JPH11354850A - 超伝導回路の実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超伝導の共振器パターンが形成された基板が
複数ある場合の小型化、軽量化した実装構造を提供す
る。 【解決手段】 表面に超伝導の共振器パターンが形成さ
れ裏面に超伝導のグランドプレーンが形成されたフィル
タ基板２ａ〜２ｃ、および裏面に超伝導のグランドプレ
ーンが形成された蓋基板２ｄを、ケース１内に積み重ね
て固定し、それらの基板２ａ〜２ｄにおいて、下側の基
板における共振器パターンが上側の基板におけるグラン
ドプレーンに空間を介して対向する構造にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超伝導回路、例え
ば超伝導フィルタ回路の実装構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超伝導フィルタ回路においては、
図１１に示すように、誘電体材料を用いたフィルタ基板
１０１の表面に共振器パターン１０２が形成され、裏面
にグランドプレーン１０３が形成されている。共振器パ
ターン１０２およびグランドプレーン１０３は、超伝導
材料を用いて形成されている。また、グランドプレーン
１０３の表面には金薄膜電極１０４が形成されている。

【０００３】この超伝導フィルタ回路は、グランドプレ
ーン１０３側が導電ペースト１０５によって銅のケース
１０６に固定され、上部がアルミの蓋１０７で覆われて
いる。このようにして、フィルタ回路を実装した構造
（以下、単にフィルタ１００という）が得られる。ま
た、実使用時には、ケース１０６の一面に熱拡散板１０
８を介して冷凍機のコールドヘッド１０９が取り付けら
れ、真空封止された低温保持容器１１０内にフィルタ１
００が設置される。そして、コールドヘッド１０９によ
る熱交換により、ケース１０６を介してフィルタ基板１
０１の温度が低温に維持されるようになっている。

【０００４】ここで、冷凍機のコールドヘッド１０９
は、根元が常温で先端部が低温部となっており、根元か
ら先端に向かって熱が移動し、効率を低下させる。コー
ルドヘッド１０９の材料は、熱伝導率が小さく、強度が
大きい材料としてチタンやステンレスが用いられ、厚さ
は、コールドヘッド１０９内部に封入される約２０気圧
のヘリウムガスに耐え、かつ薄肉のパイプとしての形状
を保てるように最低限の厚さとして数十ミクロンとなっ
ている。

【０００５】なお、図示してないが、超伝導フィルタ回
路の入出力端子は、ケース１０６に設けられたコネクタ
に電気接続され、またそのコネクタと低温保持容器１１
０に設けられたコネクタとが同軸ケーブルにより接続さ
れて、超伝導フィルタ回路の入出力端子が外部と電気接
続されるようになっている。上記した構成においては、
１つのフィルタ１００を低温保持容器１１０内に設置す
るものであるが、共振器パターンが形成されたフィルタ
基板が複数ある多チャネルの場合には、チャンネル毎に
設けられた複数のフィルタ１００が１つの低温保持容器
１１０内に設置される。この場合、低温保持容器１１０
内を上部から見た図１２に示すように、１つのコールド
ヘッド１０９に対して複数のフィルタ１００が放射状に
配置され、コールドヘッド１０９から熱伝導部材１１０
を介してそれぞれのフィルタ１００の温度が低温に維持
されるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
フィルタ１００を１つのコールドヘッド１０９に対して
放射状に配置していたのでは、コールドヘッド１０９に
搭載するものが、全体的に重くかつ大きくなる。このた
め、冷凍機としては、大型で大きな冷却能力のものを使
用する必要があるという問題がある。

【０００７】そこで、本発明は、超伝導の回路パターン
が形成された基板が複数ある場合の新規な実装構造を提
供することを目的とする。また、本発明は、超伝導の回
路パターンが形成された基板が複数ある場合の小型化、
軽量化、あるいは高密度化した実装構造を提供すること
を目的とする。また、本発明は、超伝導の回路パターン
が形成された基板が複数ある場合の小型化、軽量化、あ
るいは高密度化とともに、性能向上との両立を図った実
装構造を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記したいず
れかの目的を達成するため、以下の具体的手段を採用す
る。請求項１に記載の発明においては、表面に超伝導の
回路パターン（２１ａ）が形成され裏面にグランドプレ
ーン（２１ｂ）が形成された回路基板（２ａ〜２ｃ）を
１つのケース（１）内に複数積み重ねて固定し、それら
複数の回路基板（２ａ〜２ｃ）において、下側の回路基
板の回路パターン（２１ａ）が上側の回路基板のグラン
ドプレーン（２１ｂ）に空間を介して対向する構造にな
っていることを特徴としている。

【０００９】このように回路基板（２ａ〜２ｃ）を１つ
のケース（１）内に複数積み重ねて構成することによ
り、小型化あるいは軽量化した超伝導回路の実装構造を
得ることができる。この場合、各回路基板（２ａ〜２
ｃ）のシールドを回路基板（２ａ〜２ｃ）のグランドプ
レーン（２１ｂ）を利用して行うことができるため、所
望の性能を得ることができる。

