JP2954562B2

JP2954562B2 - 超伝導平面回路及びその製造方法

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Publication number: JP2954562B2
Application number: JP10013825A
Authority: JP
Inventors: 博紀星崎; 雅志布施; 伸義榊原
Original assignee: IDOTAI TSUSHIN SENTAN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Current assignee: IDOTAI TSUSHIN SENTAN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-09-27
Anticipated expiration: 2018-01-27
Also published as: JPH11214757A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超伝導平面回路及
びその製造方法に関し、詳しくは高温超伝導平面回路の
給電部における電極構造及び接続構造と、その製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、超伝導特性を利用したフィルタ回
路やアンプ回路等の超伝導平面回路に関する研究、開発
が盛んに行われている。このような超伝導平面回路は、
特定の温度条件下で電気抵抗をほぼ０とすることができ
るため、移動体通信や衛星通信等で用いられるマイクロ
波集積回路に適用することにより、信号損失の大幅な低
減や周波数応答性の向上等、金属配線を用いた回路には
ない優れた特性を実現することができる。

【０００３】ところで、上述したように、超伝導平面回
路において超伝導特性を実現するためには、例えば超伝
導フィルタ回路部分を所定の温度条件下に保持する必要
がある。そのため、通常の金属配線部分と、超伝導フィ
ルタ回路との接続構造としては、金属配線側からの熱伝
導を抑制しつつ、伝達される信号の整合性を確保する必
要がある。

【０００４】従来技術に係る超伝導平面回路の電極構造
及び接続構造について、図５を参照して説明する。図５
（ａ）において、例えば超伝導フィルタ回路１０は、酸
化マグネシウムの基板１上に図示を省略した所定の回路
パターン２が形成され、その端部２ａにおいて、基板外
部から延在するコネクタ電極４との電気的な接続が行わ
れる。

【０００５】具体的には、図５（ｂ）に示すように、酸
化マグネシウム（ＭｇＯ）の基板１上にイットリウム
（Ｙ）、バリウム（Ｂａ）、銅オキサイド（ＣｕＯ）か
らなるＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（以下、ＹＢＣＯ系と記
す）等の超伝導薄膜により、フィルタ回路のパターン２
が形成される。そして、フィルタ回路のパターン２の端
部２ａにおいて、超伝導薄膜上から基板１上に延在する
金（Ａｕ）単層からなる電極層を形成することにより、
フィルタ回路を構成する超伝導薄膜をＡｕによりメタラ
イズ化するとともに、基板１上に延在する電極パッド３
を形成する。

【０００６】さらに、電極パッド３と同等の幅を有し、
Ａｕからなるリボン状の配線６を電極パッド３及び基板
１外部から延在するコネクタ電極４にボンディングする
ことにより、基板１外部から所定の電位を超伝導フィル
タ回路１０に供給する給電部が形成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような高温超伝導フィルタ回路の電極構造及び接続構
造においては、以下のような問題を有している。電極パッド３を構成するＡｕと、超伝導薄膜の密着性
は非常に悪い。また、電極パッド３を構成するＡｕと、
基板１を構成するＭｇＯとの密着性も悪い。この基板１
との密着性を改善する目的で、電極パッド３を構成する
金属にＴｉ（チタン）等の活性金属を用いると、超伝導
薄膜との電気接続がとれなくなる。超伝導回路と、所定の給電電位を供給するコネクタ電
極４との間でインピーダンス整合させるため、超伝導回
路の線路幅（回路パターンの幅）と等しいリボン幅を持
つリボン状配線６の応力が電極パッド３に直接印加され
るため、温度変化が繰り返される冷熱時に、基板１から
電極パッド３が剥離して回路装置の耐久性が劣化する。

