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DE102023209354A1 - Flexible waveguide - Google Patents

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DE102023209354A1
DE102023209354A1 DE102023209354.5A DE102023209354A DE102023209354A1 DE 102023209354 A1 DE102023209354 A1 DE 102023209354A1 DE 102023209354 A DE102023209354 A DE 102023209354A DE 102023209354 A1 DE102023209354 A1 DE 102023209354A1
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DE
Germany
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metallization
flexible waveguide
stripline
center conductor
flexible
Prior art date
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Pending
Application number
DE102023209354.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Martijn Goedbloed
Tobias Kaiser
Elias Meltzer
Alexander Götz
Frank Ansorge
Johannes Brantl
Alexey Yakushenko
Hans Adel
Jargal Batkischig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Priority to DE102023209354.5A priority Critical patent/DE102023209354A1/en
Priority to PCT/EP2024/076784 priority patent/WO2025068185A1/en
Publication of DE102023209354A1 publication Critical patent/DE102023209354A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/08Microstrips; Strip lines
    • H01P3/085Triplate lines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/08Microstrips; Strip lines
    • H01P3/088Stacked transmission lines

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  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Ausführungsbeispiele schaffen einen flexiblen Wellenleiter [z.B. zum Führen von zumindest einem Hochfrequenzsignal, z.B. mit einer Frequenz von größer gleich 0 Hz], mit folgenden Merkmalen: einer ersten Metallisierung [z.B. ersten Schirmungsmetallisierung], einer zweiten Metallisierung [z.B. zweiten Schirmungsmetallisierung], einem flexiblen Substrat, das zwischen der ersten Metallisierung und der zweiten Metallisierung angeordnet ist, und einem Mittelleiter [z.B. Innenleiter], der in dem flexiblen Substrat eingebettet ist, wobei der Mittelleiter zumindest zwei Streifenleitungen umfasst, wobei zumindest eine Streifenleitung der zumindest zwei Streifenleitungen ein supraleitendes Material aufweist.

Figure DE102023209354A1_0000
Embodiments provide a flexible waveguide [e.g. for guiding at least one high-frequency signal, e.g. with a frequency greater than or equal to 0 Hz], having the following features: a first metallization [e.g. first shielding metallization], a second metallization [e.g. second shielding metallization], a flexible substrate arranged between the first metallization and the second metallization, and a center conductor [e.g. inner conductor] embedded in the flexible substrate, wherein the center conductor comprises at least two striplines, wherein at least one stripline of the at least two striplines comprises a superconducting material.
Figure DE102023209354A1_0000

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen flexiblen Wellenleiter. Manche Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen miniaturisierten flexiblen Wellenleiter. Manche Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Quantencomputer mit einem flexiblen Wellenleiter.Embodiments of the present invention relate to a flexible waveguide. Some embodiments relate to a miniaturized flexible waveguide. Some embodiments relate to a quantum computer with a flexible waveguide.

In kryogenen Anwendungen, wie z.B. Quantencomputern mit supraleitenden Qubits, werden bisher handelsübliche koaxiale Wellenleiter verwendet, um HF-Signale zu führen [1]. Üblicherweise werden sog. Semirigid Koaxialkabel (dt. halbsteife Koaxialkabel) verwendet. Dies erfordert neben vielen Kabeln jeweils einen Stecker pro Kabel. Bei einer höheren Anzahl von Qubits überschreitet der Platzbedarf der Kabel den verfügbaren Platz in den Kryostaten. Zudem erhöht sich mit der Anzahl der Kabel auch der passive Wärmeintrag durch die Kabel.In cryogenic applications, such as quantum computers with superconducting qubits, commercially available coaxial waveguides have been used to transmit RF signals [1]. Semi-rigid coaxial cables are typically used. This requires a connector for each cable, in addition to numerous cables. With a higher number of qubits, the space required by the cables exceeds the available space in the cryostat. Furthermore, the passive heat input from the cables increases with the number of cables.

Darüber hinaus sind aus [2] flexible mehradrige Leitungen mit supraleitenden Innenleitern bekannt. Ferner sind aus [3] flexible Kabel mit einem integrierten Tiefpassfilter bekannt. Diese können jedoch nur bei kryogenen Temperaturen verwendet werden und sind aufgrund der hohen Dämpfung bei Raumtemperatur nicht geeignet, um bei kyrogenen Anwendung eine Anbindung an bei Raumtemperatur betriebenen Signalerzeugern und/oder Signalauswertern zu realisieren.Furthermore, flexible multi-core cables with superconducting inner conductors are known from [2]. Furthermore, flexible cables with an integrated low-pass filter are known from [3]. However, these can only be used at cryogenic temperatures and, due to the high attenuation at room temperature, are not suitable for connecting to signal generators and/or signal analyzers operating at room temperature in cryogenic applications.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Konzept zu schaffen, welches es ermöglicht, den Platzbedarf der Kabel zu reduzieren und gleichzeitig über den erforderlichen großen Temperaturbereich (z.B. von kryogen bis Raumtemperatur) die Dämpfung gering zu halten.The present invention is therefore based on the object of creating a concept which makes it possible to reduce the space required for the cables and at the same time to keep the attenuation low over the required wide temperature range (e.g. from cryogenic to room temperature).

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.This problem is solved by the independent patent claims.

Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.Advantageous further developments can be found in the dependent patent claims.

Ausführungsbeispiele schaffen einen flexiblen Wellenleiter [z.B. zum Führen von zumindest einem Hochfrequenzsignal, z.B. mit einer Frequenz von größer gleich 0 Hz], mit folgenden Merkmalen: einer ersten Metallisierung [z.B. ersten Schirmungsmetallisierung], einer zweiten Metallisierung [z.B. zweiten Schirmungsmetallisierung], einem flexiblen Substrat, das zwischen der ersten Metallisierung und der zweiten Metallisierung angeordnet ist, und einem Mittelleiter [z.B. Innenleiter], der in dem flexiblen Substrat eingebettet ist, wobei der Mittelleiter zumindest zwei Streifenleitungen umfasst, wobei zumindest eine Streifenleitung der zumindest zwei Streifenleitungen ein supraleitendes Material aufweist.Embodiments provide a flexible waveguide [e.g., for carrying at least one high-frequency signal, e.g., with a frequency greater than or equal to 0 Hz], comprising: a first metallization [e.g., first shielding metallization], a second metallization [e.g., second shielding metallization], a flexible substrate disposed between the first metallization and the second metallization, and a center conductor [e.g., inner conductor] embedded in the flexible substrate, wherein the center conductor comprises at least two striplines, wherein at least one stripline of the at least two striplines comprises a superconducting material.

Beispielsweise kann der flexible Wellenleiter als Flachbandkabel ausgestaltet sein. Insbesondere kann der flexible Wellenleiter eine Mehrzahl/Vielzahl von Mittelleitern aufweisen.For example, the flexible waveguide can be configured as a ribbon cable. In particular, the flexible waveguide can have a plurality of center conductors.

Bei Ausführungsbeispielen weist eine erste Streifenleitung der zumindest zwei Streifenleitungen ein erstes supraleitendes Material auf, wobei eine zweite Streifenleitung der zumindest zwei Streifenleitungen ein zweites supraleitendes Material aufweist.In embodiments, a first stripline of the at least two striplines comprises a first superconducting material, wherein a second stripline of the at least two striplines comprises a second superconducting material.

Bei Ausführungsbeispielen sind das erste supraleitende Material und das zweite supraleitende Material zwei unterschiedliche Materialien.In embodiments, the first superconducting material and the second superconducting material are two different materials.

Bei Ausführungsbeispielen weist eine erste Streifenleitung der zumindest zwei Streifenleitungen ein supraleitendes Material auf, wobei eine zweite Streifenleitung der zumindest zwei Streifenleitungen ein nicht supraleitendes Material aufweist.In embodiments, a first stripline of the at least two striplines comprises a superconducting material, wherein a second stripline of the at least two striplines comprises a non-superconducting material.

Bei Ausführungsbeispielen weist das nicht supraleitende Material bei keiner Temperatur supraleitende Eigenschaften auf.In embodiments, the non-superconducting material does not exhibit superconducting properties at any temperature.

Bei Ausführungsbeispielen weist das supraleitende Material bei Temperaturen unterhalb einer materialspezifischen Sprungtemperatur supraleitende Eigenschaften auf.In embodiments, the superconducting material exhibits superconducting properties at temperatures below a material-specific transition temperature.

Bei Ausführungsbeispielen kann das supraleitende Material eines der folgenden Materialien sein: Niob, Aluminium, Blei, Indium, Zink, Tantal oder Niobnitrid.In embodiments, the superconducting material may be one of the following materials: niobium, aluminum, lead, indium, zinc, tantalum, or niobium nitride.

Bei Ausführungsbeispielen kann das nicht supraleitende Material eines der folgenden Materialien sein: Kupfer, Nickel, Gold oder Silber.In embodiments, the non-superconducting material may be one of the following materials: copper, nickel, gold, or silver.

Bei Ausführungsbeispielen verlaufen die zumindest zwei Streifenleitungen parallel [z.B. mit einem konstanten Abstand] zueinander.In embodiments, the at least two striplines run parallel [e.g., with a constant distance] to each other.

Bei Ausführungsbeispielen sind die zumindest zwei Streifenleitungen [z.B. mechanisch und/oder elektrisch] miteinander verbunden.In embodiments, the at least two striplines are connected to each other [e.g., mechanically and/or electrically].

Bei Ausführungsbeispielen sind die zumindest zwei Streifenleitungen direkt [d.h. ohne Adhäsionsschicht und/oder ohne Diffusionsbarriere] [mechanisch und/oder elektrisch] miteinander verbunden.In embodiments, the at least two striplines are directly [i.e., without an adhesion layer and/or without a diffusion barrier] [mechanically and/or electrically] connected to one another.

Bei Ausführungsbeispielen sind zumindest zwei Streifenleitungen mittels einer Adhäsionsschicht [z.B. Titan (Ti), Titan-Wolfram (Ti-W), Chrom (Cr)] und/oder mittels einer Diffusionsbarriere [z.B. Titandioxid (TiO2) oder Titannitrid (TiN)] [mechanisch und/oder elektrisch] miteinander verbunden.In embodiments, at least two striplines are connected to one another [mechanically and/or electrically] by means of an adhesion layer [e.g., titanium (Ti), titanium-tungsten (Ti-W), chromium (Cr)] and/or by means of a diffusion barrier [e.g., titanium dioxide (TiO2) or titanium nitride (TiN)].

Beispielsweise erfordert das Aufeinanderstapeln von zwei Metallschichten in der Regel keine Adhäsionsschicht zwischen den Metallschichten, da Metall auf Metall eine gute Adhäsion bietet. Für manche Metallkombinationen ist jedoch eine Diffusionsbarriere [z.B. Titandioxid (TiO2) oder Titannitrid (TiN)] dazwischen erforderlich, um eine Bildung einer Legierung der zwei Metalle zu verhindern.For example, stacking two metal layers typically does not require an adhesion layer between the metal layers, as metal-to-metal adhesion provides good adhesion. However, for some metal combinations, a diffusion barrier [e.g., titanium dioxide (TiO2) or titanium nitride (TiN)] is required between them to prevent the formation of an alloy between the two metals.

Bei Ausführungsbeispielen kann das Metall des Mittelleiters und/oder der ersten Metallisierung und/oder zweiten Metallisierung mit dem Substrat [z.B. Polymersubstrat] mittels einer Adhäsionsschicht [z.B. Titan (Ti), Titan-Wolfram (Ti-W), Chrom (Cr), ...] verbunden werden. In Abhängigkeit vom Metall kann aber auch auf die Adhäsionsschicht verzichtet werden.In embodiments, the metal of the center conductor and/or the first metallization and/or the second metallization can be bonded to the substrate [e.g., polymer substrate] by means of an adhesion layer [e.g., titanium (Ti), titanium-tungsten (Ti-W), chromium (Cr), ...]. Depending on the metal, however, the adhesion layer may also be omitted.

Bei Ausführungsbeispielen weist eine dritte Streifenleitung der zumindest zwei Streifenleitungen ein supraleitendes Material auf, wobei die zweite Streifenleitung zwischen der ersten Streifenleitung und der dritten Streifenleitung angeordnet ist.In embodiments, a third stripline of the at least two striplines comprises a superconducting material, wherein the second stripline is arranged between the first stripline and the third stripline.

Beispielsweise kann die erste Streifenleitung Kupfer, die zweite Streifenleitung Niob und die dritte Streifenleitung Kupfer aufweisen.For example, the first stripline may comprise copper, the second stripline may comprise niobium, and the third stripline may comprise copper.

Bei Ausführungsbeispielen weist eine dritte Streifenleitung der zumindest zwei Streifleitungen ein nicht supraleitendes Material auf, wobei die erste Streifenleitung zwischen der zweiten Streifenleitung und der dritten Streifenleitung angeordnet ist.In embodiments, a third stripline of the at least two striplines comprises a non-superconducting material, wherein the first stripline is arranged between the second stripline and the third stripline.

Beispielsweise kann die zweite Streifenleitung Niob, die erste Streifenleitung Kupfer und die dritte Streifenleitung Niob aufweisen.For example, the second stripline may comprise niobium, the first stripline may comprise copper, and the third stripline may comprise niobium.

Bei Ausführungsbeispielen ist die zweite Streifenleitung eingebettet zwischen der ersten Streifenleitung und der dritten Streifenleitung.In embodiments, the second stripline is embedded between the first stripline and the third stripline.

