JP4587768B2 - 超伝導デバイス及び超伝導デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、超伝導デバイスに関し、特に、移動通信や放送の分野において、送信フィルタやアンテナ等の送信フロントエンドに適用されるデュアルモード型超伝導デバイスに関する。

近年、携帯電話の普及、発展に伴い、高速・大容量の伝送技術が不可欠になってきている。超伝導体は、高周波領域においても、通常の電気的良導体に比べて表面抵抗が非常に小さいので、低損失、高Ｑ値の共振器が期待でき、移動通信の基地局用のフィルタとして有望視されている。

たとえば、図１（ｃ）に示すように、アンテナ１５１を介して受信されたＲＦ信号は、受信系フロントエンドを構成する帯域フィルタ（ＢＰＦ）１５２Ｒ、低ノイズアンプ（ＬＮＡ）１５３、ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）１５４、復調器（ＤＥＭＯＤ）１５５を経て、ベースバンド部１５６でベースバンド処理される。

送信系では、ベースバンド部１５６で処理された信号は、変調器（ＭＯＤ）１５７、アップコンバータ（Ｕ／Ｃ）１５８、ハイパワーアンプ（ＨＰＡ）１５９、帯域フィルタ（ＢＰＦ）１５２Ｔを経て、ＲＦ信号としてアンテナ１５１から放射される。

超伝導フィルタを、受信側の帯域フィルタ１５２Ｒに適用する場合、伝送ロスが少なく、急峻な周波数遮断特性が期待される。一方、送信側の帯域フィルタ１５２Ｔに適用する場合は、ハイパワーアンプ１５９によって発生する歪を取り除く効果が期待できるが、高周波信号を送信するために大電力を要し、小型化と良好な電力特性の両立が、目下の課題となっている。

従来、共振器のパターンとして、図１（ａ）に示すヘアピン型の超伝導パターン１０２や、図１（ｂ）に示すストレートライン型の超伝導パターン１０２が用いられていた（たとえば、特許文献１および２参照）。誘電体基板１０１の裏面には、超伝導グランド膜１０４がベタ形成され、誘電体基板１０１の表面側に、ヘアピンあるいは直線状の超伝導パターン１０２と、フィーダが形成される。

このようなマイクロストリップライン構造の場合、特に送信側で高いＲＦパワーが入力されると、損失が増大してしまうという問題がある。これは、マイクロ波などの高周波は導体のエッジ部分に集中しやすく、マイクロストリップラインのエッジまたはコーナー部分に電流が集中して、その電流密度が超伝導体の臨界電流密度を超えてしまうからだといわれている。

そこで、図２（ａ）に示すように、電流集中を緩和したディスク型パターンが提案されている。すなわち、誘電体基板１０１の表面に、コーナー部分やエッジ部分の少ないディスク型の超伝導パターン１１２を形成して、送信フィルタとしての大電力応答を実現しようとするものである。

たとえば、図２（ｂ）に示すようなＴＭ１１モードの共振器として構成される場合、電流は、ディスクの直径に対して対称な弧を描いて、均一に流れる。磁界は、電流と直交する方向に向く。

しかし、このようなディスク型共振器を多数並べた多段フィルタやアレイアンテナは、大型化してしまうという欠点がある。

そこで、図３に示すように、ディスク型超伝導パターン１２２の円周の一部にノッチ１２５を設けることにより、お互いに直交した電磁界モードの縮退を解いて共振周波数を分離させ、デュアルモードフィルタとして機能させるパターンが用いられている。中心周波数ｆ０を挟んで、低周波数ｆ１側（電流の流れはＡ方向）と、高周波数ｆ２側（電流の流れはＢ方向）に、二つの共振を発生させている。
特開２００１−３０８６０３号公報 特開平３−１９４９７９号公報

しかし、ノッチ１２５を設けたため、図３に示すように、低周波数ｆ１側の電流が、ノッチのコーナー部分により集中し、ノッチを設けない基本のディスク型共振器の最大電流密度を越えてしまう。図３の電流密度分布図では、電流密度の高い領域は矢印で示す部分であり、特にコの字型のノッチの底部とコーナー部分が高くなっている。円形の超伝導パターンの円周に沿った影の部分は、逆に電流集中が低い部分である。なお、周波数ｆ１とｆ２は、最大電流密度時は位相が４５°ずれている。

