(57)【要約】【課題】超伝導装置の電極引き出し構造及びその製造方法に関し、超伝導装置に於けるデバイス電極と超伝導デバイスを収容する金属パッケージに於ける同軸コネクタのピンとをはんだ接合して電極引き出し構造を作製した場合、はんだ接合時、或いは、超伝導装置を動作させる為の冷却時に超伝導配線とデバイス電極との間に剥離を生じないようにする。【解決手段】超伝導配線２２とデバイス電極２４との間に超伝導配線２２を構成する材料とデバイス電極２４を構成する材料との反応層であるＣｒＯ膜２２Ａを介在させてある。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導配線とデバイス電極との間に超伝導配線を構成する材料とデバイス電極を構成する材料との反応層を介在してなること
を特徴とする超伝導装置の電極引き出し構造。
【請求項２】
デバイス電極に於ける超伝導配線側の材料がＣｒであり、且つ、超伝導配線を構成する材料との反応層がＣｒを含有する酸化層であること
を特徴とする請求項１記載の超伝導装置の電極引き出し構造。
【請求項３】
超伝導配線上にデバイス電極を形成してから加熱処理を行って超伝導配線とデバイス電極との間に超伝導配線材料とデバイス電極材料との反応層を生成させる工程
が含まれてなることを特徴とする超伝導装置の電極引き出し構造の製造方法。
【請求項４】
デバイス電極の超伝導配線側の材料がＣｒであり、加熱処理に依って超伝導配線とデバイス電極との間に生成される反応層がＣｒ含有酸化層であること
を特徴とする請求項３記載の超伝導装置の電極引き出し構造の製造方法。
【請求項５】
超伝導配線の表面をイオン・ミリング法或いは逆スパッタリング法を適用して清浄化した後にデバイス電極を形成すること
を特徴とする請求項３或いは請求項４記載の超伝導装置の電極引き出し構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デバイスを金属など熱膨張・収縮が大きいパッケージに収容することが必要な超伝導装置、例えば超伝導フィルタ装置に用いて好適な電極引き出し構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、通信技術の発展は、高温超伝導材料をマイクロ波帯などの高周波帯で用いる為の研究・開発を促している。
【０００３】
高温超伝導材料の応用の一つである超伝導フィルタ装置に於いては、超伝導フィルタ・デバイスを高周波電磁シールドが可能な金属パッケージに収容し、信号を入出力する為に超伝導フィルタ・デバイスの電極と高周波用の同軸コネクタとを接続する必要がある。
【０００４】
金属パッケージに実装された超伝導フィルタ・デバイスは、極低温に冷却して使用しなければならず、その際の冷却に依る超伝導フィルタ装置の各構成部品それぞれの熱収縮差に対しても安定な実装構造が必要となる。
【０００５】
図３は超伝導フィルタ装置の基本構造を説明する為の要部切断平面図であり、図に於いて、１は超伝導フィルタ・デバイス、１Ａは超伝導配線、１Ｂはデバイス電極、２は金属パッケージ、３は同軸コネクタをそれぞれ示している。
【０００６】
図から明らかなように、超伝導フィルタ・デバイス１は高周波電磁シールド可能な金属パッケージ２に収容し、デバイス電極１Ｂと同軸コネクタ３とを接続してある。
【０００７】
図示の超伝導フィルタ装置を動作させるには、冷凍機を用いて冷却しなければならないが、その場合に超伝導フィルタ・デバイス１と金属パッケージ２との熱膨張・収縮が相違することに起因して超伝導配線１Ａとデバイス電極１Ｂとの剥離が問題になっている。
【０００８】
また、超伝導配線１Ａとデバイス電極１Ｂとの剥離は、超伝導フィルタ・デバイス１を金属パッケージ２に実装する場合にも発生する。
【０００９】
図４は超伝導配線とデバイス電極との剥離を説明する為の超伝導フィルタ装置を表す要部切断側面図であり、（Ａ）は冷却時の剥離の場合、また、（Ｂ）は実装時の剥離の場合をそれぞれ示している。尚、図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００１０】
図に於いて、３Ａは同軸コネクタ３に於けるピン、４は絶縁体、５ははんだ接合部をそれぞれ示している。
【００１１】
図４（Ａ）に於いては、装置を冷却することで超伝導配線１Ａとデバイス電極１Ｂとの間に剥離が発生していることを表している。
【００１２】
