JP4587768B2 - Superconducting device and method of manufacturing superconducting device - Google Patents

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Description

本発明は、超伝導デバイスに関し、特に、移動通信や放送の分野において、送信フィルタやアンテナ等の送信フロントエンドに適用されるデュアルモード型超伝導デバイスに関する。   The present invention relates to a superconducting device, and more particularly to a dual mode superconducting device applied to a transmission front end such as a transmission filter and an antenna in the field of mobile communication and broadcasting.

近年、携帯電話の普及、発展に伴い、高速・大容量の伝送技術が不可欠になってきている。超伝導体は、高周波領域においても、通常の電気的良導体に比べて表面抵抗が非常に小さいので、低損失、高Q値の共振器が期待でき、移動通信の基地局用のフィルタとして有望視されている。   In recent years, with the spread and development of mobile phones, high-speed and large-capacity transmission technology has become indispensable. Superconductors have a very low surface resistance in the high-frequency region as compared with ordinary good electrical conductors, and therefore can be expected to have low-loss and high-Q resonators and are promising as filters for mobile communication base stations. Has been.

たとえば、図1(c)に示すように、アンテナ151を介して受信されたRF信号は、受信系フロントエンドを構成する帯域フィルタ(BPF)152R、低ノイズアンプ(LNA)153、ダウンコンバータ(D/C)154、復調器(DEMOD)155を経て、ベースバンド部156でベースバンド処理される。   For example, as shown in FIG. 1C, an RF signal received via an antenna 151 is converted into a band filter (BPF) 152R, a low noise amplifier (LNA) 153, and a down converter (D / C) After passing through 154 and demodulator (DEMOD) 155, baseband processing is performed in the baseband unit 156.

送信系では、ベースバンド部156で処理された信号は、変調器(MOD)157、アップコンバータ(U/C)158、ハイパワーアンプ(HPA)159、帯域フィルタ(BPF)152Tを経て、RF信号としてアンテナ151から放射される。   In the transmission system, the signal processed by the baseband unit 156 passes through a modulator (MOD) 157, an up converter (U / C) 158, a high power amplifier (HPA) 159, and a band filter (BPF) 152T, and then an RF signal. As radiated from the antenna 151.

超伝導フィルタを、受信側の帯域フィルタ152Rに適用する場合、伝送ロスが少なく、急峻な周波数遮断特性が期待される。一方、送信側の帯域フィルタ152Tに適用する場合は、ハイパワーアンプ159によって発生する歪を取り除く効果が期待できるが、高周波信号を送信するために大電力を要し、小型化と良好な電力特性の両立が、目下の課題となっている。   When the superconducting filter is applied to the band filter 152R on the receiving side, a transmission loss is small and a steep frequency cutoff characteristic is expected. On the other hand, when applied to the band filter 152T on the transmission side, an effect of removing distortion generated by the high power amplifier 159 can be expected, but a large amount of power is required to transmit a high-frequency signal, miniaturization and good power characteristics. This is the current challenge.

従来、共振器のパターンとして、図1(a)に示すヘアピン型の超伝導パターン102や、図1(b)に示すストレートライン型の超伝導パターン102が用いられていた(たとえば、特許文献1および2参照)。誘電体基板101の裏面には、超伝導グランド膜104がベタ形成され、誘電体基板101の表面側に、ヘアピンあるいは直線状の超伝導パターン102と、フィーダが形成される。   Conventionally, the hairpin type superconducting pattern 102 shown in FIG. 1A and the straight line type superconducting pattern 102 shown in FIG. 1B have been used as resonator patterns (for example, Patent Document 1). And 2). A superconducting ground film 104 is solidly formed on the back surface of the dielectric substrate 101, and hairpins or linear superconducting patterns 102 and feeders are formed on the front surface side of the dielectric substrate 101.

このようなマイクロストリップライン構造の場合、特に送信側で高いRFパワーが入力されると、損失が増大してしまうという問題がある。これは、マイクロ波などの高周波は導体のエッジ部分に集中しやすく、マイクロストリップラインのエッジまたはコーナー部分に電流が集中して、その電流密度が超伝導体の臨界電流密度を超えてしまうからだといわれている。   In the case of such a microstrip line structure, there is a problem that loss increases especially when high RF power is input on the transmission side. This is because high-frequency waves such as microwaves tend to concentrate on the edge of the conductor, current concentrates on the edge or corner of the microstrip line, and the current density exceeds the critical current density of the superconductor. It is said.

そこで、図2(a)に示すように、電流集中を緩和したディスク型パターンが提案されている。すなわち、誘電体基板101の表面に、コーナー部分やエッジ部分の少ないディスク型の超伝導パターン112を形成して、送信フィルタとしての大電力応答を実現しようとするものである。   Therefore, as shown in FIG. 2A, a disk-type pattern with reduced current concentration has been proposed. That is, a disk-type superconducting pattern 112 with few corners and edges is formed on the surface of the dielectric substrate 101 to achieve a high power response as a transmission filter.

たとえば、図2(b)に示すようなTM11モードの共振器として構成される場合、電流は、ディスクの直径に対して対称な弧を描いて、均一に流れる。磁界は、電流と直交する方向に向く。   For example, when configured as a TM11 mode resonator as shown in FIG. 2 (b), the current flows uniformly in an arc symmetric with respect to the disk diameter. The magnetic field is directed in a direction orthogonal to the current.

しかし、このようなディスク型共振器を多数並べた多段フィルタやアレイアンテナは、大型化してしまうという欠点がある。   However, a multistage filter or an array antenna in which a large number of such disk resonators are arranged has a drawback that the size is increased.

そこで、図3に示すように、ディスク型超伝導パターン122の円周の一部にノッチ125を設けることにより、お互いに直交した電磁界モードの縮退を解いて共振周波数を分離させ、デュアルモードフィルタとして機能させるパターンが用いられている。中心周波数f0を挟んで、低周波数f1側(電流の流れはA方向)と、高周波数f2側(電流の流れはB方向)に、二つの共振を発生させている。
特開2001−308603号公報 特開平3−194979号公報
Therefore, as shown in FIG. 3, by providing a notch 125 in a part of the circumference of the disk-type superconducting pattern 122, the resonance frequency is separated by solving the degeneration of the electromagnetic field modes orthogonal to each other. A pattern that functions as is used. Two resonances are generated on the low frequency f1 side (current flow is in the A direction) and the high frequency f2 side (current flow is in the B direction) across the center frequency f0.
JP 2001-308603 A Japanese Patent Laid-Open No. 3-19479

しかし、ノッチ125を設けたため、図3に示すように、低周波数f1側の電流が、ノッチのコーナー部分により集中し、ノッチを設けない基本のディスク型共振器の最大電流密度を越えてしまう。図3の電流密度分布図では、電流密度の高い領域は矢印で示す部分であり、特にコの字型のノッチの底部とコーナー部分が高くなっている。円形の超伝導パターンの円周に沿った影の部分は、逆に電流集中が低い部分である。なお、周波数f1とf2は、最大電流密度時は位相が45°ずれている。   However, since the notch 125 is provided, as shown in FIG. 3, the current on the low frequency f1 side is concentrated on the corner portion of the notch and exceeds the maximum current density of the basic disk resonator without the notch. In the current density distribution diagram of FIG. 3, the region where the current density is high is a portion indicated by an arrow, and in particular, the bottom and corner portions of the U-shaped notch are high. On the contrary, the shaded portion along the circumference of the circular superconducting pattern is a portion where the current concentration is low. The frequencies f1 and f2 are out of phase by 45 ° at the maximum current density.

