JPH06252460A - Josephson device mounting circuit board - Google Patents

Josephson device mounting circuit board

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JPH06252460A
JPH06252460A JP5037899A JP3789993A JPH06252460A JP H06252460 A JPH06252460 A JP H06252460A JP 5037899 A JP5037899 A JP 5037899A JP 3789993 A JP3789993 A JP 3789993A JP H06252460 A JPH06252460 A JP H06252460A
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power supply
pattern
josephson
sheet
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Takanori Kubo
貴則 久保
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Abstract

PURPOSE:To provide a circuit board which is capable of feeding an electric power to a Josephson device through a polyphase pulsating current power supply system and being mounted with Josephson devices high in density. CONSTITUTION:A Josephson device mounting circuit board 2 is primarily composed of an insulating board 4 and an insulating layer 5 which includes an inner circuit 60 and is formed on the insulating board 4. An alternating current power supply circuit 9 which feeds two alternating currents different from each other in phase to Josephson devices 3 and a direct current power supply circuit 8 which feeds a direct bias current to the Josephson devices 3 to control timing between the output pluses of two alternating currents are provided inside the insulating board 4. The direct current power supply circuit 8 is composed of circuit patterns provided onto sheets 6a and 6b which constitute the insulating board 4, and an LC filter which restrains an alternating current and a direct bias current from interfering with each other is composed of a capacitance between the circuit patterns and an inductance of the circuit patterns.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、回路基板、特に、ジョ
セフソン素子搭載用回路基板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit board, and more particularly to a Josephson device mounting circuit board.

【0002】[0002]

【従来の技術】ジョセフソン素子の高速動作を実現する
ための電源供給方式として、多層脈流電源方式が知られ
ている。この電源方式は、各ジョセフソン素子に対して
異なる位相で電源電流を供給する方式である。このよう
な多層脈流電源方式を実現するためのジョセフソン素子
駆動装置は、回路基板と、回路基板上に搭載されたジョ
セフソン素子とから主に構成されている。ここで、回路
基板は、ジョセフソン素子に対して位相が異なる2種の
交流電流を供給するための交流電力供給回路と、2種の
交流電力の出力パルス間のタイミングを調整するために
ジョセフソン素子に直流バイアス電流を供給するための
直流電力供給回路とを内蔵している。また、回路基板に
搭載された個々のジョセフソン素子は、交流電力供給回
路に接続された1次コイルと、直流電力供給回路に接続
された2次コイルとを内蔵している。さらに、ジョセフ
ソン素子内には、2次コイルと直流電力供給回路との接
続部において、交流電流と直流バイアス電流との相互干
渉を抑制するためのローパスフィルタが形成されてい
る。ローパスフィルタは、一般にLCフィルタである。
2. Description of the Related Art A multilayer pulsating current power supply system is known as a power supply system for realizing a high speed operation of a Josephson device. This power supply system is a system in which power supply currents are supplied to each Josephson element in different phases. A Josephson element driving device for realizing such a multilayer pulsating current power supply system is mainly composed of a circuit board and a Josephson element mounted on the circuit board. Here, the circuit board includes an AC power supply circuit for supplying two kinds of AC currents having different phases to the Josephson element and a Josephson device for adjusting the timing between the output pulses of the two kinds of AC power. A DC power supply circuit for supplying a DC bias current to the device is incorporated. Each Josephson element mounted on the circuit board has a built-in primary coil connected to the AC power supply circuit and a secondary coil connected to the DC power supply circuit. Further, in the Josephson element, a low-pass filter for suppressing mutual interference between the alternating current and the direct current bias current is formed at the connecting portion between the secondary coil and the direct current power supply circuit. The low pass filter is generally an LC filter.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記従来のジョセフソ
ン素子駆動装置では、安定した多層脈流電源方式を実現
するために個々のジョセフソン素子がローパスフィルタ
を内蔵しているため、各素子の小型化に限界があり、素
子を回路基板上に高密度実装するのが困難である。殊
に、ジョセフソン素子に内蔵されたローパスフィルタの
静電容量を大きくしてフィルタとしての充分な機能を確
保しようとすると、フィルタが素子内で占めるエリアが
大きくなり、素子の高密度実装がより困難になる。
In the above-mentioned conventional Josephson element driving device, each Josephson element has a built-in low-pass filter in order to realize a stable multi-layer pulsating current power supply system. However, it is difficult to mount the elements on the circuit board with high density. In particular, if the capacitance of the low-pass filter built into the Josephson device is increased in order to secure a sufficient function as a filter, the area occupied by the filter in the device becomes large, and high-density mounting of the device becomes more difficult. It will be difficult.

【0004】本発明の目的は、ジョセフソン素子に多層
脈流電源方式で電力を供給し、しかもジョセフソン素子
の高密度実装が可能なジョセフソン素子搭載用回路基板
を実現することにある。
An object of the present invention is to realize a circuit board for mounting a Josephson element, which supplies electric power to the Josephson element by a multi-layer pulsating current power supply system and which enables high-density mounting of the Josephson element.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のジョセフソン素
子搭載用回路基板は、位相が異なる2種の交流電流をジ
ョセフソン素子に供給するための交流電力供給回路と、
2種の交流電流の出力パルス間のタイミングを調整する
ためにジョセフソン素子に直流バイアス電流を供給する
ための直流電力供給回路と、直流電力供給回路と一体に
形成されかつ交流電流と直流バイアス電流との相互干渉
を抑制するためのローパスフィルタと、各回路及びロー
パスフィルタを内蔵しかつジョセフソン素子を搭載する
ための絶縁基板とを備えている。
A circuit board for mounting a Josephson device according to the present invention comprises an AC power supply circuit for supplying two kinds of alternating currents having different phases to the Josephson device.
A direct current power supply circuit for supplying a direct current bias current to the Josephson device to adjust the timing between the output pulses of the two types of alternating current; and an alternating current and a direct current bias current formed integrally with the direct current power supply circuit. And a low pass filter for suppressing mutual interference with each other, and an insulating substrate in which each circuit and the low pass filter are incorporated and a Josephson element is mounted.

