JPH10189083A - 高周波回路における信号入出力線と電極の接続構造 - Google Patents

高周波回路における信号入出力線と電極の接続構造

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JPH10189083A
JPH10189083A JP34311696A JP34311696A JPH10189083A JP H10189083 A JPH10189083 A JP H10189083A JP 34311696 A JP34311696 A JP 34311696A JP 34311696 A JP34311696 A JP 34311696A JP H10189083 A JPH10189083 A JP H10189083A
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JP
Japan
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electrode
conductor
signal input
center conductor
metal conductor
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JP34311696A
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English (en)
Inventor
Kazunori Yamanaka
一典 山中
Akihiko Akasegawa
章彦 赤瀬川
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板とパッケージ間の膨張・収縮差を吸収で
きるようにし信号入出力線の切断や接続部分のはがれを
回避する。 【解決手段】 内部に基板を有するパッケージに固定さ
れた同軸ケーブルの中心導体または中心導体に接続され
た金属導体の先端を基板上の電極に接続するものにおい
て、中心導体の露出長または金属導体の全長を同軸ケー
ブルのパッケージ固定位置または金属導体の場合には中
心導体との接続位置から電極の接続位置までの距離より
も若干長くする。中心導体の露出長または金属導体の全
長に余裕を持たせたため、この余裕分によって基板とパ
ッケージ間の膨張・収縮差が吸収され、信号入出力線の
切断や接続部分のはがれが確実に回避される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波回路におけ
る信号入出力線と電極の接続構造に関し、低温(たとえ
ば150K以下)の環境下で動作する高周波回路に適用
する、信号入出力線と電極の接続構造に関する。
【0002】
【従来の技術】無線システムの受信性能を向上するに
は、空中線に近い高周波回路の一部(たとえば周波数フ
ィルタ)を高温超伝導体で構成するのが効果的である。
信号損失を局限してS/N比を大幅に改善できるからで
ある。さらに、高温超伝導体は低温に冷却して使用され
るが、高周波回路の他の部分(たとえば高周波増幅器や
混合器など)も一緒に冷却すれば、熱雑音を抑えてS/
N比を一層改善できるから好ましい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、室温で
組み立てられた高周波回路を低温環境下で使用すると、
回路各部の熱膨張率の違いから各部の膨張・収縮に差を
生じ、特に基板とパッケージ間に大きな差を生じるた
め、信号入出力線の接続部分に過大な応力が作用し、最
悪の場合には、信号入出力線の切断や接続部分のはがれ
といった致命的な障害を引き起こすという問題点があっ
た。
【0004】そこで、本発明は、基板とパッケージ間の
膨張・収縮差を吸収できるようにし、以て信号入出力線
の切断や接続部分のはがれといった不測事態の発生を確
実に回避することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
内部に基板を有するパッケージに固定された同軸ケーブ
ルの中心導体または該中心導体に接続された金属導体の
先端を、前記基板上の電極に接続する、高周波回路にお
ける信号入出力線と電極の接続構造において、前記中心
導体の露出長または前記金属導体の全長を、前記同軸ケ
ーブルのパッケージ固定位置または金属導体の場合には
中心導体との接続位置から前記電極の接続位置までの距
離よりも若干長くしたことを特徴とする。
【0006】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記中心導体または前記金属導体に導電性
の弾性部材を用い、且つ、該弾性部材をたわませなが
ら、前記中心導体または前記金属導体の先端を前記電極
に接触させたことを特徴とする。請求項3記載の発明
は、請求項2記載の発明において、前記電極の接触面に
導電性薄膜を有することを特徴とする。
【0007】請求項4記載の発明は、請求項2記載の発
明において、前記電極の材料が超伝導体であり、且つ、
前記中心導体または前記金属導体の先端と該電極との接
触面積を少なくとも該超伝導体のコヒーレンス長の2乗
を下回らないように設定すると共に、該先端の凹凸の最