Bei Ausführungsbeispielen ist die erste Streifenleitung eingebettet zwischen der zweiten Streifenleitung und der dritten Streifenleitung.In embodiments, the first stripline is embedded between the second stripline and the third stripline.

Beispielsweise können die drei Streifenleitungen durch drei Materialschichten implementiert sein, wobei eine der drei Materialschichten zwischen zwei andere der drei Materialschichten eingebettet ist.For example, the three striplines may be implemented by three material layers, with one of the three material layers being embedded between two other of the three material layers.

Bei Ausführungsbeispielen umfassen die erste Metallisierung und/oder die zweite Metallisierung jeweils zumindest zwei Metallisierungslagen, wobei zumindest eine Metallisierungslage der zumindest zwei Metallisierungslagen ein supraleitendes Material aufweist.In embodiments, the first metallization and/or the second metallization each comprise at least two metallization layers, wherein at least one metallization layer of the at least two metallization layers comprises a superconducting material.

Bei Ausführungsbeispielen weist eine erste Metallisierungslage der zumindest zwei Metallisierungslagen ein erstes supraleitendes Material auf, wobei eine zweite Metallisierungslage der zumindest zwei Metallisierungslagen ein zweites supraleitendes Material aufweistIn embodiments, a first metallization layer of the at least two metallization layers comprises a first superconducting material, wherein a second metallization layer of the at least two metallization layers comprises a second superconducting material

Bei Ausführungsbeispielen weist eine erste Metallisierungslage der zumindest zwei Metallisierungslagen ein supraleitendes Material auf, wobei eine zweite Metallisierungslage der zumindest zwei Metallisierungslagen ein nicht supraleitendes Material aufweist.In embodiments, a first metallization layer of the at least two metallization layers comprises a superconducting material, wherein a second metallization layer of the at least two metallization layers comprises a non-superconducting material.

Bei Ausführungsbeispielen weist das flexible Substrat Polyimid auf.In embodiments, the flexible substrate comprises polyimide.

Bei Ausführungsbeispielen ist ein erster Abstand zwischen dem Mittelleiter und der ersten Metallisierung kleiner oder größer als ein zweiter Abstand zwischen dem Mittelleiter und der zweiten Metallisierung.In embodiments, a first distance between the center conductor and the first metallization is smaller or larger than a second distance between the center conductor and the second metallization.

Bei Ausführungsbeispielen sind die erste Metallisierung und die zweite Metallisierung über eine Mehrzahl von Vias [z.B. elektrisch] miteinander verbunden.In embodiments, the first metallization and the second metallization are connected to one another via a plurality of vias [e.g., electrically].

Bei Ausführungsbeispielen umfassen die Mehrzahl von Vias jeweils zwei [z.B. in Bezug zu der ersten und/oder zweiten Metallisierung senkrecht verlaufende] Vialagen, wobei eine erste Vialage der zwei Vialagen ein supraleitendes Material aufweist, und wobei eine zweite Vialage der Vialagen ein nicht supraleitendes Material aufweist.In embodiments, the plurality of vias each comprise two via layers [e.g., extending perpendicularly with respect to the first and/or second metallization], wherein a first via layer of the two via layers comprises a superconducting material, and wherein a second via layer of the via layers comprises a non-superconducting material.

Bei Ausführungsbeispielen ist der Mittelleiter ein erster Mittelleiter, wobei der flexible Wellenleiter einen zweiten Mittelleiter aufweist, der beabstandet zu dem ersten Mittelleiter angeordnet ist [z.B. parallel oder vertikal versetzt zum ersten Mittelleiter].In embodiments, the center conductor is a first center conductor, wherein the flexible waveguide has a second center conductor arranged spaced apart from the first center conductor [e.g., parallel or vertically offset from the first center conductor].

Bei Ausführungsbeispielen ist der zweite Mittelleiter in dem flexiblen Substrat eingebettet.In embodiments, the second center conductor is embedded in the flexible substrate.

Bei Ausführungsbeispielen kann der zweite Mittelleiter identisch strukturiert/aufgebaut sein, wie der erste Mittelleiter. Insbesondere kann der zweite Mittelleiter zumindest zwei Streifenleitungen umfassen, wobei zumindest eine der zumindest zwei Streifenleitungen ein supraleitendes Material aufweist. Beispielsweise kann eine erste Streifenleitung ein erstes supraleitendes Material aufweisen, während eine zweite Streifenleitung ein zweites supraleitendes Material aufweist, wobei das erste supraleitendende Material und das zweite supraleitende Material unterschiedlich sind. Natürlich kann auch eine erste Streifenleitung der zumindest zwei Streifenleitungen ein supraleitendes Material aufweisen, wobei eine zweite Streifenleitung der zumindest zwei Streifenleitungen ein nicht supraleitendes Material aufweisen kann.In embodiments, the second center conductor can be structured/constructed identically to the first center conductor. In particular, the second center conductor can comprise at least two striplines, wherein at least one of the at least two striplines comprises a superconducting material. For example, a first stripline can comprise a first superconducting material, while a second stripline comprises a second superconducting material, wherein the first superconducting material and the second superconducting material are different. Of course, a first stripline of the at least two striplines can also comprise a superconducting material, wherein a second stripline of the at least two striplines can comprise a non-superconducting material.

Bei Ausführungsbeispielen sind der erste Mittelleiter und der zweite Mittelleiter in dem Substrat nebeneinander in Bezug auf die erste und/oder zweite Metallisierung [z.B. in Bezug auf eine Gerade, die parallel zur ersten und/oder zweiten Metallisierung verläuft] angeordnet [z.B. so dass der erste Mittelleiter und der zweite Mittelleiter eine Gerade [z.B. in unterschiedlichen Punkten] schneiden, die parallel zur ersten und/oder zweiten Metallisierung verläuft].In embodiments, the first center conductor and the second center conductor are arranged in the substrate next to each other with respect to the first and/or second metallization [e.g., with respect to a straight line running parallel to the first and/or second metallization] [e.g., such that the first center conductor and the second center conductor intersect a straight line [e.g., at different points] running parallel to the first and/or second metallization].

Beispielsweise können der erste Mittelleiter und der zweite Mittelleiter den gleichen Abstand zur ersten und/oder zweiten Metallisierung aufweisen [z.B. und unterschiedliche Abstände zu der Mehrzahl von Vias aufweisen.For example, the first center conductor and the second center conductor may have the same distance to the first and/or second metallization [e.g., and different distances to the plurality of vias.

Bei Ausführungsbeispielen sind der erste Mittelleiter und der zweite Mittelleiter in dem Substrat übereinander in Bezug auf die erste und/oder zweite Metallisierung [z.B. in Bezug auf eine Gerade, die Senkrecht auf der ersten und/oder zweiten Metallisierung steht] angeordnet [z.B. so dass der erste Mittelleiter und der zweite Mittelleiter eine gerade [z.B. in unterschiedlichen Punkten] schneiden, die senkrecht auf der ersten und/oder zweiten Metallisierung steht].In embodiments, the first center conductor and the second center conductor are arranged one above the other in the substrate with respect to the first and/or second metallization [e.g., with respect to a straight line perpendicular to the first and/or second metallization] [e.g., such that the first center conductor and the second center conductor intersect a straight line [e.g., at different points] perpendicular to the first and/or second metallization].

Beispielsweise können der erste Mittelleiter und der zweite Mittelleiter unterschiedliche Abstände zur ersten und/oder zweiten Metallisierung aufweisen [z.B. und gleiche Abstände zu der Mehrzahl von Vias aufweisen].For example, the first center conductor and the second center conductor may have different distances to the first and/or second metallization [e.g., and have equal distances to the plurality of vias].

Bei Ausführungsbeispielen sind der erste Mittelleiter und der zweite Mittelleiter über zumindest ein Via miteinander [z.B. elektrisch] verbunden.In embodiments, the first center conductor and the second center conductor are connected to each other [e.g., electrically] via at least one via.

Bei Ausführungsbeispielen ist das Substrat ein erstes Substrat, wobei der flexible Wellenleiter ein zweites Substrat und eine dritte Metallisierung [z.B. dritte Schirmungsmetallisierung] aufweist, wobei das zweite Substrat zwischen der zweiten Metallisierung und der dritten Metallisierung angeordnet ist, wobei der zweite Mittelleiter in dem zweiten Substrat eingebettet ist.In embodiments, the substrate is a first substrate, wherein the flexible waveguide comprises a second substrate and a third metallization [e.g., third shield metallization], wherein the second substrate is disposed between the second metallization and the third metallization, wherein the second center conductor is embedded in the second substrate.

Weitere Ausführungsbeispiele schaffen einen Quantencomputer, mit folgenden Merkmalen: einem Quantenprozessor, einem Signalerzeuger und/oder Signalauswerter, und zumindest einem flexiblen Wellenleiter gem. einem der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele zur Signalübertragung zwischen dem Quantenprozessor und dem Signalerzeuger und/oder Signalauswerter.Further embodiments provide a quantum computer having the following features: a quantum processor, a signal generator and/or signal evaluator, and at least one flexible waveguide according to one of the embodiments described herein for signal transmission between the quantum processor and the signal generator and/or signal evaluator.

Bei Ausführungsbeispielen ist der Quantenprozessor ausgebildet, um bei einer kryogenen Temperatur [z.B. einer Temperatur von weniger als 1 K] zu arbeiten.In embodiments, the quantum processor is configured to operate at a cryogenic temperature [e.g., a temperature of less than 1 K].

Bei Ausführungsbeispielen ist der Signalerzeuger und/oder Signalauswerter ausgebildet, um bei einer kryogenen Temperatur [z.B. einer Temperatur von weniger als 1 K] oder einer nicht-kryogenen Temperatur [z.B. einer Temperatur von mehr als 253 K] zu arbeiten.In embodiments, the signal generator and/or signal evaluator is configured to operate at a cryogenic temperature [e.g., a temperature of less than 1 K] or a non-cryogenic temperature [e.g., a temperature of more than 253 K].

Bei Ausführungsbeispielen kann der flexible Wellenleiter eine Anschlussfläche aufweisen, wobei die Anschlussfläche in einer Ebene der ersten Metallisierung angeordnet ist und von der ersten Metallisierung [z.B. elektrisch] isoliert ist, wobei die Anschlussfläche mit dem Mittelleiter [z.B. elektrisch] verbunden ist [z.B. über ein oder mehrere Vias].In embodiments, the flexible waveguide may have a pad, wherein the pad is arranged in a plane of the first metallization and is [e.g., electrically] insulated from the first metallization, wherein the pad is [e.g., electrically] connected to the center conductor [e.g., via one or more vias].

Bei Ausführungsbeispielen kann der flexible Wellenleiter eine Mehrzahl von Vias aufweisen, die so angeordnet sind, dass die Mehrzahl von Vias den Mittelleiter und die Anschlussfläche umgeben.In embodiments, the flexible waveguide may include a plurality of vias arranged such that the plurality of vias surround the center conductor and the pad.

Bei Ausführungsbeispielen kann der flexible Wellenleiter eine erste Anschlussfläche und eine zweite Anschlussfläche aufweisen, wobei die erste Anschlussfläche und die zweite Anschlussfläche in einer Ebene der ersten Metallisierung angeordnet sind und von der ersten Metallisierung [z.B. elektrisch] isoliert sind, wobei die erste Anschlussfläche mit dem ersten Mittelleiter und die zweite Anschlussfläche mit dem zweiten Mittelleiter [z.B. elektrisch] verbunden sind.In embodiments, the flexible waveguide may have a first pad and a second pad, wherein the first pad and the second pad are arranged in a plane of the first metallization and are isolated from the first metallization [e.g., electrically], wherein the first pad is connected to the first center conductor and the second pad is connected to the second center conductor [e.g., electrically].

Bei Ausführungsbeispielen kann der flexible Wellenleiter eine Mehrzahl von Vias aufweisen, wobei die Mehrzahl von Vias so angeordnet sind, dass die Mehrzahl von Vias den ersten Mittelleiter und die erste Anschlussfläche umgeben, den zweiten Mittelleiter und die zweite Anschlussfläche umgeben, und den ersten Mittelleiter und die erste Anschlussfläche von dem zweiten Mittelleiter und der zweiten Anschlussfläche abschirmen.In embodiments, the flexible waveguide may include a plurality of vias, wherein the plurality of vias are arranged such that the plurality of vias surround the first center conductor and the first pad, surround the second center conductor and the second pad, and shield the first center conductor and the first pad from the second center conductor and the second pad.

Bei Ausführungsbeispielen können die erste Anschlussfläche und die zweite Anschlussfläche benachbart zu einem Ende des flexiblen Wellenleiters angeordnet sein, wobei die erste Anschlussfläche und die zweite Anschlussfläche unterschiedliche Abstände zu dem Ende des Wellenleiters aufweisen.In embodiments, the first terminal surface and the second terminal surface may be arranged adjacent to an end of the flexible waveguide, wherein the first terminal surface and the second terminal surface have different distances from the end of the waveguide.

Weitere Ausführungsbeispiele schaffen einen Satellit, mit folgenden Merkmalen: zumindest einer externen Antenne, einer Sende- und/oder Empfangseinrichtung, und zumindest einem Wellenleiter gemäß einem der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele zur Signalübertragung zwischen der zumindest einen externen Antenne und der Sende- und/oder Empfangseinrichtung.Further embodiments provide a satellite having the following features: at least one external antenna, a transmitting and/or receiving device, and at least one waveguide according to one of the embodiments described herein for signal transmission between the at least one external antenna and the transmitting and/or receiving device.