このように、ノッチのコーナー部分やエッジに電流が集中する結果、超伝導共振器を用いた帯域フィルタやアンテナにおいて、耐電力(許容電力)の低下や歪の増大が発生してしまう。   As described above, as a result of current concentration at the corners and edges of the notch, in a bandpass filter or antenna using a superconducting resonator, a reduction in power resistance (allowable power) or an increase in distortion occurs.

そこで、本発明は、耐電力特性を向上し、歪を低減した超伝導デバイスを提供することを課題とする。このような超伝導デバイスは、送信用フィルタやアンテナに好適に用いられる。   Therefore, an object of the present invention is to provide a superconducting device with improved power handling characteristics and reduced distortion. Such a superconducting device is suitably used for a transmission filter or an antenna.

上記課題を解決するために、本発明は、円形、楕円形、多角形などの2次元回路型の超伝導共振器パターンの上方に、所望の帯域幅に対応するカップリングを生じさせるように導体パターンを配置する。導体パターンは、好ましくは円形もしくは楕円形である。   In order to solve the above problems, the present invention provides a conductor so as to generate a coupling corresponding to a desired bandwidth above a two-dimensional circuit type superconducting resonator pattern such as a circle, an ellipse, or a polygon. Arrange the pattern. The conductor pattern is preferably circular or elliptical.

導体パターンの大きさや位置と、導体パターンと超伝導共振器パターンの間の誘電体の誘電率によって、中心周波数や互いの電磁界モードが干渉する度合い(カップリング)、即ち帯域幅が変わる。導体パターンが大きいほど電流の集中を緩和できるが、モードのカップリングが変化して通過帯域内のリップルが増大してしまうため、円形の導体パターンの直径あるいは楕円形の導体パターンの長径は、実効波長の1/4(λ/4)以下であるのが望ましい。   Depending on the size and position of the conductor pattern and the dielectric constant of the dielectric between the conductor pattern and the superconducting resonator pattern, the degree of interference between the center frequency and the electromagnetic field modes (coupling), that is, the bandwidth changes. The larger the conductor pattern, the more the current concentration can be reduced. However, the mode coupling changes and ripple in the passband increases, so the diameter of the circular conductor pattern or the major axis of the elliptical conductor pattern is effective. It is desirable that it is ¼ (λ / 4) or less of the wavelength.

具体的には、本発明の一側面では、第1の誘電体基板と、前記第1の誘電体基板上に超伝導材料で形成された2次元回路型の共振器パターンと、前記共振器パターンの上方に位置し、前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせる導体パターンとを有し、前記導体パターンは、円形または楕円形であって、前記円形の導体パターンの直径、または前記楕円形の導体パターンの長径は、実効波長λの1/4以下であり、前記導体パターンと前記共振器パターンの間に誘電体を有し、前記誘電体は、前記第1の誘電体基板上に積層される第2の誘電体基板であり、前記第1の誘電体基板と、前記第2の誘電体基板は、それぞれ位置合わせマークを有し、前記第2の誘電体基板の厚さは、0.1〜1mmである。
また、本発明の他の側面では、第1の誘電体基板と、前記第1の誘電体基板上に超伝導材料で形成された2次元回路型の共振器パターンと、前記共振器パターンの上方に位置し、前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせる導体パターンと、を有し、前記導体パターンは、円形または楕円形であって、前記円形の導体パターンの直径、または前記楕円形の導体パターンの長径は、実効波長λの1/4以下であり、前記導体パターンと前記共振器パターンの間に誘電体を有し、前記誘電体は、前記第1の誘電体基板上に積層される第2の誘電体基板であり、前記第1の誘電体基板と、前記第2の誘電体基板は、それぞれ位置合わせマークを有し、前記導体パターンは、前記第2の誘電体基板上に、CrもしくはTiの密着層を介して位置する。
また、本発明の他の側面では、第1の誘電体基板上に、超伝導材料で所定の形状の共振器パターンを形成する工程と、第2の誘電体基板上に、所定の形状の導体パターンを形成する工程と、前記導体パターンが前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせるように、前記第2の誘電体基板を前記第1の誘電体基板上に搭載する工程とを含む。
Specifically, in one aspect of the present invention, a first dielectric substrate, a two-dimensional circuit type resonator pattern formed of a superconducting material on the first dielectric substrate, and the resonator pattern of located above, anda conductor pattern to produce a coupling of desired bandwidth to the resonator pattern, wherein the conductor pattern is a circular or elliptical, the diameter of the circular conductor pattern, or major axis of the elliptical conductor pattern state, and are less than 1/4 of the effective wavelength lambda, comprising a dielectric between the resonator pattern and the conductive pattern, the dielectric, the first dielectric A second dielectric substrate stacked on the body substrate, wherein the first dielectric substrate and the second dielectric substrate each have an alignment mark; thickness, Ru 0.1~1mm der.
In another aspect of the present invention, a first dielectric substrate, a two-dimensional circuit type resonator pattern formed of a superconducting material on the first dielectric substrate, and an upper portion of the resonator pattern. And a conductor pattern that causes coupling of the resonator pattern to a desired bandwidth, and the conductor pattern is circular or elliptical, the diameter of the circular conductor pattern, or the The major axis of the elliptical conductor pattern is ¼ or less of the effective wavelength λ, and a dielectric is provided between the conductor pattern and the resonator pattern, and the dielectric is formed on the first dielectric substrate. And the first dielectric substrate and the second dielectric substrate each have an alignment mark, and the conductor pattern is the second dielectric substrate. An adhesion layer of Cr or Ti on the substrate Via located.
In another aspect of the present invention, a step of forming a resonator pattern of a predetermined shape with a superconducting material on the first dielectric substrate, and a conductor of a predetermined shape on the second dielectric substrate Forming a pattern; and mounting the second dielectric substrate on the first dielectric substrate such that the conductor pattern causes coupling of a desired bandwidth to the resonator pattern; including.

従来、共振器パターンに形成されていたノッチ形状をなくし、共振器パターンの上方に誘電体を介して所定形状の導体パターンを配置することで、デュアルモードフィルタとして機能させることができる。同時に、電流の集中を防止し、電力特性や周波数特性を良好に維持することができる。   Conventionally, the notch shape formed in the resonator pattern is eliminated, and a conductor pattern having a predetermined shape is disposed above the resonator pattern via a dielectric, thereby functioning as a dual mode filter. At the same time, current concentration can be prevented and power characteristics and frequency characteristics can be maintained well.

