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、Jerry M.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。
技术实现要素：
1、要解决的问题
针对量子芯片封装时对准精度低，并且封装过程中无法实时监测、矫正的量子芯片、对准孔相对位置问题，本实用新型提供一种量子芯片封装装置，它具有更紧密封装性能、更高的对准精度，并且封装过程中能够实时监测矫正各组件相对位置，能够满足量子芯片对其工作环境的封装要求。
2、技术方案
为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
一种量子芯片封装装置，包括固定腔、对准腔、铜皮、量子芯片和连接部，所述固定腔内设置有凹槽，所述量子芯片位于所述凹槽内，所述量子芯片上设置有基准连接点，所述铜皮位于所述量子芯片上表面且位于所述凹槽内，所述铜皮呈环形，所述对准腔位于所述固定腔的上方，且所述铜皮和所述量子芯片位于所述固定腔和所述对准腔之间，所述固定腔与所述对准腔可拆卸的连接，所述对准腔上设置有对准孔，所述连接部贯穿所述对准孔，且一端与所述量子芯片的基准连接点连接。
在本方案中，铜皮放置在量子芯片上方，铜皮的大小与量子芯片边缘尺寸、凹槽轮廓尺寸相匹配，环形铜皮放置在量子芯片上的同时，防止铜皮与量子芯片上的图形部分相干涉，铜皮具有良好的延展性，在对准腔与固定腔连接固定时，固定了量子芯片的位置并释放应力。
本方案在显微镜下通过移动对准腔，实现对准孔与量子芯片上的基准连接点精确对准，并且可以实时观察对准的精度，达到要求的精度值后，将固定腔与对准腔连接固定，如此量子芯片的位置则被固定，同时对准腔上的对准孔与量子芯片上的基准连接点对准。现有技术中，采用固定腔和对准腔配合定位销的方式，由于加工成型后的固定腔、对准腔和定位销的连接位置均已确定，量子芯片安装的位置也是确定的，因而在定位销和固定腔、对准腔尺寸 配合发生偏差时，就会导致各组件的相对位置发生偏移，对准孔无法与量子芯片焊盘上的基准连接点对准。
进一步地，所述凹槽内设置有凸起，所述凸起支撑所述量子芯片。凸起保证了量子芯片不完全与固定腔接触，预留的空间有助于缓冲变形。
进一步地，还包括PCB板，所述PCB板设置有焊盘孔，所述连接部的另一端与所述焊盘孔连接。
进一步地，所述连接部包括聚四氟乙烯套和针，所述聚四氟乙烯套贯穿所述对准孔且所述聚四氟乙烯套的外径与所述对准孔的直径相配合，所述针沿着所述聚四氟乙烯套的轴线贯穿所述聚四氟乙烯套，且一端与基准连接点连接，另一端穿过所述焊盘孔向外延伸。
进一步地，为了使得针较容易的穿过所述焊盘孔，所述焊盘孔采用过孔结构。
进一步地，所述量子芯片上设置有基准焊盘，所述基准连接点位于所述基准焊盘上，所述聚四氟乙烯套的一端与所述基准焊盘连接，另一端与所述对准腔的上表面齐平。
进一步地，为保证针与量子芯片和PCB板紧密接触，所述针采用弹簧针，例如，授权公告号为CN205790540U专利文本中的弹簧针。
3、有益效果
相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型提供的量子芯片封装装置，通过预先设置的凹槽固定了量子芯片的横向位置，同时设置的铜皮在对准腔与固定腔紧固连接时起到压紧量子芯片的作用，在以上两种作用的结合下对量子芯片的位置进行了固定；
