JPH08204244A

JPH08204244A - 超伝導装置

Info

Publication number: JPH08204244A
Application number: JP7010599A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Kogashiwa; 俊典小柏; Takatoshi Arikawa; 孝俊有川
Original assignee: Tanaka Denshi Kogyo KK
Current assignee: Tanaka Denshi Kogyo KK
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1995-01-26
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】超伝導集積回路のＮｂ電極と基板配線をワイヤ
レスボンディング法により超伝導コンタクトを維持しな
がら接続した超伝導装置において、過酷な温度サイクル
の環境に晒された場合の接続部における経時劣化を従来
よりも小さいものとし、極めて信頼性の高い超伝導装置
を提供する。【構成】Ｎｂ電極面Ａと基板配線面Ｂとの間に連続して
形成された超伝導性を有するＰｂ合金５ａと、前記両面
Ａ，Ｂに接続して形成された接合用バンプ５ｂからなる
接続部材５によってＮｂ電極面Ａと基板配線面Ｂとを接
続したので、接合用バンプ５ｂとＮｂ電極２，Ｐｂ合金
５ａ，基板配線４との接合力が夫々向上し、経時劣化の
弱点であるＮｂ電極面Ａにおいて、接合用バンプ５ｂが
接続部材５の補強材としての役目を果す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超伝導装置に関し、詳し
くはワイヤレスボンディング法、特にフリップチップボ
ンディング法又はテープキャリアボンディング法によ
り、超伝導集積回路のＮｂ電極と、基板上の配線とを接
続する場合、超伝導接続を維持しながら接続部の信頼性
を向上させた超伝導装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、超伝導装置における超伝導集
積回路の電極と、基板上の配線（基板配線）とを、超伝
導性を有するバンプ材料を用いてワイヤレスボンディン
グ法により接続する方式が知られている。ここで、超伝
導集積回路の電極をＮｂ層で形成することは、形成プロ
セスが容易であることから好まれている。さらに前記超
伝導集積回路のＮｂ電極と基板配線とを接続する場合、
超伝導コンタクトを維持するために、超伝導集積回路の
Ｎｂ電極の上面にＡｕ，Ｐｄ等の薄膜を形成して使用さ
れている。

【０００３】またこの様な超伝導装置は、超伝導性を発
現させるための極低温から常温までの過酷な温度サイク
ル（４．２Ｋ〜２７３Ｋ）の環境に晒されるため、接続
部の信頼性が特に重要である。このため本願発明者等
は、超伝導集積回路のＮｂ電極上に所定厚さのＡｕ極薄
膜やＰｄ極薄膜を形成することによって接合強度を向上
させ、信頼性の高い超伝導装置を提供することを先に提
案した（特開平３−１２９４１号（特公平６−５６８６
０号）、特開平５−１０２５３８号）。しかし乍ら近
年、極低温から常温までの過酷な温度サイクルの環境に
晒されても、接続部における信頼性がさらに優れた超伝
導装置、すなわち、接続部における経時劣化が極めて小
さい超伝導装置が求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
に鑑みてなされたもので、超伝導集積回路のＮｂ電極
と、基板上の配線とを、超伝導性を有する接続材料（バ
ンプ材料）を用いてワイヤレスボンディング法により、
超伝導コンタクトを維持しながら接続した超伝導装置に
おいて、過酷な温度サイクルの環境に晒された場合に、
単に極薄膜形成によって超伝導コンタクトの維持に対応
する手段に比べ、接続部の信頼性の面でさらに優れた超
伝導装置、言い換えれば、接続部における経時劣化が極
めて小さい超伝導装置を提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明の超伝導装置は、請求項１においては、超
伝導集積回路のＮｂ電極面と、基板上の配線面（基板配
線面）とを接続する接続部材が、前記Ｎｂ電極面と基板
配線面との間に連続して形成された超伝導性を有するＰ
ｂ合金と、少なくとも前記Ｎｂ電極面に接続して形成さ
れた接合用バンプからなることを特徴とする。該請求項
１においては、上記Ｐｂ合金及び接合用バンプが超伝導
集積回路のＮｂ電極に直接接続して形成されている場合
と、超伝導集積回路のＮｂ電極上面にＡｕ又はＰｄから
なる極薄膜を形成し該極薄膜を介してＰｂ合金及び接合
用バンプが前記Ｎｂ電極に接続して形成されている場合
との双方を包含するものである。