図４（Ｂ）に於いては、デバイス電極１Ｂとピン３Ａとをはんだ接続部５で接続した場合、はんだが凝固する際の表面張力で、デバイス電極１Ｂから超伝導配線１Ａとの間で剥離が発生することを表している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、超伝導装置に於けるデバイス電極と超伝導デバイスを収容する金属パッケージに於ける同軸コネクタのピンとをはんだ接合して電極引き出し構造を作製した場合、はんだ接合時、或いは、超伝導装置を動作させる為の冷却時に超伝導配線とデバイス電極との間に剥離を生じないようにする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に依る超伝導装置の電極引き出し構造及びその製造方法に於いては、超伝導配線とデバイス電極との間に超伝導配線を構成する材料とデバイス電極を構成する材料との反応層を介在することが基本になっている。
【００１５】
前記手段を採ることに依り、超伝導デバイスに於ける超伝導配線とデバイス電極との密着性は極めて良好であり、デバイス電極とパッケージに於ける同軸コネクタのピンとをはんだ接合部で接合した場合、或いは、超伝導装置を動作させる為に冷却した場合などに超伝導配線とデバイス電極とが剥離を起こすことは皆無になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に於ける実施の形態を説明する為の工程要所に於ける超伝導装置を表す要部切断側面図である。
【００１７】
図１（Ａ）参照
（１）
基板１１の表裏両面にＹＢＣＯ（ＹＢａ２　Ｃｕ３　Ｏ７−ｘ　）膜を形成する。
【００１８】
（２）
表面側のＹＢＣＯ膜を加工して超伝導配線１２を形成し、裏面側のＹＢＣＯ
膜は、そのまま残し、これを記号１３で指示する。
【００１９】
（３）
表面のデバイス電極形成予定部分にイオン・ビームを照射して清浄化するの
であるが、この清浄化には、逆スパッタリング法を適用しても良い。
【００２０】
図１（Ｂ）参照
（４）
真空蒸着法を適用することに依り、ＹＢＣＯからなる超伝導配線１２とコンタクトするＣｒ電極膜１４を形成する。尚、ＣｒはＹＢＣＯなど超伝導材料との密着性が良好であり、そして、その形成には、真空蒸着法の他にスパッタリ
ング法を適用しても良い。
【００２１】
図１（Ｃ）参照
（５）
加熱処理を行って、Ｃｒ電極膜１４と超伝導配線１２とを反応させ、それ等
の界面にＣｒ含有酸化層１４Ａを生成させる。
【００２２】
前記工程を経て形成されたＣｒ電極膜１４と超伝導配線１２とは、密着性が大きく向上し、しかも、超伝導特性には影響がなく、従って、はんだ接合に依る実装時や動作時の冷却に起因して、熱膨張或いは収縮差に依る剥離が発生せず、且つ、接合信頼性が高い電極引き出し構造を実現することができる。
【００２３】
図２は本発明に依る超伝導装置の電極引き出し構造の要部切断側面図であり、以下、この図を参照しつつ製造工程について説明する。
【００２４】
実施例１
（１）
レーザ蒸着法を適用することに依り、直径約５〔ｃｍ〕（２〔インチ〕）の
単結晶ＭｇＯ基板２１の表裏両面にＹＢＣＯ膜を形成する。
【００２５】
（２）
フォト・リソグラフィ技術を適用することに依り、表面側のＹＢＣＯ膜をエッチングして９段のバンド・パス・フィルタ・パターン（図３を参照）の超伝導配線２２として加工する。尚、裏面側のＹＢＣＯ膜は、そのまま残して記号
２３を付与してある。
【００２６】
（３）
超伝導配線２２に於ける信号入力部のみを露出するメタル・マスクを超電導
配線上の電極部分に位置合わせする。
【００２７】
（４）
２００〔Ｖ〕、５〔ｍＡ〕の条件でＡｒイオン・ビームを１０〔分〕間照射
することで，超伝導配線２２の表面を清浄化する。
【００２８】
（５）
真空蒸着法を適用することに依り、超伝導配線２２側から順に厚さが１００〔ｎｍ〕のＣｒ膜、厚さが３００〔ｎｍ〕のＰｄ膜、厚さが２００〔ｎｍ〕の
Ａｇ膜を成膜してデバイス電極２４とする。
【００２９】
（６）
前記工程（４）及び（５）と同じ技法を適用することに依り、単結晶ＭｇＯ
基板２１の裏面にグランド電極２５を形成する。
【００３０】
（７）
２５０〔℃〕の大気雰囲気の恒温槽内で３０〔分〕間の熱処理を行い、ＹＢＣＯからなる超伝導配線２２とデバイス電極２４に於けるＣｒ膜とを反応させることで界面にＣｒＯ膜２２Ａを生成させ、超伝導フィルタ・デバイスを完成
する。
【００３１】
（８）
超伝導フィルタ・デバイスをＡｌ合金からなるパッケージ２６に収容し、同軸コネクタ２７のＣｕからなるピン２８及びデバイス電極２４をＩｎはんだを用いて接合する。尚、図では、Ｉｎはんだ接合部を記号２９で指示してある。
【００３２】
