JP2004259752A - 電子装置および電子装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電子装置を小型化し、当該電子装置の冷却装置の負荷を軽減する。
【解決手段】誘電体基板１２に超伝導配線１３が形成されると共に、反対側に位置する面に超伝導接地膜１８が配設された電子素子と、該電子素子を装着する構成とされており、装着状態において前記超伝導接地膜１８と接続される接地部と、前記超伝導配線１３に接続される中心導体１５ａ，１５ｂと、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する押圧手段とを有してなる金属筐体１１とを具備する電子装置であって、前記押圧手段は、前記中心導体１５ａ，１５ｂに弾性を持たせ、該中心導体１５ａ，１５ｂの弾性力により前記電子素子を押圧することにより、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する構成であることを特徴とする電子装置。
【選択図】 図２
【解決手段】誘電体基板１２に超伝導配線１３が形成されると共に、反対側に位置する面に超伝導接地膜１８が配設された電子素子と、該電子素子を装着する構成とされており、装着状態において前記超伝導接地膜１８と接続される接地部と、前記超伝導配線１３に接続される中心導体１５ａ，１５ｂと、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する押圧手段とを有してなる金属筐体１１とを具備する電子装置であって、前記押圧手段は、前記中心導体１５ａ，１５ｂに弾性を持たせ、該中心導体１５ａ，１５ｂの弾性力により前記電子素子を押圧することにより、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する構成であることを特徴とする電子装置。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子装置に係り、特に高周波デバイスに適用して好適な電子装置に関する。
【０００２】
近年、無線通信やインターネットなどの爆発的な普及発展に伴い、高速・大容量の伝送技術が不可欠となってきている。そのためには、高周波の信号を低損失で、さらに歪の少ない状態で伝送する高品質の伝送線路が必要である。
【０００３】
前記したような高品質の伝送線路として、例えば超伝導体を適用することが考えられる。超伝導体は、通常の電気的良導体と比較して高周波領域において表面抵抗が非常に小さく、位相分散も極めて低い。したがって、例えば超伝導体を伝送線に用いたマイクロスプリット伝送線路は、次世代の伝送技術として非常に有望であり、特に超高速のデジタル回路や、ＳＦＱ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｆｌｕｘ Ｑｕａｎｔｕｍ、単一量子磁束デバイス）を実装する基板の配線などへ適用することが期待されている。
【０００４】
しかし、前記したような超伝導体を用いる場合、当該超伝導体を冷却しなければならないため、冷却手段の負担が大きいという問題がある。例えば、酸化物超伝導体の発見によって、冷却温度の条件は大幅に緩和されたものの、依然として液体窒素の沸点付近までは冷却する必要がある。そのため、実用を考慮した場合には前記したような冷却の負担を軽減することが重要である。
【０００５】
【従来の技術】
従来用いられている電子装置の例として、図１（Ａ）および（Ｂ）に、従来用いられている超伝導マイクロスプリット伝送線路を用いて遅延回路を形成した高周波デバイス１００の基本構造を示す。図１（Ａ）は平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示したＸ−Ｘ線での断面図である。
【０００６】
図１（Ａ）を参照するに、高周波デバイス１００の概要は、高周波電磁シールドが可能な金属筐体１０１に、超伝導配線１０３が形成された誘電体基板１０２が収納された構造となっている。前記金属筐体１０１には、それぞれ中心導体１０５ａおよび１０５ｂを有する同軸コネクタ１０４ａおよび１０４ｂが取り付けられている。前記中心導体１０５ａおよびｂ１０５ｂは、それぞれ前記誘電体基板上の前記超伝導配線１０３の一部を覆うように形成された配線電極１０６ａおよび１０６ｂに電気的に接触している。さらに、前記中心導体１０５ａおよび１０５ｂと、前記配線電極１０６ａおよび１０６ｂは、それぞれハンダ１０７ａおよび１０７ｂにて固定されて、電気抵抗が低減されている。このようにして、同軸コネクタ１０４ａから同軸コネクタ１０４ｂへの伝送線路である遅延回路が形成されている。
【０００７】
また、前記金属筐体１０１には、ネジ受け１１１が設けられており、前記誘電体基板１０２に取り付けられた板バネ１１２の穴を通してネジ１１３が前記ネジ受け１１１に固定されている。これは、前記板バネ１１２の弾性力で、前記板バネ１１２が取り付けられた前記誘電体基板１０２を、前記金属筐体１０１に押し付けるためのものである。詳細については後述する。
【０００８】
次に、図１（Ｂ）を参照する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０００９】
前記誘電体基板１０２の、前記超伝導配線１０３が形成されている面の反対の面には、略全面に超伝導接地膜１０８が形成されており、さらに当該超伝導接地膜１０８の膜に重ねて接地電極１０９が形成されている。前記超伝導接地電極１０９と前記金属筐体１０１の間にはＩｎシート１１０が挿入されている。前記したように、前記板バネ１１２の弾性力によって前記誘電体基板１０２が前記金属筐体に押し付けられる。そのため、前記Ｉｎシート１１０が変形して、当該Ｉｎシート１１０と、前記接地電極１０９および前記金属筐体１０１の接触面積が増加する。その結果、前記Ｉｎシート１１０を介して前記接地電極１０９と前記金属筐体１０１の電気抵抗が低減すると共に、熱抵抗も低減させることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３５５９８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した高周波デバイス１００を実際に動作させるためには、冷却する必要があり、冷凍機や断熱用の真空容器といった大規模な設備を付加する必要が有る。そのため、前記高周波デバイス１００を小型化することが可能であれば、冷凍機の熱付加を小さくすることができ、さらには断熱用の真空装置も小型化することで設備全体を小型化することが可能となり、さらにはコストを削減することが可能である。
【００１２】
しかし、前記したように、高周波デバイス１００は、前記誘電体基板１０２を前記金属筐体１０１に押し付けるための前記板バネ１１２、ネジ受け１１１などの部品を設置する必要があり、前記高周波デバイス１００を小型化する際の問題となっていた。このため、高周波デバイス１００を用いた電子装置を小型化することには限界があり、そのために前記電子装置を冷却する冷凍設備の小型化することが困難となり、冷凍設備のコスト削減の問題となっていた。
【００１３】
そこで、本発明では前記の課題を解決した新規で有用な電子装置を提供することを課題としている。
【００１４】
本発明の具体的な課題は、超伝導体を用いた高周波デバイスを含む電子装置を小型化することにより省スペース化を実現し、かつ当該電子装置を冷却する冷却設備の熱負荷を低減することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記の課題を解決するために、基板の第１の面に第１の配線が形成されると共に、第１の面の反対側に位置する第２の面に第２の配線が配設された電子素子と、該電子素子を装着する構成とされており、装着状態において前記第２の配線と接続される接地部と、前記第１の配線に接続される接続配線と、前記電子素子を前記電極に向け押圧する押圧手段とを有してなる筐体とを具備する電子装置であって、前記押圧手段は、前記接続配線に弾性を持たせ、該接続配線の弾性力により前記電子素子を押圧することにより、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する構成であることを特徴とする電子装置により、また、前記第１の配線および前記第２の配線は超伝導媒体よりなることを特徴とする電子装置により、解決する。
【００１６】
本発明によれば、前記筐体に配設された電子装置において、当該電子装置の回路の一部を形成する前記接続配線に、当該接続配線の弾性力により前記電子素子を前記筐体の前記接地部に押圧する機能を付加した。その結果、従来必要であった前記電子素子を押し付けるための構造が不用となり、前記筐体を小型化して電子装置を小型化することが可能となり、省スペースが実現し、また、そのために超伝導媒体を用いた配線を冷却する冷却設備の熱負荷を軽減することが可能となる。
【００１７】
本発明では、上記の課題を、基板の第１の面に第１の配線が形成されると共に、第１の面の反対側に位置する第２の面に第２の配線が配設された電子素子を、接地部と接続配線を有する筐体に装着する電子装置の製造方法であって、前記電子素子を前記筐体に載置して前記第２の配線と前記接地部を接続する工程と、前記接続配線に前記第２の配線を接続する工程と、前記接続配線の弾性力により、前記電子素子を押圧することにより、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する工程とを有することを特徴とする電子装置の製造方法により、解決する。