【０００６】また請求項２は、上記Ｐｂ合金及び接合用
バンプが、超伝導集積回路のＮｂ電極に直接接続して形
成されていることを特徴とする。該請求項２でいう「直
接接続して形成されている」とは、超伝導集積回路のＮ
ｂ電極上面に極薄膜を形成せずに、上記Ｐｂ合金及び接
合用バンプを前記Ｎｂ電極上面に直接形成することをい
う。

【０００７】また請求項３は、上記接合用バンプが、超
伝導集積回路のＮｂ電極面と、基板配線面との両面に接
続して形成されていることを特徴とする。

【０００８】また請求項４は、上記接合用バンプが、Ａ
ｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄのうちの少なくとも１種からなる
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】以下、本発明について詳述する。本発明は、ジ
ョセフソン接合を有する超伝導集積回路と基板配線と
を、超伝導性を有するＰｂ合金を用いて、ワイヤレスボ
ンディング法により接続せしめた超伝導装置に関する。
本発明の代表例を図１及び図２に示す。図１において、
１はＳｉチップからなる超伝導集積回路、２はその超伝
導集積回路１に形成されたＮｂ電極、３は基板、４は該
基板３上に形成された銅板配線４ａの上面を超伝導性を
有する下地金属４ｂでめっきしてなる基板配線、５は超
伝導性を有するＰｂ合金５ａと接合用バンプ５ｂとから
なる接続部材である。該接続部材５は、前記Ｎｂ電極２
の上面レベル、すなわちＮｂ電極面（図中に符号Ａで示
す面）と、前記基板配線４の上面レベル、すなわち基板
配線面（図中に符号Ｂで示す面）との間に形成される。
図２は、図１に示す例におけるＮｂ電極２上に極薄膜７
を形成したものであり、該例にあっては前記極薄膜７の
上面レベルがＮｂ電極面Ａに相当する。

【００１０】本発明において、超伝導集積回路１の電極
２はＮｂで形成する。該電極２をＮｂで形成することは
形成プロセスが容易であるため、好ましく用いられる。
本発明においては図２に示す様に、該Ｎｂ電極２上に極
薄膜７を形成して用いることも出来る。該極薄膜７を形
成する際、その厚さは２００ｎｍ以下とする。２００ｎ
ｍを超えると超伝導コンタクトが出来なくなるため好ま
しくない。また極薄膜７の材質としては、Ａｕ又はＰｄ
が好ましく用いられる。これらの極薄膜は蒸着法又はス
パッタ法によってＮｂ電極２上に形成される。尚、図１
に示す様に超伝導集積回路１のＮｂ電極２上に極薄膜７
を形成せずに、Ｐｂ合金５ａ及び接合用バンプ５ｂを該
Ｎｂ電極２に直接接続した場合と、図２に示す様に該Ｎ
ｂ電極２上に極薄膜７を形成し、該極薄膜７を介してＰ
ｂ合金５ａ及び接合用バンプ５ｂをＮｂ電極２に間接的
に接続した場合とでは、本発明が目的とする接続部の信
頼性向上に関しては同等の効果が得られるが、極薄膜７
を形成することによりコストアップが考えれる図２の例
に比べれば、図１に示す構造のもの（請求項２に係るも
の）がより好ましく用いられる。

【００１１】本発明でいう基板配線とは、プラスチック
製又はセラミックス製の基板３に超伝導性を有する配線
を備えたものをいう。好ましくは図示する様に、銅板配
線４ａに超伝導性を有する下地金属４ｂをめっきして基
板配線４として使用する。該下地金属４ｂとしてＰｂ−
Ｓｎ等のめっきが好ましく使用出来る。