【０００８】本発明の目的は、上記課題を解決し、超伝
導平面回路の耐久性及び動作特性を向上させることがで
きる超伝導平面回路及びその製造方法を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するためになされたものであって、外部と熱的に遮
断された系内で用いられ、該系内の所定の熱的雰囲気内
でのみ超伝導特性を示す超伝導平面回路の端部に設けら
れたメタライズ層に一部が重なり、所定の線路幅で前記
超伝導平面回路が形成された基板上に延在する第１の電
極部と、前記基板外部から延在して設けられ、前記超伝
導平面回路への給電電位が印加される第２の電極部と、
前記第１の電極部及び前記第２の電極部とを電気的に接
続する金属ワイヤと、を有する超伝導平面回路の改良技
術である。

【００１０】請求項１記載の発明は、上述の超伝導平面
回路において、前記第１の電極部の線路幅をｗ、前記金
属ワイヤの線径をｄ、前記第１の電極部の線路幅あたり
の前記金属ワイヤの本数をｎとした場合、２≦ｗ／ｎｄ
≦５の関係を満たす条件で前記金属ワイヤを前記第１の
電極部の線路幅に対し、分散して配置したことを特徴と
している。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の超伝導平面回路において、前記超伝導平面回路が形
成された基板は、酸化マグネシウムの単結晶基板であっ
て、前記第１の電極部は、前記基板との密着性が高い第
１の金属層と、前記金属ワイヤとの接合性が高い第２の
金属層と、前記第１の金属層及び前記第２の金属層との
間に介在して、拡散バリアとなる第３の金属層と、から
構成されていることを特徴としている。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載の超伝導平面回路において、前記第１の金属層は、少
なくともチタン、アルミニウム、クロムのいずれか１種
類の金属であり、前記第２の金属層は、少なくとも金、
白金のいずれか１種類の金属であり、前記第３の金属層
は、少なくともニッケル、白金のいずれか１種類の金属
であり、前記メタライズ層は、少なくとも金、白金のい
ずれか１種類の金属であり、前記金属ワイヤは、金ワイ
ヤであることを特徴としている。

【００１３】そして、請求項４記載の発明は、酸化物系
の基板上に超伝導薄膜を形成する工程と、前記超伝導薄
膜上の任意の領域にメタライズ層を形成する工程と、前
記メタライズ層の形成領域と連続する所定の回路パター
ンに対応した第１のレジスト膜を形成する工程と、前記
第１のレジスト膜をマスクとして前記基板上の前記メタ
ライズ層及び前記超伝導薄膜をエッチングし、前記超伝
導薄膜からなり、両端に前記メタライズ層が形成された
前記回路パターンを形成する工程と、前記メタライズ層
及びその近傍領域を露出する第２のレジストを形成する
工程と、前記基板上の全域に複数の金属層を順次積層す
る工程と、前記第２のレジストを除去し、前記メタライ
ズ層上及びその近傍領域に延在する前記複数の金属層を
形成する工程と、前記近傍領域に延在する前記複数の金
属層と、前記基板外部の所定の電極とを金属ワイヤによ
りボンディングする工程と、を有することを特徴として
いる。

【００１４】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の超伝導平面回路の製造方法において、前記近傍領域
に延在する前記複数の金属層の幅をｗ、前記金属ワイヤ
の線径をｄ、前記第１の電極部の線路幅あたりの前記金
属ワイヤの本数をｎとした場合、２≦ｗ／ｎｄ≦５の関
係を満たす条件で前記金属ワイヤを前記複数の金属層の
幅に対し、分散して配置したことを特徴としている。

【００１５】また、請求項６記載の発明は、請求項４又
は５記載の超伝導平面回路の製造方法において、前記基
板は、酸化マグネシウムの単結晶基板であって、前記複
数の金属層は、前記基板との密着性が高い第１の金属層
と、前記金属ワイヤとの接合性が高い第２の金属層と、
前記第１の金属層及び前記第２の金属層との間に介在し
て、拡散バリアとなる第３の金属層と、から構成されて
いることを特徴としている。

【００１６】また、請求項７記載の発明は、請求項６記
載の超伝導平面回路の製造方法において、前記第１の金
属層は、少なくともチタン、アルミニウム、クロムのい
ずれか１種類の金属であり、前記第２の金属層は、少な
くとも金、白金のいずれか１種類の金属であり、前記第
３の金属層は、少なくともニッケル、白金のいずれか１
種類の金属であり、前記メタライズ層は、少なくとも
金、白金のいずれか１種類の金属であり、前記金属ワイ
ヤは、金ワイヤであることを特徴としている。以上