【００１０】請求項１に記載の発明は、具体的には、請
求項２、３に記載の発明のように構成することができ
る。すなわち、請求項２に記載の発明においては、前記
ケース（１）は、開口部を有する隔壁が内部に複数形成
されたものであって、前記複数の回路基板（２ａ〜２
ｃ）は、前記隔壁のそれぞれに固定されて、前記下側の
回路基板の回路パターン（２１ａ）が前記上側の回路基
板のグランドプレーン（２１ｂ）に前記開口部を介して
対向するようにしたことを特徴としている。

【００１１】また、請求項３に記載の発明においては、
前記ケース（１）は、開口部（１１ｅ）を有する複数の
ケース部材（１ａ〜１ｄ）が積み重ね固定されたもので
あって、前記複数の回路基板（２ａ〜２ｃ）のぞれぞれ
は、そのグランドプレーン（２１ｂ）が前記複数のケー
ス部材（１ａ〜１ｄ）のうちの１つのケース部材の上
に、熱的および電気的に接触を保った状態で固定されて
いることを特徴としている。

【００１２】また、請求項４に記載の発明のように、前
記回路基板（２ａ〜２ｃ）を、軟金属（２１ｄ）を介し
て前記ケース（１）に圧接固定するようにすれば、前記
回路基板（２ａ〜２ｃ）と前記ケース（１）間の接触面
積を増やすことができ、前記ケース（１）と前記グラン
ドプレーン（２１ｂ）間の熱伝導および電気伝導を良好
なものとすることができる。

【００１３】また、請求項５に記載の発明のように、前
記上側の回路基板の裏面に形成されたグランドプレーン
（２１ｂ）において、超伝導膜（２１ｂ）を前記下側の
回路基板の回路パターン（２１ａ）と対向させるように
形成すれば、一般的な基板間の間隔において損失を低減
することができる。また、基板間の間隔が小さい場合に
発生する挿入損失の増加を防ぐことができる。そのた
め、低い挿入損失を実現しながら、基板間の間隔を小さ
くして高密度の実装を行うことができる。

【００１４】また、基板間の間隔を小さくすることによ
って、回路パターンにおける飛び越し結合を少なくし、
それに応じた回路パターンの設計をすることにより、超
伝導回路の性能を向上させることができる。さらに、請
求項６に記載の発明のように、裏面に超伝導のグランド
プレーン（２１ｂ）が形成された蓋基板（２ｄ）を、一
番上に位置する回路基板（２ｃ）の上に配設するように
すれば、上記した損失の低減、高密度実装などをより効
果的に実現することができる。

【００１５】また、請求項７に記載の発明においては、
裏面に超伝導のグランドプレーン（２１ｂ）が形成され
た基板（２ａ〜２ｄ）をケース部材（１ａ〜１ｄ）に固
定してなるユニット構造を、上下方向に複数積み重ねて
構成されたものであって、少なくとも一番下のユニット
構造より上に積み重ねられたユニット構造のケース部材
（１ｂ〜１ｄ）は、開口部（１１ｅ）を有しており、一
番上のユニット構造における基板（２ｄ）は、超伝導の
回路パターン（２１ａ）が形成されていない蓋基板であ
り、２番目以下のユニット構造における基板（２ｃ〜２
ａ）は、超伝導の回路パターン（２１ａ）が形成された
回路基板であって、その回路パターン（２１ａ）が上側
のケース部材の前記開口部（１１ｅ）を介して上側の基
板のグランドプレーン（２１ｂ）と対向するようになっ
ていることを特徴としている。

【００１６】この発明においても、請求項１に記載の発
明と同様の効果を得ることができる。この場合、請求項
８に記載の発明のように、前記一番下のユニット構造に
おけるケース部材（１ａ）を、前記開口部（１１ｅ）が
形成されていないシールド部材とすれば、シールド効果
を高めることができる。

【００１７】また、請求項９に記載の発明のように、前
記蓋基板（２ｄ）の表面に、シールド膜を形成するよう
にすれば、シールド効果を高めることができる。また、
請求項１０に記載の発明においては、表面に超伝導の回
路パターン（２１ａ）が形成され裏面に超伝導のグラン
ドプレーン（２１ｂ）が形成された回路基板（２ａ〜２
ｃ）を、開口部（１１ｅ）を有するケース部材（１ａ〜
１ｄ）に、前記グランドプレーン（２１ｂ）が前記ケー
ス部材（１ａ〜１ｄ）に熱的および電気的に接触するよ
うに固定してなるユニット構造を、複数積み重ねて、下
側の回路基板の回路パターン（２１ａ）と上側の回路基
板のグランドプレーン（２１ｂ）とが前記開口部（１１
ｅ）を介して対向する構造になっていることを特徴とし
ている。

【００１８】この発明においても、請求項１に記載の発
明と同様の効果を得ることができる。この場合、請求項
１１に記載の発明のように、前記ケース部材（１ａ〜１
ｄ）にコネクタ取付部（１１ｂ）と切り欠き部（１１
ｃ）を備え、下側のケース部材のコネクタ取付部（１１
ｂ）を上側のケース部材の切り欠き部（１１ｃ）と勘合
させて、前記複数のユニット構造を積み重ねるようにす
ることができる。