【００１２】本発明でいう接続部材とは、超伝導性を有
するＰｂ合金５ａと、接合用バンプ５ｂとからなるもの
をいう。超伝導性を有するＰｂ合金とは、液体ヘリウム
温度（４．２Ｋ）で超伝導状態を発現出来るＰｂ合金を
いう。Ｐｂ合金の加工性を考慮してＰｂにＣｕ，Ｇａ，
Ｇｅ，Ｓｅ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ａｕ，Ｔ
ｌ，Ｂｉ，Ｐｄ，Ｐｔを含有したＰｂ合金が好ましく用
いられる。該超伝導性を有するＰｂ合金５ａは、超伝導
集積回路１のＮｂ電極２の上面レベル、すなわちＮｂ電
極面Ａと、基板配線４の上面レベル、すなわち基板配線
面Ｂとの間に連続して形成し超伝導性コンタクトを確保
することが必要である。接合用バンプを形成する材料と
しては、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄのうちの少なくとも１
種が好ましく用いられる。これらの材料を用いると、接
合用バンプ５ｂとＮｂ電極２、接合用バンプ５ｂと下地
金属４ｂ、接合用バンプ５ｂと超伝導性を有するＰｂ合
金５ａとの接合力が夫々確実に向上し、超伝導性を有す
るＰｂ合金５ａと接合用バンプ５ｂからなる接続部材５
の接合力が向上する。

【００１３】本発明において接合用バンプは、少なくと
も超伝導集積回路１のＮｂ電極面Ａに接続して形成され
ることが必要である。接合用バンプ５ｂの接続箇所（接
続方式）として、図３（ａ）〜（ｃ）が例示出来る。図
３（ａ）は、接合用バンプ５ｂが、超伝導集積回路１の
Ｎｂ電極面Ａと基板配線面Ｂとの両面に接続して形成さ
れ、且つＮｂ電極面Ａと基板配線面Ｂの間は連続して形
成された状態である。図３（ｂ）は、接合用バンプ５ｂ
が、超伝導集積回路１のＮｂ電極面Ａと基板配線面Ｂの
両面に接続して形成されているものの、Ｎｂ電極面Ａと
基板配線面Ｂの間は連続して形成されていない状態であ
る。尚、この接続方式は図１及び図２に示すものと同じ
である。図３（ｃ）は、接合用バンプ５ｂが超伝導集積
回路１のＮｂ電極面Ａのみに接続して形成された状態で
ある。図３（ａ）〜（ｃ）に示す夫々の接続方式のう
ち、（ａ），（ｂ）に示される様に、Ｎｂ電極面Ａと基
板配線面Ｂの両面に接続して接合用バンプ５ｂが形成さ
れるものの方が、超伝導装置が温度サイクルの環境に晒
された場合の経時劣化が小さいため、より好ましく採用
される。

【００１４】尚、図３（ａ）〜（ｃ）においては、Ｐｂ
合金５ａ及び接合用バンプ５ｂが超伝導集積回路１のＮ
ｂ電極２に直接接続して形成されている場合について示
したが、本発明の請求項１においては、Ｎｂ電極２上面
にＡｕ又はＰｄからなる極薄膜７を形成し該極薄膜７を
介してＰｂ合金５ａ及び接合用バンプ５ｂがＮｂ電極２
に接続して形成されている構造をも包含し、当該構造は
図３（ｂ）に係る接続方式についてのみ図２に示し、図
３（ａ），（ｃ）に係る接続方式については便宜上省略
する。

【００１５】超伝導集積回路１のＮｂ電極面Ａ及び基板
配線面Ｂを接続部材５で接続する方法、すなわち、前記
接続部材５の形成方法の一例として、Ｎｂ電極面Ａ，基
板配線面Ｂに接合用バンプ５ｂ、Ｐｂ合金５ａを順次予
備形成した後、該接合用バンプ５ｂ、Ｐｂ合金５ａが予
備形成されたＮｂ電極面Ａ，基板配線面Ｂを接合する所
謂フリップチップ接合することが挙げられる。上記Ｐｂ
合金５ａ及び接合用バンプ５ｂを予備形成する方法とし
て、図４（ａ）〜（ｃ）が例示出来る。

【００１６】図４（ａ）は、超伝導集積回路１のＮｂ電
極面Ａにワイヤボンディング法を用いて接合用バンプ５
ｂを予備形成しただけで、超伝導性を有するＰｂ合金５
ａは形成しない状態を示す。基板配線面Ｂにおいても同
様にして、接合用バンプ５ｂを予備形成出来る。図４
（ｂ）は、超伝導集積回路１のＮｂ電極面Ａにワイヤボ
ンディング法を用いて接合用バンプ５ｂを予備形成し、
その後、超伝導性を有するＰｂ合金浴にディップして、
前記予備形成された接合用バンプ５ｂを覆って超伝導性
を有するＰｂ合金５ａを予備形成する状態を示す。基板
配線面Ｂにおいても同様にして、接合用バンプ５ｂ及び
Ｐｂ合金５ａを形成出来る。図４（ｃ）は、超伝導集積
回路１のＮｂ電極面Ａにワイヤボンディング法を用いて
接合用バンプ５ｂを予備形成し、さらにワイヤボンディ
ング法を用いて、超伝導性を有するＰｂ合金で前記予備
形成された接合用バンプ５ｂを覆って、超伝導性を有す
るＰｂ合金５ａを予備形成する状態を示す。基板配線面
Ｂにおいても同様にして、接合用バンプ５ｂ及びＰｂ合
金５ａを形成出来る。

