JP2000068566A - Electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、真空断熱を利用す
る冷却装置の内部に、例えば赤外線温度測定装置や超電
導フィルタあるいは高周波用電子装置等のような、150
Ｋ以下の温度に冷却して動作させる電子デバイスを配置
し、真空容器外部の電気回路と電子デバイスとを同軸ケ
ーブルで接続して成る電子装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling device utilizing vacuum heat insulation, for example, a device such as an infrared temperature measuring device, a superconducting filter or a high frequency electronic device.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic apparatus in which an electronic device to be operated by cooling to a temperature of K or less is arranged, and an electric circuit outside the vacuum vessel and the electronic device are connected by a coaxial cable.
【０００２】[0002]
【従来の技術】真空断熱容器を利用して、その内部に収
容した電子デバイス、例えば赤外線温度測定装置におけ
る赤外線検出器あるいは超電導フィルタや超電導マイク
ロ波回路装置等を、低温の温度環境、具体的には150 Ｋ
以下の温度、例えば液体窒素温度（約77Ｋ）や液体ヘリ
ウム温度（約４Ｋ）に近いような４〜150 Ｋの極低温に
冷却して動作させる電子装置は、断熱効果の効率が最も
高い真空断熱を利用し、真空容器内に設置したコールド
ヘッド等の冷却手段の冷却能力を最大限に引き出すよう
にして用いられることが多い。2. Description of the Related Art A vacuum insulated container is used to house an electronic device housed therein, for example, an infrared detector or a superconducting filter or a superconducting microwave circuit device in an infrared temperature measuring device. Is 150K
An electronic device that operates by cooling to the following temperature, for example, a very low temperature of 4 to 150 K, which is close to the temperature of liquid nitrogen (about 77 K) or liquid helium (about 4 K), has a vacuum insulation with the highest adiabatic effect. Is often used to maximize the cooling capacity of a cooling means such as a cold head installed in a vacuum vessel.
【０００３】このような電子装置を冷却しつつ動作させ
る場合には、通常、供給電力や高周波信号の入出力など
の配線を電子装置の真空容器内部の電子デバイスと外部
の外部電気回路との間で接続する必要があり、一般的に
はその接続に電磁ノイズの影響を防止したり高周波信号
を伝送するために同軸ケーブルが使用されていた。In order to operate such an electronic device while cooling it, wiring such as supply of power and input / output of high-frequency signals is usually provided between an electronic device inside the vacuum vessel of the electronic device and an external external electric circuit. In general, a coaxial cable has been used to prevent the influence of electromagnetic noise or to transmit a high-frequency signal to the connection.
【０００４】このとき外部電気回路側の温度が高い場合
には外部からの熱が電子デバイスに向かって同軸ケーブ
ルを通じて流入することとなる。これに対し、同軸ケー
ブルの伝送損失が電子デバイスの損失に対して十分低い
場合においては、同軸ケーブルには熱流入が小さくなる
ように十分長いものを使用し、許容範囲以内の曲率半径
で曲げられて、電子デバイスおよび真空容器の容器壁の
両側に設置された同軸コネクタ等の接続部に接続されて
用いられていた。At this time, when the temperature of the external electric circuit is high, heat from the outside flows into the electronic device through the coaxial cable. On the other hand, if the transmission loss of the coaxial cable is sufficiently lower than the loss of the electronic device, use a coaxial cable that is long enough to reduce heat inflow and bend with a radius of curvature within the allowable range. Thus, it has been used by being connected to a connection portion such as a coaxial connector provided on both sides of an electronic device and a container wall of a vacuum container.
【０００５】しかし、接続部間の配線における電力の伝
送損失が大きい場合には配線中で発熱が生じ、外部から
の熱流入に加えてその発熱分も冷却中の電子デバイスに
流入することとなり、電子デバイスの冷却効率を悪化さ
せることになる。However, when the power transmission loss in the wiring between the connection parts is large, heat is generated in the wiring, and in addition to heat inflow from the outside, the generated heat also flows into the electronic device being cooled. This will deteriorate the cooling efficiency of the electronic device.
【０００６】近年に至って、電子デバイスの中でも超電
導フィルタの研究においては受信用フィルタから送信用
フィルタへと分野が広がってきており、フィルタへ供給
される電力もｍＷオーダーの低電力から１Ｗ以上の高電
力へと大きくなる傾向にある。また、真空断熱容器を用
いた電子装置に対しても使用する電気信号の周波数の高
周波化が進んでいる。そして、超電導フィルタの低損失
化が進む一方で、同軸ケーブルは一般的に高周波化が進
むにつれて電気信号の伝送の際に電力の伝送損失が大き
くなる傾向にあることから、超電導フィルタ以外の同軸
ケーブルや同軸コネクタあるいは各種電子部品の接続部
等における電力の損失が目立つようになってきている。[0006] In recent years, the field of research on superconducting filters among electronic devices has been expanding from reception filters to transmission filters, and the power supplied to the filters has been reduced from low power on the order of mW to high power of 1 W or more. It tends to increase to electricity. Further, the frequency of electric signals used for electronic devices using vacuum insulated containers has been increasing. And while the loss of the superconducting filter has been reduced, the coaxial cable generally has a tendency to increase the power transmission loss during the transmission of electric signals as the frequency becomes higher. The loss of electric power at a connection portion of a coaxial connector or various electronic components has become conspicuous.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする問題点】上記のような真空断
熱容器を用いた電子装置においては、外部からの熱流入
および配線における電力損失による発熱を共に抑制して
電子デバイスを所望の温度に効率よく冷却して動作させ
ることができ、しかも、高周波信号を良好に伝送するこ
とができるようにするために、電子装置用の同軸ケーブ
ルの材質および寸法の最適化が行なわれるようになって
いる。この場合、供給電力が大きくなると一般的にケー
ブルの長さは短くされ、電子デバイスと真空容器の容器
壁とを結ぶケーブルを最短距離に近い状態とするか、あ
るいは電子デバイスと真空容器の容器壁との間の距離を
短くすることが必要となってくる。SUMMARY OF THE INVENTION In an electronic device using the above-described vacuum insulated container, both heat inflow from the outside and heat generation due to power loss in wiring are suppressed, and the electronic device is efficiently heated to a desired temperature. In order to be able to operate with good cooling and to be able to transmit high-frequency signals satisfactorily, materials and dimensions of coaxial cables for electronic devices have been optimized. In this case, when the supply power is increased, the length of the cable is generally shortened, and the cable connecting the electronic device and the container wall of the vacuum container is set to a state close to the shortest distance, or the electronic device and the container wall of the vacuum container are closed. It will be necessary to shorten the distance between them.
【０００８】しかしながら、このような電子装置におけ
る高周波信号用の配線には一般的にセミリジッドタイプ
の同軸ケーブルが用いられているため、同軸ケーブルが
短くなり、あるいは最短距離をとるようになり、しかも
同軸ケーブルの両端に接続する同軸コネクタが電子装置
内部で固定されているような場合には、接続作業による
同軸ケーブルの変形が避けられず、その結果、高周波特
性の悪化を招来するという問題点があった。However, since a semi-rigid type coaxial cable is generally used for high-frequency signal wiring in such an electronic device, the coaxial cable becomes short or takes the shortest distance. If the coaxial connectors connected to both ends of the cable are fixed inside the electronic device, the deformation of the coaxial cable due to the connection work is unavoidable, and as a result, the high-frequency characteristics deteriorate. Was.
【０００９】例えば、電子デバイスとして超電導フィル
タを搭載した従来の電子装置は図４に断面図で示すよう
な構造とされている。この従来の電子装置では、真空容
器１内に冷凍機３の冷却部分であるコールドヘッド２が
冷却手段として配置され、コールドヘッド２には電子デ
バイス４が載置される。電子デバイス４の２つの入出力
用同軸コネクタ５・５は各々対向する主面に設けられ、
これと真空容器１の対向する位置の内壁にフランジ６に
取着されて固定された入出力用同軸コネクタ７とが同軸
ケーブル８により電気的に接続されていた。For example, a conventional electronic device equipped with a superconducting filter as an electronic device has a structure as shown in a sectional view of FIG. In this conventional electronic device, a cold head 2 which is a cooling part of a refrigerator 3 is disposed as a cooling unit in a vacuum vessel 1, and an electronic device 4 is mounted on the cold head 2. The two input / output coaxial connectors 5.5 of the electronic device 4 are provided on opposing main surfaces, respectively.
This was electrically connected by a coaxial cable 8 to an input / output coaxial connector 7 attached to and fixed to a flange 6 on an inner wall of the vacuum vessel 1 at a position facing the vacuum vessel 1.
【００１０】このような構造において同軸ケーブル８に
よる伝送損失を抑えるには、同軸ケーブル８の長さを短
くし、電子デバイス４と真空容器１との間の距離を接近
させて伝送損失を低減させることが必要となる。電子デ
バイス４と真空容器１との間の距離を接近させるには真
空容器１の容積を小さくしなければならない。しかし、
真空容器１のサイズはその内部に収容する電子デバイス
４の占める体積（大きさや個数）により制限を受ける。
従って、電子装置が移動体通信用基地局へ応用される際
には多チャンネル化等のために内部に複数個の電子デバ
イス４を搭載することが必要となり、複数個の電子デバ
イス４を搭載することによりその周囲に同軸ケーブル８
を配置するための空間的な制限を受けて真空容器１が大
型化してしまい、同軸ケーブル８の長さを短くすること
が困難となるため、小型でかつ低損失な電子装置を実現
することが困難となるという問題点があった。In order to suppress the transmission loss due to the coaxial cable 8 in such a structure, the length of the coaxial cable 8 is shortened, and the distance between the electronic device 4 and the vacuum vessel 1 is reduced to reduce the transmission loss. It is necessary. In order to reduce the distance between the electronic device 4 and the vacuum container 1, the volume of the vacuum container 1 must be reduced. But,
The size of the vacuum vessel 1 is limited by the volume (size and number) occupied by the electronic devices 4 housed therein.
Therefore, when the electronic apparatus is applied to a mobile communication base station, it is necessary to mount a plurality of electronic devices 4 therein for multi-channel or the like. The coaxial cable 8
Since the vacuum vessel 1 is enlarged due to the spatial limitation for disposing the coaxial cable and it is difficult to shorten the length of the coaxial cable 8, a small and low-loss electronic device can be realized. There was a problem that it became difficult.
【００１１】一方、高周波化に対して電力の伝送損失を
低減するには、同軸ケーブル８の断面積を大きくすれば
改善される傾向にある。On the other hand, in order to reduce the transmission loss of electric power in response to an increase in the frequency, there is a tendency that the larger the cross-sectional area of the coaxial cable 8, the better.
【００１２】しかしながら、同軸ケーブル８の断面積を
大きくして使用すると、真空容器１の外部から内部の電
子デバイス４への熱流入が大きくなってしまい、コール
ドヘッド２による電子デバイス４の冷却効率を悪化させ
て電子デバイス４を所望の温度に冷却できなくなるとい
う問題点があった。However, when the coaxial cable 8 is used with a large cross-sectional area, the heat flowing from the outside of the vacuum vessel 1 to the internal electronic device 4 increases, and the cooling efficiency of the electronic device 4 by the cold head 2 is reduced. There is a problem that the electronic device 4 cannot be cooled to a desired temperature due to the deterioration.