【００１７】すなわち、本発明に係る超伝導平面回路及
びその製造方法は、超伝導平面回路の電極パッドを３層
構造とし、基板と直接接する第１の金属層として、基板
との密着性が高い金属を使用し、ワイヤボンディングさ
れる第２の金属層として、ワイヤ金属との接合性の高い
貴金属を使用し、第１の金属層及び前記第２の金属層と
の間に介在する第３の金属層として、第１及び第２の金
属層に使用される金属相互の（ワイヤボンディング時
の）拡散を防止する金属を使用することを特徴としてい
る。

【００１８】また、上記３層構造の電極パッドと、超伝
導平面回路（基板）外部のコネクタ電極間を所定の条件
を満たす線径及び本数の金属ワイヤでボンディング接続
することを特徴としている。したがって、本発明によれ
ば、基板と電極パッドとの密着性を向上させることがで
き、また、ワイヤ状の配線により電極パッドとコネクタ
電極とがボンディング接続されているため、温度変化の
繰り返しによる応力の集中を抑制して、電極パッドの剥
離を防止することができ、回路装置の耐久性を向上させ
ることができる。

【００１９】また、電極パッドとコネクタ電極とが所定
の線径及び本数のワイヤ状の配線によりボンディング接
続されているため、基板とコネクタ電極との間のインピ
ーダンス整合を確保しやすくなり、超伝導平面回路の動
作特性を保持することができる。また、第１の金属層
は、酸化物の基板との間の密着性に優れた材料が用いら
れるが、非常に酸化しやすいため、酸化物系超伝導体と
接触すると、超伝導体から酸素を奪って酸化し、酸素を
奪われた超伝導体の超伝導特性を劣化させる。

【００２０】本発明の製造方法によれば、基板との密着
性の高い第１の金属層が超伝導薄膜に直接接触すること
がないため、超伝導薄膜との電気接続を損なうことなく
（上記特性の劣化を生じることなく）、基板との密着性
を上げることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。まず、本発明に係る超伝導平面回路の
一実施例について、図１を参照して説明する。図１にお
いて、超伝導平面回路を構成する高温超伝導フィルタ回
路１０は、所定のフィルタ回路のパターン２が一面側に
形成されるフィルタ基板１と、超伝導薄膜による形成さ
れたフィルタ回路のパターン２と、フィルタ回路のパタ
ーン２の端部に設けられたメタライズ層（以下、端部メ
タライズ層という）８上からフィルタ基板１上に延在し
て設けられた電極パッド３と、フィルタ基板１外部から
フィルタ回路に所定の給電電位を供給するコネクタ電極
４と、電極パッド３とコネクタ電極４とをボンディング
接続するＡｕワイヤ５と、を有して構成されている。

【００２２】ここで、回路パターン２の端部メタライス
層８は給電配線部を構成し、電極パッド３は第１の電極
部を構成し、コネクタ電極４は第２の電極部を構成す
る。フィルタ基板１は、従来技術において示したよう
に、例えば、ＭｇＯ基板であって、基板１上面にはＹＢ
ＣＯ系超伝導薄膜により所定のフィルタ回路のパターン
２が形成されている。

【００２３】電極パッド３は、フィルタ回路のパターン
２の所定の端部、すなわちフィルタ基板１の外部から所
定の給電電位が供給される給電端に設けられ、パターン
２を構成する超伝導薄膜の所定の端部メタライズ層８上
からフィルタ基板１上へ延在して形成されている。ここ
で、電極パッド３は、後述するように、チタン（Ｔ
ｉ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）からなる３層構造を
有している。

【００２４】コネクタ電極４は、フィルタ基板１の外部
にあって、例えば３本の金（Ａｕ）ワイヤに接続された
電極パッド３を介してフィルタ回路に所定の給電電位を
供給する。次に、上述した実施例における電極パッドの
構造について、図２を参照して説明する。

