CN210517094U - 基于过盈配合的信号连接结构及量子芯片封装盒体 - Google Patents

Abstract

一种基于过盈配合的信号连接结构及量子芯片封装盒体，基于过盈配合的信号连接结构，包括：一壳体，其上设置有连接器安装孔；信号连接器，用于安装于所述连接器安装孔中，包含连接器外壳；其中该连接器外壳与该连接器安装孔呈过盈配合的状态，过盈配合的深度由安装于壳体下表面对应连接器安装孔位置处的部件限定。在极低温的应用场景下，保证了连接器与电路板以及封装盒体的紧密接触及不漏光，增强了连接器与电路板及封装盒体的连接强度，并减少或避免了连接器与封装盒体的缝隙，有效保证了连接器与封装盒体的连接强度以及量子处理器的信号质量。

Description

基于过盈配合的信号连接结构及量子芯片封装盒体

技术领域

本公开属于集成电路封装技术领域，涉及一种基于过盈配合的信号连接结构及量子芯片封装盒体，特别是一种在极低温下(绝对零度附近)具有高可靠性的连接量子芯片与外部信号连接器的基于过盈配合的信号连接结构，以及包含该信号连接结构的量子芯片封装盒体。

背景技术

在超导量子计算的实现方案中，将量子处理器与外围电路进行连接是不可缺少的一个步骤。超导量子处理器封装盒体是与量子处理器进行连接的第一级装置。如何将超导量子处理器的各类性能管脚进行连接、扇出，并保证尽量小的减少对线路上信号性能的干扰就成为了业界的设计难题。

无论量子芯片如何与第一级连接线路连接，最终都会通过一个标准或非标准的连接器将连接尺寸放大到宏观可接受的程度。而该连接器如何高性能且高可靠性的与量子处理器的封装盒体进行连接，就成为需要解决的问题。

技术难点在于，在室温下看似与盒体连接良好的连接器，在极低温环境下，因为材料的热膨胀系数特性不同，会导致材料分离，产生漏光(单光子的泄露就足以使量子处理器接收到相当大的噪声)，导致严重影响量子处理器的工作。另一方面，由于材料的热膨胀系数不同导致的材料分离，容易使连接器与电路板等连接强度变差，容易在连接器的插拔过程中产生脱离，致使连接器乃至封装壳体损坏。

此外，如何做到在低温下也保证连接的紧密性也至关重要。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种基于过盈配合的信号连接结构及量子芯片封装盒体，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

本公开的一个方面，提供了一种基于过盈配合的信号连接结构，包括：一壳体，其上设置有连接器安装孔8；信号连接器，用于安装于所述连接器安装孔8中，包含连接器外壳4；其中该连接器外壳4与该连接器安装孔8呈过盈配合的状态，过盈配合的深度由安装于壳体下表面对应连接器安装孔8位置处的部件限定。

在本公开的一些实施例中，所述信号连接器还包含：外导体5，设置于所述连接器外壳4内部靠上的位置；绝缘子6，设置于所述连接器外壳 4内部靠下的位置；以及内导体7，穿设于所述绝缘子6的内部。

在本公开的一些实施例中，所述信号连接结构安装于一封装盒体的顶盖或者基座中的至少一个上，该封装盒体的外部密封，内部具有容置空间。

在本公开的一些实施例中，该信号连接结构同时作为封装盒体的两个组成部分或其中一个组成部分，该封装盒体包括第一壳体1和第二壳体3，第一壳体1与第二壳体3相对一面的形状互补，在第一壳体1和/或第二壳体3上设置有连接器安装孔，对应安装的连接器外壳与所述连接器安装孔呈过盈配合的状态。

