JPH06224477A - 回路基板 - Google Patents

回路基板

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JPH06224477A
JPH06224477A JP29130492A JP29130492A JPH06224477A JP H06224477 A JPH06224477 A JP H06224477A JP 29130492 A JP29130492 A JP 29130492A JP 29130492 A JP29130492 A JP 29130492A JP H06224477 A JPH06224477 A JP H06224477A
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circuit board
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niobium
superconducting
layers
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JP29130492A
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Susumu Takada
進 高田
Hiroshi Nakagawa
博 仲川
Masahiro Aoyanagi
昌宏 青柳
Itaru Kurosawa
格 黒沢
Shigeo Tanahashi
成夫 棚橋
Kazuhiro Kawabata
和弘 川畑
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Kyocera Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
Kyocera Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超伝導物質による回路パターンを備えた回路
基板において、回路パターンの超伝導特性が損なわれに
くくする。 【構成】 多層回路基板1は、第1回路基板2と、それ
に積層された第2回路基板3と、表面配線4,8と、内
部配線7とから主に構成されている。表面配線4,8及
び内部配線7は、ニオブ層4a,7a,8aと、それを
被覆するNb3 Al層4b,7b,8bとの積層体から
構成されている。Nb3 Al層4b,7b,8bは超伝
導物質であるニオブ層4a,7a,8aの酸化を防止す
るので、各配線4,7,8の超伝導特性は損なわれにく
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は回路基板、特に、回路パ
ターンを備えた回路基板に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的な回路基板は、基板と、基板に設
けられた回路パターンとを備えており、回路パターンは
銅等の導電性材料から構成されている。この種の回路基
板では、たとえばジョセフソン素子等の超伝導素子を搭
載すると、超伝導素子に誤動作が発生しやすい。これ
は、超伝導素子は信号の伝達速度が高速でありかつ信号
のON−OFF間の電位レベルの差が極めて小さいた
め、回路パターンの電気抵抗による信号の減衰や歪みに
よる影響を受けやすいためと考えられている。
【0003】そこで、超伝導素子用の回路基板として、
回路パターンを超伝導物質により形成する構成が提案さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、超伝導物質は
酸化しやすいので、超伝導物質による回路パターンは酸
化しやすい。超伝導物質による回路パターンが酸化する
と、回路パターンの超伝導特性が損なわれるので、超伝
導素子を搭載した場合に通常の回路基板の場合と同様の
問題が発生するおそれがある。
【0005】本発明の目的は、超伝導物質による回路パ
ターンを備えた回路基板において、回路パターンの超伝
導特性が損なわれにくくすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の回路基板は、基
板と、基板に設けられた回路パターンとを備えたもので
ある。回路パターンは、ニオブ層と、ニオブ層を被覆す
るNb3 Al層との積層体からなる。なお、積層体は、
たとえば、基板とニオブ層との間に配置されたNb3
l層をさらに備えている。
【0007】
【作用】本発明の回路基板では、回路パターンが超伝導
物質であるニオブからなる層を有する積層体からなるの
で、超伝導現象を示す。また、このニオブ層は、Nb3
Al層により被覆されているので、酸化しにくい。よっ
て、回路パターンの超伝導特性は損なわれにくい。
【0008】なお、積層体が基板とニオブ層との間に配
置されたNb3 Al層をさらに備えている場合は、ニオ
ブ層の基板側も酸化されにくくなるので、回路パターン
の超伝導特性はより損なわれにくくなる。
【0009】
【実施例】図1に本発明の一実施例に係る多層回路基板
1を示す。図において、多層回路基板1は、セラミック
製の第1回路基板2と、その上に積層された樹脂製の第
2回路基板3とから主に構成されている。第1回路基板
2は、たとえばアルミナ、ムライト、窒化アルミニウム
またはガラス等のセラミック材料からなる板状である。
【0010】第1回路基板2は、図の上面に表面配線4
