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JP4732390B2 - Manufacturing method of high-temperature superconducting device - Google Patents
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Description

本発明は、超伝導膜に良好に密着した電極を有する高温超伝導デバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a high-temperature superconducting device having an electrode that is well adhered to a superconducting film.

通常、高温超伝導デバイスは、MgO基板(室温〜77〔K〕に於いて、熱収縮率1.3×10-3)或いはLaAlO3 基板(室温〜77〔K〕に於いて、熱収縮率1.0×10-3)などの上に形成される。 Usually, a high-temperature superconducting device has an MgO substrate (room temperature to 77 [K], thermal shrinkage ratio 1.3 × 10 −3 ) or a LaAlO 3 substrate (room temperature to 77 [K], thermal shrinkage rate). 1.0 × 10 −3 ) or the like.

これ等の基板は熱収縮率が小さい為、デバイスを収容するパッケージには、熱収縮率が近い材料であるインバー(熱収縮率0.5〜1.0×10-3)を用いることが多いのであるが、インバーは鉄とニッケルの合金であることから質量が大きく、冷凍機への熱負荷も大きくなる。 Since these substrates have a small heat shrinkage rate, invar (heat shrinkage rate: 0.5 to 1.0 × 10 −3 ), which is a material having a similar heat shrinkage rate, is often used for a package that accommodates a device. However, since Invar is an alloy of iron and nickel, its mass is large and the heat load on the refrigerator is also large.

冷却温度を50〔K〕〜80〔K〕程度とする場合は、冷凍機の消費電力と冷却能力とは殆ど比例関係にあり、熱負荷が大きいデバイスを冷凍機に実装した場合、冷凍機の消費電力を大きくしなければならず、そして、冷凍能力が追いつかない場合には冷却温度が上昇し、臨界状態になって超伝導状態が消失し、デバイスとして機能しなくなってしまう。   When the cooling temperature is about 50 [K] to 80 [K], the power consumption of the refrigerator and the cooling capacity are almost proportional, and when a device with a large heat load is mounted on the refrigerator, If the power consumption must be increased and the refrigeration capacity cannot keep up, the cooling temperature rises, becomes a critical state, loses the superconducting state, and does not function as a device.

このようなことから、熱負荷が小さい材質で作製したパッケージを用いて高温超伝導デバイスを構成することが重要であり、その為、質量が小さいパッケージ材としてアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金などを用いることが考えられる。   For this reason, it is important to construct a high-temperature superconducting device using a package made of a material with a small thermal load. Therefore, aluminum, aluminum alloy, magnesium, magnesium alloy, etc. are used as package materials with a small mass. Can be considered.

然しながら、前記材料は、室温〜77〔K〕の間で熱収縮率が大きく、例えばアルミニウムやアルミニウム合金では4×10-3〜5×10-3程度であり、高温超伝導膜が形成してあるMgO基板などとの間で熱収縮率差に起因する応力がデバイス電極と同軸コネクタとの接合部に加わること、また、基板と電極との間の熱収縮に依って電極が剥離し、電気的な接続が失われるので、デバイス電極と基板或いは高温超伝導膜との密着性は重要である。 However, the material has a large thermal shrinkage between room temperature and 77 [K], for example, about 4 × 10 −3 to 5 × 10 −3 for aluminum or aluminum alloy, and a high temperature superconducting film is formed. The stress caused by the difference in thermal shrinkage between the MgO substrate and the like is applied to the joint between the device electrode and the coaxial connector, and the electrode is peeled off due to the thermal shrinkage between the substrate and the electrode. Since the general connection is lost, the adhesion between the device electrode and the substrate or the high-temperature superconducting film is important.

通常、接合に用いるデバイス電極は高温超伝導膜上に形成され、その場合、超伝導特性の劣化が少ない電極材としては、AgやAuが知られているが、これ等を単に抵抗加熱蒸着法、或いは、スパッタリング法などを適用して電極として形成した場合、電極と基板や超伝導膜との密着性が悪いことから、温度変化に依って熱収縮差に起因する応力で剥離する。   Usually, the device electrode used for bonding is formed on a high-temperature superconducting film. In this case, Ag and Au are known as electrode materials with little deterioration of superconducting characteristics. Alternatively, when the electrode is formed by applying a sputtering method or the like, the adhesion between the electrode and the substrate or the superconducting film is poor.

