JPH07294614A - Squid素子 - Google Patents

Squid素子

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JPH07294614A
JPH07294614A JP10746194A JP10746194A JPH07294614A JP H07294614 A JPH07294614 A JP H07294614A JP 10746194 A JP10746194 A JP 10746194A JP 10746194 A JP10746194 A JP 10746194A JP H07294614 A JPH07294614 A JP H07294614A
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JP
Japan
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squid
pickup coil
coil
loop
input
Prior art date
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Pending
Application number
JP10746194A
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English (en)
Inventor
Naoki Matsuda
直樹 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
Original Assignee
CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成で、かつ耐衝撃性等に対する信頼
度の高いSQUID素子を提供する。 【構成】 基板2上に、SQUIDループ3と、外部磁
束を検出するピックアップコイル5と、ピックアップコ
イル5とループをなすように形成されるとともにピック
アップコイル5が検出した外部磁束をSQUIDループ
3に磁気的に結合する入力コイル6とを一体形成し、例
えば基板2の外周付近にピックアップコイル5を形成
し、その内側に電極を形成し、SQUIDループ3を介
してピックアップコイル5と入力コイル6を接続するよ
うに構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、人体や小動物等から発
生する磁場を計測する医療診断装置(詳細には心磁波、
脳磁波、眼筋磁場等の生体磁気を計測する装置)、また
は、地磁気計測用装置、あるいは物性測定装置(詳細に
は物質の帯磁率を計測する装置)、さらには通信装置
(詳細には磁気的信号伝送用のインターフェイス)等に
適したSQUID(Superconducting Quantum Interfer
ence Device :超伝導量子干渉デバイス)素子に関す
る。ここに、SQUIDとは、液体ヘリウムや液体窒素
等により断熱容器(クライオスタットやデュワー等)内
で低温状態に維持され、ループ内にジョセフソン接合を
含む超伝導ループであるSQUIDループに直流電流を
バイアス電流として印加して駆動し、このSQUIDル
ープ内に、ピックアップコイルや入力コイル等を介して
外部からの磁束を結合して印加すると、SQUIDルー
プに周回電流が誘起され、ループ内のジョセフソン接合
における量子的な干渉効果により、印加された外部磁束
の微弱な変化を出力電圧の大きな変化に変換するトラン
スデューサとして動作することを利用して、微小磁束変
化を測定する素子である。SQUIDには、SQUID
ループ内にジョセフソン接合を1個だけ含むrfSQU
IDと、SQUIDループ内にジョセフソン接合を2個
含むdcSQUIDなどがある。
【0002】
【従来の技術】従来のSQUID磁束計は、外部磁場を
検出するピックアップコイルと、ピックアップコイルの
検出した外部磁束をセンサであるSQUIDループに磁
気的結合する入力コイルを、それぞれ別個に作製し、両
者を超伝導接続することにより構成されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のS
QUID磁束計の構成では、ピックアップコイルとSQ
UID素子内の入力コイルとの間の超伝導接続に高度な
技術が必要であること、また、超伝導接続部が機械的衝
撃に弱く信頼性の点で劣ること、などの問題点があっ
た。本発明は、上記の問題点を解決するためになされた
ものであり、簡易な構成で、かつ耐衝撃性等に対する信
頼度の高いSQUID素子を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るSQUID素子は、基板上に、SQU
IDループと、外部磁束を検出するピックアップコイル
と、当該ピックアップコイルとループをなすように形成
されるとともに当該ピックアップコイルが検出した外部
磁束を前記SQUIDループに磁気的に結合する入力コ
イルと、を一体形成して構成される。上記において、ピ
ックアップコイルは、前記基板の外周付近に形成しても
よい。また、上記において、SQUID素子は信号入出
力用の電極を有し、前記SQUID素子の信号入出力用
の電極は前記ピックアップコイルの内側に形成されるよ
うに構成してもよい。そして、上記において、ピックア
ップコイルと入力コイルとの接続は、前記SQUIDル
ープを介して行われるように構成してもよい。
【0005】
【作用】上記構成を有する本発明によれば、ピックアッ
プコイルとSQUID素子内の入力コイルは同一基板上
に一体形成されるので、従来のような両者間の超伝導接
続は不要となり、また、超伝導接続部がなくなることに
