JP2003282197A - 同軸コネクタ及びその製造方法並びに超伝導装置 - Google Patents
同軸コネクタ及びその製造方法並びに超伝導装置Info
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Abstract
も、はんだ接合部が室温と低温との温度変化の繰り返し
に耐え得る同軸コネクタ及びその製造方法、並びにその
同軸コネクタを用いた超伝導装置を提供する。 【解決手段】 同軸ケーブルに接続される同軸コネクタ
10であって、中心導体である端子12の表面に、In
又はIn合金より成る表面被覆層20が形成されてい
る。表面被覆層の材料として、In系はんだの材料と同
様のInが用いられているため、表面被覆層の材料とI
n系はんだの材料とが反応してIn系はんだ中に反応生
成物が生成されるのを防止することができる。このた
め、In系はんだの柔軟性が損なわれるのを防止するこ
とができ、室温と低温と間の温度変化の繰り返しに耐え
得る超伝導装置を提供することができる。
Description
その製造方法並びに超伝導装置に関する。
気良導体を用いた一般のフィルタと比較して良好な周波
数特性が得られるため、近時、大きな注目を集めてい
る。
ールドが可能な金属製容器内に実装され、例えば冷凍機
を用いて70Kまで冷却して用いられる。
る超伝導装置を図5を用いて説明する。図5は、提案さ
れている超伝導装置を示す断面図である。図5(a)
は、はんだ付けを行う前の状態を示しており、図5
(b)は、はんだ付けを行った後の状態を示している。
4内には、超伝導フィルタ126が実装されている。超
伝導フィルタ126は、誘電体基板128と、誘電体基
板128上に形成された超伝導体膜より成るパターン1
30と、誘電体基板128の下に形成されたグランドプ
レーン136とを有している。パターン130の端部に
は、電極134が形成されており、グランドプレーン1
36の下には、グランド電極138が形成されている。
ル(図示せず)と超伝導フィルタ126とを電気的に接
続するための同軸コネクタ110が設けられている。同
軸コネクタ110は、レセプタクルとして機能するもの
である。同軸コネクタ110は、中心導体である端子1
12と、絶縁体114と、カップリング116と、ボデ
ィ118とを有している。
系はんだ142を用いて超伝導フィルタ126の電極1
34に接続されている。
超伝導フィルタ126の電極134との接合にIn系は
んだを用いるのは、In系はんだは、常温のみならず低
温においても良好な柔軟性が得られるためである。同軸
コネクタの端子と超伝導フィルタの電極との接合に通常
のSn−37%Pbはんだを用いた場合、室温と低温と
の間で温度を変化させると、金属製容器124と超伝導
フィルタ126との熱膨張率の差に起因して、はんだ接
合部に大きな応力が加わり、はんだ接合部が剥離してし
まう。これに対し、In系はんだを用いれば、In系は
んだは常温のみならず低温においても良好な柔軟性が得
られるため、室温と低温との間で温度を変化させた場合
であっても、金属製容器124と超伝導フィルタ126
との熱膨張率の差に起因してはんだ接合部に加わる応力
を、緩和することができると考えられるためである。
コネクタを用いて同軸ケーブルと超伝導フィルタとを電
気的に接続することができるため、機器の接続作業を容
易化することができる。
同軸コネクタ110の端子112の表面には、図5
(a)に示すように、数μmのAuより成る表面被覆層
120が形成されている。このようにAuより成る表面
被覆層120が形成された端子112を、In系はんだ
を用いて超伝導フィルタ126の電極134と接合する
と、表面被覆層120のAuがIn系はんだ142中に
拡散してしまう。そうすると、図5(b)に示すよう
に、In系はんだ142中において、AuとInとの反
応生成物145が生成される。このような反応生成物1