【００１８】
本発明によれば、前記筐体に配設する電子装置の製造方法において、当該電子装置の回路の一部を形成する前記接続配線に、当該接続配線の弾性力により前記電子素子を前記筐体の前記接地部に押圧する工程を設けた。その結果、従来必要であった前記電子素子を押し付けるための構造が不用となり、前記筐体を小型化して電子装置を小型化することが可能となり、省スペースが実現する。
【００１９】
そのため、例えば、電子装置内に超伝導媒体を用いた場合、当該超伝導媒体を冷却する冷却設備への負担を軽減することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面に基づき以下に説明する。
［第１実施例］
図２（Ａ）および（Ｂ）は、本発明による電子装置の例である高周波デバイス１０の基本構造図である。図２（Ａ）は平面図を示し、図２（Ｇ）は、当該平面図中に示したＸ−Ｘ面による断面図を示す。
【００２１】
図２（Ａ）を参照するに、高周波デバイス１０の概要は、高周波電磁シールドが可能な、例えばＡｌ合金からなる金属筐体１１に、超伝導配線１３が形成された誘電体基板１２が収納された構造となっている。本実施の形態の場合の前記誘電体基板１３はおよそ４０ｍｍ×２０ｍｍ程度の大きさである。前記金属筐体１１には、それぞれ中心導体１５ａ、１５ｂを有する同軸コネクタ１４ａ、１４ｂが取り付けられている。前記中心導体１５ａおよびｂ１５ｂは、それぞれ前記誘電体基板上の前記超伝導配線１３の一部を覆うように形成された配線電極１６ａおよび１６ｂに電気的に接触している。さらに、前記中心導体１５ａおよび１５ｂと、前記配線電極１６ａおよび１６ｂは、それぞれハンダ１７ａおよび１７ｂにて固定されて、電気抵抗が低減されている。このようにして、同軸コネクタ１４ａから同軸コネクタ１４ｂへの伝送線路である遅延回路が形成されている。
【００２２】
次に、図２（Ｂ）を参照する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００２３】
前記誘電体基板１２の、前記超伝導配線１３が形成されている面の反対の面には、略全面に超伝導接地膜１８が形成されており、さらに当該超伝導接地膜１８を覆うように接地電極１９が形成されている。前記超伝導接地電極１９と前記金属筐体１１の間にはＩｎシート２０が挿入されている。
【００２４】
本実施の形態においては、前記同軸コネクタ１４ａおよび１４ｂから、前記中心導体１５ａおよび１５ｂが、前記誘電体基板１２に向かって斜めに取り付けられており、前記誘電体基板１２が装着された時点で前記同軸コネクタ１５ａおよび１５ｂの弾性力が、当該誘電体基板１２を押し付ける方向に働く構造としている。また、前記中心導体１５ａおよび１５ｂは、弾性力が働き、かつ当該弾性力の反力に耐えうるように直径が太いものを使用している。このようにして、前記前記中心導体１５ａおよび１５ｂの弾性力によって前記誘電体基板１２が前記金属筐体１１に押し付けられている。そのため、前記Ｉｎシート２０が変形して、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の接触面積が増加する。その結果、前記Ｉｎシート２０を介して前記接地電極１９と前記金属筐体１１の電気抵抗が低減すると共に、熱抵抗も低減させることができる。その結果、前記接地電極１９に接する前記超伝導接地面１８の電位とアース電位である前記金属筐体１１の電位を同じにすることができ、損失の少ない高周波デバイスを形成することができる。また、前記熱抵抗を低減することができるため、例えば前記高周波デバイス１０を冷却する際に、前記超伝導電線１３および前記超伝導接地膜１８の冷却効率を上げることができる。
【００２５】
また、例えば図１（Ａ）に示した従来例の場合、上記したような接触面積の増加の効果を得るために、前記ネジ受け１１１、前記板バネ１１２、前記板ネジ１１３などの部品を設ける必要が有り、その結果高周波デバイスの小型化に限界があった。しかし、図２（Ａ）および（Ｂ）に示した本実施例においては、高周波の伝送経路の一部である前記中心導体１５ａおよび１５ｂに、前記誘電体基板１２を前記金属筐体１１に押し付ける機能をさらに付加する構造としたために、前記高周波デバイス１０の小型化が可能となり、設置面積を従来品の約８０％に押さえることができる。また、実際に前記高周波デバイス１０を使用する際は、前記高周波デバイス１０を冷却する必要がある。その場合、本実施例による高周波デバイス１０は、小型化されているため、冷却の際の負担を小さくすることが可能である。
【００２６】
図３は、図２（Ｂ）にＡで示した領域の拡大図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、一部説明を省略する。
【００２７】
前記金属筐体１１は、例えばＡｌ合金からなるが、高周波電磁シールドが可能であれば他の材質を用いても良く、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどを用いることが可能である。また、前記誘電体基板１２は本実施例においてはＭｇＯの単結晶の基板を用いているが、誘電損失が少ない材料であればよく、例えばＡｌ２Ｏ３、ＬａＡｌＯ３などを用いてもよい。前記超伝導配線１３および前記超伝導接地膜１８は、ペロブスカイト酸化物であるＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７− δ（０＜δ＜０．３））からなるが、これは他のペロブスカイト酸化物、さらに他の酸化物超伝導体を用いてもよく、例えば、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系（Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ−１ＣｕｎＯ２ｎ＋４）、もしくはＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系などの材料を用いてもよい。前記配線電極配線電極１６ａ、１６ｂおよび接地電極１９には、Ａｇ／Ｐｄ／Ｃｒ構造を用いている。
【００２８】
また、前記中心導体１５ａおよび１５ｂは弾性力によって、前記誘電体基板１２を前記金属筐体１１に略２０ｇの力で押し付ける。この押し付ける力が弱いと、前記Ｉｎシート２０の変形が十分でなく、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の接触面積の増加量が少なく、十分な効果が得られない。また、押し付ける力が強すぎると前記誘電体基板１２が破損してしまう。そのため、本実施例においては、前記誘電体基板１２を５ｇ〜７０ｇ程度の力で押し付けることが必要である。さらに、前記Ｉｎシート２０は、本実施例においては厚さが０．１ｍｍのものを使用している。前記Ｉｎシートの厚さが薄すぎると前記したように、前記Ｉｎシート２０の変形による効果が十分に得られず、また厚すぎると後述する加熱工程において前記Ｉｎシート２０の熱膨張により、前記誘電体基板１２が破損してしまう恐れがあるため、前記Ｉｎシート２０の厚さは、０．０５〜０．５ｍｍのものを使用する必要がある。
【００２９】
また、前記中心導体１５ａおよび１５ｂは押し付け力に耐えられる十分な強度を持つと共に弾性力があり、さらには高周波の伝送経路の一部であるため、電気抵抗値が低い材質を用いる必要がある。本実施例では、Ｃｕを用いているが、他にも例えば、Ｂｅ−Ｃｕ、りん青銅などを使用しても、本実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
また、図３に示した前記中心導体１５ａは、次に図４〜６示すように変更することが可能である。
［第２実施例］
図４は、図３で示した第１実施例の電子装置である高周波デバイス１０の変形例である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３１】
図４を参照するに、本実施例の高周波デバイス２５においては、中心導体２５ａが前記コネクタ１４ａ側から前記配線電極１６ａに向かって曲線状になっておる。具体的には、前記中心導体２５ａが、前記コネクタ１４ａ側から離れるに従い前記誘電体基板１２にづいていく曲線状となっている。本実施例においても、前記中心導体２５ａによって前記誘電体基板１２を前記金属筐体１１に押し付けることにより、第１実施例に前記した場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、前記Ｉｎシート２０が変形して、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の接触面積が増加する。その結果、前記Ｉｎシート２０を介して前記接地電極１９と前記金属筐体１１の電気抵抗が低減すると共に、熱抵抗も低減させることができる。その結果、前記接地電極１９に接する前記超伝導接地面１８の電位とアース電位である前記金属筐体１１の電位を同じにすることができ、損失の少ない高周波デバイスを形成することができる。また、前記熱抵抗を低減することができるため、例えば前記高周波デバイス１０を冷却する際に、前記超伝導電線１３および前記超伝導接地膜１８の冷却効率を上げることができる。
［第３実施例］
図５は、図３で示した電子装置である高周波デバイス１０の別の変形例である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