【００１７】本発明において、Ｎｂ電極面Ａ，基板配線
面Ｂを接続する際には、これら両面Ａ，Ｂの少なくとも
一方において、図４（ｂ）又は（ｃ）に示す方法を用い
ることが好ましい。すなわち、超伝導性を有するＰｂ合
金５ａがＮｂ電極面Ａと基板配線面Ｂの間に連続して形
成され、接合用バンプ５ｂがＮｂ電極面Ａと基板配線面
Ｂの少なくとも一方の面に接続して形成されるようにす
るため、Ｎｂ電極面Ａと基板配線面Ｂの少なくとも一方
の面が図４（ｂ）又は（ｃ）の構成をなし、他方の面が
図４（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成をなした組み合わ
せによる方法が好ましく採用される。最も好ましい組み
合わせはＮｂ電極面Ａ，基板配線面Ｂの両面共に図４
（ｂ）、又は図４（ｃ）の構成とすることである。この
ようにして予備形成されたＰｂ合金５ａと接合用バンプ
５ｂの組み合わせを持つＮｂ電極面Ａと基板配線面Ｂ
を、熱圧着又はリフロー処理によってフリップチップ接
合して本発明の超伝導装置を得る。

【００１８】尚、図４（ｂ），図４（ｃ）に示す方法を
採用する場合、予備形成されるＰｂ合金５ａと接合用バ
ンプ５ｂの高さの差を夫々適宜に調整することにより、
図３（ａ）又は図３（ｂ）に示す接続部材５を区分して
形成することが出来る。予備形成されるＰｂ合金５ａと
接合用バンプ５ｂの高さの差が小さいほど、図３（ａ）
に示す接続部材５が形成し易くなる。また、図３（ｃ）
に示す接続部材５を形成する場合は、基板配線面Ｂに接
合用バンプ５ｂを形成せずに図４（ａ）〜（ｃ）に示す
方法を適宜組み合わせるようにすることは云うまでもな
い。

【００１９】また図４（ａ）〜（ｃ）では、Ｐｂ合金５
ａ及び接合用バンプ５ｂをＮｂ電極２に直接接続して形
成する場合について示したが、Ｎｂ電極２上面にＡｕ又
はＰｄからなる極薄膜７を有する場合においても、上記
夫々の方法と同様にしてＰｂ合金５ａ，接合用バンプ５
ｂを予備形成して接続部材５を形成することは云うまで
もない。

【００２０】而して、本発明では上述した様に、Ｎｂ電
極面Ａと基板配線面Ｂを接続する接続部材５が、Ｎｂ電
極面Ａと基板配線面Ｂの間に連続して形成された超伝導
性を有するＰｂ合金５ａと、少なくともＮｂ電極面Ａに
接続して形成された接合用バンプ５ｂとからなる構成を
採用することにより、得られた超伝導装置が温度サイク
ルの環境に晒された場合の経時劣化が小さくなる理由は
明らかではないが、従来の如く超伝導性を有するＰｂ合
金を直接Ｎｂ電極上の極薄膜上に形成して超伝導コンタ
クトをとる場合に比べ、少なくともＮｂ電極面Ａに接合
用バンプ５ｂを接続して形成していることで、該接合用
バンプ５ｂが、経時劣化の弱点であるＮｂ電極面Ａにお
いて、接続部材５の補強材としての役目を充分に果して
いると考えられる。すなわち、少なくともＮｂ電極面Ａ
に接合用バンプ５ｂを接続して形成することで、少なく
とも、接合用バンプ５ｂとＮｂ電極２並びに接合用バン
プ５ｂとＰｂ合金５ａとの接合力が夫々向上し、超伝導
性を有するＰｂ合金５ａと接合用バンプ５ｂとからなる
接続部材５の接合力が従来より向上するものと推定され
る。また、接合用バンプ５ｂが、Ｎｂ電極面Ａと、基板
配線面Ｂとの両面に接続して形成された場合は、接合用
バンプ５ｂとＮｂ電極２、接合用バンプ５ｂと基板配線
４、接合用バンプ５ｂと超伝導性を有するＰｂ合金５ａ
との接合力が夫々向上し、接続部材５の接合力がさらに
向上するものと推定される。さらに、接合用バンプ５ｂ
が、Ｎｂ電極面Ａと基板配線面Ｂとの両面に接続して形
成され、且つＮｂ電極面Ａと基板配線面Ｂの間は連続し
て形成された場合は、接合用バンプ５ｂとＮｂ電極２、
接合用バンプ５ｂと基板配線４、接合用バンプ５ｂと超
伝導性を有するＰｂ合金５ａとの接合力が夫々大幅に向
上し、接続部材５の接合力が大幅に向上するものと推定
される。