また、電極と高温超伝導膜との接続を確実にする為、半田付けに依って接続した場合、半田の中に電極材が拡散する、いわゆる半田食われ現象が起こってしまう。   In addition, in order to ensure the connection between the electrode and the high-temperature superconducting film, when connecting by soldering, a so-called solder erosion phenomenon occurs in which the electrode material diffuses into the solder.

半田食われ現象に対抗するには、電極の膜厚を増加させることも考えられようが、半田中の電極材拡散量が増加し、半田自体の機械的性質を変化させ、接合部を破壊する原因となるおそれがある。   To counter the solder erosion phenomenon, it may be possible to increase the film thickness of the electrode, but the amount of electrode material diffusion in the solder increases, changing the mechanical properties of the solder itself and destroying the joint. May cause this.

図6は高温超伝導デバイスに於ける電極の剥離や半田食われを説明する要部説明図であり、(A)は室温に於ける高温超伝導デバイスを、(B)は液体窒素温度に於ける高温超伝導デバイスを、また、(C)は半田食われ現象をそれぞれ示している。   FIGS. 6A and 6B are explanatory views of main parts for explaining electrode peeling and solder erosion in a high-temperature superconducting device. FIG. 6A shows a high-temperature superconducting device at room temperature, and FIG. (C) shows the solder erosion phenomenon.

図に於いて、1は基板、2は高温超伝導膜、3はAuやAgからなる電極、4は半田、5は半田の中に取り込まれた電極材をそれぞれ示している。   In the figure, 1 is a substrate, 2 is a high-temperature superconducting film, 3 is an electrode made of Au or Ag, 4 is solder, and 5 is an electrode material taken into the solder.

(A)に見られるように、室温では、電極3が高温超伝導膜2に良好に接続されていても、(B)に見られるように、液体窒素温度では、高温超伝導膜2と電極3との熱収縮差に起因して剥離が発生する。   As seen in (A), even if the electrode 3 is well connected to the high temperature superconducting film 2 at room temperature, as seen in (B), the high temperature superconducting film 2 and the electrode are used at the liquid nitrogen temperature. Peeling occurs due to the difference in thermal shrinkage from 3.

(C)に見られるように、高温超伝導膜2と電極3との接続に半田4を用いた場合、半田4の中に電極3が電極材5として拡散し、超伝導接合が破壊されてしまう。   As seen in (C), when the solder 4 is used to connect the high temperature superconducting film 2 and the electrode 3, the electrode 3 diffuses into the solder 4 as the electrode material 5, and the superconducting junction is destroyed. End up.

ところで、高温超伝導膜と電極との間に電気伝導性酸化物膜を形成し、電極としてAu、Ag、Pd、Ptなどを用いる技術が公知(例えば、特許文献1を参照。)であり、本発明に於いても、高温超伝導膜と電極との間に電気伝導性酸化物膜や誘電体膜などの被膜を介在させる点で類似するので、ここで相違点を明確にしておくことは有益と思われる。   By the way, a technique in which an electrically conductive oxide film is formed between a high-temperature superconducting film and an electrode and Au, Ag, Pd, Pt or the like is used as an electrode is known (see, for example, Patent Document 1). In the present invention, it is similar in that a film such as an electrically conductive oxide film or a dielectric film is interposed between the high-temperature superconducting film and the electrode. Therefore, it is necessary to clarify the difference here. It seems beneficial.

前記公知技術に於いては、電極に同軸コネクタを半田で接続した場合、例えばAuやAgを用いた場合、電極の剥離や半田食われが発生し、また、PdやPtを用いた場合、半田接合性が悪いので接合不良が起こる。
特開平7−211950号公報
In the known technology, when a coaxial connector is connected to an electrode with solder, for example, when Au or Ag is used, peeling of the electrode or solder erosion occurs, and when Pd or Pt is used, soldering is performed. Poor bonding occurs due to poor bonding.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-2111950

本発明では、高温超伝導膜と電極とを接続した場合、室温及び低温の環境下で接続が剥離しないように、また、電極の半田食われが発生しないようにして、高温超伝導デバイスの信頼性を向上しようとする。   In the present invention, when the high-temperature superconducting film and the electrode are connected, the connection of the high-temperature superconducting device is prevented so that the connection is not peeled off at room temperature and low temperature, and the solder is not eroded. Try to improve the sex.