大値を該コヒーレンス長以下に設定したことを特徴とす
る。
【0008】請求項5記載の発明は、請求項1、2、3
または4記載の発明において、前記中心導体または前記
金属導体と前記電極との接続部分を覆う、導電性材料か
らなる覆いを設けたことを特徴とする。
【0009】
【作用】請求項1記載の発明では、中心導体の露出長ま
たは前記金属導体の全長に余裕を持たせたため、この余
裕分によって、基板とパッケージ間の膨張・収縮差が吸
収され、信号入出力線の切断や接続部分のはがれといっ
た不測事態の発生が確実に回避される。
【0010】請求項2記載の発明では、信号入出力線の
先端があたかもプローブ接続の如く電極に接触するた
め、両者のずれが許容され、基板とパッケージ間の膨張
・収縮差の吸収作用が一層高められる。請求項3記載の
発明では、導電性薄膜によって接触抵抗が低減され、信
号損失が抑えられる。
【0011】請求項4記載の発明では、超伝導体からな
る電極と信号入出力線の先端との接触界面を流れる電流
が非トンネル電流となり、電流キャリアによるコヒーレ
ンスの影響が回避され、信号損失の抑制が図られる。請
求項5記載の発明では、信号入出力線の先端部分が覆い
によって遮蔽されるため、周辺部分に対する電磁放射の
影響が回避される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図1、図2は本発明に係る、高周波回
路における信号入出力線と電極の接続構造の第1実施例
を示す図である。図1、図2において、1は金属のパッ
ケージである。パッケージ1には、図示を略した高周波
回路を有する基板2が実装され、さらに、パッケージ1
の側壁に形成された開口1aに、同軸ケーブル3の先端
がはんだ付け等によって固定されている。
【0013】ここで、図示の同軸ケーブル3は、所定厚
の誘電体1aを間に中心導体1bと外部導体1cとを同
軸状に配置したものであり、中心導体1bを所定長La
だけ露出させて、その露出部3dの先端を基板2の上の
電極4に接続しているが、本実施例のポイントは、上記
所定長Laを、パッケージ1の内壁面から電極4の接続
点までの距離Lbよりもα(余裕分と言う)だけ大きく
した点にある。
【0014】このような構成において、パッケージ1へ
の同軸ケーブル3の取付けや基板2の実装などは、常温
(すなわち室温)で行われるが、基板2に形成された高
周波回路の一部に高温超伝導体が含まれる場合は、冷凍
機によってパッケージ1の少なくとも内部を低温に冷却
して使用されることになる。基板2の素材はストリップ
ライン構造であれば誘電体であり、一方、パッケージ1
の素材は金属であるから、両者の熱膨張率は大きく異な
っている。たとえば、誘電体の典型例はMgO、金属の
典型例はCu(例えばOFHC銅にNi下地のAuメッ
キを施したもの)であり、この誘電体の比誘電率は、約
9.7(10GHz,77K付近)で、熱膨張はΔL/
293 ≒−1.3×10-3(293〜77K間)であ
る。一方、Cuの熱膨張は、ΔL/L293 ≒−3.0×
10-3(293〜77K間)である。
【0015】したがって、動作時における基板2とパッ
ケージ1の収縮量は、明らかにパッケージ1の方が大き
く、パッケージ1の内壁面から電極4の接続点までの距
離Lbが収縮量の差分だけ縮むため、同軸ケーブル3の
露出部3dに圧縮方向の応力が加わるが、本実施例で
は、露出部3dの長さLaを、常温時の距離Lbより、
少なくとも上記収縮量の差分以上長くして円弧状に“た
わませた部分”を設けたため、同部分によって、応力を
吸収して露出部3dへのストレスを緩和でき、露出部3
dを含む信号入出力線の切断や、電極4若しくは接続部
分のはがれを効果的に回避できるという、低温環境での
高周波信号を扱う電極の接続構造にとって、有益な効果
が得られる。
【0016】なお、図3は上記第1実施例の変形例であ
り、5は金属のパッケージ、6はパッケージ5に取り付
けられた同軸コネクタ、7は接地導体7aと少なくとも
一つの電極7bを両面に有する基板、8は一端を同軸コ
ネクタ6の中心導体6aに接続し他端を電極7bに接続
した金属導体である。この変形例では、金属導体8の全
長を、中心導体6aとの接続位置から電極7bとの接続
位置までの距離Lcよりも、少なくとも基板7とパッケ
ージ5の冷却による収縮量の差分の絶対値以上長くし、
円弧状に“たわませた部分”を設けている。このような
構成においても、上記第1実施例と同様の効果が得られ
る。
【0017】または、図4に第2実施例を示すように、
上記第1実施例の露出部3d(または上記変形例の金属
導体8)の先端を尖らせて、電極4(または7b)に接
触させてもよい。この場合、接触抵抗を小さくするため
及び耐振性を高めるために、露出部3d(または金属導
体8)を比較的剛性のある弾性部材(好ましくはベリリ
ウム銅、りん青銅またはタングステン等)とし、且つ、
その弾性部材をたわませながら電極4(または7b)に
接触させるようにする。
【0018】また、電極4(または7b)が超伝導体で
構成されている場合は、図示のように、電極4(または
7b)の表面に導電性薄膜9(金、銀、銅、カーボン等
の薄膜)を形成し、この導電性薄膜9に露出部3d(ま
たは金属導体8)の先端を接触させるのが望ましい。あ