【0006】[0006]

【作用】本発明のジョセフソン素子搭載用回路基板は、
絶縁基板に搭載されたジョセフソン素子に対し、交流電
力供給回路及び直流電力供給回路からそれぞれ位相の異
なる2種の交流電流及び直流電流バイアス電流を供給す
る。絶縁基板内には、交流電流と直流バイアス電流との
相互干渉を抑制するためのローパスフィルタが直流電力
供給回路と一体に形成されて内蔵されているため、ジョ
セフソン素子側にローパスフィルタを内蔵する必要がな
い。この結果、本発明の回路基板には、ローパスフィル
タを内蔵しない小型のジョセフソン素子を多数個高密度
実装できる。
The circuit board for mounting the Josephson device of the present invention is
Two kinds of alternating current and direct current bias current having different phases are supplied from the alternating current power supply circuit and the direct current power supply circuit to the Josephson element mounted on the insulating substrate. Since a low-pass filter for suppressing mutual interference between AC current and DC bias current is formed integrally with the DC power supply circuit in the insulating substrate, the low-pass filter is built in on the Josephson device side. No need. As a result, a large number of small Josephson devices without a low-pass filter can be densely mounted on the circuit board of the present invention.

【0007】[0007]

【実施例】図1及び図2に、本発明の一実施例が採用さ
れたジョセフソン素子駆動装置1を示す。なお、図1
は、ジョセフソン素子駆動装置1の縦断面図であり、図
2は平面図である。図において、ジョセフソン素子駆動
装置1は、本発明の一実施例としての回路基板2と、回
路基板2上に搭載された4個のジョセフソン素子3とか
ら主に構成されている。なお、各ジョセフソン素子3
は、数百の論理ゲートからなる電源負荷を4個内蔵して
いる。
1 and 2 show a Josephson element driving device 1 to which an embodiment of the present invention is applied. Note that FIG.
[Fig. 2] is a vertical sectional view of the Josephson element driving device 1, and Fig. 2 is a plan view. In the figure, the Josephson element driving device 1 is mainly composed of a circuit board 2 as an embodiment of the present invention and four Josephson elements 3 mounted on the circuit board 2. In addition, each Josephson element 3
Incorporates four power loads consisting of hundreds of logic gates.

【0008】回路基板2は、たとえばムライトセラミッ
クスからなる絶縁基板4と、絶縁基板4上に形成された
ポリイミド樹脂からなる絶縁層5とを含んでいる。絶縁
基板4は、7枚のセラミックグリーンシートを積層して
一体焼成することにより得られた一体化したシート6
a,6b,6c,6d,6e,6f,6gからなり、直
流電力供給回路8及び交流電力供給回路9を含む内部回
路7を内蔵している。
The circuit board 2 includes an insulating substrate 4 made of, for example, mullite ceramics, and an insulating layer 5 made of polyimide resin formed on the insulating substrate 4. The insulating substrate 4 is an integrated sheet 6 obtained by laminating seven ceramic green sheets and firing them integrally.
a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, and has a built-in internal circuit 7 including a DC power supply circuit 8 and an AC power supply circuit 9.

【0009】直流電力供給回路8は、シート6b,6c
の2層上に形成された回路パターンからなる。図3及び
図4を参照して、シート6b及びシート6c上に形成さ
れた直流電力供給回路8の形成パターンを示す。図3に
おいて、シート6b上には、その概ね中央部に配置され
た4組の直流供給パターン10と、図の左端に配列され
た4組の直流導入パターン11と、配列された直流導入
パターン11群の両側に設けられた1組の交流導入パタ
ーン12と、上述の各パターン10,11,12を除い
てほぼ全面に形成された接地パターン13とを備えてい
る。
The DC power supply circuit 8 includes sheets 6b and 6c.
Of the circuit pattern formed on the two layers. 3 and 4, the formation pattern of the DC power supply circuit 8 formed on the sheets 6b and 6c is shown. In FIG. 3, on the sheet 6b, four sets of DC supply patterns 10 arranged substantially in the center thereof, four sets of DC introduction patterns 11 arranged at the left end of the figure, and arranged DC introduction patterns 11 are arranged. It is provided with a pair of alternating current introduction patterns 12 provided on both sides of the group and a ground pattern 13 formed on almost the entire surface except the above-mentioned patterns 10, 11, 12.