45が生成されたIn系はんだ142は、柔軟性が乏し
いため、室温と低温との間で周囲温度を繰り返し変化さ
せると、はんだ接合が破壊されてしまう。このように、
同軸コネクタ110の端子112と超伝導フィルタ12
6の電極134とを、単にIn系はんだ142を用いて
接合した場合には、室温と低温との温度変化の繰り返し
に耐え得る信頼性の高い超伝導装置を提供することがで
きなかった。
した場合であっても、はんだ接合部が室温と低温との温
度変化の繰り返しに耐え得る同軸コネクタ及びその製造
方法、並びにその同軸コネクタを用いた超伝導装置を提
供することにある。
ルに電気的に接続される同軸コネクタであって、中心導
体である端子の表面に、In又はIn合金より成る表面
被覆層が形成されていることを特徴とする同軸コネクタ
により達成される。
に接続される同軸コネクタであって、中心導体である前
記端子が、Ag又はAg合金より成ることを特徴とする
同軸コネクタにより達成される。
に接続される同軸コネクタの製造方法であって、中心導
体である端子の表面に、In又はIn合金より成る表面
被覆層を形成する工程を有することを特徴とする同軸コ
ネクタの製造方法により達成される。
に接続される同軸コネクタと、前記同軸コネクタを介し
て前記同軸ケーブルに電気的に接続される超伝導素子と
を有する超伝導装置であって、前記同軸コネクタの中心
導体である端子の表面に、In又はIn合金より成る表
面被覆層が形成されており、前記端子と前記超伝導素子
の電極とが、In系はんだにより接合されていることを
特徴とする超伝導装置により達成される。
に接続される同軸コネクタと、前記同軸コネクタを介し
て前記同軸ケーブルに電気的に接続される超伝導素子と
を有する超伝導装置であって、前記同軸コネクタの中心
導体である端子が、Ag又はAg合金より成ることを特
徴とする超伝導装置により達成される。
施形態による同軸コネクタ及びその製造方法並びに超伝
導装置を図1及び図2を用いて説明する。
同軸コネクタについて図1を用いて説明する。図1は、
本実施形態による同軸コネクタを示す側面図である。な
お、端子の端部については断面を示している。
中心導体である端子12と、端子12の周囲に形成され
たフッ素系樹脂より成る円筒状の絶縁体14と、絶縁体
14の周囲に形成された外部導体である円筒状のカップ
リング16と、端子12、絶縁体14及びカップリング
16を支持するボディ18とを有している。
TURE TYPE A)形の同軸コネクタであり、レセプタクルと
して機能するものである。
ている。端子12の材料としては、例えばCuが用いら
れている。端子12の表面には、厚さ20μmのInよ
り成る表面被覆層20が形成されている。端子12の表
面にInより成る表面被覆層20が形成されているた
め、端子12と超伝導フィルタの電極(図2参照)とを
In系はんだを用いて接合する際に、良好なヌレ性が得
られる。
In、Inを含む二元系合金、Inを主成分とする三元
系以上の合金等をいう。
InとCuとの合金である反応層22が形成されてい
る。反応層22は、端子12の表面に表面被覆層20を
形成する際に、表面被覆層20のInと端子12のCu
とが反応して生成されたものである。
が形成されている。カップリング16は、ねじ込み式の
結合方式により同軸ケーブル(図示せず)側の同軸コネ
クタ(図示せず)と結合する際に、雄結合部として機能
するものである。
が構成されている。
軸コネクタを用いた超伝導装置を図2を用いて説明す
る。図2は、本実施形態による超伝導装置を示す概略図
である。図2(a)は平面図であり、図2(b)は断面
図である。
る超伝導装置は、金属パッケージ24と、金属パッケー
ジ24内に実装された超伝導フィルタ26と、超伝導フ
ィルタ26と同軸ケーブル(図示せず)とを電気的に接
続するための同軸コネクタ10とを有している。
るものである。金属製容器24の外形寸法は、例えば5
4mm×48mm×13.5mmとなっている。