【００１９】なお、上記した括弧内の符号は、後述する
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る
超伝導フィルタ回路の実装構造の断面構造を示す。この
実施形態においては、超伝導フィルタ回路が形成された
フィルタ基板が、基板上下方向に積み重ねて実装された
スタック構造になっている。すなわち、図１に示すよう
に、１つの基板２ａ（２ｂ〜２ｄ）が基板押えバネ３ａ
（３ｂ〜３ｄ）によって、開口部を有する１つのケース
部材１ａ（１ｂ〜１ｄ）に固定されたユニット構造とな
っており、複数のケース部材１ａ〜１ｄを上下に積み重
ね、図示しないネジによりネジ止めされて、一体化され
たケース１内に複数の基板２ａ〜２ｄが固定された構造
となっている。

【００２１】この場合、複数のケース部材１ａ〜１ｄは
それぞれ開口部を有しているため、ケース１は、図１に
示すように、開口部を有する隔壁が内部に複数形成さ
れ、それぞれの隔壁に基板２ａ〜２ｄのそれぞれが固定
された構造になっており、下側の基板の表面が上側の基
板の裏面と対向するようになっている。なお、１番上の
基板２ｄは、表面に共振器パターンが形成されていない
蓋基板となっており、２番以下の基板２ｃ〜２ａは、表
面に共振器パターンが形成されたフィルタ基板となって
いる。なお、この図１に示すものを実使用する場合に
は、ケース１の側面に熱拡散板４を介してコールドヘッ
ド５を取り付けることにより、各基板２ａ〜２ｄを低温
状態にする。

【００２２】上記した各ユニット構造は、基板２ｄの表
面に共振器パターンが形成されていない点を除き、同一
構成のものである。以下、フィルタ基板２ａ（２ｂ又は
２ｃ）がケース１ａ（１ｂ又は１ｃ）に固定された１つ
のユニット構造を例として、その具体的な構成について
説明する。図２に、フィルタ基板２ａ（２ｂ又は２ｃ）
をケース部材１ａ（１ｂ又は１ｃ）に固定した状態の断
面構造を示す。

【００２３】誘電体基板として例えばＭｇＯ基板を用い
たフィルタ基板２ａ（２ｂ又は２ｃ）の表面には、共振
器パターン２１ａが形成され、裏面にはグランドプレー
ン２１ｂが形成されている。共振器パターン２１ａおよ
びグランドプレーン２１ｂは、超伝導材料を用いて形成
されている。また、グランドプレーン２１ｂの表面でケ
ース部材１ａ（１ｂ又は１ｃ）の上部と当接する部分、
すなわちグランドプレーン２１ｂの外周領域にのみ貴金
属を用いた電極、具体的には金薄膜電極２１ｃが形成さ
れている。この金薄膜電極２１ｃは、マスク蒸着あるい
はマスクスパッタにより形成されている。

【００２４】また、金薄膜電極２１ｃとケース部材１ａ
（１ｂ又は１ｃ）の間に、軟金属箔（例えば金箔）２１
ｄが挿入されており、基板押えバネ３ａ（３ｂ又は３
ｃ）による加圧によってフィルタ基板２ａ（２ｂ又は２
ｃ）がケース部材１ａ（１ｂ又は１ｃ）に圧接固定され
ている。ここで、ケース部材１ａ（１ｂ又は１ｃ）のう
ち、金薄膜電極２１ｃおよび軟金属箔２１ｄによりフィ
ルタ基板２ａ（２ｂ又は２ｃ）が固定される部分が、上
記した隔壁を構成している。

【００２５】また、上記したように、軟金属箔２１ｄを
介在させ加圧によってフィルタ基板２ａ（２ｂ又は２
ｃ）をケース部材１ａ（１ｂ又は１ｃ）に圧接固定する
ことにより、軟金属箔２１ｄを介在させない場合に比べ
て、ケース部材１ａ（１ｂ又は１ｃ）とフィルタ基板２
ａ（２ｂ又は２ｃ）の間の接触面積を増やすことがで
き、ケース部材１ａ（１ｂ又は１ｃ）とグランドプレー
ン２１ｂ間の熱伝導および電気伝導を向上させることが
できる。この場合、その加圧力は、フィルタ基板２ａ
（２ｂ又は２ｃ）の質量の数十倍以上で、フィルタ基板
２ａ（２ｂ又は２ｃ）とケース部材１ａ（１ｂ又は１
ｃ）間の熱膨張の差により発生する応力よりも小さくす
る。

【００２６】なお、上記したケース部材１ａ（１ｂ又は
１ｃ）は、表面が金メッキされた銅又はアルミ製のもの
で、基板押えバネ３ａ（３ｂ又は３ｃ）は、ベリリウム
銅製のものである。図３に、ケース部材１ａ（１ｂ又は
１ｃ）の斜視構成を示す。ケース部材１ａ（１ｂ又は１
ｃ）は、中央に開口部１１ｅを有し、その周囲に上記し
た隔壁を構成する４つの辺を有する構成になっている。
各辺には基板押えバネ３ａ（３ｂ又は３ｃ）によってフ
ィルタ基板２ａ（２ｂ又は２ｃ）をケース部材１ａ（１
ｂ又は１ｃ）に固定するためのバネ挿入用切り欠き部１
１ａが形成されている。また、相対向する２辺にはコネ
クタを取り付けるためのコネクタ取付部１１ｂが形成さ
れ、また下側のケース部材と積み重ねたときに下側のケ
ース部材に形成されたコネクタ取付部と勘合する勘合用
切り欠き部１１ｃが形成されている。さらに、ケース部
材１ａ（１ｂ又は１ｃ）の４隅には、各ケース部材を上
下に重ね合わせてネジ固定する際にネジを貫通させてネ
ジ固定するためのネジ穴１１ｄが形成されている。