本発明に依る高温超伝導デバイスの製造方法に於いては、基板上に高温超伝導膜を形成する工程と、該高温超伝導膜のライン・パターンを形成する工程と、該ライン・パターンの端部に電極を積層形成する工程と、該電極上に第1の温度で熱処理することにより半田を形成する工程と、該基板をパッケージ内に収容後、該パッケージを貫通する同軸コネクタと該電極とを接続する為に該半田を該第1の温度よりも高い第2の温度で加熱する工程とを有することが基本になっている。   In the method for manufacturing a high-temperature superconducting device according to the present invention, a step of forming a high-temperature superconducting film on a substrate, a step of forming a line pattern of the high-temperature superconducting film, and an end of the line pattern A step of forming an electrode on the electrode, a step of forming a solder on the electrode by heat treatment at a first temperature, a coaxial connector penetrating the package after the substrate is accommodated in the package, and the electrode And the step of heating the solder at a second temperature higher than the first temperature.

前記手段を採ることに依り、室温及び低温の環境下で高温超伝導膜と電極との接続は剥離することがなくなり、また、電極材の半田食われは発生しないので、高温超伝導デバイスの信頼性を向上する。   By adopting the above means, the connection between the high temperature superconducting film and the electrode is not peeled off at room temperature and low temperature, and the soldering of the electrode material does not occur. Improve sexiness.

また、作製された電極は、密着性が良好で、且つ、半田食われが起こり難いことから、電極と同軸コネクタとを接続する方法の選択肢が拡がり、半田接続は勿論のこと、ワイヤ・ボンディング法、TAB(tape automated bonding)法の導入が可能であり、また、超伝導膜と電極との密着性が良好であることから、超伝導デバイスをアルミニウム合金やマグネシウム合金のような大きな熱収縮差をもつパッケージに実装する場合であっても、半田接合が可能である。   In addition, since the prepared electrode has good adhesion and is less likely to be eroded by solder, there are a wide range of options for connecting the electrode and the coaxial connector, not to mention solder connection, wire bonding method. TAB (tape automated bonding) method can be introduced and the adhesion between the superconducting film and the electrode is good, so that the superconducting device has a large thermal shrinkage difference like aluminum alloy or magnesium alloy. Even if it is mounted on a package, it can be soldered.

更に、高温超伝導膜と電極との界面に誘電性のチタン化合物を介在させることで両者の密着性を改善され、また、電極としては、Pd、Pt、Niなど拡散性が小さい材料を成膜し、その上の最表層には、半田接合性に優れているAg、Auなどの材料を成膜することで、従来の技術の問題点は全て解消することができる。   Furthermore, by interposing a dielectric titanium compound at the interface between the high-temperature superconducting film and the electrode, the adhesion between the two can be improved, and as the electrode, a material with low diffusivity such as Pd, Pt, Ni is formed. On the uppermost layer, a material such as Ag or Au having excellent solder bonding properties can be deposited to eliminate all the problems of the conventional techniques.

更にまた、直流での室温に於ける接触抵抗は0.5〔mm〕□の電極面積で200〔Ω〕〜300〔Ω〕以上を示すのであるが、2〔GHz〕に於いて、同軸コネクタと電極との接合部も含めた動作温度70〔K〕に於ける伝送損失は0.1〔dB〕程度にすることができる。   Furthermore, the contact resistance at room temperature with direct current is 200 [Ω] to 300 [Ω] or more with an electrode area of 0.5 [mm] □, but at 2 [GHz], the coaxial connector The transmission loss at an operating temperature of 70 [K] including the junction between the electrode and the electrode can be about 0.1 [dB].

図1及び図2は本発明の実施の形態1を説明する為の高温超伝導デバイスの要部切断側面図であり、以下、その製造プロセスについて説明する。尚、図に於いては、高温超伝導デバイスの左側半部を示し、右側半部は省略してある。   1 and 2 are side sectional views of the main part of the high-temperature superconducting device for explaining the first embodiment of the present invention, and the manufacturing process thereof will be described below. In the figure, the left half of the high temperature superconducting device is shown, and the right half is omitted.

