JPH02106907A - 超伝導薄膜コイル - Google Patents
超伝導薄膜コイルInfo
- Publication number
- JPH02106907A JPH02106907A JP63260968A JP26096888A JPH02106907A JP H02106907 A JPH02106907 A JP H02106907A JP 63260968 A JP63260968 A JP 63260968A JP 26096888 A JP26096888 A JP 26096888A JP H02106907 A JPH02106907 A JP H02106907A
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- JP
- Japan
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- coils
- inductance
- superconducting
- magnetic flux
- magnetic
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
本発明は薄膜型の超伝導コイルの形状に関し、該コイル
の発生する磁束が付近の超伝導素子や超伝導回路の動作
を阻害することのないよう、インダクタンスを減するこ
となく周囲の磁界を弱めることを目ｒ内とし、 所要のインダクタンスを複数のコイルの合成インダクタ
ンスによって実現すると共に、該複数のコイルの動作時
の磁界の向きが互いに逆向きになるような構成とする。
の発生する磁束が付近の超伝導素子や超伝導回路の動作
を阻害することのないよう、インダクタンスを減するこ
となく周囲の磁界を弱めることを目ｒ内とし、 所要のインダクタンスを複数のコイルの合成インダクタ
ンスによって実現すると共に、該複数のコイルの動作時
の磁界の向きが互いに逆向きになるような構成とする。
それによって、これ等のコイルから離れた部分の磁界は
弱いものとなり、超伝導素子や回路に磁界の影響が及ば
ないようになる。
弱いものとなり、超伝導素子や回路に磁界の影響が及ば
ないようになる。
本発明はジョセフソン集積回路や超伝導量子干渉素子（
ＳＱＵＩＤ）磁束計などの超伝導回路装置中に用いられ
る超伝導薄膜コイルに関わる。
ＳＱＵＩＤ）磁束計などの超伝導回路装置中に用いられ
る超伝導薄膜コイルに関わる。
近年急速な進歩が見られるジョセフソン集積回路やＳＱ
ＵＩＤ磁束計などには、超伝導薄膜で形成されたコイル
が、超伝導トランスやフィードバック回路の超伝導コイ
ル等のような部品として組み込まれている。超伝導トラ
ンスは超伝導を利用した結合度の高いインダクタであり
、フィードバック回路のコイルは磁束の量子化を利用し
て磁束量子の蓄積やカウントを行わせるためのものであ
、る。
ＵＩＤ磁束計などには、超伝導薄膜で形成されたコイル
が、超伝導トランスやフィードバック回路の超伝導コイ
ル等のような部品として組み込まれている。超伝導トラ
ンスは超伝導を利用した結合度の高いインダクタであり
、フィードバック回路のコイルは磁束の量子化を利用し
て磁束量子の蓄積やカウントを行わせるためのものであ
、る。
これ等のコイルのインダクタンスが大であると、回路の
動作で電流が流れた時に大きな磁界を゛発生するので、
付近にあるジッセフソン素子や５ＱＵ１０センサの誤動
作を引き起こすおそれがある。
動作で電流が流れた時に大きな磁界を゛発生するので、
付近にあるジッセフソン素子や５ＱＵ１０センサの誤動
作を引き起こすおそれがある。
即ち、ジッセフソン素子は素子自身が磁界によって零電
圧状態から有限電圧状態への遷移を行うものであるから
、周囲の磁界の影響を直接受けることになる。また、５
ＱＵＩＤの場合は、複数のセンサを配列して磁界の分布
を測定する装置などで、センサどうしが相互に影響し合
うことになり、クロストークが生じることになる。
圧状態から有限電圧状態への遷移を行うものであるから
、周囲の磁界の影響を直接受けることになる。また、５
ＱＵＩＤの場合は、複数のセンサを配列して磁界の分布
を測定する装置などで、センサどうしが相互に影響し合
うことになり、クロストークが生じることになる。
このような他に及ぶ磁束の影響や他からの磁束の影響を
解消するための手段として、超伝導シールドを利用する
ことが知られている。
解消するための手段として、超伝導シールドを利用する
ことが知られている。
これは磁束発生部の下或いは上にグラウンドブレーンと
呼ばれる超伝導材料の薄膜を設けるもので、超伝導体が
完全反磁性であるため、この薄膜を透過して磁束が外に
出ることがなく、完全な磁気シールドが行われる。
呼ばれる超伝導材料の薄膜を設けるもので、超伝導体が
完全反磁性であるため、この薄膜を透過して磁束が外に
出ることがなく、完全な磁気シールドが行われる。
超伝導シールドは十分な効果を有するものであるが、４
Ｊ、積回路中の必要な箇所に常に設は得るとは限らない
０例えば５ＱＵＩＤ１束計のように磁束を計測する装置
では、センサ部分を磁気シールドしようとすれば大幅な
工数増になる。
Ｊ、積回路中の必要な箇所に常に設は得るとは限らない
０例えば５ＱＵＩＤ１束計のように磁束を計測する装置