ドパスフィルタである超伝導フィルタ26が実装されて
いる。
する。
O単結晶より成る誘電体基板28が用いられている。誘
電体基板28の寸法は、例えば38mm×44mm×
0.5mmとなっている。
(X=6.5〜7)を主成分とする高温超伝導体膜(以
下、「YBCO系高温超伝導体膜」ともいう)より成る
1/2波長型のヘアピン型パターン30a、30bが交
互に形成されている。ヘアピン型パターン30aとヘア
ピン型パターン30bは、全体として一列に配置されて
いる。ヘアピン型パターン30a、30bは、合計で9
個配置されている。一列に配置されたヘアピン型パター
ン30aの両側の誘電体基板28上には、YBCO系高
温超伝導体膜より成る1/4波長型のフィーダラインパ
ターン32a、32bが形成されている。
及びフィーダラインパターン32a、32bは、レーザ
蒸着法によりYBCO系高温超伝導体膜を形成し、YB
CO系高温超伝導体膜をフォトリソグラフィ技術を用い
てパターニングすることにより形成することができる。
端部には、それぞれAg/Pd/Ti構造の電極34が
形成されている。電極34は、例えば蒸着法により、T
i膜、Pd膜及びAg膜を順次積層することにより形成
することができる。
示すように、YBCO系高温超伝導体膜より成るグラン
ドプレーン36が形成されている。グランドプレーン3
6は、ベタ状に形成されている。グランドプレーン36
を構成するYBCO系高温超伝導体膜は、例えばレーザ
蒸着法により形成することができる。
d/Ti構造のグランド電極38が形成されている。グ
ランド電極38は、ベタ状に形成されている。グランド
電極38は、例えば蒸着法により、Ti膜、Pd膜及び
Ag膜を順次積層することにより形成することができ
る。
ている。このような超伝導フィルタ26は、例えば2G
Hz帯のマイクロストリップライン型のバンドパスフィ
ルタとして機能する。
は、金属製容器24に電気的に接続されている。
10が実装されている。同軸コネクタ10は、ビス40
を用いて金属製容器24に固定されている。
タ10には、入力側の同軸ケーブル(図示せず)の同軸
コネクタ(図示せず)が接続される。一方、図2(b)
における紙面右側の同軸コネクタ10には、出力側の同
軸ケーブル(図示せず)の同軸コネクタ(図示せず)が
接続される。上述したように、同軸ケーブル側(図示せ
ず)の同軸コネクタ(図示せず)と同軸コネクタ10と
は、ねじ込み式の結合方式により結合される。
ルタ28の電極34とは、In系はんだ42を用いて接
続されている。
は、CuとInとの合金である反応生成物44が生成さ
れている。CuとInとの反応生成物は、端子12とI
n系はんだ42との接合部の近傍に集中して生成されて
おり、端子12とIn系はんだ42との接合部から離れ
た部分のIn系はんだ42中には生成されていない。端
子12とIn系はんだ42との接合部から離れた領域の
In系はんだ42中にInとCuとの反応生成物が生成
されていないのは、In系はんだ42を用いて接合した
際に、端子42のCuがIn系はんだ42中に拡散する
速度よりも、In系はんだ42のInが端子42中に拡
散する速度の方が速いためである。
構成されている。
クタ10の端子12の材料としてCuが用いられてお
り、端子12の表面にInより成る表面被覆層20が形
成されていることに主な特徴がある。
が形成された一般の同軸コネクタの端子を、In系はん
だを用いて超伝導フィルタの電極に接合した場合には、
端子の表面に形成された表面被覆層のAuがIn系はん
だ中に拡散し、In系はんだ中に反応生成物が生成され
てしまう。このような反応生成物が生成されたIn系は
んだは、柔軟性が乏しいため、低温に冷却した際に室温
と低温との温度サイクルが繰り返されると、In系はん
だと端子との接合が破壊されてしまう。
20の材料として、In系はんだの材料と同様のInが
用いられているため、表面被覆層20の材料とIn系は