図５を参照するに、本実施例の高周波デバイス３５においては、中心導体３５ａが前記コネクタ１４ａ側から前記配線電極１６ａに向かって折れ曲がっている。具体的には、前記中心導体３５ａは、前記誘電体基板１２に略平行な部分と、前記誘電体基板１２に略垂直な部分を有する。本実施例においても、前記中心導体３５ａによって前記誘電体基板１２を前記金属筐体１１に押し付けることにより、第１実施例に前記した場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、前記Ｉｎシート２０が変形して、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の接触面積が増加する。その結果、前記Ｉｎシート２０を介して前記接地電極１９と前記金属筐体１１の電気抵抗が低減すると共に、熱抵抗も低減させることができる。その結果、前記接地電極１９に接する前記超伝導接地面１８の電位とアース電位である前記金属筐体１１の電位を同じにすることができ、損失の少ない高周波デバイスを形成することができる。また、前記熱抵抗を低減することができるため、例えば前記高周波デバイス１０を冷却する際に、前記超伝導電線１３および前記超伝導接地膜１８の冷却効率を上げることができる。
［第４実施例］
図６は、図３で示した電子装置である高周波デバイス１０のさらに別の変形例である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３３】
図６を参照するに、本実施例においては、中心導体４５ａが前記コネクタ１４ａ側から前記配線電極１６ａに接触するまで、前記誘電体基板１２と略水平な構造となっている。第１実施例においては前記中心導体１５ａが、前記コネクタ１４ａ側から前記配線電極１６ａに向かって斜めの構造、すなわち前記誘電体基板１２と非平行な構造となっていた。しかし、前記中心導体４５ａは、押し付け力に耐えられる十分な強度を持つと共に弾性力があり、さらには高周波の伝送経路の一部であるため、抵抗値が低いという条件を満たす。具体的には、前記中心導体４５ａが前記誘電体基板１２と略平行であるのは、当該中心導体４５ａが弾性変形した後の形であり、例えば実施例１に示した場合において、前記中心導体１５ａの弾性変形が著しい場合である。すなわち、当該条件を満たす範囲内において、中心導体は様々にその形状を変更することが可能である。そのため、本実施例においても、前記中心導体４５ａによって前記誘電体基板１２を前記金属筐体１１に押し付けることにより、第１実施例に前記した場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、前記Ｉｎシート２０が変形して、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の接触面積が増加する。その結果、前記Ｉｎシート２０を介して前記接地電極１９と前記金属筐体１１の電気抵抗が低減すると共に、熱抵抗も低減させることができる。その結果、前記接地電極１９に接する前記超伝導接地面１８の電位とアース電位である前記金属筐体１１の電位を同じにすることができ、損失の少ない高周波デバイスを形成することができる。また、前記熱抵抗を低減することができるため、例えば前記高周波デバイス１０を冷却する際に、前記超伝導電線１３および前記超伝導接地膜１８の冷却効率を上げることができる。
［第５実施例］
次に、本発明による電子装置である高周波デバイスの製造方法について図面に基づき、手順をおって説明する。
【００３４】
図７（Ａ）〜（Ｄ）、図８（Ｅ）〜（Ｈ）、図９（Ｉ）〜（Ｊ）は、本発明による高周波デバイスの製造方法のフローを示したものである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、一部説明を省略する。
【００３５】
まず、図７（Ａ）を参照するに、高周波デバイスを形成するため、例えば２インチのウェハから切り出したＭｇＯの単結晶からなる誘電体基板１２を用意する。
【００３６】
次に、図７（Ｂ）において、前記誘電体基板１２の第１の側に、超伝導配線を形成するため、例えばスパッタリング法により、ＹＢＣＯからなる超伝導膜１３’を形成する。また、前記ＹＢＣＯは、他に蒸着法、電子線エピタキシーなどのエピタキシー法、エキシマレーザによるＰＬＤ法などによっても形成することができる。また、同様にして前記誘電体基板１２の前記第１の側の反対側である第２の側に、ＹＢＣＯからなる超伝導接地膜１８を形成する。
【００３７】
次に、図７（Ｃ）において、フォトリソグラフィー法によって、前記超伝導膜１３’に、線幅０．５ｍｍのミアンダ上のパターニングを施して、超伝導配線１３を形成する。
【００３８】
次に、図７（Ｄ）において、まず前記誘電体基板１２の第１の側において、メタルマスクを用いて、ミアンダパターンの一部を覆うように、真空蒸着法を用いてＡｇ／Ｐｄ／Ｃｒからなる配線電極１６ａおよび１６ｂを形成する。同様に、前記超伝導接地膜１８の略全面に、真空蒸着法でＡｇ／Ｐｄ／Ｃｒからなる接地電極１９を形成する。
【００３９】
ここで、前記誘電体基板１２、前記超伝導配線１３、前記配線電極１６ａ，１６ｂおよび接地電極１９からなる配線板１０Ａが完成する。次に前記配線板１０Ａを、金属筐体に設置するため、次に当該金属筐体について説明する。
【００４０】
図８（Ｅ）は前記配線板１０Ａを設置するための金属筐体１１の断面図である。
【００４１】
図８（Ｆ）において、前記金属筐体１１に、Ｉｎシート２０を設置する。また、前記Ｉｎシート２０は、第１実施例の図３の説明で前記したように、厚さが０．０５〜０．５ｍｍのものを用いる必要があり、本実施例の場合は厚さが０．１ｍｍのものを用いている。
【００４２】
次に、図８（Ｇ）において、前記Ｉｎシート２０が設置された前記金属筐体１１に、図７（Ａ）〜（Ｄ）の工程で形成した前記配線板１０Ａを設置する。その際に、前記配線板１０Ａの前記接地電極１９と、前記金属筐体１１が、前記Ｉｎシート２０を介して接触するようにする。
【００４３】
次に、図８（Ｈ）において、それぞれ中心導体１５ａおよび１５ｂを有する同軸コネクタ１４ａおよび１４ｂを前記金属筐体１１に取り付ける。このとき、前記中心導体１５ａおよび１５ｂがそれぞれ前記配線電極１６ａおよび１６ｂに接触して電気的に接続する構成とする。このようにして、前記同軸コネクタ１４ａから順に前記中心導体１５ａ、前記配線電極１６ａ、前記超伝導配線１３、前記配線電極１６ｂ、前記中心導体１５ｂおよび前記同軸コネクタ１４ｂへの高周波の伝送経路が完成する。
【００４４】
また、第１実施例の説明で前記したように、前記中心導体１５ａおよび１５ｂの弾性力によって前記誘電体基板１２が前記金属筐体に略２０ｇの力で押し付けられている。そのため、前記Ｉｎシート２０が変形して、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の接触面積が増加する。その結果、前記Ｉｎシート２０を介して前記接地電極１９と前記金属筐体１１の電気抵抗が低減すると共に、熱抵抗も低減させることができる。その結果、前記接地電極１９に接する前記超伝導接地面１８の電位とアース電位である前記金属筐体１１の電位を同じにすることができ、損失の少ない高周波デバイスを形成することができる。また、前記熱抵抗を低減することができるため、例えば前記高周波デバイス１０を冷却する際に、前記超伝導電線１３および前記超伝導接地膜１８の冷却効率を上げることができる。
【００４５】
次に、図９（Ｉ）において、前記配線板１０Ａを保持する前記金属筐体１１を加熱手段２１に載置して、前記加熱手段２１により１２０℃で加熱した。この際に、融点が１５７℃である前記Ｉｎシート２０が柔らかくなり、当該Ｉｎシート２０が前記金属筐体１１および前記接地電極１９とよく馴染んで接触面積が増加する。その結果図８（Ｈ）の説明で前記したような、前記Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の境界面の電気抵抗が低減すると共に、当該境界面の熱抵抗を低減させる効果が増大する。また、このように加熱によってＩｎシートを馴染ませる工程を設けることで、必要とされる中心電極による押し付け力を小さくする効果も奏する。
【００４６】
次に、図９（Ｊ）において、前記中心導体１５ａおよび１５ｂと、前記配線電極１６ａおよび１６ｂを、こて先温度略４００℃のハンダごてを用いて、それぞれハンダ１７ａおよび１７ｂで固定して、高周波デバイス１０が完成する。
【００４７】
本実施例における高周波デバイス１０の場合、高周波の伝送経路の一部である前記中心導体１５ａおよび１５ｂに、前記誘電体基板１２を前記金属筐体１１に押し付ける機能をさらにもたせる構造としたために、前記高周波デバイス１０の小型化が可能となった。また、実際に前記高周波デバイス１０を使用する際は、前記高周波デバイス１０を冷却する必要がある。その場合、本実施例による高周波デバイス１０は、小型化されているため、冷却の際の負担が小さくすることが可能である。
【００４８】
また、前記した第５実施例は、次に示す第６実施例のように変更することが可能である。
［第６実施例］