を有している。表面配線4は、第1回路基板2の上面に
所定のパターンで配置されており、超伝導物質であるニ
オブ(Nb)層4aと、それを被覆するNb3 Al層4
bとから構成されている。Nb3 Al層4bの厚みは、
ニオブ層4aの厚みが1.0〜5.0μmの場合、0.
05〜0.1μmが好ましい。
【0011】樹脂製の第2回路基板3は、ポリイミド樹
脂製であり、第1回路基板2上に配置された第1樹脂層
5と、第1樹脂層5上にさらに積層された第2樹脂層6
とから主に構成されている。また、第2回路基板3は、
内部配線7と表面配線8とを有している。内部配線7
は、第1樹脂層5の図上面に所定のパターンで配置され
ており、第1樹脂層5に設けられたスルーホール9を通
じて第1回路基板2の表面配線4と接続している。ま
た、表面配線8は、第2樹脂層6上に所定のパターンで
配置されており、第2樹脂層6に設けられたスルーホー
ル10を通じて内部配線7と接続している。
【0012】なお、内部配線7及び表面配線8は、第1
回路基板2の表面配線4と同じくニオブ層7a,8a
と、それに積層されたNb3 Al層7b,8bとからそ
れぞれ構成されている。また、Nb3 Al層7b,8b
の厚みも表面配線4の場合と同様に設定されている。本
実施例の多層回路基板1上には、図1に示すように、ジ
ョセフソン素子のような超伝導素子15を配置する。こ
こでは、超伝導素子15は、表面配線8の所定部位にた
とえば鉛のバンプ16により固定され得る。
【0013】超伝導素子15が固定された多層回路基板
1は、使用時に液体ヘリウム(4.2K)中に配置す
る。多層回路基板1に設けられた表面配線4,8及び内
部配線7は、それを構成するニオブ層4a,7a,8a
が約9.1Kで超伝導を示すので、液体ヘリウム中では
電気抵抗が0となる。この結果、表面配線4,8や内部
配線7は、電気抵抗が原因となる信号の減衰や歪みを起
こさないので、超伝導素子15は誤動作しにくくなる。
【0014】また、本実施例の多層回路基板1では、各
ニオブ層4a,7a,8aがそれぞれNb3 Al層4
b,7b,8bにより被覆されているので酸化されにく
い。よって、各配線4,7,8の超伝導特性は損なわれ
にくく長期間良好に維持され得る。次に、図2から図6
を参照して、前記多層回路基板1の製造方法について説
明する。
【0015】まず、第1回路基板2を製造する。第1回
路基板2は、所定のセラミック原料粉末からなるペース
トをドクターブレード法やカレンダーロール法等の周知
の方法によりグリーンシートとし、このグリーンシート
を所定の温度(たとえばアミルナセラミック原料の場合
は約1600℃)で焼成すると得られる。次に、図2に
示すように、得られた第1回路基板2の表面全体にニオ
ブ膜11を配置する。ニオブ膜11は、真空蒸着法やス
パッタリング法等の物理蒸着法により配置できる。
【0016】続けて、図3に示すように、ニオブ膜11
上にアルミニウム膜12を配置する。アルミニウム膜1
2は、ニオブ膜11と同じく真空蒸着法やスパッタリン
グ法等の物理蒸着法により配置できる。なお、アルミニ
ウム膜12の膜厚は、0.05〜0.1μmに設定す
る。次に、ニオブ膜11とアルミニウム膜12との積層
体をフォトリソグラフィー法により表面配線4のパター
ンに形成する。ここでは、アルミニウム膜12上の全体
に均一にフォトレジストを塗布する。そして、フォトレ
ジスト上に表面配線4のパターンが形成されたフォトマ
スクを配置してフォトレジストを感光させる。次に、フ
ォトマスクを取り除いてフォトレジストを現像処理する
と、感光しなかったフォトレジストが現像液により除去
される。これにより、アルミニウム膜12上には、表面
配線4のパターンに対応するフォトレジスト層が形成さ
れる。フォトレジスト層により被覆されていないアルミ
ニウム膜12及びニオブ層11をエッチング等の手法に
より除去すると、図4に示すように所定のパターンの表
面配線4が形成される。
【0017】次に、ニオブ膜11とアルミニウム膜12
との積層体を400℃に加熱する。ここでは、ニオブ膜
11とアルミニウム膜12とが反応し、ニオブ膜11の
表面にNb3 Al層が形成される。この際、アルミニウ
ム膜12の厚みが上述の範囲に設定されているため、ア
ルミニウム膜12がほぼ完全にニオブ膜11と反応し、
Nb3 Alとなる。したがって、形成されたNb3 Al
層中には、未反応のアルミニウムが残存しにくい。な
お、ニオブ膜11とアルミニウム膜12との反応は、窒
素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気中または真空中で行
う必要がある。反応雰囲気中に酸素が存在すると、アル
ミニウム層12がアルミナ(Al2 3 )に酸化され、
Nb3 Alが形成されなくなるためである。
【0018】次に、図5に示すように、第1回路基板2
上に感光性ポリイミド樹脂ペースト13をスピンコート
法により塗布する。そして、この樹脂ペーストをプレベ
イクして半硬化させる。その後、図6に示すように、半
硬化した感光性ポリイミド樹脂ペースト13の所定位置
にフォトリソグラフィー法により第1回路基板2の表面
配線4と通じるスルーホール14を形成する。その後、
半硬化したポリイミド樹脂を約400℃に加熱してキュ
アすると、第1樹脂層5が形成される。なお、表面配線
4のNb3 Al層4bは、ニオブそのものに比べて第1
樹脂層5との接着性が良好なため、第1樹脂層5は表面