在本公开的一些实施例中，所述第二壳体作为基座，所述第一壳体作为顶盖，在所述基座上设置有凸台，对应在所述顶盖上设置有凹槽，该凹槽的深度大于所述凸台的凸起高度。

在本公开的一些实施例中，所述容置空间用于放置PCB板2，所述 PCB板用于放置量子芯片。

在本公开的一些实施例中，所述安装于壳体下表面对应连接器安装孔 8位置处的部件为PCB板2，该PCB板2限定过盈配合的深度。

在本公开的一些实施例中，所述连接器外壳4的尺寸与所述连接器安装孔8的尺寸呈过盈配合的状态。

在本公开的一些实施例中，所述连接器外壳4与所述连接器安装孔8 尺寸匹配，依据材料的热膨胀系数不同，二者的材料设置使其呈过盈配合的状态。

在本公开的一些实施例中，该信号连接结构能用于10mK～室温的工作环境下。

根据本公开的另一个方面，提供了一种量子芯片封装盒体，该量子芯片封装盒体包含本公开任一种提及的信号连接结构。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开提供的基于过盈配合的信号连接结构及量子芯片封装盒体，具有以下有益效果：

1、通过设计连接器外壳尺寸，使其与封装壳体上预留的连接器安装孔呈现过盈配合的状态，从而将连接器与电路板之间的连接强度问题，转移到连接器与封装盒体安装孔的连接上，而且可以通过调节过盈配合的程度，达到不同的连接强度要求。而由于过盈配合时，封装盒体预留的连接器安装孔与连接器外壳不会形成缝隙，还达到了不透光的效果。这样一来，在极低温的应用场景下，保证了连接器与电路板以及封装盒体的紧密接触及不漏光，增强了连接器与电路板及封装盒体的连接强度，并减少或避免了连接器与封装盒体的缝隙，有效保证了连接器与封装盒体的连接强度以及量子处理器的信号质量。

2、该信号连接结构可以作为封装盒体的顶盖或者底座或者同时作为顶盖和底座，根据实际信号输出需要进行适应性设置即可，包含该信号连接结构的量子芯片封装盒体具有良好的信号传输能力、密封性和连接的可靠性。

附图说明

图1为根据本公开一实施例所示的基于过盈配合的信号连接结构的示意图。

【符号说明】

1-第一壳体； 2-PCB板；

3-第二壳体； 4-连接器外壳；

5-外导体； 6-绝缘子；

7-内导体； 8-连接器安装孔。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开的基于过盈配合的信号连接结构可以仅仅为图1中示意的作为封装盒体的一个封装组件，比如顶盖或者基座，该顶盖或基座用于电信号的外部输出，当然，在一些实施例中，该信号连接结构还可以用于量子芯片的封装，包含封装的整体结构；在另外一些实施例中，该信号连接结构在用于量子芯片的封装时，在对应设置的两个封装组件中为上述基于过盈配合的信号连接结构，从而在两个表面均能实现电信号的输出。任何能够应用于极低温环境下(例如最低为10mK的温度)，基于连接器外壳与壳体上设置的连接器安装孔呈过盈配合的技术构思均在本公开的保护范围之内。

第一实施例

在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种基于过盈配合的信号连接结构。

图1为根据本公开一实施例所示的基于过盈配合的信号连接结构的示意图。

参照图1所示，本公开的基于过盈配合的信号连接结构，包括：一壳体，其上设置有连接器安装孔8；信号连接器，用于安装于所述连接器安装孔8中，包含连接器外壳4；其中该连接器外壳4与该连接器安装孔8 呈过盈配合的状态，过盈配合的深度由安装于壳体下表面对应连接器安装孔8位置处的部件限定。

在本公开的一些实施例中，所述安装于壳体下表面对应连接器安装孔 8位置处的部件为PCB板2，该PCB板2限定过盈配合的深度。本实施例中，参照图1所示，该信号连接结构作为封装盒体的顶盖，壳体可以参照图1中附图标记为1的第一壳体所示的情形。

本公开中，该信号连接结构安装于一封装盒体的顶盖或者基座中的至少一个上，信号连接器的壳体与封装盒体的壳体可以进行固定或者二者为一体化结构，即信号连接器的壳体可以作为封装盒体的组成部分，该封装盒体的外部密封，内部具有容置空间，用于放置量子处理器，例如为量子芯片。