【００１３】これに対し、同軸ケーブル８の長さを長く
し、あるいは断面積を小さくして使用した場合は、真空
容器１の外部からの同軸ケーブル８を介しての熱流入は
十分抑制できるものの、同軸ケーブル８での電力損失が
大きくなって同軸ケーブル８における発熱が大きくなる
という問題点を招来することとなる。また、この場合に
は真空容器１の内部では同軸ケーブル８および電子デバ
イス４は真空断熱されているため、同軸ケーブル８で発
生した熱は空気の対流等によって冷却されるようなこと
がなく、熱の逃げ場がない。その結果、電子デバイス４
に対する全体の熱流入量が大きなものとなってしまい、
冷却効率を悪化させ、電子デバイス４を所望の温度に冷
却できなくなるという問題点を招来することとなる。On the other hand, when the length of the coaxial cable 8 is increased or the cross-sectional area is reduced, the heat inflow from the outside of the vacuum vessel 1 via the coaxial cable 8 can be sufficiently suppressed. This causes a problem that the power loss in the coaxial cable 8 increases and the heat generation in the coaxial cable 8 increases. In this case, since the coaxial cable 8 and the electronic device 4 are vacuum-insulated inside the vacuum vessel 1, the heat generated in the coaxial cable 8 is not cooled by convection of air, etc. There is no escape. As a result, the electronic device 4
The total heat inflow to the
This causes a problem that the cooling efficiency is deteriorated and the electronic device 4 cannot be cooled to a desired temperature.
【００１４】本発明は上記問題点を解決すべく案出され
たものであり、その目的は、真空容器内部に４〜150 Ｋ
の温度に冷却して動作させる電子デバイスを収容して成
る電子装置について、外部電気回路と電子デバイスとを
電気的に接続する同軸ケーブルを複数配設した場合にも
同軸ケーブルの接続や電子デバイスの設置の作業性に優
れ、かつ電子デバイスを所望の温度に効率よく冷却して
動作させることができ、しかも小型化を図ることができ
る電子装置を提供することにある。The present invention has been devised to solve the above problems, and its purpose is to provide a 4 to 150 K in a vacuum vessel.
For an electronic device that houses an electronic device that is operated by cooling to the temperature of the electronic device, even when a plurality of coaxial cables for electrically connecting an external electric circuit and the electronic device are provided, the connection of the coaxial cable and the It is an object of the present invention to provide an electronic device that is excellent in installation workability, can efficiently operate an electronic device by cooling it to a desired temperature, and can reduce the size.
【００１５】また、本発明の目的は、同軸ケーブルの接
続や電子デバイスの設置の作業性に優れ、小型化を図る
ことができるとともに、１〜100 Ｗの高電力の高周波信
号を供給する場合にも供給電力を電子デバイスに対して
低損失に伝送することができ、しかも電子デバイスを所
望の温度に効率よく冷却して動作させることができる電
子装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a high-performance high-frequency signal of 1 to 100 W while providing excellent workability in connection of a coaxial cable and installation of an electronic device. It is another object of the present invention to provide an electronic apparatus capable of transmitting supply power to an electronic device with low loss and efficiently operating the electronic device by cooling it to a desired temperature.
【００１６】[0016]
【問題点を解決するための手段】本発明の電子装置は、
真空容器中に４〜150 Ｋの温度に冷却して動作させる電
子デバイスを冷却手段に載置して収容するとともに前記
電子デバイスと外部電気回路とを複数の同軸ケーブルで
接続して成る電子装置であって、前記複数の同軸ケーブ
ルは、前記真空容器に固定されている１つのフランジに
取着されており、かつ一端が前記電子デバイスの一主面
に設けた入出力部に電気的に接続されていることを特徴
とするものである。Means for Solving the Problems The electronic device of the present invention comprises:
An electronic device comprising an electronic device to be cooled and operated to a temperature of 4 to 150 K in a vacuum vessel and mounted on cooling means and connected to the electronic device and an external electric circuit by a plurality of coaxial cables. The plurality of coaxial cables are attached to one flange fixed to the vacuum vessel, and one end is electrically connected to an input / output unit provided on one main surface of the electronic device. It is characterized by having.
【００１７】また、本発明の電子装置は、上記構成にお
いて、前記複数の同軸ケーブルは、１〜100 Ｗの電力を
供給するものであり、かつ前記電子デバイスと前記フラ
ンジ間の長さが下記式 ＬMIN ＝｛２ｋＳ（Ｔ2 −Ｔ1 ）／Ｑ｝1/2 ただし、ｋ：ケーブル断面積平均の熱伝導率 Ｓ：ケーブルの断面積 Ｔ2 ：真空容器の内壁温度 Ｔ1 ：電子デバイスの温度 Ｑ：ケーブルの単位長さ当たりの供給電力の伝送損失に
よる発熱量 で表わされるＬMIN の50〜200 ％であることを特徴とす
るものである。In the electronic device according to the present invention, the plurality of coaxial cables supply power of 1 to 100 W, and the length between the electronic device and the flange is expressed by the following formula. L MIN = { 2 kS (T 2 −T 1 ) / Q} 1/2 where k: average thermal conductivity of cable cross section S: cross section of cable T 2 : inner wall temperature of vacuum vessel T 1 : electronic device Temperature Q: It is characterized by being 50 to 200% of L MIN expressed as a heat generation amount due to transmission loss of supplied power per unit length of cable.
【００１８】本発明の電子装置によれば、電子デバイス
と外部電気回路とを接続する複数の同軸ケーブルが真空
容器に固定されている１つのフランジに取着されている
とともに電子デバイスの一主面に設けた入出力部に電気
的に接続されていることから、同軸ケーブルの長さ、す
なわち電子デバイスとフランジとの距離を所望の最短距
離にすることができるとともに、その所望の長さの同軸
ケーブルを曲がりのほとんどない最短距離の状態で良好
な作業性をもって接続することができる。その結果、複
数の同軸ケーブルの接続や電子デバイスの設置の作業性
に優れ、同軸ケーブルによる伝送特性の悪化を抑えるこ
とができ、かつ電子デバイスを所望の温度に効率よく冷
却して動作させることができ、しかも小型化を図ること
ができるものとなる。According to the electronic apparatus of the present invention, a plurality of coaxial cables for connecting the electronic device and an external electric circuit are attached to one flange fixed to the vacuum vessel, and one main surface of the electronic device. Since it is electrically connected to the input / output unit provided in the connector, the length of the coaxial cable, that is, the distance between the electronic device and the flange can be reduced to a desired shortest distance, and the coaxial cable having the desired length can be formed. The cable can be connected with good workability in the shortest distance state where there is almost no bending. As a result, the workability of connecting a plurality of coaxial cables and installing the electronic device is excellent, the deterioration of transmission characteristics due to the coaxial cable can be suppressed, and the electronic device can be efficiently cooled to a desired temperature and operated. And miniaturization can be achieved.
【００１９】また、本発明の電子装置によれば、電子デ
バイスと外部電気回路とを接続する複数の同軸ケーブル
が、１Ｗ以上100 Ｗ以下の電力を供給するものであり、
かつその電子デバイスとフランジ間の長さを式ＬMIN ＝
｛２ｋＳ（Ｔ2 −Ｔ1 ）／Ｑ｝1/2 で表わされるＬMIN
の50％以上200 ％以下としたことから、 断面積が大きいときは、熱流入量は大きくなるが発熱
量は小さくなる。 断面積が小さいときは、熱流入量は小さくなるが発熱
量は大きくなる。 長さが長いときは、熱流入量は小さくなるが発熱量は
大きくなる。 長さが短いときは、熱流入量は大きくなるが発熱量は
小さくなる。 という熱流入量と発熱量との相反する傾向に対して、両
者の和の関係を導き出し、和が最小となる断面積と長さ
との組合せとすることにより、同軸ケーブルの長さが最
適化されることとなって同軸ケーブルにおける発熱量と
真空容器の外部からの同軸ケーブルを介する熱流入量と
の和を最小限に抑えることができる。According to the electronic apparatus of the present invention, the plurality of coaxial cables for connecting the electronic device and the external electric circuit supply power of 1 W or more and 100 W or less,
And the length between the electronic device and the flange is given by the formula L MIN =
L MIN expressed by { 2 kS (T 2 −T 1 ) / Q} 1/2
When the cross-sectional area is large, the heat inflow increases but the heat generation decreases. When the cross-sectional area is small, the amount of heat inflow is small but the amount of heat generation is large. When the length is long, the heat inflow is small but the heat generation is large. When the length is short, the heat inflow increases but the heat generation decreases. For the conflicting tendency between heat inflow and heat generation, the relationship between the two is derived, and the length of the coaxial cable is optimized by using a combination of the cross-sectional area and length that minimizes the sum. As a result, the sum of the amount of heat generated in the coaxial cable and the amount of heat flowing in from the outside of the vacuum vessel via the coaxial cable can be minimized.
【００２０】しかも、同軸ケーブルの発熱量が小さいこ
とから伝送損失も小さく、また、ケーブルの温度が低く
なるため熱雑音も小さいことにより、高周波信号の伝送
特性も良好なものとなる。その結果、冷却手段の冷却効
率を悪化させることがなく、高電力の電子デバイスを所
望の温度に安定して冷却して動作させることができると
ともに、消費電力の省エネルギー化・目的の温度への電
子デバイスの適正な冷却・冷却手段の高効率化による小
型化が可能な電子装置を実現することができるものとな
る。In addition, since the coaxial cable generates a small amount of heat, the transmission loss is small, and the temperature of the cable is low, so that the thermal noise is small. As a result, it is possible to stably cool and operate the high-power electronic device to a desired temperature without deteriorating the cooling efficiency of the cooling unit, to save power consumption and to reduce the power consumption to the target temperature. It is possible to realize an electronic device that can be reduced in size by appropriately cooling the device and increasing the efficiency of the cooling means.
【００２１】また、本発明の電子装置によれば、同軸ケ
ーブルによりその導体の表面に電流が流れる高周波信号
を最も効果的に良好に伝送できるものであるが、導体の
断面の全てを電流が流れる直流信号についてもその伝送
特性を良好なものに改善することができる。According to the electronic device of the present invention, a high-frequency signal in which a current flows through the surface of a conductor by a coaxial cable can be transmitted most effectively and satisfactorily. However, the current flows through the entire cross section of the conductor. The transmission characteristics of a DC signal can be improved.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の電子装置について
図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の電子
装置の実施の形態の一例の概略構成を示す断面図であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an electronic device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an example of an embodiment of an electronic device of the present invention.
【００２３】図１において、11は真空容器であり、電子
装置における真空断熱容器となるものである。12は真空
容器11の内部に配置され、例えば冷凍機13とともに冷却
手段を構成するコールドヘッド、14はコールドヘッド12
上に載置された電子デバイスである。電子デバイス14
は、通常はその本体内部に収容された４〜150 Ｋの温度
に冷却して動作させる電子回路（図示せず）および本体
の一主面に設けられた入出力部として、例えば内部の電
子回路と接続された電子デバイス14側の第２の入出力用
同軸コネクタ15を具備している。16は真空容器11の容器
壁に固定されたフランジであり、17はフランジ16に取着
された真空容器11側の第１の入出力用同軸コネクタであ
る。この例では第１の入出力用同軸コネクタ17はフラン
ジ16を貫通して真空封止されている。In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a vacuum container, which serves as a vacuum heat insulating container in an electronic device. Reference numeral 12 denotes a cold head which is disposed inside the vacuum vessel 11 and constitutes cooling means together with the refrigerator 13, for example, and 14 denotes a cold head.
An electronic device mounted thereon. Electronic devices 14
An electronic circuit (not shown) normally operated at a temperature of 4 to 150 K accommodated in the main body and an input / output unit provided on one main surface of the main body include, for example, an internal electronic circuit. And a second input / output coaxial connector 15 on the side of the electronic device 14 connected to the electronic device 14. Reference numeral 16 denotes a flange fixed to the container wall of the vacuum vessel 11, and reference numeral 17 denotes a first input / output coaxial connector attached to the flange 16 on the vacuum vessel 11 side. In this example, the first input / output coaxial connector 17 is vacuum-sealed through the flange 16.