【００２７】図４に、上記したケース部材１ａ（１ｂ又
は１ｃ）上にフィルタ基板２ａ（２ｂ又は２ｃ）を固定
した状態の斜視構成を示す。ケース部材１ａ（１ｂ又は
１ｃ）上のバネ挿入用切り欠き部１１ａが形成された個
所に軟金属箔２１ｄを離散的に設置した状態でフィルタ
基板２ａ（２ｂ又は２ｃ）をケース部材１ａ（１ｂ又は
１ｃ）の上に設置し、その後、基板押えバネ３ａ（３ｂ
又は３ｃ）によって、フィルタ基板２ａ（２ｂ又は２
ｃ）がケース部材１ａ（１ｂ又は１ｃ）に固定される。
また、ケース部材１ａ（１ｂ又は１ｃ）のコネクタ取付
部１１ｂにインターフェース手段としてのＳＭＡコネク
タ６がネジ止めによって固定される。また、フィルタ基
板２ａ（２ｂ又は２ｃ）の表面には、図に示すように、
共振器パターン２１ａが形成されており、その入出力端
子とＳＭＡコネクタ６は、ワイヤボンディングあるいは
リボンボンディングによって電気的に接続される。

【００２８】このようにして、フィルタ基板２ａ（２ｂ
又は２ｃ）がケース部材１ａ（１ｂ又は１ｃ）に固定さ
れたユニット構造を構成し、また、同様にして、蓋基板
２ｄがケース部材１ｄに固定されたユニット構造を構成
する。そして、各ユニット構造を、上部のユニット構造
におけるケース部材の勘合用切り欠き部１１ｃが下部の
ユニット構造のコネクタ取付部１１ｂに勘合するように
重ね合わせる。すなわち、図４に示すものが下部のユニ
ット構造の場合、上部のユニット構造においては図４に
示すものを１８０度回転させた状態で下部のユニット構
造に重ね合わせる。このような重ね合わせを行った後、
ケース部材１ａ〜１ｄのネジ穴１１ｄにネジを通してケ
ース部材１ａ〜１ｄをネジ固定する。このようにして、
図１に示す実装構造のもの得る。

【００２９】なお、図１に示す一番上の基板２ｄの裏面
には、フィルタ基板２ａ〜２ｃと同様、超伝導のグラン
ドプレーン２１ｂが形成されている。従って、各基板２
ａ〜２ｄの裏面側に形成されたグランドプレーン２１ｂ
は、ケース部材１ａ〜１ｄに電気的に接続されており、
熱拡散板４、コールドヘッド５などを介して接地され
る。

【００３０】上記した実施形態によれば、１体化したケ
ース１内に複数の基板２ａ〜２ｄをまとめて実装し、下
側基板の上に上側基板の裏側が対面するようにケース部
材１ａ〜１ｄの中央部を開口させた構造になっている。
従って、図１１に示すものに比べて小型化、軽量化を図
ることができ、冷凍機として小型で小さな冷却能力のも
のを用いることができる。

【００３１】また、蓋基板２ｄの裏面側、２番目、３番
目のフィルタ基板２ｃ、２ｂの裏面側において、いずれ
も超伝導のグランドプレーン２１ｂが露出した状態とな
っている。従って、フィルタ基板２ａ〜２ｃの共振器パ
ターン２１ａが形成されている面の上側は、上側基板に
おける超伝導のグランドプレーン２１ｂと対向してい
る。このため、接地側導体が共振器パターン２１ａの上
に存在する、いわゆるカバードマイクロストリップライ
ン構造となっている。

【００３２】また、上側基板における超伝導のグランド
プレーン２１ｂを利用してフィルタ間のシールドを行う
ことができる。この場合、各ケース部材１ａ〜１ｄと金
薄膜電極２１ｃとの間を軟金属箔２１ｄを介在させて加
圧固定しているから、各ケース部材１ａ〜１ｄと超伝導
によるグランドプレーン２１ｂとの間が低インピーダン
スで接続され、シールド効果を高めることができる。

【００３３】また、共振器パターンの上に接地導体が存
在する場合、その接地導体で生じる誘導電流が損失の原
因となるが、本実施形態においては、上側に存在する導
体を超伝導で構成しているため、表面抵抗の値が非常に
小さくなり、常伝導で構成した場合に比べて損失を低減
することができる。また、上側に存在する導体を超伝導
体で構成した場合、基板２ａ〜２ｄ間の間隔を小さくし
ても損失が増加しないため、基板２ａ〜２ｄ間の間隔を
小さくして、実装密度を向上させることができる。