【００２１】

【実施例】以下、銅板配線４ａに超伝導性を有する下地
金属４ｂをめっきして基板配線４とした本発明の実施例
を説明する。（実施例１）本実施例においては、表１及び表２の接続
条件の項中に記載されるように、接続部材５の材質とし
て、超伝導性を有するＰｂ合金５ａにＰｂ−Ｉｎ−Ａｇ
を用い、接合用バンプ５ｂにＡｕを用いた。また接合用
バンプ５ｂの接続方式としては図３（ａ）〜（ｃ）に示
す各区分中の（ｂ）に示すもの、すなわち、接続される
面がＮｂ電極面Ａ（表中にはＡ面で記す）と基板配線面
Ｂ（表中にはＢ面で記す）の両面であり、且つそれら両
面（Ａ面，Ｂ面）の間の連続性は不連続とした。さらに
Ｎｂ電極面Ａ，基板配線面Ｂに夫々予備形成された接続
部材（Ｐｂ合金５ａ，接合用バンプ５ｂ）をフリップチ
ップ接合する際に熱圧着を用い、且つ、Ｎｂ電極２上に
は極薄膜７を形成しないものとした。

【００２２】このような接続条件を採用した本実施例の
超伝導装置の製造方法を図５を参照して説明すれば、図
５（ａ）において、１はＳｉチップからなる超伝導集積
回路、２はＮｂ層からなる電極、３はセラミックス製の
基板、４はその基板３上に形成した銅板配線４ａに超伝
導性を有する下地金属４ｂをめっきしてなる基板配線で
ある。まず、超伝導集積回路１のＮｂ電極２の上面レベ
ル、すなわちＮｂ電極面Ａに、Ａｕからなる接合用バン
プ５ｂを予備形成する。該接合用バンプ５ｂは、ワイヤ
ボンダーのキャピラリー（図示せず）に挿通されたＡｕ
線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、該ボールをＮｂ電極２上に圧着させた状態でキャピ
ラリーによりワイヤを引き上げてボールをワイヤ根元部
から切断する、所謂ボールボンディング法によりＮｂ電
極２上に形成した。さらに、Ｐｂ−Ｉｎ−Ａｇからなる
超伝導性を有するＰｂ合金を用いて、前記同様ボールボ
ンディング法により、前記接合用バンプ５ｂより寸法が
大きな超伝導性を有するＰｂ合金５ａを、前記接合用バ
ンプ５ｂを覆ってＮｂ電極面Ａに予備形成した。次に、
基板配線４における下地金属４ｂの上面レベル、すなわ
ち基板配線面Ｂにおいても、前記と同様にして、接合用
バンプ５ｂと、超伝導性を有するＰｂ合金５ａとを予備
形成した。その後、図５（ａ）に示す構造のものを熱圧
着によりフリップチップ接合することにより、図５
（ｂ）に示すように、超伝導性を有するＰｂ合金５ａが
超伝導集積回路１のＮｂ電極面Ａと基板配線面Ｂとの間
に連続して形成され、接合用バンプ５ｂが前記Ｎｂ電極
面Ａと基板配線面Ｂの両方に接続され、且つ各接合用バ
ンプ５ｂ，５ｂは連続していない接続部材５が形成さ
れ、これにより、該接続部材５によって超伝導集積回路
１と基板配線４とが超伝導接続を維持しながら高い信頼
性をもって接続された本実施例の超伝導装置が得られ
た。

