JP4213387B2 - 超伝導回路の実装構造 - Google Patents
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- H10N60/81—Containers; Mountings
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超伝導回路の実装構造に関する。特に本発明は、超伝導回路を載置する台座の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来の超伝導回路の実装構造を示す。超伝導回路基板１０は、例えば単結晶サファイア製である。超伝導回路基板１０は、金属箔３０を介して台座２０上に載置される。台座２０は、例えば略直方体で導電性を有する材料で作成される。金属箔３０は、金箔やインジウム箔等、塑性変形しやすく隙間になじみやすい材料を用いる。超伝導回路基板１０は、固定手段４０によって台座に固定される。固定手段は、例えばボルトと、台座２０に設けられたネジ穴である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超伝導回路の実装構造においては、超伝導回路基板１０を、金属箔３０を介して固定手段４０によって台座２０に固定する場合に、周辺の気体を巻き込むことになる。従って、超伝導回路基板１０と金属箔３０、ならびに金属箔３０と台座２０の間に隙間が発生することがあった。従って、前記隙間に封じ込められた気体が、超伝導回路の実装構造を格納する真空容器内に徐々に放出され、真空容器内の圧力状態が悪化する可能性があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記の課題を解決することのできる超伝導回路の実装構造を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また、従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、超伝導回路を有する超伝導回路基板と、超伝導回路基板を一面上に載置する台座と、超伝導回路基板と台座の間に位置する金属箔と、超伝導回路基板、及び金属箔を台座の一面に固定する固定手段と、超伝導回路基板、台座、金属箔、及び固定手段を格納し、真空封止された容器と、台座に設けられ、台座の金属箔に覆われている部分から台座の金属箔に接していない部分に貫通する貫通穴とを備えることを特徴とする超伝導回路の実装構造を提供する。
【０００６】
金属箔に設けられ、金属箔の超伝導回路基板に接する面から台座に接する面に貫通する貫通穴を備えてもよい。
【０００７】
台座の貫通穴と金属箔の貫通穴の少なくとも一部が重なってもよい。また、金属箔の穴は、台座の穴よりも大きくてもよい。
【０００８】
台座は、金属箔と接し、金属箔に覆われる面から異なる面に貫通する貫通穴を含む第１の部品と、一部が第１の部品の貫通穴と重なり、第１の部品に接する面とは異なる面に達する溝を含む第２の部品を有してもよい。
【０００９】
台座の貫通穴の超伝導回路基板側の開口部は、固定手段が前記超伝導回路基板を固定する位置よりも超伝導回路基板の中心側に位置してもよい。
【００１０】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなくこれらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１２】
図２は、本実施形態における超伝導回路の実装構造の一例を示す。超伝導回路基板１０は、作動条件として極低温状態を必要とするため、台座２２上に固定された状態で真空容器１００内に格納される。台座２２は、真空容器１００内のコールドヘッド１２０上に載置される。台座２２は、超伝導回路基板１０のグランドを兼ねる。冷却機１３０は、コールドヘッド１２０及び台座２２を介して超伝導回路基板１０を冷却する。超伝導回路基板１０の入力部は、真空容器１００の側壁に設けられた入力コネクタ１０２、及びセミリジッドケーブル１０４を介して、超伝導回路基板１０に接続する。また、超伝導回路基板１０の出力部は、真空容器１００の側壁に設けられた出力コネクタ１０６、及びセミリジッドケーブル１０８を介して、真空容器１００の外部と接続する。
【００１３】