本実施例においては、前記した第５実施例の図８（Ｇ）の工程を、図１０（Ｇ）に示すように変更する。但し、図８（Ｇ）以外の工程は、第５実施例と同一である。なお、図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図１０（Ｇ）を参照するに、前記中心導体１５ａおよび１５ｂによって前記誘電体基板１２が前記金属筐体１１に押し付けられる前に、前記配線板１０Ａを保持する前記金属筐体１１を加熱手段２１に載置して、前記加熱手段２１により１２０℃で加熱している。このような加熱工程をさらに設けることで、前記中心導体１５ａおよび１５ｂによって前記誘電体基板１２が前記金属筐体１１に押し付けられる前に前記Ｉｎシート２０が柔らかくなる。そのため、前記した図８（Ｈ）および（Ｉ）において、前記Ｉｎシート２０が変形して、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の境界面の接触面積が増加して、当該境界面の電気抵抗と熱抵抗を低減させる効果がさらに大きくなる。
［伝送特性の評価］
次に、本発明による電子装置である高周波デバイスを用いた伝送特性の評価結果を示す。
【００４９】
図１１は、前記高周波デバイスの伝送特性の測定の方法を示した図である。
【００５０】
図１１を参照するに、前記高周波デバイスを冷凍機２２によって冷却し、さらに真空容器２３によって断熱効果を高めて、前記超伝導配線１３および前記超伝導接地膜１９の抵抗値を十分に下げておく。そこで、ベクトルネットワークアナライザから供給されるパルス波を前記高周波デバイスのＩＮ側から入力し、ＯＵＴ側からパルス波の波形の乱れを観察する。そこで、前記高周波デバイスを評価したところ、周波数分散は、信号の伝送速度の変化が１％以内に抑えることができたことが確認された。
【００５１】
また、その結果、本発明による電子装置である高周波デバイスは、従来用いられていたものに比較して設置面積が約８０％と小型化することが可能であり、かつ良好な伝送特性が得られることが確認された
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。例えば、本実施例においては、電子装置の例として、高周波の遅延回路を形成する場合を示したが、その他に共振器、フィルタなどの高周波デバイスに対しても適用が可能であり、前記した実施例の場合と同様の効果を得ることが可能である。
［第７実施例］
例えば、図１２（Ａ）および（Ｂ）に、第１実施例の電子装置である高周波デバイス１０の変形例である高周波デバイス５０を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５２】
図１２（Ａ）を参照するに、本実施例は、図１で示した遅延回路を形成する前記超伝導配線１３の配線パターンを、超伝導配線５３で示すように変更した例である。
【００５３】
このように、図２（Ａ）に示した前記超伝導配線１３を変更することにより、超伝導配線によって形成されるＬＣ回路を任意に変更して、例えば、共振器、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタなど様々な高周波デバイスを形成することが可能である。図１２には、従来用いられている３段ヘアピン型マイクロスプリットフィルタの例を示している。
［第８実施例］
また、図１３（Ａ）および（Ｂ）に、第１実施例の電子装置である高周波デバイス１０の別の変形例である高周波デバイス６０を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５４】
図１３（Ａ）を参照するに、本実施例は、図２（Ａ）に示した前記超伝導配線１３を変更した別の例である。本実施例では、従来用いられている３段ディスクフィルタに本発明を適用した例である。
【００５５】
さらに、前記したようなフィルタ、共振気などを組み合わせた高周波デバイスにおいても、本発明を適用することが可能である。
（付記１） 基板の第１の面に第１の配線が形成されると共に、第１の面の反対側に位置する第２の面に第２の配線が配設された電子素子と、
該電子素子を装着する構成とされており、装着状態において前記第２の配線と接続される接地部と、前記第１の配線に接続される接続配線と、前記電子素子を前記電極に向け押圧する押圧手段とを有してなる筐体と
を具備する電子装置であって、
前記押圧手段は、前記接続配線に弾性を持たせ、該接続配線の弾性力により前記電子素子を押圧することにより、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する構成であることを特徴とする電子装置。
（付記２） 前記第１の配線および前記第２の配線は超伝導媒体よりなることを特徴とする付記１記載の電子装置。
（付記３） 前記接続配線は、同軸コネクタの中心導体であることを特徴とする付記１または２記載の電子装置。
（付記４） 前記中心導体は、Ｃｕ、Ｂｅ−Ｃｕ、りん青銅のいずれかよりなることを特徴とする付記３記載の電子装置。
（付記５） 前記第２の配線と前記接地部の間に、前記第２の配線および前記接地部を電気的に接続する接触媒体を設けたことを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか１項記載の電子装置。
（付記６） 前記接触媒体は導電性シートであることを特徴とする付記５記載の電子装置。
（付記７） 前記導電性シートはＩｎシートであることを特徴とする付記６記載の電子装置。
（付記８）前記Ｉｎシートの厚さは、０．０５〜０．５ｍｍであることを特徴とする付記７記載の電子装置。
（付記９） 前記筐体は、金属からなることを特徴とする付記１〜８のうち、いずれか１項記載の電子装置。
（付記１０） 前記第２の配線の上に、前記接触媒体と接触する膜を形成したことを特徴とする付記５〜９のうち、いずれか１項記載の電子装置。
（付記１１） 前記基板はＭｇＯよりなることを特徴とする付記１〜１０のうち、いずれか１項記載の電子装置。
（付記１２） 基板の第１の面に第１の配線が形成されると共に、第１の面の反対側に位置する第２の面に第２の配線が配設された電子素子を、接地部と接続配線を有する筐体に装着する電子装置の製造方法であって、
前記電子素子を前記筐体に載置して前記第２の配線と前記接地部を接続する工程と、
前記接続配線に前記第２の配線を接続する工程と、
前記接続配線の弾性力により前記電子素子を押圧することにより、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する工程とを有することを特徴とする電子装置の製造方法。
（付記１３） 前記第２の配線と前記接地部の間に、前記第２の配線および前記接地部を電気的に接続する接触媒体を設けたことを特徴とする付記１２記載の電子装置。
（付記１４） 前記接触媒体を加熱する工程をさらに設けたことを特徴とする付記１３記載の電子装置の製造方法。
（付記１５） 前記接触媒体はＩｎシートであることを特徴とする付記１３または１４記載の電子装置の製造方法。
（付記１６） 前記第１の配線および前記第２の配線は超伝導媒体よりなることを特徴とする付記１２〜１５のうち、いずれか１項記載の電子装置の製造方法。
（付記１７） 前記配線接続部は同軸コネクタの中心導体であることを特徴とする付記１２〜１６のうち、いずれか１項記載の電子装置の製造方法。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、金属筐体に配設された電子装置において、当該電子装置を小型化することにより省スペース化を実現し、かつ当該電子装置の冷却設備への負担を軽減することが可能となった。
【００５７】
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）および（Ｂ）は、従来の電子装置の構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は本発明による第１実施例の電子装置の分解構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】本発明による第１実施例の電子装置の要部拡大図である。
【図４】本発明による第２実施例の電子装置の要部拡大図である。
【図５】本発明による第３実施例の電子装置の要部拡大図である。
【図６】本発明による第４実施例の電子装置の要部拡大図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明による電子装置の製造方法を示す図（その１）である。
【図８】（Ｅ）〜（Ｈ）は、本発明による電子装置の製造方法を示す図（その２）である。
【図９】（Ｉ）〜（Ｊ）は、本発明による電子装置の製造方法を示す図（その３）である。
【図１０】（Ｇ）は、本発明による電子装置の製造方法を示す図（その４）である。
【図１１】本発明による電子装置の伝送特性の測定方法を示す図である。
【図１２】（Ａ）は本発明による第７実施例の電子装置の分解構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図１３】（Ａ）は本発明による第８実施例の電子装置の分解構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【符号の説明】
１０，２５，３５，４５，５０，６０，１００ 高周波デバイス
１０Ａ 配線板
１１，１０１ 金属筐体
１２，１０２ 誘電体基板
１３，５３，６３，１０３ 超伝導配線
１４ａ，１４ｂ，１０４ａ，１０４ｂ 同軸コネクタ
１５ａ，１５ｂ，２５ａ，３５ａ，４５ａ，１０５ａ，１０５ｂ 中心導体
１６ａ，１６ｂ，１０６ａ，１０６ｂ 配線電極
１７ａ，１７ｂ，１０７ａ，１０７ｂ ハンダ
１８，１０８ 超伝導接地膜
１９，１０９ 接地電極
２０，１１０ Ｉｎシート
２１ 加熱手段
２２ 冷凍機
２３ 真空容器
３０ ベクトルネットワークアナライザ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子装置に係り、特に高周波デバイスに適用して好適な電子装置に関する。