【００２３】本実施例による超伝導装置の熱サイクル試
験（４．２Ｋ〜２７３Ｋの温度）を行い、４．２Ｋの温
度で超伝導コンタクトがとれなくなるまでの回数を測定
した。上記接続条件と測定結果を表１及び表２に示す。

【００２４】（実施例２〜９）接続部材５の材質、接合
用バンプ５ｂの接続方式、フリップチップ接合する際に
用いた熱圧着，リフロー処理の区別などを表１及び表２
の接続条件の項中記載の様にしたこと以外は実施例１と
同様にしてフリップチップ接合し、超伝導装置を作製し
た。得られた超伝導装置について実施例１と同様に熱サ
イクル試験を行った。測定結果を表２に示す。

【００２５】（実施例１０，１１）超伝導集積回路１の
Ｎｂ電極２上に１００ｎｍ厚さのＡｕ又はＰｂからなる
極薄膜７を形成したこと以外は実施例３と同様にしてフ
リップチップ接合し、超伝導装置を作製した。得られた
超伝導装置について実施例１と同様に熱サイクル試験を
行った。接続条件と測定結果を表１及び表２に示す。

【００２６】（比較例１，２）超伝導集積回路のＮｂ電
極上に１００ｎｍ厚さのＡｕ又はＰｂからなる極薄膜を
形成し、該極薄膜を備えたＮｂ電極と、基板配線とを、
超伝導性を有するＰｂ合金（Ｐｂ−Ｉｎ−Ａｇ）のみか
らなる接続材料により、熱圧着を用いてフリップチップ
接合して超伝導装置を作製した。得られた超伝導装置に
ついて実施例１と同様に熱サイクル試験を行った。測定
結果を表２に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】以上の結果から、超伝導集積回路のＮｂ電
極面と、基板上の配線面とを接続する接続部材が、前記
Ｎｂ電極面と基板配線面の間に連続して形成された超伝
導性を有するＰｂ合金と、少なくとも前記Ｎｂ電極面に
接続して形成された接合用バンプからなる本発明の実施
例１〜１１は、超伝導コンタクト不良発生迄の熱サイク
ル数がいずれも１３０回以上であり、超伝導接続を維持
しながら高い信頼性をもって接続された超伝導装置であ
ることが分かる。

【００３０】またＰｂ合金及び接合用バンプが、超伝導
集積回路のＮｂ電極に直接接続して形成されている実施
例３と、Ｎｂ電極上のＡｕ又はＰｄ極薄膜を介して前記
Ｎｂ電極に接続して形成されている実施例１０，１１と
を比べた場合、超伝導コンタクト不良発生迄の熱サイク
ル数はいずれも１８０回以上であり、本発明が目的とす
る接続部の信頼性向上に関しては双方共に十分満足して
いることが分かる。尚、Ｎｂ電極上の極薄膜の有無につ
いての対比は、上記の如く接合用バンプの接続方式が図
３に示す（ａ）〜（ｃ）の各区分中（ｂ）の場合のみ示
したが、図３（ａ），（ｃ）に示す接続方式においても
同様の傾向にあることが確認できた。

【００３１】さらに、接合用バンプが、超伝導集積回路
のＮｂ電極面と、基板配線面との両面に接続して形成さ
れている実施例１〜３、５〜１１は、超伝導コンタクト
不良発生迄の熱サイクル数はいずれも１７０回以上であ
り、接合用バンプが超伝導集積回路のＮｂ電極面と基板
配線面のどちらか一方に接続して形成されている場合
（実施例４）に比べ、接続部の信頼性向上に関しより効
果的であることが分かる。

【００３２】さらにまた、接合用バンプが超伝導集積回
路のＮｂ電極面と基板配線面との両面に接続して形成さ
れ、且つＮｂ電極面と基板配線面の間は連続して形成さ
れた場合（実施例２）は、超伝導コンタクト不良発生迄
の熱サイクル数は２００回であり、接合用バンプがＮｂ
電極面と基板配線面Ｂの両面に接続して形成されている
ものの、Ｎｂ電極面と基板配線面の間は連続して形成さ
れていない場合（実施例１、３、５〜１１）に比べ、接
続部の信頼性向上に関しさらに効果的であることが分か
る。