真空容器１００の内部は、真空ポンプ１１０により真空に維持される。すなわち、真空容器１００の内部は、断熱された状態に維持される。真空ポンプ１１０は配管１１８を介して切替え弁１１６と接続する。切替え弁１１６は、配管１１２を介して台座２２と、配管１１４を介して真空容器１００と接続する。すなわち、真空ポンプ１１０は、切替え弁１１６の設定によって、台座２２と真空容器１００を真空吸引することができる。
【００１４】
台座２２を真空吸引することによって、金属箔３０と台座２２の隙間に巻きこまれた気体を削減することができる。これによって、金属箔３０と台座２２の密着性が向上する。密着性が向上することによって、金属箔３０と台座２２の導電性、及び伝熱性が向上する。
【００１５】
以下に真空容器１００を真空吸引する手順を示す。まず真空ポンプ１１０を台座２２に接続して、真空吸引する。次に、切替え弁１１６を操作して真空容器１００を真空吸引する。真空容器１００内を真空吸引することによって真空容器１００内は真空断熱され、冷却機１３０によって極低温を維持することができる。
【００１６】
１台の真空ポンプを用いるのではなく、台座２２と真空容器１００のそれぞれに１台ずつの真空ポンプを用いてもよい。また、配管１１２と切替え弁１１６を用いずに、台座２２の貫通穴５０と、真空容器１００の内部を同時に真空吸引してもよい。
【００１７】
図３は、本実施形態における超伝導回路基板の実装構造の一例を示す。超伝導回路基板１０は、金属箔３０を介して台座２２上に載置される。超伝導回路基板１０は、固定手段４０によって、台座２２に固定される。固定手段４０は、例えばボルトと、台座２２に設けられたネジ穴である。
【００１８】
台座２２は、例えば略直方体であり、金属箔３０に覆われる部分に貫通穴５０を有する。貫通穴５０は、台座２２の金属箔３０に覆われる部分とは異なる位置、例えば台座２２の側面に貫通する。
【００１９】
貫通穴５０の金属箔３０に覆われる側の開口部は、固定手段４０が超伝導回路基板１０を固定する位置よりも超伝導回路１０の中心側に位置する。これによって、固定手段４０が超伝導回路基板１０を固定する位置よりも超伝導回路１０の中心側に巻きこまれた気体は、貫通穴５０を通じて真空吸引される。
【００２０】
台座２２内の貫通穴５０から真空吸引する場合、金属箔３０と台座２２の隙間に介在する気体が吸引されることによって、台座２２と金属箔３０のクリアランスが小さくなる。従って、固定手段４０はボルトの緩みを防止する手段を有することが好ましい。緩みを防止する手段は、例えばスプリングワッシャである。
【００２１】
図４は、図３の変形例を示す。金属箔３０と台座２２は、それぞれ貫通穴を有する。超伝導回路基板１０を台座上に載置した場合に、台座２２の貫通穴５０と金属箔３０の貫通穴５６の少なくとも一部は重なる。従って、本実施形態においては、超伝導回路基板１０と金属箔３０の間に介在する気体と、金属箔３０と台座２２の間に介在する気体の両方を真空ポンプ１１０によって吸引することができる。これによって、金属箔３０と台座２２の密着性に加えて、超伝導回路基板１０と金属箔３０の密着性も向上させることができる。
【００２２】
図５は、図４の変形例を示す。本例は図４に示す実施例と概略同じであるが、金属箔３４の貫通穴５２の直径が、台座２２の貫通穴５０の直径よりも大きい点が異なる。金属箔３４の貫通穴５２の直径を、台座２２の貫通穴５０の直径よりも大きくすることによって、台座２２内を真空吸引した場合に、金属箔３４が台座２２の貫通穴５０に吸い込まれるのを防ぐことができる。
【００２３】
図６は、図２に示す台座２２の変形例を示す。本例に示す台座２２は、金属箔３０と接し、金属箔３０に覆われる面から異なる面に貫通する貫通穴５２を含む第１の部品２４と、一部が第１の部品２４の貫通穴５２と重なり、第１の部品２４に接する面とは異なる面に達する溝５４を含む第２の部品２６、ならびに第１の部品２４と第２の部品２６を結合する結合手段４２を有する。結合手段４２は、例えばボルトと、第２の部品２６に設けられたネジ穴４４である。
【００２４】
第１の部品２４は、例えば板状部材であり、貫通穴５２を有する。第２の部品２６は、例えば板状部材であり、第１の部品２６と接する面に溝５４を有する。第１の部品２４の貫通穴５２は、例えばドリルで作成される。第２の部品２６の溝５４は、例えばフライス盤で作成される。従って、台座２２を分割して作成することによって、台座２２の作成は容易になる。
【００２５】
図７は、図４に示した実施形態の変形例を示す。本例は図４に示した超伝導回路基板１０の固定方法と概略同じであるが、台座２２が有する貫通穴５０と、金属箔３６が有する貫通穴６０は重ならない。