图1中示例了本实施例的基于过盈配合的信号连接结构作为封装盒体的顶盖的情形，当然，在其它实施例中，该信号连接结构可以单独作为封装盒体的基座，或者在封装盒体两面均进行信号输出的情形下，一个信号连接结构作为顶盖，一个信号连接结构作为基座，两个信号连接结构的壳体形状需要进行对应设置，这在后面的实施例中进行介绍。

本实施例中，该基于过盈配合的信号连接结构用于量子芯片的信号传递，能用于10mK～室温的工作环境下，特别是在极低温的环境下还具有较好的连接强度以及能够保证连接器与电路板及封装盒体的紧密接触及不漏光。室温为25℃。

本实施例中，该信号连接器还包含：外导体5，设置于连接器外壳4 内部靠上的位置；绝缘子6，设置于连接器外壳4内部靠下的位置；以及内导体7，穿设于所述绝缘子6的内部。

为了保证信号传输的高频特性，常规连接器与电路板连接一侧一般采用表面焊接方式进行电性连接，而为了便于封装壳体的组装，封装盒体上预留等于或略大于连接器尺寸的孔以便安装，但这就形成不可避免的缝隙。而且此时因为连接器与电路板通过很小面积的表面焊接，其连接强度较差，能承受的拉力较小，非常容易因为信号线与连接器之间的插拔操作造成连接器与电路板脱离，造成损坏。此外，由于量子芯片封装盒体使用情景的特殊性，需要在极低温的环境下工作，因此，在室温下看似与封装盒体连接良好的连接器，在极低温环境下，因为材料的热膨胀系数特性不同，会导致材料分离，产生漏光以及导致连接器与电路板连接强度变差等问题，由于单光子的泄露就足以使量子处理器接收相当大的噪声，因此传统装配工艺会产生低温下的连接强度不够以及漏光影响量子处理器的信噪比的问题。

本公开通过设计连接器外壳尺寸，使其与封装壳体上预留的安装孔呈现过盈配合的状态，从而将连接器与电路板之间的连接强度问题，转移到连接器与封装盒体安装孔的连接上，而且可以通过调节过盈配合的程度，达到不同的连接强度要求。而由于过盈配合时，封装盒体预留孔与连接器外壳不会形成缝隙，还达到了不透光的效果。这样一来，在极低温的应用场景下，保证了连接器与电路板以及封装盒体的紧密接触及不漏光，增强了连接器与电路板及封装盒体的连接强度，并减少或避免了连接器与封装盒体的缝隙。

当然，本实施例中，使得连接器外壳4与连接器安装孔8呈过盈配合的状态有多种方式，比如：所述连接器外壳4与所述连接器安装孔8尺寸匹配，依据材料的热膨胀系数不同，二者的材料设置使其呈过盈配合的状态，比如使得壳体的材料的热膨胀系数大于连接器外壳4的材料，那么在极低温的情况下，连接器外壳4的收缩程度小于壳体的收缩程度，对应在极低温时达到过盈配合效果，使连接缝隙消失，这种情形对应在室温环境下依旧可以保持过盈配合的状态，因此不论是极低温的环境还是室温环境均能适用。再比如：通过设计连接器外壳4和连接器安装孔8尺寸的相对大小，使得在使用温度区间内连接器外壳4与连接器安装孔8均呈过盈配合的状态。并且还可以通过调节过盈配合的程度，达到不同的连接强度要求，具有很强的实用性。上述调节的方式可以自由组合，比如，单独进行尺寸或者材料的设置，或者在尺寸符合过盈配合的情形下再加上材料的配合，来调节过盈配合的程度。