図1(A)参照
1−(1)
レーザ蒸着法を適用することに依り、単結晶MgOからなる基板11の表裏両面に厚 さが100〔nm〕〜2000〔nm〕のYBCO(YBa2 Cu3 7-x )からなる 高温超伝導膜12A及び12Bを形成する。
Refer to FIG. 1 (A) 1- (1)
High temperature superconductivity consisting of YBCO (YBa 2 Cu 3 O 7-x ) having a thickness of 100 [nm] to 2000 [nm] on both front and back surfaces of the substrate 11 made of single crystal MgO by applying the laser deposition method. Films 12A and 12B are formed.

ここで用いる成膜技術としては、レーザ蒸着法の他にスパッタリング法を採用するこ とも可能であり、また、高温超伝導材料として、YBCOに代えて、RBCO(R元素 はY、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Ybのいずれか、R−Ba −Cu−O系)、BSCCO(Bi−Sr−Ca−Cu−O系)、PBSCCO(Pb −Bi−Sr−Ca−Cu−O系)、CBCCO(CuBap Caq Cur x 、1. 5<p<2.5、2.5<Ca<3.5、3.5<r<4.5)などを用いることがで き、これ等を用いた場合も、YBCOと同等の効果を得ることができる。 As the film forming technique used here, it is possible to adopt a sputtering method in addition to the laser vapor deposition method. Also, as a high-temperature superconducting material, instead of YBCO, RBCO (R element is Y, La, Nd, Any of Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Yb, R-Ba-Cu-O system, BSCCO (Bi-Sr-Ca-Cu-O system), PBSCCO (Pb-Bi-Sr-Ca system) -cu-O system), CBCCO (CuBa p Ca q Cu r O x, 1. 5 <p <2.5,2.5 <Ca <3.5,3.5 <r <4.5) , etc. When these are used, the same effect as YBCO can be obtained.

1−(2)
リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及び、エッチャントをリン酸或いは 塩酸を希釈した水溶液とするウエット・エッチング法を適用することに依り、高温超伝 導膜12Aをライン・パターンにエッチングする。尚、高温超伝導膜をエッチングする 場合、Arイオンをエッチング・ガスとするドライ・エッチング法を適用することもで きる。
1- (2)
The high temperature superconducting film 12A is etched into a line pattern by applying a resist process in lithography technology and a wet etching method in which an etchant is an aqueous solution diluted with phosphoric acid or hydrochloric acid. When etching a high temperature superconducting film, a dry etching method using Ar ions as an etching gas can be applied.

1−(3)
ライン・パターンの両端に於ける電極形成予定部分に開口をもったメタル・マスクを 位置合わせし、Arイオンを用いたミリングを行って、高温超伝導膜12Aの表面を改 質する。
1- (3)
A metal mask having openings is positioned at the electrode formation scheduled portions at both ends of the line pattern, and milling using Ar ions is performed to improve the surface of the high-temperature superconducting film 12A.

このイオン・ミリングの条件は、例えばイオン加速電圧200〔V〕、ビーム電流5 〔mA〕、時間10〔分〕であり、また、この改質は高温超伝導膜12Aの表面に荒れ を発生させる。     The ion milling conditions are, for example, an ion acceleration voltage of 200 [V], a beam current of 5 [mA], and a time of 10 [minutes], and this modification generates roughness on the surface of the high-temperature superconducting film 12A. .

1−(4)
高温超伝導膜12Aの両端に於ける電極形成予定部分に開口もつメタル・マスクを位 置合わせし、真空蒸着法を適用することに依り、高温超伝導膜12Aにコンタクトする ように基板11側から順に厚さが1000〔Å〕のチタン膜13A、厚さが3000〔 Å〕のパラジウム膜13B、厚さが2000〔Å〕の銀膜13Cを積層形成して電極1 3とすると共に高温超伝導膜12B側の全面にも同じ金属層を蒸着してグランド電極1 4とする。
1- (4)
By aligning metal masks with openings in the electrode formation planned portions at both ends of the high-temperature superconducting film 12A and applying the vacuum evaporation method, the substrate 11 side is contacted with the high-temperature superconducting film 12A. In this order, a titanium film 13A having a thickness of 1000 [パ ラ ジ ウ ム], a palladium film 13B having a thickness of 3000 [Å], and a silver film 13C having a thickness of 2000 [Å] are laminated to form an electrode 13 and high-temperature superconductivity. The same metal layer is deposited on the entire surface on the film 12B side to form the ground electrode 14.