【００２５】図２に示すように、電極パッド３は、フィ
ルタ基板１上に形成された超伝導薄膜による回路パター
ン２の所定の端部メタライズ層８上からフィルタ基板１
上に延在して形成される。そして、電極パッド３は、例
えば３層構造を有し、フィルタ基板１と直接接する最下
層（第１の金属層）としてＴｉの薄膜層３ａ、Ａｕワイ
ヤ５によりボンディング接続される最上層（第２の金属
層）としてＡｕの薄膜層３ｂ、Ｔｉ及びＡｕの薄膜層３
ａ、３ｂ間の中間層（第３の金属層）としてＰｔの薄膜
層３ｃを積層して形成されている。

【００２６】すなわち、Ｔｉの薄膜層３ａは、フィルタ
基板１のＭｇＯとの密着性を確保し、Ａｕの薄膜層３ｂ
は、Ａｕワイヤ５との接合性を確保する。また、中間層
のＰｔの薄膜層３ｃは、Ｔｉ及びＡｕの薄膜層３ａ、３
ｂ相互の密着性を高めるとともに、ワイヤボンディング
時の相互の金属原子の拡散を防止する拡散バリアとして
機能する。

【００２７】なお、回路パターン２と電極パッド３の最
下層のＴｉの薄膜層３ａとの境界面は、回路パターン２
を構成する超伝導薄膜を、Ａｕ等により予めメタライズ
化して形成した層（メタライズ層８）を介することによ
り、良好な電気伝導性が確保されている。Ａｕワイヤ５
は、ワイヤの線径をｄ、ワイヤの本数をｎ、電極パッド
３の線路幅をｗとした場合、次の関係を満たすように設
定される。

【００２８】２≦ｗ／ｎｄ≦５・・・（１）そして、上記条件の関係を満たす線径ｄのｎ本のＡｕワ
イヤ５は、電極パッド３の線路幅ｗに対して、分散して
配置するように電極パッド３及びコネクタ電極４にボン
ディング接続される。次に、（１）式に示した金属ワイ
ヤ２と電極パッドとの関係について、さらに詳しく説明
する。

【００２９】まず、上記（１）式を導出するために行っ
た実験の条件を表１に示す。（以下余白）

【００３０】

【表１】

【００３１】表１に示すように、本実施例のフィルタ回
路の評価のために設定した実験の条件は、フィルタ基板
１として、６０×５０×０．５ｍｍのＭｇＯ基板を用
い、フィルタ回路を構成する超伝導薄膜として、膜厚４
００ｎｍのＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-X（以下、ＹＢＣＯ膜と記
す）を用いた。そして、フィルタ回路のパターン２とし
て、線路幅（ｗ）０．５ｍｍのマイクロストリップライ
ン１１段を用い、図３に示すようなフィルタ特性を、通
過帯域８２４〜８４９ＭＨｚ、挿入損失０．０５ｄＢと
なるように設定した。

【００３２】一般に、常温で動作する通常のフィルタ回
路においては、フィルタの挿入損失が大きいため、フィ
ルタリップルは挿入損失に対して十分に小さい。一方、
超伝導フィルタにおいては、フィルタの挿入損失が非常
に小さくなるため、フィルタリップルは挿入損失と同程
度の値となり、挿入損失を上回ることもある。また、シ
ャープスカートなフィルタ通過特性を得るために、多段
化を進めることもフィルタリップルの増大要因となる。
しかしながら、フィルタリップルが挿入損失に対し、極
端に大きくなると、超伝導フィルタの低損失性が損なわ
れ、実用性に劣るため、超伝導フィルタのフィルタリッ
プルは、図３に示すように、挿入損失と同程度に抑える
必要がある。

【００３３】また、回路パターン２の端部には、Ａｕ７
００ｎｍのメタライズ層８を設定した。さらに、電極パ
ッド３として、４０ｎｍのＴｉ、５０ｎｍのＰｔ、１０
００ｎｍのＡｕを順次積層した３層構造とし、コネクタ
電極４に接続するためのＡｕワイヤ５の線径（ｄ）を５
０μｍと設定した。

