JPH0298979A - 超電導装置 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明はセラミック超電導体の磁気抵抗効果で微弱な磁
界も検出する超電導磁気抵抗素子などの超電導素子を気
密性パッケージで封止した信頼性の高い超電導装置に関
するものである。
界も検出する超電導磁気抵抗素子などの超電導素子を気
密性パッケージで封止した信頼性の高い超電導装置に関
するものである。
〈従来の技術〉
従来の超電導装置の１つである超電導磁気抵抗素子には
一対の電流電極及び電圧電極を形成し、外部よりリード
線を通じて電流を供給し、磁界により超電導状態から抵
抗が現われることから電圧変化として微小磁界を検出し
ていた。しかし、前記の他に超電導トランジスタやジョ
セフンン素子なども超電導装置は超電導体を露出した状
態で使用していた。
一対の電流電極及び電圧電極を形成し、外部よりリード
線を通じて電流を供給し、磁界により超電導状態から抵
抗が現われることから電圧変化として微小磁界を検出し
ていた。しかし、前記の他に超電導トランジスタやジョ
セフンン素子なども超電導装置は超電導体を露出した状
態で使用していた。
〈発明が解決しようとする問題点〉
従来の超電導磁気抵抗素子などにおいては超電導体、電
極、及びリード部が外部に露出していたため液体窒素、
あるいはその他の冷却方法で冷却した場合、冷却後の水
滴の付着による劣化するという問題点があり、取り扱い
も注意を払う必要があった。また超電導磁気抵抗素子の
磁気感度に温度依存性があり冷却時に超電導体の温度を
モニターする必要があった。
極、及びリード部が外部に露出していたため液体窒素、
あるいはその他の冷却方法で冷却した場合、冷却後の水
滴の付着による劣化するという問題点があり、取り扱い
も注意を払う必要があった。また超電導磁気抵抗素子の
磁気感度に温度依存性があり冷却時に超電導体の温度を
モニターする必要があった。
〈問題点を解決する手段〉
上記問題点を解決するため各種半導体装置などの封正に
用いられているパッケージング技術を用い、ＣＣＤ 、
ＲＯＭなど各種ＩＣのパッケージに用いられている耐熱
性があり、かつ、非磁性のセラミック材料などのパッケ
ージを使い超電導磁気抵抗素子を内部に封止した。その
結果、信頼性の向上がはかられた。また内部に温度モニ
タ用薄膜温度センサを超電導磁気抵抗素子の近傍に配置
することで超電導体の温度を正確に測定することができ
た。
用いられているパッケージング技術を用い、ＣＣＤ 、
ＲＯＭなど各種ＩＣのパッケージに用いられている耐熱
性があり、かつ、非磁性のセラミック材料などのパッケ
ージを使い超電導磁気抵抗素子を内部に封止した。その
結果、信頼性の向上がはかられた。また内部に温度モニ
タ用薄膜温度センサを超電導磁気抵抗素子の近傍に配置
することで超電導体の温度を正確に測定することができ
た。
く作用〉
ＹＢＣＯ膜に一対の電流電極、電圧電極を設は電流電極
から定電流を流し、磁界を印加することで超電導状態か
ら抵抗をもつ状態になり電圧電極より電圧零の状態から
有限の電圧が出力されることより磁界の有無、磁界の大
きさを測定することができる。しかしこのような超電導
磁気抵抗素子、又はジョセフノン素子などと超電導素子
は、それを使用するとき臨界温度Ｔｃ以下に冷却する必
要があるが、セラミック超電導体などを不活性ガスで気
密封止しておけば、その劣化の原因になる冷却時やその
後の水滴の耐着などを防ぐことができるので、超電導装
置の劣化は極めて少なくなる。
から定電流を流し、磁界を印加することで超電導状態か
ら抵抗をもつ状態になり電圧電極より電圧零の状態から
有限の電圧が出力されることより磁界の有無、磁界の大
きさを測定することができる。しかしこのような超電導
磁気抵抗素子、又はジョセフノン素子などと超電導素子
は、それを使用するとき臨界温度Ｔｃ以下に冷却する必
要があるが、セラミック超電導体などを不活性ガスで気
密封止しておけば、その劣化の原因になる冷却時やその
後の水滴の耐着などを防ぐことができるので、超電導装
置の劣化は極めて少なくなる。
また封入した薄膜温度センサにより超電導体の温度を測
定することで磁気感度の補正を行なえ、より精度良く微
小磁界の測定などを行なうことができる。
定することで磁気感度の補正を行なえ、より精度良く微
小磁界の測定などを行なうことができる。
〈実施例〉
本発明の１実施例を図面を参照して説明する。
第５図は、本発明のスプレーパイロリシス法によって作
製した、微／Ｊ％なセラミック粒子の極〈薄い絶縁膜、
又はポイント状の弱接合をもつ超電導体磁気抵抗素子の
一実施例を示した図である。この素子はＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系の組成であり、使用した原料は、ｙ（Ｎｏｇ）ａ
ｓ６Ｈ２ｏ、Ｂａ（ＮＯａ）２及びＣｕ（ＮＯａ）２・
３Ｈ２０である。これを所定の組成比（ＹＢａ２Ｃｕ３
）になるよう秤量し、各成分が充分溶解する量の純水