図1(B)参照
1−(5)
電極13に直径100〔μm〕、融点156〔℃〕のインジウムはんだボールを用い て温度200〔℃〕のホットプレート上で予備半田を形成してからアルミニウム合金パ ッケージ(ここでは省略、図2を参照)にセットする。
See Fig. 1 (B) 1- (5)
Preliminary solder is formed on a hot plate at a temperature of 200 ° C. using an indium solder ball having a diameter of 100 μm and a melting point of 156 ° C. for the electrode 13, and then an aluminum alloy package (not shown here, FIG. 2). Set to Reference).

前記した予備半田を施す為に200〔℃〕の熱処理を加えたことで、チタン膜13A と高温超伝導膜12Aとが反応し、例えばチタン酸バリウム等のチタン化合物20が生 成され、それに依って電極13と高温超伝導膜12Aとの密着性は飛躍的に向上する。     By applying a heat treatment of 200 [° C.] to apply the preliminary solder described above, the titanium film 13A and the high-temperature superconducting film 12A react with each other, and a titanium compound 20 such as barium titanate is generated. Thus, the adhesion between the electrode 13 and the high-temperature superconducting film 12A is dramatically improved.

図2参照
2−(1)
前記のように加工した基板11をアルミニウム合金パッケージ15にセットしてから 、同軸コネクタに於けるAu/Be−Cuからなる中心導体16の先端にインジウム半 田をディップ・コーティングし、これもアルミニウム合金パッケージ15にセットする 。尚、17は中心導体16とアルミニウム合金パッケージ15との間で所要のインピー ダンスを示す絶縁物である。
See Fig. 2- (1)
After the substrate 11 processed as described above is set in the aluminum alloy package 15, the tip of the central conductor 16 made of Au / Be-Cu in the coaxial connector is dip coated with indium solder, which is also an aluminum alloy. Set in the package 15. Reference numeral 17 denotes an insulator showing a required impedance between the center conductor 16 and the aluminum alloy package 15.

2−(2)
アルミニウム合金パッケージ15を温度100〔℃〕のホット・プレート上に載置し て予熱し、温度350〔℃〕に加熱した半田ごてを接続部に当てて本加熱を行い、イン ジウム半田に依って超伝導デバイスの電極13と同軸コネクタの中心導体16とを接続 する。尚、アルミニウム合金パッケージはマグネシウム合金パッケージに代替すること ができ、マグネシウム合金は、アルミニウム系材料に比較して比重が小さく(純マグネ シウム:1.7〔Mg/m3 〕、純アルミニウム:2.7〔Mg/m3 〕)、冷凍機へ の熱負荷を低減することができる。
2- (2)
The aluminum alloy package 15 is placed on a hot plate having a temperature of 100 [° C.] and preheated. The soldering iron heated to a temperature of 350 [° C.] is applied to the connecting portion to perform main heating, and depends on indium solder. Thus, the electrode 13 of the superconducting device and the central conductor 16 of the coaxial connector are connected. The aluminum alloy package can be replaced with a magnesium alloy package. The magnesium alloy has a specific gravity smaller than that of an aluminum-based material (pure magnesium: 1.7 [Mg / m 3 ], pure aluminum: 2. 7 [Mg / m 3 ]), the heat load on the refrigerator can be reduced.

前記のようにして得られた電極13と中心導体16との接続体に於ける伝送特性を70〔K〕に於いて測定したところ、通常の同軸コネクタを突き当てただけで接触させた場合と変わりなく、また、70〔K〕と室温とを繰り返しても伝送特性の変化は認められなかった。   The transmission characteristics in the connection body between the electrode 13 and the central conductor 16 obtained as described above were measured at 70 [K]. No change in transmission characteristics was observed even when 70 [K] and room temperature were repeated.

尚、電極13と中心導体16との接続には、両者に純インジウム半田を供給しておき、パッケージに実装する際、電極13上のインジウムと中心導体16上のインジウムを接触させるだけで、それ等インジウムに依って容易に電気接続することができ、その電気特性は、溶融接合した場合と比較して変わりない値にすることが可能であり、従って、接合時の加熱が不要な常温接合を実現できる。   In order to connect the electrode 13 and the central conductor 16, pure indium solder is supplied to both, and when mounting on the package, the indium on the electrode 13 and the indium on the central conductor 16 are brought into contact with each other. It can easily be electrically connected by indium, etc., and its electrical characteristics can be set to a value that does not change compared to the case of fusion bonding. realizable.