んだの材料とが反応して反応生成物が生成されてしまう
ことはない。しかも、端子12の材料として用いられて
いるCuは、上述したように、In系はんだ42を用い
て接合した際に、In系はんだ42のInが端子12中
に拡散する速度より、In系はんだ42中に拡散する速
度が遅い材料である。このため、端子12とIn系はん
だ42とが反応して生成される反応生成物44は、端子
12とIn系はんだ42との接合部の近傍に集中して生
成され、In系はんだ42中には生成されにくい。
んだ42を用いて接合した場合であっても、In系はん
だ42中に反応生成物が生成されるのを防止することが
できる。従って、本実施形態によれば、In系はんだ4
2の柔軟性が損なわれるのを防止することができ、室温
と低温と間の温度変化の繰り返しに耐え得る超伝導装置
を提供することができる。
導装置の評価結果について説明する。
系はんだ42との接合部における拡散反応を促進するた
め、100℃で24時間放置した。
温度を繰り返し変化させる温度サイクル試験を行った。
コネクタ10の端子12と超伝導フィルタ26の電極3
4との間に、電気的接続の劣化は生じなかった。
と低温との間の温度変化の繰り返しに耐え得る超伝導装
置を提供し得ることが分かる。
Auより成る表面被覆層が形成された同軸コネクタを用
いて、同様の温度サイクル試験を行った。
軸コネクタ10の端子12と超伝導フィルタ26の電極
34との間に、電気的接続の劣化が生じた。
形態による同軸コネクタの製造方法について図1を用い
て説明する。
ックスを塗布する。
12を浸漬する。そうすると、端子12の表面にInよ
り成る表面被覆層20が形成される。この際、端子12
のCuと表面被覆層20のInとが反応して、端子12
と表面被覆層20との界面に、CuとInとの合金であ
る反応層20が形成される。
20が形成された端子12が形成される。
4、カップリング16、及びボディ18等と組み合わせ
ると、本実施形態による同軸コネクタが製造される。
よる同軸コネクタを図3を用いて説明する。図3は、本
実施形態による同軸コネクタを示す側面図である。な
お、図3において、端子の端部については断面を示して
いる。図1又は図2に示す第1実施形態による超伝導装
置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省
略または簡潔にする。
クタ10aの端子12aの材料としてNiが用いられて
いることに主な特徴がある。
aが設けられている。端子12aの表面には、Inより
成る表面被覆層20が形成されている。
iは、In系はんだを用いて接合を行った際に、In系
はんだ中への拡散が極めて遅く、In系はんだとの間で
拡散がほとんど生じないが、In系はんだを用いた接合
が可能な材料である。
て接合した際にIn系はんだとの間で拡散が殆ど生じな
い材料であるNiが端子12aの材料として用いられて
おり、しかも、表面被覆層20の材料としてInが用い
られているため、In系はんだを用いて接合を行った場
合であっても、In系はんだ中に反応生成物が生成され
てしまうのを防止することができる。
はんだの柔軟性が損なわれてしまうのを防止することが
でき、室温と低温との温度変化の繰り返しに耐え得る信
頼性の高い超伝導装置を提供することができる。
よる同軸コネクタを図4を用いて説明する。図4は、本
実施形態による同軸コネクタを示す側面図である。な
お、図4において、端子の端部については断面を示して
いる。図1乃至図3に示す第1又は第2実施形態による
超伝導装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して
説明を省略または簡潔にする。
クタ10bの端子12bの材料として、Agが用いられ
ていることに主な特徴がある。
bが設けられている。Agより成る端子12bの表面に
は、表面被覆層は形成されていない。端子12bの表面
に表面被覆層を形成していないのは、端子12bの材料
