JPH0227615A - 極低温集積回路用入出力ケーブル - Google Patents

極低温集積回路用入出力ケーブル

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JPH0227615A
JPH0227615A JP63178451A JP17845188A JPH0227615A JP H0227615 A JPH0227615 A JP H0227615A JP 63178451 A JP63178451 A JP 63178451A JP 17845188 A JP17845188 A JP 17845188A JP H0227615 A JPH0227615 A JP H0227615A
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JP
Japan
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ground conductor
parallel
input
output cable
insulating layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP63178451A
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English (en)
Inventor
Koichi Nakagawa
幸一 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、極低温環境で動作する集積回路と室温環境で
動作する装置間で信号伝送するための入出カケ−プルに
おいて、極低温下での熱収縮に伴う接点障害を引き起こ
すことのない極低温集積回路用入出カケ−プルに関する
ものである。
〔従来の技術〕
従来、この種の入出カケ−プルは、−例として第3図に
示すような断面構造をしており (米国特許、4,44
1,088)、人出カケ−プルlにおいて、信号線2に
は銅が、絶縁体12には低温でも弾性を有するポリエス
テルやポリイミドが用いられる(PA、 lJosko
witz et al、、 Cryogenics、2
3.107 (1983)、特開昭6O−125002
)。13は接地導体の銅である。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような複合体を室温から極低温へ冷却すれば、温
度差は約300にと極めて大きいため熱収縮は無視でき
ない。また、構成材料である金属と高分子材料の線膨張
率が異なるため界面に歪を生ずる。例えば、ケーブル長
を1.4n+とすれば(P、^、 M。
skowitz et al、、 Cryogenic
s、 23.107 (1983)、)、銅は線膨張率
が1.4xlO−’に一’であり、約6mIm収縮する
。一方、ポリエステルは線膨張率が7X10−’に一’
と大きく、29In+++も収縮する。従って、ポリエ
ステルを絶縁体とした第3図に示すような断面構造の入
出カケ−プルでは、極低温下ではバイメタルのようにケ
ーブルが曲がるとともに大きく収縮するため、極低温下
に置かれた集積回路との接点を保持することが困難とな
る。ポリイミドの線膨張率は2.0X10−’に一’ 
と高分子材料の中で小さく、銅の線膨張率に近い材料で
はあるが、このような材料を絶縁体とした人出カケ−プ
ルでさえも、極低温下では熱収縮によりはんだ付は接点
に障害を生ずる。このため、接点をバネで抑えるなどの
複雑な接点構造となっている(P、A、 Mo5kov
itz et al、。
Cryogenics、 23.107 (1983)
、)。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、極低温下
での熱収縮に伴う接点障害を引き起こすことのない極低
温集積回路用入出カケ−プルを提供することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段・作用〕
本発明は、極低温集積回路用入出カケ−プルの絶縁層に
垂直配向高分子絶縁層を用いたことを最も主要な特徴と
し、異種材料間の線膨張率差に基づく熱歪を垂直配向高
分子絶縁層で吸収できるようにしている点が従来の技術
と異なる。
ポリエチレンやポリオキシメチレンなどの結晶性高分子
を一軸方向に延伸することなどにより、−軸方向に分子
鎖が配向した高分子材料を容易に得ることができる。こ
のような−軸配向高分子の延伸方向の線膨張率は延伸倍
率とともに急速に小さくなり、零から負の値へと変化す
ることはよく知られている (A、 C1ferri 
and 1.M、 Ward、 Eds、。
Ultra−High Modulus Polyme
rs 、 Appl、 Sci、、 I、ondon 
(1979); 1.M、 Ward、 Ed、、 ”
Developmentsin 0riented P
o1yIlers−1″、 Appl、 Sci、、 
London(19g2)、)。例えば、高密度ポリエ