で溶解した上、第６図に示した図の方法で、本発明の磁
気センサーを作製した。
製した、微／Ｊ％なセラミック粒子の極〈薄い絶縁膜、
又はポイント状の弱接合をもつ超電導体磁気抵抗素子の
一実施例を示した図である。この素子はＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系の組成であり、使用した原料は、ｙ（Ｎｏｇ）ａ
ｓ６Ｈ２ｏ、Ｂａ（ＮＯａ）２及びＣｕ（ＮＯａ）２・
３Ｈ２０である。これを所定の組成比（ＹＢａ２Ｃｕ３
）になるよう秤量し、各成分が充分溶解する量の純水
で溶解した上、第６図に示した図の方法で、本発明の磁
気センサーを作製した。
上記のようにして作っだＹ、Ｂａ及びＣｕの硝酸塩を純
水に溶解した液７をスプレー装置の容器８に入れ充分に
攪拌しながら、極く小量ずつ、スプレーガン９から圧縮
空気１０によって非常に水溶液の粒子の小さい霧１１に
して、約６００℃にヒーター１２で加熱した、安定化ジ
ルコニアの結晶基板１３に噴き付けた。
水に溶解した液７をスプレー装置の容器８に入れ充分に
攪拌しながら、極く小量ずつ、スプレーガン９から圧縮
空気１０によって非常に水溶液の粒子の小さい霧１１に
して、約６００℃にヒーター１２で加熱した、安定化ジ
ルコニアの結晶基板１３に噴き付けた。
このスプレーの噴き付けは、噴き付は速度を早くしない
こと、及び、基板１３の温度を下げないため、小量ずつ
約百回の繰り返し噴き付けることにより厚さが約１０μ
ｍの膜を作製した。この方法でのスプレーは、スプレー
ガンの圧縮空気で窒素（Ｎ２）又は、酸素（０２）ガス
を用いても、同じように作製することができだ。又、作
製する膜厚は０．５μｍから５０μｍ迄良好な膜を作製
することができたが、磁気センサーとして特性の良かっ
たのは１μｍから１０μｍ程度の厚さの膜であった。
こと、及び、基板１３の温度を下げないため、小量ずつ
約百回の繰り返し噴き付けることにより厚さが約１０μ
ｍの膜を作製した。この方法でのスプレーは、スプレー
ガンの圧縮空気で窒素（Ｎ２）又は、酸素（０２）ガス
を用いても、同じように作製することができだ。又、作
製する膜厚は０．５μｍから５０μｍ迄良好な膜を作製
することができたが、磁気センサーとして特性の良かっ
たのは１μｍから１０μｍ程度の厚さの膜であった。
スプレーするときの基板１の温度は、ａＯＯ℃から６０
０℃の間で、変えることが可能であった。
０℃の間で、変えることが可能であった。
スプレーパイロリシス法で作った膜は、空気中９５０℃
で約３０分加熱し、徐冷する焼成により、セラミック超
電導体膜にした。この焼成温度は９００℃から１０００
℃の間で変えてもよく、又、膜厚などによっては、焼成
時間を１分から６０分位の範囲で変えてもよかった。
で約３０分加熱し、徐冷する焼成により、セラミック超
電導体膜にした。この焼成温度は９００℃から１０００
℃の間で変えてもよく、又、膜厚などによっては、焼成
時間を１分から６０分位の範囲で変えてもよかった。
なお、作製する超電導体の膜厚が０．２μｍ以下になる
と充てん率や均一性が悪くなり、又、この膜厚が５０μ
ｍ程度以上になると、基板１との密着性が悪くなったり
、測定するときの磁気センサに流す測定電流を大きくし
なければ所定の感度にならない、という特性不利になる
点もあった。
と充てん率や均一性が悪くなり、又、この膜厚が５０μ
ｍ程度以上になると、基板１との密着性が悪くなったり
、測定するときの磁気センサに流す測定電流を大きくし
なければ所定の感度にならない、という特性不利になる
点もあった。
以上のようにして作製した超電導体膜２は第５図のよう
に、ミアンダ形状に加工を行ない電流電極３ａ 、３ｂ
と電圧電極４ａ、４ｂを、その膜９との密着性のよいチ
タン（Ｔｉ）を蒸着して作り、そこに銀ペーストでリー
ド線を接続して、それぞれの電極を、定電流源５及び出
力電圧測定器６と接続した。
に、ミアンダ形状に加工を行ない電流電極３ａ 、３ｂ
と電圧電極４ａ、４ｂを、その膜９との密着性のよいチ
タン（Ｔｉ）を蒸着して作り、そこに銀ペーストでリー
ド線を接続して、それぞれの電極を、定電流源５及び出
力電圧測定器６と接続した。
以上のように測定用の接続をした超電導体磁気センサを
、液体窒素（７７Ｋ）に入れて、測定した結果を示した
のが第３図である。
、液体窒素（７７Ｋ）に入れて、測定した結果を示した
のが第３図である。
第３図は、膜厚が１０μｍの磁気センサーに、ＩｍＡの
測定電流を流したときである。この図のように磁界がな
いときは、磁気センサの抵抗は零であるが、少しでも磁
界１４を印加すると抵抗が発生し、印加する磁界１４の
強さとともに抵抗は急激に増加した。
測定電流を流したときである。この図のように磁界がな
いときは、磁気センサの抵抗は零であるが、少しでも磁
界１４を印加すると抵抗が発生し、印加する磁界１４の
強さとともに抵抗は急激に増加した。
一方第４図の白金側温抵抗体は以下に示すものを用いる
。アルミナ基板１４以上に白金膜１５をスパッタリング
法等によって数千オングストロームないし数ミクロンの