このように、ノッチのコーナー部分やエッジに電流が集中する結果、超伝導共振器を用いた帯域フィルタやアンテナにおいて、耐電力（許容電力）の低下や歪の増大が発生してしまう。

そこで、本発明は、耐電力特性を向上し、歪を低減した超伝導デバイスを提供することを課題とする。このような超伝導デバイスは、送信用フィルタやアンテナに好適に用いられる。

上記課題を解決するために、本発明は、円形、楕円形、多角形などの２次元回路型の超伝導共振器パターンの上方に、所望の帯域幅に対応するカップリングを生じさせるように導体パターンを配置する。導体パターンは、好ましくは円形もしくは楕円形である。

導体パターンの大きさや位置と、導体パターンと超伝導共振器パターンの間の誘電体の誘電率によって、中心周波数や互いの電磁界モードが干渉する度合い（カップリング）、即ち帯域幅が変わる。導体パターンが大きいほど電流の集中を緩和できるが、モードのカップリングが変化して通過帯域内のリップルが増大してしまうため、円形の導体パターンの直径あるいは楕円形の導体パターンの長径は、実効波長の１／４（λ／４）以下であるのが望ましい。

具体的には、本発明の一側面では、第１の誘電体基板と、前記第１の誘電体基板上に超伝導材料で形成された２次元回路型の共振器パターンと、前記共振器パターンの上方に位置し、前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせる導体パターンと、を有し、前記導体パターンは、円形または楕円形であって、前記円形の導体パターンの直径、または前記楕円形の導体パターンの長径は、実効波長λの１／４以下であり、前記導体パターンと前記共振器パターンの間に誘電体を有し、前記誘電体は、前記第１の誘電体基板上に積層される第２の誘電体基板であり、前記第１の誘電体基板と、前記第２の誘電体基板は、それぞれ位置合わせマークを有し、前記第２の誘電体基板の厚さは、０．１〜１ｍｍである。
また、本発明の他の側面では、第１の誘電体基板と、前記第１の誘電体基板上に超伝導材料で形成された２次元回路型の共振器パターンと、前記共振器パターンの上方に位置し、前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせる導体パターンと、を有し、前記導体パターンは、円形または楕円形であって、前記円形の導体パターンの直径、または前記楕円形の導体パターンの長径は、実効波長λの１／４以下であり、前記導体パターンと前記共振器パターンの間に誘電体を有し、前記誘電体は、前記第１の誘電体基板上に積層される第２の誘電体基板であり、前記第１の誘電体基板と、前記第２の誘電体基板は、それぞれ位置合わせマークを有し、前記導体パターンは、前記第２の誘電体基板上に、ＣｒもしくはＴｉの密着層を介して位置する。
また、本発明の他の側面では、第１の誘電体基板上に、超伝導材料で所定の形状の共振器パターンを形成する工程と、第２の誘電体基板上に、所定の形状の導体パターンを形成する工程と、前記導体パターンが前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせるように、前記第２の誘電体基板を前記第１の誘電体基板上に搭載する工程とを含む。

従来、共振器パターンに形成されていたノッチ形状をなくし、共振器パターンの上方に誘電体を介して所定形状の導体パターンを配置することで、デュアルモードフィルタとして機能させることができる。同時に、電流の集中を防止し、電力特性や周波数特性を良好に維持することができる。

ここで、２次元回路型とは、ヘアピン型やマイクロストリップ型などのライン形状の回路パターンではなく、円形、楕円、多角形などの平面図形形状であることを意味する。

好適な実施形態では、導体パターンと共振器パターンの間に、誘電体を有する。

また、好ましくは、導体パターンは円形または楕円形であり、その直径（楕円形の場合は長径）は、実効波長λの１／４以下であることが望ましい。

導体パターンと共振器パターンの間に位置する誘電体は、たとえば、第１の誘電体基板上に積層される第２の誘電体基板である。この場合、導体パターンは、第２の誘電体基板表面に形成されている。