チレンの線膨張率(室温)は未延伸状態の1.2xlO
−’に一’から延伸倍率2倍で零、延伸倍率18倍では
−1,2xlO−’に一’となる。ポリオキシメチレン
では、線膨張率(室温)は未延伸状態の8.0XIO−
’に一’から延伸倍率8倍で零、延伸倍率20倍では−
4,0XIO−”l’″1となる。
しかし、延伸方向と直角の方向の線膨張率は逆に延伸倍
率と共に若干大きくなる。
従って、第4図に示すように、相対する導体14.15
の間に、導体面に対し垂直に分子軸が配向した高分子結
晶塊16の集合体から成り、該結晶塊16はそれぞれ相
対する導体14.15の間にまたがっており、導体面と
平行な面内の該結晶塊16の境界には空隙17を有し、
しかも導体間の所々に設置した製造過程で必要な導体間
隔を所定の値に保つためのスペーサー(図示せず)をそ
のまま有するか該スペーサーを有しない絶縁層を設すた
垂直配向高分子絶縁導体では、絶縁層となる高分子結晶
塊16の高分子の分子軸が導体面に対し垂直に配向して
いるとともに該結晶塊16がそれぞれ相対する導体14
.15の間にまたがっているため、導体面に対し垂直方
向の絶縁層の線膨張率は小さくなる。また、導体面と平
行な面内の該結晶塊16の境界には空隙17を有するた
め導体面と平行方向の絶縁層の線膨張率は、個々の結晶
塊16の線膨張率は大きいにもかかわらず、空隙17に
より歪が吸収されるため、導体14.15の線膨張率と
ほぼ等しくなるか、導体14.15がシリコン等の基板
に接着している場合には基板の線膨張率と等しくなる。
絶縁層となる結晶性高分子を相対する導体面に対し垂直
に配向させる方法としては、本出願人のさきの出願にな
る特願昭62−305820号に示したような電場を印
加する方法などがある。このような電場による配向方法
では、絶縁層となる結晶性高分子がその分子軸方向に双
極子モーメントを有するか、もしくは双極子モーメント
を有しない場合はその重合前のモノマーが双極子モーメ
ントを有することが不可欠となる。
汎用のエンジニアリングプラスチックとして知られるポ
リオキシメチレン(POM)は、結晶内で分子鎖が97
5螺旋構造をとり、双極子が互いに打ち消しあうため電
場により配向することはない。しかし、POMのモノマ
ーの一つであるホルムアルデヒドは2.27D(デバイ
)の双極子モーメントを有するため電場により配向する
。本出願人は液状のホルムアルデヒドを電場下で重合す
れば導体面に対し垂直方向に分子軸が配向したPOMの
結晶塊の集合体が得られることを見いだした。これは、
導体面に対し垂直方向に配向したホルムアルデヒドモノ
マーの影響を受けて無極性のPOMもモノマーの方向に
配向することによるものである。走差電子顕微鏡観察に
より、第4図に示したように、POMの結晶塊はそれぞ
れ相対する導体間にまたがっており、導体面と平行な面
内の結晶塊の境界には空隙があることが分かった。この
空隙は、結晶塊の境界に未反応モノマーや低分子量のP
OMが集まり、これらが重合後に蒸発してできたもので
ある。
このような相対する導体間にあらかじめモノマーを充填
した後に重合し高分子絶縁層を作製する方法では、製造
過程で導体間を所定の値に保つためのスペーサーが必要
となるが、このスペーサーにはガラス繊維や粒状の無機
材料あるいはポリイミドなどのプラスチックフィルムや
延伸配向繊維やフィルムなど種々の材料が使用できる。
また、この方法では導体表面を粗にすればモノマーが微
細な空孔にも侵入するため、接着性に乏しいPOMでも
いわゆるアンカー効果により強固に接着することができ
る。また、導体面に対し垂直方向、すなわち分子軸方向
の強度は極めて強いため、相対する導体が容易に剥離す
ることもないし、圧壊することもなく、形状安定性に優
れている。、また、延伸配向試料の場合と同様に一方向
に配向しているため極低温下でもぜいせい破壊をするこ
ともない。
なお、重合法としては特願昭62−305820号に示
した放射線型合法以外にも、重合触媒をあらかじめモノ
マーに添加した後に電場下で重合する方法や、導体表面
にあらかじめ重合触媒を塗布した後に電場下でモノマー
を充填し重合する方法など種々な方法があるがいずれで
もよい。
〔実施例〕
第1図(a)〜(c)に本発明になる極低温集積回路用
入出カケ−プルlの一部と断面構造の拡大図を示した。
第1図(a)〜(C)において、2は信号線(銅)、3
は第1の接地導体(銅)、4は第2の接地導体(銅)、
5はポリオキシメチレンから成る第1の垂直配向高分子
絶縁層、6はポリオキシメチレンから成る第2の垂直配
向高分子絶縁層、7はエポキシ接着剤である。
次に、前記極低温集積回路用人出カケ−プルの製造方法
について説明する。相対する市販のプリント板用の厚さ
35μmの電解銅箔の間にスペーサーとして太さ125
μIのガラス繊維を適当な間隔で設置した(図示せず)
。この相対する電解銅箔の間隙に、市販の粉末状パラホ
ルムアルデヒドの熱分解により生成した気相のホルムア
ルデヒドモノマーを、食塩と氷で約−20°Cに冷却し
たトラップ中を通すことにより脱水精製した後、−78
