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公開番号2025059560
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023169716
出願日2023-09-29
発明の名称超伝導デバイスおよびその製造方法
出願人日本電気株式会社
代理人個人,個人
主分類H10N 60/80 20230101AFI20250403BHJP()
要約【課題】超伝導デバイスの接続の信頼性を高める。
【解決手段】超伝導デバイスは、機能回路が設けられた超伝導回路チップ1と、複数の配線層2を有する多層基板3と、前記超伝導回路チップ1と前記多層基板3とを電気的に接続する複数のピン4とを備え、前記ピン4が前記多層基板3の配線層2と交差する方向へ挿入されている。また、超伝導回路チップ1と、複数の配線層2を有する多層基板3と、該多層基板3と前記超伝導回路チップ1との間に配置され、前記超伝導回路チップ1に電気的に接続され、前記多層基板3の配線層2に接続される配線層5を有するインターポーザ6と、該インターポーザ6と前記多層基板3とを電気的に接続する複数のピン7とを備え、前記ピン7が前記多層基板3、インターポーザ6の配線層2、5の少なくともいずれかに挿入されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
超伝導の特性を用いた超伝導デバイスであって、
機能回路が設けられた超伝導回路チップと、
複数の配線層を有する多層基板と、
前記超伝導回路チップと前記多層基板とを電気的に接続する複数のピンと、
を備え、
前記ピンが前記多層基板の配線層にこれと交差する方向へ挿入されていることを特徴とする超伝導デバイス。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
超伝導の特性を用いた超伝導デバイスであって、
機能回路が設けられた超伝導回路チップと、
複数の配線層を有する多層基板と、
該多層基板と前記超伝導回路チップとの間に配置され、前記超伝導回路チップに電気的に接続されるとともに、前記多層基板の配線層に接続される配線層を有するインターポーザと、
該インターポーザと前記多層基板とを電気的に接続する複数のピンと、
を備え、
前記ピンが前記多層基板の配線層、前記インターポーザの配線層の少なくともいずれかにこれと交差する方向へ挿入されていることを特徴とする超伝導デバイス。
【請求項３】
前記ピンが前記多層基板の１または複数の前記配線層と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の超伝導デバイス。
【請求項４】
前記ピンが長手方向に伸縮できることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の超伝導デバイス。
【請求項５】
前記ピンの前記挿入した領域において、少なくとも一部が前記多層基板もしくは前記超伝導回路チップと接触していることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の超伝導デバイス。
【請求項６】
前記ピンが挿入される前記多層基板は、複数の配線層を備え、複数の配線層の一部は、前記ピンが通過する該ピンより大径の貫通孔を有する、請求項１または２のいずれか１項に記載の超伝導デバイス。
【請求項７】
前記多層基板は、前記ピンの挿入方向に沿って複数の配線層を備え、前記ピンの少なくとも一部は、前記挿入方向に沿う長さが他のピンと異なる、請求項１または２のいずれか１項に記載の超伝導デバイス。
【請求項８】
超伝導の特性を用いた機能回路が設けられた超伝導回路チップと、複数の配線層を有する多層基板とを複数のピンにより電気的に接続する超伝導デバイスの製造方法であって、
前記ピンを前記多層基板の配線層にこれと交差する方向へ挿入することにより、該配線層を変形させることを特徴とする超伝導デバイスの製造方法。
【請求項９】
超伝導の特性を用いた機能回路が設けられた超伝導回路チップに電気的に接続されるインターポーザと、複数の配線層を有する多層基板とを複数のピンにより電気的に接続する超電動デバイスの製造方法であって、
前記ピンを前記多層基板の配線層、前記インターポーザの配線層の少なくともいずれかにこれと交差する方向へ挿入することにより、該配線層を変形させることを特徴とする超伝導デバイスの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、超伝導デバイスおよびその製造方法に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
量子状態を利用した超伝導回路チップを回路基板に実装して構成された超伝導デバイスにあっては、超伝導状態を実現するための低温環境下で超伝導回路チップ（あるいは該超伝導回路チップを搭載したインターポーザ）と回路基板等との電気的な接続の高い信頼性が求められる。特許文献１には、超伝導チップの配線層と回路基板等との電気的な接続に関連する技術が開示されている。
すなわち特許文献１には、超伝導チップの回路に接続されたマイクロピンと配線モジュール基板に接続されたマイクロピンとの間に水銀球を介在させ、温度変化に伴う前記マイクロピンの相対的な変位に応じて前記水銀球が変形することにより、前記超伝導チップと配線モジュールとの接続を維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開昭５８－０３００７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電子部品の構成材料として、一部でも水銀を利用すると、該電子部品の生産、使用、廃棄の各段階で自然環境への水銀の拡散を防止するための対策が必要となることから、電子部品の構成材料として水銀を使用することなく、超伝導状態における電気的接続の信頼性を高める技術の開発が望まれていた。