では、センサ部分を磁気シールドしようとすれば大幅な
工数増になる。
また、ＳｉＯｘ等の！！１縁皮膜を間に挟むだけでコイ
ルとシールド皮膜が近接して設けられるとコイルのイン
ダクタンスが減少するので、大きなインダクタンスを必
要とする場合に超伝導シールドが使えないことがある。
ルとシールド皮膜が近接して設けられるとコイルのイン
ダクタンスが減少するので、大きなインダクタンスを必
要とする場合に超伝導シールドが使えないことがある。
このように超伝導シールドが使えない場合には、何らか
の対策を講じて、コイルの発生する磁束が他の素子や回
路に影響を及ぼさないようにしなければならない。
の対策を講じて、コイルの発生する磁束が他の素子や回
路に影響を及ぼさないようにしなければならない。
本発明の目的はジッセフソン素子やＳＱＵ Ｉ Ｄを包
含する集積回路で、必要なインダクタンスを有し且つ磁
束の影響が他に及ぶことのない超伝導コイルを提供する
ことである。
含する集積回路で、必要なインダクタンスを有し且つ磁
束の影響が他に及ぶことのない超伝導コイルを提供する
ことである。
上記目的を達成するため、本発明の超伝導コイルは
コイルを複数に分割して基板面内に配置し、その合成イ
ンダクタンスが所望のインダクタンスとなるようにする
と共に、 分割されたコイルの磁束の向きが互いに逆方向になるよ
うに接続された構成となっている。典型的には、上記分
割数は２” （ｎ −１，２，３，・・・）である。
ンダクタンスが所望のインダクタンスとなるようにする
と共に、 分割されたコイルの磁束の向きが互いに逆方向になるよ
うに接続された構成となっている。典型的には、上記分
割数は２” （ｎ −１，２，３，・・・）である。
の等しいコイルを並べ、夫々に反対向きの電流を流すと
、これ等のコイルから十分離れた点Ｐでは両方のコイル
の磁束はほり打ち消し合う、コイルの近傍に於いても、
磁束が互いに反対向きであることから、完全に打ち消し
合うことはないものの、総合すれば弱い磁束しか残らな
い。
、これ等のコイルから十分離れた点Ｐでは両方のコイル
の磁束はほり打ち消し合う、コイルの近傍に於いても、
磁束が互いに反対向きであることから、完全に打ち消し
合うことはないものの、総合すれば弱い磁束しか残らな
い。
この点をより詳細に説明すると、次のようになる。ここ
ではコイルは第２図に示されるように２３−８個に分割
されて１本の直線上に配置されているものとする。
ではコイルは第２図に示されるように２３−８個に分割
されて１本の直線上に配置されているものとする。
一般に２′個のコイルをＸ軸上に配置し、１個のコイル
が作る磁界をＢとすると、Ｘ軸上の十分遠方の点に於け
る磁界Ｂ（×）は ｘ１ と表される。第２図のようにｎ＝３の場合は〔作 用〕 第１図に本発明の超伝導コイルの基本形が模式的に示さ
れている。咳図の如く、インダクタンス ｘ３ である。
が作る磁界をＢとすると、Ｘ軸上の十分遠方の点に於け
る磁界Ｂ（×）は ｘ１ と表される。第２図のようにｎ＝３の場合は〔作 用〕 第１図に本発明の超伝導コイルの基本形が模式的に示さ
れている。咳図の如く、インダクタンス ｘ３ である。
ここで状況を単純化し、各コイルを１本の無限長面線と
すると、その各々で ！ Ｂ−μ。
すると、その各々で ！ Ｂ−μ。
２πＸ
であるから、コイルの数が２″個の場合、Ｂ （Ｘｌ
− となる、即ち、コイル１個の場合にはＸの変化に対して
１ ／ ｘの減衰であったのに比べ、コイルの数が２′
″個になると、１／Ｘ’″°１の急激な減衰となる。
− となる、即ち、コイル１個の場合にはＸの変化に対して
１ ／ ｘの減衰であったのに比べ、コイルの数が２′
″個になると、１／Ｘ’″°１の急激な減衰となる。
第３図及び第４図に本発明の実施例及び他の実施例を示
す、これ等の図に於いてコイル１及びコイル２はニオブ
（Ｎｂ）の如き超伝導材料薄膜で形成され、同じ超伝導
材料で形成される接続配線が交差する部分には、ＳｉＯ
よである絶縁膜が上下の配線間に設けられている。各種
皮膜の堆積形成やパクーミングは公知の技術によって実
施される。
す、これ等の図に於いてコイル１及びコイル２はニオブ
（Ｎｂ）の如き超伝導材料薄膜で形成され、同じ超伝導
材料で形成される接続配線が交差する部分には、ＳｉＯ
よである絶縁膜が上下の配線間に設けられている。各種
皮膜の堆積形成やパクーミングは公知の技術によって実
施される。
第３図は２個のコイルを直列に接続し、その磁界の向き
を反対にしたもので、各々のインダクタンスと相互イン
ダクタンスから定まる合成インダクタンスが所定の値に
なるように設定されている。
を反対にしたもので、各々のインダクタンスと相互イン
ダクタンスから定まる合成インダクタンスが所定の値に
なるように設定されている。
第４図の実施例では２個のコイルを並列に接続している
。超伝導材料は電流密度が臨界値をこえると超伝導状態
をとらな（なるので、大電流を流す必要のあるコイルは
複数のコイルを並列に接続して構成され、個々のコイル
の電流を臨界値以下に抑えることになる。そのような場
合に、分割したコイルの磁界の方向を異ならせ、磁束を
打ち消すようにしたものがこの実施例である。
。超伝導材料は電流密度が臨界値をこえると超伝導状態
をとらな（なるので、大電流を流す必要のあるコイルは