【００２４】そして、18は電子デバイス14と外部電気回
路（図示せず）とを接続する同軸ケーブルであり、電力
供給や信号の入出力等のために複数配設されて、その一
端が電子デバイス14の一主面に電気的に接続されてい
る。これら第２の入出力用同軸コネクタ15・複数の同軸
ケーブル18・第１の入出力用同軸コネクタ17を介して真
空容器11内部の電子デバイス14と外部の外部電気回路
（図示せず）との間で電力供給や信号の入出力等が行な
われる。Reference numeral 18 denotes a coaxial cable for connecting the electronic device 14 to an external electric circuit (not shown). A plurality of coaxial cables 18 are provided for supplying power, inputting / outputting signals, and the like. It is electrically connected to one of the 14 main surfaces. Via the second input / output coaxial connector 15, the plurality of coaxial cables 18, and the first input / output coaxial connector 17, the electronic device 14 inside the vacuum vessel 11 and an external external electric circuit (not shown) are connected. Power supply and input / output of signals are performed between them.
【００２５】図１に示した例ではコールドヘッド12の２
つの側面にそれぞれ上面に複数の同軸ケーブル18を接続
した電子デバイス14と側面に複数の同軸ケーブル18を接
続した電子デバイス14とを載置している。このように、
コールドヘッド12の表面積を広くしてその側面を利用で
きる形状にすることで、複数の電子デバイス14を載置す
ることが容易になる。In the example shown in FIG.
An electronic device 14 having a plurality of coaxial cables 18 connected to its upper surface on one side and an electronic device 14 having a plurality of coaxial cables 18 connected to its side are mounted. in this way,
By making the surface area of the cold head 12 large so that the side surface thereof can be used, it becomes easy to mount a plurality of electronic devices 14.
【００２６】しかも、本発明の電子装置によれば、電子
デバイス14の一主面に複数の同軸ケーブル18の一端が接
続されており、かつそれら複数の同軸ケーブル18が１つ
のフランジ16に取着されて真空容器11の容器壁に固定さ
れていることから、このような載置方法で、従来の同軸
ケーブルよりも長さが短く伝送損失の少ない同軸ケーブ
ル18を使用して電子装置の小型化を図りつつ電子デバイ
ス14を載置する場合にも、電子デバイス14の載置や同軸
ケーブル18の接続・フランジ16の真空容器11への固定等
の作業性が良好で、電子装置の組立が簡便なものとな
る。Further, according to the electronic apparatus of the present invention, one ends of the plurality of coaxial cables 18 are connected to one main surface of the electronic device 14, and the plurality of coaxial cables 18 are attached to one flange 16. In this mounting method, the size of the electronic device can be reduced by using the coaxial cable 18 having a shorter length and less transmission loss than the conventional coaxial cable, since the electronic device is fixed to the container wall of the vacuum container 11. Also, when the electronic device 14 is mounted while working, the workability of mounting the electronic device 14, connecting the coaxial cable 18 and fixing the flange 16 to the vacuum vessel 11 is good, and the assembly of the electronic device is easy. It becomes something.
【００２７】ここで、図１に示した例の電子装置の組立
方法について述べると、例えば次のようなものである。 コールドヘッド12の主面に電子デバイス14を載置し固
定する。 同軸ケーブル18を電子デバイス14の入出力部（入出力
用同軸コネクタ15）に接続する。 同軸ケーブル18をフランジ16（入出力用同軸コネクタ
17）に接続する。 フランジ16を真空容器11に固定する。Here, a method of assembling the electronic device of the example shown in FIG. 1 will be described, for example, as follows. The electronic device 14 is placed on the main surface of the cold head 12 and fixed. The coaxial cable 18 is connected to the input / output unit (the input / output coaxial connector 15) of the electronic device 14. Connect the coaxial cable 18 to the flange 16 (coaxial connector for input / output)
Connect to 17). The flange 16 is fixed to the vacuum vessel 11.
【００２８】この場合、との順序は逆でも構わな
い。図１に示した例では、第１および第２の入出力用同
軸コネクタ15・17が対向する位置にあり、しかもフラン
ジ16が真空容器11から取り外し可能であることから、フ
ランジ16を真空容器11に完全に固定しない状態で同軸ケ
ーブル18と第１および第２の入出力用同軸コネクタ15・
17とを接続することができるため、同軸ケーブル18とし
てセミリジッドタイプの同軸ケーブルを用いた場合であ
っても、接続時に同軸ケーブル18を変形させずに同軸ケ
ーブル18と第１および第２の入出力用同軸コネクタ15・
17とを接続することができる。In this case, the order may be reversed. In the example shown in FIG. 1, the first and second input / output coaxial connectors 15 and 17 are located at opposing positions, and the flange 16 is detachable from the vacuum vessel 11. Cable 18 and the first and second input / output coaxial connectors 15.
Therefore, even when a semi-rigid type coaxial cable is used as the coaxial cable 18, the coaxial cable 18 can be connected to the first and second input / output terminals without deforming the coaxial cable 18 at the time of connection. Coaxial connector 15
17 can be connected.
【００２９】次に、本発明の電子装置の実施の形態の他
の例を図２に図１と同様の断面図で示す。なお、図２に
おいて図１と同様の箇所には同じ符号を付してある。Next, another example of the embodiment of the electronic device of the present invention is shown in FIG. 2 in a sectional view similar to FIG. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【００３０】図２において11は真空容器、12は冷凍機13
とともに冷却手段を構成するコールドヘッド、14はコー
ルドヘッド12の上面に載置された電子デバイスである。
16は真空容器11の容器壁に固定されたフランジ、17はフ
ランジ16に取着された第１の入出力用同軸コネクタであ
る。第１の入出力用同軸コネクタ17はフランジ16を貫通
して真空封止されており、これとこれに接続される同軸
ケーブル18とを介して真空容器11内部の電子デバイス14
と外部の外部電気回路との間で電力供給や信号の入出力
等が行なわれる。In FIG. 2, 11 is a vacuum vessel, 12 is a refrigerator 13
A cold head 14, which also constitutes a cooling means, is an electronic device mounted on the upper surface of the cold head 12.
Reference numeral 16 denotes a flange fixed to the container wall of the vacuum container 11, and reference numeral 17 denotes a first input / output coaxial connector attached to the flange 16. The first input / output coaxial connector 17 is vacuum-sealed through the flange 16, and the electronic device 14 inside the vacuum vessel 11 is connected to the first coaxial connector 17 via a coaxial cable 18 connected thereto.
Power supply and input / output of signals are performed between the device and an external external electric circuit.
【００３１】図２に示した例では、図１に示した例とほ
ぼ同様の構造であるが、電子デバイス14側の第２の入出
力用同軸コネクタを使用しておらず、電子デバイス14の
一主面に設けられた入出力部に同軸ケーブル18を直接に
接続している。これにより、同軸ケーブル18と入出力用
同軸コネクタとの接続部における損失を無くすることが
でき、また、電子装置の部品点数を少なくすることがで
きる。The example shown in FIG. 2 has almost the same structure as the example shown in FIG. 1, but does not use the second input / output coaxial connector on the electronic device 14 side, and A coaxial cable 18 is directly connected to an input / output unit provided on one main surface. As a result, loss at the connection between the coaxial cable 18 and the input / output coaxial connector can be eliminated, and the number of components of the electronic device can be reduced.
【００３２】図２に示した例のような構成の場合は、電
子装置の組立工程に工夫を要し、例えば、 同軸ケーブル18を電子デバイス14の入出力部に接続す
る。 電子デバイス14をコールドヘッド12の上面に載置し、
固定する。 同軸ケーブル18をフランジ16（入出力用同軸コネクタ
17）に接続する。 フランジ16を真空容器11に固定する。 の順序で行なう必要がある。In the case of the configuration as shown in FIG. 2, a device is required for assembling the electronic device. For example, the coaxial cable 18 is connected to the input / output unit of the electronic device 14. Place the electronic device 14 on the upper surface of the cold head 12,
Fix it. Connect the coaxial cable 18 to the flange 16 (coaxial connector for input / output)
Connect to 17). The flange 16 is fixed to the vacuum vessel 11. Must be performed in the following order.
【００３３】その理由は、同軸ケーブル18を電子デバイ
ス14の入出力部に接続する前に電子デバイス14をコール
ドヘッド12の上面に固定してしまうと、同軸ケーブル18
を電子デバイス14の入出力部に直接に接続するための例
えば半田付けのような複雑な作業を真空容器11内で行な
わねばならなくなり、組立が困難なためである。The reason is that if the electronic device 14 is fixed on the upper surface of the cold head 12 before the coaxial cable 18 is connected to the input / output section of the electronic device 14, the coaxial cable 18
This is because a complicated operation, such as soldering, for directly connecting to the input / output unit of the electronic device 14 must be performed in the vacuum vessel 11, and assembly is difficult.
【００３４】次に、本発明の電子装置の実施の形態のさ
らに他の例を図３に図１・図２と同様の断面図で示す。
なお、図３においても図１・図２と同様の箇所には同じ
符号を付してある。Next, still another example of the embodiment of the electronic device of the present invention is shown in FIG. 3 in a sectional view similar to FIGS.
In FIG. 3, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
【００３５】図３において11は真空容器、12は冷凍機13
とともに冷却手段を構成するコールドヘッド、14はコー
ルドヘッド12の上面に載置された電子デバイス、15は電
子デバイス14の側面に設けられた入出力部としての第２
の入出力用同軸コネクタである。16は真空容器11の容器
壁に固定されたフランジであり、18は同軸ケーブルであ
り、その一端は第２の入出力用同軸コネクタ15に取着さ
れて電子デバイス14に電気的に接続されている。In FIG. 3, reference numeral 11 denotes a vacuum vessel, and 12 denotes a refrigerator 13
A cold head constituting cooling means together with the electronic device 14 mounted on the upper surface of the cold head 12; and a second 15 as an input / output unit provided on a side surface of the electronic device 14.
Input / output coaxial connector. Reference numeral 16 denotes a flange fixed to the container wall of the vacuum container 11, reference numeral 18 denotes a coaxial cable, one end of which is attached to the second input / output coaxial connector 15 and is electrically connected to the electronic device 14. I have.
【００３６】図３に示した例では、複数の同軸ケーブル
18はフランジ16を貫通して取着され真空封止されてい
る。なお、19は真空容器11の外部で同軸ケーブル18の端
部に接続された外部電気回路の入出力用同軸コネクタで
ある。これら第２の入出力用同軸コネクタ15・同軸ケー
ブル18・入出力用同軸コネクタ19を介して真空容器11内
部の電子デバイス14と外部の外部電気回路との間で電力
供給や信号の入出力等が行なわれる。In the example shown in FIG. 3, a plurality of coaxial cables are used.
Reference numeral 18 is attached through the flange 16 and is vacuum-sealed. Reference numeral 19 denotes an input / output coaxial connector of an external electric circuit connected to the end of the coaxial cable 18 outside the vacuum vessel 11. Via these second input / output coaxial connector 15, coaxial cable 18, and input / output coaxial connector 19, power supply and signal input / output between the electronic device 14 inside the vacuum vessel 11 and the external external electric circuit are performed. Is performed.
【００３７】このような図３に示した例も図１に示した
例とほぼ同様の構造であるが、フランジ16に設けられた
第１の入出力用同軸コネクタ17を使用していないことか
ら、真空容器11を貫通する部分で同軸ケーブル18と入出
力用同軸コネクタとの接続部における損失を無くするこ
とができ、また、電子装置の部品点数を少なくすること
ができる。The example shown in FIG. 3 has substantially the same structure as the example shown in FIG. 1, but does not use the first input / output coaxial connector 17 provided on the flange 16. The loss at the connection between the coaxial cable 18 and the input / output coaxial connector at the portion penetrating through the vacuum vessel 11 can be eliminated, and the number of parts of the electronic device can be reduced.
