JPH04355980A - 超伝導素子搭載装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はジョセフソン接合素子等
の超伝導素子を搭載する超伝導素子搭載装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ジョセフソン接合素子はきわめて高速で
動作する超伝導素子として知られているが、本出願人は
先にこのジョセフソン素子を搭載して使用する集積回路
装置の構成例を示した（特開平２−１２３７７４号公報
）。図４はこのジョセフソン素子を搭載した従来装置を
示す。ジョセフソン素子は液体ヘリウム温度で動作する
から、この装置では図のようにデュワー瓶構造を有する
クライオスタット１０内に超伝導素子１２を収納し、超
伝導素子１２を液体ヘリウムに浸漬して低温に維持して
いる。クライオスタット１０は断熱性を高めるため外壁
を真空の断熱筺体１４で形成するが、超伝導素子１２と
外部回路とを接続するためフィルムケーブル１６を断熱
筺体１４を貫通して配置する。超伝導素子１２は回路基
板１８に搭載され、フィルムケーブル１６は一端が回路
基板１８に接続され他端が断熱筺体１４に形成したスリ
ットをとおして外部に引き出されて外部の配線基板２０
に接続される。フィルムケーブル１６と真空断熱筺体１
４に設けたスリットとの間は接着剤で真空シールされる
。

【０００３】フィルムケーブル１６はポリイミド等の電
気的絶縁性を有するフィルムに超伝導素子１２と外部回
路とを接続するための導体パターンを形成したもので、
薄厚に形成される。フィルムケーブル１６を上記のよう
に断熱筺体１４を貫通して設置するのは、超伝導素子１
２と外部回路とをできるだけ接近させ、ケーブルを伝達
する際の信号遅延をできるだけ抑えるようにするためで
ある。また、薄厚のフィルムケーブル１６を用いること
によって外部からの熱伝導をできるだけ抑えて断熱性を
維持しようとするためである。図５はフィルムケーブル
１６の回路基板１８との接続状態を示す平面図である。 この例では回路基板１８の４つの外縁部でフィルムケー
ブル１６によって外部回路と接続している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように超伝導素
子搭載装置は超伝導素子を作動温度に冷却して保持する
という条件が必要であるため、クライオスタットを用い
て超伝導素子を所要温度に冷却する構成を採用している
が、超伝導素子搭載装置を実際の電子装置に実装する段
階の問題としてクライオスタットの小形化、および装置
の効率的な構成が必要となる。従来の超伝導素子搭載装
置では回路基板はクライオスタット内に１枚設置するも
のであるが、大容量化に備えて、クライオスタット内に
複数枚の回路基板をセットできるようにすることは装置
を効率的に構成するうえで有効である。本発明は上記問
題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、クライオスタット内に複数枚の回路基板を設置す
ることを可能とし、よりコンパクトで効率的に超伝導素
子を搭載することができる超伝導素子搭載装置を提供す
るにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、超伝導素子を作
動温度に冷却するクライオスタット内に超伝導素子を支
持する回路基板を収納し、クライオスタットの断熱筺体
を貫通するフィルムケーブルにより前記回路基板とクラ
イオスタットの外部の外部回路とを接続した超伝導素子
搭載装置において、前記クライオスタット内に複数枚の
回路基板を上下方向に所定間隔をあけて多段に配置し、
該回路基板間を電気的に接続したことを特徴とする。前
記回路基板としては回路基板の上面または下面からコン
タクトプローブを突出させて設け、該コンタクトプロー
ブが当接する上段あるいは下段の回路基板面に接続パッ
ドを設けたものが効果的であり、また、上段と下段の回
路基板の中間に、上面あるいは下面からコンタクトプロ
ーブを突出させた接続用基板を介在させ、該接続用基板
の前記コンタクトプローブを前記回路基板の基板面に設
けた接続パッドに当接して回路基板間を電気的に接続し
たものが効果的である。

【０００６】

【作用】クライオスタット内に超伝導素子を搭載する回
路基板を上下方向に所定間隔をあけて多段に配置し、回
路基板間を電気的に接続する。回路基板間を電気的に接
続する方法としては回路基板の基板面からコンタクトプ
ローブを突出させ、コンタクトプローブを回路基板に設
けた接続パッドに当接する方法、上下の回路基板間に接
続用基板を配置し、接続用基板に立設したコンタクトプ
ローブを回路基板の接続パッドに当接する方法がある。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る超伝導素子
搭載装置の一実施例を示す断面図である。超伝導素子搭
載装置は上述した従来装置と同様にクライオスタット１
０内に超伝導素子１２を収納し、断熱筺体１４を貫通さ
せてフィルムケーブル１６を設置することによって超伝
導素子１２と外部の配線基板２０とを接続する。２１は
配線基板２０に搭載した半導体素子である。本実施例の
超伝導素子搭載装置は図のようにクライオスタット１０
内に超伝導素子１２を搭載する回路基板１８を複数枚収
納するもので、回路基板１８を上下に所定間隔をあけて
多段に設置することを特徴とする。実施例では回路基板
１８を４枚設置している。