【００２６】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００２７】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、超伝導回路基板と、超伝導回路基板を固定する台座の間に介在する気体を削減することで超伝導回路基板、金属箔及び台座の相互の密着性が向上する。これによって、超伝導回路基板の電気的特性、及び冷却時の温度の安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の超伝導回路の実装構造を示す図である。
【図２】本実施形態における超伝導回路の実装構造の一例を示す図である。
【図３】本実施形態における超伝導回路基板の実装構造の一例を示す図である。
【図４】本実施形態における超伝導回路基板の実装構造の一例を示す図である。
【図５】本実施形態における超伝導回路基板の実装構造の一例を示す図である。
【図６】台座２２の変形例を示す図である。
【図７】本実施形態における超伝導回路基板の実装構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 超伝導回路基板
２０、２２ 台座
２４ 第１の部品
２６ 第２の部品
３０、３２、３４、３６ 金属箔
４０ 固定手段
４２ 結合手段
４４ ネジ穴
５０、５２、５６、５８、６０ 貫通穴
５４ 溝
１００ 真空容器
１０２ 入力端子
１０４、１０８ セミリジッドケーブル
１０６ 出力端子
１１２、１１４、１１８ 配管
１１６ 切替え弁
１２０ コールドヘッド
１３０ 冷却機
【発明の属する技術分野】
本発明は、超伝導回路の実装構造に関する。特に本発明は、超伝導回路を載置する台座の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来の超伝導回路の実装構造を示す。超伝導回路基板１０は、例えば単結晶サファイア製である。超伝導回路基板１０は、金属箔３０を介して台座２０上に載置される。台座２０は、例えば略直方体で導電性を有する材料で作成される。金属箔３０は、金箔やインジウム箔等、塑性変形しやすく隙間になじみやすい材料を用いる。超伝導回路基板１０は、固定手段４０によって台座に固定される。固定手段は、例えばボルトと、台座２０に設けられたネジ穴である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超伝導回路の実装構造においては、超伝導回路基板１０を、金属箔３０を介して固定手段４０によって台座２０に固定する場合に、周辺の気体を巻き込むことになる。従って、超伝導回路基板１０と金属箔３０、ならびに金属箔３０と台座２０の間に隙間が発生することがあった。従って、前記隙間に封じ込められた気体が、超伝導回路の実装構造を格納する真空容器内に徐々に放出され、真空容器内の圧力状態が悪化する可能性があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記の課題を解決することのできる超伝導回路の実装構造を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また、従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、超伝導回路を有する超伝導回路基板と、超伝導回路基板を一面上に載置する台座と、超伝導回路基板と台座の間に位置する金属箔と、超伝導回路基板、及び金属箔を台座の一面に固定する固定手段と、超伝導回路基板、台座、金属箔、及び固定手段を格納し、真空封止された容器と、台座に設けられ、台座の金属箔に覆われている部分から台座の金属箔に接していない部分に貫通する貫通穴とを備えることを特徴とする超伝導回路の実装構造を提供する。
【０００６】
金属箔に設けられ、金属箔の超伝導回路基板に接する面から台座に接する面に貫通する貫通穴を備えてもよい。
【０００７】
台座の貫通穴と金属箔の貫通穴の少なくとも一部が重なってもよい。また、金属箔の穴は、台座の穴よりも大きくてもよい。
【０００８】
台座は、金属箔と接し、金属箔に覆われる面から異なる面に貫通する貫通穴を含む第１の部品と、一部が第１の部品の貫通穴と重なり、第１の部品に接する面とは異なる面に達する溝を含む第２の部品を有してもよい。
【０００９】