厚さに付着する。次に白金膜＋２上にフォトレジストパ
ターンを形成する。
。アルミナ基板１４以上に白金膜１５をスパッタリング
法等によって数千オングストロームないし数ミクロンの
厚さに付着する。次に白金膜＋２上にフォトレジストパ
ターンを形成する。
次ニスバッタエツチング法によって、白金膜１５をバタ
ーニングする。さらにフォトレジストを除去した後１０
００℃付近の高温で、大気中熱処理を行ない、トリミン
グによる抵抗調整し測温抵抗体とする。
ーニングする。さらにフォトレジストを除去した後１０
００℃付近の高温で、大気中熱処理を行ない、トリミン
グによる抵抗調整し測温抵抗体とする。
上記に示した超電導磁気抵抗素子１６．白金測温抵抗体
１７を＠１図に示すように実装する。はじめにＣＣＤエ
リアセンサの実装に用いられているセラミックスパッケ
ージに熱硬化型銀ペーストを用い近接させ接着する。白
金薄膜測温抵抗体■７を用いることにより熱的コンタク
トは良くまた超電導磁気抵抗素子１６と熱伝導が同程度
の基板を用いているため超電導体の温度を正確に測定す
ることが可能となる。超電導磁気抵抗素子１６について
は同じ熱硬化型銀ペースト１８を用い内部リード端子１
９と超電導磁気抵抗素子のチタン電極２０間をリード線
で結線する。次に、クリーンオーブン内で１５０℃、３
０分での熱処理を行なうことで銀ペーストを硬化させる
。この後、白金測温抵抗体１７の電極２】とセラミック
パッケージ内部リード端子２２をボンデング法で結線を
行なうＯ 次ニ、セラミックパッケージの封止ガラス板上に予め熱
硬化性樹脂を気体の出入りができるように第２図に示す
溝２３を形成して塗布し、ＩＯｍＴｏｒｒ以下の真空に
し、その後、純度９９．９９％以下の窒素ガスを１．１
気圧まで充てんする。
１７を＠１図に示すように実装する。はじめにＣＣＤエ
リアセンサの実装に用いられているセラミックスパッケ
ージに熱硬化型銀ペーストを用い近接させ接着する。白
金薄膜測温抵抗体■７を用いることにより熱的コンタク
トは良くまた超電導磁気抵抗素子１６と熱伝導が同程度
の基板を用いているため超電導体の温度を正確に測定す
ることが可能となる。超電導磁気抵抗素子１６について
は同じ熱硬化型銀ペースト１８を用い内部リード端子１
９と超電導磁気抵抗素子のチタン電極２０間をリード線
で結線する。次に、クリーンオーブン内で１５０℃、３
０分での熱処理を行なうことで銀ペーストを硬化させる
。この後、白金測温抵抗体１７の電極２】とセラミック
パッケージ内部リード端子２２をボンデング法で結線を
行なうＯ 次ニ、セラミックパッケージの封止ガラス板上に予め熱
硬化性樹脂を気体の出入りができるように第２図に示す
溝２３を形成して塗布し、ＩＯｍＴｏｒｒ以下の真空に
し、その後、純度９９．９９％以下の窒素ガスを１．１
気圧まで充てんする。
最後に、１１０℃で６０分、さらに１５０℃で６０分の
加熱と加圧によりセラＳツクスバックージ上に完全にガ
ラス板を接着させることにより、超電導磁気測定装置を
製作する。
加熱と加圧によりセラＳツクスバックージ上に完全にガ
ラス板を接着させることにより、超電導磁気測定装置を
製作する。
以上は実施例として、超電導磁気抵抗素子について説明
したが、超電導トランジスタやジョセフソン素子につい
ても、前記の実施例と同じ方法によりパッケージして、
信頼性を向上することができる。
したが、超電導トランジスタやジョセフソン素子につい
ても、前記の実施例と同じ方法によりパッケージして、
信頼性を向上することができる。
〈発明の効果〉
本発明による超電導装置のパッケージを行なうことによ
り、大気中で露出した状態で臨界温度以下迄の冷却をく
り返したとき、その超電導体の表面に結露などで劣化し
ていたものが、第７図に比較サイクルテストの結果を示
したように、室温大気中１０分と液体窒素温度（７７Ｋ
）のサイクルを数１０回くり返すテストにおいても臨界
電流Ｊｃの低下が少なく極めて安定した動作を示すよう
になった。
り、大気中で露出した状態で臨界温度以下迄の冷却をく
り返したとき、その超電導体の表面に結露などで劣化し
ていたものが、第７図に比較サイクルテストの結果を示
したように、室温大気中１０分と液体窒素温度（７７Ｋ
）のサイクルを数１０回くり返すテストにおいても臨界
電流Ｊｃの低下が少なく極めて安定した動作を示すよう
になった。
第１図は本発明の一実施例である超電導磁気測定装置を
示す図、第２図はセラミックパッケージの封止に用いら
れる熱硬化型樹脂に気体の出し入れが行なえるように溝
を設けたガラス板を示す図、第３図は本発明の一実施例
で用いられる超電導磁気センサの特性図、第４図は本発
明の一実施例で用いられる薄膜温度センサを示す図、第
５図は本発明の一実施例の超電導磁気センサを示す図、
第６図は本発明の一実施例で用いられる超電導膜のクル
試験の結果を示す図である。 ｌは安定化ジルコニアの結晶基板、２は超電導体膜、３
ａ、３ｂは電流電極、４ａ、４ｂは電圧電極、５は定電
流源、６は出力電圧測定器、７はＹ、Ｂａ及びＣＵ硝酸
塩水溶液、８は容器、９はスプレーガン、ＩＯは圧縮空