【０００８】クライオスタット１０の底面にはスペーサ
２２を設置し、スペーサ２２上に矩形枠状のサポート２
４を支持し、さらにサポート２４上で回路基板１８を支
持する。前記フィルムケーブル１６は最下段の回路基板
１８とサポート２４との間で挟圧することにより回路基
板１８との電気的なコンタクトをとる。サポート２４の
四つのコーナー部にはガイドピン２６を立設する。各回
路基板１８のコーナー部近傍にはガイドピン２６を挿入
するガイド孔を設け、ガイド孔にガイドピン２６を挿入
することによって上下の回路基板１８を相互に位置決め
する。なお、ガイドピン２６の上端にはねじを設け、最
上段の回路基板１８をナット２８でねじ止めすることに
よって回路基板１８全体をサポート２４に支持する。

【０００９】多段に設置した回路基板１８間の電気的接
続は各々の回路基板１８にコンタクトプローブ３０を設
け、コンタクトプローブ３０を下段の回路基板１８の接
続パッドに当接することによって行う。回路基板１８に
は超伝導素子１２に接続する信号線あるいは接地層等の
所要の配線パターンが形成されており、コンタクトプロ
ーブ３０はこれら配線パターンと電気的に接続して形成
する。図２はコンタクトプローブ３０および接続パッド
の設置例を説明的に示している。コンタクトプローブ３
０は上下の回路基板１８間に所定間隔をあけるため回路
基板１８の下面から突出させて設け、各コンタクトプロ
ーブ３０の延出端位置に合わせて下段の回路基板１８の
上面に接続パッド３２を設ける。接続パッド３２はコン
タクトプローブ３０の突端部がはいり込む凹部状に形成
する。接続パッド３２の凹部の内底面には回路基板１８
の配線パターンと電気的に接続した金めっき層を設け、
コンタクトプローブ３０の突端の端面を平坦に形成して
接続パッド３２とのコンタクトが確実にとれるようにす
る。図２の例では上下の回路基板１８でコンタクトプロ
ーブ３０の位置を一致させているが、コンタクトプロー
ブ３０の配置位置は必ずしも各回路基板１８で同一であ
る必要はない。回路基板１８のの組み合わせにしたがっ
て各回路基板１８に設けるコンタクトプローブ３０と接
続パッド３２の位置を設定すればよい。なお、コンタク
トプローブ３０を回路基板１８に対して突出入自在に設
け、回路基板１８から突出する方向に付勢して設けるこ
ともできる。このようにコンタクトプローブ３０を付勢
して可動に形成した場合は、回路基板１８を上下に多段
に組み合わせてナット２８で締めつけ固定することによ
ってコンタクトプローブ３０と接続パッド３２とのコン
タクトが確実にできるという利点がある。

【００１０】上記のようにして多段に配置した各回路基
板１８間の電気的接続をとることによって最終的に回路
基板１８に搭載したすべての超伝導素子１２とフィルム
ケーブル１６とが電気的に接続し、フィルムケーブル１
６を介してクライオスタット１０に収納された超伝導素
子１２と外部回路とが電気的に接続される。なお、上記
実施例では回路基板１８の下面からコンタクトプローブ
３０を突出させているが、上下の回路基板１８間で相互
に接続をとる目的であるから、下段の回路基板１８の上
面から上方にコンタクトプローブ３０を突出させて設け
、上段の回路基板１８の下面にコンタクトプローブ３０
が当接する接続パッド３２を設けるように構成してもも
ちろんかまわない。

【００１１】上記実施例では最下段の回路基板１８でフ
ィルムケーブル１６が接続されているが、最下段で接続
する他に上段の回路基板１８でフィルムケーブル１６と
接続してもよい。上段で接続したフィルムケーブルは最
下段のフィルムケーブル１６とは高さ位置が異なる別の
位置から断熱筺体１４を貫通させて外部に引き出して外
部回路と接続する。実施例の装置のように回路基板１８
を多段に設置すると外部回路との接続端子数が必然的に
増大するから、最下段のフィルムケーブル１６のみでは
十分な数のコンタクト端子を得ることができない場合が
ある。このような場合にはこのように上段の回路基板１
８にフィルムケーブル１６を接続して接続端子数を確保
する必要がある。

【００１２】図２で１９は回路基板１８を上下に貫通し
て設けた貫通孔である。貫通孔１９は回路基板１８の上
下方向に寒剤を流通させるために設けるもので、超伝導
素子１２のコーナー部の外側付近に形成する。図１のよ
うに回路基板１８の上下面に一定の間隔をとるとともに
上記貫通孔１９を設けることによって超伝導素子１２を
所定の作動温度に効果的に冷却できるようにする。

