超导印刷电路板及制备方法

1.本公开涉及电子技术领域，尤其涉及一种具有超导特性的印刷电路板及制备方法。


背景技术：

2.pcb(printed circuit board，印刷电路板)是当今电子设备实现的重要载体。芯片、电阻、电容等电子元器件在实现电路功能时的承载体，并提供互联的线路。印刷电路板在线路层数，信号带宽，柔韧性等诸多方面都有发展。在量子计算这个特殊领域，对印刷电路板也有使用，将量子芯片放置在印刷电路板上(焊接或绑线)，通过电路板上的线路将芯片的信号线引出到连接器上。但是因为目前的印刷电路板线路层大多采用铜作为材料，使得印刷的线路存在一定的静态电阻，对量子芯片的操作产生不需要的影响。而且即便在量子芯片工作的极低温环境，静态电阻只是略有减小，而不能完全消失，使得其影响依然存在。
3.由此，如何提供一种具有低温超导特性的印刷电路板是一个亟待解决的技术课题。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.基于上述问题，本公开提供了一种超导印刷电路板及制备方法，以缓解现有技术中的pcb的静态电阻较大等技术问题。
6.(二)技术方案
7.本公开的一个方面，提供一种超导印刷电路板的制备方法，包括：制备电路板基材；在所述电路板基材的正面和/或背面制备铜线路；以及在所述铜线路的表面上锡形成锡薄膜层，得到单片电路板基板；将多个单片电路板基板压合，完成超导印刷电路板的制备。
8.根据本公开实施例，所述电路板基材包括柔性基材或刚性基材。
9.根据本公开实施例，所述柔性基材是以聚脂薄膜或聚酰亚胺为基材制备而成。
10.根据本公开实施例，所述刚性基材的制备材料选自：酚醛纸质层压板、环氧纸质层压板、聚酯玻璃毡层压板或环氧玻璃布层压板。
11.根据本公开实施例，所述在所述电路板基材的正面和/或背面制备铜线路，包括：在所述电路板基材上电镀沉铜形成铜线路；或在所述电路板基材上覆铜后刻蚀形成铜线路。
12.根据本公开实施例，在所述铜线路的表面上锡形成锡薄膜层，得到单片电路板基板，包括：在所述铜线路的表面镀锡或喷锡，使得铜线路表面附着锡材料。
13.根据本公开实施例，在所述铜线路的表面上锡形成锡薄膜层，得到单片电路板基板，还包括：在所述铜线路的表面制备锡合金薄膜层。
14.根据本公开实施例，所述锡合金薄膜层的制备材料选自有铅锡或无铅锡。
15.根据本公开实施例，多个单片电路板基板由通孔、盲孔、埋孔进行线路的互联。
16.本公开的另一方面，提供一种超导印刷电路板，通过以上一项所述的制备方法制备而成，所述超导印刷电路板，包括：至少一个单片电路板基板；每个电路板基板包括：电路板基材；铜线路，制备于所述电路板基材的正面和/或背面；以及锡薄膜层，制备于所述铜线路的表面。
17.(三)有益效果
18.从上述技术方案可以看出，本公开超导印刷电路板及制备方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
19.(1)对现有pcb加工流程改动小，工艺修改小(工艺兼容)，成本低廉；
20.(2)实现了印刷电路板的低温超导特性。
附图说明
21.图1为本公开实施例超导印刷电路板的制备方法的流程示意图。
22.图2为本公开实施例超导印刷电路板的结构示意图。
23.附图标记
24.1基材；2铜线路；3锡薄膜层。
具体实施方式
25.本公开提供了一种超导印刷电路板及制备方法，可以实现极低温条件下的超导线路，实现没有静态电阻的线路。满足量子计算芯片信号引出时对超导线路的需求，取消线路电阻对量子芯片的性能影响。可以应用在量子芯片的信号引出电路板上，也可以做成简单的带状线、微带线作超导的传输线使用。
26.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。
27.在本公开实施例中，提供一种超导印刷电路板的制备方法，结合图1和图2所示，所示制备方法包括：包括：
28.制备电路板基材1；
29.在所述电路板基材的正面和/或背面制备铜线路2；以及
30.在所述铜线路的表面上锡形成锡薄膜层3，得到单片电路板基板；
31.根据具体需求，可以将多个单片电路板基板压合，例如图2所示，包括多个(3个或4个，具体数量不做限定)正反面都完成铜线路2和锡薄膜层的3的单片电路板基板，将上述多个单片电路板基板压合后，就完成了多层的超导印刷电路板的制备。