ここで、2次元回路型とは、ヘアピン型やマイクロストリップ型などのライン形状の回路パターンではなく、円形、楕円、多角形などの平面図形形状であることを意味する。   Here, the two-dimensional circuit type means not a line-shaped circuit pattern such as a hairpin type or a microstrip type, but a planar figure shape such as a circle, an ellipse, or a polygon.

好適な実施形態では、導体パターンと共振器パターンの間に、誘電体を有する。   In a preferred embodiment, a dielectric is provided between the conductor pattern and the resonator pattern.

また、好ましくは、導体パターンは円形または楕円形であり、その直径(楕円形の場合は長径)は、実効波長λの1/4以下であることが望ましい。   Preferably, the conductor pattern is circular or elliptical, and its diameter (major axis in the case of an elliptical shape) is 1/4 or less of the effective wavelength λ.

導体パターンと共振器パターンの間に位置する誘電体は、たとえば、第1の誘電体基板上に積層される第2の誘電体基板である。この場合、導体パターンは、第2の誘電体基板表面に形成されている。   The dielectric located between the conductor pattern and the resonator pattern is, for example, a second dielectric substrate that is stacked on the first dielectric substrate. In this case, the conductor pattern is formed on the surface of the second dielectric substrate.

導体パターンは、損失を低減させるために、超伝導材料で形成されるのが望ましい。   The conductor pattern is preferably formed of a superconducting material in order to reduce loss.

前記第1の誘電体基板は、たとえば3〜5GHzの周波数帯で、8〜11の誘電率を有する。   The first dielectric substrate has a dielectric constant of 8 to 11 in a frequency band of 3 to 5 GHz, for example.

上述した超伝導デバイスは、第1の誘電体基板の裏面に形成されるグランド膜と、共振器パターンに向かって延びる信号入出力線をさらに有し、共振器パターンは、4GHz帯で互いに直交する2つの共振を発生させる。   The superconducting device described above further includes a ground film formed on the back surface of the first dielectric substrate and signal input / output lines extending toward the resonator pattern, and the resonator patterns are orthogonal to each other in the 4 GHz band. Two resonances are generated.

このような構成により、電流密度の集中を防止しつつ、高周波領域で、2つの共振モードで動作する超伝導デバイスが実現される。   Such a configuration realizes a superconducting device that operates in two resonance modes in a high-frequency region while preventing concentration of current density.

2次元回路型の超伝導共振器パターンを有する超伝導デバイスにおいて、エッジ部分への電流の集中を防止し、特に、ハイパワーの送信側で、歪を低減し、電力特性を良好に維持できる。   In a superconducting device having a two-dimensional circuit type superconducting resonator pattern, current concentration on the edge portion can be prevented, and distortion can be reduced and power characteristics can be maintained well, particularly on the high power transmission side.

また、1つの超伝導デバイスで2つの共振モードを発生させ、多段フィルタなどに適用する場合に、装置の小型化をはかることができる。   In addition, when two resonance modes are generated by one superconducting device and applied to a multistage filter or the like, the apparatus can be reduced in size.

図4〜図10を参照して、本発明の良好な実施形態を説明する。   A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図4は、本発明の一実施形態に係る超伝導デバイスの概略図、図5は、図4の超伝導デバイスを移動通信システムの基地局の送信用超伝導フィルタに用いるために金属パッケージに実装した様子を示す概略図である。   FIG. 4 is a schematic view of a superconducting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a metal package for using the superconducting device of FIG. 4 in a transmission superconducting filter of a base station of a mobile communication system. It is the schematic which shows a mode that it did.

超伝導デバイスは、MgO単結晶基板などの誘電体基板11と、MgO誘電体基板11の表面に超伝導材料で所定の形状に形成された超伝導共振器パターン12と、超伝導共振器パターン12の近傍に延びる信号入出力線(フィーダ)13と、フィーダ13の端部に外部コネクタとの接合のために設けた金属電極15と、MgO誘電体基板11の裏面に形成されたグランド用電極(グランド膜)14と、誘電体基板11に積層した第2の誘電体基板16と、積層誘電体基板16上に形成された円形または楕円形の導体パターン17を備える。   The superconducting device includes a dielectric substrate 11 such as an MgO single crystal substrate, a superconducting resonator pattern 12 formed on the surface of the MgO dielectric substrate 11 with a superconducting material in a predetermined shape, and a superconducting resonator pattern 12. A signal input / output line (feeder) 13 extending in the vicinity of the metal electrode 15, a metal electrode 15 provided at the end of the feeder 13 for joining an external connector, and a ground electrode (on the back surface of the MgO dielectric substrate 11) (Ground film) 14, a second dielectric substrate 16 laminated on the dielectric substrate 11, and a circular or elliptical conductor pattern 17 formed on the laminated dielectric substrate 16.

図4の例では、超伝導材料としてYBCO(Y−Ba−Cu−O系)材料を用い、超伝導共振器パターン12を、円形状の2次元回路パターン(ディスクパターン)として形成している。   In the example of FIG. 4, a YBCO (Y-Ba-Cu-O-based) material is used as a superconductive material, and the superconductive resonator pattern 12 is formed as a circular two-dimensional circuit pattern (disk pattern).

なお、本明細書および特許請求の範囲において「2次元回路パターン」あるいは「2次元回路型のパターン」という場合は、ライン状(1次元)のパターンとは区別され、円形、楕円形、多角形などの平面回路パターンを意味するものとする。   In the present specification and claims, the term “two-dimensional circuit pattern” or “two-dimensional circuit type pattern” is distinguished from a line (one-dimensional) pattern, and is circular, elliptical, or polygonal. A planar circuit pattern such as

ベースの誘電体基板11は、MgO単結晶基板以外に、3〜5GHzの周波数で8〜10の誘電率を有する任意の誘電体基板を用いることができる。   As the base dielectric substrate 11, any dielectric substrate having a dielectric constant of 8 to 10 at a frequency of 3 to 5 GHz can be used other than the MgO single crystal substrate.

信号入出力用の電極15から超伝導共振器パターン12へ向かって延びるフィーダ13の一方は、信号入力として用いられ、他方は、信号出力として用いられる。   One of the feeders 13 extending from the signal input / output electrode 15 toward the superconducting resonator pattern 12 is used as a signal input, and the other is used as a signal output.