気、１１は水溶液の霧、１２はヒーター １３は基板、
Ｉ４はアルミナ基板、１５は白金膜、１６は超電導磁気
抵抗素子、１７は白金測温抵抗体、１８は熱硬化型銀ベ
ース）、＋９は内部リード端子、２０はチタン電極、２
１は電極、２２は内部リード端子、２３はガラス上熱硬
化性樹脂の溝。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）第１図 第 図 第 ５図 第 図 第３ 因 ａ ４図 第 ■
示す図、第２図はセラミックパッケージの封止に用いら
れる熱硬化型樹脂に気体の出し入れが行なえるように溝
を設けたガラス板を示す図、第３図は本発明の一実施例
で用いられる超電導磁気センサの特性図、第４図は本発
明の一実施例で用いられる薄膜温度センサを示す図、第
５図は本発明の一実施例の超電導磁気センサを示す図、
第６図は本発明の一実施例で用いられる超電導膜のクル
試験の結果を示す図である。 ｌは安定化ジルコニアの結晶基板、２は超電導体膜、３
ａ、３ｂは電流電極、４ａ、４ｂは電圧電極、５は定電
流源、６は出力電圧測定器、７はＹ、Ｂａ及びＣＵ硝酸
塩水溶液、８は容器、９はスプレーガン、ＩＯは圧縮空
気、１１は水溶液の霧、１２はヒーター １３は基板、
Ｉ４はアルミナ基板、１５は白金膜、１６は超電導磁気
抵抗素子、１７は白金測温抵抗体、１８は熱硬化型銀ベ
ース）、＋９は内部リード端子、２０はチタン電極、２
１は電極、２２は内部リード端子、２３はガラス上熱硬
化性樹脂の溝。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）第１図 第 図 第 ５図 第 図 第３ 因 ａ ４図 第 ■
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１部が超電導体からなる超電導装置を、
外部との電気接続を可能にする電気端子をもつ気密パッ
ケージの、内部雰囲気を不活性ガスで置換した後、気密
封止したことを特徴とする超電導装置。 ２、前記気密パッケージ内に、測温抵抗素子も設置した
ことを特徴とする請求項１記載の超電導装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63252781A JPH0298979A (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 超電導装置 |
| US07/416,417 US5130691A (en) | 1988-10-05 | 1989-10-03 | Superconductive apparatus having a superconductive device in a airtight package |
| EP89310223A EP0367416B1 (en) | 1988-10-05 | 1989-10-05 | Superconductive apparatus comprising a superconductive device airtightly packaged |
| DE89310223T DE68908343T2 (de) | 1988-10-05 | 1989-10-05 | Supraleitender Apparat, bestehend aus einer luftdicht verpackten supraleitenden Einrichtung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63252781A JPH0298979A (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 超電導装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0298979A true JPH0298979A (ja) | 1990-04-11 |
Family
ID=17242188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63252781A Pending JPH0298979A (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 超電導装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5130691A (ja) |
| EP (1) | EP0367416B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0298979A (ja) |
