィルムフォトレジストがテープにラミネートされ得る。
【００３６】
実施例２
固体フィルムレジストは、テープに適用される前に予めパターニングおよび予め割り出しを行うことができ、装置を単純化し得、処理時間を短縮し得る。
【００３７】
プロセスの化学に応じて、ポジ型またはネガ型レジストのいずれかが使用され得る。
【００３８】
長い長さにわたって位置合わせを確実に行うために、異なる形状および量の割り出し孔が使用されてよいことに留意されたい。
【００３９】
例えば、長方形の割り出し孔が、リールツーリールシステムにおいて、テープの両縁部に沿って規則的に間隔で配置され得る。割り出し孔はまた、ＨＴＳテープが固定して取り付けられる別個の支持体中に作られ得る。この配置は、割り出し機能を依然として利用する一方、ＨＴＳ材料を保存するであろう。
【００４０】
実施例３
両面接着剤（ＤＳＡ）は、厚さ１ミル（接着剤のみ）であり、最初はライナーによって両面を保護されている。
【００４１】
ＤＳＡの機能の定格は、広い温度範囲（−１８５〜２６０℃）にわたる。
【００４２】
ＨＴＳフィラメントの端部と一致する開口は、接着剤を貫通してレーザ加工される。
【００４３】
（一方のライナーを除去した）接着剤は、位置合わせ治具を使用して、ＨＴＳテープの一方の上に注意深く位置合わせおよび配置される。
【００４４】
実施例４
２つの線状高温超伝導体（ＨＴＳ）テープまたは箔は、標準的なレーザリソグラフィおよびパターニング技術によって作られ、レーザ加工された割り出し孔を含む。
【００４５】
はんだプリフォーム剥離テープは、割り出し孔を有する。
【００４６】
シリコーン系の薄い両面接着剤（ＤＳＡ）は、両面上の保護ライナー、広い使用温度範囲、およびレーザ加工された割り出し孔を有する。
【００４７】
位置合わせ治具は、テープ構造を位置合わせおよび接合するための割り出しピンを有する。
【００４８】
レーザ微細加工システムは、ａ）フォトレジストの露光および薄い金属箔（＜５００ミクロン）のレーザ切断の両方を行うのに十分なエネルギーを有するレーザ−好ましくは、パルスＵＶ（波長３５５ｎｍ、パルス幅３０〜７０ｎｓ、繰り返し数＞１０ｋＨｚ）、ならびにｂ）ａ）高速走査ガルバノメトリック（ガルボ）ミラー、レーザーパルス振幅およびタイミング制御、高精度および正確度Ｘ−Ｙ平行移動ステージ対、真空チャック、同焦点光学検査カメラ、ならびにステージ、ならびにミラー走査ソフトウェアを組み込んだレーザ微細加工システムを含む。
【００４９】
ＤＳＡは、はんだプリフォームのパターンと一致する「貫通孔」窓のパターンでレーザ切断されなければならない。これらの窓の大きさは、過剰な材料が窓の縁部を越えて漏れることなく、はんだが流れて窓領域を均一な厚さに充填することを可能としなければならない。窓の大きさは、リフロー／溶融はんだの厚さがＤＳＡの厚さを超えないように、はんだおよびＤＳＡの厚さと併せて設計されなければならない。レーザエネルギーおよびガルボ走査パラメータは、接着剤を損傷することなくライナーを除去するのを困難にするであろういかなる溶融も引き起こすことなく、ライナーおよび接着剤を完全に貫通して切断するように選択されなければならない。加えて、その取り扱いおよび受け取り面上への適用を容易にするために、非接着性タブが、ＤＳＡの接着部を越えて伸びるように作製されなければならない。もちろん、割り出し孔も、接着剤を損傷することなくＤＳＡテープ中にレーザ切断されなければならない。
【００５０】
最終ＨＴＳアセンブリの部品、構造、および位置合わせは、本発明の重要な要素であり、線状テープ構造の構成要素は、すべての層およびそれらの順序が図１に示すように保たれるならば、異なる方法で組み立てられ得る。
【００５１】