【０００２】
近年、無線通信やインターネットなどの爆発的な普及発展に伴い、高速・大容量の伝送技術が不可欠となってきている。そのためには、高周波の信号を低損失で、さらに歪の少ない状態で伝送する高品質の伝送線路が必要である。
【０００３】
前記したような高品質の伝送線路として、例えば超伝導体を適用することが考えられる。超伝導体は、通常の電気的良導体と比較して高周波領域において表面抵抗が非常に小さく、位相分散も極めて低い。したがって、例えば超伝導体を伝送線に用いたマイクロスプリット伝送線路は、次世代の伝送技術として非常に有望であり、特に超高速のデジタル回路や、ＳＦＱ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｆｌｕｘ Ｑｕａｎｔｕｍ、単一量子磁束デバイス）を実装する基板の配線などへ適用することが期待されている。
【０００４】
しかし、前記したような超伝導体を用いる場合、当該超伝導体を冷却しなければならないため、冷却手段の負担が大きいという問題がある。例えば、酸化物超伝導体の発見によって、冷却温度の条件は大幅に緩和されたものの、依然として液体窒素の沸点付近までは冷却する必要がある。そのため、実用を考慮した場合には前記したような冷却の負担を軽減することが重要である。
【０００５】
【従来の技術】
従来用いられている電子装置の例として、図１（Ａ）および（Ｂ）に、従来用いられている超伝導マイクロスプリット伝送線路を用いて遅延回路を形成した高周波デバイス１００の基本構造を示す。図１（Ａ）は平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示したＸ−Ｘ線での断面図である。
【０００６】
図１（Ａ）を参照するに、高周波デバイス１００の概要は、高周波電磁シールドが可能な金属筐体１０１に、超伝導配線１０３が形成された誘電体基板１０２が収納された構造となっている。前記金属筐体１０１には、それぞれ中心導体１０５ａおよび１０５ｂを有する同軸コネクタ１０４ａおよび１０４ｂが取り付けられている。前記中心導体１０５ａおよびｂ１０５ｂは、それぞれ前記誘電体基板上の前記超伝導配線１０３の一部を覆うように形成された配線電極１０６ａおよび１０６ｂに電気的に接触している。さらに、前記中心導体１０５ａおよび１０５ｂと、前記配線電極１０６ａおよび１０６ｂは、それぞれハンダ１０７ａおよび１０７ｂにて固定されて、電気抵抗が低減されている。このようにして、同軸コネクタ１０４ａから同軸コネクタ１０４ｂへの伝送線路である遅延回路が形成されている。
【０００７】
また、前記金属筐体１０１には、ネジ受け１１１が設けられており、前記誘電体基板１０２に取り付けられた板バネ１１２の穴を通してネジ１１３が前記ネジ受け１１１に固定されている。これは、前記板バネ１１２の弾性力で、前記板バネ１１２が取り付けられた前記誘電体基板１０２を、前記金属筐体１０１に押し付けるためのものである。詳細については後述する。
【０００８】
次に、図１（Ｂ）を参照する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０００９】
前記誘電体基板１０２の、前記超伝導配線１０３が形成されている面の反対の面には、略全面に超伝導接地膜１０８が形成されており、さらに当該超伝導接地膜１０８の膜に重ねて接地電極１０９が形成されている。前記超伝導接地電極１０９と前記金属筐体１０１の間にはＩｎシート１１０が挿入されている。前記したように、前記板バネ１１２の弾性力によって前記誘電体基板１０２が前記金属筐体に押し付けられる。そのため、前記Ｉｎシート１１０が変形して、当該Ｉｎシート１１０と、前記接地電極１０９および前記金属筐体１０１の接触面積が増加する。その結果、前記Ｉｎシート１１０を介して前記接地電極１０９と前記金属筐体１０１の電気抵抗が低減すると共に、熱抵抗も低減させることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３５５９８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した高周波デバイス１００を実際に動作させるためには、冷却する必要があり、冷凍機や断熱用の真空容器といった大規模な設備を付加する必要が有る。そのため、前記高周波デバイス１００を小型化することが可能であれば、冷凍機の熱付加を小さくすることができ、さらには断熱用の真空装置も小型化することで設備全体を小型化することが可能となり、さらにはコストを削減することが可能である。
【００１２】
しかし、前記したように、高周波デバイス１００は、前記誘電体基板１０２を前記金属筐体１０１に押し付けるための前記板バネ１１２、ネジ受け１１１などの部品を設置する必要があり、前記高周波デバイス１００を小型化する際の問題となっていた。このため、高周波デバイス１００を用いた電子装置を小型化することには限界があり、そのために前記電子装置を冷却する冷凍設備の小型化することが困難となり、冷凍設備のコスト削減の問題となっていた。
【００１３】
そこで、本発明では前記の課題を解決した新規で有用な電子装置を提供することを課題としている。
【００１４】
本発明の具体的な課題は、超伝導体を用いた高周波デバイスを含む電子装置を小型化することにより省スペース化を実現し、かつ当該電子装置を冷却する冷却設備の熱負荷を低減することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記の課題を解決するために、基板の第１の面に第１の配線が形成されると共に、第１の面の反対側に位置する第２の面に第２の配線が配設された電子素子と、該電子素子を装着する構成とされており、装着状態において前記第２の配線と接続される接地部と、前記第１の配線に接続される接続配線と、前記電子素子を前記電極に向け押圧する押圧手段とを有してなる筐体とを具備する電子装置であって、前記押圧手段は、前記接続配線に弾性を持たせ、該接続配線の弾性力により前記電子素子を押圧することにより、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する構成であることを特徴とする電子装置により、また、前記第１の配線および前記第２の配線は超伝導媒体よりなることを特徴とする電子装置により、解決する。
【００１６】
本発明によれば、前記筐体に配設された電子装置において、当該電子装置の回路の一部を形成する前記接続配線に、当該接続配線の弾性力により前記電子素子を前記筐体の前記接地部に押圧する機能を付加した。その結果、従来必要であった前記電子素子を押し付けるための構造が不用となり、前記筐体を小型化して電子装置を小型化することが可能となり、省スペースが実現し、また、そのために超伝導媒体を用いた配線を冷却する冷却設備の熱負荷を軽減することが可能となる。
【００１７】
本発明では、上記の課題を、基板の第１の面に第１の配線が形成されると共に、第１の面の反対側に位置する第２の面に第２の配線が配設された電子素子を、接地部と接続配線を有する筐体に装着する電子装置の製造方法であって、前記電子素子を前記筐体に載置して前記第２の配線と前記接地部を接続する工程と、前記接続配線に前記第２の配線を接続する工程と、前記接続配線の弾性力により、前記電子素子を押圧することにより、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する工程とを有することを特徴とする電子装置の製造方法により、解決する。
【００１８】
本発明によれば、前記筐体に配設する電子装置の製造方法において、当該電子装置の回路の一部を形成する前記接続配線に、当該接続配線の弾性力により前記電子素子を前記筐体の前記接地部に押圧する工程を設けた。その結果、従来必要であった前記電子素子を押し付けるための構造が不用となり、前記筐体を小型化して電子装置を小型化することが可能となり、省スペースが実現する。
【００１９】
そのため、例えば、電子装置内に超伝導媒体を用いた場合、当該超伝導媒体を冷却する冷却設備への負担を軽減することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面に基づき以下に説明する。
［第１実施例］
図２（Ａ）および（Ｂ）は、本発明による電子装置の例である高周波デバイス１０の基本構造図である。図２（Ａ）は平面図を示し、図２（Ｇ）は、当該平面図中に示したＸ−Ｘ面による断面図を示す。
【００２１】
図２（Ａ）を参照するに、高周波デバイス１０の概要は、高周波電磁シールドが可能な、例えばＡｌ合金からなる金属筐体１１に、超伝導配線１３が形成された誘電体基板１２が収納された構造となっている。本実施の形態の場合の前記誘電体基板１３はおよそ４０ｍｍ×２０ｍｍ程度の大きさである。前記金属筐体１１には、それぞれ中心導体１５ａ、１５ｂを有する同軸コネクタ１４ａ、１４ｂが取り付けられている。前記中心導体１５ａおよびｂ１５ｂは、それぞれ前記誘電体基板上の前記超伝導配線１３の一部を覆うように形成された配線電極１６ａおよび１６ｂに電気的に接触している。さらに、前記中心導体１５ａおよび１５ｂと、前記配線電極１６ａおよび１６ｂは、それぞれハンダ１７ａおよび１７ｂにて固定されて、電気抵抗が低減されている。このようにして、同軸コネクタ１４ａから同軸コネクタ１４ｂへの伝送線路である遅延回路が形成されている。
【００２２】
次に、図２（Ｂ）を参照する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００２３】