(2)本实用新型提供的量子芯片封装装置，铜皮具有一定的延展性，因而能够释放对准腔与固定腔紧固连接时所产生的应力；
(3)本实用新型提供的量子芯片封装装置，通过在凹槽内设置有凸起保证了量子芯片与固定腔底部预留一部分空间，有助于保证封装装置的谐振频率和量子芯片使用的频率不一致，以此保证量子芯片所用频率信号传输时不受影响；
(4)相对于现有技术中直接采用焊盘覆盖在连接部上的连接方式，本实用新型通过在PCB板上设置焊盘孔，连接部的另一端插进焊盘孔，因而在封装过程中易于检查、确认连接部与焊盘孔是否对准连接；
(5)本实用新型提供的量子芯片封装装置，通过将聚四氟乙烯套塞入对准孔中，并使聚四氟乙烯套的一端与量子芯片的基准焊盘连接，另一端与对准腔上表面齐平，然后将弹簧针插入到聚四氟乙烯套中时，且弹簧针的一端与基准连接点连接，另一端穿过焊盘孔向外延伸，实现了焊盘孔与基准连接点的精确对准，并且这种结构便于对弹簧针与PCB板的连接状态进 行检查、确认；
(6)本实用新型提供的量子芯片封装装置，可以灵活的调整对准腔的位置，即通过移动对准腔的位置，使对准腔上的对准孔与量子芯片上的基准连接点对准的精度较高；
(7)本实用新型提供的量子芯片封装装置，PCB焊盘孔采用过孔形式便于针的插入，同时使得PCB板的位置可以微调，有助于实现对准连接；
(8)本实用新型提供的量子芯片封装装置，弹簧针具有更精密的连接特性，工作过程中始终与量子芯片的基准连接点和PCB板上的焊盘孔紧密接触，有助于提高整个装置工作的稳定性、耐久性。
附图说明
图1为量子芯片封装盒整体结构透视图；
图2和图3为量子芯片固定位置示意图；
图4为封装过程中对准腔平移示意图；
图5为聚四氟乙烯套和弹簧针连接方式立体结构示意图；
图6为聚四氟乙烯套和弹簧针连接方式结构示意图；
图7为实施例4中的量子芯片封装装置立体结构示意图；
图8为实施例4中的量子芯片封装装置示意图。
图中：1、固定腔；2、对准腔；3、PCB板；4、铜皮；5、聚四氟乙烯套；6、针；7、量子芯片；8、基准连接点；9、对准孔；10、焊锡；11、焊盘孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图1、图2、图4至图6所示，一种量子芯片封装装置，包括固定腔1、对准腔2、铜皮4、量子芯片7和连接部，所述固定腔1内设置有凹槽，所述量子芯片7位于所述凹槽内，所述量子芯片7上设置有基准连接点8，所述铜皮4位于所述量子芯片7上表面且位于所述凹槽内，所述铜皮4呈环形，所述对准腔2位于所述固定腔1的上方，且所述铜皮4和所述量子芯片7位于所述固定腔1和所述对准腔2之间，所述固定腔1与所述对准腔2可拆卸的连接，所述对准腔2上设置有对准孔9，所述连接部贯穿所述对准孔9，且一端与所述量子芯片7的基准连接点8连接。
通过预先设置的凹槽固定了量子芯片7的横向位置，同时设置的铜皮4在对准腔2与固定腔1紧固连接时起到压紧量子芯片7的作用，在以上两种作用的结合下对量子芯片7的位置进行了固定；铜皮4具有一定的延展性，因而能够释放对准腔2与固定腔1紧固连接时所 产生的应力，并且铜皮4连通固定腔1和对准腔2，达到地连接的目的，而现有技术中位于对准腔2和固定腔1之间的PCB板是绝缘的，并不具备这种功能；另外，由于没有预先加工成型的定位销的限制，本装置可以通过移动对准腔2以使得对准孔9与基准连接点8对准，以便于连接部穿过对准孔9后与基准点8精确的对准连接。
实施例2
一种量子芯片封装装置，其结构与实施例1相比，所不同的是：如图3所示，所述凹槽内设置有凸起，所述凸起支撑所述量子芯片7。