【００１３】図３は超伝導素子搭載装置で多段に回路基
板を設置する他の実施例を示す。この実施例では、多段
に回路基板１８を設置する際に、上下の回路基板１８の
中間に接続用基板４０を設置することを特徴とする。接
続用基板４０は回路基板１８と外形サイズが等しい矩形
枠状に形成し、基板の上下面にコンタクトプローブ３０
を立設している。コンタクトプローブ３０は上記実施例
でのコンタクトプローブ３０と同様に回路基板１８に形
成した接続パッドに当接して回路基板１８とコンタクト
をとるためのものである。接続用基板４０は回路基板１
８とは異なり超伝導素子１２を搭載せず、コンタクトプ
ローブ３０に接続する所要の配線パターンとコンタクト
プローブ３０を有する。

【００１４】回路基板１８と接続用基板４０は図３に示
すように、回路基板１８と接続用基板４０に設けたガイ
ド孔にガイドピン２６を挿入することによって位置合わ
せし、ナット２８で締めつけることによって回路基板１
８と接続用基板４０との間の電気的接続をとる。接続用
基板４０に設けるコンタクトプローブ３０は回路基板１
８に形成する接続パッドに合わせて配置すればよく、接
続用基板４０に設けるコンタクトプローブ３０は適宜任
意位置に設定することができる。また、コンタクトプロ
ーブ３０は接続用基板４０の基板面から所定長さ突出さ
せて設置するが、前述したように接続用基板４０からコ
ンタクトプローブ３０を突出入自在に設け、突出方向に
付勢して設けてもよい。

【００１５】図３に示す実施例の場合は、上下の回路基
板１８の中間に上記の接続用基板４０を設けて回路基板
１８間の接続をとるから、回路基板１８側ではコンタク
トプローブ３０が当接する接続パッドを形成すればよく
、回路基板１８の製造を容易にすることができる。回路
基板１８には超伝導素子１２を搭載する関係上、信号線
あるいは接地層等の配線パターンを高密度で形成する必
要があり、基板内にさらにコンタクトプローブ３０を形
成することが困難になる場合がある。接続用基板４０に
コンタクトプローブ４０を設ける方法によると、この回
路基板１８の製造上の困難さを回避することができ、コ
ンタクトプローブ３０を接続用基板４０にもたせること
によって回路基板１８の高密度化を達成することが可能
となる。また、接続用基板４０を使用することによって
上下の回路基板１８間の間隔をひろくとることができ、
寒剤を十分に通流させることができて超伝導素子１２の
冷却性を向上させることができる。なお、前述したよう
に、回路基板１８とフィルムケーブル１６とを接続する
方法としては、図３に示すように最下段の回路基板１８
との間でコンタクトをとって接続する方法、あるいは上
段の回路基板１８との間でコンタクトをとる方法が利用
できる。以上、本発明について好適な実施例を挙げて種
々説明したが、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を
施し得るのはもちろんのことである。

【００１６】

【発明の効果】本発明に係る超伝導素子搭載装置によれ
ば、上述したように、クライオスタット内に複数枚の回
路基板を収納することができるから、クライオスタット
をコンパクト化することができ、かつ超伝導素子の収納
が効率的に行えて大容量の電子装置等に対する要請に応
えることができる等の著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超伝導素子搭載装置の一実施例を
示す断面図である。

【図２】コンタクトプローブおよび接続パッドの設置例
を示す説明図であるる。

【図３】超伝導素子搭載装置での回路基板の他の設置例
を示す説明図である。

【図４】超伝導素子搭載装置の従来例を示す断面図であ
る。

【図５】超伝導素子搭載装置でのフィルムケーブルの配
置例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０　　クライオスタット １２　　超伝導素子 １６　　フィルムケーブル １８　　回路基板 １９　　貫通孔 ２０　　配線基板 ２４　　サポート ２６　　ガイドピン ３０　　コンタクトプローブ ３２　　接続パッド ４０　　接続用基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　超伝導素子を作動温度に冷却するクラ
   イオスタット内に超伝導素子を支持する回路基板を収納
   し、クライオスタットの断熱筺体を貫通するフィルムケ
   ーブルにより前記回路基板とクライオスタットの外部の
   外部回路とを接続した超伝導素子搭載装置において、前
   記クライオスタット内に複数枚の回路基板を上下方向に
   所定間隔をあけて多段に配置し、該回路基板間を電気的
   に接続したことを特徴とする超伝導素子搭載装置。
2. 【請求項２】　　回路基板の上面または下面からコンタ
   クトプローブを突出させて設け、該コンタクトプローブ
   が当接する上段あるいは下段の回路基板面に接続パッド
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の超伝導素子搭
   載装置。
3. 【請求項３】　　上段と下段の回路基板の中間に、上面
   あるいは下面からコンタクトプローブを突出させた接続
   用基板を介在させ、該接続用基板の前記コンタクトプロ
   ーブを前記回路基板の基板面に設けた接続パッドに当接
   して回路基板間を電気的に接続したことを特徴とする請
   求項１記載の超伝導素子搭載装置。