図3は本発明の実施の形態2を説明する為の高温超伝導デバイスの要部切断側面図であり、図1及び図2に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。   FIG. 3 is a cutaway side view of the main part of the high-temperature superconducting device for explaining the second embodiment of the present invention. The same reference numerals as those used in FIGS. 1 and 2 represent the same or the same parts. It shall have meaning.

実施の形態2がさきに説明した実施の形態1と相違するところは、同軸コネクタの中心導体16を電極13と接続する場合、中心導体16の先端を折り曲げ、電極13上に垂直に起立する状態にして接続したことであり、このような構成にすることで、接続部に於ける応力集中を中心導体16のバネ性で吸収させることができる。   The difference between the second embodiment and the first embodiment described above is that when the center conductor 16 of the coaxial connector is connected to the electrode 13, the tip of the center conductor 16 is bent and vertically stands on the electrode 13. With such a configuration, the stress concentration at the connection portion can be absorbed by the spring property of the central conductor 16.

図4は本発明の実施の形態3を説明する為の高温超伝導デバイスの要部切断側面図である。尚、図1乃至図3に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。   FIG. 4 is a cutaway side view of the main part of the high-temperature superconducting device for explaining the third embodiment of the present invention. The symbols used in FIGS. 1 to 3 represent the same parts or have the same meaning.

実施の形態3が他の実施の形態と相違するところは、電極13が厚さ100〔nm〕のチタン膜、厚さ300〔nm〕のパラジウム膜、厚さ200〔nm〕の金膜からなり、この電極13と同軸コネクタの中心導体16とを幅250〔μm〕、厚さ30〔μm〕で純度4Nのアルミニウム・テープ18を用いて接続した点にある。   The third embodiment is different from the other embodiments in that the electrode 13 is made of a titanium film having a thickness of 100 nm, a palladium film having a thickness of 300 nm, and a gold film having a thickness of 200 nm. The electrode 13 and the central conductor 16 of the coaxial connector are connected using an aluminum tape 18 having a width of 250 [μm] and a thickness of 30 [μm] and a purity of 4N.

その接続には、荷重100〔gforce〕、出力1.4〔W〕、時間100〔msec〕の条件を採用した超音波ボンディングを適用し、室温で実施している。   For the connection, ultrasonic bonding using conditions of a load of 100 [gforce], an output of 1.4 [W], and a time of 100 [msec] is applied and performed at room temperature.

接続後にアルミニウム・テープ18を引っ張って接続部を評価したところ、アルミニウム・テープ18の部分で破断が発生し、ボンディング部分や電極13と超伝導膜12Aとの接続部での剥離は発生せず、良好な接続が行われていることを確認できた。   When the connection portion was evaluated by pulling the aluminum tape 18 after the connection, the aluminum tape 18 was broken at the portion, and no peeling occurred at the bonding portion or the connection portion between the electrode 13 and the superconductive film 12A. It was confirmed that a good connection was made.

図5は本発明の実施の形態4を説明する為の高温超伝導デバイスの要部切断側面図である。尚、図1乃至図4に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。   FIG. 5 is a cutaway side view of the main part of the high temperature superconducting device for explaining the fourth embodiment of the present invention. The symbols used in FIGS. 1 to 4 represent the same parts or have the same meaning.

実施の形態4が実施の形態3と相違するところは、実施の形態3に於いて、電極13と中心導体16とを結んだアルミニウム・テープ18に代えて、直径25〔μm〕の金線19を用い、実施の形態3と全く同様にして,電極13及び中心導体16の双方に超音波ボンディングした点にある。   The fourth embodiment is different from the third embodiment in that a gold wire 19 having a diameter of 25 [μm] is used instead of the aluminum tape 18 in which the electrode 13 and the central conductor 16 are connected in the third embodiment. In the same manner as in the third embodiment, ultrasonic bonding is performed on both the electrode 13 and the central conductor 16.

接続後に金線19を引っ張って接続部を評価したところ、金線19の部分で破断が発生し、ボンディング部分や電極13と超伝導膜12Aとの接続部での剥離は発生せず、良好な接続が行われていることを確認できた。   When the connecting portion was evaluated by pulling the gold wire 19 after the connection, breakage occurred at the portion of the gold wire 19, and no peeling occurred at the bonding portion or the connecting portion between the electrode 13 and the superconductive film 12A. I was able to confirm that the connection was made.