【００３８】この図３に示した例のような構成の場合も
電子装置の組立工程には工夫を要し、例えば、 同軸ケーブル18をフランジ16に貫通させて取着する。 電子デバイス14をコールドヘッド12の上面に載置し、
固定する。 同軸ケーブル18を電子デバイス14の入出力部（第２の
入出力用同軸コネクタ15）に接続する。 フランジ16を真空容器11に固定する。 の順序で行なう必要がある。In the case of the configuration as shown in FIG. 3, an assembling process of the electronic device requires some contrivance. For example, the coaxial cable 18 is passed through the flange 16 and attached. Place the electronic device 14 on the upper surface of the cold head 12,
Fix it. The coaxial cable 18 is connected to the input / output section (second input / output coaxial connector 15) of the electronic device 14. The flange 16 is fixed to the vacuum vessel 11. Must be performed in the following order.
【００３９】その理由は、フランジ16を真空容器11に固
定した後に同軸ケーブル18をフランジ16に接続しようと
すると、同軸ケーブル18をフランジ16に貫通して真空封
止するための複雑な作業を真空容器11にフランジ16を固
定した状態で行なう必要があり作業性が悪いためであ
る。また、同軸ケーブル18を電子デバイス14に接続した
後に同軸ケーブル18をフランジ16に接続しようとする
と、電子デバイス14が接続されているため作業性も悪
く、同軸ケーブル18とフランジ16との接続方法によって
は電子デバイス14への熱的な負荷がかかり、電子デバイ
ス14を傷める可能性もあるためである。The reason is that if the coaxial cable 18 is to be connected to the flange 16 after the flange 16 is fixed to the vacuum vessel 11, a complicated operation for penetrating the coaxial cable 18 through the flange 16 and vacuum-sealing is performed. This is because the work needs to be performed with the flange 16 fixed to the container 11, and the workability is poor. If the coaxial cable 18 is connected to the electronic device 14 and then the coaxial cable 18 is connected to the flange 16, the workability is poor because the electronic device 14 is connected, and the connection method between the coaxial cable 18 and the flange 16 depends on the connection method. This is because a thermal load is applied to the electronic device 14 and the electronic device 14 may be damaged.
【００４０】なお、同軸ケーブル18を変形させることな
く電子デバイス14をコールドヘッド12に載置・固定でき
るときは、上記の工程をまたはの後に行なっても
よい。When the electronic device 14 can be placed and fixed on the cold head 12 without deforming the coaxial cable 18, the above-described steps may be performed or after.
【００４１】本発明の電子装置において、コールドヘッ
ド12への電子デバイス14の載置は、ネジ止めなどの部分
的な固定法のみでも良いが、コールドヘッド12の主面と
の熱伝導を良くするために、接着剤等を隙間ができない
ようにコールドヘッド12と電子デバイス14との間に隙間
なく充填して接着するか、またはペースト状の材料を充
填してネジ止め等を行なうと熱伝導の効率の良い接着が
行なえる。また、コールドヘッド12と電子デバイス14と
の電気的な導通をとるため、導電性の接着剤を使用して
も良い。In the electronic apparatus of the present invention, the electronic device 14 may be mounted on the cold head 12 only by a partial fixing method such as screwing, but the heat conduction with the main surface of the cold head 12 is improved. For this reason, if there is no gap between the cold head 12 and the electronic device 14 so that there is no gap between them, the space between the cold head 12 and the electronic device 14 is filled and bonded. Efficient bonding can be performed. Further, a conductive adhesive may be used to establish electrical continuity between the cold head 12 and the electronic device 14.
【００４２】また、本発明の電子装置において同軸ケー
ブル18としてセミリジッドタイプの同軸ケーブルを用い
る場合は、コールドヘッド12に電子デバイス14を載置す
る際に同軸ケーブル18をできるだけ直線状に保ちながら
行なう必要がある。これは、セミリジッドタイプの同軸
ケーブルは一度曲げると元に戻らない性質があり、同軸
ケーブル18の変形による伝送損失を招来する可能性があ
るためである。When a semi-rigid type coaxial cable is used as the coaxial cable 18 in the electronic apparatus of the present invention, it is necessary to mount the electronic device 14 on the cold head 12 while keeping the coaxial cable 18 as straight as possible. There is. This is because the semi-rigid type coaxial cable has a property that it does not return to its original state once it is bent, and may cause transmission loss due to deformation of the coaxial cable 18.
【００４３】本発明の電子装置によれば、一端が電子デ
バイス14の一主面上の入出力部に接続された複数の同軸
ケーブル18が取着されるフランジ16を備えた構造である
ことから、フランジ16が真空容器11に固定されない状態
で同軸ケーブル18を電子デバイス14またはフランジ16側
の第１の入出力用同軸コネクタ17に接続できるため、機
械的な負荷をかけずに同軸ケーブル18を接続することが
できる。According to the electronic device of the present invention, since the structure is provided with the flange 16 to which a plurality of coaxial cables 18 connected at one end to the input / output unit on one main surface of the electronic device 14 are attached. Since the coaxial cable 18 can be connected to the electronic device 14 or the first input / output coaxial connector 17 on the flange 16 side without the flange 16 being fixed to the vacuum vessel 11, the coaxial cable 18 can be connected without applying a mechanical load. Can be connected.
【００４４】さらに、フランジ16を固定するために真空
容器11の容器壁に形成する穴として電子デバイス14が通
るような十分大きな穴を設けておけば、電子デバイス14
の載置前に電子デバイス14・同軸ケーブル18・フランジ
16を接続しておき、電子デバイス14をその穴を通して載
置することができる。Further, if a sufficiently large hole through which the electronic device 14 passes is provided as a hole formed in the container wall of the vacuum container 11 for fixing the flange 16, the electronic device 14
Before placing electronic device 14, coaxial cable 18, flange
16 can be connected, and the electronic device 14 can be placed through the hole.
【００４５】また、同軸ケーブル18の電子デバイス14へ
の接続に半田付け等のケーブルの直結構造をもつ接続方
法をとることにより、第２の入出力用同軸コネクタ15を
用いない伝送損失の少ない構造とすることもできる。Also, the connection of the coaxial cable 18 to the electronic device 14 by a connection method having a direct connection structure of the cable such as soldering is adopted, so that the transmission loss is reduced without using the second input / output coaxial connector 15. It can also be.
【００４６】本発明の電子装置において、フランジ16へ
の同軸ケーブル18の取着は、同軸コネクタを用いる場合
には真空容器11の気密性を保つためにハーメチックシー
ルタイプもしくは気密性の高い同軸コネクタを用いる。
このような同軸コネクタの取着には、Ｏリングを使用す
る方法や溶接またはろう付けによる方法が一般的であ
る。また、半田や接着剤を用いても、真空封止ができれ
ばよい。In the electronic device of the present invention, the coaxial cable 18 is attached to the flange 16 by using a hermetic seal type or a highly airtight coaxial connector in order to maintain the airtightness of the vacuum vessel 11 when a coaxial connector is used. Used.
In order to attach such a coaxial connector, a method using an O-ring or a method by welding or brazing is generally used. In addition, even if solder or an adhesive is used, it is sufficient that vacuum sealing can be performed.
【００４７】あるいは、図３に示した例のように、複数
の同軸ケーブル18をフランジ16に貫通させて、これら同
軸ケーブル18をろう付けなどにより真空封止してもよ
い。ただし、同軸ケーブル18の誘電体はＰＴＦＥ（ポリ
テトラフルオロエチレン）やポリエチレンなど比較的高
温に弱い樹脂材料である場合が多いため注意して取着す
る必要がある。Alternatively, as in the example shown in FIG. 3, a plurality of coaxial cables 18 may be passed through the flange 16 and these coaxial cables 18 may be vacuum-sealed by brazing or the like. However, the dielectric of the coaxial cable 18 is often made of a resin material that is relatively weak to high temperatures, such as PTFE (polytetrafluoroethylene) or polyethylene, so it must be attached with care.
【００４８】本発明の電子装置において、真空容器11へ
のフランジ16の取着は、Ｏリングを使用する方法や溶接
またはろう付けによる方法が一般的である。また、半田
や接着剤を用いても、真空封止ができればよい。Ｏリン
グ等の取り外し可能な取着方法をとると、第１の入出力
用同軸コネクタ17の損傷等が生じた際に交換が容易であ
る。フランジ16の材料は、ＳＵＳ（ステンレススチー
ル）やアルミニウムなどの気密性が高く加工しやすい金
属が好適であるが、セラミックスや樹脂などでも気密性
に問題なければ種々の材料を使用することができる。In the electronic device of the present invention, the flange 16 is generally attached to the vacuum vessel 11 by a method using an O-ring or a method by welding or brazing. In addition, even if solder or an adhesive is used, it is sufficient that vacuum sealing can be performed. If a detachable attachment method such as an O-ring is employed, the first input / output coaxial connector 17 can be easily replaced when it is damaged or the like. The material of the flange 16 is preferably a highly airtight and easily workable metal such as SUS (stainless steel) or aluminum, but various materials can be used even if ceramics or resin are used as long as there is no problem with the airtightness.
【００４９】本発明の電子装置において、電子デバイス
14への同軸ケーブル18の接続は、電子デバイス14に具備
した同軸コネクタ15に同軸ケーブル18を接続するか、あ
るいは図２に示した例のような場合には、同軸ケーブル
18の中心導体を電子デバイス14の電子回路に、外導体を
電子デバイス14のグランド部にそれぞれ半田や導電性接
着剤等を用いて電気的に接続する。機械的な強度が不十
分な場合には、例えば絶縁性接着剤などで補強するとよ
い。In the electronic device of the present invention, the electronic device
The coaxial cable 18 is connected to the electronic device 14 by connecting the coaxial cable 18 to the coaxial connector 15 provided in the electronic device 14 or, in the case of the example shown in FIG.
The central conductor 18 is electrically connected to the electronic circuit of the electronic device 14, and the outer conductor is electrically connected to the ground portion of the electronic device 14 by using a solder or a conductive adhesive. If the mechanical strength is insufficient, it may be reinforced with, for example, an insulating adhesive.
【００５０】このような本発明の電子装置における真空
容器11外部から内部の電子デバイス14への熱流入経路
は、伝導熱・放射熱・ガスによる対流熱があるが、その
中の伝導熱に関しては、その大部分が同軸ケーブル18を
介して伝わるものである。The heat inflow path from the outside of the vacuum vessel 11 to the internal electronic device 14 in the electronic apparatus of the present invention includes conduction heat, radiant heat, and convection heat due to gas. Most of the information is transmitted via the coaxial cable 18.
【００５１】また、同軸ケーブル18により１Ｗ以上の高
い電力を供給した場合には、同軸ケーブル18における電
力の伝送損失が熱となって、この発熱分のほとんどが電
子デバイス14へ伝導して流入することとなる。When a high power of 1 W or more is supplied by the coaxial cable 18, the transmission loss of the power in the coaxial cable 18 becomes heat, and most of the generated heat flows into the electronic device 14 by flowing. It will be.
【００５２】このような電子装置を効率よく所望の温度
に冷却しつつ安定に動作させるには、同軸ケーブル18の
長さ・断面積・材質を最適なものとする必要がある。こ
れらが最適化される関係は、同軸ケーブル18における熱
伝導や同軸ケーブル18内での供給電力の損失による発熱
・電子デバイス14側（第２の入出力用同軸コネクタ15）
の温度Ｔ1 ・真空容器11の内壁（第１の入出力用同軸コ
ネクタ17）の温度Ｔ2を考慮すると ＬMIN ＝｛２ｋＳ（Ｔ2 −Ｔ1 ）／Ｑ｝1/2 である。ただし、 ｋ：ケーブルの断面積平均の熱伝導率 Ｓ：ケーブルの断面積 Ｔ2 ：真空容器の内壁温度 Ｔ1 ：電子デバイスの温度 Ｑ：ケーブルの単位長さあたりの供給電力の伝送損失に
よる発熱量 である。In order to operate such an electronic device efficiently and stably while cooling it to a desired temperature, it is necessary to optimize the length, cross-sectional area and material of the coaxial cable 18. The relationship between these two factors is optimized by heat conduction due to heat conduction in the coaxial cable 18 and loss of power supplied in the coaxial cable 18 and the electronic device 14 side (the second input / output coaxial connector 15).