前記誘電体基板１２の、前記超伝導配線１３が形成されている面の反対の面には、略全面に超伝導接地膜１８が形成されており、さらに当該超伝導接地膜１８を覆うように接地電極１９が形成されている。前記超伝導接地電極１９と前記金属筐体１１の間にはＩｎシート２０が挿入されている。
【００２４】
本実施の形態においては、前記同軸コネクタ１４ａおよび１４ｂから、前記中心導体１５ａおよび１５ｂが、前記誘電体基板１２に向かって斜めに取り付けられており、前記誘電体基板１２が装着された時点で前記同軸コネクタ１５ａおよび１５ｂの弾性力が、当該誘電体基板１２を押し付ける方向に働く構造としている。また、前記中心導体１５ａおよび１５ｂは、弾性力が働き、かつ当該弾性力の反力に耐えうるように直径が太いものを使用している。このようにして、前記前記中心導体１５ａおよび１５ｂの弾性力によって前記誘電体基板１２が前記金属筐体１１に押し付けられている。そのため、前記Ｉｎシート２０が変形して、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の接触面積が増加する。その結果、前記Ｉｎシート２０を介して前記接地電極１９と前記金属筐体１１の電気抵抗が低減すると共に、熱抵抗も低減させることができる。その結果、前記接地電極１９に接する前記超伝導接地面１８の電位とアース電位である前記金属筐体１１の電位を同じにすることができ、損失の少ない高周波デバイスを形成することができる。また、前記熱抵抗を低減することができるため、例えば前記高周波デバイス１０を冷却する際に、前記超伝導電線１３および前記超伝導接地膜１８の冷却効率を上げることができる。
【００２５】
また、例えば図１（Ａ）に示した従来例の場合、上記したような接触面積の増加の効果を得るために、前記ネジ受け１１１、前記板バネ１１２、前記板ネジ１１３などの部品を設ける必要が有り、その結果高周波デバイスの小型化に限界があった。しかし、図２（Ａ）および（Ｂ）に示した本実施例においては、高周波の伝送経路の一部である前記中心導体１５ａおよび１５ｂに、前記誘電体基板１２を前記金属筐体１１に押し付ける機能をさらに付加する構造としたために、前記高周波デバイス１０の小型化が可能となり、設置面積を従来品の約８０％に押さえることができる。また、実際に前記高周波デバイス１０を使用する際は、前記高周波デバイス１０を冷却する必要がある。その場合、本実施例による高周波デバイス１０は、小型化されているため、冷却の際の負担を小さくすることが可能である。
【００２６】
図３は、図２（Ｂ）にＡで示した領域の拡大図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、一部説明を省略する。
【００２７】
前記金属筐体１１は、例えばＡｌ合金からなるが、高周波電磁シールドが可能であれば他の材質を用いても良く、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどを用いることが可能である。また、前記誘電体基板１２は本実施例においてはＭｇＯの単結晶の基板を用いているが、誘電損失が少ない材料であればよく、例えばＡｌ２Ｏ３、ＬａＡｌＯ３などを用いてもよい。前記超伝導配線１３および前記超伝導接地膜１８は、ペロブスカイト酸化物であるＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７− δ（０＜δ＜０．３））からなるが、これは他のペロブスカイト酸化物、さらに他の酸化物超伝導体を用いてもよく、例えば、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系（Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａｎ−１ＣｕｎＯ２ｎ＋４）、もしくはＴｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系などの材料を用いてもよい。前記配線電極配線電極１６ａ、１６ｂおよび接地電極１９には、Ａｇ／Ｐｄ／Ｃｒ構造を用いている。
【００２８】
また、前記中心導体１５ａおよび１５ｂは弾性力によって、前記誘電体基板１２を前記金属筐体１１に略２０ｇの力で押し付ける。この押し付ける力が弱いと、前記Ｉｎシート２０の変形が十分でなく、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の接触面積の増加量が少なく、十分な効果が得られない。また、押し付ける力が強すぎると前記誘電体基板１２が破損してしまう。そのため、本実施例においては、前記誘電体基板１２を５ｇ〜７０ｇ程度の力で押し付けることが必要である。さらに、前記Ｉｎシート２０は、本実施例においては厚さが０．１ｍｍのものを使用している。前記Ｉｎシートの厚さが薄すぎると前記したように、前記Ｉｎシート２０の変形による効果が十分に得られず、また厚すぎると後述する加熱工程において前記Ｉｎシート２０の熱膨張により、前記誘電体基板１２が破損してしまう恐れがあるため、前記Ｉｎシート２０の厚さは、０．０５〜０．５ｍｍのものを使用する必要がある。
【００２９】
また、前記中心導体１５ａおよび１５ｂは押し付け力に耐えられる十分な強度を持つと共に弾性力があり、さらには高周波の伝送経路の一部であるため、電気抵抗値が低い材質を用いる必要がある。本実施例では、Ｃｕを用いているが、他にも例えば、Ｂｅ−Ｃｕ、りん青銅などを使用しても、本実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
また、図３に示した前記中心導体１５ａは、次に図４〜６示すように変更することが可能である。
［第２実施例］
図４は、図３で示した第１実施例の電子装置である高周波デバイス１０の変形例である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３１】
図４を参照するに、本実施例の高周波デバイス２５においては、中心導体２５ａが前記コネクタ１４ａ側から前記配線電極１６ａに向かって曲線状になっておる。具体的には、前記中心導体２５ａが、前記コネクタ１４ａ側から離れるに従い前記誘電体基板１２にづいていく曲線状となっている。本実施例においても、前記中心導体２５ａによって前記誘電体基板１２を前記金属筐体１１に押し付けることにより、第１実施例に前記した場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、前記Ｉｎシート２０が変形して、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の接触面積が増加する。その結果、前記Ｉｎシート２０を介して前記接地電極１９と前記金属筐体１１の電気抵抗が低減すると共に、熱抵抗も低減させることができる。その結果、前記接地電極１９に接する前記超伝導接地面１８の電位とアース電位である前記金属筐体１１の電位を同じにすることができ、損失の少ない高周波デバイスを形成することができる。また、前記熱抵抗を低減することができるため、例えば前記高周波デバイス１０を冷却する際に、前記超伝導電線１３および前記超伝導接地膜１８の冷却効率を上げることができる。
［第３実施例］
図５は、図３で示した電子装置である高周波デバイス１０の別の変形例である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
図５を参照するに、本実施例の高周波デバイス３５においては、中心導体３５ａが前記コネクタ１４ａ側から前記配線電極１６ａに向かって折れ曲がっている。具体的には、前記中心導体３５ａは、前記誘電体基板１２に略平行な部分と、前記誘電体基板１２に略垂直な部分を有する。本実施例においても、前記中心導体３５ａによって前記誘電体基板１２を前記金属筐体１１に押し付けることにより、第１実施例に前記した場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、前記Ｉｎシート２０が変形して、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の接触面積が増加する。その結果、前記Ｉｎシート２０を介して前記接地電極１９と前記金属筐体１１の電気抵抗が低減すると共に、熱抵抗も低減させることができる。その結果、前記接地電極１９に接する前記超伝導接地面１８の電位とアース電位である前記金属筐体１１の電位を同じにすることができ、損失の少ない高周波デバイスを形成することができる。また、前記熱抵抗を低減することができるため、例えば前記高周波デバイス１０を冷却する際に、前記超伝導電線１３および前記超伝導接地膜１８の冷却効率を上げることができる。
［第４実施例］
図６は、図３で示した電子装置である高周波デバイス１０のさらに別の変形例である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３３】