Weiter Ausführungsbeispiele schaffen ein Kraftfahrzeug, mit folgenden Merkmalen: einem Steuergerät, einem Sensor, und zumindest einem Wellenleiter gemäß einem der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele zur Signalübertragung zwischen dem Steuergerät und dem Sensor.Further embodiments provide a motor vehicle having the following features: a control unit, a sensor, and at least one waveguide according to one of the embodiments described herein for signal transmission between the control unit and the sensor.

Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Wellenleiters. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens einer ersten Lage eines flexiblen Substrats. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines Mittelleiters auf der ersten Lage des flexiblen Substrats, wobei der Mittelleiter zumindest zwei Streifenleitungen umfasst, und wobei zumindest eine Streifenleitung der zumindest zwei Streifenleitungen ein supraleitendes Material aufweist. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens einer zweiten Lage des flexiblen Substrats auf der ersten Lage des flexiblen Substrats und dem Mittelleiter, sodass der Mittelleiter zwischen der ersten Lage des flexiblen Substrats und der zweiten Lage des flexiblen Substrats eingebettet ist. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens einer ersten Metallisierung und einer zweiten Metallisierung, wobei die erste Metallisierung auf einer ersten Seite eines Stapels aus der ersten Lage des flexiblen Substrats und der zweiten Lage des flexiblen Substrats bereitgestellt wird, und wobei die zweite Metallisierung auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Stapels bereitgestellt wird.Further embodiments provide a method for producing a flexible waveguide. The method comprises a step of providing a first layer of a flexible substrate. The method further comprises a step of providing a center conductor on the first layer of the flexible substrate, wherein the center conductor comprises at least two striplines, and wherein at least one stripline of the at least two striplines comprises a superconducting material. The method further comprises a step of providing a second layer of the flexible substrate on the first layer of the flexible substrate and the center conductor, such that the center conductor is embedded between the first layer of the flexible substrate and the second layer of the flexible substrate. The method further comprises a step of providing a first metallization and a second metallization, wherein the first metallization is provided on a first side of a stack of the first layer of the flexible substrate and the second layer of the flexible substrate, and wherein the second metallization is provided on a second side of the stack opposite the first side.

Bei Ausführungsbeispielen umfasst das Bereitstellen des Mittelleiters ein Bereitstellen einer Adhäsionsschicht und/oder einer Diffusionsbarriere zwischen der ersten Streifenleitung und der zweiten Streifenleitung.In embodiments, providing the center conductor comprises providing an adhesion layer and/or a diffusion barrier between the first stripline and the second stripline.

Bei Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Bereitstellens einer Mehrzahl von Vias zwischen der ersten Metallisierung und der zweiten Metallisierung [z.B. wobei die Vias die erste Metallisierung und die zweite Metallisierung [z.B. elektrisch] miteinander verbinden].In embodiments, the method further comprises a step of providing a plurality of vias between the first metallization and the second metallization [e.g., wherein the vias [e.g., electrically connect] the first metallization and the second metallization to each other].

Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Wellenleiters. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens einer ersten Lage eines flexiblen Substrats des flexiblen Wellenleiters. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Bildens zumindest eines Lochs durch die erste Lage des flexiblen Substrats. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des beidseitigen Beschichtens [z.B. durch Sputtern, thermische Aufdampfung, oder Elektroplattieren] der ersten Lage des flexiblen Substrats mit einer ersten Metallisierung, wobei bei dem beidseitigen Beschichten Seitenwände des zumindest eine Lochs mit der ersten Metallisierung beschichtet werden, um zumindest ein Via zu erhalten. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Strukturierens [z.B. durch eine Kombination aus Fotolithografie und Ätzen [z.B. nass chemisch und/oder plasmagestützt] der ersten Metallisierung, um auf einer ersten Seite der ersten Lage des flexiblen Substrats einen Mittelleiter des flexiblen Wellenleiters zu erhalten und um auf einer der ersten Seite abgewandten zweite Seite der ersten Lage des flexiblen Substrats eine Anschlussfläche zur elektrischen Kontaktierung des Mittelleiters zu erhalten, wobei die Anschlussfläche und der Mittelleiter über das zumindest eine Via [elektrisch] miteinander verbunden sind. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens einer zweiten Lage des flexiblen Substrats auf der ersten Seite der ersten Lage des flexiblen Substrats. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Bildens einer Mehrzahl von Löchern durch die erste Lage und die zweite Lage des flexiblen Substrats. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des beidseitigen Beschichtens des flexiblen Substrats mit einer zweiten Metallisierung, wobei bei dem beidseitigen Beschichten Seitenwände der Mehrzahl von Löchern mit der zweiten Metallisierung beschichtet werden, um eine Mehrzahl von Vias zu erhalten. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Strukturierens der zweiten Metallisierung, um eine erste Schirmungsmetallisierung des flexiblen Wellenleiters zu erhalten.Further embodiments provide a method for producing a flexible waveguide. The method comprises a step of providing a first layer of a flexible substrate of the flexible waveguide. The method further comprises a step of forming at least one hole through the first layer of the flexible substrate. The method further comprises a step of coating both sides of the first layer of the flexible substrate with a first metallization [e.g., by sputtering, thermal vapor deposition, or electroplating], wherein, during the both-sided coating, side walls of the at least one hole are coated with the first metallization to obtain at least one via. The method further comprises a step of structuring [e.g., by a combination of photolithography and etching [e.g., wet chemical and/or plasma-assisted] the first metallization in order to obtain a center conductor of the flexible waveguide on a first side of the first layer of the flexible substrate and to obtain a connection area for electrically contacting the center conductor on a second side of the first layer of the flexible substrate facing away from the first side, wherein the connection area and the center conductor are electrically connected to one another via the at least one via. The method further comprises a step of providing a second layer of the flexible substrate on the first side of the first layer of the flexible substrate. The method further comprises a step of forming a plurality of holes through the first layer and the second layer of the flexible substrate. The method further comprises a step of coating the flexible substrate on both sides with a second metallization, wherein, during the double-sided coating, side walls of the plurality of holes are coated with the second metallization in order to obtain a plurality of vias. Furthermore, the method comprises a step of structuring the second metallization to obtain a first shielding metallization of the flexible waveguide.

Bei Ausführungsbeispielen kann die erste Metallisierung zumindest zwei erste Metallisierungslagen umfassen, wobei eine erste Lage der zumindest zwei ersten Metallisierungslagen ein supraleitendes Material aufweist, und wobei eine zweite Lage der zumindest zwei ersten Metallisierungslagen ein nicht supraleitendes Material aufweist.In embodiments, the first metallization may comprise at least two first metallization layers, wherein a first layer of the at least two first metallization layers comprises a superconducting material, and wherein a second layer of the at least two first metallization layers comprises a non-superconducting material.

Bei Ausführungsbeispielen kann die zweite Metallisierung zumindest zwei zweite Metallisierungslagen umfassen, wobei eine dritte Lage der zumindest zwei zweiten Metallisierungslagen ein supraleitendes Material aufweist, und wobei eine vierte Lage der zumindest zwei zweiten Metallisierungslagen ein nicht supraleitendes Material aufweist.In embodiments, the second metallization may comprise at least two second metallization layers, wherein a third layer of the at least two second metallization layers comprises a superconducting material, and wherein a fourth layer of the at least two second metallization layers comprises a non-superconducting material.

Bei Ausführungsbeispielen können die Mehrzahl von Vias so angeordnet sein, dass die Mehrzahl von Vias den Mittelleiter und die Anschlussfläche umgeben.In embodiments, the plurality of vias may be arranged such that the plurality of vias surround the center conductor and the pad.

Bei Ausführungsbeispielen kann der Mittelleiter ein erster Mittelleiter sein, wobei die Anschlussfläche eine erste Anschlussfläche ist, wobei beim Strukturieren der ersten Metallisierung ein zweiter Mittelleiter und eine zweite Anschlussfläche gebildet werden, wobei der zweite Mittelleiter und die zweite Anschlussfläche über eine Via miteinander verbunden sind, wobei die Mehrzahl von Vias so angeordnet sind, dass die Mehrzahl von Vias den ersten Mittelleiter und die erste Anschlussfläche umgeben, den zweiten Mittelleiter und die zweite Anschlussfläche umgeben, und den ersten Mittelleiter und die erste Anschlussfläche von dem zweiten Mittelleiter und der zweiten Anschlussfläche abschirmen.In embodiments, the center conductor may be a first center conductor, wherein the pad is a first pad, wherein a second center conductor and a second pad are formed during patterning of the first metallization, wherein the second center conductor and the second pad are connected to each other via a via, wherein the plurality of vias are arranged such that the plurality of vias surround the first center conductor and the first pad, surround the second center conductor and the second pad, and shield the first center conductor and the first pad from the second center conductor and the second pad.

Bei Ausführungsbeispielen können die erste Anschlussfläche und die zweite Anschlussfläche in Wellenausbreitungsrichtung des flexiblen Wellenleiters unterschiedliche Abstände zu einem Ende des Wellenleiters aufweisen.In embodiments, the first connection surface and the second connection surface may have different distances from one end of the waveguide in the wave propagation direction of the flexible waveguide.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

  • 1a eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter quer zur Wellenausbreitungsrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 1b eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter längs zur Wellenausbreitungsrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 2 eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter quer zur Wellenausbreitungsrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 3a eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter quer zur Wellenausbreitungsrichtung, wobei der Wellenleiter einen Mittelleiter mit zwei Streifenleitungen als Supraleiter und Normalleiter aufweist, gem. einem Ausführungsbeispiel,
  • 3b eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter quer zur Wellenausbreitungsrichtung, wobei der Wellenleiter einen Mittelleiter mit drei Streifenleitungen als Supraleiter und Normalleiter aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 4a in einem Diagramm einen Verlauf der simulierten Einfügungsdämpfung in dB eines flexiblen Wellenleiters mit Supra- und Normalleiter aufgetragen über die Frequenz in GHz,
  • 4b in einem Diagramm einen Verlauf der simulierten Einfügungsdämpfung in dB eines Niobwellenleiters aufgetragen über die Frequenz in GHz,
  • 5 eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter quer zur Wellenausbreitungsrichtung, wobei der flexible Wellenleiter zwei Mittelleiter aufweist, die in unterschiedlichen Substraten eingebettet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 6a eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter quer zur Wellenausbreitungsrichtung, wobei der flexible Wellenleiter zwei nebeneinander angeordnete Mittelleiter aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 6b eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter quer zur Wellenausbreitungsrichtung, wobei der flexible Wellenleiter zwei übereinander angeordnete Mittelleiter aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 7 eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter quer zur Wellenausbreitungsrichtung, wobei der flexible Wellenleiter zwei übereinander angeordnete Mittelleiter aufweist, die über Vias miteinander verbunden sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 8 eine schematische Schnittansicht quer zur Wellenausbreitungsrichtung eines Mittelleiters mit drei Streifenleitungen, wobei eine erste Streifenleitung zwischen einer zweiten Streifenleitung und einer dritten Streifenleitung eingebettet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines flexiblen Wellenleiters, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 10a-g schematische Schnittansichten des flexiblen Wellenleiters nach unterschiedlichen Schritten eines Herstellungsverfahrens zum Herstellen des flexiblen Wellenleiters, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 11 eine schematische Ansicht von Anschlussflächen des flexiblen Wellenleiters, gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 12 ein schematisches Blockschaltbild eines Quantencomputers, gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
  • 13 ein schematisches Blockschaltbild eines Satelliten mit einem flexiblen Wellenleiter, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Embodiments of the present invention are described in more detail with reference to the accompanying figures. They show:
  • 1a a schematic sectional view through a flexible waveguide transverse to the wave propagation direction, according to an embodiment,
  • 1b a schematic sectional view through a flexible waveguide along the wave propagation direction, according to an embodiment,
  • 2 a schematic sectional view through a flexible waveguide transverse to the wave propagation direction, according to an embodiment,
  • 3a a schematic sectional view through a flexible waveguide transverse to the wave propagation direction, wherein the waveguide has a center conductor with two striplines as superconductors and normal conductors, according to an embodiment,
  • 3b a schematic sectional view through a flexible waveguide transverse to the wave propagation direction, wherein the waveguide has a center conductor with three striplines as superconductors and normal conductors, according to an embodiment,
  • 4a in a diagram a curve of the simulated insertion loss in dB of a flexible waveguide with superconductor and normal conductor plotted against the frequency in GHz,
  • 4b in a diagram a curve of the simulated insertion loss in dB of a niobium waveguide plotted against the frequency in GHz,
  • 5 a schematic sectional view through a flexible waveguide transverse to the wave propagation direction, wherein the flexible waveguide has two center conductors embedded in different substrates, according to an embodiment,
  • 6a a schematic sectional view through a flexible waveguide transverse to the wave propagation direction, wherein the flexible waveguide has two center conductors arranged side by side, according to an embodiment,
  • 6b a schematic sectional view through a flexible waveguide transverse to the wave propagation direction, wherein the flexible waveguide has two center conductors arranged one above the other, according to an embodiment,
  • 7 a schematic sectional view through a flexible waveguide transverse to the wave propagation direction, wherein the flexible waveguide has two center conductors arranged one above the other, which are connected to one another via vias, according to an embodiment,
  • 8 a schematic sectional view transverse to the wave propagation direction of a center conductor with three striplines, wherein a first stripline is embedded between a second stripline and a third stripline, according to an embodiment,
  • 9 a flowchart of a method for producing a flexible waveguide, according to an embodiment,
  • 10a -g schematic sectional views of the flexible waveguide after different steps of a manufacturing method for producing the flexible waveguide, according to an embodiment,
  • 11 a schematic view of connection surfaces of the flexible waveguide, according to an embodiment,
  • 12 a schematic block diagram of a quantum computer, according to an embodiment, and
  • 13 a schematic block diagram of a satellite with a flexible waveguide, according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, so dass deren Beschreibung untereinander austauschbar ist.In the following description of the embodiments of the present invention, identical or equivalent elements in the figures are provided with the same reference numerals so that their description is interchangeable.