以下で議論されるように、１つの選択肢は、図２に示すように、まず、はんだプリフォームを一方のＨＴＳテープ上へ接合し、その後、プリフォームを囲む開口を有するＤＳＡをこのテープの上に適用することである。
【００５２】
実施例５
パターニングされた側を上にしたＨＴＳテープ＃２を、割り出しピンをガイドとして使用して、位置合わせ治具上へ配置する。
【００５３】
割り出し孔を有する（プリフォームがＨＴＳテープに面している）はんだ剥離テープを、位置合わせ治具の割り出しピンの上に位置合わせし、ＨＴＳテープ＃２上へ押圧する。
【００５４】
はんだプリフォームをＨＴＳテープ＃２に接合されたままにして、剥離テープをはんだプリフォームから分離する。
【００５５】
一方のライナーを除去し、レーザパターニングされたＤＳＡを、ＨＴＳテープ＃２上へ配置する前に、位置合わせ治具の割り出しピンの上に位置合わせする。ＤＳＡの窓は、はんだプリフォームと位置合わせされることになる。
【００５６】
第２のライナーをＤＳＡから除去する。
【００５７】
（パターニングされた側がテープ＃２に面している）ＨＴＳテープ＃１の割り出し孔を、位置合わせ治具の割り出しピンの上に位置合わせし、テープ＃２上へ配置する。
【００５８】
はんだが溶融し、ＨＴＳテープアセンブリ全体を接合するまで、アセンブリ全体に圧力および／または熱を加える。
【００５９】
線状テープ構造を作り出す重要な因子は、連続回路を形成するための、上部および下部テープからの細い個々のフィラメントの精密な接合である。超伝導テープアセンブリのすべての構成要素の割り出し孔、および位置合わせ治具の割り出しピンは、全ての構成要素間の精密な空間的位置合わせを、非常に少ないエラーで確実に行う。
【００６０】
表１にまとめたように、異なる方法が、２つのテープからのフィラメント縁部を電気的に接合するために使用されてきた。これらの方法の３つは、２つのフィラメント表面の界面を横切った拡散接合を可能とするための、テープの熱アニールを伴う［１〜３］。しかしながら、長い処理時間（２〜３時間）、高圧（数ＭＰａ）、および場合によっては必要とされる純Ｏ２雰囲気［１、３］は、この先行技術の方法の実用性を制限する。加えて、絶縁層を含むことによって引き起こされるテープ間のギャップを埋め合わせるために、拡散接合によって形成された縁部接合は、縁部の圧着［１］、内部領域を絶縁物としてのフォトレジストで充填し、隆起したメサ接触領域を縁部に作り出すための、フィラメントの銀コーティングの凹領域のエッチング［２］、または追加の銀のスパッタリングのいずれかを必要とする。
【００６１】
より実用的な解決策は、２Ｇ  ＨＴＳ被覆導体を接合するために、層状構造の損傷または剥離を防ぐ、低溶融温度はんだを使用することである。異なる溶融温度および７７Ｋでの抵抗率（Ｔｍ、ρ７７Ｋ）を有する数種類のはんだ、Ｉｎ５２Ｓｎ４８（１１８℃、１２．５μΩ・ｃｍ）、ウッドメタル（７０℃、１９．３μΩ・ｃｍ）、Ｉｎ２Ｂｉ（７２℃、３９μΩ・ｃｍ）、およびＢｉ５７Ｉｎ２６Ｓｎ１７（７９℃、４１μΩ・ｃｍ）［１７］などが存在する。低溶融温度および平坦なリボン形態でのその商業的入手性のため、Ｉｎ２Ｂｉはんだが推奨される。Ｉｎ２Ｂｉを使用した単一接合のＨＴＳフィラメント接合の測定は、接触抵抗が、拡散接合を使用して達成されたものと同様であることを示した。加えて、室温と使用温度との間のはんだの熱膨張は、考慮されなければならない因子である。Ｉｎ２Ｂｉでは、３００Ｋと７７Ｋとの間の熱膨張は約−０．６５％であり、一方、ＹＢＣＯ被覆導体は約−０．２５％である。この不一致にもかかわらず、冷却時に剥離作用は観察されなかった。
【００６２】