本発明に於いては、前記説明した実施の形態を含め、多くの形態で実施することができるので、以下、それを付記として例示する。   Since the present invention can be implemented in many forms including the above-described embodiment, it will be exemplified below as an additional note.

(付記1)
基板上に高温超伝導膜を形成する工程と、
該高温超伝導膜のライン・パターンを形成する工程と、
該ライン・パターンの端部に電極を積層形成する工程と、
該電極上に第1の温度で熱処理することにより半田を形成する工程と、
該基板をパッケージ内に収容後、該パッケージを貫通する同軸コネクタと該電極とを接続する為に該半田を該第1の温度よりも高い第2の温度で加熱する工程とを有すること
を特徴とする高温超伝導デバイスの製造方法。
(Appendix 1)
Forming a high temperature superconducting film on the substrate;
Forming a line pattern of the high temperature superconducting film;
Stacking electrodes on the end of the line pattern;
Forming a solder on the electrode by heat treatment at a first temperature;
And a step of heating the solder at a second temperature higher than the first temperature to connect the coaxial connector penetrating the package and the electrode after the substrate is accommodated in the package. A method for manufacturing a high-temperature superconducting device.

(付記2)
前記高温超伝導膜と前記電極との界面に該高温超伝導膜の構成物質と該電極の一部を構成するチタンとの加熱反応で生成されたチタン化合物が介在してなること
を特徴とする(付記1)記載の高温超伝導デバイスの製造方法。
(Appendix 2)
A titanium compound generated by a heating reaction between a constituent material of the high temperature superconducting film and titanium constituting a part of the electrode is interposed at an interface between the high temperature superconducting film and the electrode. (Appendix 1) A method for producing a high-temperature superconducting device according to (1).

(付記3)
前記チタン化合物は前記第1の温度での熱処理時に形成すること
を特徴とする(付記2)記載の高温超伝導デバイスの製造方法。
(Appendix 3)
The method for producing a high-temperature superconducting device according to (Appendix 2), wherein the titanium compound is formed during the heat treatment at the first temperature.

(付記4)
前記高温超伝導膜の材料がRBCO(R元素はY、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Ybのいずれか、R−Ba−Cu−O系)、BSCCO(Bi−Sr−Ca−Cu−O系)、PBSCCO(Pb−Bi−Sr−Ca−Cu−O系)、CBCCO(CuBap Caq Cur x 、1.5<p<2.5、2.5<Ca<3.5、3.5<r<4.5)であること
を特徴とする(付記1)〜(付記3)の何れか1記載の高温超伝導デバイスの製造方法。
(Appendix 4)
The material of the high-temperature superconducting film is RBCO (R element is Y, La, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, or Yb, R-Ba-Cu-O system), BSCCO (Bi- Sr-Ca-Cu-O system), PBSCCO (Pb-Bi- Sr-Ca-Cu-O system), CBCCO (CuBa p Ca q Cu r O x, 1.5 <p <2.5,2.5 <Ca <3.5, 3.5 <r <4.5) The method for producing a high-temperature superconducting device according to any one of (Appendix 1) to (Appendix 3).

(付記5)
前記ライン・パターンの高温超伝導膜の両端表面をイオン・ミリング法、逆スパッタリング法、反応性イオン・エッチング法の何れかの方法で改質すること
を特徴とする(付記1)〜(付記4)の何れか1記載の高温超伝導デバイスの製造方法。
(Appendix 5)
The surface of both ends of the high-temperature superconducting film having the line pattern is modified by any one of an ion milling method, a reverse sputtering method, and a reactive ion etching method (Appendix 1) to (Appendix 4) The manufacturing method of the high-temperature superconducting device any one of.

(付記6)
前記半田が純インジウム、インジウム−錫、インジウム−鉛、インジウム−銀などのインジウム系金属の何れかであること
を特徴とする(付記1)〜(付記5)の何れか1記載の高温超伝導デバイスの製造方法。
(Appendix 6)
The high-temperature superconductivity according to any one of (Appendix 1) to (Appendix 5), wherein the solder is any one of indium-based metals such as pure indium, indium-tin, indium-lead, and indium-silver. Device manufacturing method.