1. Flexibler Wellenleiter1. Flexible waveguide

Der im Folgenden beschriebene (hochintegrierte) flexible Wellenleiter ermöglicht es, eine Vielzahl hochfrequenter Signale auf geringem Platz und mit geringem Querschnitt zu übertragen. Dadurch kann sowohl das Platzproblem gelöst als auch der passive Wärmeeintrag durch die Kabel reduziert (oder sogar minimiert) werden.The (highly integrated) flexible waveguide described below enables the transmission of a wide range of high-frequency signals in a small space and with a small cross-section. This can both solve the space problem and reduce (or even minimize) the passive heat input through the cables.

1a zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter 100 quer (senkrecht) zur Wellenausbreitungsrichtung, während 1b eine schematische Schnittansicht durch den flexiblen Wellenleiter längs zur Wellenausbreitungsrichtung zeigt, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Wellenleiter 100 umfasst eine erste Metallisierung 102 (z.B. erste Schirmungsmetallisierung), eine zweite Metallisierung 104 (z.B. zweite Schirmungsmetallisierung), ein flexibles Substrat 106, das zwischen der ersten Metallisierung 102 und der zweiten Metallisierung 104 angeordnet ist, und einen Mittelleiter 108 (oder Innenleiter), der in dem flexiblen Substrat 106 eingebettet ist. Der Mitteileiter 108 umfasst zumindest zwei Streifenleitungen 110_1, 110_2, wobei zumindest eine der zumindest zwei Streifenleitungen ein supraleitendes Material aufweist. 1a shows a schematic sectional view through a flexible waveguide 100 transverse (perpendicular) to the wave propagation direction, while 1b shows a schematic sectional view through the flexible waveguide along the wave propagation direction, according to one embodiment. The waveguide 100 comprises a first metallization 102 (e.g., first shielding metallization), a second metallization 104 (e.g., second shielding metallization), a flexible substrate 106 arranged between the first metallization 102 and the second metallization 104, and a center conductor 108 (or inner conductor) embedded in the flexible substrate 106. The center conductor 108 comprises at least two striplines 110_1, 110_2, wherein at least one of the at least two striplines comprises a superconducting material.

Bei Ausführungsbeispielen kann eine erste Streifenleitung 110_1 der zumindest zwei Streifenleitungen 110_1, 110_2 ein erstes supraleitendes Material aufweisen, wobei eine zweite Streifenleitung 110_2 der zumindest zwei Streifenleitungen 110_1, 110_2 ein zweites supraleitendes Material aufweisen kann, wobei das erste supraleitende Material und das zweite supraleitende Material unterschiedlich sind.In embodiments, a first stripline 110_1 of the at least two striplines 110_1, 110_2 may comprise a first superconducting material, wherein a second stripline 110_2 of the at least two striplines 110_1, 110_2 may comprise a second superconducting material, wherein the first superconducting material and the second superconducting material are different.

Das erste supraleitende Material und das zweite supraleitende Material können zwei unterschiedliche supraleitende Materialien der in Tabelle 1 genannten supraleitenden Materialien sein, wie z.B. Niob und Aluminium, Niob und Blei oder Niob und Aluminium. Es sei hierbei darauf hingewiesen, dass die zwei unterschiedlichen supraleitenden Materialien nicht auf bestimmte Materialkombination beschränkt sind, vielmehr können die in Tabelle 1 genannten supraleitenden Materialien beliebig miteinander kombiniert werden. Mit anderen Worten, jedes der in Tabelle 1 genannten supraleitenden Materialien kann mit einem beliebig anderen in der Tabelle 1 genannten supraleitenden Material kombiniert werden.The first superconducting material and the second superconducting material can be two different superconducting materials from the superconducting materials listed in Table 1, such as niobium and aluminum, niobium and lead, or niobium and aluminum. It should be noted that the two different superconducting materials are not limited to a specific material combination; rather, the superconducting materials listed in Table 1 can be arbitrarily combined. In other words, any of the superconducting materials listed in Table 1 can be combined with any other superconducting material listed in Table 1.

Bei Ausführungsbeispielen kann eine erste Streifenleitung 110_1 der zumindest zwei Streifenleitungen 110_1, 110_2 ein supraleitendes Material aufweisen, wobei eine zweite Streifenleitung 110_2 der zumindest zwei Streifenleitungen 110_1, 110_2 ein nicht supraleitendes Material aufweisen kann.In embodiments, a first stripline 110_1 of the at least two striplines 110_1, 110_2 may comprise a superconducting material, wherein a second stripline 110_2 of the at least two striplines 110_1, 110_2 may comprise a non-superconducting material.

Das supraleitende Material kann hierbei ein beliebiges in Tabelle 1 genanntes supraleitendes Material sein, während das nicht-supraleitende Material ein beliebiges in Tabelle 2 genanntes nicht supraleitendes Material sein kann. Beispielsweise kann das supraleitende Material eines sein aus Niob, Aluminium, Blei, Indium, Zink, Tantal und Niobnitrid, während das nicht-supraleitende Material eines sein kann aus Kupfer, Gold und Silber. Es sei hierbei darauf hingewiesen, dass das supraleitende Material und das nicht-supraleitende Material nicht auf bestimmte Materialkombination beschränkt sind, vielmehr können die in Tabelle 1 genannten supraleitenden Materialien und die in Tabelle 2 genannten nicht-supraleitenden Materialien beliebig miteinander kombiniert werden. Mit anderen Worten, jedes der in Tabelle 1 genannten supraleitenden Materialien kann mit einem beliebig in der Tabelle 2 genannten nicht-supraleitenden Material kombiniert werden.The superconducting material can be any superconducting material listed in Table 1, while the non-superconducting material can be any non-superconducting material listed in Table 2. For example, the superconducting material can be one of niobium, aluminum, lead, indium, zinc, tantalum, and niobium nitride, while the non-superconducting material can be one of copper, gold, and silver. It should be noted that the superconducting material and the non-superconducting material are not limited to any specific material combination; rather, the superconducting materials listed in Table 1 and the non-superconducting materials listed in Table 2 can be arbitrarily combined. In other words, any of the superconducting materials listed in Table 1 can be combined with any non-superconducting material listed in Table 2.

Neben den supraleitenden Materialien sind in der nachfolgenden Tabelle 1 auch die Sprungtemperaturen, also die Temperaturen, ab dem die jeweiligen Materialien supraleitend sind, angegeben. Tabelle 1: Supraleitende Materialien und Sprungtemperatur [4] Element Symbol Sprungtemperatur Festkörper Normaldruck Sofern die in Klammern angegebene Bedingung erfüllt ist Aluminium Al 1,18 K 3,6 K (Film) Americium Am 1 K Beryllium Be 0,026 K 9,5 K (Film) Cadmium Cd 0,52 K Gallium Ga 1,08 K 8,6 K (Film) Hafnium Hf 0,38 K Quecksilber Hg 4,15 K Indium In 3,4 K 4,2 K (Film) Iridium Ir 0,1 K Kohlenstoffnanoröhre 15 K Lanthan La 6 K 12,8 K (20 GPa) Lutetium Lu 0,1 K 1,2 K (18 GPa) Molybdän Mo 0,92 K Niob Nb 9,25 K 9,7 K (4,5 GPa) Osmium Os 0,7 K Protactinium Pa 1,4 K Blei Pb 7,2 K Rhenium Re 1,7 K Rhodium Rh 0,000 035 K Ruthenium Ru 0,5 K Zinn Sn 3,7 K 4,7 K (Film) Tantal Ta 4,4 K 4,5 K (40 GPa) Technetium Tc 8,2 K Thorium Th 1,4 K Titan Ti 0,5 K Thallium Tl 2,4 K Uran U 1,3 K 2,2 K (1 GPa) Vanadium V 5,4 K 17,2 K (120 GPa) Wolfram W 0,01 K 5,5 K (Film) Zink Zn 0,85 K 1,6 K (Film) Zirconium Zr 0,6 K 11 K (30 GPa) In addition to the superconducting materials, Table 1 below also lists the transition temperatures, i.e., the temperatures above which the respective materials become superconducting. Table 1: Superconducting materials and transition temperatures [4] element symbol Transition temperature Solid state normal pressure If the condition specified in brackets is met aluminum Al 1.18 K 3.6K (movie) Americium On 1 K beryllium Be 0.026 K 9.5K (movie) cadmium CD 0.52 K gallium Ga 1.08 K 8.6K (movie) hafnium Hf 0.38 K mercury Hg 4.15 K Indium In 3.4 K 4.2K (movie) iridium Ir 0.1 K Carbon nanotube 15K Lanthan La 6 K 12.8 K (20 GPa) lutetium Lu 0.1 K 1.2 K (18 GPa) molybdenum Mon 0.92 K niobium Nb 9.25K 9.7 K (4.5 GPa) osmium Os 0.7 K Protactinium Pa 1.4 K Lead Pb 7.2 K rhenium re 1.7 K Rhodium Rh 0.000 035 K Ruthenium Ru 0.5 K tin Sn 3.7 K 4.7K (movie) Tantal Ta 4.4 K 4.5 K (40 GPa) Technetium Tc 8.2 K Thorium Th 1.4 K titanium Ti 0.5 K Thallium Tl 2.4 K uranium U 1.3 K 2.2 K (1 GPa) Vanadium V 5.4K 17.2 K (120 GPa) tungsten W 0.01 K 5.5K (movie) zinc Zn 0.85 K 1.6K (movie) Zirconium Zr 0.6 K 11 K (30 GPa)

In der nachfolgenden Tabelle 2 sind nicht-supraleitenden Materialien genannt. Tabelle 2: Nicht-supraleitende Materialien Element Symbol Gold Au Kupfer Cu Nickel Ni Silber Ag Non-superconducting materials are listed in Table 2 below. Table 2: Non-superconducting materials element symbol Gold Au copper Cu nickel No Silver Ag

Bei Ausführungsbeispielen können auch die anderen Metallisierungen (z.B. erste Metallisierung, zweite Metallisierung und/oder eine Mehrzahl von Vias (vgl. 3a und 3b) jeweils zwei Lagen aufweisen, wobei zumindest eine der zwei Lagen supraleitendes Material aufweist.In embodiments, the other metallizations (e.g. first metallization, second metallization and/or a plurality of vias (cf. 3a and 3b) each having two layers, wherein at least one of the two layers comprises superconducting material.

Bei Ausführungsbeispielen kann das Substrat ein Polymer aufweisen, wie z.B. Polyimid.In embodiments, the substrate may comprise a polymer, such as polyimide.

Gem. Ausführungsbeispielen lassen sich auf Basis von (Polyimid)-Folien bzw. (Polyimid)-Substraten, die mit verschiedenen Metallen (z.B. Kupfer, Niob, Aluminium, etc.) beschichtet werden, geeignete Wellenleiter für Hochfrequenzsignale herstellen. Wenn das Substrat mit supraleitenden Materialien beschichtet wird (z.B. Niob oder Aluminium) lassen sich somit auch supraleitende Kabel aufbauen. Bei Ausführungsbeispielen wird ein Wellenleiter wie, z.B. eine Streifenleitung (engl. stripline), mit mindestens drei Metalllagen realisiert.According to exemplary embodiments, suitable waveguides for high-frequency signals can be manufactured based on (polyimide) films or (polyimide) substrates coated with various metals (e.g., copper, niobium, aluminum, etc.). If the substrate is coated with superconducting materials (e.g., niobium or aluminum), superconducting cables can also be constructed. In exemplary embodiments, a waveguide, such as a stripline, is realized with at least three metal layers.

Bei Ausführungsbeispielen wird das Substrats mittels eines flexiblen Materials, wie Polyimid bzw. dünne Polyimidfolien implementiert, wodurch der ganze Wellenleiter in gewissen Grenzen flexibel ist und vergleichbar mit einem Kabel angewendet und gebogen werden kann.In embodiments, the substrate is implemented using a flexible material such as polyimide or thin polyimide films, whereby the entire waveguide is flexible within certain limits and can be used and bent in a similar way to a cable.

Durch eine geeignete Platzierung von Durchkontaktierungen (Vias) in regelmäßigen Abständen lässt sich zudem eine hinreichend hohe Schirmdämpfung erzielen, so dass auch bei nebeneinanderliegenden Wellenleitungen die Entkopplung beispielsweise kleiner als -60 dB oder darunter ist. Diese sog. Viazäune können sowohl einfach, als auch doppelt bzw. n-fach aneinandergereiht werden, um somit ein noch geringeres Nebensprechen zu erzielen, wobei n eine natürliche Zahl größer gleich Eins ist. Im Falle von mehrreihigen Viazäunen können diese, um eine noch höhere Signalintegrität zu erzielen, auch gegeneinander verschoben sein; zum Beispiel um ein halbes Viaraster.By appropriately placing vias at regular intervals, a sufficiently high shielding attenuation can be achieved, so that even with adjacent waveguides, the decoupling is less than -60 dB or less. These so-called via fences can be arranged singly, doubled, or n-fold in series to achieve even lower crosstalk, where n is a natural number greater than or equal to one. In the case of multi-row vias, In order to achieve even higher signal integrity, via fences can also be offset from each other; for example, by half a via grid.