として用いられているAg自体が、In系はんだに対す
るヌレ性が良好な材料であるためである。
られているAgは、In系はんだを用いて接合を行う
と、In系はんだ中に拡散するが、In系はんだの柔軟
性を損なわない材料である。このため、同軸コネクタ1
0bの端子12bと超伝導フィルタ26の電極34と
を、In系はんだを用いて接合を行った場合であって
も、In系はんだの柔軟性が損なわれることはない。
の端子12bの材料として、In系はんだ中に拡散して
もIn系はんだの柔軟性を損なうことのないAgが用い
られているため、室温と低温との温度変化の繰り返しに
耐え得る信頼性の高い超伝導装置を提供することができ
る。
限らず種々の変形が可能である。
被覆層20の材料としてInを用いたが、Inのみなら
ず、In合金を用いてもよい。
料としてNiを用いる場合を例に説明したが、端子12
aの材料はNiに限定されるものではない。In系はん
だ中に拡散しにくいものの、In系はんだとの接合が可
能な材料であれば、あらゆる材料を用いることができ
る。かかる材料としては、例えば、Pd、Pt、Niと
Feとの合金、NiとCoとFeとの合金を挙げること
ができる。NiとFeとの合金の具体例としては、例え
ば42アロイがある。また、NiとCoとFeとの合金
の具体例としては、例えばコバール等がある。
料としてAgを用いる場合を例に説明したが、Agに限
定されるものではなく、In系はんだ中に拡散した場合
であっても、In系はんだの柔軟性を損なわない材料を
適宜用いることができる。例えば、Ag合金を用いるこ
とができる。
浴に端子12を浸漬することにより、端子12の表面に
表面被覆層20を形成したが、端子12の表面に表面被
覆層20を形成する方法は、これに限定されるものでは
ない。例えば、超音波を印加したIn系のはんだ浴に端
子12を浸漬することによっても、端子12の表面にI
nより成る表面被覆層20を形成することが可能であ
る。超音波を印加したIn系のはんだ浴を用いる場合に
は、フラックスを塗布することなく、端子12の表面に
表面被覆層20を形成することが可能である。また、め
っき法によっても、端子12の表面に表面被覆層20を
形成することが可能である。
コネクタを例に説明したが、本発明は、SMA形の同軸
コネクタのみならず、他の規格のあらゆる同軸コネクタ
にも適用することができる。
例に説明したが、同軸コネクタのみならず、本発明は、
あらゆるコネクタに適用することができる。
に超伝導フィルタ26を実装したが、超伝導フィルタ2
6のみならず、超伝導共振器や超伝導アンテナ等、他の
あらゆる超伝導素子を実装してもよい。
に超伝導フィルタ26を実装したが、超伝導フィルタ2
6のみならず、あらゆる電子デバイスを実装してもよ
い。
軸コネクタであって、中心導体である端子の表面に、I
n又はIn合金より成る表面被覆層が形成されているこ
とを特徴とする同軸コネクタ。
おいて、前記端子は、Cu又はCu合金より成ることを
特徴とする同軸コネクタ。
おいて、前記端子は、Ni、Pd、Pt、NiとFeと
の合金、NiとCoとFeとの合金より成ることを特徴
とする同軸コネクタ。
軸コネクタであって、中心導体である前記端子が、Ag
又はAg合金より成ることを特徴とする同軸コネクタ。
軸コネクタの製造方法であって、中心導体である端子の
表面に、In又はIn合金より成る表面被覆層を形成す
る工程を有することを特徴とする同軸コネクタの製造方
法。
製造方法において、前記表面被覆層を形成する工程で
は、フラックスが塗布された前記端子をはんだ浴に浸漬
することにより、前記端子の表面に前記表面被覆層を形
成することを特徴とする同軸コネクタの製造方法。
製造方法において、前記表面被覆層を形成する工程で
は、前記端子を超音波が印加されたはんだ浴に浸漬する
ことにより、前記端子の表面に前記表面被覆層を形成す
ることを特徴とする同軸コネクタの製造方法。