【００３４】上記実験条件により、フィルタリップル及
び冷熱耐久性能を測定した実験結果を表２に示す。（以下余白）

【００３５】

【表２】

【００３６】表２に示す従来１の例は、図５に示したよ
うな、回路幅と同じ幅０．５ｍｍ、厚さ５０μｍのリボ
ン状配線６によりＡｕ単層の電極パッド３と基板外部の
コネクタ電極４とを接続する従来の構成において、フィ
ルタリップル特性及び冷熱耐久性能を検証したものであ
る。従来１の構成においては、電極パッド３の線路幅と
同等の幅のリボン状配線６により接続されていたため、
（線路幅／ワイヤ幅）比率は１となり、線路幅とのイン
ピーダンスの整合性が良好であるため、フィルタリップ
ルが０．０７ｄＢとなって、挿入損失の０．０５ｄＢと
同程度に収まっている。

【００３７】一方、電極パッド３が基板１を構成するＭ
ｇＯと密着性の悪いＡｕの単層構造であり、リボン幅が
大きいため、冷熱時に電極パッド３に印加される繰り返
し応力も大きくなり、温度変化を繰り返す冷熱耐久性能
がわずか２サイクルと、極めて低い性能結果しか得られ
なかった。一般に、高温超伝導フィルタ回路において
は、少なくとも１０サイクル以上の冷熱耐久性能が必要
とされており、１０サイクルより小さい場合には実用に
適さない。

【００３８】また、従来２の例は、図５における電極パ
ッド３を、Ａｕの単層構造から図２に示したＡｕのメタ
ライズ層８を介してチタン（４０ｎｍ）／Ｐｔ（５０ｎ
ｍ）／Ａｕ（１０００ｎｍ）の３層構造に変更し、回路
幅と同じ幅０．５ｍｍ、厚さ５０μｍのリボン状配線６
により電極パッド３と基板外部のコネクタ電極４とを接
続する構成において、フィルタリップル特性及び冷熱耐
久性能を検証したものである。

【００３９】フィルタリップルは、従来１と同様に、
０．０７ｄＢで挿入損失と同程度に収まっているが、冷
熱耐久性能は５サイクルであって、基板１との密着性が
向上したことにより従来１の例よりも改善されてはいる
ものの、未だ実用性に劣る。次に、線径５０μｍのＡｕ
ワイヤを用い、ワイヤ本数ｎを変えて、ｗ／ｎｄで表さ
れる（線路幅／ワイヤ幅）比率を順次変化させて従来例
より大きくしたときのフィルタリップル特性及び回路装
置の耐久性を検証した。

【００４０】（線路幅／ワイヤ幅）比率が大きくなる
程、フィルタリップルの値が大きくなるが、（線路幅／
ワイヤ幅）比率が５以下の場合には、線路幅とのインピ
ーダンスの整合が確保されており、フィルタリップルは
０．０９ｄＢ以下であるので、従来例の挿入損失とほぼ
同等となり、挿入損失０．０５ｄＢの２倍以内に収まっ
て実用に寄与することができる。

【００４１】一方、（線路幅／ワイヤ幅）比率が５より
大きくなると、フィルタリップルが急激に増大し、フィ
ルタリップルが挿入損失の１０倍以上になって、もはや
実用に適さない。また、冷熱耐久性能については、（線
路幅／ワイヤ幅）比率を２以上に大きくし、ワイヤを分
散配置したことで、冷熱時に電極パッド３に印加される
繰り返し応力が小さくなり、いずれも１００サイクル以
上の冷熱耐久性能を示した。