Bei geeigneter Dimensionierung und hinreichenden Fertigungstoleranzen und Fertigungsmöglichkeiten lässt sich so ein sehr hoch integriertes und flexibles Kabel mit mehreren Wellenleitern realisieren, wie z.B. 100 Wellenleitern pro Zoll.With suitable dimensioning and sufficient manufacturing tolerances and capabilities, a very highly integrated and flexible cable with multiple waveguides can be realized, such as 100 waveguides per inch.

2 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter quer zur Wellenausbreitungsrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Mit anderen Worten, 2 zeigt einen Querschnitt eines flexiblen Wellenleiters (z.B. flexiblen Kabels) mit mehreren angedeuteten Leitungen und drei Metalllagen. Wie bereits in Bezug auf 1a und 1b beschrieben, umfasst der Wellenleiter 100 eine erste Metallisierung 102, eine zweite Metallisierung 104, ein flexibles Substrat 106, das zwischen der ersten Metallisierung 102 und der zweiten Metallisierung 104 angeordnet ist, und einen Mittelleiter 108, der in dem flexiblen Substrat 106 eingebettet ist. 2 shows a schematic sectional view through a flexible waveguide transverse to the wave propagation direction, according to an embodiment. In other words, 2 shows a cross-section of a flexible waveguide (e.g. flexible cable) with several indicated lines and three metal layers. As already mentioned with regard to 1a and 1b As described, the waveguide 100 includes a first metallization 102, a second metallization 104, a flexible substrate 106 disposed between the first metallization 102 and the second metallization 104, and a center conductor 108 embedded in the flexible substrate 106.

Bei Ausführungsbeispielen kann der Mittelleiter 108 asymmetrisch in Bezug auf die ersten Metallisierung 102 und die zweite Metallisierung 104 angeordnet sein. So kann ein erster Abstand zwischen dem Mittelleiter 108 und der ersten Metallisierung 102 kleiner sein als ein zweiter Abstand zwischen dem Mittelleiter 108 und der zweiten Metallisierung 104.In embodiments, the center conductor 108 may be arranged asymmetrically with respect to the first metallization 102 and the second metallization 104. Thus, a first distance between the center conductor 108 and the first metallization 102 may be smaller than a second distance between the center conductor 108 and the second metallization 104.

Wie in 2 ferner angedeutet ist, kann das flexible Substrat 106 bei Ausführungsbeispielen eine erste Folie 112_1 und eine zweite Folie 112_2 aufweisen, wobei der Mittelleiter 108 zwischen der ersten Folie 112_1 und der zweiten Folie 112_2 angeordnet ist. Die erste Folie 112_1 und die zweite Folie 112_2 können beispielsweise Polyimid-Folien sein.As in 2 As further indicated, in embodiments, the flexible substrate 106 may include a first film 112_1 and a second film 112_2, with the center conductor 108 disposed between the first film 112_1 and the second film 112_2. The first film 112_1 and the second film 112_2 may be, for example, polyimide films.

Wie in 2 zudem zu erkennen ist, kann der Wellenleiter 100 bei Ausführungsbeispielen eine Mehrzahl von Vias 114 aufweisen. Die Mehrzahl von Vias 114 können zwischen der ersten Metallisierung 102 und der zweiten Metallisierung 104 angeordnet sein bzw. die erste Metallisierung 102 und die zweite Metallisierung 104 können über die Mehrzahl von Vias 114 (z.B. elektrisch) miteinander verbunden sein.As in 2 As can also be seen, in embodiments, the waveguide 100 can have a plurality of vias 114. The plurality of vias 114 can be arranged between the first metallization 102 and the second metallization 104, or the first metallization 102 and the second metallization 104 can be connected to one another (e.g., electrically) via the plurality of vias 114.

Bei Ausführungsbeispielen können die Mehrzahl von Vias 114 angeordnet sein, um den Mittelleiter 108 zu schirmen. Beispielsweise können die Mehrzahl von Vias hierzu beidseitig (d.h. auf gegenüberliegende Seiten des Mittelleiters 108) entlang des Mittelleiters 108 angeordnet sein, z.B. in Form von zwei Viazäunen (engl. via fences).In embodiments, the plurality of vias 114 may be arranged to shield the center conductor 108. For example, the plurality of vias may be arranged on both sides (i.e., on opposite sides of the center conductor 108) along the center conductor 108, e.g., in the form of two via fences.

Bei Ausführungsbeispielen kann der flexible Wellenleiter 100 auch noch weitere Mitteleleiter aufweisen, die im gleichen Substrat 106 zwischen der ersten und der zweiten Metallisierung 102, 104 angeordnet sein können, beispielsweise rechts und/oder links in Bezug auf die in 2 gezeigte Mehrzahl von Vias 114, oder mit anderen Worten, so dass die Mittelleiter über sog. Viazäune, die zwischen der ersten und der zweiten Metallisierung 102, 104 verlaufen, voneinander getrennt sind. In diesem Fall können die Mehrzahl von Vias dazu dienen ein Übersprechen (engl. Crosstalk) zwischen den unterschiedlichen Mittelleitern zu reduzieren. Natürlich kann der flexible Wellenleiter 100 auch noch weitere Mitteleleiter aufweisen, die in anderen Substraten angeordnet sind, z.B. in Bezug auf 2 oberhalb der zweiten Metallisierung 104 und/oder unterhalb der ersten Metallisierung 102.In embodiments, the flexible waveguide 100 may also have further center conductors, which may be arranged in the same substrate 106 between the first and second metallization 102, 104, for example, to the right and/or left with respect to the 2 shown plurality of vias 114, or in other words, so that the center conductors are separated from each other by so-called via fences that run between the first and second metallizations 102, 104. In this case, the plurality of vias can serve to reduce crosstalk between the different center conductors. Of course, the flexible waveguide 100 can also have further center conductors that are arranged in other substrates, e.g., with respect to 2 above the second metallization 104 and/or below the first metallization 102.

Mit anderen Worten, 2 zeigt einen Querschnitt eines beispielhaften flexiblen Wellenleiters (z.B. flexiblen Kabels). Bei dem gezeigten flexiblen Wellenleiter (z.B. flexiblen Kabel) kann der Mittelleiter 108 insbesondere derart angeordnet sein, dass der Mittelleiter 108 näher an der unteren Schirmungsmetallisierung 102 als an der oberen Schirmungsmetallisierung 104 angeordnet ist (sogenannter „asymmetrischer Aufbau“). Bei dem asymmetrischen Aufbau werden folglich die Schichtdicken der Dielektrika 112_1 und 112_2 unterschiedlich gewählt. Dadurch wird einerseits der technische Vorteil erreicht, dass ein Lagenwechsel bzw. Steckerübergang einfacher ausgeführt werden kann. Der Aufbau des flexiblen Wellenleiters könnte beispielsweise folgende Schichtdicken aufweisen: Folie 2 mit 50 µm, Folie 1 mit 25 µm und einer Metallisierungsdicke von 0,5 µm. Durch den asymmetrischen Aufbau wird der technische Vorteil erreicht, dass die Anpassung des Wellenwiderstands beim Übergang auf einen Stecker verbessert werden kann.In other words, 2 shows a cross-section of an exemplary flexible waveguide (e.g., flexible cable). In the flexible waveguide (e.g., flexible cable) shown, the center conductor 108 can, in particular, be arranged such that the center conductor 108 is arranged closer to the lower shielding metallization 102 than to the upper shielding metallization 104 (so-called "asymmetric structure"). In the asymmetric structure, the layer thicknesses of the dielectrics 112_1 and 112_2 are consequently selected differently. This, on the one hand, achieves the technical advantage that a layer change or connector transition can be carried out more easily. The structure of the flexible waveguide could, for example, have the following layer thicknesses: film 2 with 50 µm, film 1 with 25 µm, and a metallization thickness of 0.5 µm. The asymmetric structure achieves the technical advantage that the adaptation of the characteristic impedance at the transition to a connector can be improved.

3a zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter 100 quer zur Wellenausbreitungsrichtung, wobei der Wellenleiter 100 einen Mittelleiter 108 mit zwei Streifenleitungen 110_1, 110_2 als Supraleiter und Normalleiter aufweist, gem. einem Ausführungsbeispiel. Mit anderen Worten, 3a zeigt einen Querschnitt eines flexiblen Wellenleiters (z.B. flexiblen Kabels) mit Supra- und Normalleiterwerkstoffen. 3a shows a schematic sectional view through a flexible waveguide 100 transverse to the wave propagation direction, wherein the waveguide 100 has a center conductor 108 with two striplines 110_1, 110_2 as superconductors and normal conductors, according to one embodiment. In other words, 3a shows a cross-section of a flexible waveguide (e.g. flexible cable) with superconducting and normal conducting materials.

Wie bereits in Bezug auf die 1a und 1b beschrieben, kann der Mittelleiter 108 zwei Streifenleitungen 110_1, 110_2 aufweisen. Eine erste Streifenleitung 110_1 der zumindest zwei Streifenleitungen 110_1, 110_2 kann ein supraleitendes Material aufweisen, wobei eine zweite Streifenleitung 110_2 der zumindest zwei Streifenleitungen 110_1, 110_2 ein nicht supraleitendes Material aufweisen kann.As already mentioned in relation to the 1a and 1b As described, the center conductor 108 may comprise two striplines 110_1, 110_2. A first stripline 110_1 of the at least two striplines 110_1, 110_2 may comprise a superconducting material, while a second stripline 110_2 of the at least two striplines 110_1, 110_2 may comprise a non-superconducting material.

Wie in 3a exemplarisch dargestellt ist, können die erste Streifenleitung 110_1 und die zweite Streifenleitung 110_2 übereinander in Bezug auf die erste und/oder zweite Metallisierung 102, 104 angeordnet sein, beispielsweise so dass die erste Streifenleitung und die zweite Streifenleitung 110_2 eine Gerade 152 in unterschiedlichen Punkten schneiden, die senkrecht auf der ersten und/oder zweiten Metallisierung 102, 104 steht. Alternativ können die erste Streifenleitung 110_1 und die zweite Streifenleitung 110_2 auch nebeneinander in Bezug auf die erste und/oder zweite Metallisierung 102, 104 angeordnet sind, beispielsweise so dass die erste Streifenleitung und die zweite Streifenleitung 110_2 eine Gerade 154 in unterschiedlichen Punkten schneiden, die parallel zur ersten und/oder zweiten Metallisierung 102, 104 verläuft.As in 3a As shown by way of example, the first stripline 110_1 and the second stripline 110_2 can be arranged one above the other with respect to the first and/or second metallization 102, 104, for example such that the first stripline and the second stripline 110_2 intersect a straight line 152 at different points that is perpendicular to the first and/or second metallization 102, 104. Alternatively, the first stripline 110_1 and the second stripline 110_2 can also be arranged next to one another with respect to the first and/or second metallization 102, 104, for example such that the first stripline and the second stripline 110_2 intersect a straight line 154 at different points that runs parallel to the first and/or second metallization 102, 104.

3b zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter 100 quer zur Wellenausbreitungsrichtung, wobei der Wellenleiter 100 einen Mittelleiter 108 mit drei Streifenleitungen 110_1, 110_2, 110_3 als Supraleiter und Normalleiter aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Mit anderen Worten, 3b zeigt einen Querschnitt eines flexiblen Wellenleiters (z.B. flexiblen Kabels) mit Supra- und Normalleiterwerkstoffen - dreigeteilter Mittelleiter. 3b shows a schematic sectional view through a flexible waveguide 100 transverse to the wave propagation direction, wherein the waveguide 100 has a center conductor 108 with three striplines 110_1, 110_2, 110_3 as superconductors and normal conductors, according to an embodiment. In other words, 3b shows a cross-section of a flexible waveguide (e.g. flexible cable) with superconducting and normal conducting materials - three-part center conductor.

Verglichen mit dem in 3a gezeigten Ausführungsbeispiel, umfasst der in 3b gezeigte Mittelleiter 108 drei Streifenleitungen 110_1-110_3. Eine erste Streifenleitung 110_1 und eine dritte Streifenleitung 110_3 können hierbei jeweils ein supraleitendes Material (z.B. das gleiche supraleitende Material oder unterschiedliche supraleitenden Materialeien aufweisen), wobei eine zweite Streifenleitung 110_2 ein nicht-supraleitendes Material aufweisen kann. Natürlich können bei Ausführungsbeispielen auch die erste Streifenleitung 110_1 und die dritte Streifenleitung 110_3 jeweils nicht-supraleitende Materialien aufweisen, während die zweite Streifenleitung 110_2 ein supraleitendes Material aufweist.Compared to the 3a shown embodiment, the in 3b The center conductor 108 shown comprises three striplines 110_1-110_3. A first stripline 110_1 and a third stripline 110_3 can each comprise a superconducting material (e.g., the same superconducting material or different superconducting materials), while a second stripline 110_2 can comprise a non-superconducting material. Of course, in embodiments, the first stripline 110_1 and the third stripline 110_3 can each comprise non-superconducting materials, while the second stripline 110_2 comprises a superconducting material.

