JPH0572309A - Ｄｃ−ｓｑｕｉｄ素子 - Google Patents
Ｄｃ−ｓｑｕｉｄ素子Info
- Publication number
- JPH0572309A JPH0572309A JP3237784A JP23778491A JPH0572309A JP H0572309 A JPH0572309 A JP H0572309A JP 3237784 A JP3237784 A JP 3237784A JP 23778491 A JP23778491 A JP 23778491A JP H0572309 A JPH0572309 A JP H0572309A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wirings
- squid
- wiring
- ring
- substrate
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- Pending
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 変調コイルに流れる電流が発生する磁場等に
より、ＳＱＵＩＤリングの配線に誘起される電流に基づ
くＳ／Ｎ比の悪化を防止できるＳＱＵＩＤ素子を提供す
る。 【構成】 ＳＱＵＩＤリングの２つの電極部からそれぞ
れ導出された超電導体薄膜配線を、基板上の多層化によ
りツイストペア構造とする。
より、ＳＱＵＩＤリングの配線に誘起される電流に基づ
くＳ／Ｎ比の悪化を防止できるＳＱＵＩＤ素子を提供す
る。 【構成】 ＳＱＵＩＤリングの２つの電極部からそれぞ
れ導出された超電導体薄膜配線を、基板上の多層化によ
りツイストペア構造とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は生体磁気計測等の微小
磁場を計測するのに用いられるＤＣ−ＳＱＵＩＤ素子に
関する。
磁場を計測するのに用いられるＤＣ−ＳＱＵＩＤ素子に
関する。
【０００２】
【従来の技術】 ＤＣ−ＳＱＵＩＤにおいては、２つの
ジョセフソン接合部を持つＳＱＵＩＤリングに、ピック
アップコイルおよび入力コイルからなる磁束トランスに
よって外部磁束を伝達するとともに、ＳＱＵＩＤリング
の出力電圧を磁束ロック法に基づく計測回路（ＦＬＬ回
路）に導いて電流信号に変換し、この電流信号を変調コ
イルを介してＳＱＵＩＤリングにフィードバックするこ
とによって、零位法に基づく極微小磁束の測定を可能と
している。
ジョセフソン接合部を持つＳＱＵＩＤリングに、ピック
アップコイルおよび入力コイルからなる磁束トランスに
よって外部磁束を伝達するとともに、ＳＱＵＩＤリング
の出力電圧を磁束ロック法に基づく計測回路（ＦＬＬ回
路）に導いて電流信号に変換し、この電流信号を変調コ
イルを介してＳＱＵＩＤリングにフィードバックするこ
とによって、零位法に基づく極微小磁束の測定を可能と
している。
【０００３】図４はこのようなＤＣ−ＳＱＵＩＤのう
ち、超電導体薄膜を用いた場合の構成例を示している。
この例において、ＳＱＵＩＤリング１、入力コイル２お
よび変調コイル３が１つの基板１０上に形成され、これ
らがいわゆるＤＣ−ＳＱＵＩＤ素子を構成している。Ｓ
ＱＵＩＤリング１、入力コイル２および変調コイル３
は、実際にはそれぞれ絶縁膜を介して互いに積層される
が、この図においては説明のために各絶縁膜の図示を省
略している。
ち、超電導体薄膜を用いた場合の構成例を示している。
この例において、ＳＱＵＩＤリング１、入力コイル２お
よび変調コイル３が１つの基板１０上に形成され、これ
らがいわゆるＤＣ−ＳＱＵＩＤ素子を構成している。Ｓ
ＱＵＩＤリング１、入力コイル２および変調コイル３
は、実際にはそれぞれ絶縁膜を介して互いに積層される
が、この図においては説明のために各絶縁膜の図示を省
略している。
【０００４】また、この例では、ＳＱＵＩＤリング１に
準平面型のジョセフソン接合を採用している。すなわ
ち、下部電極１１の上にバリア層（図示せず）を介して