積層誘電体基板16は、比較的誘電率が高く、誘電損失が小さいものが望ましい。たとえば、MgO、LaAlO3、サファイア、CeO2、TiO2などを用いることができる。ベースの誘電体基板11よりも誘電率の大きい材料を用いることで、実効誘電率が高くなり、超伝導パターンの共振周波数が、低周波数側にシフトする。もとの共振周波数に戻すためには、超伝導共振器パターンを小さくする必要があり、結果として、超伝導デバイスの小型化に寄与することができる。積層誘電体基板16のサイズは、ベースの誘電体基板11と同等であるのが望ましい。   The laminated dielectric substrate 16 desirably has a relatively high dielectric constant and low dielectric loss. For example, MgO, LaAlO3, sapphire, CeO2, TiO2, etc. can be used. By using a material having a dielectric constant larger than that of the base dielectric substrate 11, the effective dielectric constant is increased, and the resonance frequency of the superconducting pattern is shifted to the lower frequency side. In order to return to the original resonance frequency, it is necessary to reduce the superconducting resonator pattern, and as a result, it is possible to contribute to miniaturization of the superconducting device. The size of the laminated dielectric substrate 16 is preferably the same as that of the base dielectric substrate 11.

図5において、2次元回路型の超伝導デバイスを、表面に金メッキを施した金属パッケージ30に実装し、図示しない天板を取り付ける。金属パッケージ30には、入出力コネクタ31が固定されており、フィーダ13の端部につながる電極15と、入出力コネクタ31の中心導体が電気的に接合される。電気的な接合は、ワイヤ方式、テープ方式、ハンダ方式など、任意の方法を採用することができる。MgO誘電体基板11の裏面のベタ膜によるグランド電極14は、金属パッケージ30との電気的接続を向上させる。誘電体基板11と積層誘電体基板16を、押えバネ32で金属パッケージ30に実装する。   In FIG. 5, a two-dimensional circuit type superconducting device is mounted on a metal package 30 having a surface plated with gold, and a top plate (not shown) is attached. An input / output connector 31 is fixed to the metal package 30, and the electrode 15 connected to the end of the feeder 13 and the central conductor of the input / output connector 31 are electrically joined. For the electrical joining, any method such as a wire method, a tape method, or a solder method can be adopted. The ground electrode 14 made of a solid film on the back surface of the MgO dielectric substrate 11 improves the electrical connection with the metal package 30. The dielectric substrate 11 and the laminated dielectric substrate 16 are mounted on the metal package 30 by the pressing spring 32.

図4および5の例では、共振器パターン12と導体パターン17の間の直接接触してもよいが、誘電体を間に介すると、さらに特性の向上が期待できる。誘電体としては、誘電率の高い基板を用いているが、空気層を誘電体としてもよい。この場合、金属パッケージ30の蓋部(不図示)の誘電体基板11と対向する面に、導体パターン17を形成する、あるいは、底面に導体パターン17が形成された第2の誘電体基板を、空気層を介してベースの誘電体基板11と対向するように保持する、などの構成を採用することができる。   4 and 5, the resonator pattern 12 and the conductor pattern 17 may be in direct contact with each other, but further improvement in characteristics can be expected when a dielectric is interposed therebetween. As the dielectric, a substrate having a high dielectric constant is used, but the air layer may be a dielectric. In this case, the conductor pattern 17 is formed on the surface of the lid portion (not shown) of the metal package 30 facing the dielectric substrate 11, or the second dielectric substrate having the conductor pattern 17 formed on the bottom surface is formed. It is possible to adopt a configuration such as holding the dielectric substrate 11 so as to face the base dielectric layer through an air layer.

図6は、図4の超伝導デバイスを上方から見た図である。超伝導共振器パターン12と導体パターン17の位置関係の一例として、共振器パターンの中心に対して、2本のフィーダとほぼ対称の位置に、導体パターン17が設けられている。導体パターン17は、円形または楕円形であり、その直径(楕円形の場合は長径)は、実効波長の1/4(λ/4)以下である。導体パターン17の直径が大きいほど電流集中は緩和できるが、直径が大きくなりすぎると、ディスク共振のモード間のカップリングが強くなり、通過帯域内のリップルが増大してしまう。さらに、導体パターン自身が共振モードを発生し、それが本来のディスク共振モードを乱してしまう。このため、導体パターンの直径(楕円の場合は長径)は、実効波長の1/4以下とする。   FIG. 6 is a top view of the superconducting device of FIG. As an example of the positional relationship between the superconducting resonator pattern 12 and the conductor pattern 17, the conductor pattern 17 is provided at a position substantially symmetrical to the two feeders with respect to the center of the resonator pattern. The conductor pattern 17 is circular or elliptical, and its diameter (the major axis in the case of an elliptical shape) is ¼ (λ / 4) or less of the effective wavelength. As the diameter of the conductor pattern 17 is increased, current concentration can be reduced. However, if the diameter is too large, coupling between the modes of the disk resonance becomes strong, and ripple in the passband increases. Furthermore, the conductor pattern itself generates a resonance mode, which disturbs the original disk resonance mode. For this reason, the diameter of the conductor pattern (the major axis in the case of an ellipse) is ¼ or less of the effective wavelength.

また、導体パターン17の位置によって、中心周波数や互いの電磁界モードが干渉する度合い(カップリング)、即ち帯域幅が異なってくる。例えば、矢印Aで示すように、導体パターン17が共振パターンの外側へ離れると、カップリングが強くなり、帯域幅が増大する。矢印とは逆の方向、すなわち共振器パターン12の内側へ入り込んでくると、カップリングが弱く、帯域幅が狭くなる。デュアルモードを生じさせるためには、導体パターン17と共振器パターン12が同心円とならないように、導体パターン17の位置を適切に設定することによって、所望のカップリングを生じさせることができる。   Further, depending on the position of the conductor pattern 17, the center frequency and the degree of interference between the electromagnetic field modes (coupling), that is, the bandwidth varies. For example, as shown by the arrow A, when the conductor pattern 17 moves away from the resonance pattern, the coupling becomes stronger and the bandwidth increases. When entering the direction opposite to the arrow, that is, inside the resonator pattern 12, the coupling is weak and the bandwidth is narrowed. In order to generate the dual mode, a desired coupling can be generated by appropriately setting the position of the conductor pattern 17 so that the conductor pattern 17 and the resonator pattern 12 are not concentric.

このような超伝導デバイスを作製するには、例えば20×20×0.5mmのMgO単結晶基板11の両面に、レーザ蒸着法を用いてYBCO(Y−Ba−Cu−O系)薄膜を形成する。YBCO薄膜の膜厚は、フィルタ特性に応じて適宜選択されるが、たとえば、0.5μmである。片面側のYBCO薄膜を、フォトリソグラフィーの手法によりパターニングして、ディスク型の共振器パターン12と、フィーダ13を形成する。ディスク型共振器パターン12の直径は、上方に搭載される積層誘電体16にLaAlO3を用いた場合、12.8mm程度である。フィーダ13の端部に金属電極15を形成する。MgO単結晶基板11の他方の面のYBCO膜はベタ膜として残し、グランド電極14とする。   In order to manufacture such a superconducting device, for example, a YBCO (Y-Ba-Cu-O-based) thin film is formed on both surfaces of a 20 × 20 × 0.5 mm MgO single crystal substrate 11 by using a laser deposition method. To do. The thickness of the YBCO thin film is appropriately selected according to the filter characteristics, and is, for example, 0.5 μm. The YBCO thin film on one side is patterned by a photolithography technique to form a disk-type resonator pattern 12 and a feeder 13. The diameter of the disk type resonator pattern 12 is about 12.8 mm when LaAlO 3 is used for the laminated dielectric 16 mounted on the upper side. A metal electrode 15 is formed at the end of the feeder 13. The YBCO film on the other surface of the MgO single crystal substrate 11 is left as a solid film and used as a ground electrode 14.