Wie dies in den 3a und 3b angedeutet ist, können bei Ausführungsbeispielen auch die anderen Metallisierungen, d.h. erste Metallisierung 102, zweite Metallisierung 104 und/oder die Mehrzahl von Vias 114, mehrere Lagen aufweisen, wobei eine erste Lage ein supraleitendes Material und eine zweite Lage ein nicht-supraleitendes Material umfasst. As this is the case in the 3a and 3b As indicated, in embodiments, the other metallizations, ie first metallization 102, second metallization 104 and/or the plurality of vias 114, may also have multiple layers, wherein a first layer comprises a superconducting material and a second layer comprises a non-superconducting material.

Beispielsweise kann die erste Metallisierung 102 eine erste Lage 102_1 aus supraleitendem Material und eine zweite Lage 102_2 aus nicht-supraleitenden Material aufweisen. Die zweite Metallisierung 104 kann eine erste Lage 104_1 aus nicht-supraleitendem Material und eine zweite Lage 104_2 aus supraleitenden Material aufweisen. Die Vias können eine erste Lage 114_1 aus supraleitenden Material und eine zweite Lage 114_2 aus nicht-supraleitenden Material aufweisen.For example, the first metallization 102 may include a first layer 102_1 of superconducting material and a second layer 102_2 of non-superconducting material. The second metallization 104 may include a first layer 104_1 of non-superconducting material and a second layer 104_2 of superconducting material. The vias may include a first layer 114_1 of superconducting material and a second layer 114_2 of non-superconducting material.

Mit anderen Worten, 3a und 3b zeigen den Querschnitt weiterer beispielhafter flexibler Wellenleiter (z.B. flexibler Kabel). Die gezeigten flexiblen Wellenleiter (z.B. flexiblen Kabel) zeichnen sich dadurch aus, dass die Metallisierung des Mittelleiters und/oder der Schirmung mittels einer Materialkombination mindestens eines supraleitenden Materials (z.B. Niob unterhalb der Sprungtemperatur) und eines nicht-supraleitenden Materials (z.B. Kupfer) ausgeführt wurde. Optional kann eine Adhäsionsschicht (z.B. Titan-Wolfram) als Teil der Materialkombination verwendet werden, um das supraleitende Material und das nicht-supraleitende Material miteinander zu verbinden. Die Adhäsionsschicht kann während der Herstellung in die Materialkombination eingebracht werden.In other words, 3a and 3b show the cross-section of further exemplary flexible waveguides (e.g., flexible cables). The flexible waveguides (e.g., flexible cables) shown are characterized by the fact that the metallization of the center conductor and/or the shielding was implemented using a material combination of at least one superconducting material (e.g., niobium below the critical temperature) and one non-superconducting material (e.g., copper). Optionally, an adhesion layer (e.g., titanium-tungsten) can be used as part of the material combination to bond the superconducting material and the non-superconducting material together. The adhesion layer can be incorporated into the material combination during manufacturing.

Wird das Substrat beispielsweise nur mit Kupfer beschichtet, lässt sich zwar keine Supraleitung erzielen, jedoch kann der Wellenleiter (z.B. das Kabel) auch bei höheren Temperaturen (z.B. oberhalb der Sprungtemperatur von supraleitenden Materialien) eingesetzt werden. Die oben beschriebene hohe Schirmdämpfung und Entkopplung bleiben auch in diesem Fall erhalten. Wird das Substrat hingegen mit Aluminium beschichtet so ist eine Funktion sowohl als Supraleiter bei kryogenen Temperaturen, als auch als Normalleiter bei höheren Temperaturen möglich.If the substrate is coated only with copper, for example, superconductivity cannot be achieved, but the waveguide (e.g., the cable) can also be used at higher temperatures (e.g., above the transition temperature of superconducting materials). The high shielding attenuation and decoupling described above are retained in this case as well. If, on the other hand, the substrate is coated with aluminum, it can function both as a superconductor at cryogenic temperatures and as a normal conductor at higher temperatures.

Durch Kombination von mehreren Leiterwerkstoffen aus Normalleiter und Supraleiter (z.B. Kupfer und Niob, Kupfer und Aluminium) kann ein besonders dämpfungsarmer Wellenleiter vom kryogenen Temperaturbereich über den Raumtemperaturbereich bis hin zum Hochtemperaturbereich (z.B. dreistellige Grad Celsius Temperaturen) besonders einfach realisiert werden. In den 3a und 3b ist der Normalleiter mit Bezugszeichen 110_2, 102_2, 104_1 und 114_2 gekennzeichnet, und die Supraleiter mit Bezugszeichen 110_1, 110_3, 102_1, 104_2 und 114_1. Diese Kombination ist auch umgekehrt möglich. Außerdem ist auch ein dreigeteilter Innenleiter in der Kombination Normalleiter-Supraleiter-Normalleiter oder Supraleiter-Normalleiter-Supraleiter möglich (siehe 3b). Der Betrag der simulierten S21-Parameter (Einfügungsdämpfung) in Dezibel für einen Millimeter Kabellänge ist in 4a zu erkennen.By combining several conductor materials from normal conductor and superconductor (e.g. copper and niobium, copper and aluminum) a particularly low-attenuation waveguide from cryogenic temperature range, from room temperature to high temperature (e.g. three-digit degrees Celsius) can be realized particularly easily. 3a and 3b The normal conductor is designated by reference numerals 110_2, 102_2, 104_1, and 114_2, and the superconductors by reference numerals 110_1, 110_3, 102_1, 104_2, and 114_1. This combination is also possible in reverse. Furthermore, a three-part inner conductor is also possible in the combination normal conductor-superconductor-normal conductor or superconductor-normal conductor-superconductor (see 3b) The magnitude of the simulated S21 parameters (insertion loss) in decibels for one millimeter of cable length is 4a to recognize.

Im Detail zeigt 4a in einem Diagramm einen Verlauf der simulierten Einfügungsdämpfung in dB eines flexiblen Wellenleiters mit Supra- und Normalleiter aufgetragen über die Frequenz in GHz. Eine erste Kurve 50 beschreibt hierbei den Verlauf der Einfügungsdämpfung von Supra- und Normalleiter bei Raumtemperatur, während eine zweite Kurve 52 einen Verlauf der Einfügungsdämpfung von Supra- und Normalleiter bei kryogenen Temperaturen zeigt. Mit anderen Worten, 4a zeigt in einem Diagramm simulierte S21-Parameter von Supra- und Normalleiter bei Raumtemperatur (50) und kryogenen Temperaturen (52).In detail, 4a A diagram showing the simulated insertion loss in dB of a flexible waveguide with a superconductor and a normal conductor plotted against the frequency in GHz. A first curve 50 describes the insertion loss of the superconductor and the normal conductor at room temperature, while a second curve 52 shows the insertion loss of the superconductor and the normal conductor at cryogenic temperatures. In other words, 4a shows in a diagram simulated S21 parameters of superconductors and normal conductors at room temperature (50) and cryogenic temperatures (52).

Daraus wird ersichtlich, dass der Wellenleiter (z.B. das Kabel) sowohl bei kryogenen als auch bei höheren Temperaturen verwendet werden kann. Zum Vergleich ist ein rein auf Niob basierender flexibler Wellenleiter (z.B. flexibles Kabel) in 4b dargestellt.This shows that the waveguide (e.g., the cable) can be used at both cryogenic and higher temperatures. For comparison, a purely niobium-based flexible waveguide (e.g., flexible cable) is 4b shown.

Im Detail zeigt 4b in einem Diagramm einen Verlauf der simulierten Einfügungsdämpfung in dB eines Niobwellenleiters aufgetragen über die Frequenz in GHz. Eine erste Kurve 60 beschreibt hierbei den Verlauf der Einfügungsdämpfung des Niobwellenleiters bei Raumtemperatur, während eine zweite Kurve 62 einen Verlauf der Einfügungsdämpfung des Niobwellenleiters bei kryogenen Temperaturen zeigt. Mit anderen Worten, 4b zeigt in einem Diagramm simulierte S21-Parameter eines Niobwellenleiters (z.B. Niobkabels) bei Raumtemperatur (60) und kryogenen Temperaturen (62).In detail, 4b A diagram showing the simulated insertion loss in dB of a niobium waveguide plotted against frequency in GHz. A first curve 60 describes the insertion loss of the niobium waveguide at room temperature, while a second curve 62 shows the insertion loss of the niobium waveguide at cryogenic temperatures. In other words, 4b shows in a diagram simulated S21 parameters of a niobium waveguide (e.g. niobium cable) at room temperature (60) and cryogenic temperatures (62).

5 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter 100 quer zur Wellenausbreitungsrichtung, wobei der flexible Wellenleiter 100 zwei Mittelleiter 108 aufweist, die in unterschiedlichen Substraten eingebettet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Mit anderen Worten, 5 zeigt ein Beispiel für ein n*3 lagigen flexiblen Wellenleiter (z.B. flexiblen Kabel) mit entsprechend mehr Kanälen. Der erste Mittelleiter 108_1 ist hierbei in einem ersten Substrat 106 eingebettet, das zwischen der ersten Metallisierung 102 und der zweiten Metallisierung 104 angeordnet ist, während der zweite Mittelleiter 108_2 in einem zweiten Substrat 106_2 eingebettet ist, das zwischen der zweiten Metallisierung 104 und einer dritten Metallisierung 116 angeordnet ist. 5 shows a schematic sectional view through a flexible waveguide 100 transverse to the wave propagation direction, wherein the flexible waveguide 100 has two center conductors 108 embedded in different substrates, according to one embodiment. In other words, 5 shows an example of an n*3-layer flexible waveguide (e.g., flexible cable) with correspondingly more channels. The first center conductor 108_1 is embedded in a first substrate 106, which is arranged between the first metallization 102 and the second metallization 104, while the second center conductor 108_2 is embedded in a second substrate 106_2, which is arranged between the second metallization 104 and a third metallization 116.

Wie in 5 angedeutet ist, können bei Ausführungsbeispielen die Mehrzahl von Vias die erste Metallisierung 102, die zweite Metallisierung 104 und die dritte Metallisierung 116 (z.B. elektrisch) miteinander verbinden.As in 5 As indicated, in embodiments, the plurality of vias may connect the first metallization 102, the second metallization 104 and the third metallization 116 (e.g., electrically).

Mit anderen Worten, 5 zeigt den Querschnitt eines weiteren beispielhaften flexiblen Wellenleiters (z.B. flexiblen Kabels). Bei dem gezeigten Wellenleiter (z.B. Kabel) werden mehr als drei Metalllagen verwendet. Der Aufbau könnte beispielsweise der Abfolge aus Schirmung - Mittelleiter - Schirmung - Mittelleiter - Schirmung - (...) entsprechen. Durch eine derartige Anordnung können mehrere Lagen realisiert werden, wodurch die Integrationsdichte des flexiblen Wellenleiters (z.B. flexiblen Kabels) weiter erhöht werden kann.In other words, 5 shows the cross-section of another example of a flexible waveguide (e.g., a flexible cable). The waveguide (e.g., cable) shown uses more than three metal layers. The structure could, for example, correspond to the sequence of shielding - center conductor - shielding - center conductor - shielding - (...). Such an arrangement allows multiple layers to be realized, which can further increase the integration density of the flexible waveguide (e.g., a flexible cable).

6a zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter 100 quer zur Wellenausbreitungsrichtung, wobei der flexible Wellenleiter 100 zwei nebeneinander angeordnete Mittelleiter 108 aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel. 6a shows a schematic sectional view through a flexible waveguide 100 transverse to the wave propagation direction, wherein the flexible waveguide 100 has two center conductors 108 arranged next to one another, according to an embodiment.

6b zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter 100 quer zur Wellenausbreitungsrichtung, wobei der flexible Wellenleiter 100 zwei übereinander angeordnete Mittelleiter 108 aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel. 6b shows a schematic sectional view through a flexible waveguide 100 transverse to the wave propagation direction, wherein the flexible waveguide 100 has two center conductors 108 arranged one above the other, according to an embodiment.

Wie dies bereits oben bei den anderen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, umfasst der in den 6a und 6b gezeigte Wellenleiter 100 eine erste Metallisierung 102, eine zweite Metallisierung 104, ein flexibles Substrat 106, das zwischen der ersten Metallisierung 102 und der zweiten Metallisierung 104 angeordnet ist, sowie eine Mehrzahl von Vias 114, die zwischen der ersten Metallisierung 102 und der zweiten Metallisierung 104 verlaufen und diese (z.B. elektrisch) miteinander verbinden.As already described above in the other embodiments, the 6a and 6b The waveguide 100 shown comprises a first metallization 102, a second metallization 104, a flexible substrate 106 arranged between the first metallization 102 and the second metallization 104, and a plurality of vias 114 extending between the first metallization 102 and the second metallization 104 and connecting them (e.g. electrically).

Verglichen mit den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen umfasst der in den 6a und 6b gezeigte flexible Wellenleiter 100 nicht nur einen Mittelleiter, sondern zwei Mittelleiter 108_1 und 108_2.Compared to the embodiments described above, the 6a and 6b The flexible waveguide 100 shown has not only one center conductor, but two center conductors 108_1 and 108_2.