【0010】各直流供給パターン10は、1対のランド
パターン14,14を有している。各ランドパターン1
4は、他方のランドパターン14と対向する部位の両端
部に、シート6aを貫通する、すなわち図の手前側に向
けて延びるスルーホール15を有している。このスルー
ホール15は、絶縁層5内に形成された後述する内部回
路60を介してジョセフソン素子3に直流バイアス電流
を供給するためのものである。また、各ランドパターン
14の中央部には、シート6bを貫通する多数のスルー
ホール16が形成されている。
Each DC supply pattern 10 has a pair of land patterns 14, 14. Each land pattern 1
4 has through holes 15 penetrating the sheet 6a, that is, extending toward the front side in the drawing, at both ends of the portion facing the other land pattern 14. The through hole 15 is for supplying a DC bias current to the Josephson element 3 via an internal circuit 60, which will be described later, formed in the insulating layer 5. In addition, a large number of through holes 16 that penetrate the sheet 6b are formed in the center of each land pattern 14.

【0011】1対のランドパターン14,14間の両端
部には、交流供給パターン17がランドパターン14と
絶縁されながら形成されている。各交流供給パターン1
7には、1対のスルーホール18,18が図の手前側に
向けて、すなわち、シート6aを貫通するように形成さ
れている。このスルーホール18,18は、絶縁層5内
に形成された内部回路60を介してジョセフソン素子3
に交流電力を供給するためのものである。
An AC supply pattern 17 is formed on both ends of the pair of land patterns 14, 14 while being insulated from the land pattern 14. Each AC supply pattern 1
7, a pair of through holes 18, 18 are formed toward the front side of the drawing, that is, so as to penetrate the sheet 6a. The through holes 18 and 18 are formed through the internal circuit 60 formed in the insulating layer 5 and the Josephson element 3
It is for supplying AC power to.

【0012】各直流導入パターン11及び交流導入パタ
ーン12は、多数のスルーホール19を有している。こ
のスルーホール19は、シート6a内及びシート6b内
の両方向に延びている。接地パターン13は、シート6
aの幅方向両端部において長手方向に配列された多数の
ブランク20を有している。このブランク20は、絶縁
層5内に形成された後述する内部回路60と接地パター
ン13との間に形成される不要なキャパシタンスをキャ
ンセルするためのものである。また、接地パターン13
には、各直流供給パターン10の近傍にスリット21が
形成されている。このスリット21は、各直流供給パタ
ーン10から対応するジョセフソン素子3に供給される
直流バイアス電流を一定にするために、各ジョセフソン
素子3までの電気抵抗を均等にするためのものである。
Each DC introduction pattern 11 and AC introduction pattern 12 has a large number of through holes 19. The through hole 19 extends in both directions within the seat 6a and the seat 6b. The ground pattern 13 is the sheet 6
It has a large number of blanks 20 arranged in the longitudinal direction at both widthwise end portions of a. The blank 20 is for canceling unnecessary capacitance formed between an internal circuit 60, which will be described later, formed in the insulating layer 5 and the ground pattern 13. In addition, the ground pattern 13
A slit 21 is formed in the vicinity of each DC supply pattern 10. This slit 21 is for equalizing the electric resistance to each Josephson element 3 in order to make the DC bias current supplied from each DC supply pattern 10 to the corresponding Josephson element 3 constant.

【0013】一方、シート6c上には、図の左端近傍か
ら中央部に向けて延びる2組の直流導入パターン25,
25と、シート6bの交流導入パターン12,12に対
応して形成された1対の交流導入パターン26,26
と、上述のパターン25,26と絶縁されながらシート
6b上のほぼ全体に形成された接地パターン27とを備
えている。
On the other hand, on the sheet 6c, two sets of direct current introducing patterns 25, which extend from the vicinity of the left end of the drawing toward the central portion,
25 and a pair of alternating current introduction patterns 26, 26 formed corresponding to the alternating current introduction patterns 12, 12 of the sheet 6b.
And a ground pattern 27 formed on almost the entire surface of the sheet 6b while being insulated from the patterns 25 and 26 described above.

【0014】各直流導入パターン25は、1対のパター
ン線路28a,28bを有している。各パターン線路2
8a,28bの図左側端部29は、シート6bの直流導
入パターン11とシート6bを挟んで対向しており、ス
ルーホール19を通じて互いに接続している。一方、両
パターン線路28a,28bの他端は、二股に分岐して
おり、その先端がそれぞれランド部30を形成してい
る。各ランド部30は、シート6bに設けられたランド
パターン14とシート6aを挟んで対向しており、スル
ーホール16を介して対応するランドパターン14に接
続している。
Each DC introduction pattern 25 has a pair of pattern lines 28a and 28b. Each pattern line 2
Left end portions 29 of the sheets 8a and 28b in the figure face the direct current introducing pattern 11 of the sheet 6b with the sheet 6b interposed therebetween, and are connected to each other through the through holes 19. On the other hand, the other ends of both pattern lines 28a and 28b are bifurcated, and the tips thereof form land portions 30, respectively. Each land portion 30 faces the land pattern 14 provided on the sheet 6b with the sheet 6a interposed therebetween, and is connected to the corresponding land pattern 14 through the through hole 16.

【0015】各ランド部30の近傍には、シート6bの
交流供給パターン17と対応するように交流供給パター
ン31が形成されている。各交流供給パターン31は、
1対のスルーホール32,32を有している。このスル
ーホール32,32は、シート6c内及びシート6b内
の両方向に延びており、対応するシート6bの交流供給
パターン17に接続している。
An AC supply pattern 31 is formed in the vicinity of each land 30 so as to correspond to the AC supply pattern 17 of the sheet 6b. Each AC supply pattern 31
It has a pair of through holes 32, 32. The through holes 32, 32 extend in both directions in the sheet 6c and the sheet 6b and are connected to the AC supply pattern 17 of the corresponding sheet 6b.