The inner wall of the temperature T 1 · vacuum vessel 11 (first coaxial connector 17 for input and output) Considering the temperature T 2 of the L MIN = {2kS (T 2 -T 1) / Q} 1/2. Here, k: average thermal conductivity of the cross-sectional area of the cable S: cross-sectional area of the cable T 2 : temperature of the inner wall of the vacuum vessel T 1 : temperature of the electronic device Q: heat generation due to transmission loss of supplied power per unit length of the cable Quantity.
【００５３】すなわち、同軸ケーブル18の長さをこの最
適ケーブル長さＬMIN にすることによって、電子デバイ
ス14への熱流入量を最小にすることができる。That is, by setting the length of the coaxial cable 18 to the optimum cable length L MIN , the amount of heat flowing into the electronic device 14 can be minimized.
【００５４】しかしながら、同軸ケーブル18による電力
供給量が100 Ｗを超えると、この最適ケーブル長さＬ
MIN によれば、電子デバイス14（第２の入出力用同軸コ
ネクタ15）と真空容器11に固定されたフランジ16（第１
の入出力用同軸コネクタ17）との間の距離を極めて短く
しなければならなくなる。この場合には、伝導熱は小さ
く抑えられるものの真空容器11からの放射熱および真空
を介しての対流熱の影響が大きくなり、結果的に真空容
器11外部から電子デバイス14への熱流入が増えてしまう
こととなって好ましくない。また、電力供給量と電力損
失とが共に大きい場合には、発熱により同軸ケーブル18
の耐熱温度を超えてしまうまで温度が上昇してしまい、
同軸ケーブル18の特性を大きく損なうかまたは破損して
しまうこともあり得る。ちなみに、同軸ケーブル18の誘
電体がＰＴＦＥのときには、保証温度は約100 ℃から18
0 ℃程度である。However, when the amount of power supplied by the coaxial cable 18 exceeds 100 W, the optimum cable length L
According to MIN , the electronic device 14 (second input / output coaxial connector 15) and the flange 16 (first
The distance between the input and output coaxial connectors 17) must be extremely short. In this case, the conduction heat is kept small, but the influence of the radiant heat from the vacuum vessel 11 and the convective heat through the vacuum increases, and as a result, the heat inflow from the outside of the vacuum vessel 11 to the electronic device 14 increases. This is undesirable. If both the power supply and the power loss are large, the coaxial cable 18
Temperature rises until it exceeds the heat resistant temperature of
The characteristics of the coaxial cable 18 may be significantly impaired or damaged. Incidentally, when the dielectric material of the coaxial cable 18 is PTFE, the guaranteed temperature is about 100 ° C to 18 ° C.
It is about 0 ° C.
【００５５】他方、電力供給量が１Ｗ未満の場合には、
同軸ケーブル18の単位長さ当たりの発熱量が真空容器11
外部からの熱流入に対して無視できる程度に小さくなる
ため、同軸ケーブル18の長さを最適化する効果がほとん
どなくなることとなる。また、同軸ケーブル18の長さが
長くなって真空容器11内への収納も困難となるといった
問題も発生する傾向がある。On the other hand, when the power supply is less than 1 W,
The amount of heat generated per unit length of the coaxial cable 18 is
Since it becomes negligibly small with respect to heat inflow from the outside, there is almost no effect of optimizing the length of the coaxial cable 18. In addition, there is a tendency that a problem that the length of the coaxial cable 18 becomes long and it becomes difficult to store the coaxial cable 18 in the vacuum vessel 11 also occurs.
【００５６】このように、同軸ケーブル18の長さについ
ては、一般にケーブルによる熱流入量は少ない程良い
が、対流熱・放射熱やケーブル内の温度の上昇の問題を
考慮する必要があり、好適な範囲が考えられる。これに
ついて本発明者が鋭意検討したところ、１〜100 Ｗの電
力を供給する同軸ケーブル18については、その長さを上
記の最適長さＬMIN の50〜200 ％とすることにより、伝
導ならびに発熱による熱流入をいずれも問題なく抑える
ことができるとともに接続作業性を犠牲にすることがな
く、しかも高周波信号の伝送においても良好な特性を持
たせることができることを見出したものである。As described above, as for the length of the coaxial cable 18, the smaller the heat inflow from the cable, the better it is generally. Range is conceivable. As a result of the inventor's intensive study, the coaxial cable 18 supplying 1 to 100 W of electric power has a length of 50 to 200% of the above-mentioned optimum length L MIN , so that conduction and heat generation can be achieved. It has been found that it is possible to suppress any heat inflow due to the above problem, to sacrifice the connection workability, and to obtain good characteristics in transmitting a high-frequency signal.
【００５７】本発明における同軸ケーブル18について、
その長さを上記の範囲としてさらにケーブルによる発熱
を小さくするためには、ケーブルの伝送損失を小さくす
ればよい。具体的には、ケーブルの断面積を大きく、中
心導体および外導体の電気伝導率を大きく、誘電体の誘
電率を大きくすれば、伝送損失を小さくできる。Regarding the coaxial cable 18 in the present invention,
In order to further reduce the heat generated by the cable by setting the length within the above range, the transmission loss of the cable may be reduced. Specifically, the transmission loss can be reduced by increasing the cross-sectional area of the cable, increasing the electrical conductivity of the center conductor and the outer conductor, and increasing the permittivity of the dielectric.
【００５８】一方、同軸ケーブル18による電子デバイス
14への熱流入は、ケーブルを構成する材料の熱伝導率と
断面積が影響し、ケーブルの熱伝導コンダクタンスを小
さくするためには、ケーブルの断面積を小さく、その構
成材料の熱伝導率を小さくするとよい。On the other hand, an electronic device using the coaxial cable 18
The heat inflow into 14 is affected by the thermal conductivity and the cross-sectional area of the material that composes the cable.To reduce the thermal conductance of the cable, the cross-sectional area of the cable must be small, and the thermal conductivity of the constituent material must be reduced. It is better to make it smaller.
【００５９】特に、本発明の電子装置に用いる同軸ケー
ブル18には、ケーブルの断面積平均の熱伝導率が２Ｗ・
ｃｍ-1・Ｋ-1以下、ケーブルの断面積が0.5 ｍｍ2 〜10
ｍｍ2 、ケーブルの単位長さ当たりの伝送損失が５ｄＢ
／ｍ以下であり、かつケーブルの長さが10ｍｍ以上50ｍ
ｍ以下のものを用いることが好ましい。In particular, the coaxial cable 18 used in the electronic device of the present invention has a thermal conductivity of 2 W ·
cm -1 · K -1 or less, and the cross-sectional area of the cable is 0.5 mm 2 to 10
mm 2 , transmission loss per unit length of cable is 5dB
/ M or less, and the cable length is 10 mm or more and 50 m
m or less is preferably used.
【００６０】ここで、ケーブルの断面積平均の熱伝導率
を２Ｗ・ｃｍ-1・Ｋ-1以下とするのは、一般的な高周波
用の低損失同軸ケーブルである、外導体が銅・誘電体が
ＰＴＦＥ・中心導体が銀被覆銅線の組合せにおける断面
積平均の熱伝導率が２Ｗ・ｃｍ-1・Ｋ-1以下であるため
であり、これ以上に高い断面積平均の熱伝導率の同軸ケ
ーブルを用いるには、金属の断面積の割合を増やすこと
となるからである。すなわち、外導体の厚みを増やすこ
ととなるが、これでは誘電体側の内部の表面に電流が流
れる高周波信号に対しては伝送特性の改善はないものと
なるからである。また、熱伝導率が大きくなることによ
り、熱流入が増大して悪化することとなるからである。Here, the reason why the average thermal conductivity of the cross-sectional area of the cable is set to 2 W · cm −1 · K −1 or less is a general low-frequency coaxial cable for high frequency. This is because the body has a cross-sectional area average thermal conductivity of 2 W · cm −1 · K −1 or less in a combination of PTFE and a center conductor of a silver-coated copper wire, and a higher cross-sectional area average thermal conductivity. This is because using a coaxial cable increases the ratio of the cross-sectional area of the metal. That is, although the thickness of the outer conductor is increased, the transmission characteristics are not improved for a high-frequency signal in which a current flows on the inner surface on the dielectric side. Also, as the thermal conductivity increases, the heat inflow increases and deteriorates.
【００６１】また、ケーブルの断面積を0.5 ｍｍ2 〜10
ｍｍ2 とするのは、0.5 ｍｍ2 未満では電力の損失が大
きく電力容量も小さいためであり、10ｍｍ2 を超えると
熱流入量が大きくなることによる。The cable has a cross-sectional area of 0.5 mm 2 to 10 mm.
to the mm 2 is, 0.5 mm is less than 2 is for the loss of power is less large power capacity, due to the fact that the heat flow rate increases exceeding 10 mm 2.
【００６２】ケーブルの単位長さ当たりの伝送損失を５
ｄＢ／ｍ以下とするのは、５ｄＢ／ｍを超えると電力の
損失による発熱が大きくなり過ぎ、最適なケーブルの長
さが真空断熱で必要な電子デバイス14と真空容器11に固
定したフランジ16との距離よりも短くなることによる。The transmission loss per unit length of the cable is 5
The reason for setting it to not more than 5 dB / m is that if it exceeds 5 dB / m, the heat generation due to power loss becomes too large, and the optimal cable length is required for vacuum insulation and the electronic device 14 and the flange 16 fixed to the vacuum vessel 11. Is shorter than the distance.
【００６３】そして、ケーブルの長さを10ｍｍ以上50ｍ
ｍ以下とするのは、10ｍｍ未満では真空断熱で必要な電
子デバイス14と真空容器11（フランジ16）との距離より
も短くなるためであり、50ｍｍを超えると電力の損失量
が大きくなるため発熱量が増大して電子デバイス14への
熱流入が増大することとなり、また、ケーブルの温度が
高くなるため高周波信号の伝送特性を低下させることと
なるためである。Then, the cable length should be 10 mm or more and 50 m
The reason why the distance is not more than 10 mm is that when the distance is less than 10 mm, the distance between the electronic device 14 and the vacuum vessel 11 (flange 16) required for vacuum insulation is shorter than that. This is because the amount of heat increases and the heat inflow into the electronic device 14 increases, and the transmission characteristics of the high-frequency signal deteriorates because the temperature of the cable increases.
【００６４】このような同軸ケーブル18が使用される本
発明の電子装置においては、電子デバイス14への高周波
信号の伝送には同軸ケーブルが一般的に用いられる。本
発明の電子装置に用いる同軸ケーブル18には、その中で
も損失が少なくケーブルからの外部へのリーケージ（漏
れ）が少ないセミリジッド同軸ケーブルを用いることが
好ましい。In the electronic apparatus of the present invention using such a coaxial cable 18, a coaxial cable is generally used for transmitting a high-frequency signal to the electronic device 14. As the coaxial cable 18 used in the electronic device of the present invention, it is preferable to use a semi-rigid coaxial cable having a small loss and a small leakage (leakage) from the cable to the outside.