表面上の複数の分離した領域を選択的に接合するための単純なはんだ付け法は、はんだがフィラメント領域のみを接合することになるように、（はんだマスキングのように）フィラメント表面および絶縁体層の異なるはんだ濡れ性を活用する。この教示は、はんだペーストで伝統的に使用されるが、はんだフラックスを活性化するために必要な高温は、２Ｇ  ＨＴＳテープに不適合である。あるいは、テープ構造全体の縁部が、低溶融温度共晶はんだに浸漬されるか、またははんだビードがテープ縁部に適用される、のいずれかであり得る。しかしながら、試験は、はんだが時折、絶縁体層に付着し、はんだ接合がフィラメントに一致していないことを示した。ドクターブレード法による、線状テープの上の明確な窓へのはんだの形成も、十分に均一な接合を作製しなかった。隣接フィラメント間の電流共有は、転位伝導路に悪影響を及ぼすことになるため、はんだが接合領域から流出し、隣接縁部接点にブリッジを形成するのを防ぐことは、接点の間隔が絶縁層の厚さのオーダーに達したときに重要になる。
【００６３】
はんだプリフォームは、様々な形状および大きさの、一定および精密な量のはんだを供給し、電子装置組み立てラインの「ピックアンドプレース」機で日常的に使用される。規定の形状および大きさのはんだプリフォームのリールが、線状テープを接合するために「ピックアンドプレース」機で使用され得る。しかしながら、リール上のすべてのはんだプリフォームが同じ大きさであり、プリフォームはＨＴＳテープ上へ個々に配置されるため、これは、スループットを制限し得る逐次プロセスである。
【００６４】
実施例６
任意の幾何形状のプリフォームを、剥離テープ上の所定の位置に予め配置することによって、はんだプリフォームの全パターンは、並行方式で線状テープに転写および接合され得、それによりスループットを増加させる。
【００６５】
はんだのデカールインプリントおよび接合（ＤＩＢＳ）プロセスは、別個の特許出願に記載されており、はんだプリフォームの大きさ、形状、および位置の任意の組み合わせが、剥離テープ上に予め組み立てられ、受け取り面にまとめて接合されることを可能とする。
【００６６】
このはんだ剥離テープは、回転リール中のガイドピンと一致する規則的な間隔の割り出された孔を使用することによって、リールツーリールシステムに容易に適合され得ることに留意されたい。
【００６７】
積層線状テープ構造中のフィラメントを接合するために、リフロー前のはんだプリフォームは、接着剤よりわずかに高く（例えば、厚さ２ミルのＩｎ２Ｂｉ共晶はんだリボン）、（ＤＩＢＳを使用して）ベア線状ＨＴＳテープまたはすでに接着剤で覆われたＨＴＳテープ上へ配置される。
【００６８】
接着剤およびはんだプリフォームの厚さは、電気抵抗損失を低減するために最小限にされるが、２つの厚さは、リフローはんだの最終的な厚さがＤＳＡの厚さを超えることもなく、最終的なはんだの寸法がＤＳＡ窓の寸法を超えることもないように、ＤＳＡ窓とともに設計されなければならない。各フィラメントの端部は、はんだ接合領域を増大させ、ゆえにその接触抵抗を低下させるために、広げられ得る。
【００６９】
最初および最後の数本のフィラメントは、転位領域にわたる電気測定のためのリードの取り付けを可能とする大きなパッドに終端する。線状ＨＴＳテープ＃１の電流リードパッドは、同じ側のパッドへのリードアクセスを可能とするように、テープ＃２上の拡大パッドにはんだ付けされる。この最後の特徴は、積層テープ構造の片側のみが把持されるため、パッドのクランプ時のテープ間のせん断力を低減する。
【００７０】
上部線状ＨＴＳテープが、次に、割り出しピンをガイドとして使用して、フィラメント側が接着剤に面した状態で、位置合わせ治具の上に配置される。
【００７１】