℃の液体状態で充填した。相対する銅箔間に5kVの静
電圧(電解強度0.4MV/am)を印加したまま、C
080によるγ線重合を一78℃の液相で行った。照射
線量率は3X105R/h、照射時間は3時間とした。
この結果、厚さ約200μmの垂直配向高分子絶縁導体
を得た。
この絶縁導体の片面の電解銅箔に複数個の信号線2をエ
ツチングによりバターニングすることでマイクロストリ
ップ線路を構成した。さらに信号線2の上に、上記のよ
うにして作製した垂直配向高分子絶縁導体の片面の電解
銅箔をエツチングにより取り去った厚さ約160μmの
絶縁導体を垂直配向高分子絶縁層が信号線2と接するよ
うにエポキシ接着剤で張り合わせた。この結果、第1図
に示した断面構造の厚さが約360μmの極低温集積回
路用入出カケ−プルを得た。
本発明になる極低温集積回路用入出カケ−プルと極低温
下に置かれる集積回路との接続部の一例を第2図(a)
 、 (b)に示した。図において、第1図と同一符号
は同一部品を示す。8はICチップを搭載したシリコン
基板、9ははんだバンブ、lOはシリコン基板上の信号
線(銅)、llはシリコン基板上の接地導体(銅)であ
る。このような接続部を極低温の環境に置けば、従来の
ように絶縁層5および6がポリエステルやポリイミドの
ような線膨張率の大きな高分子材料では銅やシリコン基
板との線膨張率差により熱歪を生じはんだバンプ9がは
ずれて接点障害を引き起こすが、垂直配向高分子絶縁1
15お上び6では、接地導体面に対し垂直に分子軸が配
向した高分子結晶塊が相対する信号線が並列する面と接
地導体との間にまたがっており、しかも接地導体面と平
行な面内の該結晶塊の境界には空隙があるため、熱歪を
吸収することができる。従って、液体窒素温度と室温間
のヒートサイクルを繰り返してもはんだバンプがはずれ
て接点障害を引き起こすことはなかった。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、異種材料間の線
膨張率差に基づく熱歪を垂直配向高分子絶縁層が吸収す
るため、このようなケーブルに室温から極低温へ繰り返
し温度変化を与えても極低温に置かれた集積回路との接
点部で障害を引き起こすことはない。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明になる極低温集積回路用入出カケ
−プルの一部を示す斜視図、第1図(b)は第1図(a
)のA−A’線に沿う拡大断面図、第1図(c)は第1
図(a)のB−B’線に沿う拡大断面図、第2図(a)
は本発明になる極低温集積回路用入出カケ−プルと極低
温下に置かれる集積回路との接続部の一例を示す側断面
図、第2図(b)は第2図(a)のc−c’線に沿う正
断面図、第3図は従来の入出カケ−プルの断面構造を示
す図、第4図は垂直配向高分子絶縁導体の断面斜視図で
ある。 l・・・・・・入出カケ−プル、2・・・・・・信号線
、3・・・・・・第1の接地導体、4・・・・・・第2
の接地導体、5・・・・・第1の垂直配向高分子絶縁層
、6・・・・・・第2の垂直配向高分子絶縁層、7・・
・・・・接着剤、8・・・・・・基板(例えばシリコン
)、9・・・・・・はんだバンプ、10・・・・・・基
板上の信号線、11・・・・・・基板上の接地導体、1
2・・・・・・絶縁体(例えばポリエステルやポリイミ
ド)、13・・・・・・接地導体、14.15・・・・
・・導体、16・・・・・・垂直配向高分子結晶塊、1
7・・・・・・空隙。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 並列する複数の信号線とこれらと平行に相対する第1の
    接地導体との間に、接地導体面に対し垂直に分子軸が配
    向した高分子結晶塊の集合体から成り、該結晶塊はそれ
    ぞれ相対する信号線が並列する面と接地導体との間にま
    たがっており、接地導体面と平行な面内の該結晶塊の境
    界には空隙を有し、しかも相対する信号線が並列する面
    と接地導体との間の所々に設置した製造過程で必要な相
    対する信号線が並列する面と接地導体との間隔を所定の
    値に保つためのスペーサーをそのまま有するか該スペー
    サーを有しない第1の垂直配向高分子絶縁層を設けたマ
    イクロストリップ線路の該信号線上に、さらに上記のよ
    うな第2の垂直配向高分子絶縁層を介して第2の接地導
    体を設けたことを特徴とする極低温集積回路用入出力ケ
    ーブル。
JP63178451A 1988-07-18 1988-07-18 極低温集積回路用入出力ケーブル Pending JPH0227615A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109792840A (zh) * 2016-09-15 2019-05-21 谷歌有限责任公司 用于减少量子信号串扰的多层印刷电路板

Cited By (4)

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