【００３４】また、基板２ａ〜２ｄ間の間隔を小さくす
ることによってフィルタ特性の向上を図ることができ
る。図１１に示す従来の構造においては、上記した誘導
電流による損失を低減するため、フィルタ基板１０１と
その上の蓋１０７との間隔を８００ＭＨｚ帯の分布定数
型フィルタで８〜１４ｍｍとしている。この場合、共振
器パターン１０２の上に存在する空間が大きくなるた
め、共振器間の飛び越し結合が大きくなってフィルタ特
性が理想とする状態から外れることになる。これに対
し、本実施形態のものによれば、基板２ａ〜２ｄ間の間
隔を例えば６ｍｍ程度とし、隣接する共振器間の結合量
の低下を最低限としながら、隣接以外の共振器間の飛び
越し結合を抑制してフィルタの特性を改善することがで
きる。また、上記の基板間の間隔を１〜３ｍｍ程度に
し、それに伴う隣接する共振器間の結合度の低下を共振
器間の距離を小さくすること等によって補正することに
より、飛び越し結合を大幅に低下させて更にフィルタ特
性を向上させることができる。

【００３５】なお、基板２ａ〜２ｄ間の間隔を小さくせ
ずに従来のものと同程度の間隔とする場合には、超伝導
膜の全面に金薄膜電極を形成してグランドプレーンを構
成するようにすることもできる。また、上記した実施形
態においては、基板２ａ（２ｂ〜２ｄ）とケース部材１
ａ（１ｂ〜１ｄ）間に軟金属箔２１ｄを介在させて基板
２ａ（２ｂ〜２ｄ）とケース部材１ａ（１ｂ〜１ｄ）間
を固定するものを示したが、その軟金属箔２１ｄは、予
めケース部材１ａ（１ｂ〜１ｄ）側あるいは基板２ａ
（２ｂ〜２ｄ）側に形成されたものであってもよい。ま
た、軟金属箔２１ｄは、バンプ状に形成されていてもよ
い。さらに、金薄膜電極２１ｃは、グランドプレーン２
１ｂの外周部に連続的に形成されていなくても、軟金属
箔２１ｄが位置する部位のみに離散的に形成されていて
もよい。

【００３６】また、１番下側のフィルタ基板２ａのケー
ス部材１ａは、他のものと同じでなくても図５に示すよ
うに平板状のものであってもよい。また、図６に示すよ
うに、その平板状のケース部材１ａの中央に開口部を設
けないものとすれば、そのケース部材をシールド部材と
して機能させることができる。また、１番上の蓋基板２
ｄの表面（超伝導のグランドプレーン２１ｂが形成され
ているのと反対側の面）に、金属あるいは超伝導材によ
るシールド膜を形成すればさらにシールド効果を高める
ことができる。この場合、蓋基板２ａの裏面に形成され
た超伝導のグランドプレーン２１ｂが接地されているた
め、シールド膜を接地しなくても高い周波数でのシール
ド効果を得ることができる。なお、このシールド膜の形
成は図６に示すものに限らず、図１あるいは図５に示す
ものにおいても同様に形成することができる。

【００３７】また、図６に示すように、開口部のないケ
ース部材１ａが下側にある場合には、その平板状のケー
ス部材１ａに熱拡散板４を介してコールドヘッド５を取
り付けるようにすることができる。また、上記した実施
形態においては、基板２ａ（２ｂ〜２ｄ）とケース部材
１ａ（１ｂ〜１ｄ）を基板押えバネ３ａ（３ｂ〜３ｄ）
を用いて固定するものを示したが、図７に示すような、
ネジ止めによる基板固定部材３１を用いて基板２ａ（２
ｂ〜２ｄ）をケース部材１ａ（１ｂ〜１ｄ）に固定する
ようにしてもよい。また、ネジ止めの奥行きが制限され
る場合には、図８に示すような形状の基板固定部材３２
を用いるようにしてもよい。

【００３８】また、上記したものによれば、基板２ａ
（２ｂ〜２ｄ）はケース部材１ａ（１ｂ〜１ｄ）に摺動
接触しているが、この摺動接触の場合、基板２ａ（２ｂ
〜２ｄ）とケース部材１ａ（１ｂ〜１ｄ）との間の熱膨
張係数差などによって基板２ａ（２ｂ〜２ｄ）とケース
部材１ａ（１ｂ〜１ｄ）との間に位置ずれを起こす可能
性がある。この位置ずれの問題をなくすためには、図９
に示すように、基板２ａ（２ｂ〜２ｄ）の移動範囲を制
限するストッパ７を設けるようにすればよい。このスト
ッパ７は、ケース部材１ａ（１ｂ〜１ｄ）にネジ止めさ
れており、基板２ａ（２ｂ〜２ｄ）との接触部に応力が
集中しないよう、Ｒを取った形で柔軟性があるものが好
ましい。

【００３９】また、フィルタ基板２ａ（２ｂ又は２ｃ）
の入出力端子とコネクタ６とをワイヤボンディングある
いはリボンボンディングによって電気接続するものを示
したが、摺動接触あるいはスライディングコンタクトを
用いて電気的に接続するようにしてもよい。また、上記
した実施形態においては、ユニット構造のものを積み重
ねて構成するものを示したが、図１０に示すように、複
数の基板２ａ〜２ｄを収納できる構造の箱型の収納ケー
ス１ｄを用いて構成するようにしてもよい。

