JPH0656860B2 - 超電導装置 - Google Patents

超電導装置

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JPH0656860B2
JPH0656860B2 JP1150086A JP15008689A JPH0656860B2 JP H0656860 B2 JPH0656860 B2 JP H0656860B2 JP 1150086 A JP1150086 A JP 1150086A JP 15008689 A JP15008689 A JP 15008689A JP H0656860 B2 JPH0656860 B2 JP H0656860B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は超電導装置、詳しくは超電導素子と外部リード
とを超電導性を有する接続材料で接続せしめる超電導装
置に関する。
（関連技術とその課題） 超電導素子の電極および配線をNb層で形成することは、
回路形成プロセスが容易であること、超電導性を確保し
て超電導装置の信頼性を高め得ることで有利である。
又、本発明者は超電導素子の動作温度（液体ヘリウム温
度 4.2k）において超電導状態へ転移する接続材料を開
発した（特願昭 62-335113号）。
しかるに上記先願明細書においては、超電導素子の電極
Nb層と接続材料の具体的な接続構造として、前記Nb層上
に接続材料と同質（例えばPbInAu合金）の下地金属（パ
ッド）を形成し、このパッド上に接続材料を接続せしめ
る構造を例示した。
しかしながら上記パッドはNb層との密着度が必ずしも高
くなく、接続材料と超電導素子の電極との接合強度を所
定値以上に確保し得ないことを発見した。
而して本発明は斯る事情に鑑み、超電導素子及び外部リ
ードと接続材料との接合強度を高めるとともに超電導コ
ンタクトを確保し得る高信頼性の超電導装置を提供せん
とするものである。
（課題を解決するための技術的手段） 斯る本発明の超電導装置は、超電導素子の電極をNb層で
形成し、該Nb層と外部リードとを超電導性を有する接続
材料で接続せしめる超電導装置において、前記Nb層上に
Au極薄膜からなるパッドを形成して該パッドに接続材料
を接続せしめ、前記パッドの厚さが５〜 200ｎｍである
ことを特徴とする。
（作用） 本発明によれば、上記パッドがAu極薄膜であり、その膜
厚が５ｎｍ以上であることからNb層，接続材料との密着
性がよく接合強度が改善されるとともに膜厚が 200ｎｍ
以下であることから超電導コンタクトが確保される。
（実施例） 本発明の実施例を図面により説明すれば、第１図は接続
材料として超電導ワイヤを用いたワイヤボンディング型
の超電導装置を示す部分拡大図である。
第１図において、（１）はプラスチック又はセラミック
製の基板、（２）は超電導素子、（３）は外部リード、
（４）は超電導ワイヤである。
超電導素子（２）はSi層と電極（2a）を形成するNb層と
の積層構造であり、そのNb層上にAuの極薄膜からなるパ
ッド（５）を形成する。外部リード（３）は超電導性を
確保するためにNb層でもって形成し、そのNb層上にAuの
極薄膜からなるパッド（６）を形成する。
超電導ワイヤ（４）は超電導性を有する材料、例えばPb
を主要元素とし、それに添加元素を配合した合金を急冷
凝固法により製造し、かつ伸線加工によって細いイワイ
ヤ状に作製したものであり、その径は25〜50μｍφであ
る。
ワイヤ（４）の具体的組成を例示すれば、PbInAu，PbIn
Ag，PbInCu，PbBi，PbSbなどの合金ワイヤである。
上記ワイヤ（４）はウェッジボンディング法によって素
子（２）のパッド（５）と外部リード（３）のパッド
（６）とに渉ってループを形成した状態で接続される。
尚、図中（７）は絶縁材からなる保護層である上記パッ
ド（５）（６）は高純度(99.99％以上)のAuを蒸着法又
はスパッタ法によってNb層上に形成し、その厚さを５ｎ
ｍ（５×10-3μｍ）〜 200ｎｍ（ 0.2μｍ）とした極薄
膜である。
パッド（５）（６）の厚さが５ｎｍ未満では所望の接合
強度が得られず 200ｎｍを越えた場合にはワイヤ（４）
とNb層との間で超電導コンタクトできない。
実験例によれば、ワイヤ（４）に47μｍφのPb76In20Au