上部電極１２が積層され、この上部電極１２と下部電極
１１とが、双方の表面に跨がるように形成されたブリッ
ジ１３によって互いに２か所でウィークに接合された構
造を持っている。
準平面型のジョセフソン接合を採用している。すなわ
ち、下部電極１１の上にバリア層（図示せず）を介して
上部電極１２が積層され、この上部電極１２と下部電極
１１とが、双方の表面に跨がるように形成されたブリッ
ジ１３によって互いに２か所でウィークに接合された構
造を持っている。
【０００５】このようなＤＣ−ＳＱＵＩＤを動作させる
ためには、ＳＱＵＩＤリング１については、下部電極１
１および上部電極１２間のバイアス電流用と、ＳＱＵＩ
Ｄリング１の出力信号用の配線が必要であり、そのため
下部電極１１から２つのパッド１１ａが、上部電極１２
からも２つのパッド１２ａが引き出されている。また、
入力コイル２の両端にはピックアップコイルとの接続の
ため、更に変調コイル３の両端には変調電流を流すため
に、それぞれ配線が必要であり、これらからもそれぞれ
パッド２ａおよび３ａが引き出されている。
ためには、ＳＱＵＩＤリング１については、下部電極１
１および上部電極１２間のバイアス電流用と、ＳＱＵＩ
Ｄリング１の出力信号用の配線が必要であり、そのため
下部電極１１から２つのパッド１１ａが、上部電極１２
からも２つのパッド１２ａが引き出されている。また、
入力コイル２の両端にはピックアップコイルとの接続の
ため、更に変調コイル３の両端には変調電流を流すため
に、それぞれ配線が必要であり、これらからもそれぞれ
パッド２ａおよび３ａが引き出されている。
【０００６】そして、以上のようなＤＣ−ＳＱＵＩＤ素
子の各パッドは、入力コイル２のものは超電導体ワイヤ
ボンディングにより、他のものは例えばアルミワイヤボ
ンディングにより素子外部の導線と接続される。
子の各パッドは、入力コイル２のものは超電導体ワイヤ
ボンディングにより、他のものは例えばアルミワイヤボ
ンディングにより素子外部の導線と接続される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】 ところで、以上のよ
うな素子構成において、基板１０の大きさはせいぜい５
ｍｍ角であって、その表面に形成された各配線が互いに
接近していることや、基板１０上において各配線の対の
部分が平行になっている箇所もあって、これらが互いに
干渉する場合がある。特に、変調コイル３に流れる電流
が発生する磁場が他の配線に誘起する電流は、ノイズの
大きな原因となる。ＳＱＵＩＤリング１の出力は非常に
微弱であるため、通常はこれをトランスやＬＣ共振回路
等によって増幅した後、常温部にあるプリアンプへと導
かれるので、ＳＱＵＩＤリング１からの配線に誘起され
た電流はシステム全体のＳ／Ｎ比の悪化に強く影響する
ことになる。
うな素子構成において、基板１０の大きさはせいぜい５
ｍｍ角であって、その表面に形成された各配線が互いに
接近していることや、基板１０上において各配線の対の
部分が平行になっている箇所もあって、これらが互いに
干渉する場合がある。特に、変調コイル３に流れる電流
が発生する磁場が他の配線に誘起する電流は、ノイズの
大きな原因となる。ＳＱＵＩＤリング１の出力は非常に
微弱であるため、通常はこれをトランスやＬＣ共振回路
等によって増幅した後、常温部にあるプリアンプへと導
かれるので、ＳＱＵＩＤリング１からの配線に誘起され
た電流はシステム全体のＳ／Ｎ比の悪化に強く影響する
ことになる。
【０００８】本発明の目的は、このような原因によるシ
ステムのＳ／Ｎ比の悪化を防止することのできるＤＣ−
ＳＱＵＩＤ素子を提供することにある。
ステムのＳ／Ｎ比の悪化を防止することのできるＤＣ−
ＳＱＵＩＤ素子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成する
ため、本発明のＤＣ−ＳＱＵＩＤ素子では、ＳＱＵＩＤ
リングの２つの電極部からそれぞれ導出された薄膜配線
を、基板上での多層化によりツイストペア（撚線対，tw
isted pair）構造としている。