デバイス電極２４とピン２８との接続は、はんだ接合のみでなく、ワイヤ・ボンディングに依ることも可能であり、図には、その場合のボンディング・ワ
イヤ３０を破線で示してある。
【００３３】
前記のようにして作製した超伝導装置に於いて、超伝導フィルタ・デバイスをパッケージ２６に実装した場合、超伝導配線２２とデバイス電極２４との剥離は発生せず、また、完成された超伝導装置を冷凍機で約７０〔Ｋ〕に冷却した後、室温に戻しても剥離は発生しなかった。
【００３４】
評価実験
（１）
単結晶ＭｇＯ基板の片面にレーザ蒸着法を適用してＹＢＣＯ膜を成膜し、これから７．５〔ｍｍ〕□に試料を切り出し、成膜されたままのＹＢＣＯ膜にイオン・ビーム照射に依る清浄化後、Ｃｒ膜蒸着後、２５０〔℃〕の加熱処理後の順で、各段階に於いて、交流帯磁率法で超伝導体の臨界温度Ｔｃ　を測定した
ところ、全ての段階でＴｃ　の低下は見られなかった。
【００３５】
（２）
また、前記加熱処理を行った試料について、超伝導配線とデバイス電極との界面の断面をＴＥＭ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）観察を行ったところ、平均で５〜８〔ｎｍ〕のＣｒ含有酸化
層の存在を確認した。
【００３６】
本発明に於いては、前記説明した実施の形態を含め、多くの形態で実施することができ、以下、それを付記として例示する。
【００３７】
（付記１）
超伝導配線とデバイス電極との間に超伝導配線を構成する材料とデバイス電極を構成する材料との反応層を介在してなることを特徴とする超伝導装置の電極引き出し構造。
【００３８】
（付記２）
デバイス電極に於ける超伝導配線側の材料がＣｒであり、且つ、超伝導配線を構成する材料との反応層がＣｒを含有する酸化層であることを特徴とする（付記１）記載の超伝導装置の電極引き出し構造。
【００３９】
（付記３）
デバイス電極の構成材料にはんだ喰われが低い材料としてＰｄ、Ｐｔ、Ｎｉの何れかを選択し、且つ、表面の材料としてはんだ付け性に優れるＡｕ、Ａｇ、Ｃｕの何れかを選択したことを特徴とする（付記１）記載の超伝導装置の電極引き出し構造。
【００４０】
（付記４）
超伝導配線上にデバイス電極を形成してから加熱処理を行って超伝導配線とデバイス電極との間に超伝導配線材料とデバイス電極材料との反応層を生成させる工程が含まれてなることを特徴とする超伝導装置の電極引き出し構造の製造方法。
【００４１】
（付記５）
デバイス電極の超伝導配線側の材料がＣｒであり、加熱処理に依って超伝導配線とデバイス電極との間に生成される反応層がＣｒ含有酸化層であることを特徴とする（付記３）記載の超伝導装置の電極引き出し構造の製造方法。
【００４２】
（付記６）
超伝導配線の表面をイオン・ミリング法或いは逆スパッタリング法を適用して清浄化した後にデバイス電極を形成することを特徴とする（付記３）或いは（付記４）記載の超伝導装置の電極引き出し構造の製造方法。
【００４３】
【発明の効果】
本発明に依る超伝導装置の電極引き出し構造及びその製造方法に於いては、超伝導配線とデバイス電極との間に超伝導配線を構成する材料とデバイス電極を構成する材料との反応層を介在することが基本になっている。
【００４４】
前記構成を採ることに依り、超伝導デバイスに於ける超伝導配線とデバイス電極との密着性は極めて良好であり、デバイス電極とパッケージに於ける同軸コネクタのピンとをはんだ接合部で接合した場合、或いは、超伝導装置を動作させる為に冷却した場合などに超伝導配線とデバイス電極とが剥離を起こすことは皆無になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に於ける実施の形態を説明する為の工程要所に於ける超伝導装置を表す要部切断側面図である。
【図２】本発明に依る超伝導装置の電極引き出し構造の要部切断側面図である。
【図３】超伝導フィルタ装置の基本構造を説明する為の要部切断平面図である。
【図４】超伝導配線とデバイス電極との剥離を説明する為の超伝導フィルタ装置を表す要部切断側面図である。
【符号の説明】
２１　基板
２２　超伝導配線
２２Ａ　ＣｒＯ膜（反応層）
２３　ＹＢＣＯ膜
２４　デバイス電極
２５　グランド電極
２６　パッケージ
２７　同軸コネクタ
２８　ピン
２９　はんだ接合部
３０　ボンディング・ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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