４（at％）線を用い 0.4μｍ厚さのNb層上に30ｎｍ厚さ
のAuスパッタ膜からなるパッド（５）（６）を形成して
該パッド（５）（６）に前記ワイヤ（４）をボンディン
グした結果、ワイヤ（４）の引張強度は、 4.55 ×10-2
〜 8.75 ×10-2（Ｎ）の範囲内にあり、平均値が 7.4×
10-2（Ｎ）であるとともに接合強度の低下は15回の熱サ
イクル試験(4.2〜 273Ｋの温度域)後においても認めら
れなかった。
又、熱サイクル試験前後において、接合部を含む配線で
超電導転移(4.2Ｋ)を示した。
第２図は接続材料として超電導バンプを用いたフリップ
チップボンディング型の超電導装置を示す部分拡大図で
ある。
第２図において、（１′）は基板、（２′）は超電導素
子、（３′）は外部リード、（４′）はバンプであり、
超電導素子（２′）には先の実施例と同様にNb層かなる
電極(2′a)が形成され、該電極(2′a)のNb層上に５ｎｍ
〜 200ｎｍのAu極薄膜からなるパッド（５′）を形成し
てなる。
基板（１′）上にはNb層からなる外部リード（３′）が
形成され、そのNb層上に５ｎｍ〜 200ｎｍのAu極薄膜か
らなるパッド（６′）が形成される。
バンプ（４′）は先の実施例で説明した超電導ワイヤ
（４）をボールボンディング法により、すなわちワイヤ
ボンダのキャピラリ（図示せず）に挿通された前記ワイ
ヤ（４）の先端を電気トーチで加熱することによりボー
ル状とし、その後キャピラリーによりワイヤを引上げて
ボールをワイヤ根本部から切断して外部リード（３′）
のパッド（６′）上に供給する方法により作製される。
バンプ（４′）上には、その後素子（２′）のパッド
（５′）を押圧して接着することによって、素子
（２′）の電極(2′a)と外部リード（３′）とがバンプ
（４′）を介して接続される。
この第２図実施例においてもバンプ（４′）と素子
（２′）の電極(2′a)および外部リード（３′）との接
合強度が確保され、また超電導コンタクトできることを
確認した。
尚、第２図においてはフリップチップボンディング型を
示したが、テープキャリアボンディング型の超電導装置
においても本発明を適用し得ることは容易に理解される
ところである。
以上の第１図及び第２図実施例においては、外部リード
（３）（３′）をNb層で形成した場合を示したが、それ
ら外部リード（３）（３′）を超電導性材料、例えばPb
In層で形成することもよく、その場合にはパッド（６）
（６′）を介在させる必要がなく、ワイヤ（４），バン
プ（４′）を外部リード（３）（３′）に直接に接続す
ることができる。
（効果） 本発明によれば、超電導素子及び外部リードのNb層上に
Au極薄膜からなるパッドを形成したので、ワイヤ，バン
プなど接続材料とNb層との密着度が高く両者の接合強度
が増大し、またパッドの膜厚が 200ｎｍ以下であること
から配線の超電導コンタクトが確保され、したがって信
頼性の高い超電導装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
第１図はワイヤボンディング型の超電導装置を示す部分
拡大図、第２図はフリップチップボンディング型の超電
導装置を示す部分拡大図である。 図中、（２）（２′）は超電導素子、（2a）(2′a)は電
極、（３）（３′）は外部リード、（４）はワイヤ、
（４′）はバンプ、（５）（５′）（６）（６′）はパ
ッドである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】超電動素子の電極をNb層で形成し、該Nb層
    と外部リードとを超電導性を有する接続材料で接続せし
    める超電導装置において、前記Nb層上にAu極薄膜からな
    るパッドを形成して該パッドに接続材料を接続せしめ、
    前記パッドの厚さが５〜 200ｎｍである超電導装置。
  2. 【請求項２】上記外部リードがNb層で形成され、該Nb層
    上に５〜 200ｎｍのAu極薄膜からなるパッドを形成した
    請求項第１項記載の超電導装置。
  3. 【請求項３】上記外部リードが超電導性材料で形成さ
    れ、該リードに接続材料を直接接続せしめた請求項第１
    項記載の超電導装置。
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