積層誘電体基板16は、例えば18×18×0.5mmのLaAlO3単結晶基板である。LaAlO3単結晶基板16の片側面に、リフトオフ法を用いて導体パターン17を形成する。導体パターンの形成は、あらかじめ片側面にベタ導体膜を形成し、フォトリソグラフィーとエッチングにより行う方法も可能である。   The laminated dielectric substrate 16 is, for example, an 18 × 18 × 0.5 mm LaAlO 3 single crystal substrate. A conductor pattern 17 is formed on one side of the LaAlO 3 single crystal substrate 16 by using a lift-off method. The conductor pattern can also be formed by forming a solid conductor film on one side in advance and performing photolithography and etching.

導体パターン17の厚さは、表面抵抗を小さくするために、金属材料を用いる場合は表皮長以上の膜厚、超伝導材料を用いる場合は磁気侵入長以上の膜厚、とする。金属膜の場合は、真空蒸着法またはスパッタ法で形成する。超伝導膜とする場合は、レーザ蒸着法やスパッタ法、MBE法などで形成する。金属膜を用いる場合は、積層誘電体基板16との良好な密着を得るために、CrもしくはTiの密着層(不図示)を介して、Ag、Cu、Auのいずれかを含む導体パターン17を形成することとする。この場合、密着層は、その上部の導体層に比べて表面抵抗が大きいので、密着層の厚さを0.1μm以下とする。超伝導膜とする場合は、共振器ディスクパターン12と同一条件で成膜し、特性を合わせるのが望ましい。   In order to reduce the surface resistance, the thickness of the conductor pattern 17 is set to a film thickness equal to or greater than the skin length when a metal material is used, and to a film thickness equal to or greater than the magnetic penetration length when a superconductive material is used. In the case of a metal film, it is formed by vacuum deposition or sputtering. In the case of a superconducting film, it is formed by laser vapor deposition, sputtering, MBE, or the like. In the case of using a metal film, in order to obtain good adhesion to the laminated dielectric substrate 16, a conductor pattern 17 containing any one of Ag, Cu, and Au is provided through a Cr or Ti adhesion layer (not shown). It will be formed. In this case, the adhesion layer has a surface resistance larger than that of the upper conductor layer, so the thickness of the adhesion layer is 0.1 μm or less. When a superconducting film is used, it is desirable that the film be formed under the same conditions as those for the resonator disk pattern 12 to match the characteristics.

これらを金属パッケージ30に実装して、共振器を完成させる。この際、図6に十字マークで示したように、誘電体基板11と積層誘電体基板16に、位置合わせマーク18を設けることとする。位置合わせマーク18を4隅に形成することで、共振器や導体、フィーダへの影響を最小限にすることができる。位置合わせマーク18の形成方法は、超伝導膜の場合は、共振器パターン12や導体パターン17、フィーダ13を形成する場合と同時に、エッチングの手法で行う。金属膜の場合、誘電体基板11上ではリフトオフ法で、積層誘電体基板16上ではリフトオフ法もしくはエッチング法で形成する。   These are mounted on the metal package 30 to complete the resonator. At this time, as indicated by cross marks in FIG. 6, alignment marks 18 are provided on the dielectric substrate 11 and the laminated dielectric substrate 16. By forming the alignment marks 18 at the four corners, the influence on the resonator, the conductor, and the feeder can be minimized. In the case of a superconducting film, the alignment mark 18 is formed by an etching method simultaneously with the formation of the resonator pattern 12, the conductor pattern 17, and the feeder 13. In the case of a metal film, it is formed on the dielectric substrate 11 by a lift-off method and on the laminated dielectric substrate 16 by a lift-off method or an etching method.

図4〜6に例示される超伝導デバイスは、たとえば第4世代の移動通信へ適用することができ、4GHz帯で互いに直交する方向に2つの共振を有する構成を採用できる。導体パターン17が無い場合は、互いに完全直交した1つのモードの共振器であるが、導体パターン17を超伝導共振器パターン12の上方に設けることにより、一部直交が解かれ、互いにカップリングしたモードが発生する。ただし、導体パターン17と共振器パターン12が同心円の位置関係になる場合を除くとする。導体体パターン17が、楕円や長方形などxy軸に関して対称性がある場合は、その中心が共振器パターン12の中心と一致してもデュアルモードが発生する。導体パターン17の形状は、電流密度集中をより低減させる目的で、円形または楕円形が望ましい。   The superconducting device illustrated in FIGS. 4 to 6 can be applied to, for example, fourth-generation mobile communication, and can employ a configuration having two resonances in directions orthogonal to each other in the 4 GHz band. When there is no conductor pattern 17, the resonators are in one mode that are completely orthogonal to each other. However, by providing the conductor pattern 17 above the superconducting resonator pattern 12, the orthogonality is partially broken and coupled to each other. A mode occurs. However, the case where the conductor pattern 17 and the resonator pattern 12 are in a concentric positional relationship is excluded. When the conductor pattern 17 is symmetrical with respect to the xy axis, such as an ellipse or a rectangle, the dual mode is generated even if the center coincides with the center of the resonator pattern 12. The shape of the conductor pattern 17 is preferably circular or elliptical for the purpose of further reducing current density concentration.

図7は、本発明の実施形態に係る超伝導デバイスを用いたときの、電流密度集中の低減効果を示す図である。低周波側f1、中心周波数f0、高周波数側f2のいずれにおいても、電流密度の集中がほとんどみられない。図において、共振器パターンおよび導体パターンの影の部分は、電流密度が比較的低い部分である。図3の従来の矩形ノッチを有する超伝導共振器パターン(上方は誘電体で覆われている)と比較して、電流密度の集中が大幅に低減されていることがわかる。   FIG. 7 is a diagram showing a reduction effect of current density concentration when using the superconducting device according to the embodiment of the present invention. At any of the low frequency side f1, the center frequency f0, and the high frequency side f2, there is almost no current density concentration. In the figure, shaded portions of the resonator pattern and the conductor pattern are portions having a relatively low current density. It can be seen that the concentration of current density is greatly reduced as compared with the conventional superconducting resonator pattern having a rectangular notch in FIG. 3 (the upper part is covered with a dielectric).