【００６５】高周波信号の伝送に用いられるセミリジッ
ド同軸ケーブルの断面積は0.26ｍｍ2 から31.7ｍｍ2 の
ものが一般的であるが、同軸ケーブル18からの電子デバ
イス14への熱流入を抑え、しかも同軸ケーブル18におけ
る電力損失を少なくするには、例えば25Ｗの熱流入の際
には、0.5 ｍｍ2 から10ｍｍ2 程度が好ましい。これ
は、電力容量が25Ｗ以上必要になることと、断面積が大
きいほど電力損失が少なくなるために0.5 ｍｍ2 以上と
することが好ましく、他方、断面積が小さいほど熱流入
を抑えられることから10ｍｍ2 以下とすることが好まし
いことによる。また、同様に、１Ｗ以上の電力供給の際
には0.26ｍｍ2 から2.1 ｍｍ2 程度、100Ｗの電力供給
の際には2.0 ｍｍ2 から31.7ｍｍ2 程度とすることが好
ましい。[0065] While the cross-sectional area of the semi-rigid coaxial cables used for transmission of the high frequency signal as the 0.26 mm 2 of 31.7 mm 2 is generally, it suppresses the heat input to the electronic device 14 from the coaxial cable 18, moreover coaxial to reduce the power loss in the cable 18, for example, when the heat input of 25W is preferably about 10 mm 2 from 0.5 mm 2. This is because the power capacity it is preferred that the be required than 25W, in order to power loss the larger cross-sectional area decreases as 0.5 mm 2 or more, while suppressing the heat input smaller the cross-sectional area This is because it is preferably 10 mm 2 or less. Similarly, 2.1 mm 2 order of 0.26 mm 2 is the time of 1W or more power supply, it is preferable to 31.7 mm 2 approximately from 2.0 mm 2 is in the power supply of 100W.
【００６６】次に、本発明の電子装置に用いる同軸ケー
ブル18を構成する誘電体の材料に関しては、通常用いら
れる材料ではいずれも熱伝導率が小さいため、誘電体に
よる熱流入の影響はほとんど考慮しなくても良い。例え
ば、ＰＴＦＥ・ポリエチレン・ポリカーボネート等があ
るが、中でも、絶縁性が高く耐熱性の良いＰＴＦＥが非
常に良好な特性を示す。Next, as for the material of the dielectric constituting the coaxial cable 18 used in the electronic device of the present invention, the effect of heat inflow due to the dielectric is hardly taken into consideration because any commonly used material has a low thermal conductivity. You don't have to. For example, there are PTFE, polyethylene, polycarbonate, etc. Among them, PTFE having high insulation properties and good heat resistance shows very good characteristics.
【００６７】また、同軸ケーブル18の外導体の材料に関
しては、熱伝導率は小さいほどケーブルによる熱流入が
小さくなる。外導体としては、例えばキュプロニッケル
や１３Ｃｒステンレス鋼・１８Ｃｒステンレス鋼・18−
８ステンレス鋼などのステンレス鋼が非常に良好な特性
を示すが、金・銀・銅・アルミニウム・ニッケルまたは
その合金または組合せでも良い。As for the material of the outer conductor of the coaxial cable 18, the smaller the thermal conductivity, the smaller the heat inflow through the cable. As the outer conductor, for example, cupronickel, 13Cr stainless steel, 18Cr stainless steel, 18-
Stainless steel such as 8 stainless steel shows very good properties, but may be gold, silver, copper, aluminum, nickel or alloys or combinations thereof.
【００６８】また、同軸ケーブル18の中心導体の材料に
関しては、熱伝導的にはキュプロニッケルやステンレス
が非常に良好な特性を示すが、他方、これらの材料では
電力損失が大きくなる傾向がある。中心導体は、外導体
と比較して断面積が比較的小さくなり、ケーブルによる
熱流入には大きく寄与しないため、金・銀・銅・アルミ
ニウム・ニッケルやそれらの合金を用いることによっ
て、熱伝導性が比較的小さく、伝送特性が非常に良く、
電力損失による発熱が小さいことから、良好な特性を示
すものとなる。As for the material of the central conductor of the coaxial cable 18, cupronickel and stainless steel exhibit very good characteristics in terms of thermal conductivity, but on the other hand, these materials tend to increase power loss. The center conductor has a relatively small cross-sectional area compared to the outer conductor and does not significantly contribute to the heat inflow from the cable. Is relatively small, the transmission characteristics are very good,
Since heat generation due to power loss is small, good characteristics are exhibited.
【００６９】さらに、高周波信号を伝送する場合には、
中心導体の表面を高周波電流が流れるため、中心導体の
周囲に電力損失の小さい材料の被覆を施したものなど異
種材料同士の組合せを用いることにより良好な高周波特
性を得ることも考えられる。Further, when transmitting a high-frequency signal,
Since a high-frequency current flows through the surface of the center conductor, it is conceivable to obtain good high-frequency characteristics by using a combination of different materials, such as a material having a small power loss around the center conductor.
【００７０】例えば、中心導体として銀被覆銅線を用い
ることにより、主に高周波信号が伝送される導体表面に
抵抗の低い銀を被覆することで、供給電力の損失が小さ
くなり、高周波信号の伝送特性が良くなることから、非
常に良好な特性を示すものとなる。For example, by using a silver-coated copper wire as the center conductor, a conductor having a low resistance is coated mainly on the surface of the conductor through which the high-frequency signal is transmitted, so that the loss of the supplied power is reduced and Since the characteristics are improved, very good characteristics are exhibited.
【００７１】従って、本発明の電子装置に用いる同軸ケ
ーブル18としては、外導体の材質をキュプロニッケル、
誘電体をＰＴＦＥ、中心導体を銀被覆銅線とするセミリ
ジッド同軸ケーブルを用いることが好ましい。Therefore, as the coaxial cable 18 used in the electronic device of the present invention, the material of the outer conductor is cupronickel,
It is preferable to use a semi-rigid coaxial cable in which the dielectric is PTFE and the center conductor is a silver-coated copper wire.
【００７２】本発明の電子装置に好適な同軸ケーブル18
を使用して電子装置を構成するには、好適なケーブルの
長さが10ｍｍ以上50ｍｍ以下と短いため、ケーブルを直
線状に近い状態で使用することが必要となる。また、直
線状に近い状態で使用することにより、ケーブルの断面
を理想的な同軸状の状態に保つことができ損失の低減に
有効となる。A coaxial cable 18 suitable for the electronic device of the present invention
In order to configure the electronic device using the cable, since the preferable cable length is as short as 10 mm or more and 50 mm or less, it is necessary to use the cable in a nearly linear state. Also, by using the cable in a state close to a straight line, the cross section of the cable can be kept in an ideal coaxial state, which is effective in reducing loss.
【００７３】また、コールドヘッド12に複数の電子デバ
イス14を載置して当接させるにあたり、電子デバイス14
を当接させるためのコールドヘッド12の当接面の面積を
広くする必要がある。これに対し、図１に示した例のよ
うにコールドヘッド12の側面等を有効に利用することで
面積を広くすることが可能となる。When a plurality of electronic devices 14 are placed on the cold head 12 and brought into contact with each other, the electronic devices 14
It is necessary to increase the area of the contact surface of the cold head 12 for making the contact. On the other hand, the area can be increased by effectively utilizing the side surfaces and the like of the cold head 12 as in the example shown in FIG.
【００７４】このとき、従来の電子デバイスのように２
つの入出力用コネクタが各々対向する側面に配置される
ものでは真空容器11側の同軸コネクタを真空容器11の上
面と下面に配置しなければならなくなる。しかしなが
ら、冷却手段であるコールドヘッド12の上面（載置面）
と真空容器11の下面との距離はコールドヘッド12の当接
面を効率よく冷却するために設計されており、最適なケ
ーブル長さと必ずしも一致しない。そのため、当接面と
対向する真空容器11の面の間との距離をケーブルの最適
長さとなるように設計すればケーブルの長さの問題を解
決でき、同一の長さとすることが容易であることから
も、本発明の電子装置のように、複数の同軸ケーブル18
が電子デバイス14から同一方向に接続できる構造をとる
電子装置となっていることが好ましい。At this time, as in a conventional electronic device, 2
In the case where the two input / output connectors are arranged on the opposite side surfaces, the coaxial connectors on the vacuum vessel 11 side must be arranged on the upper and lower surfaces of the vacuum vessel 11. However, the upper surface (mounting surface) of the cold head 12 as the cooling means
Is designed to efficiently cool the contact surface of the cold head 12, and does not always coincide with the optimum cable length. Therefore, if the distance between the abutting surface and the surface of the vacuum vessel 11 facing the surface is designed to be the optimum length of the cable, the problem of the cable length can be solved, and the same length can be easily achieved. Therefore, as in the electronic device of the present invention, a plurality of coaxial cables 18 are required.
Is preferably an electronic device having a structure that allows connection in the same direction from the electronic device 14.
【００７５】なお、真空容器11の容器内の真空度は、10
-3Ｔｏｒｒ以下の真空度であれば、同軸ケーブル18から
の熱流入に対して他の経路からの熱流入が十分小さいも
のとなるので、真空容器11には、その真空度を保つ気密
性と高真空でもその構造を保つ強度を有するものであれ
ば、種々の真空容器を使用することができる。その材料
としては、気密性が高く加工しやすい金属として特にＳ
ＵＳ等が好適に用いられる。さらに、気体分子の平均自
由行程が十分長くなる10-4Ｔｏｒｒ以上の高真空に保て
ば、他の経路の流入熱は同軸ケーブル18からの熱流入に
比べて無視し得る程小さくなる。The degree of vacuum in the vacuum vessel 11 is 10
If the degree of vacuum is equal to or less than -3 Torr, the amount of heat flowing in from other paths is sufficiently small with respect to the amount of heat flowing in from the coaxial cable 18. Various vacuum containers can be used as long as they have the strength to maintain the structure even in a high vacuum. As the material, it is particularly preferable to use a metal which is highly airtight and easy to process.
US and the like are preferably used. Further, if a high vacuum of 10 -4 Torr or more, at which the mean free path of the gas molecules is sufficiently long, is maintained, the heat flowing into the other paths becomes negligibly small compared to the heat flowing from the coaxial cable 18.
【００７６】コールドヘッド12は、熱伝導率が高い金属
やセラミックス等により構成されており、例えば冷凍機
13に対して熱伝導の良い接着剤や熱伝導の良い半田やろ
う材もしくは熱伝導の良い金属製のネジ等で固定するこ
とが好ましい。The cold head 12 is made of a metal or ceramic having a high thermal conductivity.
It is preferable to fix to 13 with an adhesive having good heat conductivity, solder or brazing material having good heat conductivity, or a metal screw having good heat conductivity.
【００７７】電子デバイス14の電子回路は４〜150 Ｋの
温度に冷却して動作させるものであり、150 Ｋ以下の温
度に冷却して動作させることが必要な種々の電子回路が
用いられる。他方、４Ｋ未満の温度ではすべての材料の
熱伝導率が極度に低下してしまい、また、同軸ケーブル
18の中心導体を通しての熱流入もなくなるため、本発明
における同軸ケーブル18の構成ならびに本発明の電子装
置の構成による作用効果が得られなくなる。The electronic circuit of the electronic device 14 is operated by cooling to a temperature of 4 to 150 K, and various electronic circuits that need to be operated by cooling to a temperature of 150 K or less are used. On the other hand, if the temperature is lower than 4K, the thermal conductivity of all materials is extremely reduced, and the coaxial cable
Since there is no heat inflow through the center conductor 18, the effects of the configuration of the coaxial cable 18 of the present invention and the configuration of the electronic device of the present invention cannot be obtained.