より機械的衝撃にも影響を受けなくなり素子としての信
頼性が格段に向上する。また、さらにピックアップコイ
ルを基板の外周付近に形成すれば、ピックアップコイル
の磁場検出面積を拡大することができる。また、さらに
SQUID素子の信号入出力用の電極を前記ピックアッ
プコイルの内側に形成するようにすれば、ピックアップ
コイルの磁場検出面積を犠牲にすることなく電極面積を
大きくできるため、SQUID素子の電極と接続する電
極の間に導電体を挟んで直接的に電気的コンタクトをと
るフリップチップと呼ばれる接続方式を採用するにも、
専用装置を使用せずにフリップチップ接続を行うことが
可能となる。また、さらにピックアップコイルと入力コ
イルとの接続を前記SQUIDループを介して行えば、
通常の製造プロセスでは、SQUIDループの上に、絶
縁層・入力コイル・絶縁層・コイル接続部(ピックアッ
プコイルと入力コイルとを接続する部分)の4層を積層
する必要があるのに対し、2層分の積層プロセスを省略
することができ従来よりも製造プロセスを大幅に短縮化
でき、歩留りの向上が図れる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図にもとづいて説明
する。本発明の一実施例であるSQUID素子の全体構
成を図1に示す。図に示すように、このSQUID素子
1は、5mm角のチップ基板2上に、single - washer
型のSQUIDループ3を形成し、SQUIDループ3
内にジョセフソン・トンネル接合4を設け、SQUID
駆動用のバイアス電流を電極t1,t2 間に印加すると
ともにSQUID出力電圧を電極t1 ,t2 間から取り
出し、外部磁束を検出するためにSQUIDループ3の
外側で基板2の外周付近に4.5mm角のピックアップ
コイル5を配設し、このピックアップコイル5が検出し
た外部磁束をSQUIDループ3に結合させるためにコ
イルコンタクトC1,C2 により上記SQUIDループ
3を利用してピックアップコイル5と入力コイル6との
接続をとり、上記SQUIDループ3にFLL(Flux l
ocked loop:磁束ロックループ)用のフィードバック磁
束の印加等を行うためのフィードバックコイル7および
電極t3 ,t4 を備えて構成されている。上記の構成に
より、SQUIDループ3とピックアップコイル5が同
一基板2上に一体形成されている。
【0007】図1に示すように、チップ基板2の略中央
部に形成されたsingle - washer 型のSQUIDループ
3は幅が広く、SQUIDループ3の直上に入力コイル
6がスパイラル構造で積層形成され、相互に磁気的に結
合している。また、フィードバックコイル7はSQUI
Dループ3の直上にループ構造で積層形成され、相互に
磁気的に結合している。また、コイルコンタクトC1
2 はSQUIDループ3を介して相互に超伝導接続さ
れており、これによりピックアップコイル5と入力コイ
ル6は一つのループを構成し、ピックアップコイル5が
検出した外部磁束が入力コイル6からSQUIDループ
3に結合される。
【0008】上記のように構成することにより、通常の
製造プロセスでは、SQUIDループの上に、絶縁層・
入力コイル・絶縁層・コイル接続部(ピックアップコイ
ルと入力コイルとを接続する部分)の4層を積層する必
要があるが、本実施例では、SQUIDループ3を介し
てコイル接続をとる構造としたので2層分の積層プロセ
スを省略することができ従来よりも製造プロセスを大幅
に短縮化でき、歩留りの向上が図れる、などの利点があ
る。
【0009】また、従来のSQUID素子では、信号入
出力用の電極は外部との接続をワイヤーボンディングで
行いやすいように、チップ基板の外周付近に配置されて
おり、電極面積は小さくて十分であった。
【0010】これに対し、本実施例のSQUID素子1
では、チップ基板2を通常の場合と同程度の大きさであ
るが、その外周付近にピックアップコイル5を配置する
構成をとっている。
【0011】このようにチップ基板2の外周付近にピッ
クアップコイル5を配置する構成を採用した理由は、通
常、SQUID素子と別個に形成され、SQUID素子
の大きさに比べてかなり大きかった従来型のピックアッ
プコイルと同様な磁場検出性能をチップ基板上に積層形
成されたピックアップコイルで確保するためには、ピッ
クアップコイルの磁場検出面積を大きくする必要があ
る。
【0012】上記の理由から、本実施例ではチップ基板
2の外周付近にピックアップコイル5を配置する構成を
採用したが、SQUID素子1への信号入出力用の電極
の配置位置が問題となる。チップ基板2の外周付近にピ
ックアップコイル5を配置する構成の結果、外周部のピ
ックアップコイル5と中央部のSQUIDループ3との
間にスペースを生み出すことができるので、このピック
アップコイル5の内側の部分に電極を配置することが考
えられる。
【0013】一方、だからといって、外部接続用の電極
をピックアップコイル5の外側に設けると、電極の大き
さの分だけピックアップコイルを内方へ配置しなければ
ならず、ピックアップコイルの磁場検出性能が低下する
おそれがある。また、製造プロセスの観点からも、ピッ
クアップコイルの上に、ピックアップコイルを横切る接
続部を形成するため、絶縁層・接続部(SQUID素子
と外部とを接続する部分)の2層をさらに積層する必要
があり、歩留りが低下する、というおそれも考えられ
る。
【0014】本実施例では、外周部のピックアップコイ
ル5と中央部のSQUIDループ3との間に生み出され
たスペースを他の問題を惹起させずに活用するため、こ
の生み出しスペース部分に、従来よりもかなり大きな4
つの電極t1 〜t4 を配置するような構成をとってい
る。