32.在线路板加工的环节中插入多个/多次上锡的环节(上锡的方案可以有多种，镀锡，喷锡等)，改变了原有电路板工艺中各信号层金属的结构，使得原有铜的表面都附着一层锡的材料材料。而锡在低温时具有超导特性(3.75k)，实现了线路的超导。锡材料可以适当掺杂，或者直接使用他的合金(例如现有焊接辅料的有铅锡sn63pb37，无铅锡snag3cu0.5等)，以提高其低温的物理特性。纯锡在低温(-13.2度)以下是会变成粉末的，但实际上含有掺杂的锡(合金)在低温时物理形态比较稳定。本公开主要是利用现有pcb工艺流程，在内层图形制作完成(这里内层实际上因电路板设计层数不同，内层数量不同，加工次数也不同)
和外层图形制作完成后添加上锡(喷锡)操作，和表面处理流程相当。然后继续完成流程中的各其他环节。
33.不限定原有pcb加工流程，只是在各层线路加工完成后，添加一次上锡操作。电路板的其他材质不做限定，如pcb层间的板材依旧可以选用fr-4，罗杰斯，薄膜等材料。电路板物理特性不做限定，如采用薄膜方案，配合本公开可以实现柔性超导fpc板等。做传输线，可以是一个具体的应用案例。对用户的线路设计、尺寸规格无限制。对锡的成分不做特殊约束，只要含锡即可。电路板工艺中有一些转孔沉铜的动作后，也可以加入上锡流程，但作为可选，不做限定。配合电路板线路设计和板材选择，例如属于ppc制备时，利用fpc加工工艺，插入本公开流程，制作出柔性超导fpc板，结合线路设计，可以实现柔性超导传输线，如微带线，带状线等方案。利用标准pcb加工工艺，结合线路设计，实现量子芯片信号扇出电路板。
34.根据本公开实施例，所述电路板基材包括柔性基材或刚性基材。
35.根据本公开实施例，所述柔性基材是以聚脂薄膜或聚酰亚胺为基材制备而成。
36.根据本公开实施例，所述刚性基材的制备材料选自：酚醛纸质层压板、环氧纸质层压板、聚酯玻璃毡层压板或环氧玻璃布层压板。
37.根据本公开实施例，所述在所述电路板基材的正面和/或背面制备铜线路，包括：在所述电路板基材上电镀沉铜形成铜线路；或在所述电路板基材上覆铜后刻蚀形成铜线路。
38.根据本公开实施例，在所述铜线路的表面上锡形成锡薄膜层，得到单片电路板基板，包括：在所述铜线路的表面镀锡或喷锡，使得铜线路表面附着锡材料。
39.根据本公开实施例，在所述铜线路的表面上锡形成锡薄膜层，得到单片电路板基板，还包括：在所述铜线路的表面制备锡合金薄膜层。
40.根据本公开实施例，所述锡合金薄膜层的制备材料选自有铅锡或无铅锡。
41.本公开还提供一种超导印刷电路板，通过以上任一项所述的制备方法制备而成，如图2所示，所述超导印刷电路板，包括：
42.至少一个单片电路板基板；
43.每个电路板基板，包括：
44.电路板基材1；
45.铜线路2，制备于所述电路板基材的正面和/或背面；以及
46.锡薄膜层3，制备于所述铜线路的表面。
47.根据本公开实施例，所述多个单片电路板基板由通孔、盲孔、埋孔进行线路的互联。
48.至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
49.依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开超导印刷电路板及制备方法有了清楚的认识。
50.综上所述，本公开提供了一种超导印刷电路板及制备方法，可以实现极低温条件下的超导线路，实现没有静态电阻的线路。满足量子计算芯片信号引出时对超导线路的需
求，取消线路电阻对量子芯片的性能影响。可以应用在量子芯片的信号引出电路板上，也可以做成简单的带状线、微带线作超导的传输线使用。
51.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。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且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。
52.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。
53.此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
54.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。