Bei dem in 6a gezeigten Ausführungsbeispiel sind die zwei Mittelleiter 108_1 und 108_2 nebeneinander angeordnet, z.B. so dass der erste Mittelleiter 108_1 und der zweite Mittelleiter 108_2 eine Gerade 156 in unterschiedlichen Punkten schneiden, die parallel zur ersten und/oder zweiten Metallisierung 102, 104 verläuft.In the 6a In the embodiment shown, the two center conductors 108_1 and 108_2 are arranged next to one another, e.g. such that the first center conductor 108_1 and the second center conductor 108_2 intersect a straight line 156 at different points, which runs parallel to the first and/or second metallization 102, 104.

Bei dem in 6b gezeigten Ausführungsbeispiel sind die zwei Mittelleiter 108_1 und 108_2 übereinander angeordnet, so dass der erste Mittelleiter 108_1 und der zweite Mittelleiter 108_2 eine Gerade 158 in unterschiedlichen Punkten schneiden, die senkrecht auf der ersten und/oder zweiten Metallisierung 102, 104 steht.In the 6b In the embodiment shown, the two center conductors 108_1 and 108_2 are arranged one above the other, so that the first center conductor 108_1 and the second center conductor 108_2 intersect a straight line 158 at different points, which is perpendicular to the first and/or second metallization 102, 104.

Mit anderen Worten, 6a und 6b zeigen Querschnitte weiterer beispielhafter flexibler Wellenleiter (z.B. flexibler Kabel). Die gezeigten flexiblen Wellenleiter (z.B. flexiblen Kabel) verwenden andere Anordnungen mit (direkt) übereinander oder (direkt) nebeneinanderliegenden Mittelleitern zum Führen (z.B. differentieller) Signale. Beispielsweise kann hierdurch eine höhere Gleichtaktunterdrückung und damit eine bessere Signalintegrität erzielt werden.In other words, 6a and 6b show cross-sections of other exemplary flexible waveguides (e.g., flexible cables). The flexible waveguides (e.g., flexible cables) shown use different arrangements with center conductors (directly) stacked or (directly) adjacent to each other for carrying (e.g., differential) signals. For example, this can achieve higher common-mode rejection and thus better signal integrity.

Die in 5, 6a und 6b gezeigten Mittelleiter können hierbei natürlich jeweils zumindest zwei Streifenleitungen aufweisen, wobei zumindest eine der zumindest zwei Streifenleitungen supraleitendes Material aufweist.The 5 , 6a and 6b The center conductors shown can of course each have at least two striplines, wherein at least one of the at least two striplines has superconducting material.

Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Mittelleiter auch jeweils unterschiedlich aufgebaut sein. Beispielsweise kann auch nur ein Mittelleiter zumindest zwei Streifenleitungen aufweisen, wobei zumindest eine der zumindest zwei Streifenleitungen supraleitendes Material aufweist, wobei der andere Mittelleiter jeweils nur eine Streifenleitung aus einem supraleitenden Material oder aus einem nicht-supraleitenden Material aufweist.In other embodiments, the center conductors can also each have different structures. For example, only one center conductor can have at least two striplines, with at least one of the at least two striplines comprising superconducting material, while the other center conductor can have only one stripline made of a superconducting material or a non-superconducting material.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen umfasst der flexible Wellenleiter eine Mehrzahl von Mittelleitern, beispielsweise 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400 oder 500 Mittelleiter, welche in dasselbe Substrat eingebettet sind oder welche in unterschiedliche Substrate eingebettet sind. Je nach Anwendung können innerhalb eines derartigen flexiblen Wellenleiters auch nur einzelne Mittelleiter, beispielsweise 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Mittelleiter, jeweils zumindest zwei Streifenleitungen aufweisen, wobei zumindest eine der zumindest zwei Streifenleitungen supraleitendes Material aufweist.In further embodiments, the flexible waveguide comprises a plurality of center conductors, for example, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, or 500 center conductors, which are embedded in the same substrate or which are embedded in different substrates. Depending on the application, within such a flexible waveguide, only individual center conductors, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 center conductors, can each have at least two striplines, wherein at least one of the at least two striplines comprises superconducting material.

Bei Ausführungsbeispielen können auch die anderen Metallisierungen (z.B. erste Metallisierung, zweite Metallisierung und/oder die Mehrzahl von Vias) jeweils zwei Lagen aufweisen, wobei zumindest eine der zwei Lagen supraleitendes Material aufweist.In embodiments, the other metallizations (e.g., first metallization, second metallization, and/or the plurality of vias) may each comprise two layers, wherein at least one of the two layers comprises superconducting material.

7 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen flexiblen Wellenleiter 100 quer zur Wellenausbreitungsrichtung, wobei der flexible Wellenleiter 100 zwei übereinander angeordnete Mittelleiter 108 aufweist, die über Vias 118 miteinander verbunden sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Mit anderen Worten, 7 zeigt einen Querschnitt eines flexiblen Wellenleiters (z.B. eines flexiblen Kabels) mit zwei Mittelleitern, wobei die zwei Mittelleiter mittels einer Durchkontaktierung miteinander verbunden sind. 7 shows a schematic sectional view through a flexible waveguide 100 transverse to the wave propagation direction, wherein the flexible waveguide 100 has two center conductors 108 arranged one above the other, which are connected to each other via vias 118, according to an embodiment. In other words, 7 shows a cross-section of a flexible waveguide (e.g. a flexible cable) with two center conductors, the two center conductors being connected to each other by means of a via.

Wie dies bereits oben beschrieben wurde, umfasst der in 7 gezeigte Wellenleiter 100 eine erste Metallisierung 102, eine zweite Metallisierung 104, ein flexibles Substrat 106, das zwischen der ersten Metallisierung 102 und der zweiten Metallisierung 104 angeordnet ist, sowie eine Mehrzahl von Vias 114, die zwischen der ersten Metallisierung 102 und der zweiten Metallisierung 104 verlaufen und diese (z.B. elektrisch) miteinander verbinden. Zudem umfasst der Wellenleiter 100 zwei in dem Substrat 106 eingebettete und übereinander angeordnete Mittelleiter 108_1 und 108_2, die über Vias (Durchkontaktierungen) 118 miteinander verbunden sind.As already described above, the 7 The waveguide 100 shown comprises a first metallization 102, a second metallization 104, a flexible substrate 106 arranged between the first metallization 102 and the second metallization 104, and a plurality of vias 114 extending between the first metallization 102 and the second metallization 104 and connecting them (e.g., electrically). Furthermore, the waveguide 100 comprises two center conductors 108_1 and 108_2 embedded in the substrate 106 and arranged one above the other, which are connected to one another via vias 118.

Mit anderen Worten, 7 einen Querschnitt eines weiteren beispielhaften flexiblen Wellenleiters (z.B. flexiblen Kabels). Bei dem gezeigten flexiblen Wellenleiter (z.B. flexiblen Kabels) werden zwei Mittelleiter mittels einer Durchkontaktierung (d.h. einem Via) zu einem Leiter mit größerem Leitungsquerschnitt verbunden. Dadurch kann eine höhere Stromtragfähigkeit und bessere Wärmeableitung erreicht werden.In other words, 7 A cross-section of another example of a flexible waveguide (e.g., a flexible cable). In the flexible waveguide (e.g., a flexible cable) shown, two center conductors are connected by means of a through-hole plating (i.e., a via) to form a conductor with a larger cross-section. This allows for higher current-carrying capacity and better heat dissipation.

8 zeigt eine schematische Schnittansicht quer zur Wellenausbreitungsrichtung eines Mittelleiters 108 mit drei Streifenleitungen 110_1-110_3, wobei eine erste Streifenleitung 110_1 zwischen eine zweite Streifenleitung 110_2 und eine dritte Streifenleitung 110_3 eingebettet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie in 8 zu erkennen ist, kann die erste Streifenleitung 110_1 auf der zweiten Streifenleitung 110_2 angeordnet sein, wobei die dritte Streifenleitung 110_3 auf der ersten Streifenleitung 110_1 und der zweiten Streifenleitung 110_2 angeordnet sein kann, so dass die dritte Streifenleitung 110_3 und die zweite Streifenleitung 110_3 die erste Streifenleitung 110_1 einbetten. 8 shows a schematic sectional view transverse to the wave propagation direction of a center conductor 108 with three striplines 110_1-110_3, wherein a first stripline 110_1 is embedded between a second stripline 110_2 and a third stripline 110_3, according to an embodiment. As in 8 As can be seen, the first stripline 110_1 can be arranged on the second stripline 110_2, wherein the third stripline 110_3 can be arranged on the first stripline 110_1 and the second stripline 110_2, so that the third stripline 110_3 and the second stripline 110_3 embed the first stripline 110_1.

Der Mittelleiter 108 ist hierbei in 8 auf einer ersten erste Folie 112_1 eines flexiblen Substrats angeordnet. Eine zweite Folie könnte auf dem Mitteleleiter 108 und der ersten Folie 112_2 angeordnet werden, um den Mittelleiter 108 in der ersten Folie 112_1 und der zweiten Folie einzubetten. Die zwei Folien könnten dann wieder ein flexibles Substrat bilden, wobei das Substrat zwischen zwei Metallisierungen angeordnet sein kann, um einen flexiblen Wellenleiter zu bilden, wie dies oben bereits ausführlich beschrieben wurde.The center conductor 108 is in 8 arranged on a first foil 112_1 of a flexible substrate. A second foil could be arranged on the center conductor 108 and the first foil 112_2 to embed the center conductor 108 in the first foil 112_1 and the second foil. The two foils could then again form a flexible substrate, wherein the substrate can be arranged between two metallizations to form a flexible waveguide, as already described in detail above.

Alle hierin beschriebenen bzw. gezeigten Merkmale der hierin offenbarten Ausführungsbeispiele können beliebig miteinander kombiniert werden, um gleichzeitig deren technischen Vorteile zu realisieren. Beispielsweise kann der asymmetrische Aufbau mit der Materialkombination aus supraleitendem Material und nicht-supraleitendem Material kombiniert werden. Darüber hinaus kann grundsätzlich ein massebezogenes Signal (engl. „single ended“) oder ein differentielles Signal (engl. „differential“) mittels des flexiblen Wellenleiters (z.B. flexiblen Kabels) übertragen werden.All features of the embodiments disclosed herein described or shown can be combined with one another in any way to simultaneously realize their technical advantages. For example, the asymmetric structure can be combined with the material combination of superconducting material and non-superconducting material. Furthermore, a single-ended signal or a differential signal can generally be transmitted via the flexible waveguide (e.g., flexible cable).

Darüber hinaus können mehrere Lagen übereinander angeordnet werden, wobei die einzelnen Lagen jeweils identisch aufgebaut sein können. Alternativ können die einzelnen Lagen -je nach Anwendung - auch unterschiedlich aufgebaut sein.In addition, multiple layers can be arranged one above the other, with each layer having an identical structure. Alternatively, the individual layers can have different structures depending on the application.

2. Herstellungsverfahren für einen flexiblen Wellenleiter2. Manufacturing process for a flexible waveguide

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines flexiblen Wellenleiters beschrieben.An embodiment of a method for producing a flexible waveguide is described below.

9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zur Herstellung eines flexiblen Wellenleiters, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 200 umfasst einen Schritt 202 des Bereitstellens einer ersten Lage eines flexiblen Substrats. Ferner umfasst das Verfahren 200 einen Schritt 204 des Bereitstellens eines Mittelleiters auf der ersten Lage des flexiblen Substrats, wobei der Mittelleiter zumindest zwei Streifenleitungen umfasst, und wobei zumindest eine Streifenleitung der zumindest zwei Streifenleitungen ein supraleitendes Material aufweist. Ferner umfasst das Verfahren 200 einen Schritt 206 des Bereitstellens einer zweiten Lage des flexiblen Substrats auf der ersten Lage des flexiblen Substrats und dem Mittelleiter, sodass der Mittelleiter zwischen der ersten Lage des flexiblen Substrats und der zweiten Lage des flexiblen Substrats eingebettet ist. Ferner umfasst das Verfahren 200 einen Schritt 208 des Bereitstellens einer ersten Metallisierung und einer zweiten Metallisierung, wobei die erste Metallisierung auf einer ersten Seite eines Stapels aus der ersten Lage des flexiblen Substrats und der zweiten Lage des flexiblen Substrats bereitgestellt wird, und wobei die zweite Metallisierung auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Stapels bereitgestellt wird. 9 shows a flowchart of a method 200 for manufacturing a flexible waveguide, according to an embodiment. The method 200 comprises a step 202 of providing a first layer of a flexible substrate. The method 200 further comprises a step 204 of providing a center conductor on the first layer of the flexible substrate, wherein the center conductor comprises at least two striplines, and wherein at least one stripline of the at least two striplines comprises a superconducting material. The method 200 further comprises a step 206 of providing a second layer of the flexible substrate on the first layer of the flexible substrate and the center conductor, such that the center conductor is embedded between the first layer of the flexible substrate and the second layer of the flexible substrate. Furthermore, the method 200 comprises a step 208 of providing a first metallization and a second metallization, wherein the first metallization is provided on a first side of a stack of the first layer of the flexible substrate and the second layer of the flexible substrate, and wherein the second metallization is provided on a second side of the stack opposite the first side.