複数のコイルを並列に接続して構成され、個々のコイル
の電流を臨界値以下に抑えることになる。そのような場
合に、分割したコイルの磁界の方向を異ならせ、磁束を
打ち消すようにしたものがこの実施例である。
第５図は更に他の実施例に於けるコイルの配置を模式的
に示す図で、分割されたコイルは直線上ではな（、平面
的な広がりを持って配置されている。
に示す図で、分割されたコイルは直線上ではな（、平面
的な広がりを持って配置されている。
以上の各実施例に於いて、分割された各コイルのインダ
クタンスは必ずしも同じであることは要求されず、また
、並列接続の場合各コイルの電流値も同じである必要は
ない。
クタンスは必ずしも同じであることは要求されず、また
、並列接続の場合各コイルの電流値も同じである必要は
ない。
以上説明したように本発明によれば、コイルからの距離
に対する磁界の減衰が急峻なものとなるので、磁気シー
ルドを設けることなく所定のインダクタンスのコイルを
設けた場合にも、近くにある他の素子や回路への影響を
大幅に減することが出来る。
に対する磁界の減衰が急峻なものとなるので、磁気シー
ルドを設けることなく所定のインダクタンスのコイルを
設けた場合にも、近くにある他の素子や回路への影響を
大幅に減することが出来る。
本発明を超伝導トランスに適用すればジョセフソン集積
回路の誤動作が抑制され、集積化５ＱＵＩＤ磁界センサ
のように複数の超伝導蓄積ループを単一柴積回路内に設
ける場合には、本発明を適用することにより、センサの
チャネル間クロストークが減少する。
回路の誤動作が抑制され、集積化５ＱＵＩＤ磁界センサ
のように複数の超伝導蓄積ループを単一柴積回路内に設
ける場合には、本発明を適用することにより、センサの
チャネル間クロストークが減少する。
第１図は本発明の詳細な説明するための図、第２図は本
発明の詳細な説明するための図、第３図は本発明の実施
例を示す模式図、第４図は本発明の他の実施例を示す模
式図、第５図は本発明の更に他の実施例を示す模式図本
発明の詳細な説明するための図 第 図 本発明の詳細な説明するだめの図 第 図 第 図
発明の詳細な説明するための図、第３図は本発明の実施
例を示す模式図、第４図は本発明の他の実施例を示す模
式図、第５図は本発明の更に他の実施例を示す模式図本
発明の詳細な説明するための図 第 図 本発明の詳細な説明するだめの図 第 図 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板上に超伝導材料薄膜で形成されたインダクタであっ
て、 該インダクタのうち、ほゞ同一の平面上に相互に重なる
ことなく近接して配置され且つ相互に接続されている複
数のインダクタの合成インダクタンスが所定の値を取り
、更に 前記近接配置されたインダクタの夫々によって形成され
る磁界の向きが互いに反対であるように構成されて成る
ことを特徴とする超伝導薄膜コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63260968A JP2692178B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | 超伝導薄膜コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63260968A JP2692178B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | 超伝導薄膜コイル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02106907A true JPH02106907A (ja) | 1990-04-19 |
| JP2692178B2 JP2692178B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=17355257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63260968A Expired - Lifetime JP2692178B2 (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | 超伝導薄膜コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2692178B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6372569U (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-14 |
-
1988
- 1988-10-17 JP JP63260968A patent/JP2692178B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6372569U (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2692178B2 (ja) | 1997-12-17 |
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