| DE (1) | DE68908343T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023503266A (ja) * | 2019-12-10 | 2023-01-27 | ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション | 超伝導体の可撓性相互接続のための支持構造 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4227876A1 (de) * | 1992-08-22 | 1994-02-24 | Philips Patentverwaltung | Schaltungsanordnung zum Betrieb eines SQUID's, insbesondere eines DC-SQUID's |
| US10985495B1 (en) | 2020-02-24 | 2021-04-20 | Northrop Grumman Systems Corporation | High voltage connector with wet contacts |
| US11075486B1 (en) | 2020-03-02 | 2021-07-27 | Northrop Grumman Systems Corporation | Signal connector system |
| US11038594B1 (en) | 2020-05-13 | 2021-06-15 | Northrop Grumman Systems Corporation | Self-insulating high bandwidth connector |
| US11569608B2 (en) | 2021-03-30 | 2023-01-31 | Northrop Grumman Systems Corporation | Electrical connector system |
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| US3814964A (en) * | 1973-01-19 | 1974-06-04 | Ace Sophisticates Inc | External photodetector cooling techniques |
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| US3998592A (en) * | 1975-12-24 | 1976-12-21 | Ford Motor Company | Thermoelectric heat pump for chemiluminescence detectors |
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| US4613816A (en) * | 1984-04-03 | 1986-09-23 | Geo-Sensors Corporation | Cryogenic magnetic probe having new substrate |
| EP0667645A1 (en) * | 1984-11-05 | 1995-08-16 | Hitachi, Ltd. | Superconducting device |
| DE3854679T2 (de) * | 1987-04-22 | 1996-07-18 | Sharp K.K., Osaka | Supraleitfähiges Gerät. |
-
1988
- 1988-10-05 JP JP63252781A patent/JPH0298979A/ja active Pending
-
1989
- 1989-10-03 US US07/416,417 patent/US5130691A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-10-05 DE DE89310223T patent/DE68908343T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-10-05 EP EP89310223A patent/EP0367416B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2023503266A (ja) * | 2019-12-10 | 2023-01-27 | ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション | 超伝導体の可撓性相互接続のための支持構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5130691A (en) | 1992-07-14 |
| DE68908343T2 (de) | 1993-12-02 |
| EP0367416A1 (en) | 1990-05-09 |
| DE68908343D1 (de) | 1993-09-16 |
| EP0367416B1 (en) | 1993-08-11 |
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