第二实施例

在本公开的第二个示例性实施例中，提供了一种基于过盈配合的信号连接结构。本实施例的信号连接结构除了具有信号连接功能之外，还具有芯片封装的功能。

本公开的信号连接结构可以同时作为封装盒体的两个组成部分或其中一个组成部分，该封装盒体包括第一壳体1和第二壳体3，第一壳体1 与第二壳体3相对一面的形状互补，在第一壳体1和/或第二壳体3上设置有连接器安装孔，对应安装的连接器外壳与所述连接器安装孔呈过盈配合的状态。

本实施例中，该基于过盈配合的信号连接结构作为封装盒体的顶盖 (例如图1中示意的作为顶盖的情形)或基座，对应的封装盒体在顶盖或基座上实现信号输出，该信号连接结构与第一实施例相比，还包括：与作为顶盖或基座的第一壳体相对设置的第二壳体，第一壳体与第二壳体形成外部密封且内部具有容置空间的封装盒体，该容置空间用于放置量子芯片。

即本实施例的基于过盈配合的信号连接结构，包括：第一壳体1，其上设置有连接器安装孔8；信号连接器，用于安装于所述连接器安装孔8 中，包含连接器外壳4；以及第二壳体3，与第一壳体1相对设置，形成外部密封且内部具有容置空间的封装盒体，其中该连接器外壳4与该连接器安装孔8呈过盈配合的状态。

参照图1所示，本实施例的第一壳体1以顶盖进行示例，第二壳体3 以基座进行示例，所述第二壳体3与第一壳体1相对的一面形状互补，形成外部密封且内部具有放置空间的封装盒体。

其中，第一壳体1(例如顶盖)与第二壳体3(例如基座)的形状互补，在一实例中，基座上设置有向上的凸台，用于承载PCB板2及量子芯片，顶盖中与基座相对设置的面上具有一凹槽，该凹槽的深度大于凸台的凸起高度，用于形成一容置空间，PCB板2可以放置于上述形成的容置空间中，顶盖与基座二者对接后形成外部密封的封装盒体。

当然，在其它的实施例中，第一壳体与第二壳体可以是其他类型的封装形式和组成部分，不局限于本实施例中的顶盖与基座两个部分的形式，还可以在此基础上进行拓展和变化。

本实施例中，所述封装盒体内部具有放置PCB板的放置空间，所述 PCB板用于放置量子芯片，量子芯片与PCB板进行引线后通过PCB板2 的信号连接端与连接器进行电信号传递。

本实施例中的信号连接结构，除了具有信号连接功能之外，还具有芯片封装的功能，当然，本实施例中以第一壳体1上进行信号连接作为示例，在其它实施例中，还可以在第二壳体上进行信号连接，即在第二壳体上设置连接器安装孔并将连接器安装孔与待安装的连接器外壳设置为过盈配合的形式。

第三实施例

在本公开的第三个示例性实施例中，提供了一种基于过盈配合的信号连接结构。本实施例的信号连接结构与第二个实施例的信号连接结构相比，区别在于，本实施例中，基于过盈配合的信号连接结构同时作为封装盒体的顶盖(例如图1中示意的作为顶盖的情形)和底座，该信号连接结构包括第一壳体和第二壳体，第一壳体与第二壳体相对一面的形状互补。所述第二壳体与所述第一壳体形成外部密封且内部具有容置空间的封装盒体。

本实施例中，在第一壳体和第二壳体上均设置有连接器安装孔，待安装连接器的连接器外壳与对应的连接器安装孔呈过盈配合的状态。本实施例中，信号连接结构的两个壳体(第一壳体和第二壳体)均用于信号传递，拓展了信号输出的路径。

第四实施例

在本公开的第四个示例性实施例中，提供了一种量子芯片封装盒体，包含本公开的任一种信号连接结构。

基于过盈配合的信号连接结构可以作为封装盒体的顶盖或者底座或者同时作为顶盖和底座，根据实际信号输出需要进行适应性设置即可，包含该信号连接结构的量子芯片封装盒体具有良好的信号传输能力、密封性和连接的可靠性。