導体パターンは、損失を低減させるために、超伝導材料で形成されるのが望ましい。

前記第１の誘電体基板は、たとえば３〜５ＧＨｚの周波数帯で、８〜１１の誘電率を有する。

上述した超伝導デバイスは、第１の誘電体基板の裏面に形成されるグランド膜と、共振器パターンに向かって延びる信号入出力線をさらに有し、共振器パターンは、４ＧＨｚ帯で互いに直交する２つの共振を発生させる。

このような構成により、電流密度の集中を防止しつつ、高周波領域で、２つの共振モードで動作する超伝導デバイスが実現される。

２次元回路型の超伝導共振器パターンを有する超伝導デバイスにおいて、エッジ部分への電流の集中を防止し、特に、ハイパワーの送信側で、歪を低減し、電力特性を良好に維持できる。

また、１つの超伝導デバイスで２つの共振モードを発生させ、多段フィルタなどに適用する場合に、装置の小型化をはかることができる。

図４〜図１０を参照して、本発明の良好な実施形態を説明する。

図４は、本発明の一実施形態に係る超伝導デバイスの概略図、図５は、図４の超伝導デバイスを移動通信システムの基地局の送信用超伝導フィルタに用いるために金属パッケージに実装した様子を示す概略図である。

超伝導デバイスは、ＭｇＯ単結晶基板などの誘電体基板１１と、ＭｇＯ誘電体基板１１の表面に超伝導材料で所定の形状に形成された超伝導共振器パターン１２と、超伝導共振器パターン１２の近傍に延びる信号入出力線（フィーダ）１３と、フィーダ１３の端部に外部コネクタとの接合のために設けた金属電極１５と、ＭｇＯ誘電体基板１１の裏面に形成されたグランド用電極（グランド膜）１４と、誘電体基板１１に積層した第２の誘電体基板１６と、積層誘電体基板１６上に形成された円形または楕円形の導体パターン１７を備える。

図４の例では、超伝導材料としてＹＢＣＯ（Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系）材料を用い、超伝導共振器パターン１２を、円形状の２次元回路パターン（ディスクパターン）として形成している。

なお、本明細書および特許請求の範囲において「２次元回路パターン」あるいは「２次元回路型のパターン」という場合は、ライン状（１次元）のパターンとは区別され、円形、楕円形、多角形などの平面回路パターンを意味するものとする。

ベースの誘電体基板１１は、ＭｇＯ単結晶基板以外に、３〜５ＧＨｚの周波数で８〜１０の誘電率を有する任意の誘電体基板を用いることができる。

信号入出力用の電極１５から超伝導共振器パターン１２へ向かって延びるフィーダ１３の一方は、信号入力として用いられ、他方は、信号出力として用いられる。

積層誘電体基板１６は、比較的誘電率が高く、誘電損失が小さいものが望ましい。たとえば、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３、サファイア、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２などを用いることができる。ベースの誘電体基板１１よりも誘電率の大きい材料を用いることで、実効誘電率が高くなり、超伝導パターンの共振周波数が、低周波数側にシフトする。もとの共振周波数に戻すためには、超伝導共振器パターンを小さくする必要があり、結果として、超伝導デバイスの小型化に寄与することができる。積層誘電体基板１６のサイズは、ベースの誘電体基板１１と同等であるのが望ましい。

図５において、２次元回路型の超伝導デバイスを、表面に金メッキを施した金属パッケージ３０に実装し、図示しない天板を取り付ける。金属パッケージ３０には、入出力コネクタ３１が固定されており、フィーダ１３の端部につながる電極１５と、入出力コネクタ３１の中心導体が電気的に接合される。電気的な接合は、ワイヤ方式、テープ方式、ハンダ方式など、任意の方法を採用することができる。ＭｇＯ誘電体基板１１の裏面のベタ膜によるグランド電極１４は、金属パッケージ３０との電気的接続を向上させる。誘電体基板１１と積層誘電体基板１６を、押えバネ３２で金属パッケージ３０に実装する。

図４および５の例では、共振器パターン１２と導体パターン１７の間の直接接触してもよいが、誘電体を間に介すると、さらに特性の向上が期待できる。誘電体としては、誘電率の高い基板を用いているが、空気層を誘電体としてもよい。この場合、金属パッケージ３０の蓋部（不図示）の誘電体基板１１と対向する面に、導体パターン１７を形成する、あるいは、底面に導体パターン１７が形成された第２の誘電体基板を、空気層を介してベースの誘電体基板１１と対向するように保持する、などの構成を採用することができる。