【0016】1対の交流導入パターン26は、多数のス
ルーホール33を有している。スルーホール33は、シ
ート6b内及びシート6cの両方向に延びており、シー
ト6bに形成された対応する交流導入パターン12,1
2に接続している。接地パターン27には、シート6b
の接地パターン13に設けられたブランク20に対応す
るブランク34が多数個設けられている。
The pair of alternating current introducing patterns 26 have a large number of through holes 33. The through holes 33 extend in both directions of the sheet 6b and the sheet 6c, and the corresponding AC introduction patterns 12, 1 formed on the sheet 6b.
Connected to 2. The ground pattern 27 has a sheet 6b.
A large number of blanks 34 corresponding to the blanks 20 provided on the ground pattern 13 are provided.

【0017】なお、シート6b,シート6c上に形成さ
れた各パターンは、たとえばタングテンやモリブデン等
の高融点金属を用いて形成された厚膜である。次に、交
流電力供給回路9について説明する。まず、図9を参照
して、交流電力供給回路9の概略構成を説明する。な
お、図は2つのジョセフソン素子3に対して電力を供給
するための回路を示しており、4つのジョセフソン素子
3が搭載可能な本実施例では、この回路が2組形成され
ていることになる。図において、交流電力供給回路9
は、入力側がジョセフソン素子駆動装置1とは別に設け
られた外部交流電源41に接続されており、出力側が後
述する経路で各ジョセフソン素子3の複数の電源入力端
子に接続されている。
Each of the patterns formed on the sheets 6b and 6c is a thick film formed of a refractory metal such as tung ten or molybdenum. Next, the AC power supply circuit 9 will be described. First, the schematic configuration of the AC power supply circuit 9 will be described with reference to FIG. 9. The figure shows a circuit for supplying electric power to two Josephson elements 3. In this embodiment in which four Josephson elements 3 can be mounted, two sets of this circuit are formed. become. In the figure, an AC power supply circuit 9
Has an input side connected to an external AC power supply 41 provided separately from the Josephson device driving device 1, and an output side connected to a plurality of power supply input terminals of each Josephson device 3 through a path described later.

【0018】外部交流電源41は、位相が180°(半
波長)異なる2つの交流電源41a,41bとから構成
されている。外部交流電源41は、たとえば、同軸ケー
ブルを介して1GHzの交流電力を供給し、その内部イ
ンピーダンス(内部抵抗42)は、たとえば50Ωであ
る。一方、ジョセフソン素子3内の各電源負荷3aの内
部インピーダンス43は、たとえば3.1Ωである。こ
の両者間のインピーダンス整合をとるために交流電力供
給回路9が設けられている。
The external AC power supply 41 is composed of two AC power supplies 41a and 41b whose phases are different by 180 ° (half wavelength). The external AC power supply 41 supplies AC power of 1 GHz via a coaxial cable, for example, and its internal impedance (internal resistance 42) is, for example, 50Ω. On the other hand, the internal impedance 43 of each power supply load 3a in the Josephson element 3 is 3.1Ω, for example. An AC power supply circuit 9 is provided for impedance matching between the two.

【0019】交流電力供給回路9は、電源電流の波長の
1/4の長さの共振線路からなるλ/4インピーダンス
変換回路44,45,46が、外部交流電源41からジ
ョセフソン素子3に向かってツリー状に接続されて構成
されている。外部交流電源41に接続された1段目λ/
4インピーダンス変換回路44には、2本の2段目イン
ピーダンス変換回路45が並列に接続されている。さら
に、各2段目インピーダンス変換回路45には、それぞ
れ2本の3段目λ/4インピーダンス変換回路46が並
列に接続されており、各3段目インピーダンス変換回路
46には電源負荷3aが接続されている。この結果、1
段目λ/4インピーダンス変換回路44のインピーダン
スは25Ωに、2段目λ/4インピーダンス変換回路4
5のインピーダンスは12.5Ωに、3段目λ/4イン
ピーダンス変換回路46のインピーダンスは6.25Ω
に設定される。各λ/4インピーダンス変換回路44,
45,46は、それぞれ1対の第1,第2変換回路パタ
ーン47a,47b,48a,48b,49a,49b
により構成される。
In the AC power supply circuit 9, a λ / 4 impedance conversion circuit 44, 45, 46 composed of a resonant line having a length of 1/4 of the wavelength of the power supply current is directed from the external AC power supply 41 to the Josephson element 3. Are connected in a tree shape. First stage λ / connected to external AC power supply 41
Two second-stage impedance conversion circuits 45 are connected in parallel to the 4-impedance conversion circuit 44. Furthermore, two third-stage λ / 4 impedance conversion circuits 46 are connected in parallel to each second-stage impedance conversion circuit 45, and a power source load 3 a is connected to each third-stage impedance conversion circuit 46. Has been done. As a result, 1
The impedance of the λ / 4 impedance conversion circuit 44 in the second stage is set to 25Ω, and the λ / 4 impedance conversion circuit 4 in the second stage is set to 25Ω.
The impedance of 5 is 12.5Ω, and the impedance of the third stage λ / 4 impedance conversion circuit 46 is 6.25Ω.
Is set to. Each λ / 4 impedance conversion circuit 44,
45 and 46 are a pair of first and second conversion circuit patterns 47a, 47b, 48a, 48b, 49a and 49b, respectively.
It is composed of

【0020】図5から図8を参照して、上述の交流電力
供給回路9を構成するための、各シート6d,6e,6
f,6g上に形成された回路パターンを説明する。な
お、図5から図7では、回路パターンの一部、すなわ
ち、図9に示された交流電力供給回路部分のみ示し、詳
細は省略している。したがって、実際のパターンは、図
5から図7に示されたパターンが対になっている。
With reference to FIGS. 5 to 8, sheets 6d, 6e, 6 for constituting the above-mentioned AC power supply circuit 9 are formed.
The circuit pattern formed on f and 6g will be described. 5 to 7, only a part of the circuit pattern, that is, the AC power supply circuit part shown in FIG. 9 is shown, and details are omitted. Therefore, the actual patterns are a pair of the patterns shown in FIGS.