位置合わせ治具は、その後、プレス機に配置され、その後、熱および／または圧力処理されてはんだを溶融させ、下部ＨＴＳフィラメントと上部ＨＴＳフィラメントとの間の電気的接続を提供する。典型的な熱、圧力、および時間条件は、約２００°Ｆ、約２５０ＰＳＩで＜１０秒間である。
【００７２】
線状テープは、レーザアブレーションによって作られ得るが、そのＡＣ損失特性は、レーザリソグラフィによって作られたものほど良好でない場合がある。他の薄い両面接着剤層（またはフォトレジストフィルム（Ｒｉｓｔｏｎ）などの感光性フィルムさえ）も使用され得るが、レーザ加工またはフォトパターニングに適していなければならず、液体窒素付近の温度（−１９６℃）に耐え得る。別の装置が、薄く（＜２ミル）小さい（１００代μｍ〜１ｍｍ）物体を取り扱うことができ、それらを確実に精密な微視的位置に配置できるならば、はんだプリフォームは、それによって線状テープに装填および接合され得る。
【００７３】
本発明は、２つの重ね合わせた高温超伝導（ＨＴＳ）フィラメントテープを位置合わせおよび接合して単一の統合されたテープ構造を形成するための、効率的かつスケーラブルな方法を提供する。
【００７４】
本発明は、下部および上部ＨＴＳテープを、薄い介在絶縁体層と微視的精度で位置合わせできるようにし、テープフィラメントの２つのセットを互いに電気的に接続する。
【００７５】
絶縁層はまた、上部および下部テープの接着を強化し、電気的接続部での機械的応力を軽減する。
【００７６】
別個のテープを精密に位置合わせして単一のテープ構造を形成する本方法の能力により、本方法はリールツーリール生産プロセスに適合する。
【００７７】
線状ＨＴＳテープ構造を作製する本方法は、上部ＨＴＳ線状テープと下部ＨＴＳ線状テープとの間のフィラメントの精密な位置合わせおよび接合を可能とする。
【００７８】
テープおよびその構成要素中の割り出し孔、ならびに位置合わせ治具中の割り出しピンを使用することによって、接合プロセス前および接合プロセス中、高い空間精度および正確度で位置合わせが維持され得る。
【００７９】
薄い両面接着剤は、絶縁層の厚さ、したがって、上部フィラメントと下部フィラメントとの間の接触抵抗を最小限にする。
【００８０】
本発明は、ＤＩＢＳと組み合わせて、各フィラメントの接合位置への、はんだの一定の体積の精密な配置を可能とし、したがって、信頼性のある電気的接続を確実にし、フィラメント間の短絡を排除する。両面接着剤は機械的接合を提供し、はんだプリフォームは電気的接合を提供する。（ＤＩＢＳを含む）本発明の特徴は、リールツーリールシステムに容易に適合可能であり、したがって、その最終的な商業化の見込みが大いにある。
【００８１】
上記の例は、本開示の様々な態様のいくつかの可能な実施形態の単なる例示であり、当業者なら、本明細書および付属の図面を読んで理解すると、均等な変更および／または修正が思いつくであろう。加えて、開示の特定の特徴が、いくつかの実装の１つのみに関して説明および／または記載されている場合があるが、そのような特徴は、任意の所与のまたは特定の用途に望ましくかつ有利であり得るように、他の実装の１つ以上の他の特徴と組み合わせられてよい。また、用語「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｗｉｔｈ）」、またはそれらの変化形が、詳細な説明および／または特許請求の範囲で使用される限り、そのような用語は、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様の方法で含むことが意図される。
【図１】
2021516443.tif 000004
【図２】
2021516443.tif 000005
【国際調査報告】
2021516443.tif 000006
2021516443.tif 000007