図8は、本発明の実施形態に係る超伝導デバイスの電流密度集中低減効果と、周波数特性を示すグラフである。電流密度集中の低減効果として、矩形ノッチ(通常カット)の超伝導デバイスと、誘電体を介して超伝導共振器パターン上に円形導体パターンを有する本実施形態の超伝導デバイスの最大電流密度を、周波数の関数で示す。従来の通常カットの最大電流密度は、白の四角でプロットされ、円形導体パターンを有する本実施形態の超伝導デバイスの最大電流密度は、黒の四角でプロットされている。また、本発明の実施形態に係る超伝導デバイスの周波数特性として、入力反射特性(S11)と、伝送特性(S21)を示している。   FIG. 8 is a graph showing the current density concentration reduction effect and frequency characteristics of the superconducting device according to the embodiment of the present invention. As a reduction effect of current density concentration, the maximum current density of the superconducting device of the present embodiment having a rectangular conductor pattern on a superconducting resonator pattern via a dielectric and a rectangular notch (normally cut) superconducting device, Shown as a function of frequency. The maximum current density of the conventional normal cut is plotted with a white square, and the maximum current density of the superconducting device of this embodiment having a circular conductor pattern is plotted with a black square. In addition, as a frequency characteristic of the superconducting device according to the embodiment of the present invention, an input reflection characteristic (S11) and a transmission characteristic (S21) are shown.

グラフから明らかなように、円形導体パターンを設けることによって、通常の矩形カットと比較して、最大電流密度が大幅に低減されることがわかる。また、S11特性で示されるように、4GHz帯域において、2つの共振の落ち込みが明確に存在し、デュアルモードフィルタあるいは2段フィルタとしての良好な周波数特性を示している。   As is apparent from the graph, it is understood that the maximum current density is significantly reduced by providing the circular conductor pattern as compared with the normal rectangular cut. In addition, as shown by the S11 characteristic, in the 4 GHz band, two resonance drops clearly exist, and a good frequency characteristic as a dual mode filter or a two-stage filter is shown.

図9および図10は、本発明の実施形態に係る超伝導デバイスの電力特性向上と歪特性向上をそれぞれ示すグラフである。電力特性および歪特性を測定するために、図5のような円形の導体パターンを有する共振器試料を準備し、これを金属デュワー内に実装した。デュワーをヘリウムガスで満たし、70〜80Kの温度範囲で、冷却・昇温を行った。各温度における共振カーブの測定は、図8の周波数特性に示すとおりである。同じ条件下で、RF電力特性として、耐電力性を測定するために、入出力電力測定を行った。また、歪特性を測定するため、1MHz隣接の2波を加え、共振器の非線形応答に起因する3次相互変調歪(IMD3)を測定した。   FIG. 9 and FIG. 10 are graphs respectively showing improvement in power characteristics and improvement in distortion characteristics of the superconducting device according to the embodiment of the present invention. In order to measure the power characteristic and the distortion characteristic, a resonator sample having a circular conductor pattern as shown in FIG. 5 was prepared and mounted in a metal dewar. The dewar was filled with helium gas and cooled and heated in a temperature range of 70-80K. The measurement of the resonance curve at each temperature is as shown in the frequency characteristics of FIG. Under the same conditions, input / output power was measured in order to measure power durability as RF power characteristics. Further, in order to measure distortion characteristics, two waves adjacent to 1 MHz were added, and third-order intermodulation distortion (IMD3) caused by the nonlinear response of the resonator was measured.

図9の耐電力性を示す許容電力IP値において従来の矩形ノッチを有する超伝導パターンに比べて大幅に向上しているのがわかる。
また、10の3次元相互変調歪(IMD3)の測定では、従来の矩形ノッチ入りの超伝導パターンと比較して、3次相互変調歪が大幅に改善されることが確認できる。
It can be seen that the permissible power IP value indicating the power durability of FIG. 9 is significantly improved as compared with the conventional superconducting pattern having a rectangular notch.
Further, in the measurement of 10 three-dimensional intermodulation distortion (IMD3), it can be confirmed that the third-order intermodulation distortion is greatly improved as compared with the conventional superconducting pattern having a rectangular notch.

以上説明したように、本発明によれば、耐電力(許容電力)が向上し、歪を低減した超伝導デバイスが実現される。このような超伝導デバイスは、送信用共振器やフィルタ、アンテナに良好に適用され、移動通信や放送分野において、高性能な送受信フロントエンドを提供できる。   As described above, according to the present invention, a superconducting device with improved power resistance (allowable power) and reduced distortion is realized. Such a superconducting device is well applied to a transmitting resonator, a filter, and an antenna, and can provide a high-performance transmission / reception front end in the mobile communication and broadcasting fields.

なお、特定の実施形態に基づいて本発明を説明してきたが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。   Although the present invention has been described based on specific embodiments, the present invention is not limited to these examples.

たとえば、実施形態では超伝導材料としてYBCO薄膜を用いたが、任意の酸化物超伝導材料を用いることができる。たとえば、RBCO(R−Ba−Cu−O)系薄膜、すなわち、R元素としてY(イットリウム)に代えて、Nd、Sm、Gd、Dy、Hoを用いた超伝導材料を用いてもよい。また、BSCCO(Bi−Sr−Ca−Cu−O)系、PBSCCO(Pb−Bi−Sr−Ca−Cu−O)系、CBCCO(Cu−Bap−Caq−Cur−Ox、1.5<p<2.5、2.5<q<3.5、3.5<r<4.5)を超伝導材料に用いてもよい。   For example, in the embodiment, a YBCO thin film is used as the superconducting material, but any oxide superconducting material can be used. For example, an RBCO (R—Ba—Cu—O) -based thin film, that is, a superconducting material using Nd, Sm, Gd, Dy, and Ho instead of Y (yttrium) as the R element may be used. Also, BSCCO (Bi-Sr-Ca-Cu-O) system, PBSCCO (Pb-Bi-Sr-Ca-Cu-O) system, CBCCO (Cu-Bap-Caq-Cur-Ox, 1.5 <p <2.5, 2.5 <q <3.5, 3.5 <r <4.5) may be used for the superconducting material.

ベースの誘電体基板11は、MgO単結晶基板に限定されず、たとえば、LaAlO3基板、サファイア基板などを用いてもよい。   The base dielectric substrate 11 is not limited to an MgO single crystal substrate, and for example, a LaAlO 3 substrate, a sapphire substrate, or the like may be used.