台座の貫通穴の超伝導回路基板側の開口部は、固定手段が前記超伝導回路基板を固定する位置よりも超伝導回路基板の中心側に位置してもよい。
【００１０】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなくこれらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１２】
図２は、本実施形態における超伝導回路の実装構造の一例を示す。超伝導回路基板１０は、作動条件として極低温状態を必要とするため、台座２２上に固定された状態で真空容器１００内に格納される。台座２２は、真空容器１００内のコールドヘッド１２０上に載置される。台座２２は、超伝導回路基板１０のグランドを兼ねる。冷却機１３０は、コールドヘッド１２０及び台座２２を介して超伝導回路基板１０を冷却する。超伝導回路基板１０の入力部は、真空容器１００の側壁に設けられた入力コネクタ１０２、及びセミリジッドケーブル１０４を介して、超伝導回路基板１０に接続する。また、超伝導回路基板１０の出力部は、真空容器１００の側壁に設けられた出力コネクタ１０６、及びセミリジッドケーブル１０８を介して、真空容器１００の外部と接続する。
【００１３】
真空容器１００の内部は、真空ポンプ１１０により真空に維持される。すなわち、真空容器１００の内部は、断熱された状態に維持される。真空ポンプ１１０は配管１１８を介して切替え弁１１６と接続する。切替え弁１１６は、配管１１２を介して台座２２と、配管１１４を介して真空容器１００と接続する。すなわち、真空ポンプ１１０は、切替え弁１１６の設定によって、台座２２と真空容器１００を真空吸引することができる。
【００１４】
台座２２を真空吸引することによって、金属箔３０と台座２２の隙間に巻きこまれた気体を削減することができる。これによって、金属箔３０と台座２２の密着性が向上する。密着性が向上することによって、金属箔３０と台座２２の導電性、及び伝熱性が向上する。
【００１５】
以下に真空容器１００を真空吸引する手順を示す。まず真空ポンプ１１０を台座２２に接続して、真空吸引する。次に、切替え弁１１６を操作して真空容器１００を真空吸引する。真空容器１００内を真空吸引することによって真空容器１００内は真空断熱され、冷却機１３０によって極低温を維持することができる。
【００１６】
１台の真空ポンプを用いるのではなく、台座２２と真空容器１００のそれぞれに１台ずつの真空ポンプを用いてもよい。また、配管１１２と切替え弁１１６を用いずに、台座２２の貫通穴５０と、真空容器１００の内部を同時に真空吸引してもよい。
【００１７】
図３は、本実施形態における超伝導回路基板の実装構造の一例を示す。超伝導回路基板１０は、金属箔３０を介して台座２２上に載置される。超伝導回路基板１０は、固定手段４０によって、台座２２に固定される。固定手段４０は、例えばボルトと、台座２２に設けられたネジ穴である。
【００１８】
台座２２は、例えば略直方体であり、金属箔３０に覆われる部分に貫通穴５０を有する。貫通穴５０は、台座２２の金属箔３０に覆われる部分とは異なる位置、例えば台座２２の側面に貫通する。
【００１９】
貫通穴５０の金属箔３０に覆われる側の開口部は、固定手段４０が超伝導回路基板１０を固定する位置よりも超伝導回路１０の中心側に位置する。これによって、固定手段４０が超伝導回路基板１０を固定する位置よりも超伝導回路１０の中心側に巻きこまれた気体は、貫通穴５０を通じて真空吸引される。
【００２０】
台座２２内の貫通穴５０から真空吸引する場合、金属箔３０と台座２２の隙間に介在する気体が吸引されることによって、台座２２と金属箔３０のクリアランスが小さくなる。従って、固定手段４０はボルトの緩みを防止する手段を有することが好ましい。緩みを防止する手段は、例えばスプリングワッシャである。
【００２１】
図４は、図３の変形例を示す。金属箔３０と台座２２は、それぞれ貫通穴を有する。超伝導回路基板１０を台座上に載置した場合に、台座２２の貫通穴５０と金属箔３０の貫通穴５６の少なくとも一部は重なる。従って、本実施形態においては、超伝導回路基板１０と金属箔３０の間に介在する気体と、金属箔３０と台座２２の間に介在する気体の両方を真空ポンプ１１０によって吸引することができる。これによって、金属箔３０と台座２２の密着性に加えて、超伝導回路基板１０と金属箔３０の密着性も向上させることができる。
【００２２】