【００７８】４〜150 Ｋの温度に冷却して動作させる電
子回路はこの温度において動作させるものであればどの
ような電子回路であってもよいが、本発明の電子装置に
対して好適に適用されるものとしては、いわゆる液体窒
素温度である77.3Ｋ以下もしくはそれ以下の温度に冷却
して動作させるものである。このような電子回路を使用
する電子装置が適用される機器の例としては、例えば赤
外線カメラや走査型電子顕微鏡・透過型電子顕微鏡・冷
却仕様のＣＣＤカメラ・ＭＲＩ（磁気共鳴画像診断装
置）等がある。また、電子回路としてより好適に適用さ
れるものとしては、超電導体を用いた高周波フィルタや
高周波回路・デジタル回路等がある。The electronic circuit operated by cooling to a temperature of 4 to 150 K may be any electronic circuit that operates at this temperature, but is suitably applied to the electronic device of the present invention. The operation is performed by cooling the liquid nitrogen to a temperature of 77.3K or lower, which is a so-called liquid nitrogen temperature or lower. Examples of equipment to which an electronic device using such an electronic circuit is applied include an infrared camera, a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, a cooled CCD camera, and an MRI (Magnetic Resonance Imaging Diagnostic Device). is there. Further, as a more suitably applied electronic circuit, there are a high-frequency filter using a superconductor, a high-frequency circuit, a digital circuit, and the like.
【００７９】また、本発明の電子装置における電子デバ
イス14は、その入出力部が一主面に設けられていること
から、複数の同軸ケーブルの接続や電子デバイスの設置
の作業性に優れ、同軸ケーブルによる伝送特性の悪化を
抑えることができ、かつ電子デバイスを所望の温度に効
率よく冷却して動作させることができ、しかも小型化を
図ることができるものとなる。さらに、図１に示した例
のようにコールドヘッド12の２つの側面やさらに他の主
面にそれぞれ複数の同軸ケーブル18を接続した電子デバ
イス14を載置する構成にも容易に適用できるものとな
る。Further, the electronic device 14 in the electronic apparatus of the present invention is excellent in workability for connecting a plurality of coaxial cables and installing the electronic device since the input / output section is provided on one main surface. It is possible to suppress the deterioration of the transmission characteristics due to the cable, to efficiently cool and operate the electronic device to a desired temperature, and to reduce the size. Further, the present invention can be easily applied to a configuration in which an electronic device 14 having a plurality of coaxial cables 18 connected to two side surfaces of the cold head 12 and still another main surface as in the example shown in FIG. Become.
【００８０】本発明の電子装置における電子デバイス14
としては、例えば本発明者が特願平10−55122 号におい
て提案した高周波用電子装置が好適である。この高周波
用電子装置は、下面に第１接地導体層が、上面に高周波
用電子回路を構成する第１配線導体層が被着形成された
単結晶誘電体基板と、下面に第２接地導体層が被着形成
された第１誘電体基板とを各々の上面が互いに略同一平
面となるように当接させるとともに、上面に第３接地導
体層が被着形成された第２誘電体基板を単結晶誘電体基
板の上面を覆って単結晶誘電体基板および第１誘電体基
板の上面に取着させて成り、第１接地導体層は、第２接
地導体層と電気的に接続されるとともに、第１誘電体基
板および第２誘電体基板を貫通する第１貫通導体により
第３接地導体層と電気的に接続され、第１配線導体層
は、第１誘電体基板の上面または第２誘電体基板の下面
に被着形成された第２配線導体層と電気的に接続される
とともに、第１誘電体基板または第２誘電体基板を貫通
するように配設され第２配線導体層に電気的に接続され
た第２貫通導体を介して、外部電気回路と電気的に接続
されていることを特徴とするものである。Electronic device 14 in electronic apparatus of the present invention
For example, a high-frequency electronic device proposed by the present inventors in Japanese Patent Application No. 10-55122 is suitable. The high-frequency electronic device includes a single-crystal dielectric substrate having a lower surface provided with a first ground conductor layer, an upper surface having a first wiring conductor layer constituting a high-frequency electronic circuit, and a lower surface having a second ground conductor layer. Is brought into contact with the first dielectric substrate having the upper surface thereof substantially flush with each other, and the second dielectric substrate having the third ground conductor layer formed thereon on the upper surface is simply formed. The first dielectric substrate is attached to the upper surface of the single-crystal dielectric substrate and the first dielectric substrate so as to cover the upper surface of the crystalline dielectric substrate, and the first ground conductor layer is electrically connected to the second ground conductor layer; A first through conductor penetrating the first dielectric substrate and the second dielectric substrate is electrically connected to the third ground conductor layer, and the first wiring conductor layer is formed on the upper surface of the first dielectric substrate or the second dielectric substrate. Electrically connected to the second wiring conductor layer adhered to the lower surface of the substrate and It is electrically connected to an external electric circuit via a second through conductor that is provided so as to penetrate the first dielectric substrate or the second dielectric substrate and is electrically connected to the second wiring conductor layer. It is characterized by the following.
【００８１】この高周波用電子装置によれば、単結晶誘
電体基板の上面に被着形成された高周波用電子回路を構
成する第１配線導体層を、単結晶誘電体基板の下面に被
着形成した第１接地導体層と第２誘電体基板の上面に被
着形成された第３接地導体層との２層のグランドプレー
ンによって誘電体基板を介して挟持してストリップ線路
構造としたことにより、従来の高周波用電子装置のよう
に金属筐体を用いる必要がなく、高周波用電子回路から
の電磁波の放射を防止しつつ小型化・軽量化することが
できる。According to the high frequency electronic device, the first wiring conductor layer constituting the high frequency electronic circuit formed on the upper surface of the single crystal dielectric substrate is formed on the lower surface of the single crystal dielectric substrate. The two-layer ground plane of the first ground conductor layer and the third ground conductor layer adhered to the upper surface of the second dielectric substrate sandwiches the dielectric layer via the dielectric substrate to form a strip line structure. Unlike a conventional high-frequency electronic device, there is no need to use a metal housing, and it is possible to reduce the size and weight while preventing radiation of electromagnetic waves from the high-frequency electronic circuit.
【００８２】また、高周波用電子回路を構成する第１配
線導体層の周囲には従来の金属筐体における空洞等の余
分な空間が存在しないため、高周波用電子回路で発生す
る熱を容易に効率良く放熱することができ、安定して動
作させることができる。Further, since there is no extra space such as a cavity in a conventional metal housing around the first wiring conductor layer constituting the high frequency electronic circuit, heat generated in the high frequency electronic circuit can be easily and efficiently used. The heat can be radiated well and the operation can be stably performed.
【００８３】さらに、第１配線導体層と外部電気回路と
の電気的接続は、この第１配線導体層に電気的に接続さ
れた第２配線導体層と第２配線導体層に電気的に接続さ
れた第２貫通導体を介して行なわれることから、単結晶
誘電体基板に貫通導体を設ける必要がなく、貫通孔を開
けることなく単結晶誘電体基板に電気特性が優れたスト
リップ線路構造の高周波用電子回路を構成することがで
き、高周波用電子回路からの電磁波の放射を防止しつつ
小型化・軽量化することができる。Further, the electrical connection between the first wiring conductor layer and the external electric circuit is made by electrically connecting the second wiring conductor layer electrically connected to the first wiring conductor layer and the second wiring conductor layer. Since it is performed through the second penetrating conductor, it is not necessary to provide a penetrating conductor in the single crystal dielectric substrate, and a high frequency of a strip line structure excellent in electric characteristics is provided in the single crystal dielectric substrate without forming a through hole. The electronic circuit for high frequency can be constituted, and the emission of electromagnetic waves from the electronic circuit for high frequency can be prevented and the size and weight can be reduced.
【００８４】電子デバイス14側の第２の入出力用同軸コ
ネクタ15としては、通常の種々の同軸コネクタが使用さ
れるが、例えばセミリジッド同軸ケーブルを接続する同
軸コネクタとしてはＮ型・ＳＭＡ型・Ｋ型・Ｗ型等が用
いられる。また、外部電気回路との高周波信号の入出力
を低損失で行なうために、第２の入出力用同軸コネクタ
15のインピーダンスは50Ωもしくは75Ωとされる。As the second input / output coaxial connector 15 on the electronic device 14 side, various ordinary coaxial connectors are used. For example, as a coaxial connector for connecting a semi-rigid coaxial cable, an N-type / SMA-type / K-type coaxial connector is used. Type and W type are used. A second input / output coaxial connector is used to input / output a high-frequency signal to / from an external electric circuit with low loss.
The impedance of 15 is 50Ω or 75Ω.
【００８５】なお、電子デバイス14の第２の入出力用同
軸コネクタ15に接続される同軸ケーブル18の本数に特に
制限はなく、その電子デバイス14に要求される本数を接
続すればよい。また、複数の同軸ケーブル18同士の並び
にも特に制限はなく、必要な配線形態を任意に採用すれ
ばよいことは言うまでもない。The number of coaxial cables 18 connected to the second input / output coaxial connector 15 of the electronic device 14 is not particularly limited, and the required number of the electronic devices 14 may be connected. Also, the arrangement of the plurality of coaxial cables 18 is not particularly limited, and it is needless to say that any necessary wiring form may be adopted.
【００８６】[0086]
【実施例】以下、本発明の電子装置について具体例を示
す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific examples of the electronic device of the present invention will be described below.
【００８７】まず、図１に示した構成の本発明の電子装
置を以下の仕様および作製条件により作製した。 真空容器…内径：120 ｍｍ、高さ：150 ｍｍ、フランジ
固定用穴の有効穴径：50ｍｍ フランジ…直径：60ｍｍ 第１の入出力用同軸コネクタ…ＳＭＡ（２個） 第２の入出力用同軸コネクタ…ＳＭＡ（２個） 電子デバイス…ストリップライン型超電導フィルタ 配線導体層材料：Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体 サイズ：40ｍｍ×60ｍｍ×３ｍｍ 中心周波数：２ＧＨｚ 電子装置用ケーブル…セミリジッド同軸ケーブル２本、
長さ：30ｍｍ 外導体…材質：キュプロニッケル、断面積：0.426 ｍｍ
2 誘電体…材質：ＰＴＦＥ、断面積：0.629 ｍｍ2 中心導体…材質：銀被覆銅線、断面積：0.625 ｍｍ2 これにより、実施例である本発明の電子装置のサンプル
を得た。First, the electronic device of the present invention having the structure shown in FIG. 1 was manufactured according to the following specifications and manufacturing conditions. Vacuum container: inner diameter: 120 mm, height: 150 mm, effective hole diameter of the flange fixing hole: 50 mm Flange: diameter: 60 mm First input / output coaxial connector: SMA (two) Second input / output coaxial Connector: SMA (2 pieces) Electronic device: Stripline type superconducting filter Wiring conductor layer material: Y-Ba-Cu-O-based superconductor Size: 40 mm x 60 mm x 3 mm Center frequency: 2 GHz Cable for electronic device: Semi-rigid coaxial cable 2 Book,
Length: 30mm Outer conductor ... Material: Cupronickel, cross section: 0.426mm
2 Dielectric: Material: PTFE, cross-sectional area: 0.629 mm 2 Center conductor: Material: silver-coated copper wire, cross-sectional area: 0.625 mm 2 Thus, a sample of the electronic device of the present invention, which is an example, was obtained.
