[实用新型]一种量子芯片封装装置

说明书

本实用新型公开了一种量子芯片封装装置，属于量子芯片封装技术领域。它包括固定腔、对准腔、铜皮、量子芯片和连接部，固定腔内设置有凹槽，量子芯片位于凹槽内，量子芯片上设置有基准连接点，铜皮位于量子芯片上表面且位于凹槽内，铜皮呈环形，对准腔位于固定腔的上方，且铜皮和量子芯片位于固定腔和对准腔之间，固定腔与对准腔可拆卸的连接，对准腔上设置有对准孔，连接部贯穿对准孔，且一端与量子芯片的基准连接点连接。本实用新型能够解决量子芯片封装时对准精度低，封装过程中无法实时监测、矫正的量子芯片与对准孔相对位置的问题，实现PCB板上的焊盘孔与量子芯片上的基准连接点的精确对准。

技术领域

本实用新型属于量子芯片封装技术领域，更具体地说，涉及一种量子芯片封装装置。

背景技术

量子芯片需要极其稳定的工作环境，使其能够免除来源于振动、热辐射、电气噪声、信号串扰、磁场波动等等各方面的影响。裸露的量子芯片会受到周围环境中的无用信号的干扰，导致量子芯片上信号的传输和使能受到影响，因而性能不高。因此，通常需要将量子芯片先封装起来再使用，以降低环境对其影响，但目前的封装技术的不足之处在于：(1)量子芯片的固定方式方面，目前通常采用以下两种方式：一是将量子芯片粘贴在封装盒的底部，这种方式具有很大的随机性，比如会产生倾斜，和粘贴不牢甚至脱落的问题；二是通过设计带槽的多层夹具将其压紧，即将量子芯片放置在固定腔上，量子芯片的上覆盖有一层PCB板，PCB板上覆盖有对准腔，通过紧固装置连接固定腔和对准腔从而压紧量子芯片，这种结构下对准腔和固定腔不能连通导电，另外，由于PCB板较厚，加工平整度较低，这极易造成量子芯片受力不均或发生倾斜而无法对齐，进而造成芯片松动；(2)量子线路引出方面，由于受到量子芯片上量子线路布局的限制，现阶段主要使用wirebonding技术将量子线路从量子芯片上的焊盘连接到PCB板，再引出到封装盒外，但随着量子位的增加，量子芯片上的焊盘增多，使用的bonding线也相应的增多，并且与PCB结构连接时，bonding线交叉缠绕，这甚至会导致无法连接，此外，bonding线之间存在信号相互串扰的问题，bonding线越多，相互串扰的概率越大，这会导致量子芯片的性能恶化，甚至量子芯片的一些功能无法实现，因此，这种方法根本无法应用于大规模集成化的量子芯片上。

《High Coherence Plane Breaking Packaging for Superconducting Qubits》(Nicholas T.Bronn、Vivekananda P.Adiga、Salvatore B.Olivadese、Xian Wu、JerryM.Chow、David P.Pappas，Quantum Physics，7Sep 2017)中提出以下方案：使用同轴结构连接量子芯片上的焊盘与PCB板上的焊盘，从而实现了量子芯片上的线路与PCB板上的线路之间的连接，以此实现量子线路引出。连接过程中，需要将量子芯片上的焊盘与PCB板上的焊盘对准，文中采用的是腔体配合定位销的方式，其不足之处在于：该方案采用定位销固定量子芯片位置，同时采用同轴结构连接量子芯片的焊盘和PCB板上的焊盘，由于定位销须设置在腔体上特定的位置或者与腔体上特定的位置相连接，一经加工成型，定位销、固定腔、对准腔三者之间的相对位置即固定不变，因而定位销和腔体组件(即固定腔和对准腔)的加工精度决定了量子芯片的基准位置以及量子芯片上的焊盘与PCB板上的焊盘对接的准确性，如若定位销和腔体组件的尺寸 配合发生偏差，就会导致各组件的相对位置发生偏移，因而贯通各组件的同轴结构无法实现量子芯片焊盘与PCB板焊盘的对准连接。另外，该方案利用PCB板表面上的焊盘直接覆盖在同轴结构上以达到PCB板上的焊盘与量子芯片上的的焊盘连接的目的，这种结构在安装时易造成观察视线受阻，从外部观察不到同轴结构与PCB板的连接情况，在封装过程及封装完成后，无法检查同轴结构的定位精度，因而无法有效的检查、确认同轴结构与PCB板上的焊盘是否连接。

因此，目前亟需改进现有的量子芯片封装技术，以使得量子芯片封装性能更紧密，且对准精度更高，同时封装过程中能够实时监测、矫正的量子芯片、对准孔相对位置，以提高对准精度。

发明内容

1、要解决的问题