るいは、導電性薄膜9を用いないのであれば、図5に示
すように、露出部3d(または金属導体8)の先端の凹
凸の最大値を当該超伝導体のコヒーレンス長ξ(注1)
以下に設定すると共に、電極4(または7b)との接触
面積を、直径をξとする円の面積以上に設定するのが望
ましい。このようにすると、超伝導体からなる電極4
(または7b)と信号入出力線の先端との接触界面を流
れる電流が非トンネル電流となり、電流キャリアによる
コヒーレンスの影響を回避して、信号損失の抑制を図る
ことができる。
【0019】注1:ξは超伝導電子のコヒーレンスが保
たれる距離を表わす特性長で、1粒子波動関数Ψの絶対
値、すなわち超伝導電子密度の空間変化の目安となる量
である。臨界温度Tc付近の、Tcより低い超伝導状態
において、ξ≒k(Tc−T)-1/2という温度依存性を
持つ量として知られている。但し、kは比例係数、Tは
動作温度(K)である。
【0020】図6は、以上の各実施例に適用できる第3
実施例を示す図であり、露出部3d(または金属導体
8)と電極4(または7b)との接続部分に、導電性材
料からなる覆い10を被せたものである。これによれ
ば、露出部3d(または金属導体8)からの電磁放射が
覆い10によって遮られるため、基板1(または5)に
設けられた他の回路部分への影響を回避できる。なお、
覆い10の底面寸法A、Bは、信号の1/4波長未満
(たとえば信号周波数が10GHzであれば7.5mm
未満)にする必要があり、望ましくは、1/8波長未満
にするのがよい。信号の周波数域において、この覆いに
よる不要な電磁界の共振(定在波)を防ぐためである。
【0021】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、基板とパ
ッケージ間の膨張・収縮差を吸収でき、信号入出力線の
切断や接続部分のはがれといった不測事態の発生を確実
に回避できる。請求項2記載の発明によれば、信号入出
力線の先端と電極間のずれを許容して、基板とパッケー
ジ間の膨張・収縮差を一層確実に吸収できる。
【0022】請求項3記載の発明によれば、接触抵抗を
低減して信号損失を抑えることができる。請求項4記載
の発明によれば、トンネル電流の発生を回避して信号損
失を抑えることができる。請求項5記載の発明によれ
ば、信号入出力線の先端部分からの電磁放射の影響を回
避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の要部断面図である。
【図2】第1実施例の要部破断外観図である。
【図3】第1実施例の変形例の要部断面図である。
【図4】第2実施例の要部断面図である。
【図5】第2実施例の要部拡大図である。
【図6】第3実施例の要部外観図である。
【符号の説明】
1、5:パッケージ 2、7:基板 3:同軸ケーブル 3b:中心導体 4、7b:電極 8:金属導体 9:導電性薄膜 10:覆い La:露出長 Lb、Lc:距離 ξ:コヒーレンス長

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部に基板を有するパッケージに固定され
    た同軸ケーブルの中心導体または該中心導体に接続され
    た金属導体の先端を、前記基板上の電極に接続する、高
    周波回路における信号入出力線と電極の接続構造におい
    て、 前記中心導体の露出長または前記金属導体の全長を、前
    記同軸ケーブルのパッケージ固定位置または金属導体の
    場合には中心導体との接続位置から前記電極の接続位置
    までの距離よりも若干長くしたことを特徴とする、高周
    波回路における信号入出力線と電極の接続構造。
  2. 【請求項2】前記中心導体または前記金属導体に導電性
    の弾性部材を用い、且つ、該弾性部材をたわませなが
    ら、前記中心導体または前記金属導体の先端を前記電極
    に接触させたことを特徴とする請求項1記載の、高周波
    回路における信号入出力線と電極の接続構造。
  3. 【請求項3】前記電極の接触面に導電性薄膜を有するこ
    とを特徴とする請求項2記載の、高周波回路における信
    号入出力線と電極の接続構造。
  4. 【請求項4】前記電極の材料が超伝導体であり、且つ、
    前記中心導体または前記金属導体の先端と該電極との接
    触面積を少なくとも該超伝導体のコヒーレンス長の2乗
    を下回らないように設定すると共に、該先端の凹凸の最
    大値を該コヒーレンス長以下に設定したことを特徴とす
    る請求項2記載の、高周波回路における信号入出力線と
    電極の接続構造。
  5. 【請求項5】前記中心導体または前記金属導体と前記電
    極との接続部分を覆う、導電性材料からなる覆いを設け
    たことを特徴とする請求項1、2、3または4記載の、
    高周波回路における信号入出力線と電極の接続構造。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007227946A (ja) * 2007-03-26 2007-09-06 Fujitsu Ltd 高温超伝導デバイスの製造方法
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