(付記7)
同軸コネクタの中心導体の表面にインジウムをコーティングしてなること
を特徴とする(付記1)〜(付記6)の何れか1記載の高温超伝導デバイスの製造方法。
(Appendix 7)
The method for producing a high-temperature superconducting device according to any one of (Appendix 1) to (Appendix 6), wherein the surface of the central conductor of the coaxial connector is coated with indium.

本発明の実施の形態1を説明する為の高温超伝導デバイスの要部切断側面図である。It is a principal part cutting side view of the high temperature superconducting device for demonstrating Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1を説明する為の高温超伝導デバイスの要部切断側面図である。It is a principal part cutting side view of the high temperature superconducting device for demonstrating Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2を説明する為の高温超伝導デバイスの要部切断側面図である。It is a principal part cutting side view of the high temperature superconducting device for demonstrating Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3を説明する為の高温超伝導デバイスの要部切断側面図である。It is a principal part cutting side view of the high temperature superconducting device for demonstrating Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4を説明する為の高温超伝導デバイスの要部切断側面図である。It is a principal part cutting side view of the high-temperature superconducting device for demonstrating Embodiment 4 of this invention. 高温超伝導デバイスに於ける電極の剥離や半田食われを説明する要部説明図である。It is principal part explanatory drawing explaining peeling of an electrode and solder erosion in a high temperature superconducting device.

符号の説明Explanation of symbols

11 基板
12A、12B 高温超伝導膜
13 電極
13A チタン膜
13B パラジウム膜
13C 銀膜
14 グランド電極
15 アルミニウム合金パッケージ
16 中心導体
17 絶縁物
18 アルミニウム・テープ
19 金線
20 チタン化合物
11 Substrate 12A, 12B High-temperature superconducting film 13 Electrode 13A Titanium film 13B Palladium film 13C Silver film 14 Ground electrode 15 Aluminum alloy package 16 Central conductor 17 Insulator 18 Aluminum tape 19 Gold wire 20 Titanium compound

Claims (4)

基板上に超伝導膜を形成する工程と、
該超伝導膜のライン・パターンを形成する工程と、
該ライン・パターンの端部に、該ライン・パターンと接する層がチタンを含む電極を積層形成する工程と、
第1の温度で熱処理することにより、該電極上に半田を形成するとともに、該超伝導膜と該電極との間にチタン化合物を生成する工程と、
該基板をパッケージ内に収容後、該パッケージを貫通する同軸コネクタと該電極とを接続する為に該半田を該第1の温度よりも高い第2の温度で加熱する工程と
を有し、
該超伝導膜の材料はYBCOであること
を特徴とする超伝導デバイスの製造方法。
Forming a superconducting film on a substrate,
Forming a line pattern of superconducting film,
A step of laminating an electrode containing titanium in a layer in contact with the line pattern at an end of the line pattern ;
Forming a titanium compound between the superconducting film and the electrode by forming a solder on the electrode by performing a heat treatment at a first temperature ;
After receiving the substrate in the package, have a heating the solder to connect the coaxial connector and the electrode penetrating the package at a second temperature higher than said first temperature,
Ultra material conductive film manufacturing method of the superconducting devices that wherein <br/> be YBCO.
前記ライン・パターンと接する層がチタンを含む電極は、The electrode in which the layer in contact with the line pattern contains titanium is:
電極層がPd、Pt、Niの少なくとも一つの材料を含み、The electrode layer includes at least one material of Pd, Pt, and Ni;
最上層がAg、AuのいずれかであることThe top layer is either Ag or Au
を特徴とする請求項1記載の超伝導デバイスの製造方法。The method of manufacturing a superconducting device according to claim 1.
前記ライン・パターンの超伝導膜の両端表面をイオン・ミリング法、逆スパッタリング法、反応性イオン・エッチング法の何れかの方法で改質すること
を特徴とする請求項1或いは請求項2記載の超伝導デバイスの製造方法。
Ion milling the ends surface of the superconducting film of the line pattern, the reverse sputtering, according to claim 1 or claim 2, wherein the modified with any of the methods of the reactive ion etching method A method of manufacturing a superconducting device.
同軸コネクタの中心導体の表面にインジウムをコーティングしてなること
を特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1記載の超伝導デバイスの製造方法。
Claim 1 any one method of manufacturing a superconducting device according to claim 3, characterized by comprising coating the indium on the surface of the center conductor of the coaxial connector.
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