【００８８】また、比較例として、図４に示した構成の
従来の電子装置を以下のような構成ならびに条件により
作製した。 真空容器…内径：120 ｍｍ、高さ：150 ｍｍ、フランジ
固定用穴の有効穴径：30ｍｍ フランジ…直径：40ｍｍ 第１の入出力用同軸コネクタ…ＳＭＡ（２個） 第２の入出力用同軸コネクタ…ＳＭＡ（２個） 電子デバイス…ストリップライン型超電導フィルタ 配線導体層材料：Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体 サイズ：40ｍｍ×60ｍｍ×３ｍｍ 中心周波数：２ＧＨｚ 電子装置用ケーブル…セミリジッド同軸ケーブル２本、
長さ：100 ｍｍ 外導体…材質：キュプロニッケル、断面積：0.426 ｍｍ
2 誘電体…材質：ＰＴＦＥ、断面積：0.629 ｍｍ2 中心導体…材質：銀被覆銅線、断面積：0.065 ｍｍ2 これにより、比較例である従来の電子装置のサンプルを
得た。As a comparative example, a conventional electronic device having the configuration shown in FIG. 4 was manufactured under the following configuration and conditions. Vacuum container: inner diameter: 120 mm, height: 150 mm, effective hole diameter of the flange fixing hole: 30 mm Flange: diameter: 40 mm First input / output coaxial connector: SMA (2 pieces) Second input / output coaxial Connector: SMA (2 pieces) Electronic device: Stripline type superconducting filter Wiring conductor layer material: Y-Ba-Cu-O-based superconductor Size: 40 mm x 60 mm x 3 mm Center frequency: 2 GHz Cable for electronic device: Semi-rigid coaxial cable 2 Book,
Length: 100 mm Outer conductor ... Material: Cupronickel, sectional area: 0.426 mm
2 Dielectric: Material: PTFE, cross-sectional area: 0.629 mm 2 Center conductor: Material: silver-coated copper wire, cross-sectional area: 0.065 mm 2 Thus, a sample of a conventional electronic device as a comparative example was obtained.
【００８９】これらの場合、電子装置の作製時には、実
施例ではコールドヘッド12への電子デバイス14当接前に
電子デバイス14の第２の入出力用同軸コネクタ15とフラ
ンジ16の第１の入出力用同軸コネクタ17とに同軸ケーブ
ル18を接続後、真空容器11に設けたフランジ16固定用の
穴を通して電子デバイス14をコールドヘッド12に当接さ
せて載置することができ、同軸ケーブル18を変形させる
ことなく組み立てることができた。しかし、比較例では
真空容器１に設けたフランジ６固定用の穴を通して電子
デバイス４をコールドヘッド２に当接させて載置するこ
とができないため、ある程度同軸ケーブル８を曲げなが
ら組み立てざるを得なかった。In these cases, at the time of manufacturing the electronic device, in the embodiment, the second input / output coaxial connector 15 of the electronic device 14 and the first input / output of the flange 16 are provided before the electronic device 14 contacts the cold head 12. After connecting the coaxial cable 18 to the coaxial connector 17 for use, the electronic device 14 can be placed in contact with the cold head 12 through the hole for fixing the flange 16 provided in the vacuum vessel 11, and the coaxial cable 18 is deformed. I was able to assemble without letting it go. However, in the comparative example, since the electronic device 4 cannot be placed in contact with the cold head 2 through the hole for fixing the flange 6 provided in the vacuum vessel 1, the coaxial cable 8 must be assembled while bending the coaxial cable 8 to some extent. Was.
【００９０】これらについて、ネットワークアナライザ
により25Ｗ・1.7 〜2.3 ＧＨｚの連続波を伝送して透過
特性を測定し、電子デバイスの入出力部である第２の入
出力用同軸コネクタ間の伝送損失の評価を行なったとこ
ろ、実施例では1.03ｄＢ、比較例では1.20ｄＢとなり、
本発明によれば0.17ｄＢの損失の改善が見られた。For these, transmission characteristics were measured by transmitting a continuous wave of 25 W · 1.7 to 2.3 GHz using a network analyzer, and the transmission loss between the second input / output coaxial connectors as input / output units of the electronic device was evaluated. Was performed, the result was 1.03 dB in the example and 1.20 dB in the comparative example.
According to the present invention, an improvement in loss of 0.17 dB has been found.
【００９１】また、実施例においては、電子デバイス14
を77Ｋに安定に冷却することができ安定に動作させるこ
とができた。In the embodiment, the electronic device 14
Could be cooled down to 77K stably and could be operated stably.
【００９２】なお、本発明は以上の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。
例えば、電子装置用ケーブルに対して基本的な高周波伝
送のための構成（外導体・誘電体・中心導体）以外のも
のが付加されていても構わない。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, a cable other than the basic structure (outer conductor / dielectric / center conductor) for high-frequency transmission may be added to the electronic device cable.
【００９３】[0093]
【発明の効果】本発明の電子装置によれば、電子デバイ
スに接続する複数の同軸ケーブルが、真空容器に固定さ
れている１つのフランジに取着されており、かつ一端が
電子デバイスの一主面に設けた入出力部に電気的に接続
されていることから、同軸ケーブルの長さ、すなわち電
子デバイスとフランジとの距離を所望の最短距離にする
ことができるとともに、その所望の長さの同軸ケーブル
を曲がりのほとんどない最短距離の状態で良好な作業性
をもって接続することができる。その結果、複数の同軸
ケーブルの接続や電子デバイスの設置の作業性に優れ、
同軸ケーブルによる伝送特性の悪化を抑えることがで
き、かつ電子デバイスを所望の温度に効率よく冷却して
動作させることができ、しかも小型化を図ることができ
る。According to the electronic apparatus of the present invention, a plurality of coaxial cables connected to the electronic device are attached to one flange fixed to the vacuum vessel, and one end is connected to one end of the electronic device. Since it is electrically connected to the input / output unit provided on the surface, the length of the coaxial cable, that is, the distance between the electronic device and the flange can be set to a desired shortest distance, and the desired length can be obtained. The coaxial cable can be connected with good workability in the shortest distance state where there is almost no bending. As a result, the workability of connecting multiple coaxial cables and installing electronic devices is excellent,
Deterioration of transmission characteristics due to the coaxial cable can be suppressed, the electronic device can be efficiently cooled to a desired temperature and operated, and downsizing can be achieved.
【００９４】また、本発明の電子装置によれば、電子デ
バイスと外部電気回路とを接続する複数の同軸ケーブル
が、１Ｗ以上100 Ｗ以下の電力を供給するものであり、
かつその電子デバイスとフランジ間の長さを式ＬMIN ＝
｛２ｋＳ（Ｔ2 −Ｔ1 ）／Ｑ｝1/2 で表わされるＬMIN
の50％以上200 ％以下としたことから、同軸ケーブルの
長さが最適化されることとなって同軸ケーブルにおける
発熱量と真空容器の外部からの同軸ケーブルを介する熱
流入量との和を最小限に抑えることができ、しかも、同
軸ケーブルの発熱量が小さいことから伝送損失も小さ
く、また、ケーブルの温度が低くなるため熱雑音も小さ
いことにより、高周波信号の伝送特性も良好なものとな
る。その結果、冷却手段の冷却効率を悪化させることが
なく、高電力の電子デバイスを所望の温度に安定して冷
却して動作させることができるとともに、消費電力の省
エネルギー化・目的の温度への電子デバイスの適正な冷
却・冷却手段の高効率化による小型化が可能な電子装置
を実現することができるものとなる。According to the electronic apparatus of the present invention, the plurality of coaxial cables for connecting the electronic device and the external electric circuit supply power of 1 W or more and 100 W or less.
And the length between the electronic device and the flange is given by the formula L MIN =
L MIN expressed by { 2 kS (T 2 −T 1 ) / Q} 1/2
50% or more and 200% or less, the length of the coaxial cable is optimized and the sum of the calorific value of the coaxial cable and the heat inflow from the outside of the vacuum vessel through the coaxial cable is minimized. Transmission loss due to the small amount of heat generated by the coaxial cable, and low thermal noise due to the low temperature of the cable, resulting in good transmission characteristics of high frequency signals. . As a result, it is possible to stably cool and operate the high-power electronic device to a desired temperature without deteriorating the cooling efficiency of the cooling unit, to save power consumption and to reduce the power consumption to the target temperature. It is possible to realize an electronic device that can be reduced in size by appropriately cooling the device and increasing the efficiency of the cooling means.
【００９５】また、本発明の電子装置によれば、同軸ケ
ーブルによりその導体の表面に電流が流れる高周波信号
のみならず、導体の断面の全てを電流が流れる直流信号
についてもその伝送特性を良好なものに改善することが
できる。Further, according to the electronic device of the present invention, the transmission characteristics of not only a high-frequency signal in which current flows through the surface of the conductor by the coaxial cable but also a DC signal in which current flows through the entire cross section of the conductor are improved. Things can be improved.
【図１】本発明の電子装置の実施の形態の一例の概略構
成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an example of an electronic device according to an embodiment of the invention.
【図２】本発明の電子装置の実施の形態の他の例の概略
構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of another example of the embodiment of the electronic device of the present invention.
【図３】本発明の電子装置の実施の形態のさらに他の例
の概略構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of still another example of the embodiment of the electronic device of the present invention.
【図４】従来の電子装置の概略構成を示す断面図であ
る。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conventional electronic device.
11・・・真空容器 12・・・コールドヘッド（冷却手段） 14・・・電子デバイス 16・・・フランジ 18・・・同軸ケーブル 11 ・ ・ ・ Vacuum container 12 ・ ・ ・ Cold head (cooling means) 14 ・ ・ ・ Electronic device 16 ・ ・ ・ Flange 18 ・ ・ ・ Coaxial cable
Claims (2)
して動作させる電子デバイスを冷却手段に載置して収容
するとともに前記電子デバイスと外部電気回路とを複数
の同軸ケーブルで接続して成る電子装置であって、前記
複数の同軸ケーブルは、前記真空容器に固定されている
１つのフランジに取着されており、かつ一端が前記電子
デバイスの一主面に設けた入出力部に電気的に接続され
ていることを特徴とする電子装置。An electronic device to be cooled and operated to a temperature of 4 to 150 K is mounted in a vacuum vessel and accommodated in a cooling means, and the electronic device and an external electric circuit are connected by a plurality of coaxial cables. The plurality of coaxial cables are attached to one flange fixed to the vacuum vessel, and one end is electrically connected to an input / output unit provided on one main surface of the electronic device. An electronic device, which is electrically connected.
複数の同軸ケーブルは、１〜１００Ｗの電力を供給する
ものであり、かつ前記電子デバイスと前記フランジ間の
長さが下記式で表わされるＬMIN の５０〜２００％であ
ることを特徴とする電子装置。 ＬMIN ＝｛２ｋＳ（Ｔ2 −Ｔ1 ）／Ｑ｝1/2 ただし、ｋ：ケーブル断面積平均の熱伝導率 Ｓ：ケーブルの断面積 Ｔ2 ：真空容器の内壁温度 Ｔ1 ：電子デバイスの温度 Ｑ：ケーブルの単位長さ当たりの供給電力の伝送損失に
よる発熱量2. The electronic device according to claim 1, wherein the plurality of coaxial cables supply power of 1 to 100 W, and a length between the electronic device and the flange is represented by the following equation. An electronic device characterized by being 50 to 200% of L MIN . L MIN = { 2 kS (T 2 −T 1 ) / Q} 1/2 where k: average thermal conductivity of the cable cross section S: cross section of the cable T 2 : inner wall temperature of the vacuum vessel T 1 : of the electronic device Temperature Q: Heat generation due to transmission loss of supplied power per unit length of cable
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10237849A JP2000068566A (en) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | Electronic equipment |
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| JP10237849A JP2000068566A (en) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | Electronic equipment |
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|---|---|
| JP2000068566A true JP2000068566A (en) | 2000-03-03 |
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ID=17021331
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| JP10237849A Withdrawn JP2000068566A (en) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | Electronic equipment |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000068566A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002134800A (en) * | 2000-10-20 | 2002-05-10 | Fujitsu Ltd | Superconducting filter device |
| WO2003081722A1 (en) * | 2002-03-25 | 2003-10-02 | Fujitsu Limited | Coaxial connector and production method therefor and superconducting device |
| JP2021517294A (en) * | 2018-03-14 | 2021-07-15 | マイクロソフト テクノロジー ライセンシング，エルエルシー | Computer system with superconducting and non-superconducting components placed on a common board |
-
1998
- 1998-08-24 JP JP10237849A patent/JP2000068566A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP7304872B2 (en) | 2018-03-14 | 2023-07-07 | マイクロソフト テクノロジー ライセンシング，エルエルシー | Computer system with superconducting and non-superconducting components on a common substrate |
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