最後に、以上の説明に関して、以下の付記を開示する。
(付記1) 第1の誘電体基板と、
前記第1の誘電体基板上に超伝導材料で形成された2次元回路型の共振器パターンと、
前記共振器パターンの上方に位置し、前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせる導体パターンと
を有することを特徴とする超伝導デバイス。
(付記2) 前記導体パターンと前記共振器パターンの間に誘電体を有することを特徴とする付記1に記載の超伝導デバイス。
(付記3) 前記導体パターンは円形または楕円形であることを特徴とする付記1または2に記載の超伝導デバイス。
(付記4) 前記導体パターンの直径、あるいは楕円形の導体パターンの長径は、実効波長λの1/4以下であることを特徴とする付記3に記載の超伝導デバイス。
(付記5) 前記導体パターンは、酸化物超伝導材料で形成されることを特徴とする付記1〜4のいずれかに記載の超伝導デバイス。
(付記6) 前記導体パターンは、Ag、Cu、Auのいずれかを含むことを特徴とする付記1〜5いずれかに記載の超伝導デバイス。
(付記7) 前記導体パターンは、表皮長または磁気進入長以上の膜厚を有することを特徴とする付記1〜6のいずれかに記載の超伝導デバイス。
(付記8) 前記誘電体は、前記第1の誘電体基板上に積層される第2の誘電体基板であり、前記第1の誘電体基板と、前記第2の誘電体基板は、それぞれ位置合わせマークを有することを特徴とする付記2に記載の超伝導デバイス。
(付記9) 前記第2の誘電体基板は、MgO、LaAlO3、サファイア、CeO2、TiO2のいずれかであることを特徴とする付記8に記載の超伝導デバイス。
(付記10) 前記第2の誘電体基板の厚さは、0.1〜1mmであることを特徴とする付記項8または9に記載の超伝導デバイス。
(付記11) 前記導体パターンは、前記第2の誘電体基板上に、CrもしくはTiの密着層を介して位置することを特徴とする付記8〜10のいずれかに記載の超伝導デバイス。
(付記12) 前記密着層の厚さは、0.1μm以下であることを特徴とする付記11に記載の超伝導デバイス。
(付記13) 前記第1の誘電体基板は、3〜5GHzの周波数帯で誘電率が9〜11であることを特徴とする付記1に記載の超伝導デバイス。
(付記14) 前記第1の誘電体基板の裏面に形成されるグランド膜と、前記共振器パターンに向かって延びる信号入出力線をさらに有し、前記共振器パターンは、4GHz帯で互いに直交する2つの共振を発生させることを特徴とする付記1に記載の超伝導デバイス。
(付記15) 記超伝導材料は、酸化物超伝導材料であることを特徴とする付記1に記載の超伝導デバイス。
(付記16) 前記位置合わせマークは、前記誘電体基板と第2の誘電体基板の4隅に設けられることを特徴とする付記8に記載の超伝導デバイス。
(付記17) 第1の誘電体基板上に、超伝導材料で所定の形状の共振器パターンを形成する工程と、
第2の誘電体基板上に、所定の形状の導体パターンを形成する工程と、
前記導体パターンが前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせるように、前記第2の誘電体基板を前記第1の誘電体基板上に搭載する工程と
を含む超伝導パターンの作製方法。
(付記18)
前記導体パターン形成工程は、前記第2の誘電体基板上に、前記所定の導体パターンとともに位置合わせマークをリフトオフ法により形成する工程を含むことを特徴とする付記17に記載の超伝導デバイスの作製方法。
Finally, the following notes are disclosed regarding the above description.
(Appendix 1) a first dielectric substrate;
A two-dimensional circuit type resonator pattern formed of a superconducting material on the first dielectric substrate;
A superconducting device having a conductor pattern located above the resonator pattern and causing coupling of a desired bandwidth to the resonator pattern.
(Supplementary note 2) The superconducting device according to supplementary note 1, wherein a dielectric is provided between the conductor pattern and the resonator pattern.
(Supplementary note 3) The superconducting device according to Supplementary note 1 or 2, wherein the conductor pattern is circular or elliptical.
(Supplementary note 4) The superconducting device according to supplementary note 3, wherein a diameter of the conductor pattern or a major axis of the elliptical conductor pattern is ¼ or less of an effective wavelength λ.
(Additional remark 5) The said conductor pattern is formed with an oxide superconductive material, The superconducting device in any one of Additional remark 1-4 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary note 6) The superconducting device according to any one of Supplementary notes 1 to 5, wherein the conductor pattern includes one of Ag, Cu, and Au.
(Supplementary note 7) The superconducting device according to any one of supplementary notes 1 to 6, wherein the conductor pattern has a film thickness equal to or greater than a skin length or a magnetic penetration length.
(Supplementary Note 8) The dielectric is a second dielectric substrate stacked on the first dielectric substrate, and the first dielectric substrate and the second dielectric substrate are respectively positioned. The superconducting device according to appendix 2, which has an alignment mark.
(Supplementary note 9) The superconducting device according to supplementary note 8, wherein the second dielectric substrate is any one of MgO, LaAlO3, sapphire, CeO2, and TiO2.
(Supplementary note 10) The superconducting device according to Supplementary note 8 or 9, wherein the thickness of the second dielectric substrate is 0.1 to 1 mm.
(Supplementary note 11) The superconducting device according to any one of Supplementary notes 8 to 10, wherein the conductor pattern is located on the second dielectric substrate via an adhesion layer of Cr or Ti.
(Additional remark 12) The thickness of the said contact | adherence layer is 0.1 micrometer or less, The superconducting device of Additional remark 11 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary note 13) The superconducting device according to supplementary note 1, wherein the first dielectric substrate has a dielectric constant of 9 to 11 in a frequency band of 3 to 5 GHz.
(Additional remark 14) It has further a ground film formed in the back surface of the said 1st dielectric substrate, and the signal input / output line extended toward the said resonator pattern, and the said resonator pattern mutually orthogonally crosses in 4 GHz band The superconducting device according to claim 1, wherein two resonances are generated.
(Supplementary note 15) The superconducting device according to supplementary note 1, wherein the superconducting material is an oxide superconducting material.
(Supplementary note 16) The superconducting device according to supplementary note 8, wherein the alignment mark is provided at four corners of the dielectric substrate and the second dielectric substrate.
(Appendix 17) A step of forming a resonator pattern having a predetermined shape with a superconducting material on a first dielectric substrate;
Forming a conductor pattern of a predetermined shape on the second dielectric substrate;
Mounting the second dielectric substrate on the first dielectric substrate such that the conductor pattern causes coupling of the desired bandwidth to the resonator pattern. Method.
(Appendix 18)
The superconducting device according to claim 17, wherein the conductor pattern forming step includes a step of forming an alignment mark together with the predetermined conductor pattern on the second dielectric substrate by a lift-off method. Method.