【0021】図5において、シート6dには、第1接地
回路パターン50がほぼ全面に形成されている。図6に
示すように、シート6eには、交流電力供給回路9を構
成するための第1変換回路パターン51a,52a,5
3aが形成されている。ここでは、入力側端部54に、
1段目λ/4インピーダンス変換回路44を構成する変
換回路パターン51aの一端が接続されている。なお、
入力側端部54は、シート6cに設けられた、対応する
交流導入パターン26のスルーホール33に接続してい
る。
In FIG. 5, the first ground circuit pattern 50 is formed on almost the entire surface of the sheet 6d. As shown in FIG. 6, on the sheet 6e, the first conversion circuit patterns 51a, 52a, 5 for forming the AC power supply circuit 9 are formed.
3a is formed. Here, at the input end 54,
One end of a conversion circuit pattern 51a forming the first-stage λ / 4 impedance conversion circuit 44 is connected. In addition,
The input side end portion 54 is connected to the through hole 33 of the corresponding AC introduction pattern 26 provided in the sheet 6c.

【0022】第1変換回路パターン51aの他端から分
岐した2段目λ/4インピーダンス変換回路45を構成
する変換回路パターン52a,52aは、中途において
S字状に延びている。各変換回路パターン52a,52
aの先端からは、それぞれ逆方向に各3段目λ/4イン
ピーダンス変換回路46を構成する変換回路パターン5
3a,53aが延びている。各変換回路パターン53
a,53aは、パターン面積を小さくするために、C字
状に曲げられており、さらに先端部がほぼ270°曲げ
られている。その先端には、出力側端部55cがそれぞ
れ1対設けられている。この出力側端部55cは、シー
ト6cに設けられた、対応する交流供給パターン31の
スルーホール32に接続している。
The conversion circuit patterns 52a and 52a forming the second stage λ / 4 impedance conversion circuit 45 branched from the other end of the first conversion circuit pattern 51a extend in an S shape in the middle. Each conversion circuit pattern 52a, 52
From the tip of a, the conversion circuit pattern 5 forming the third-stage λ / 4 impedance conversion circuit 46 in the opposite direction.
3a and 53a extend. Each conversion circuit pattern 53
In order to reduce the pattern area, a and 53a are bent in a C shape, and the tips are bent by approximately 270 °. A pair of output side end portions 55c are provided at the tip ends thereof. The output side end 55c is connected to the through hole 32 of the corresponding AC supply pattern 31 provided on the sheet 6c.

【0023】セラミック層6fには、図7に示すよう
に、図6に示す第1変換回路パターン51a,52a,
53aと同様な第2変換回路パターン51b,52b,
53bが、第1変換回路パターン51a,52a,53
aと上下に重なる位置に形成されている。変換回路パタ
ーン51bが接続された入力側端部54aは、シート6
cに設けられた、対応する交流導入パターン26のスル
ーホール33に接続している。
As shown in FIG. 7, the ceramic layer 6f includes first conversion circuit patterns 51a, 52a,
Second conversion circuit patterns 51b, 52b similar to 53a,
53b is the first conversion circuit pattern 51a, 52a, 53
It is formed at a position that vertically overlaps with a. The input side end 54a to which the conversion circuit pattern 51b is connected is the sheet 6
It is connected to the through hole 33 of the corresponding AC introduction pattern 26 provided in c.

【0024】さらに、図8に示すように、シート6gに
は、第2接地回路パターン56がほぼ全面に形成されて
いる。なお、シート6d,6e,6fに、多数のスルー
ホール57,58,59が形成されており、このスルー
ホール57,58,59により第1接地回路パターン5
0と第2接地回路パターン56とが接続されている。ま
た、スルーホール58,59は、回路パターン51a,
51b,52a,52b,53a,53bに沿って、そ
れらの両側に配置されている。
Further, as shown in FIG. 8, a second ground circuit pattern 56 is formed on almost the entire surface of the sheet 6g. A number of through holes 57, 58, 59 are formed in the sheets 6d, 6e, 6f, and the first ground circuit pattern 5 is formed by these through holes 57, 58, 59.
0 and the second ground circuit pattern 56 are connected. In addition, the through holes 58 and 59 have circuit patterns 51a,
It is arranged on both sides of 51b, 52a, 52b, 53a, 53b.