図６は、図４の超伝導デバイスを上方から見た図である。超伝導共振器パターン１２と導体パターン１７の位置関係の一例として、共振器パターンの中心に対して、２本のフィーダとほぼ対称の位置に、導体パターン１７が設けられている。導体パターン１７は、円形または楕円形であり、その直径（楕円形の場合は長径）は、実効波長の１／４（λ／４）以下である。導体パターン１７の直径が大きいほど電流集中は緩和できるが、直径が大きくなりすぎると、ディスク共振のモード間のカップリングが強くなり、通過帯域内のリップルが増大してしまう。さらに、導体パターン自身が共振モードを発生し、それが本来のディスク共振モードを乱してしまう。このため、導体パターンの直径（楕円の場合は長径）は、実効波長の１／４以下とする。

また、導体パターン１７の位置によって、中心周波数や互いの電磁界モードが干渉する度合い（カップリング）、即ち帯域幅が異なってくる。例えば、矢印Ａで示すように、導体パターン１７が共振パターンの外側へ離れると、カップリングが強くなり、帯域幅が増大する。矢印とは逆の方向、すなわち共振器パターン１２の内側へ入り込んでくると、カップリングが弱く、帯域幅が狭くなる。デュアルモードを生じさせるためには、導体パターン１７と共振器パターン１２が同心円とならないように、導体パターン１７の位置を適切に設定することによって、所望のカップリングを生じさせることができる。

このような超伝導デバイスを作製するには、例えば２０×２０×０．５ｍｍのＭｇＯ単結晶基板１１の両面に、レーザ蒸着法を用いてＹＢＣＯ（Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系）薄膜を形成する。ＹＢＣＯ薄膜の膜厚は、フィルタ特性に応じて適宜選択されるが、たとえば、０．５μｍである。片面側のＹＢＣＯ薄膜を、フォトリソグラフィーの手法によりパターニングして、ディスク型の共振器パターン１２と、フィーダ１３を形成する。ディスク型共振器パターン１２の直径は、上方に搭載される積層誘電体１６にＬａＡｌＯ３を用いた場合、１２．８ｍｍ程度である。フィーダ１３の端部に金属電極１５を形成する。ＭｇＯ単結晶基板１１の他方の面のＹＢＣＯ膜はベタ膜として残し、グランド電極１４とする。

積層誘電体基板１６は、例えば１８×１８×０．５ｍｍのＬａＡｌＯ３単結晶基板である。ＬａＡｌＯ３単結晶基板１６の片側面に、リフトオフ法を用いて導体パターン１７を形成する。導体パターンの形成は、あらかじめ片側面にベタ導体膜を形成し、フォトリソグラフィーとエッチングにより行う方法も可能である。

導体パターン１７の厚さは、表面抵抗を小さくするために、金属材料を用いる場合は表皮長以上の膜厚、超伝導材料を用いる場合は磁気侵入長以上の膜厚、とする。金属膜の場合は、真空蒸着法またはスパッタ法で形成する。超伝導膜とする場合は、レーザ蒸着法やスパッタ法、ＭＢＥ法などで形成する。金属膜を用いる場合は、積層誘電体基板１６との良好な密着を得るために、ＣｒもしくはＴｉの密着層（不図示）を介して、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕのいずれかを含む導体パターン１７を形成することとする。この場合、密着層は、その上部の導体層に比べて表面抵抗が大きいので、密着層の厚さを０．1μｍ以下とする。超伝導膜とする場合は、共振器ディスクパターン１２と同一条件で成膜し、特性を合わせるのが望ましい。

これらを金属パッケージ３０に実装して、共振器を完成させる。この際、図６に十字マークで示したように、誘電体基板１１と積層誘電体基板１６に、位置合わせマーク１８を設けることとする。位置合わせマーク１８を４隅に形成することで、共振器や導体、フィーダへの影響を最小限にすることができる。位置合わせマーク１８の形成方法は、超伝導膜の場合は、共振器パターン１２や導体パターン１７、フィーダ１３を形成する場合と同時に、エッチングの手法で行う。金属膜の場合、誘電体基板１１上ではリフトオフ法で、積層誘電体基板１６上ではリフトオフ法もしくはエッチング法で形成する。