【００３３】これに対し、超伝導集積回路のＮｂ電極上
に形成した極薄膜によって超伝導コンタクトの維持に対
応する比較例１，２にあっては、超伝導コンタクト不良
発生迄の熱サイクル数は夫々６０回、１００回であり、
前記極薄膜を形成せずに超伝導コンタクトの維持に対応
する旧来の超伝導装置に比べれば接続部の信頼性が向上
しているものの、本発明の課題に対しては不十分である
ことが分かる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、請求項１
においては、Ｎｂ電極面と基板配線面との間に連続して
形成された超伝導性を有するＰｂ合金と、少なくとも前
記Ｎｂ電極面に接続して形成された接合用バンプからな
る接続部材によって、超伝導集積回路のＮｂ電極面と基
板上の配線面とを接続した新規な構成を採用したので、
従来の如く超伝導性を有するＰｂ合金を直接Ｎｂ電極上
の極薄膜上に形成して超伝導コンタクトをとる場合に比
べ、前記接合用バンプが、経時劣化の弱点であるＮｂ電
極面において接続部材の補強材としての役目を果す。よ
って、超伝導性を発現させるための極低温から常温まで
の過酷な温度サイクル（４．２Ｋ〜２７３Ｋ）の環境に
晒された場合の接続部の経時劣化が従来に比べてさらに
小さく、極めて信頼性の高い超伝導装置を提供すること
ができた。

【００３５】また請求項２の様に、上記Ｐｂ合金及び接
合用バンプが超伝導集積回路のＮｂ電極に直接接続して
形成された場合は、Ｎｂ電極上に極薄膜を形成すること
なく接続部の経時劣化を従来に比べてさらに小さくする
ことができ、上記Ｐｂ合金及び接合用バンプがＮｂ電極
上の極薄膜を介してＮｂ電極に接続して形成されている
場合に比べ、より低コストで上述の効果が得られる利点
がある。

【００３６】さらに請求項３の様に、上記接合用バンプ
が、超伝導集積回路のＮｂ電極面と、基板配線面との両
面に接続して形成された場合は、接合用バンプとＮｂ電
極、接合用バンプと基板配線、接合用バンプと超伝導性
を有するＰｂ合金との接合力が夫々向上し、よって、接
合用バンプが超伝導集積回路のＮｂ電極面と基板配線面
のどちらか一方に接続して形成されている場合に比べ、
超伝導性を有するＰｂ合金と接合用バンプからなる接続
部材の接合力がより向上し、極めて信頼性の高い超伝導
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超伝導装置の一実施例を示す要部
拡大断面図。

【図２】本発明に係る超伝導装置の他の実施例を示す要
部拡大断面図。

【図３】接合用バンプの接続方式の区分を示す要部拡大
断面図。

【図４】超伝導性を有するＰｂ合金及び接合用バンプを
Ｎｂ電極面に予備形成する方法の区分を示す要部拡大断
面図。

【図５】超伝導性を有するＰｂ合金及び接合用バンプを
予備形成したＮｂ電極面と基板配線面をフリップチップ
接合する状態を示す要部拡大断面図。

【符号の説明】

１：超伝導集積回路２：Ｎｂ電極３：基板４：基板配線４ａ：銅板配線４ｂ：下地金属５：接続部材５ａ：超伝導性を有するＰｂ合金５ｂ：接合用バンプ７：Ｎｂ電極上の極薄膜Ａ：Ｎｂ電極面Ｂ：基板配線面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超伝導集積回路のＮｂ電極面と、基板上
の配線面とを接続する接続部材が、前記Ｎｂ電極面と基
板配線面との間に連続して形成された超伝導性を有する
Ｐｂ合金と、少なくとも前記Ｎｂ電極面に接続して形成
された接合用バンプからなることを特徴とする超伝導装
置。
【請求項２】上記Ｐｂ合金及び接合用バンプが、超伝
導集積回路のＮｂ電極に直接接続して形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の超伝導装置。
【請求項３】上記接合用バンプが、超伝導集積回路の
Ｎｂ電極面と、基板配線面との両面に接続して形成され
ていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の超
伝導装置。
【請求項４】上記接合用バンプが、Ａｕ，Ａｇ，Ｐ
ｔ，Ｐｄのうちの少なくとも１種からなることを特徴と
する請求項１又は請求項２又は請求項３記載の超伝導装
置。