ため、本発明のＤＣ−ＳＱＵＩＤ素子では、ＳＱＵＩＤ
リングの２つの電極部からそれぞれ導出された薄膜配線
を、基板上での多層化によりツイストペア（撚線対，tw
isted pair）構造としている。
【００１０】
【作用】 ２本の配線をツイストペアとした場合、図３
に示すように、外部から磁束３０が入っても、誘起電流
３１は矢印で示すように各配線内で互いに打ち消す向き
に流れることになり、所期の目的を達成できる。
に示すように、外部から磁束３０が入っても、誘起電流
３１は矢印で示すように各配線内で互いに打ち消す向き
に流れることになり、所期の目的を達成できる。
【００１１】
【実施例】 図１は本発明実施例の構成を示す素子の平
面図である。なお、この図においても、説明のためにＳ
ＱＵＩＤリング１および各コイル２，３間等に挿入され
ている絶縁層の図示を省略している。また、この図１に
おいて、図４と同一の機能を持つものは同一の符号を付
している。基板１０上には、下部電極１１と上部電極１
２およびこれらを２か所で互いにウィークに接合するブ
リッジ１３等からなるＳＱＵＩＤリング１と、入力コイ
ル２および変調コイル３が、それぞれNb等の超電導体薄
膜により形成され、それぞれ絶縁膜を介して積層されて
いる。
面図である。なお、この図においても、説明のためにＳ
ＱＵＩＤリング１および各コイル２，３間等に挿入され
ている絶縁層の図示を省略している。また、この図１に
おいて、図４と同一の機能を持つものは同一の符号を付
している。基板１０上には、下部電極１１と上部電極１
２およびこれらを２か所で互いにウィークに接合するブ
リッジ１３等からなるＳＱＵＩＤリング１と、入力コイ
ル２および変調コイル３が、それぞれNb等の超電導体薄
膜により形成され、それぞれ絶縁膜を介して積層されて
いる。
【００１２】基板１０の一辺に沿って、変調コイル３用
のパッド３ａが形成されており、この辺と対向する辺に
沿っては、入力コイル２用のパッド２ａと、下部電極１
１および上部電極１２用のパッド１１ａおよび１２ａが
形成されている。これらのパッドもそれぞれNb等の超電
導体薄膜製である。下部電極１１用のパッド１１ａおよ
び上部電極１２用のパッド１２ａは、それぞれNb等の超
電導体薄膜配線１１ｂおよび１２ｂによって下部電極１
１ないしは上部電極１２に接続されているが、この超電
導体薄膜配線１１ｂと１２ｂは、基板１０上で互いにツ
イストペアを形成している。
のパッド３ａが形成されており、この辺と対向する辺に
沿っては、入力コイル２用のパッド２ａと、下部電極１
１および上部電極１２用のパッド１１ａおよび１２ａが
形成されている。これらのパッドもそれぞれNb等の超電
導体薄膜製である。下部電極１１用のパッド１１ａおよ
び上部電極１２用のパッド１２ａは、それぞれNb等の超
電導体薄膜配線１１ｂおよび１２ｂによって下部電極１
１ないしは上部電極１２に接続されているが、この超電
導体薄膜配線１１ｂと１２ｂは、基板１０上で互いにツ
イストペアを形成している。
【００１３】図２は配線１１ｂと１２ｂによる基板１０
上でのツイストペアの形成例を示す平面図である。この
例においては、配線１１ｂおよび１２ｂは半円弧状の曲
線と直線状の線分を交互に繰り返し、各端部を接続した
形状とするとともに、このうち、例えば配線１１ｂの半
円弧状の曲線部分のみを下層に形成するとともに、その
上に絶縁膜（図示せず）を形成し、その絶縁膜の表面
に、配線１１ｂの直線部分および配線１２ｂの全部を形
成して、配線１１ｂについては下層の半円弧状曲線部分
と上層の直線部分との各端部をコンタクトホール１１ｃ
によって接続している。
上でのツイストペアの形成例を示す平面図である。この
例においては、配線１１ｂおよび１２ｂは半円弧状の曲
線と直線状の線分を交互に繰り返し、各端部を接続した
形状とするとともに、このうち、例えば配線１１ｂの半
円弧状の曲線部分のみを下層に形成するとともに、その
上に絶縁膜（図示せず）を形成し、その絶縁膜の表面
に、配線１１ｂの直線部分および配線１２ｂの全部を形
成して、配線１１ｂについては下層の半円弧状曲線部分