【００４２】以上の結果より、（線路幅／ワイヤ幅）比
率について、上記（１）式に示した２≦ｗ／ｎｄ≦５の
関係を満たす範囲で、フィルタリップル特性及び冷熱耐
久性能が実用範囲を満たすことが見出された。このよう
に、フィルタ回路のパターン２と基板１外部のコネクタ
電極４との電気的接続を行う電極パッド３の構造を、基
板１と密着性の良い金属層と、Ａｕワイヤ５との接合性
の良い金属層と、これらの金属層間に設けられた拡散拡
散バリアとしての金属層を含む、積層構造とすることに
より、基板１と電極パッド３との密着性を向上させるこ
とができるとともに、電極パッド３とコネクタ電極４と
をボンディング接続するＡｕワイヤ５の線径及び本数
を、上記（１）式に基づいて設定することにより、フィ
ルタ基板１とコネクタ電極４間のインピーダンス整合を
確保することができ、フィルタ回路の動作特性を向上さ
せることができ、かつ、冷熱時の応力の集中を抑制し
て、電極パッド３の剥離を防止することができ、回路装
置の耐久性を向上させることができる。

【００４３】次に、本発明に係る超伝導平面回路の製造
方法の一実施例について、図４を参照して説明する。ま
ず、図４（ａ）に示すように、０．５ｍｍ厚のＭｇＯ基
板１の両面に、ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-X（ＹＢＣＯ膜）２
ｂ、７を膜厚４００ｎｍで成膜する。次いで、図４
（ｂ）に示すように、基板１の上面側の所定の領域（後
述するフィルタ回路の給電端に相当する領域）にのみＡ
ｕ８ａを蒸着し、ＹＢＣＯ膜２ｂをメタライズ化する。
このとき同時に、基板１の下面全域にＡｕを蒸着してＹ
ＢＣＯ膜７をメタライズ化し、グランド面電極８ｂとす
る。

【００４４】次いで、図４（ｃ）に示すように、基板１
上面側に形成する所定のフィルタ回路のパターンに対応
させて、フォトレジスト９ａをパターニング形成する。
この際、図４（ｂ）において形成したＹＢＣＯ膜２ｂの
メタライズ層（Ａｕ８ａ）が、フィルタ回路の給電端と
なるため、フォトレジスト９ａは、メタライズ層（Ａｕ
８ａ）を含む回路パターン上に形成される。

【００４５】次いで、図４（ｄ）に示すように、パター
ニング形成されたフォトレジスト９ａをマスクとして、
基板１上面のＹＢＣＯ膜２ｂ及びメタライズ層（Ａｕ８
ａ）をエッチング除去する。フォトレジスト９ａを除去
することにより、基板１上面に、ＹＢＣＯ膜による回路
パターン２が構成され、給電端にＡｕによるメタライズ
層８が形成された所定のフィルタ回路が形成される。

【００４６】次いで、図４（ｅ）に示すように、フィル
タ回路の給電端のメタライズ層８とその近傍領域、すな
わち、図１及び図２に示した電極パッド３に相当する領
域を露出したリフトオフ用レジスト９ｂをパターニング
形成する。次いで、図４（ｆ）に示すように、基板１上
面のレジスト９ｂ上及び露出領域に、Ｔｉを膜厚４０ｎ
ｍ、Ｐｔを膜厚５０ｎｍ、Ａｕを膜厚１００ｎｍ順次ス
パッタリング法を用いて成長させ、さらにＡｕを膜厚９
００ｎｍ蒸着して、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕから構成される３
層構造の金属層３ａ、３ｃ、３ｂを形成する。

【００４７】次いで、図４（ｇ）に示すように、リフト
オフ法を用いて、レジスト９ｂ上に積層された金属層３
ａ、３ｃ、３ｂをレジスト９ｂともに除去し、フィルタ
回路の給電端のメタライズ層８上から近傍の基板１上に
延在する電極パッド３を形成する。次いで、図４（ｈ）
に示すように、基板１上面に延在する電極パッド３と基
板１外部のコネクタ電極４とを、上記（１）式に基づい
て線径及び本数が決定されたＡｕワイヤ５によりボンデ
ィング接続する。

【００４８】ここで、電極パッド３を構成する第１の金
属層（Ｔｉ）の膜厚は２０〜５０ｎｍ、第２の金属層
（Ａｕ）の膜厚は５００〜１０００ｎｍ、第３の金属層
（Ｐｔ）の膜厚は５０〜１００ｎｍであることが、上述
した表２と同等の評価結果を得るうえで有効である。ま
た、電極パッド３を構成する回路パターン２上の金属層
３と、基板１上に延在した金属層３とは、電気的に接続
されるように連続的に形成されていることはいうまでも
ない。