【０００５】
この発明は、水銀を用いることなく、超伝導デバイスの部品間を接続することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第１の態様にかかる超伝導デバイスは、超伝導の特性を用いたデバイスであって、機能回路が設けられた超伝導回路チップと、複数の配線層を有する多層基板と、前記超伝導回路チップと前記多層基板とを電気的に接続する複数のピンと、を備え、前記ピンが前記多層基板の配線層にこれと交差する方向へ挿入されていることを特徴とする。
本発明の第２の態様にかかる超伝導デバイスは、超伝導の特性を用いたデバイスであって、機能回路が設けられた超伝導回路チップと、複数の配線層を有する多層基板と、該多層基板と前記超伝導回路チップとの間に配置され、前記超伝導回路チップに電気的に接続されるとともに、前記多層基板の配線層に接続される配線層を有するインターポーザと、該インターポーザと前記多層基板とを電気的に接続する複数のピンと、を備え、前記ピンが前記多層基板の配線層、前記インターポーザの配線層の少なくともいずれかにこれと交差する方向へ挿入されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第３の態様にかかる超伝導デバイスの製造方法は、超伝導の特性を用いた機能回路が設けられた超伝導回路チップと、複数の配線層を有する多層基板とを複数のピンにより電気的に接続する超伝導デバイスの製造方法であって、前記ピンを前記多層基板の配線層にこれと交差する方向へ挿入することにより、該配線層を変形させることを特徴とする。
本発明の第４の態様にかかる超伝導デバイスの製造方法は、超伝導の特性を用いた機能回路が設けられた超伝導回路チップに電気的に接続されるインターポーザと、複数の配線層を有する多層基板とを複数のピンにより電気的に接続する超電動デバイスの製造方法であって、前記ピンを前記多層基板の配線層、前記インターポーザの配線層の少なくともいずれかにこれと交差する方向へ挿入することにより、該配線層を変形させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水銀を用いることなく、超伝導環境下で超伝導デバイスの部品間の接続を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明にかかる超伝導デバイスの最小構成例を示す断面図であって、（ａ）は超伝導回路チップと多層基板との接続例、（ｂ）はインターポーザと多層基板との接続例を示すものである。
本発明の第１実施形態にかかる超伝導デバイスを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は変形例の断面図である。バンプ部の配置を示す底面図である。
図２に示すピンの縦断面図である。
本発明の第２実施形態にかかる超伝導デバイスの断面図である。
本発明の第３実施形態にかかる超伝導デバイスの断面図である。
本発明の第４実施形態にかかる超伝導デバイスの断面図である。
第１実施形態～第４実施形態に対する比較例の超伝導デバイスの断面図である。
第１実施形態～第４実施形態で使用されるピンの変形例を示すもので、（ａ）は基本形１、（ｂ）は基本形２、（ｃ）は変形例１、（ｄ）は変形例２、（ｅ）は変形例３、（ｆ）は変形例４の縦断面図である。
第１実施形態～第４実施形態で使用されるピン挿入部の穴の基本形と、変形例１～変形例１１を示す平面図である。
第１実施形態～第４実施形態で使用されるピン挿入部のメッキ処理された穴の基本形と変形例１～変形例１１を示す平面図である。
第１実施形態～第４実施形態で使用されるピンにおける基本形状のピンの側面図である。
図１１に示すピンの基本形状および変形例１～１１についての、図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線に沿う矢視図である。
第１実施形態～第４実施形態で使用される基本形状のピンの側面図である。
図１３の矢印ＸＩＶ方向視した、ピンの基本形状および変形例１～８の側面形状を示す図である。
本発明の第５実施形態にかかる超伝導デバイスの断面図である。
本発明の第６実施形態にかかる超伝導デバイスの断面図である。
図１６に示す超伝導デバイスの超伝導回路チップと凹部との位置関係を示す部分平面図である。
本発明の第７実施形態にかかる超伝導デバイスの断面図である。
本発明の第８実施形態にかかる超伝導デバイスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の最小構成例に係る超伝導デバイスについて、図１を参照して説明する。
図１（ａ）に示す超伝導デバイスは、超伝導の特性を用いたデバイスであって、機能回路が設けられた超伝導回路チップ１と、複数の配線層２を有する多層基板３と、前記超伝導回路チップ１と前記多層基板３とを電気的に接続する複数のピン４と、を備え、前記ピン４が前記多層基板３の配線層２にこれと交差する方向へ挿入されている。
また図１（ｂ）に示す超伝導デバイスは、超伝導の特性を用いたデバイスであって、機能回路が設けられた超伝導回路チップ１と、複数の配線層２を有する多層基板３と、該多層基板３と前記超伝導回路チップ１との間に配置され、前記超伝導回路チップ１に電気的に接続されるとともに、前記多層基板３の配線層２に接続される配線層５を有するインターポーザ６と、該インターポーザ６と前記多層基板３とを電気的に接続する複数のピン７と、を備え、前記ピン７が前記多層基板３の配線層２、前記インターポーザ６の配線層５の少なくともいずれかにこれと交差する方向へ挿入されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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