配線4上に強固に結合する。
【0019】次に、第1樹脂層5上に、表面配線4の場
合と同様の方法により所定のパターンの内部配線7を形
成する。そして、さらに第1樹脂層5上に同様の方法に
より第2樹脂層6及び表面配線8を順に形成すると、多
層回路基板1が得られる。なお、上述の説明では、ニオ
ブ膜11とアルミニウム膜12との積層体の加熱と、ポ
リイミド樹脂の加熱キュアとを別個に行っているが、積
層体の加熱はポリイミド樹脂の加熱キュア時の熱を利用
して行ってもよい。
【0020】〔他の実施例〕 (a) 前記実施例では、第2回路基板3をポリイミド
樹脂により構成したが、、ポリイミド樹脂に代えてベン
ゾシクロブテンやテフロン等の有機絶縁材料、シリカ等
の無機絶縁材料が用いられてもよい。 (b) 前記実施例では、本発明を多層回路基板に採用
したが、単層の回路基板についても本発明を同様に実施
できる。 (c) 前記実施例では、表面配線4をニオブ層4a
と、それを覆うNb3 Al層4bとの積層体により形成
したが、図7に示すように、ニオブ層4aと第1回路基
板2との間にNb3 Al層4cをさらに配置してもよ
い。この場合は、第1回路基板2からの酸素によるニオ
ブ層4aの酸化も抑制できるので、ニオブ層4aの超伝
導特性がより損なわれにくくなる。
【0021】なお、表面配線8及び内部配線7も同様に
構成できる。
【0022】
【発明の効果】本発明の回路基板では、上述のように回
路パターンをニオブ層と、それを被覆するNb3 Al層
との積層体により構成したので、回路パターンの超伝導
特性が損なわれにくい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の縦断面図。
【図2】前記実施例を製造するための一工程を示す縦断
面部分図。
【図3】前記実施例を製造するための他の一工程を示す
縦断面部分図。
【図4】前記実施例を製造するためのさらに他の一工程
を示す縦断面部分図。
【図5】前記実施例を製造をするためのさらに他の一工
程を示す縦断面部分図。
【図6】前記実施例を製造するためのさらに他の一工程
を示す縦断面部分図。
【図7】他の実施例の縦断面部分図。
【符号の説明】 1 多層回路基板 2 第1回路基板 3 第2回路基板 4,8 表面配線 7 内部配線 4a,7a,8a ニオブ層 4b,4c,7b,8b Nb3 Al層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 進 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 電子技 術総合研究所内 (72)発明者 仲川 博 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 電子技 術総合研究所内 (72)発明者 青柳 昌宏 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 電子技 術総合研究所内 (72)発明者 黒沢 格 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 電子技 術総合研究所内 (72)発明者 棚橋 成夫 鹿児島県国分市山下町1番1号 京セラ株 式会社鹿児島国分工場内 (72)発明者 川畑 和弘 鹿児島県国分市山下町1番1号 京セラ株 式会社鹿児島国分工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板と、前記基板に設けられた回路パター
    ンとを備えた回路基板において、 前記回路パターンは、ニオブ層と、前記ニオブ層を被覆
    するNb3 Al層とを含む積層体からなることを特徴と
    する回路基板。
  2. 【請求項2】前記積層体は、前記基板と前記ニオブ層と
    の間に配置されたNb3 Al層をさらに備えている、請
    求項1に記載の回路基板。
JP29130492A 1991-10-29 1992-10-29 回路基板 Expired - Lifetime JP2752305B2 (ja)

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JP3-282717 1991-10-29
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6316738B1 (en) * 1996-01-11 2001-11-13 Ibiden Co., Ltd. Printed wiring board and manufacturing method thereof
JP2004128437A (ja) * 2002-08-01 2004-04-22 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 超伝導集積回路及びその作製方法
JP2021506142A (ja) * 2018-02-22 2021-02-18 レイセオン カンパニー 低温用途のための広帯域高速通信チャネル

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JP2021506142A (ja) * 2018-02-22 2021-02-18 レイセオン カンパニー 低温用途のための広帯域高速通信チャネル

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