図６を参照するに、本実施例においては、中心導体４５ａが前記コネクタ１４ａ側から前記配線電極１６ａに接触するまで、前記誘電体基板１２と略水平な構造となっている。第１実施例においては前記中心導体１５ａが、前記コネクタ１４ａ側から前記配線電極１６ａに向かって斜めの構造、すなわち前記誘電体基板１２と非平行な構造となっていた。しかし、前記中心導体４５ａは、押し付け力に耐えられる十分な強度を持つと共に弾性力があり、さらには高周波の伝送経路の一部であるため、抵抗値が低いという条件を満たす。具体的には、前記中心導体４５ａが前記誘電体基板１２と略平行であるのは、当該中心導体４５ａが弾性変形した後の形であり、例えば実施例１に示した場合において、前記中心導体１５ａの弾性変形が著しい場合である。すなわち、当該条件を満たす範囲内において、中心導体は様々にその形状を変更することが可能である。そのため、本実施例においても、前記中心導体４５ａによって前記誘電体基板１２を前記金属筐体１１に押し付けることにより、第１実施例に前記した場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、前記Ｉｎシート２０が変形して、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の接触面積が増加する。その結果、前記Ｉｎシート２０を介して前記接地電極１９と前記金属筐体１１の電気抵抗が低減すると共に、熱抵抗も低減させることができる。その結果、前記接地電極１９に接する前記超伝導接地面１８の電位とアース電位である前記金属筐体１１の電位を同じにすることができ、損失の少ない高周波デバイスを形成することができる。また、前記熱抵抗を低減することができるため、例えば前記高周波デバイス１０を冷却する際に、前記超伝導電線１３および前記超伝導接地膜１８の冷却効率を上げることができる。
［第５実施例］
次に、本発明による電子装置である高周波デバイスの製造方法について図面に基づき、手順をおって説明する。
【００３４】
図７（Ａ）〜（Ｄ）、図８（Ｅ）〜（Ｈ）、図９（Ｉ）〜（Ｊ）は、本発明による高周波デバイスの製造方法のフローを示したものである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、一部説明を省略する。
【００３５】
まず、図７（Ａ）を参照するに、高周波デバイスを形成するため、例えば２インチのウェハから切り出したＭｇＯの単結晶からなる誘電体基板１２を用意する。
【００３６】
次に、図７（Ｂ）において、前記誘電体基板１２の第１の側に、超伝導配線を形成するため、例えばスパッタリング法により、ＹＢＣＯからなる超伝導膜１３’を形成する。また、前記ＹＢＣＯは、他に蒸着法、電子線エピタキシーなどのエピタキシー法、エキシマレーザによるＰＬＤ法などによっても形成することができる。また、同様にして前記誘電体基板１２の前記第１の側の反対側である第２の側に、ＹＢＣＯからなる超伝導接地膜１８を形成する。
【００３７】
次に、図７（Ｃ）において、フォトリソグラフィー法によって、前記超伝導膜１３’に、線幅０．５ｍｍのミアンダ上のパターニングを施して、超伝導配線１３を形成する。
【００３８】
次に、図７（Ｄ）において、まず前記誘電体基板１２の第１の側において、メタルマスクを用いて、ミアンダパターンの一部を覆うように、真空蒸着法を用いてＡｇ／Ｐｄ／Ｃｒからなる配線電極１６ａおよび１６ｂを形成する。同様に、前記超伝導接地膜１８の略全面に、真空蒸着法でＡｇ／Ｐｄ／Ｃｒからなる接地電極１９を形成する。
【００３９】
ここで、前記誘電体基板１２、前記超伝導配線１３、前記配線電極１６ａ，１６ｂおよび接地電極１９からなる配線板１０Ａが完成する。次に前記配線板１０Ａを、金属筐体に設置するため、次に当該金属筐体について説明する。
【００４０】
図８（Ｅ）は前記配線板１０Ａを設置するための金属筐体１１の断面図である。
【００４１】
図８（Ｆ）において、前記金属筐体１１に、Ｉｎシート２０を設置する。また、前記Ｉｎシート２０は、第１実施例の図３の説明で前記したように、厚さが０．０５〜０．５ｍｍのものを用いる必要があり、本実施例の場合は厚さが０．１ｍｍのものを用いている。
【００４２】
次に、図８（Ｇ）において、前記Ｉｎシート２０が設置された前記金属筐体１１に、図７（Ａ）〜（Ｄ）の工程で形成した前記配線板１０Ａを設置する。その際に、前記配線板１０Ａの前記接地電極１９と、前記金属筐体１１が、前記Ｉｎシート２０を介して接触するようにする。
【００４３】
次に、図８（Ｈ）において、それぞれ中心導体１５ａおよび１５ｂを有する同軸コネクタ１４ａおよび１４ｂを前記金属筐体１１に取り付ける。このとき、前記中心導体１５ａおよび１５ｂがそれぞれ前記配線電極１６ａおよび１６ｂに接触して電気的に接続する構成とする。このようにして、前記同軸コネクタ１４ａから順に前記中心導体１５ａ、前記配線電極１６ａ、前記超伝導配線１３、前記配線電極１６ｂ、前記中心導体１５ｂおよび前記同軸コネクタ１４ｂへの高周波の伝送経路が完成する。
【００４４】
また、第１実施例の説明で前記したように、前記中心導体１５ａおよび１５ｂの弾性力によって前記誘電体基板１２が前記金属筐体に略２０ｇの力で押し付けられている。そのため、前記Ｉｎシート２０が変形して、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の接触面積が増加する。その結果、前記Ｉｎシート２０を介して前記接地電極１９と前記金属筐体１１の電気抵抗が低減すると共に、熱抵抗も低減させることができる。その結果、前記接地電極１９に接する前記超伝導接地面１８の電位とアース電位である前記金属筐体１１の電位を同じにすることができ、損失の少ない高周波デバイスを形成することができる。また、前記熱抵抗を低減することができるため、例えば前記高周波デバイス１０を冷却する際に、前記超伝導電線１３および前記超伝導接地膜１８の冷却効率を上げることができる。
【００４５】
次に、図９（Ｉ）において、前記配線板１０Ａを保持する前記金属筐体１１を加熱手段２１に載置して、前記加熱手段２１により１２０℃で加熱した。この際に、融点が１５７℃である前記Ｉｎシート２０が柔らかくなり、当該Ｉｎシート２０が前記金属筐体１１および前記接地電極１９とよく馴染んで接触面積が増加する。その結果図８（Ｈ）の説明で前記したような、前記Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の境界面の電気抵抗が低減すると共に、当該境界面の熱抵抗を低減させる効果が増大する。また、このように加熱によってＩｎシートを馴染ませる工程を設けることで、必要とされる中心電極による押し付け力を小さくする効果も奏する。
【００４６】
次に、図９（Ｊ）において、前記中心導体１５ａおよび１５ｂと、前記配線電極１６ａおよび１６ｂを、こて先温度略４００℃のハンダごてを用いて、それぞれハンダ１７ａおよび１７ｂで固定して、高周波デバイス１０が完成する。
【００４７】
本実施例における高周波デバイス１０の場合、高周波の伝送経路の一部である前記中心導体１５ａおよび１５ｂに、前記誘電体基板１２を前記金属筐体１１に押し付ける機能をさらにもたせる構造としたために、前記高周波デバイス１０の小型化が可能となった。また、実際に前記高周波デバイス１０を使用する際は、前記高周波デバイス１０を冷却する必要がある。その場合、本実施例による高周波デバイス１０は、小型化されているため、冷却の際の負担が小さくすることが可能である。
【００４８】
また、前記した第５実施例は、次に示す第６実施例のように変更することが可能である。
［第６実施例］
本実施例においては、前記した第５実施例の図８（Ｇ）の工程を、図１０（Ｇ）に示すように変更する。但し、図８（Ｇ）以外の工程は、第５実施例と同一である。なお、図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図１０（Ｇ）を参照するに、前記中心導体１５ａおよび１５ｂによって前記誘電体基板１２が前記金属筐体１１に押し付けられる前に、前記配線板１０Ａを保持する前記金属筐体１１を加熱手段２１に載置して、前記加熱手段２１により１２０℃で加熱している。このような加熱工程をさらに設けることで、前記中心導体１５ａおよび１５ｂによって前記誘電体基板１２が前記金属筐体１１に押し付けられる前に前記Ｉｎシート２０が柔らかくなる。そのため、前記した図８（Ｈ）および（Ｉ）において、前記Ｉｎシート２０が変形して、当該Ｉｎシート２０と、前記接地電極１９および前記金属筐体１１の境界面の接触面積が増加して、当該境界面の電気抵抗と熱抵抗を低減させる効果がさらに大きくなる。
［伝送特性の評価］
次に、本発明による電子装置である高周波デバイスを用いた伝送特性の評価結果を示す。
【００４９】
図１１は、前記高周波デバイスの伝送特性の測定の方法を示した図である。
【００５０】
図１１を参照するに、前記高周波デバイスを冷凍機２２によって冷却し、さらに真空容器２３によって断熱効果を高めて、前記超伝導配線１３および前記超伝導接地膜１９の抵抗値を十分に下げておく。そこで、ベクトルネットワークアナライザから供給されるパルス波を前記高周波デバイスのＩＮ側から入力し、ＯＵＴ側からパルス波の波形の乱れを観察する。そこで、前記高周波デバイスを評価したところ、周波数分散は、信号の伝送速度の変化が１％以内に抑えることができたことが確認された。
【００５１】
また、その結果、本発明による電子装置である高周波デバイスは、従来用いられていたものに比較して設置面積が約８０％と小型化することが可能であり、かつ良好な伝送特性が得られることが確認された
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。例えば、本実施例においては、電子装置の例として、高周波の遅延回路を形成する場合を示したが、その他に共振器、フィルタなどの高周波デバイスに対しても適用が可能であり、前記した実施例の場合と同様の効果を得ることが可能である。
［第７実施例］
例えば、図１２（Ａ）および（Ｂ）に、第１実施例の電子装置である高周波デバイス１０の変形例である高周波デバイス５０を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５２】