【0025】なお、各シート6d,6e,6f,6gに
形成された各パターンは、たとえばタングステンやモリ
ブデン等の高融点金属を用いて形成された厚膜である。
次に、絶縁層5について説明する。図1に示すように、
絶縁層5の内部には、ニオブの薄膜からなる内部回路6
0が形成されている。この内部回路60は、主にジョセ
フソン素子3と信号の授受を行うための信号用配線を形
成しているが、その一部が直流電流供給回路8及び交流
電力供給回路9に対して電力を供給するための電力回路
61となっている。
Each pattern formed on each sheet 6d, 6e, 6f, 6g is a thick film formed by using a refractory metal such as tungsten or molybdenum.
Next, the insulating layer 5 will be described. As shown in Figure 1,
Inside the insulating layer 5, an internal circuit 6 made of a thin film of niobium is formed.
0 is formed. The internal circuit 60 mainly forms a signal wiring for exchanging signals with the Josephson element 3, but a part of the internal wiring 60 supplies power to the DC current supply circuit 8 and the AC power supply circuit 9. It is a power circuit 61 for supplying.

【0026】また、絶縁層5の表面には、信号入出力用
パッド62aを含む表面回路62と、電力回路61のパ
ッド部63,64(図2)が設けられている。パッド部
63は、直流電力供給回路8に図示しない直流電源から
直流バイアス電流を供給するための同軸ケーブル65
(図1)を接続するためのものであり、電力回路61及
びスルーホール19を介してシート6bの直流導入パタ
ーン11に接続されている。一方、パッド部64は、パ
ッド部63の両端にそれぞれ配置されており、交流電力
供給回路9に交流電力を供給するための同軸ケーブルを
接続するためのものである。このパッド部64,64
は、電力回路61及びスルーホール19を介してシート
6bの交流導入パターン12に接続されている。
The surface of the insulating layer 5 is provided with a surface circuit 62 including a signal input / output pad 62a and pad portions 63 and 64 (FIG. 2) of the power circuit 61. The pad portion 63 is a coaxial cable 65 for supplying a DC bias current to the DC power supply circuit 8 from a DC power supply (not shown).
(FIG. 1), and is connected to the DC introduction pattern 11 of the seat 6b through the power circuit 61 and the through hole 19. On the other hand, the pad portions 64 are arranged at both ends of the pad portion 63, respectively, and are for connecting a coaxial cable for supplying AC power to the AC power supply circuit 9. The pad portions 64, 64
Is connected to the AC introduction pattern 12 of the seat 6b through the power circuit 61 and the through hole 19.

【0027】なお、上述の表面回路62及びパッド部6
3,64は、いずれもニオブ製である。4つのジョセフ
ソン素子3のそれぞれは、上述のように内部に4つの電
源負荷3aを含んでおり(図9参照)、それぞれシート
6bの直流供給パターン10と概ね対応するように回路
基板1上に搭載されている。このようなジョセフソン素
子3に含まれる各電源負荷3aの直流電源端子は、絶縁
層5の内部回路60を介してシート6bに形成された対
応する直流供給パターン10のスルーホール15に接続
されている。また、ジョセフソン素子の交流電源端子
は、内部回路60を介してシート6bに設けられた対応
する交流供給パターン17のスルーホール18に接続さ
れている。
The surface circuit 62 and the pad portion 6 described above are used.
3 and 64 are all made of niobium. Each of the four Josephson elements 3 includes the four power supply loads 3a therein as described above (see FIG. 9), and each of them is arranged on the circuit board 1 so as to substantially correspond to the DC supply pattern 10 of the sheet 6b. It is installed. The DC power supply terminals of each power supply load 3a included in the Josephson element 3 are connected to the through holes 15 of the corresponding DC supply pattern 10 formed on the sheet 6b through the internal circuit 60 of the insulating layer 5. There is. Further, the AC power supply terminal of the Josephson element is connected to the through hole 18 of the corresponding AC supply pattern 17 provided on the sheet 6b via the internal circuit 60.

【0028】上述のジョセフソン素子駆動装置1の等価
回路を、図9に示す。図において、上述のように、各ジ
ョセフソン素子3には、外部交流電源41からの交流電
流が交流電力供給回路9を介して各電源負荷3aのトラ
ンス70を構成する1次コイル(図示せず)に供給され
る。一方、トランス70の2次コイル(図示せず)に
は、外部直流電源71から直流バイアス電流が印加され
る。なお、外部直流電源71は、2つの交流電源41
a,41bと対応するよう2つの直流電源71a,71
bを有している。各直流電源71a及び71bは、それ
ぞれシート6cに設けられたパターン線路28a及び2
8bを介して1つ置きの電源負荷3aに対して交互にバ
イアス電流を印加できるようになっている。
FIG. 9 shows an equivalent circuit of the above Josephson element driving device 1. In the figure, as described above, in each Josephson element 3, an AC current from the external AC power supply 41 passes through the AC power supply circuit 9 and forms a primary coil (not shown) that constitutes the transformer 70 of each power supply load 3 a. ) Is supplied to. On the other hand, a DC bias current is applied from an external DC power supply 71 to a secondary coil (not shown) of the transformer 70. The external DC power source 71 is the two AC power sources 41.
Two DC power sources 71a, 71 corresponding to a, 41b
b. Each of the DC power sources 71a and 71b includes the patterned lines 28a and 2 provided on the sheet 6c.
A bias current can be alternately applied to every other power supply load 3a via 8b.