本方案通过在凹槽内设置有凸起，凸起的位置位于凹槽的四周，以形成台阶型，量子芯片7放置在凸起上，保证了量子芯片7与固定腔1底部预留一部分空间，有助于保证封装装置的谐振频率和量子芯片7使用的频率不一致，以此保证量子芯片7所用频率信号传输时不受影响。
实施例3
一种量子芯片封装装置，其结构与实施例1相比，所不同的是：如图1和图5所示，还包括PCB板3，所述PCB板3设置有焊盘孔11，所述连接部的另一端与所述焊盘孔11连接。
相对于现有技术中直接采用焊盘覆盖在连接部上的连接方式，本方案通过在PCB板3上设置焊盘孔11，连接部的另一端插进焊盘孔11，因而在封装过程中易于检查、确认连接部与焊盘孔11是否对准连接，从而确保量子芯片7与PCB板3之间信号传输的稳定性。
实施例4
一种量子芯片封装装置，其结构与实施例3相比，所不同的是：如图1、图5和图6所示，所述连接部包括聚四氟乙烯套5和针6，所述聚四氟乙烯套5贯穿所述对准孔9，所述针6沿着所述聚四氟乙烯套5的轴线贯穿所述聚四氟乙烯套5，且一端与基准连接点8连接，另一端穿过所述焊盘孔11向外延伸。所述量子芯片7上设置有基准焊盘，所述基准连接点8位于所述基准焊盘上，所述聚四氟乙烯套5的一端与所述基准焊盘连接，另一端与所述对准腔2的上表面齐平。
通过将聚四氟乙烯套5塞入对准孔9中，并使聚四氟乙烯套5的一端与量子芯片7的基准焊盘连接，另一端与对准腔2上表面齐平，然后将针6插入到聚四氟乙烯套5中时，且针6的一端与基准连接点8连接，另一端穿过焊盘孔11向外延伸，实现了焊盘孔11与基准连接点8的精确对准连接，并且这种结构便于对针6与PCB板3的连接状态进行检查、确认。
如图8所示，本实施例所述的量子芯片封装装置的封装方法，包括以下步骤：
步骤一、根据所述量子芯片7的外形尺寸确定固定腔1的凹槽尺寸，将所述量子芯片7放置在所述固定腔1的凹槽内；
步骤二、将所述铜皮4放置在所述量子芯片7的上表面，所述铜皮4覆盖所述量子芯片7的边缘区域；
步骤三、根据量子芯片7上的焊盘位置确定对准腔2上对准孔9的加工位置；
步骤四、在显微镜下，将所述对准腔2放置在所述固定腔1的上方，然后选取量子芯片7上的一个焊盘作为基准焊盘，以此确定量子芯片7上其余焊盘的相对位置，且使所述对准孔9与所述基准焊盘上的基准连接点8对准后，将所述固定腔1与所述对准腔2固定连接；
步骤五、将所述聚四氟乙烯套5穿过所述对准孔9，且所述聚四氟乙烯套5的一端与所述基准焊盘连接，另一端与所述对准腔2的上表面齐平；
步骤六、将所述针6沿着所述聚四氟乙烯套5的轴线插入所述聚四氟乙烯套5，且所述针6的一端与所述基准连接点8连接，另一端穿过所述焊盘孔11向外延伸；
步骤七、将所述针6和所述PCB板3固定连接。
本方案中，针6实现基准连接点8与焊盘孔11的对准连接，并且在封装过程中可以在特定分辨率的显微镜下实时微调对准孔9的位置，确保针6插入聚四氟乙烯套5后与基准连接点8连接，即本方案在封装过程中能够实时监测、矫正的量子芯片7、对准孔9、PCB板3三者之间的相对位置，以提高对准精度，将对准精度控制在目标范围内。
实施例5
一种量子芯片封装装置，其结构与实施例3相比，所不同的是：所述焊盘孔11为过孔，所述针6为弹簧针，PCB板3上的焊盘孔采用过孔形式，使得PCB板3的位置可以微调，有助于实现对准连接，而弹簧针具有连接更紧密的优点，工作过程中始终与量子芯片7的基准连接点8和PCB板3上焊盘孔11紧密接触，有助于提高整个装置工作的稳定性和耐久性。