図１２（Ａ）を参照するに、本実施例は、図１で示した遅延回路を形成する前記超伝導配線１３の配線パターンを、超伝導配線５３で示すように変更した例である。
【００５３】
このように、図２（Ａ）に示した前記超伝導配線１３を変更することにより、超伝導配線によって形成されるＬＣ回路を任意に変更して、例えば、共振器、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタなど様々な高周波デバイスを形成することが可能である。図１２には、従来用いられている３段ヘアピン型マイクロスプリットフィルタの例を示している。
［第８実施例］
また、図１３（Ａ）および（Ｂ）に、第１実施例の電子装置である高周波デバイス１０の別の変形例である高周波デバイス６０を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５４】
図１３（Ａ）を参照するに、本実施例は、図２（Ａ）に示した前記超伝導配線１３を変更した別の例である。本実施例では、従来用いられている３段ディスクフィルタに本発明を適用した例である。
【００５５】
さらに、前記したようなフィルタ、共振気などを組み合わせた高周波デバイスにおいても、本発明を適用することが可能である。
（付記１） 基板の第１の面に第１の配線が形成されると共に、第１の面の反対側に位置する第２の面に第２の配線が配設された電子素子と、
該電子素子を装着する構成とされており、装着状態において前記第２の配線と接続される接地部と、前記第１の配線に接続される接続配線と、前記電子素子を前記電極に向け押圧する押圧手段とを有してなる筐体と
を具備する電子装置であって、
前記押圧手段は、前記接続配線に弾性を持たせ、該接続配線の弾性力により前記電子素子を押圧することにより、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する構成であることを特徴とする電子装置。
（付記２） 前記第１の配線および前記第２の配線は超伝導媒体よりなることを特徴とする付記１記載の電子装置。
（付記３） 前記接続配線は、同軸コネクタの中心導体であることを特徴とする付記１または２記載の電子装置。
（付記４） 前記中心導体は、Ｃｕ、Ｂｅ−Ｃｕ、りん青銅のいずれかよりなることを特徴とする付記３記載の電子装置。
（付記５） 前記第２の配線と前記接地部の間に、前記第２の配線および前記接地部を電気的に接続する接触媒体を設けたことを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか１項記載の電子装置。
（付記６） 前記接触媒体は導電性シートであることを特徴とする付記５記載の電子装置。
（付記７） 前記導電性シートはＩｎシートであることを特徴とする付記６記載の電子装置。
（付記８）前記Ｉｎシートの厚さは、０．０５〜０．５ｍｍであることを特徴とする付記７記載の電子装置。
（付記９） 前記筐体は、金属からなることを特徴とする付記１〜８のうち、いずれか１項記載の電子装置。
（付記１０） 前記第２の配線の上に、前記接触媒体と接触する膜を形成したことを特徴とする付記５〜９のうち、いずれか１項記載の電子装置。
（付記１１） 前記基板はＭｇＯよりなることを特徴とする付記１〜１０のうち、いずれか１項記載の電子装置。
（付記１２） 基板の第１の面に第１の配線が形成されると共に、第１の面の反対側に位置する第２の面に第２の配線が配設された電子素子を、接地部と接続配線を有する筐体に装着する電子装置の製造方法であって、
前記電子素子を前記筐体に載置して前記第２の配線と前記接地部を接続する工程と、
前記接続配線に前記第２の配線を接続する工程と、
前記接続配線の弾性力により前記電子素子を押圧することにより、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する工程とを有することを特徴とする電子装置の製造方法。
（付記１３） 前記第２の配線と前記接地部の間に、前記第２の配線および前記接地部を電気的に接続する接触媒体を設けたことを特徴とする付記１２記載の電子装置。
（付記１４） 前記接触媒体を加熱する工程をさらに設けたことを特徴とする付記１３記載の電子装置の製造方法。
（付記１５） 前記接触媒体はＩｎシートであることを特徴とする付記１３または１４記載の電子装置の製造方法。
（付記１６） 前記第１の配線および前記第２の配線は超伝導媒体よりなることを特徴とする付記１２〜１５のうち、いずれか１項記載の電子装置の製造方法。
（付記１７） 前記配線接続部は同軸コネクタの中心導体であることを特徴とする付記１２〜１６のうち、いずれか１項記載の電子装置の製造方法。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、金属筐体に配設された電子装置において、当該電子装置を小型化することにより省スペース化を実現し、かつ当該電子装置の冷却設備への負担を軽減することが可能となった。
【００５７】
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）および（Ｂ）は、従来の電子装置の構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は本発明による第１実施例の電子装置の分解構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】本発明による第１実施例の電子装置の要部拡大図である。
【図４】本発明による第２実施例の電子装置の要部拡大図である。
【図５】本発明による第３実施例の電子装置の要部拡大図である。
【図６】本発明による第４実施例の電子装置の要部拡大図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明による電子装置の製造方法を示す図（その１）である。
【図８】（Ｅ）〜（Ｈ）は、本発明による電子装置の製造方法を示す図（その２）である。
【図９】（Ｉ）〜（Ｊ）は、本発明による電子装置の製造方法を示す図（その３）である。
【図１０】（Ｇ）は、本発明による電子装置の製造方法を示す図（その４）である。
【図１１】本発明による電子装置の伝送特性の測定方法を示す図である。
【図１２】（Ａ）は本発明による第７実施例の電子装置の分解構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図１３】（Ａ）は本発明による第８実施例の電子装置の分解構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【符号の説明】
１０，２５，３５，４５，５０，６０，１００ 高周波デバイス
１０Ａ 配線板
１１，１０１ 金属筐体
１２，１０２ 誘電体基板
１３，５３，６３，１０３ 超伝導配線
１４ａ，１４ｂ，１０４ａ，１０４ｂ 同軸コネクタ
１５ａ，１５ｂ，２５ａ，３５ａ，４５ａ，１０５ａ，１０５ｂ 中心導体
１６ａ，１６ｂ，１０６ａ，１０６ｂ 配線電極
１７ａ，１７ｂ，１０７ａ，１０７ｂ ハンダ
１８，１０８ 超伝導接地膜
１９，１０９ 接地電極
２０，１１０ Ｉｎシート
２１ 加熱手段
２２ 冷凍機
２３ 真空容器
３０ ベクトルネットワークアナライザ
Claims (5)
- 基板の第１の面に第１の配線が形成されると共に、第１の面の反対側に位置する第２の面に第２の配線が配設された電子素子と、
該電子素子を装着する構成とされており、装着状態において前記第２の配線と接続される接地部と、前記第１の配線に接続される接続配線と、前記電子素子を前記電極に向け押圧する押圧手段とを有してなる筐体とを具備する電子装置であって、
前記押圧手段は、前記接続配線に弾性を持たせ、該接続配線の弾性力により前記電子素子を押圧することにより、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する構成であることを特徴とする電子装置。 - 前記第１の配線および前記第２の配線は超伝導媒体よりなることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
- 前記接続配線は、同軸コネクタの中心導体であることを特徴とする請求項１または２記載の電子装置。
- 前記第２の配線と前記接地部の間に、前記第２の配線および前記接地部を電気的に接続する接触媒体を設けたことを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項記載の電子装置。
- 基板の第１の面に第１の配線が形成されると共に、第１の面の反対側に位置する第２の面に第２の配線が配設された電子素子を、接地部と接続配線を有する筐体に装着する電子装置の製造方法であって、
前記電子素子を前記筐体に載置して前記第２の配線と前記接地部を接続する工程と、
前記接続配線に前記第１の配線を接続する工程と、
前記接続配線の弾性力により前記電子素子を押圧することにより、前記電子素子を前記接地部に向け押圧する工程とを有することを特徴とする電子装置の製造方法。
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2003
- 2003-02-24 JP JP2003045967A patent/JP2004259752A/ja active Pending
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