【0029】このような外部直流電源71から各電源負
荷3aに対して直流バイアス電流を供給する直流電力供
給回路8において、その途中にはローパスフィルタとし
てのLCフィルタ72が形成されている。このLCフィ
ルタ72は、シート6cに形成されたパターン線路28
a,28bがそれぞれ有するインダクタンスと、各パタ
ーン線路28a,28bとシート6bに設けられた接地
パターン13とが対面することにより発生するキャパシ
タンスとにより構成されている。したがって、このLC
フィルタ72は、回路基板2の直流電力供給回路8と一
体に形成されていることになる。
In the DC power supply circuit 8 which supplies a DC bias current from the external DC power supply 71 to each power supply load 3a, an LC filter 72 as a low-pass filter is formed in the middle thereof. The LC filter 72 includes the pattern line 28 formed on the sheet 6c.
Each of the inductances a and 28b has and a capacitance generated when the pattern lines 28a and 28b face the ground pattern 13 provided on the sheet 6b. Therefore, this LC
The filter 72 is formed integrally with the DC power supply circuit 8 of the circuit board 2.

【0030】次に、作用・効果について説明する。各交
流電源41a,41bから供給される電力は、位相が1
80°異なる高電圧低電流である。この電流は、それぞ
れ交流電力供給回路9を構成する1段目λ/4インピー
ダンス変換回路44の第1,第2変換回路パターン47
a,47b、2段目λ/4インピーダンス変換回路45
の第1,第2変換回路パターン48a,48b、及び3
段目λ/4インピーダンス変換回路46の第1,第2変
換回路パターン49a,49bにより増幅され、各電源
負荷3aに供給される。そして、電源負荷3aの接地端
子から接地回路パターン50,60を介して接地され
る。
Next, the operation and effect will be described. The phase of the power supplied from each AC power supply 41a, 41b is 1
High voltage and low current differing by 80 °. This current is applied to the first and second conversion circuit patterns 47 of the first-stage λ / 4 impedance conversion circuit 44, which respectively constitute the AC power supply circuit 9.
a, 47b, second stage λ / 4 impedance conversion circuit 45
Of the first and second conversion circuit patterns 48a, 48b, and 3
It is amplified by the first and second conversion circuit patterns 49a and 49b of the stage λ / 4 impedance conversion circuit 46 and supplied to each power supply load 3a. Then, it is grounded from the ground terminal of the power supply load 3a through the ground circuit patterns 50 and 60.

【0031】ここでは、外部交流電源4のインピーダン
ス(50Ω)は、1段目λ/4インピーダンス変換回路
44で25Ωに、2段目λ/4インピーダンス変換回路
45で12.5Ωに、3段目λ/4インピーダンス変換
回路46で6.25Ωとなり、さらにこれが電源負荷3
aのインピーダンス3.1Ωとの間でインピーダンス変
換され、電源負荷3aのインピーダンスと供給電力のイ
ンピーダンスとが最終的に整合する。
Here, the impedance (50Ω) of the external AC power source 4 is set to 25Ω in the first stage λ / 4 impedance conversion circuit 44, to 12.5Ω in the second stage λ / 4 impedance conversion circuit 45, and the third stage. The λ / 4 impedance conversion circuit 46 provides 6.25Ω, which is the power load 3
Impedance conversion is performed between the impedance of a and 3.1Ω, and the impedance of the power supply load 3a and the impedance of the supplied power finally match.

【0032】また、それぞれのインピーダンス変換回路
44,45,46の第1変換回路パターン47a,48
a,49a及び第2変換回路パターン47b,48b,
49bに平行給電を行っている(すなわち、位相が18
0°異なる電力を供給している)ので、グランドノイズ
を減少させ得る。なお、絶縁層5に形成された内部回路
60は、交流電力供給回路9を形成した内部回路7から
分離して配置されているため、交流電力供給回路9によ
る信号性に対するクロストークが防止される。
Further, the first conversion circuit patterns 47a and 48 of the impedance conversion circuits 44, 45 and 46, respectively.
a, 49a and the second conversion circuit patterns 47b, 48b,
49b is parallelly fed (that is, the phase is 18
Since the electric power is different by 0 °), the ground noise can be reduced. Since the internal circuit 60 formed in the insulating layer 5 is arranged separately from the internal circuit 7 in which the AC power supply circuit 9 is formed, crosstalk with respect to signal property by the AC power supply circuit 9 is prevented. .

【0033】このようにして各電源負荷3aに供給され
る各交流電源41a,41bからの交流電流に基づく出
力パルスの時間幅や互いの重なり具合、すなわちタイミ
ングは、直流電源71a,71bからの直流バイアス電
流により調整される。したがって、各電源負荷3aは、
安定に制御される。なお、上述のジョセフソン素子駆動
装置1では、各電源負荷3a内にローパスフィルタを設
ける必要がなく、その分各電源負荷3aを小型化するこ
とができるので、回路基板2上にジョセフソン素子3を
多数個高密度実装できる。
In this way, the time widths of output pulses based on the alternating currents from the alternating current power sources 41a and 41b supplied to the respective power source loads 3a and the mutual overlapping condition, that is, the timing, are determined by the direct current from the direct current power sources 71a and 71b. Adjusted by bias current. Therefore, each power load 3a
It is controlled stably. In the Josephson element driving device 1 described above, it is not necessary to provide a low-pass filter in each power source load 3a, and each power source load 3a can be miniaturized by that amount. A large number of can be mounted at high density.