と上層の直線部分との各端部をコンタクトホール１１ｃ
によって接続している。
【００１４】このような構造の配線１１ｂと１２ａは、
ＳＱＵＩＤリング１や各コイル２，３を形成するための
超電導体薄膜を利用し、同層上にあるリングないしはコ
イルのパターニング時に同時形成することが能率的であ
る。さて、下部電極１１と上部電極１２からの配線１１
ｂと１２ｂの配線をこのようなツイストペアとすると、
図３に示すように、例えば変調コイル３用の配線に流れ
るフィードバック電流により発生した磁場等により、こ
のツイストペアに外部から磁束３１が侵入した場合、配
線１１ｂおよび１２ｂには図中３０で示す矢印の向きに
電流が誘起される。この誘起電流は、各配線１１ｂおよ
び１２ｂそれぞれにおいて交互に逆向きとなるから、各
配線１１ｂおよび１２ｂ内それぞれで打ち消しあうこと
になり、磁束の影響が極めて少なくなる。
ＳＱＵＩＤリング１や各コイル２，３を形成するための
超電導体薄膜を利用し、同層上にあるリングないしはコ
イルのパターニング時に同時形成することが能率的であ
る。さて、下部電極１１と上部電極１２からの配線１１
ｂと１２ｂの配線をこのようなツイストペアとすると、
図３に示すように、例えば変調コイル３用の配線に流れ
るフィードバック電流により発生した磁場等により、こ
のツイストペアに外部から磁束３１が侵入した場合、配
線１１ｂおよび１２ｂには図中３０で示す矢印の向きに
電流が誘起される。この誘起電流は、各配線１１ｂおよ
び１２ｂそれぞれにおいて交互に逆向きとなるから、各
配線１１ｂおよび１２ｂ内それぞれで打ち消しあうこと
になり、磁束の影響が極めて少なくなる。
【００１５】また、図１に示した本発明実施例の構成に
おいて、変調コイル３用のパッド３ａの位置を、それ以
外の各パッドに対してできるだけ遠くになるよう対向辺
に置いていることも、変調コイル３に流れる電流が発生
する磁場が他の配線に及ぼす影響を少なくしている。な
お、図１の実施例では、下部電極１１および上部電極１
２用のパッド１１ａおよび１２ａをそれぞれ１個づつ設
けたが、図４に示した従来の素子と同様、バイアス電流
用および出力信号用の２個づつに分けてもよいことは勿
論である。
おいて、変調コイル３用のパッド３ａの位置を、それ以
外の各パッドに対してできるだけ遠くになるよう対向辺
に置いていることも、変調コイル３に流れる電流が発生
する磁場が他の配線に及ぼす影響を少なくしている。な
お、図１の実施例では、下部電極１１および上部電極１
２用のパッド１１ａおよび１２ａをそれぞれ１個づつ設
けたが、図４に示した従来の素子と同様、バイアス電流
用および出力信号用の２個づつに分けてもよいことは勿
論である。
【００１６】また、本発明におけるツイストペア構造
は、図２に例示したパターンに限られず、ツイストペア
としての機能を持つパターンないしは構造であればどの
ようなものでもよい。更に、ＳＱＵＩＤリング１や入力
コイル２および変調コイル３、あるいは各配線やパッド
の形状、位置、大きさ等は図１に例示したものに限られ
ないことは勿論で、ＳＱＵＩＤリング１については準平
面型のもののほか、平面型のものであってもよいことは
言うまでもない。
は、図２に例示したパターンに限られず、ツイストペア
としての機能を持つパターンないしは構造であればどの
ようなものでもよい。更に、ＳＱＵＩＤリング１や入力
コイル２および変調コイル３、あるいは各配線やパッド
の形状、位置、大きさ等は図１に例示したものに限られ
ないことは勿論で、ＳＱＵＩＤリング１については準平
面型のもののほか、平面型のものであってもよいことは
言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、ＳＱＵＩＤリングの２つの電極から引き出される配
線を、基板上での多層化によってツイストペア構造とし
ているので、変調コイルに流れる電流等が発生する磁場
により誘起される電流が打ち消しあい、これに基づくノ
イズが著しく減少することになる結果、システム全体と
してのＳ／Ｎ比の悪化を防止することができる。
ば、ＳＱＵＩＤリングの２つの電極から引き出される配