综上所述，本公开提供了一种过盈配合的信号连接结构及量子芯片封装盒体，通过设计连接器外壳尺寸，使其与封装壳体上预留的连接器安装孔呈现过盈配合的状态，从而将连接器与电路板之间的连接强度问题，转移到连接器与封装盒体安装孔的连接上，而且可以通过调节过盈配合的程度，达到不同的连接强度要求。而由于过盈配合时，封装盒体预留的连接器安装孔与连接器外壳不会形成缝隙，还达到了不透光的效果。这样一来，在极低温的应用场景下，保证了连接器与电路板以及封装盒体的紧密接触及不漏光，增强了连接器与电路板及封装盒体的连接强度，并减少或避免了连接器与封装盒体的缝隙，有效保证了连接器与封装盒体的连接强度以及量子处理器的信号质量。此外，该信号连接结构可以作为封装盒体的顶盖或者底座或者同时作为顶盖和底座，根据实际信号输出需要进行适应性设置即可，包含该信号连接结构的量子芯片封装盒体具有良好的信号传输能力、密封性和连接的可靠性。

需要说明的是，无论室温还是低温或极低温状态下，只要利用过盈配合的形式或效果来保证极低温条件下的紧密接触及不漏光的方案，都属于保护范畴。而且过盈配合的形式不限于是否是利用不同材料的热膨胀系数特性不同或者尺寸的设计，任何能够实现过盈配合的形式均在本公开的保护范围之内。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。再者，单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。除非存在技术障碍或矛盾，本公开的上述各种实施方式可以自由组合以形成另外的实施例，这些另外的实施例均在本公开的保护范围中。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于过盈配合的信号连接结构，其特征在于，包括：

一壳体，其上设置有连接器安装孔(8)；

信号连接器，用于安装于所述连接器安装孔(8)中，包含连接器外壳(4)；

其中该连接器外壳(4)与该连接器安装孔(8)呈过盈配合的状态，过盈配合的深度由安装于壳体下表面对应连接器安装孔(8)位置处的部件限定。

2.根据权利要求1所述的信号连接结构，其特征在于，所述信号连接器还包含：

外导体(5)，设置于所述连接器外壳(4)内部靠上的位置；

绝缘子(6)，设置于所述连接器外壳(4)内部靠下的位置；以及

内导体(7)，穿设于所述绝缘子(6)的内部。

3.根据权利要求1所述的信号连接结构，其特征在于，所述信号连接结构安装一封装盒体的顶盖或者基座中的至少一个上，该封装盒体的外部密封，内部具有容置空间。

4.根据权利要求1所述的信号连接结构，其特征在于，该信号连接结构同时作为封装盒体的两个组成部分或其中一个组成部分，该封装盒体包括第一壳体(1)和第二壳体(3)，第一壳体(1)与第二壳体(3)相对一面的形状互补，在第一壳体(1)和/或第二壳体(3)上设置有连接器安装孔，对应安装的连接器外壳与所述连接器安装孔呈过盈配合的状态。

5.根据权利要求4所述的信号连接结构，其特征在于，所述第二壳体上设置有凸台，对应在所述第一壳体上设置有凹槽，该凹槽的深度大于所述凸台的凸起高度。

6.根据权利要求3所述的信号连接结构，其特征在于，所述容置空间用于放置PCB板(2)，所述PCB板(2)用于放置量子芯片。

7.根据权利要求1所述的信号连接结构，其特征在于，所述安装于壳体下表面对应连接器安装孔(8)位置处的部件为PCB板(2)，该PCB板(2)限定过盈配合的深度。

8.根据权利要求1所述的信号连接结构，其特征在于，所述连接器外壳(4)的尺寸与所述连接器安装孔(8)的尺寸呈过盈配合的状态。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的信号连接结构，其特征在于，该信号连接结构能用于10mK～25℃的工作环境下。

10.一种量子芯片封装盒体，其特征在于，包含权利要求1至9中任一项所述的信号连接结构。

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