【００４９】なお、上述した実施例においては、メタラ
イズ層８の金属としてＡｕを使用した例を示したが、本
発明はＡｕのメタライス層に限定されるものではない。
すなわち、メタライズ層は超伝導薄膜との良好な電気接
続が可能な材料であれば、Ｐｔであってもよく、また、
これらの化合物や複合層であってもよい。また、上述し
た実施例においては、第１の金属層としてＴｉ、第２の
金属層としてＡｕ、第３の金属層としてＰｔを使用した
例を示したが、本発明はこれらの金属による積層構造に
限定されるものではない。すなわち、第１の金属層は、
基板を構成するＭｇＯやＬａＯ等の酸化物系の基板に対
して、良好な密着性を有するものであれば、アルミニウ
ム（Ａｌ）やクロム（Ｃｒ）等の金属であってもよい
し、これらの化合物であってもよい。

【００５０】また、第２の金属層は、コネクタ電極と電
気的に接続するための金属ワイヤと接合性が高い貴金属
であれば、Ｐｔ等の金属であってもよいし、その化合物
であってもよい。さらに、第３の金属層は、第１の金属
層と第２の金属層を構成する金属相互の拡散を抑制し、
かつ相互の密着性を向上させることができる金属であれ
ば、ニッケル（Ｎｉ）等の金属であってもよいし、その
化合物であってもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る超伝
導平面回路及びその製造方法によれば、電極パッドの構
造が、基板との密着性が高い金属を第１の金属層とし、
ワイヤ金属との接合性の高い貴金属を第２の金属層と
し、第１及び第２の金属層に使用される金属相互の拡散
を防止する金属を第３の金属層として構成した３層構造
を有し、また、電極パッドとコネクタ電極との接続構造
が、所定の条件を満たす線径及び本数の金属ワイヤでボ
ンディング接続する構成を有している。

【００５２】したがって、金属ワイヤの線径及び本数に
より、基板とコネクタ電極との間のインピーダンス整合
を確保しやすくなり、超伝導平面回路の動作特性を確保
することができるとともに、基板と電極パッドとの密着
性を向上させることができ、冷熱時の応力の集中を抑制
して、電極パッドの剥離を防止することができ、回路装
置の耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超伝導平面回路の一実施例を示す
概略斜視図である。