図５は、図４の変形例を示す。本例は図４に示す実施例と概略同じであるが、金属箔３４の貫通穴５２の直径が、台座２２の貫通穴５０の直径よりも大きい点が異なる。金属箔３４の貫通穴５２の直径を、台座２２の貫通穴５０の直径よりも大きくすることによって、台座２２内を真空吸引した場合に、金属箔３４が台座２２の貫通穴５０に吸い込まれるのを防ぐことができる。
【００２３】
図６は、図２に示す台座２２の変形例を示す。本例に示す台座２２は、金属箔３０と接し、金属箔３０に覆われる面から異なる面に貫通する貫通穴５２を含む第１の部品２４と、一部が第１の部品２４の貫通穴５２と重なり、第１の部品２４に接する面とは異なる面に達する溝５４を含む第２の部品２６、ならびに第１の部品２４と第２の部品２６を結合する結合手段４２を有する。結合手段４２は、例えばボルトと、第２の部品２６に設けられたネジ穴４４である。
【００２４】
第１の部品２４は、例えば板状部材であり、貫通穴５２を有する。第２の部品２６は、例えば板状部材であり、第１の部品２６と接する面に溝５４を有する。第１の部品２４の貫通穴５２は、例えばドリルで作成される。第２の部品２６の溝５４は、例えばフライス盤で作成される。従って、台座２２を分割して作成することによって、台座２２の作成は容易になる。
【００２５】
図７は、図４に示した実施形態の変形例を示す。本例は図４に示した超伝導回路基板１０の固定方法と概略同じであるが、台座２２が有する貫通穴５０と、金属箔３６が有する貫通穴６０は重ならない。
【００２６】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００２７】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、超伝導回路基板と、超伝導回路基板を固定する台座の間に介在する気体を削減することで超伝導回路基板、金属箔及び台座の相互の密着性が向上する。これによって、超伝導回路基板の電気的特性、及び冷却時の温度の安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の超伝導回路の実装構造を示す図である。
【図２】本実施形態における超伝導回路の実装構造の一例を示す図である。
【図３】本実施形態における超伝導回路基板の実装構造の一例を示す図である。
【図４】本実施形態における超伝導回路基板の実装構造の一例を示す図である。
【図５】本実施形態における超伝導回路基板の実装構造の一例を示す図である。
【図６】台座２２の変形例を示す図である。
【図７】本実施形態における超伝導回路基板の実装構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 超伝導回路基板
２０、２２ 台座
２４ 第１の部品
２６ 第２の部品
３０、３２、３４、３６ 金属箔
４０ 固定手段
４２ 結合手段
４４ ネジ穴
５０、５２、５６、５８、６０ 貫通穴
５４ 溝
１００ 真空容器
１０２ 入力端子
１０４、１０８ セミリジッドケーブル
１０６ 出力端子
１１２、１１４、１１８ 配管
１１６ 切替え弁
１２０ コールドヘッド
１３０ 冷却機
Claims (3)
- 超伝導回路を有する超伝導回路基板と、
前記超伝導回路基板を一面上に載置する台座と、
前記超伝導回路基板と前記台座の間に位置する金属箔と、
前記超伝導回路基板、及び前記金属箔を前記台座の一面に固定する固定手段と、
前記超伝導回路基板、前記台座、前記金属箔、及び前記固定手段を格納し、真空封止された容器と、
前記台座に設けられ、前記台座の前記金属箔に覆われている部分から前記台座の前記金属箔に接していない部分に貫通する第１貫通穴と、
前記金属箔に設けられ、前記金属箔の前記超伝導回路基板に接する面から前記台座に接する面に貫通する第２貫通穴を備え、
前記第１貫通穴と前記第２貫通穴の少なくとも一部が重なるように構成されたことを特徴とする超伝導回路の実装構造。 - 前記第２貫通穴は、前記第１貫通穴よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の超伝導回路の実装構造。
- 前記台座は、
前記金属箔と接し、前記金属箔に覆われる面から異なる面に貫通する第３貫通穴を含む第１の部品と、
一部が前記第３貫通穴と重なり、前記第１の部品に接する面とは異なる面に達する溝を含む第２の部品を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の超伝導回路の実装構造。
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