図４〜６に例示される超伝導デバイスは、たとえば第４世代の移動通信へ適用することができ、４ＧＨｚ帯で互いに直交する方向に２つの共振を有する構成を採用できる。導体パターン１７が無い場合は、互いに完全直交した１つのモードの共振器であるが、導体パターン１７を超伝導共振器パターン１２の上方に設けることにより、一部直交が解かれ、互いにカップリングしたモードが発生する。ただし、導体パターン１７と共振器パターン１２が同心円の位置関係になる場合を除くとする。導体体パターン１７が、楕円や長方形などｘｙ軸に関して対称性がある場合は、その中心が共振器パターン１２の中心と一致してもデュアルモードが発生する。導体パターン１７の形状は、電流密度集中をより低減させる目的で、円形または楕円形が望ましい。

図７は、本発明の実施形態に係る超伝導デバイスを用いたときの、電流密度集中の低減効果を示す図である。低周波側ｆ１、中心周波数ｆ０、高周波数側ｆ２のいずれにおいても、電流密度の集中がほとんどみられない。図において、共振器パターンおよび導体パターンの影の部分は、電流密度が比較的低い部分である。図３の従来の矩形ノッチを有する超伝導共振器パターン（上方は誘電体で覆われている）と比較して、電流密度の集中が大幅に低減されていることがわかる。

図８は、本発明の実施形態に係る超伝導デバイスの電流密度集中低減効果と、周波数特性を示すグラフである。電流密度集中の低減効果として、矩形ノッチ（通常カット）の超伝導デバイスと、誘電体を介して超伝導共振器パターン上に円形導体パターンを有する本実施形態の超伝導デバイスの最大電流密度を、周波数の関数で示す。従来の通常カットの最大電流密度は、白の四角でプロットされ、円形導体パターンを有する本実施形態の超伝導デバイスの最大電流密度は、黒の四角でプロットされている。また、本発明の実施形態に係る超伝導デバイスの周波数特性として、入力反射特性（Ｓ１１）と、伝送特性（Ｓ２１）を示している。

グラフから明らかなように、円形導体パターンを設けることによって、通常の矩形カットと比較して、最大電流密度が大幅に低減されることがわかる。また、Ｓ１１特性で示されるように、４ＧＨｚ帯域において、２つの共振の落ち込みが明確に存在し、デュアルモードフィルタあるいは２段フィルタとしての良好な周波数特性を示している。

図９および図１０は、本発明の実施形態に係る超伝導デバイスの電力特性向上と歪特性向上をそれぞれ示すグラフである。電力特性および歪特性を測定するために、図５のような円形の導体パターンを有する共振器試料を準備し、これを金属デュワー内に実装した。デュワーをヘリウムガスで満たし、７０〜８０Ｋの温度範囲で、冷却・昇温を行った。各温度における共振カーブの測定は、図８の周波数特性に示すとおりである。同じ条件下で、ＲＦ電力特性として、耐電力性を測定するために、入出力電力測定を行った。また、歪特性を測定するため、１ＭＨｚ隣接の２波を加え、共振器の非線形応答に起因する３次相互変調歪（ＩＭＤ３）を測定した。

図９の耐電力性を示す許容電力ＩＰ値において従来の矩形ノッチを有する超伝導パターンに比べて大幅に向上しているのがわかる。
また、１０の３次元相互変調歪（ＩＭＤ３）の測定では、従来の矩形ノッチ入りの超伝導パターンと比較して、３次相互変調歪が大幅に改善されることが確認できる。

以上説明したように、本発明によれば、耐電力（許容電力）が向上し、歪を低減した超伝導デバイスが実現される。このような超伝導デバイスは、送信用共振器やフィルタ、アンテナに良好に適用され、移動通信や放送分野において、高性能な送受信フロントエンドを提供できる。