【００４０】すなわち、収納ケース１ｄは、対向する両
側面が開口した箱状ものであって、その中に複数の基板
２ａ〜２ｄが収納され、それぞれの基板２ａ〜２ｄは、
収納ケース１ｄの両側面の開口部から基板押えバネ３ａ
〜３ｄにて固定されている。また、パネル取付型ＳＭＡ
コネクタ６１を有するパネル（側面ケース部材）１ｅ
が、収納ケース１ｄの開口した両側面に嵌め込まれ、こ
の嵌め込み後、パネル１ｅの開口部から基板押えバネに
て基板２ａ〜２ｄが固定される。なお、パネル１ｅを収
納ケース１ｄの側面に嵌め込む際、コネクタ６１のピン
がフィルタ基板２ａ〜２ｃの入出力端子に設けられたス
ライディングコンタクト２１ｅに勘合するようにする。
また、収納ケース１ｄおよびパネル１ｅの開口部は、シ
ールド効果を低下させないようにするため、図示しない
導電材料で塞がれている。なお、この実施形態において
は、収納ケース１ｄ、パネル１ｅ似て、基板２ａ〜２ｄ
を固定するケース１を構成しており、このケース１の側
面に熱拡散板４を介してコールドヘッド５が取り付けら
れる。

【００４１】なお、上記した種々の実施形態において、
実使用時におけるケース内の基板間の空間は、真空状態
におかれる他、空気、不活性気体が存在する状態として
もよい。以上述べた実施形態においては、本発明をフィ
ルタ回路の実装構造に適用するものを示したが、フィル
タ回路以外の超伝導回路の実装構造においても同様に適
用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における超伝導フィルタ回
路の実装構造を示す断面図である。

【図２】フィルタ基板２ａ（２ｂ又は２ｃ）をケース部
材１ａ（１ｂ又は１ｃ）に固定した状態の断面図であ
る。

【図３】ケース部材１ａ（１ｂ又は１ｃ）の斜視図であ
る。

【図４】ケース部材１ａ（１ｂ又は１ｃ）上にフィルタ
基板２ａ（２ｂ又は２ｃ）を固定した状態の斜視図であ
る。

【図５】図１に示すものに対し、１番下側のフィルタ基
板２ａのケース部材１ａを平板状のものとした実施形態
を示す断面図である。

【図６】図６に示すものに対し、１番下側のフィルタ基
板２ａのケース部材１ａに開口部を設けないように構成
した実施形態の断面図である。

【図７】ネジ止めによる基板固定部材３１を用いて基板
２ａ（２ｂ〜２ｄ）をケース部材１ａ（１ｂ〜１ｄ）に
固定した実施形態を示す図である。

【図８】図７に示すものの変形例を示す図である。

【図９】基板２ａ（２ｂ〜２ｄ）の移動範囲を制限する
ストッパ７を設けた実施形態を示す図である。

【図１０】複数の基板２ａ〜２ｄを箱型の収納ケース１
ｄを用いて収納した実施形態を示す図である。

【図１１】従来の超伝導フィルタ回路の実装構造を示す
断面図である。

【図１２】複数のフィルタ１００が１つの低温保持容器
１１０内に設置された従来のものの構成を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１…ケース、１ａ〜１ｄ…ケース部材、２ａ〜２ｃ…フ
ィルタ基板、２ｄ…蓋基板、３ａ〜３ｄ…基板押えバ
ネ、４…熱拡散板、５…コールドヘッド、６…コネク
タ、１１ａ…バネ挿入用切り欠き部、１１ｂ…コネクタ
取付部、１１ｃ…勘合用切り欠き部、１１ｅ…開口部、
２１ａ…共振器パターン、２１ｂ…グランドプレーン、
２１ｃ…金薄膜電極、２１ｄ…軟金属箔。

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年５月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記したいず
れかの目的を達成するため、以下の具体的手段を採用す
る。請求項１に記載の発明においては、表面に超伝導の
回路パターン（２１ａ）が形成され裏面に超伝導のグラ
ンドプレーン（２１ｂ）が形成された回路基板（２ａ〜
２ｃ）を１つのケース（１）内に複数積み重ねて固定
し、それら複数の回路基板（２ａ〜２ｃ）において、下
側の回路基板の回路パターン（２１ａ）が上側の回路基
板のグランドプレーン（２１ｂ）に空間を介して対向す
る構造になっていることを特徴としている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】このように回路基板（２ａ〜２ｃ）を１つ
のケース（１）内に複数積み重ねて構成することによ
り、小型化あるいは軽量化した超伝導回路の実装構造を
得ることができる。この場合、各回路基板（２ａ〜２
ｃ）のシールドを回路基板（２ａ〜２ｃ）のグランドプ
レーン（２１ｂ）を利用して行うことができるため、所
望の性能を得ることができる。また、超伝導のグランド
プレーン（２１ｂ）を下側の回路基板の回路パターン
（２１ａ）と対向させているため、一般的な基板間の間
隔において損失を低減することができる。また、基板間
の間隔が小さい場合に発生する挿入損失の増加を防ぐこ
とができる。そのため、低い挿入損失を実現しながら、
基板間の間隔を小さくして高密度の実装を行うことがで
きる。 また、基板間の間隔を小さくすることによって、
回路パターンにおける飛び越し結合を少なくし、それに
応じた回路パターンの設計をすることにより、超伝導回
路の性能を向上させることができる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】削除