製造方法において、前記表面被覆層を形成する工程で
は、めっき法により、前記端子の表面に前記表面被覆層
を形成することを特徴とする同軸コネクタの製造方法。
軸コネクタと、前記同軸コネクタを介して前記同軸ケー
ブルに接続される超伝導素子とを有する超伝導装置であ
って、前記同軸コネクタの中心導体である端子の表面
に、In又はIn合金より成る表面被覆層が形成されて
おり、前記端子と前記超伝導素子の電極とが、In系は
んだにより接合されていることを特徴とする超伝導装
置。
おいて、前記端子は、Cu又はCu合金より成ることを
特徴とする超伝導装置。
おいて、前記端子は、Ni、Pd、Pt、NiとFeと
の合金、NiとCoとFeとの合金より成ることを特徴
とする超伝導装置。
同軸コネクタと、前記同軸コネクタを介して前記同軸ケ
ーブルに接続される超伝導素子とを有する超伝導装置で
あって、前記同軸コネクタの中心導体である端子が、A
g又はAg合金より成ることを特徴とする超伝導装置。
クタの端子と超伝導素子の電極とを、In系はんだを用
いて接合した場合であっても、In系はんだの柔軟性が
損なわれるのを防止することができる。従って、本発明
によれば、室温と低温と間の温度変化の繰り返しに耐え
得る超伝導装置を提供することができる。
す側面図である。
概略図である。
す側面図である。
す側面図である。
る。
Claims (10)
- 【請求項1】 同軸ケーブルに接続される同軸コネクタ
であって、 中心導体である端子の表面に、In又はIn合金より成
る表面被覆層が形成されていることを特徴とする同軸コ
ネクタ。 - 【請求項2】 請求項1記載の同軸コネクタにおいて、 前記端子は、Cu又はCu合金より成ることを特徴とす
る同軸コネクタ。 - 【請求項3】 請求項1記載の同軸コネクタにおいて、 前記端子は、Ni、Pd、Pt、NiとFeとの合金、
NiとCoとFeとの合金より成ることを特徴とする同
軸コネクタ。 - 【請求項4】 同軸ケーブルに接続される同軸コネクタ
であって、 中心導体である前記端子が、Ag又はAg合金より成る
ことを特徴とする同軸コネクタ。 - 【請求項5】 同軸ケーブルに接続される同軸コネクタ
の製造方法であって、 中心導体である端子の表面に、In又はIn合金より成
る表面被覆層を形成する工程を有することを特徴とする
同軸コネクタの製造方法。 - 【請求項6】 請求項5記載の同軸コネクタの製造方法
において、 前記表面被覆層を形成する工程では、フラックスが塗布
された前記端子をはんだ浴に浸漬することにより、前記
端子の表面に前記表面被覆層を形成することを特徴とす
る同軸コネクタの製造方法。 - 【請求項7】 請求項5記載の同軸コネクタの製造方法
において、 前記表面被覆層を形成する工程では、前記端子を超音波
が印加されたはんだ浴に浸漬することにより、前記端子
の表面に前記表面被覆層を形成することを特徴とする同
軸コネクタの製造方法。 - 【請求項8】 請求項5記載の同軸コネクタの製造方法
において、 前記表面被覆層を形成する工程では、めっき法により、
前記端子の表面に前記表面被覆層を形成することを特徴
とする同軸コネクタの製造方法。 - 【請求項9】 同軸ケーブルに接続される同軸コネクタ
と、前記同軸コネクタを介して前記同軸ケーブルに接続
される超伝導素子とを有する超伝導装置であって、 前記同軸コネクタの中心導体である端子の表面に、In
又はIn合金より成る表面被覆層が形成されており、 前記端子と前記超伝導素子の電極とが、In系はんだに
より接合されていることを特徴とする超伝導装置。 - 【請求項10】 同軸ケーブルに接続される同軸コネク
タと、前記同軸コネクタを介して前記同軸ケーブルに接
続される超伝導素子とを有する超伝導装置であって、 前記同軸コネクタの中心導体である端子が、Ag又はA
g合金より成ることを特徴とする超伝導装置。
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