なお、特定の実施形態に基づいて本発明を説明してきたが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。

たとえば、実施形態では超伝導材料としてＹＢＣＯ薄膜を用いたが、任意の酸化物超伝導材料を用いることができる。たとえば、ＲＢＣＯ（Ｒ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ）系薄膜、すなわち、Ｒ元素としてＹ（イットリウム）に代えて、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏを用いた超伝導材料を用いてもよい。また、ＢＳＣＣＯ（Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ）系、ＰＢＳＣＣＯ（Ｐｂ−Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ）系、ＣＢＣＣＯ（Ｃｕ−Ｂａp−Ｃａq−Ｃｕr−Ｏx、1.5＜ｐ＜2.5、2.5＜ｑ＜3.5、3.5＜ｒ＜4.5）を超伝導材料に用いてもよい。

ベースの誘電体基板１１は、ＭｇＯ単結晶基板に限定されず、たとえば、ＬａＡｌＯ３基板、サファイア基板などを用いてもよい。

最後に、以上の説明に関して、以下の付記を開示する。
（付記１） 第１の誘電体基板と、
前記第１の誘電体基板上に超伝導材料で形成された２次元回路型の共振器パターンと、
前記共振器パターンの上方に位置し、前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせる導体パターンと
を有することを特徴とする超伝導デバイス。
（付記２） 前記導体パターンと前記共振器パターンの間に誘電体を有することを特徴とする付記１に記載の超伝導デバイス。
（付記３） 前記導体パターンは円形または楕円形であることを特徴とする付記１または２に記載の超伝導デバイス。
（付記４） 前記導体パターンの直径、あるいは楕円形の導体パターンの長径は、実効波長λの１／４以下であることを特徴とする付記３に記載の超伝導デバイス。
（付記５） 前記導体パターンは、酸化物超伝導材料で形成されることを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の超伝導デバイス。
（付記６） 前記導体パターンは、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕのいずれかを含むことを特徴とする付記１〜５いずれかに記載の超伝導デバイス。
（付記７） 前記導体パターンは、表皮長または磁気進入長以上の膜厚を有することを特徴とする付記１〜６のいずれかに記載の超伝導デバイス。
（付記８） 前記誘電体は、前記第１の誘電体基板上に積層される第２の誘電体基板であり、前記第１の誘電体基板と、前記第２の誘電体基板は、それぞれ位置合わせマークを有することを特徴とする付記２に記載の超伝導デバイス。
（付記９） 前記第２の誘電体基板は、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３、サファイア、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２のいずれかであることを特徴とする付記８に記載の超伝導デバイス。
（付記１０） 前記第２の誘電体基板の厚さは、０．１〜１ｍｍであることを特徴とする付記項８または９に記載の超伝導デバイス。
（付記１１） 前記導体パターンは、前記第２の誘電体基板上に、ＣｒもしくはＴｉの密着層を介して位置することを特徴とする付記８〜１０のいずれかに記載の超伝導デバイス。
（付記１２） 前記密着層の厚さは、０．1μｍ以下であることを特徴とする付記１１に記載の超伝導デバイス。
（付記１３） 前記第１の誘電体基板は、３〜５ＧＨｚの周波数帯で誘電率が９〜１１であることを特徴とする付記１に記載の超伝導デバイス。
（付記１４） 前記第１の誘電体基板の裏面に形成されるグランド膜と、前記共振器パターンに向かって延びる信号入出力線をさらに有し、前記共振器パターンは、４ＧＨｚ帯で互いに直交する２つの共振を発生させることを特徴とする付記１に記載の超伝導デバイス。
（付記１５） 記超伝導材料は、酸化物超伝導材料であることを特徴とする付記１に記載の超伝導デバイス。
（付記１６） 前記位置合わせマークは、前記誘電体基板と第２の誘電体基板の４隅に設けられることを特徴とする付記８に記載の超伝導デバイス。
（付記１７） 第１の誘電体基板上に、超伝導材料で所定の形状の共振器パターンを形成する工程と、
第２の誘電体基板上に、所定の形状の導体パターンを形成する工程と、
前記導体パターンが前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせるように、前記第２の誘電体基板を前記第１の誘電体基板上に搭載する工程と
を含む超伝導パターンの作製方法。
（付記１８）
前記導体パターン形成工程は、前記第２の誘電体基板上に、前記所定の導体パターンとともに位置合わせマークをリフトオフ法により形成する工程を含むことを特徴とする付記１７に記載の超伝導デバイスの作製方法。