【図２】本発明に係る超伝導平面回路の電極パッドを示
す要部断面図である。

【図３】フィルタ特性を示す図である。

【図４】本発明に係る超伝導平面回路の製造方法の一実
施例を示す製造工程図である。

【図５】従来技術に係る超伝導平面回路の概略図であ
る。

【符号の説明】

１ＭｇＯ基板２回路パターン２ａ端部２ｂ、７ＹＢＣＯ膜３電極パッド３ａＴｉの薄膜層３ｂＡｕの薄膜層３ｃＰｔの薄膜層４コネクタ電極５Ａｕワイヤ６リボン状配線８メタライズ層８ａＡｕ層８ｂグランド面電極９ａ、９ｂレジスト１０高温超伝導フィルタ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０５Ｋ 1/03 ６１０Ｈ０５Ｋ 1/03 ６１０Ｂ 1/09 1/09 Ａ 1/11 1/11 Ａ 3/40 3/40 Ａ (56)参考文献特開平７−302932（ＪＰ，Ａ) 特開平３−12941（ＪＰ，Ａ) 特開平３−41782（ＪＰ，Ａ) 特開平７−297608（ＪＰ，Ａ) 特開平７−122788（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 39/02 H01L 39/24 H01P 1/203 H01L 39/00 H01L 39/22 H01L 39/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】外部と熱的に遮断された系内で用いられ、
該系内の所定の熱的雰囲気内でのみ超伝導特性を示す超
伝導平面回路の端部に設けられたメタライズ層に一部が
重なり、所定の線路幅で前記超伝導平面回路が形成され
た基板上に延在する第１の電極部と、前記基板外部から
延在して設けられ、前記超伝導平面回路への給電電位が
印加される第２の電極部と、前記第１の電極部及び前記
第２の電極部とを電気的に接続する金属ワイヤと、を有
する超伝導平面回路において、前記第１の電極部の線路幅をｗ、前記金属ワイヤの線径
をｄ、前記第１の電極部の線路幅あたりの前記金属ワイ
ヤの本数をｎとした場合、２≦ｗ／ｎｄ≦５の関係を満たす条件で前記金属ワイヤを前記第１の電極
部の線路幅に対し、分散して配置したことを特徴とする
超伝導平面回路。
【請求項２】前記超伝導平面回路が形成された基板は、
酸化マグネシウムの単結晶基板であって、前記第１の電極部は、前記基板との密着性が高い第１の
金属層と、前記金属ワイヤとの接合性が高い第２の金属
層と、前記第１の金属層及び前記第２の金属層との間に
介在して、拡散バリアとなる第３の金属層と、から構成
されていることを特徴とする請求項１記載の超伝導平面
回路。
【請求項３】前記第１の金属層は、少なくともチタン、
アルミニウム、クロムのいずれか１種類の金属であり、
前記第２の金属層は、少なくとも金、白金のいずれか１
種類の金属であり、前記第３の金属層は、少なくともニ
ッケル、白金のいずれか１種類の金属であり、前記メタライズ層は、少なくとも金、白金のいずれか１
種類の金属であり、前記金属ワイヤは、金ワイヤである
ことを特徴とする請求項２記載の超伝導平面回路。
【請求項４】酸化物系の基板上に超伝導薄膜を形成する
工程と、前記超伝導薄膜上の任意の領域にメタライズ層を形成す
る工程と、前記メタライズ層の形成領域と連続する所定の回路パタ
ーンに対応した第１のレジスト膜を形成する工程と、前記第１のレジスト膜をマスクとして前記基板上の前記
メタライズ層及び前記超伝導薄膜をエッチングし、前記
超伝導薄膜からなり、両端に前記メタライズ層が形成さ
れた前記回路パターンを形成する工程と、前記メタライズ層及びその近傍領域を露出する第２のレ
ジストを形成する工程と、前記基板上の全域に複数の金属層を順次積層する工程
と、前記第２のレジストを除去し、前記メタライズ層上及び
その近傍領域に延在する前記複数の金属層を形成する工
程と、前記近傍領域に延在する前記複数の金属層と、前記基板
外部の所定の電極とを金属ワイヤによりボンディングす
る工程と、を有することを特徴とする超伝導平面回路の製造方法。
【請求項５】前記近傍領域に延在する前記複数の金属層
の幅をｗ、前記金属ワイヤの線径をｄ、前記第１の電極
部の線路幅あたりの前記金属ワイヤの本数をｎとした場
合、２≦ｗ／ｎｄ≦５の関係を満たす条件で前記金属ワイヤを前記複数の金属
層の幅に対し、分散して配置したことを特徴とする請求
項４記載の超伝導平面回路の製造方法。
【請求項６】前記基板は、酸化マグネシウムの単結晶基
板であって、前記複数の金属層は、前記基板との密着性が高い第１の
金属層と、前記金属ワイヤとの接合性が高い第２の金属
層と、前記第１の金属層及び前記第２の金属層との間に
介在して、拡散バリアとなる第３の金属層と、から構成
されていることを特徴とする請求項４又は５記載の超伝
導平面回路の製造方法。
【請求項７】前記第１の金属層は、少なくともチタン、
アルミニウム、クロムのいずれか１種類の金属であり、
前記第２の金属層は、少なくとも金、白金のいずれか１
種類の金属であり、前記第３の金属層は、少なくともニ
ッケル、白金のいずれか１種類の金属であり、前記メタライズ層は、少なくとも金、白金のいずれか１
種類の金属であり、前記金属ワイヤは、金ワイヤである
ことを特徴とする請求項６記載の超伝導平面回路の製造
方法。