線を、基板上での多層化によってツイストペア構造とし
ているので、変調コイルに流れる電流等が発生する磁場
により誘起される電流が打ち消しあい、これに基づくノ
イズが著しく減少することになる結果、システム全体と
してのＳ／Ｎ比の悪化を防止することができる。
【図１】 本発明実施例の構成を示す素子の平面図
【図２】 その配線１１ｂと１２ｂによるツイストペア
構造の一例を示す要部平面図
構造の一例を示す要部平面図
【図３】 本発明実施例のツイストペア構造の配線の作
用説明図
用説明図
【図４】 従来のＤＣ−ＳＱＵＩＤ素子の構成を示す平
面図
面図
１・・・・ＳＱＵＩＤリング １１・・・・下部電極 １１ａ・・・・パッド １１ｂ・・・・配線 １２・・・・上部電極 １２ａ・・・・パッド １２ｂ・・・・配線 １３・・・・ブリッジ ２・・・・入力コイル ２ａ・・・・パッド ３・・・・変調コイル ３ａ・・・・パッド ４・・・・ピックアップコイル １０・・・・基板
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に、２つの電極部が２か所のジョ
セフソン接合部により互いに接合された薄膜製のＳＱＵ
ＩＤリングと、このＳＱＵＩＤリングに対して磁気的に
結合された超電導体薄膜製の入力コイルおよび変調コイ
ルとが形成されてなる素子において、上記ＳＱＵＩＤリ
ングの２つの電極部からそれぞれ導出された薄膜配線
が、上記基板上での多層化により互いにツイストペア構
造となっていることを特徴とするＤＣ−ＳＱＵＩＤ素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3237784A JPH0572309A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Ｄｃ−ｓｑｕｉｄ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3237784A JPH0572309A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Ｄｃ−ｓｑｕｉｄ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572309A true JPH0572309A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=17020386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3237784A Pending JPH0572309A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | Ｄｃ−ｓｑｕｉｄ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0572309A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112881772A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-06-01 | 中国计量科学研究院 | Squid电流传感器以及制备方法 |
-
1991
- 1991-09-18 JP JP3237784A patent/JPH0572309A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112881772A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-06-01 | 中国计量科学研究院 | Squid电流传感器以及制备方法 |
| CN112881772B (zh) * | 2020-12-31 | 2023-08-25 | 中国计量科学研究院 | Squid电流传感器以及制备方法 |
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