移動通信システムに適用される従来の超伝導フィルタデバイスを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional superconducting filter device applied to a mobile communication system. 従来のディスク型の超伝導パターンを有する共振器の図である。It is a figure of the resonator which has the conventional disc type superconducting pattern. 従来のノッチ入りディスク型超伝導共振器パターンにおける電流密度の集中を示す図である。It is a figure which shows the concentration of the current density in the conventional notched disk type | mold superconducting resonator pattern. 本発明の一実施形態に係る超伝導デバイスの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the superconducting device which concerns on one Embodiment of this invention. 図4の超伝導デバイスを金属パッケージに実装した状態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the state which mounted the superconducting device of FIG. 4 in the metal package. 図4の超伝導デバイスを上部から見た図であり、超伝導共振器パターンと、導体パターンの位置関係を示す図である。It is the figure which looked at the superconducting device of Drawing 4 from the upper part, and is a figure showing the positional relationship of a superconducting resonator pattern and a conductor pattern. 本発明の超伝導デバイスの電流密度集中の低減効果を示す図である。It is a figure which shows the reduction effect of the current density concentration of the superconducting device of this invention. 本発明の超伝導デバイスの電流密度集中の低減効果と周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the reduction effect and frequency characteristic of the current density concentration of the superconducting device of this invention. 本発明の超伝導デバイスの電力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the electric power characteristic of the superconducting device of this invention. 本発明の超伝導デバイスの歪特性を示すグラフである。It is a graph which shows the distortion characteristic of the superconducting device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 超伝導フィルタ
11 誘電体基板
12 超伝導パターン(共振器パターン)
13 フィーダ(信号入出力線)
14 グランド膜
15 電極
16 積層誘電体(第2の誘電体基板)
17 導体パターン
18 位置合わせマーク
30 金属パッケージ
31 入出力コネクタ
32 押さえバネ
10 Superconducting filter 11 Dielectric substrate 12 Superconducting pattern (resonator pattern)
13 Feeder (signal input / output line)
14 Ground film 15 Electrode 16 Multilayer dielectric (second dielectric substrate)
17 Conductor pattern 18 Alignment mark 30 Metal package 31 Input / output connector 32 Holding spring

Claims (7)

第1の誘電体基板と、
前記第1の誘電体基板上に超伝導材料で形成された2次元回路型の共振器パターンと、
前記共振器パターンの上方に位置し、前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせる導体パターンと、を有し、
前記導体パターンは、円形または楕円形であって、
前記円形の導体パターンの直径、または前記楕円形の導体パターンの長径は、実効波長λの1/4以下であり、
前記導体パターンと前記共振器パターンの間に誘電体を有し、
前記誘電体は、前記第1の誘電体基板に形成された前記共振器パターン上に積層される第2の誘電体基板であり、前記導体パターンは、前記第2の誘電体基板上に形成されており、前記第1の誘電体基板と、前記第2の誘電体基板は、それぞれ位置合わせマークを有し、
前記第2の誘電体基板の厚さは、0.1〜1mmであることを特徴とする超伝導デバイス。
A first dielectric substrate;
A two-dimensional circuit type resonator pattern formed of a superconducting material on the first dielectric substrate;
A conductor pattern located above the resonator pattern and causing coupling of a desired bandwidth to the resonator pattern; and
The conductor pattern is circular or elliptical,
The diameter of the circular conductor pattern or the major axis of the elliptical conductor pattern is ¼ or less of the effective wavelength λ.
Having a dielectric between the conductor pattern and the resonator pattern;
The dielectric is a second dielectric substrate stacked on the resonator pattern formed on the first dielectric substrate, and the conductor pattern is formed on the second dielectric substrate. and which, with the first dielectric substrate, said second dielectric substrate each have an alignment mark,
A thickness of the second dielectric substrate is 0.1 to 1 mm.
第1の誘電体基板と、
前記第1の誘電体基板上に超伝導材料で形成された2次元回路型の共振器パターンと、
前記共振器パターンの上方に位置し、前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせる導体パターンと、を有し、
前記導体パターンは、円形または楕円形であって、
前記円形の導体パターンの直径、または前記楕円形の導体パターンの長径は、実効波長λの1/4以下であり、
前記導体パターンと前記共振器パターンの間に誘電体を有し、
前記誘電体は、前記第1の誘電体基板に形成された前記共振器パターン上に積層される第2の誘電体基板であり、前記導体パターンは、前記第2の誘電体上に形成されており、前記第1の誘電体基板と、前記第2の誘電体基板は、それぞれ位置合わせマークを有し、
前記導体パターンは、前記第2の誘電体基板上に、CrもしくはTiの密着層を介して位置することを特徴とする超伝導デバイス。
A first dielectric substrate;
A two-dimensional circuit type resonator pattern formed of a superconducting material on the first dielectric substrate;
A conductor pattern located above the resonator pattern and causing coupling of a desired bandwidth to the resonator pattern; and
The conductor pattern is circular or elliptical,
The diameter of the circular conductor pattern or the major axis of the elliptical conductor pattern is ¼ or less of the effective wavelength λ.
Having a dielectric between the conductor pattern and the resonator pattern;
The dielectric is a second dielectric substrate stacked on the resonator pattern formed on the first dielectric substrate, and the conductor pattern is formed on the second dielectric. cage, said first dielectric substrate, said second dielectric substrate each have an alignment mark,
The superconducting device, wherein the conductor pattern is located on the second dielectric substrate via an adhesion layer of Cr or Ti.
前記導体パターンは、表皮長または磁気進入長以上の膜厚を有することを特徴とする請求項1または2に記載の超伝導デバイス。   The superconducting device according to claim 1, wherein the conductor pattern has a film thickness equal to or greater than a skin length or a magnetic penetration length. 第1の誘電体基板上に、超伝導材料で所定の形状の共振器パターンを形成する工程と、
第2の誘電体基板上に、所定の形状の導体パターンを形成する工程と、
前記導体パターンが前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせるように、前記第1の誘電体基板の前記共振器パターン上に、前記第2の誘電体基板を前記導体パターンが形成された面が上面になるように搭載する工程と
を含む超伝導デバイスの製造方法。
Forming a resonator pattern of a predetermined shape with a superconducting material on a first dielectric substrate;
Forming a conductor pattern of a predetermined shape on the second dielectric substrate;
As the conductor pattern causes a coupling of desired bandwidth to the resonator pattern, to the resonator pattern on the first dielectric substrate, said second dielectric substrate is the conductor pattern forming Mounting so that the formed surface becomes the upper surface .
前記導体パターン形成工程は、前記第2の誘電体基板上に、前記所定の導体パターンとともに位置合わせマークをリフトオフ法により形成する工程を含むことを特徴とする請求項4に記載の超伝導デバイスの製造方法。   5. The superconducting device according to claim 4, wherein the conductor pattern forming step includes a step of forming an alignment mark together with the predetermined conductor pattern on the second dielectric substrate by a lift-off method. Production method. 前記位置合わせマークは、前記第1の誘電体基板と第2の誘電体基板の4隅に設けられることを特徴とする請求項5に記載の超伝導デバイスの製造方法。   6. The method of manufacturing a superconducting device according to claim 5, wherein the alignment marks are provided at four corners of the first dielectric substrate and the second dielectric substrate. 前記導体パターンは、前記第2の誘電体基板上に、CrもしくはTiの密着層を介して形成されるものであることを特徴とする請求項4から6のいずれかに記載の超伝導デバイスの製造方法。   7. The superconducting device according to claim 4, wherein the conductor pattern is formed on the second dielectric substrate via an adhesion layer of Cr or Ti. Production method.
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