【0015】このような構成により、ピックアップコイ
ルの磁場検出面積を犠牲にすることなく電極面積を大き
くできるため、SQUID素子の電極と接続する電極の
間に導電体を挟んで直接的に電気的コンタクトをとるフ
リップチップと呼ばれる接続方式を採用するにも、専用
装置を使用せずにフリップチップ接続を行うことが可能
となる。
【0016】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【0017】上記実施例においては、dcSQUIDと
して、1個の環を有するsingle - washer 型の場合を例
に挙げて説明したが、これは、他の形式のdcSQUI
D、例えば、2個の環を有するdouble - washer 型、3
個の環を有するtriple - washer 型、あるいは一般にn
個の環(washer)を有する形式のものであってもかまわ
ない。
【0018】また、上記実施例においては、ジョセフソ
ン接合としてトンネル接合の場合を例に挙げて説明した
が、これは、他のジョセフソン接合(マイクロブリッ
ジ、点接触等)であってもかまわない。
【0019】また、上記実施例においては、電極個数が
4個の場合について説明したが、これには限定されず、
他の個数であってもよい。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、上記構成を有する
本発明によれば、ピックアップコイルとSQUID素子
内の入力コイルは同一基板上に一体形成されるので、従
来のような両者間の超伝導接続は不要となり、また、超
伝導接続部がなくなることにより機械的衝撃にも影響を
受けなくなり素子としての信頼性が格段に向上する。ま
た、さらにピックアップコイルを基板の外周付近に形成
すれば、ピックアップコイルの磁場検出面積を拡大する
ことができる。また、さらにSQUID素子の信号入出
力用の電極を前記ピックアップコイルの内側に形成する
ようにすれば、ピックアップコイルの磁場検出面積を犠
牲にすることなく電極面積を大きくできるため、SQU
ID素子の電極と接続する電極の間に導電体を挟んで直
接的に電気的コンタクトをとるフリップチップと呼ばれ
る接続方式を採用するにも、専用装置を使用せずにフリ
ップチップ接続を行うことが可能となる。また、さらに
ピックアップコイルと入力コイルとの接続を前記SQU
IDループを介して行えば、通常の製造プロセスでは、
SQUIDループの上に、絶縁層・入力コイル・絶縁層
・コイル接続部(ピックアップコイルと入力コイルとを
接続する部分)の4層を積層する必要があるのに対し、
2層分の積層プロセスを省略することができ従来よりも
製造プロセスを大幅に短縮化でき、歩留りの向上が図れ
る、という利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるSQUID素子の全体
構成を示す平面図である。
【符号の説明】
1 SQUID素子 2 基板 3 SQUIDループ 4 ジョセフソン・トンネル接合 5 ピックアップコイル 6 入力コイル 7 フィードバックコイル C1 ,C2 コイルコンタクト t1 〜t4 電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、SQUIDループと、外部磁
    束を検出するピックアップコイルと、当該ピックアップ
    コイルとループをなすように形成されるとともに当該ピ
    ックアップコイルが検出した外部磁束を前記SQUID
    ループに磁気的に結合する入力コイルと、を一体形成し
    たことを特徴とするSQUID素子。
  2. 【請求項2】 前記ピックアップコイルは、前記基板の
    外周付近に形成されることを特徴とする請求項1に記載
    したSQUID素子。
  3. 【請求項3】 前記SQUID素子は信号入出力用の電
    極を有し、前記SQUID素子の信号入出力用の電極は
    前記ピックアップコイルの内側に形成されることを特徴
    とする請求項1または請求項2に記載したSQUID素
    子。
  4. 【請求項4】 前記ピックアップコイルと入力コイルと
    の接続は、前記SQUIDループを介して行われること
    を特徴とする請求項1ないし請求項3に記載したSQU
    ID素子。
JP10746194A 1994-04-25 1994-04-25 Squid素子 Pending JPH07294614A (ja)

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JP10746194A JPH07294614A (ja) 1994-04-25 1994-04-25 Squid素子

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JP10746194A JPH07294614A (ja) 1994-04-25 1994-04-25 Squid素子

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100507608B1 (ko) * 2003-06-17 2005-08-10 한국표준과학연구원 직렬결합형 스퀴드 센서의 픽업코일과 스퀴드 루프연결장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05297089A (ja) * 1992-04-20 1993-11-12 Sumitomo Electric Ind Ltd 磁気センサ

Patent Citations (1)

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