【0034】次に、上述の回路基板2の製造方法につい
て説明する。絶縁基板4は、シート6a…6gを構成す
ることになる5枚のセラミックグリーンシートから形成
される。各セラミックグリーンシートは、ムライト,シ
リカ,カルシア,マグネシア等の原料粉末に適当なバイ
ンダー及び溶剤を添加混合して泥漿状にし、これを周知
のドクターブレード法によりシート状に形成すると得ら
れる。これらのセラミックグリーンシートには、スルー
ホール等を設けるために適当な打ち抜き加工が施された
後に、タングステンやモリブデン等の高融点金属粉末か
らなる金属ペーストが各シート6b…6g上に設けられ
たパターン形状にスクリーン印刷される。次に、複数枚
のセラミックグリーンシートを所定の順に積層してセラ
ミックグリーンシート積層体を形成し、還元雰囲気中で
約1600℃の温度で焼成すると、内部回路7を含む絶
縁基板4が形成される。
Next, a method of manufacturing the above-mentioned circuit board 2 will be described. The insulating substrate 4 is formed of five ceramic green sheets that form the sheets 6a ... 6g. Each ceramic green sheet can be obtained by adding a suitable binder and a solvent to raw material powders such as mullite, silica, calcia, magnesia, and mixing them into a sludge shape, and forming this into a sheet shape by a well-known doctor blade method. A pattern in which a metal paste made of refractory metal powder such as tungsten or molybdenum is provided on each of the sheets 6b ... 6g after appropriate punching processing is performed on these ceramic green sheets to provide through holes and the like. Screen-printed into shape. Next, a plurality of ceramic green sheets are laminated in a predetermined order to form a ceramic green sheet laminate, which is fired at a temperature of about 1600 ° C. in a reducing atmosphere to form the insulating substrate 4 including the internal circuit 7. .

【0035】絶縁層5は、絶縁基板4上に感光性ポリイ
ミドペーストをスピンコート法で塗布する工程を含むフ
ォトリソグラフィー法により形成される。そして、内部
回路60が絶縁層5内に多層になるように、スパッタリ
ング、真空蒸着等の物理的蒸着法により形成され、フォ
トリソグラフィー法により所定パターンに形成される。
The insulating layer 5 is formed by a photolithography method including a step of applying a photosensitive polyimide paste on the insulating substrate 4 by a spin coating method. Then, the internal circuit 60 is formed by a physical vapor deposition method such as sputtering or vacuum vapor deposition so as to be a multilayer in the insulating layer 5, and is formed into a predetermined pattern by a photolithography method.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明に係るジョセフソン素子搭載用回
路基板では、交流電流と直流バイアス電流との相互干渉
を抑制するためのローパスフィルタを絶縁基板内に直流
電力供給回路と一体に形成したので、ジョセフソン素子
に対して多層脈流電源方式で安定に電力を供給でき、し
かもジョセフソン素子の高密度実装が可能になる。
In the circuit board for mounting the Josephson element according to the present invention, the low-pass filter for suppressing the mutual interference between the alternating current and the direct current bias current is formed integrally with the direct current power supply circuit in the insulating substrate. , The power can be stably supplied to the Josephson device by the multi-layer pulsating current power supply system, and the Josephson device can be mounted at high density.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例が採用されたジョセフソン素
子駆動装置の縦断面図。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a Josephson element driving device that employs an embodiment of the present invention.

【図2】前記駆動装置の平面図。FIG. 2 is a plan view of the drive device.

【図3】前記実施例を構成する回路パターンの平面図。FIG. 3 is a plan view of a circuit pattern which constitutes the embodiment.

【図4】前記実施例を構成する回路パターンの平面図。FIG. 4 is a plan view of a circuit pattern that constitutes the embodiment.

【図5】前記実施例を構成する回路パターンの平面図。FIG. 5 is a plan view of a circuit pattern that constitutes the embodiment.

【図6】前記実施例を構成する回路パターンの平面図。FIG. 6 is a plan view of a circuit pattern which constitutes the embodiment.

【図7】前記実施例を構成する回路パターンの平面図。FIG. 7 is a plan view of a circuit pattern which constitutes the embodiment.

【図8】前記実施例を構成する回路パターンの平面図。FIG. 8 is a plan view of a circuit pattern which constitutes the embodiment.

【図9】前記駆動装置の等価回路図。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of the drive device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 ジョセフソン素子 4 絶縁基板 8 直流電力供給回路 9 交流電力供給回路 72 LCフィルタ 3 Josephson element 4 Insulating substrate 8 DC power supply circuit 9 AC power supply circuit 72 LC filter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】位相が異なる2種の交流電流をジョセフソ
ン素子に供給するための交流電力供給回路と、 前記2種の交流電力の出力パルス間のタイミングを調整
するために前記ジョセフソン素子に直流バイアス電流を
供給するための直流電力供給回路と、 前記直流電力供給回路と一体に形成された、前記交流電
流と前記直流バイアス電流との相互干渉を抑制するため
のローパスフィルタと、 前記各回路及び前記ローパスフィルタを内蔵しかつ前記
ジョセフソン素子を搭載するための絶縁基板と、 を備えたジョセフソン素子搭載用回路基板。
1. An alternating current power supply circuit for supplying two kinds of alternating currents having different phases to a Josephson device, and a Josephson device for adjusting the timing between output pulses of the two kinds of alternating current power. A DC power supply circuit for supplying a DC bias current, a low-pass filter formed integrally with the DC power supply circuit for suppressing mutual interference between the AC current and the DC bias current, and each circuit. And a circuit board for mounting a Josephson device, comprising: an insulating substrate that incorporates the low-pass filter and mounts the Josephson device.
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