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】また、請求項５に記載の発明のように、裏
面に超伝導のグランドプレーン（２１ｂ）が形成された
蓋基板（２ｄ）を、一番上に位置する回路基板（２ｃ）
の上に配設するようにすれば、上記した損失の低減、高
密度実装などをより効果的に実現することができる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】また、請求項６に記載の発明においては、
裏面に超伝導のグランドプレーン（２１ｂ）が形成され
た基板（２ａ〜２ｄ）をケース部材（１ａ〜１ｄ）に固
定してなるユニット構造を、上下方向に複数積み重ねて
構成されたものであって、少なくとも一番下のユニット
構造より上に積み重ねられたユニット構造のケース部材
（１ｂ〜１ｄ）は、開口部（１１ｅ）を有しており、一
番上のユニット構造における基板（２ｄ）は、超伝導の
回路パターン（２１ａ）が形成されていない蓋基板であ
り、２番目以下のユニット構造における基板（２ｃ〜２
ａ）は、超伝導の回路パターン（２１ａ）が形成された
回路基板であって、その回路パターン（２１ａ）が上側
のケース部材の前記開口部（１１ｅ）を介して上側の基
板のグランドプレーン（２１ｂ）と対向するようになっ
ていることを特徴としている。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】この発明においても、請求項１に記載の発
明と同様の効果を得ることができる。この場合、請求項
７に記載の発明のように、前記一番下のユニット構造に
おけるケース部材（１ａ）を、前記開口部（１１ｅ）が
形成されていないシールド部材とすれば、シールド効果
を高めることができる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】また、請求項８に記載の発明のように、前
記蓋基板（２ｄ）の表面に、シールド膜を形成するよう
にすれば、シールド効果を高めることができる。また、
請求項９に記載の発明においては、表面に超伝導の回路
パターン（２１ａ）が形成され裏面に超伝導のグランド
プレーン（２１ｂ）が形成された回路基板（２ａ〜２
ｃ）を、開口部（１１ｅ）を有するケース部材（１ａ〜
１ｄ）に、前記グランドプレーン（２１ｂ）が前記ケー
ス部材（１ａ〜１ｄ）に熱的および電気的に接触するよ
うに固定してなるユニット構造を、複数積み重ねて、下
側の回路基板の回路パターン（２１ａ）と上側の回路基
板のグランドプレーン（２１ｂ）とが前記開口部（１１
ｅ）を介して対向する構造になっていることを特徴とし
ている。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】この発明においても、請求項１に記載の発
明と同様の効果を得ることができる。この場合、請求項
１０に記載の発明のように、前記ケース部材（１ａ〜１
ｄ）にコネクタ取付部（１１ｂ）と切り欠き部（１１
ｃ）を備え、下側のケース部材のコネクタ取付部（１１
ｂ）を上側のケース部材の切り欠き部（１１ｃ）と勘合
させて、前記複数のユニット構造を積み重ねるようにす
ることができる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】このようにして、フィルタ基板２ａ（２ｂ
又は２ｃ）がケース部材１ａ（１ｂ又は１ｃ）に固定さ
れたユニット構造を構成し、また、同様にして、蓋基板
２ｄがケース部材１ｄに固定されたユニット構造を構成
する。そして、各ユニット構造を、上部のユニット構造
におけるケース部材の勘合用切り欠き部１１ｃが下部の
ユニット構造のコネクタ取付部１１ｂに勘合するように
重ね合わせる。すなわち、図４に示すものが下部のユニ
ット構造の場合、上部のユニット構造においては図４に
示すものを１８０度回転させた状態で下部のユニット構
造に重ね合わせる。このような重ね合わせを行った後、
ケース部材１ａ〜１ｄのネジ穴１１ｄにネジを通してケ
ース部材１ａ〜１ｄをネジ固定する。このようにして、
図１に示す実装構造のものを得る。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】すなわち、収納ケース１ｄは、対向する両
側面が開口した箱状ものであって、その中に複数の基板
２ａ〜２ｄが収納され、それぞれの基板２ａ〜２ｄは、
収納ケース１ｄの両側面の開口部から基板押えバネ３ａ
〜３ｄにて固定されている。また、パネル取付型ＳＭＡ
コネクタ６１を有するパネル（側面ケース部材）１ｅ
が、収納ケース１ｄの開口した両側面に嵌め込まれ、こ
の嵌め込み後、パネル１ｅの開口部から基板押えバネに
て基板２ａ〜２ｄが固定される。なお、パネル１ｅを収
納ケース１ｄの側面に嵌め込む際、コネクタ６１のピン
がフィルタ基板２ａ〜２ｃの入出力端子に設けられたス
ライディングコンタクト２１ｅに勘合するようにする。
また、収納ケース１ｄおよびパネル１ｅの開口部は、シ
ールド効果を低下させないようにするため、図示しない
導電材料で塞がれている。なお、この実施形態において
は、収納ケース１ｄ、パネル１ｅにて、基板２ａ〜２ｄ