移動通信システムに適用される従来の超伝導フィルタデバイスを説明するための図である。 従来のディスク型の超伝導パターンを有する共振器の図である。 従来のノッチ入りディスク型超伝導共振器パターンにおける電流密度の集中を示す図である。 本発明の一実施形態に係る超伝導デバイスの概略構成図である。 図４の超伝導デバイスを金属パッケージに実装した状態を示す概略構成図である。 図４の超伝導デバイスを上部から見た図であり、超伝導共振器パターンと、導体パターンの位置関係を示す図である。 本発明の超伝導デバイスの電流密度集中の低減効果を示す図である。 本発明の超伝導デバイスの電流密度集中の低減効果と周波数特性を示すグラフである。 本発明の超伝導デバイスの電力特性を示すグラフである。 本発明の超伝導デバイスの歪特性を示すグラフである。

符号の説明

１０ 超伝導フィルタ
１１ 誘電体基板
１２ 超伝導パターン（共振器パターン）
１３ フィーダ（信号入出力線）
１４ グランド膜
１５ 電極
１６ 積層誘電体（第２の誘電体基板）
１７ 導体パターン
１８ 位置合わせマーク
３０ 金属パッケージ
３１ 入出力コネクタ
３２ 押さえバネ

Claims (7)

1. 第１の誘電体基板と、
   前記第１の誘電体基板上に超伝導材料で形成された２次元回路型の共振器パターンと、
   前記共振器パターンの上方に位置し、前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせる導体パターンと、を有し、
   前記導体パターンは、円形または楕円形であって、
   前記円形の導体パターンの直径、または前記楕円形の導体パターンの長径は、実効波長λの１／４以下であり、
   前記導体パターンと前記共振器パターンの間に誘電体を有し、
   前記誘電体は、前記第１の誘電体基板に形成された前記共振器パターン上に積層される第２の誘電体基板であり、前記導体パターンは、前記第２の誘電体基板上に形成されており、前記第１の誘電体基板と、前記第２の誘電体基板は、それぞれ位置合わせマークを有し、
   前記第２の誘電体基板の厚さは、０．１〜１ｍｍであることを特徴とする超伝導デバイス。
2. 第１の誘電体基板と、
   前記第１の誘電体基板上に超伝導材料で形成された２次元回路型の共振器パターンと、
   前記共振器パターンの上方に位置し、前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせる導体パターンと、を有し、
   前記導体パターンは、円形または楕円形であって、
   前記円形の導体パターンの直径、または前記楕円形の導体パターンの長径は、実効波長λの１／４以下であり、
   前記導体パターンと前記共振器パターンの間に誘電体を有し、
   前記誘電体は、前記第１の誘電体基板に形成された前記共振器パターン上に積層される第２の誘電体基板であり、前記導体パターンは、前記第２の誘電体上に形成されており、前記第１の誘電体基板と、前記第２の誘電体基板は、それぞれ位置合わせマークを有し、
   前記導体パターンは、前記第２の誘電体基板上に、ＣｒもしくはＴｉの密着層を介して位置することを特徴とする超伝導デバイス。
3. 前記導体パターンは、表皮長または磁気進入長以上の膜厚を有することを特徴とする請求項１または２に記載の超伝導デバイス。
4. 第１の誘電体基板上に、超伝導材料で所定の形状の共振器パターンを形成する工程と、
   第２の誘電体基板上に、所定の形状の導体パターンを形成する工程と、
   前記導体パターンが前記共振器パターンに所望の帯域幅のカップリングを生じさせるように、前記第１の誘電体基板の前記共振器パターン上に、前記第２の誘電体基板を前記導体パターンが形成された面が上面になるように搭載する工程と
   を含む超伝導デバイスの製造方法。
5. 前記導体パターン形成工程は、前記第２の誘電体基板上に、前記所定の導体パターンとともに位置合わせマークをリフトオフ法により形成する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の超伝導デバイスの製造方法。
6. 前記位置合わせマークは、前記第１の誘電体基板と第２の誘電体基板の４隅に設けられることを特徴とする請求項５に記載の超伝導デバイスの製造方法。
7. 前記導体パターンは、前記第２の誘電体基板上に、ＣｒもしくはＴｉの密着層を介して形成されるものであることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の超伝導デバイスの製造方法。