[实用新型]一种量子芯片用封装结构

说明书

本实用新型公开了电子元器件封装领域的一种量子芯片用封装结构，主要由基板、金属环框、盖板密封构成，量子芯片安装在封装结构内部；所述基板为陶瓷材料，所述金属环框、盖板采用无磁性金属材料，所述基板通过薄膜工艺在上表面依次布设有信号层、介质层与上接地层，在下表面布设有下接地层，构成三层带状线的超导传输结构。本实用新型的基板表面通过薄膜工艺形成超导传输结构，满足量子芯片高密度布线需求，并能够在量子芯片工作温度下实现超导，减小芯片信号传输损耗。基板为陶瓷材质，热导率≥12w/m·K，热膨胀系数与量子芯片制造使用的氧化铝材料近似，能够满足于壳体内部基板、芯片等组装热膨胀系数匹配要求。

技术领域

本实用新型涉及电子元器件封装领域，具体是一种量子芯片用封装结构。

背景技术

随着超导量子计算机技术的发展，其超导量子比特的数目提升导致量子芯片尺寸、架构、引出方式等发生较大变化，对传统的封装方法带来挑战，对作为其核心组成部分的量子芯片封装在布线密度、超导性、导热、膨胀系数匹配等方面的要求也越来越高。目前，国内量子芯片依然大量采用常规的PCB基板和金属管壳等进行封装，在设计、加工、使用过程中出现布线密度低、传输线路无法实现超导、导热率低等问题，无法满足等无法满足量子比特数较高的量子芯片封装需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种量子芯片用封装结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种量子芯片用封装结构，包括密封连接的基板、金属环框、盖板，量子芯片安装在封装结构内部；所述基板为陶瓷材料，所述金属环框、盖板采用无磁性金属材料，所述基板通过薄膜工艺在上表面依次布设有信号层、介质层与上接地层，在下表面布设有下接地层，构成三层带状线的超导传输结构。

在一些实施例中，所述基板的热膨胀系数在(2～10)×10^-6/K之间，热导率不低于12 W/(m·K)。

在一些实施例中，所述基板采用氮化铝材质。

在一些实施例中，所述基板与金属环框通过焊接密封连接，所述金属环框通过粘接或焊接与所述盖板实现封盖。

在一些实施例中，所述信号层中的传输线路在上接地层靠近量子芯片处设置有裸露焊盘，信号层与下接地层通过信号孔连接，信号孔的端面通过焊盘连接到外部传输线路。

有益效果：1)基板表面通过薄膜工艺形成超导传输结构，可实现最小10μm左右线宽，满足量子芯片高密度布线需求，并能够在量子芯片工作温度下实现超导，减小芯片信号传输损耗；2)陶瓷材质的基板约束在热导率≥12W/(m·K)，比常规PCB材料等导热快；3)陶瓷热膨胀系数约束在(2～10)×10^-6/K之间，与量子芯片制造使用的氧化铝材料近似，能够满足于壳体内部基板、芯片等组装热膨胀系数匹配要求。

附图说明

图1为本实用新型的分解示意图；

图2为薄膜陶瓷基板内部的多层布线结构示意图；

图3为本实用新型的封装结构示意图。

图中：1-量子芯片；2-基板、3-金属环框；4-盖板；5-上接地层；6-介质层；7-信号层； 8-下接地层；9-信号孔；10-接地孔一；11-接地孔二；12-接地孔三。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。