を固定するケース１を構成しており、このケース１の側
面に熱拡散板４を介してコールドヘッド５が取り付けら
れる。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に超伝導の回路パターン（２１ａ）
   が形成され裏面にグランドプレーン（２１ｂ）が形成さ
   れた回路基板（２ａ〜２ｃ）を１つのケース（１）内に
   複数積み重ねて固定し、それら複数の回路基板（２ａ〜
   ２ｃ）において、下側の回路基板の回路パターン（２１
   ａ）が上側の回路基板のグランドプレーン（２１ｂ）に
   空間を介して対向する構造になっていることを特徴とす
   る超伝導回路の実装構造。
2. 【請求項２】 前記ケース（１）は、開口部を有する隔
   壁が内部に複数形成されたものであって、前記複数の回
   路基板（２ａ〜２ｃ）は、前記隔壁のそれぞれに固定さ
   れて、前記下側の回路基板の回路パターン（２１ａ）が
   前記上側の回路基板のグランドプレーン（２１ｂ）に前
   記開口部を介して対向するようになっていることを特徴
   とする請求項１に記載の超伝導回路の実装構造。
3. 【請求項３】 前記ケース（１）は、開口部（１１ｅ）
   を有する複数のケース部材（１ａ〜１ｄ）が積み重ね固
   定されたものであって、前記複数の回路基板（２ａ〜２
   ｃ）のぞれぞれは、そのグランドプレーン（２１ｂ）が
   前記複数のケース部材（１ａ〜１ｄ）のうちの１つのケ
   ース部材の上に、熱的および電気的に接触を保った状態
   で固定されていることを特徴とする請求項２に記載の超
   伝導回路の実装構造。
4. 【請求項４】 前記回路基板（２ａ〜２ｃ）は、軟金属
   （２１ｄ）を介して前記ケース（１）に圧接固定されて
   いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに
   記載の超伝導回路の実装構造。
5. 【請求項５】 前記上側の回路基板の裏面に形成された
   グランドプレーン（２１ｂ）は、超伝導膜（２１ｂ）が
   前記下側の回路基板の回路パターン（２１ａ）と対向す
   るように形成されていることを特徴とする請求項１乃至
   ４のいずれか１つに記載の超伝導回路の実装構造。
6. 【請求項６】 裏面に超伝導のグランドプレーン（２１
   ｂ）が形成された蓋基板（２ｄ）が、一番上に位置する
   回路基板（２ｃ）の上に配設されていることを特徴とす
   る請求項５に記載の超伝導回路の実装構造。
7. 【請求項７】 裏面に超伝導のグランドプレーン（２１
   ｂ）が形成された基板（２ａ〜２ｄ）をケース部材（１
   ａ〜１ｄ）に固定してなるユニット構造を、上下方向に
   複数積み重ねて構成されたものであって、 少なくとも一番下のユニット構造より上に積み重ねられ
   たユニット構造のケース部材（１ｂ〜１ｄ）は、開口部
   （１１ｅ）を有しており、 一番上のユニット構造における基板（２ｄ）は、超伝導
   の回路パターン（２１ａ）が形成されていない蓋基板で
   あり、 ２番目以下のユニット構造における基板（２ｃ〜２ａ）
   は、超伝導の回路パターン（２１ａ）が形成された回路
   基板であって、その回路パターン（２１ａ）が上側のケ
   ース部材の前記開口部（１１ｅ）を介して上側の基板の
   グランドプレーン（２１ｂ）と対向するようになってい
   ることを特徴とする超伝導回路の実装構造。
8. 【請求項８】 前記一番下のユニット構造におけるケー
   ス部材（１ａ）は、前記開口部（１１ｅ）が形成されて
   いないシールド部材となっていることを特徴とする請求
   項７に記載の超伝導回路の実装構造。
9. 【請求項９】 前記蓋基板（２ｄ）の表面に、シールド
   膜が形成されていることを特徴とする請求項６乃至８の
   いずれか１つに記載の超伝導回路の実装構造。
10. 【請求項１０】 表面に超伝導の回路パターン（２１
    ａ）が形成され裏面に超伝導のグランドプレーン（２１
    ｂ）が形成された回路基板（２ａ〜２ｃ）を、開口部
    （１１ｅ）を有するケース部材（１ａ〜１ｄ）に、前記
    グランドプレーン（２１ｂ）が前記ケース部材（１ａ〜
    １ｄ）に熱的および電気的に接触するように固定してな
    るユニット構造を、複数積み重ねて、下側の回路基板の
    回路パターン（２１ａ）と上側の回路基板のグランドプ
    レーン（２１ｂ）とが前記開口部（１１ｅ）を介して対
    向する構造になっていることを特徴とする超伝導回路の
    実装構造。
11. 【請求項１１】 前記ケース部材（１ａ〜１ｄ）には、
    前記回路パターン（２１ａ）の入出力端子と電気接続さ
    れるコネクタ（６）を取り付けるためのコネクタ取付部
    （１１ｂ）と、下側に位置されるケース部材のコネクタ
    取付部と勘合する切り欠き部（１１ｃ）を有しており、
    下側のケース部材のコネクタ取付部（１１ｂ）を上側の
    ケース部材の切り欠き部（１１ｃ）と勘合させて、前記
    複数のユニット構造が積み重ねられていることを特徴と
    する請求項１０に記載の超伝導回路の実装構造。