Im Folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines flexiblen Wellenleiters beschrieben. Ein solches Verfahren ermöglicht beispielsweise eine automatisierte und reproduzierbare Fertigung von flexiblen Wellenleitern (z.B. flexiblen Leitungen). Die Herstellung sowie die automatisierte Fertigung von flexiblen dreilagigen Wellenleitern kann beispielsweise konsekutiv in mehreren Prozessschritten, beispielsweise in einem automatisierten Rolle-zu-Rolle Prozess erfolgen, wie dies in den 10a-g gezeigt ist.In the following, a further embodiment of a method for producing a flexible waveguide is described. Such a method enables, for example, the automated and reproducible production of flexible waveguides (e.g., flexible cables). The production and automated production of flexible three-layer waveguides can, for example, be carried out consecutively in several process steps, for example, in an automated roll-to-roll process, as described in the 10a -g is shown.

Im Detail zeigen 10a-g schematische Schnittansichten des flexiblen Wellenleiters nach unterschiedlichen Schritten während der Herstellung desselben. Mit anderen Worten, 10a-g zeigen Prozessschritte zur Erzeugung flexibler Wellenleiter.Show in detail 10a -g schematic sectional views of the flexible waveguide after different steps during its manufacture. In other words, 10a -g show process steps for producing flexible waveguides.

Im Detail zeigt 10a eine schematische Schnittansicht des flexiblen Wellenleiters während der Herstellung desselben nach einem Schritt des Bereitstellens einer ersten Lage eines flexiblen Substrats des flexiblen Wellenleiters und einem Schritt des Bildens zumindest eines Lochs 120 durch die erste Lage des flexiblen Substrats.In detail, 10a a schematic sectional view of the flexible waveguide during its manufacture after a step of providing a first layer of a flexible substrate of the flexible waveguide and a step of forming at least one hole 120 through the first layer of the flexible substrate.

Bei Ausführungsbeispielen können in eine flexible Substrat-Folie, beispielsweise aus Polyimid (Pl) (z.B. mit einer Dicke von 25 µm), zunächst Durchkontaktierungen und Ausrichtungsmarkierungen mit einem Laser durch die gesamte Dicke der Folie gebohrt werden. Die Durchkontaktierungen können später als Signal-Vias für den elektrischen Kontakt zwischen der Vorder- und Rückseite der Substratfolie sorgen. Die Ausrichtungsmarkierungen dienen dazu, die Metallisierung während der lithografischen Strukturierung an den Durchkontaktierungen auszurichten.In exemplary embodiments, vias and alignment marks can first be laser-drilled through the entire thickness of a flexible substrate film, for example, made of polyimide (PI) (e.g., with a thickness of 25 µm). The vias can later serve as signal vias for electrical contact between the front and back of the substrate film. The alignment marks serve to align the metallization with the vias during lithographic patterning.

10b zeigt eine schematische Schnittansicht des flexiblen Wellenleiters während der Herstellung desselben nach einem Schritt des Beschichtens (z.B. durch Sputtern, thermische Aufdampfung, oder Elektroplattieren) der ersten Lage 112_1 des flexiblen Substrats mit einer ersten Metallisierung 102, wobei bei dem beidseitigen Beschichten Seitenwände des zumindest eine Lochs 120 mit der ersten Metallisierung beschichtet werden, um zumindest ein Via zu erhalten. 10b shows a schematic sectional view of the flexible waveguide during its manufacture after a step of coating (e.g. by sputtering, thermal vapor deposition, or electroplating) the first layer 112_1 of the flexible substrate with a first metallization 102, wherein during the double-sided coating, side walls of the at least one hole 120 are coated with the first metallization in order to obtain at least one via.

Bei Ausführungsbeispielen kann im Schritt von 10b eine Metalllage auf beiden Seiten sowie in den Bohrlochwänden der Folie aus dem Schritt von 10a z.B. durch Sputtern abgeschieden werden. Möglicherweise ist die Oberfläche der Substratfolie vorher zu aktivieren (innerhalb des Sputterwerkzeugs, ohne Vakuumunterbrechung). So kann eine anforderungsgerechte Haftung des Metalls auf der Folie gewährleistet werden. Eine weitere Möglichkeit die Adhäsion zwischen einer Metalllage, wie beispielsweise Niob, und einer Pl-Folie zu verbessern, kann durch das Abscheiden von beispielsweise TiW als Zwischenlage erfolgen. Zur Herstellung supraleitender Strukturen können Metallisierungen (z.B. Niob) aufgebracht werden, die unterhalb einer kritischen Temperatur supraleitend werden.In embodiments, in step of 10b a metal layer on both sides and in the borehole walls of the foil from the step of 10a e.g., by sputtering. It may be necessary to activate the surface of the substrate film beforehand (within the sputtering tool, without interrupting the vacuum). This ensures the required adhesion of the metal to the film. Another way to improve the adhesion between a metal layer, such as niobium, and a PI film is by depositing TiW, for example, as an intermediate layer. To produce superconducting structures, metallizations (e.g., niobium) can be applied that become superconducting below a critical temperature.

Während dieses Prozessschrittes ist es auch möglich verschiedene Metalle abzuscheiden, umso je nach Anforderung unterschiedliche Funktionen auf engstem Raum zu integrieren. During this process step, it is also possible to deposit different metals in order to integrate different functions in a very small space depending on the requirements.

So könnten beispielsweise Signalleitungen teils aus Niob und teils aus Kupfer gefertigt werden, um so die Wärmeleitung im Kabel zu optimieren.For example, signal cables could be made partly of niobium and partly of copper in order to optimize heat conduction in the cable.

10c zeigt eine schematische Schnittansicht des flexiblen Wellenleiters während der Herstellung desselben nach einem Schritt des Strukturierens (z.B. durch eine Kombination aus Fotolithografie und Ätzen (z.B. nass chemisch und/oder plasmagestützt) der ersten Metallisierung 102, um auf einer ersten Seite der ersten Lage des flexiblen Substrats einen Mittelleiter des flexiblen Wellenleiters zu erhalten und um auf einer der ersten Seite abgewandten zweite Seite der ersten Lage des flexiblen Substrats eine Anschlussfläche zur elektrischen Kontaktierung des Mittelleiters zu erhalten, wobei die Anschlussfläche und der Mittelleiter über das zumindest eine Via (z.B. elektrisch) miteinander verbunden sind. 10c shows a schematic sectional view of the flexible waveguide during its manufacture after a step of structuring (e.g. by a combination of photolithography and etching (e.g. wet chemical and/or plasma-assisted) of the first metallization 102 in order to obtain a center conductor of the flexible waveguide on a first side of the first layer of the flexible substrate and to obtain a connection surface for electrically contacting the center conductor on a second side of the first layer of the flexible substrate facing away from the first side, wherein the connection surface and the center conductor are connected to one another via the at least one via (e.g. electrically).

Bei Ausführungsbeispielen kann die vorbearbeitete Folie auf beiden Seiten mit einem Fotoresist laminiert werden. Die Struktur der Signalleitungen und der Kontaktpads des zu fertigenden flexiblen Wellenleiters werden auf der Vorder- und Rückseite bspw. durch (doppelseitige) UV-Belichtung definiert. Die belichtete Fläche des Fotolacks vernetzt (negativer Tonresist) und wird unlöslich. Der nicht belichtete Teil wird in einer Lösung bspw. Natriumcarbonat (Na2CO3) gelöst und abgewaschen. Die Strukturierung der Metallisierung auf der Vorder- und Rückseite der Folie erfolgt durch Ätzen. Dies kann entweder durch Plasma- oder Nassätzung erfolgen. Der Fotolack wird abschließend in einer Lösung bspw. Kaliumhydroxid (KOH) abgestreift.In exemplary embodiments, the pre-processed film can be laminated on both sides with a photoresist. The structure of the signal lines and the contact pads of the flexible waveguide to be manufactured are defined on the front and back, for example, by (double-sided) UV exposure. The exposed area of the photoresist crosslinks (negative tone resist) and becomes insoluble. The unexposed part is dissolved in a solution, e.g., sodium carbonate (Na2CO3), and washed off. The structuring of the metallization on the front and back of the film is achieved by etching. This can be done either by plasma or wet etching. The photoresist is then stripped off in a solution, e.g., potassium hydroxide (KOH).

10d zeigt eine schematische Schnittansicht des flexiblen Wellenleiters während der Herstellung desselben nach einem Schritt des Bereitstellens einer zweiten Lage 112_2 des flexiblen Substrats auf der ersten Seite der ersten Lage des flexiblen Substrats. 10d shows a schematic sectional view of the flexible waveguide during its manufacture after a step of providing a second layer 112_2 of the flexible substrate on the first side of the first layer of the flexible substrate.

Bei Ausführungsbeispielen kann die metallisierte Folie wird nun mit einer zweiten dielektrischen Schicht laminiert werden, mit oder ohne einen (Acryl-)Klebstoff zwischen den beiden Folienlagen.In embodiments, the metallized film can now be laminated with a second dielectric layer, with or without an (acrylic) adhesive between the two film layers.

10e zeigt eine schematische Schnittansicht des flexiblen Wellenleiters während der Herstellung desselben nach einem Schritt des Bildens einer Mehrzahl von Löchern durch die erste Lage 112_1 und die zweite Lage 112_2 des flexiblen Substrats. 10e shows a schematic sectional view of the flexible waveguide during its manufacture after a step of forming a plurality of holes through the first layer 112_1 and the second layer 112_2 of the flexible substrate.

Bei Ausführungsbeispielen können erneut Durchkontaktierungen und neue Ausrichtungsmarkierungen mittels Laser durch die laminierte Folie gebohrt werden. Die Durchkontaktierungen dienen später dem elektrischen Kontakt zwischen der Vorder- und Rückseite der Schirmaußenlage des Wellenleiters. Die laserapplizierten Ausrichtungsmarkierungen werden zur Positionierung der Metallisierung verwendet.In some embodiments, additional vias and new alignment marks can be laser-drilled through the laminated foil. These vias later serve to establish electrical contact between the front and back sides of the waveguide's outer shield layer. The laser-applied alignment marks are used to position the metallization.

10f zeigt eine schematische Schnittansicht des flexiblen Wellenleiters während der Herstellung desselben nach einem Schritt des beidseitigen Beschichtens des flexiblen Substrats mit einer zweiten Metallisierung 124, wobei bei dem beidseitigen Beschichten Seitenwände der Mehrzahl von Löchern mit der zweiten Metallisierung beschichtet werden, um eine Mehrzahl von Vias zu erhalten. 10f shows a schematic sectional view of the flexible waveguide during its manufacture after a step of coating the flexible substrate on both sides with a second metallization 124, wherein during the double-sided coating, side walls of the plurality of holes are coated with the second metallization to obtain a plurality of vias.

Bei Ausführungsbeispielen werden auf das vorverarbeitete Substrat an den Außenflächen sowie den zuvor erzeugten Bohrungswänden eine weitere Metalllage als Schirmung mittels beispielsweise Sputtern abgeschieden. Dadurch sind die Vorder- und Rückseite der Schirmlage mittels Durchkontaktierungen elektrisch verbunden. Als Schirmungsmetallisierung kann bspw. Niob und/oder Kupfer verwendet werden, sodass im supraleitenden Zustand keine Wärme aufgrund von Leitungsverlusten entsteht. Das zusätzlich aufgebrachte Kupfer könnte dazu dienen, die passive Wärme durch Temperaturunterschiede im Kryostaten ableiten zu können.In exemplary embodiments, an additional metal layer is deposited on the outer surfaces of the pre-processed substrate and the previously created bore walls as a shield, for example, using sputtering. This electrically connects the front and back sides of the shielding layer via vias. Niobium and/or copper, for example, can be used as the shielding metallization, so that no heat is generated due to conduction losses in the superconducting state. The additionally applied copper could serve to dissipate passive heat caused by temperature differences in the cryostat.

10g zeigt eine schematische Schnittansicht des flexiblen Wellenleiters während der Herstellung desselben nach einem Schritt des Strukturierens der zweiten Metallisierung 124, um eine erste Schirmungsmetallisierung des flexiblen Wellenleiters zu erhalten. 10g shows a schematic sectional view of the flexible waveguide during its manufacture after a step of structuring the second metallization 124 to obtain a first shielding metallization of the flexible waveguide.

Bei Ausführungsbeispielen kann in einem ein Fotoresist des Lagenverbunds aufgebracht und belichtet werden, um die Schirmlagenmetallisierung zu strukturieren. Die Strukturierung von Niob kann beispielsweise durch Plasmaätzen erfolgen. Bei Verwendung anderer Metallisierung, wie beispielsweise Cu, kann eine Nassätzung mittels z.B. Natriumpersulfatlösung (Na2S2O8) erfolgen. Beide Ätzschritte können mit der gleichen Fotolackschicht durchgeführt werden.In some embodiments, a photoresist can be applied to the layer composite and exposed to pattern the shield layer metallization. Niobium can be patterned, for example, by plasma etching. When using other metallizations, such as Cu, wet etching can be performed using, for example, sodium persulfate solution (Na2S2O8). Both etching steps can be performed with the same photoresist layer.

Durch die Strukturierung in dem in 10g gezeigten Schritt sind schließlich die in dem Schritt aus 10c erzeugten Kontaktflächen elektrisch von den umgebenden Schirmlagen getrennt. Dadurch ergibt sich beispielsweise eine Kontaktfläche gemäß 11.Through the structuring in the 10g Finally, the steps shown in the step from 10c The contact surfaces generated are electrically separated from the surrounding shielding layers. This results, for example, in a contact surface according to 11 .

3. Anschlussflächen des flexiblen Wellenleiters3. Connection surfaces of the flexible waveguide

11 zeigt eine schematische Ansicht von Anschlussflächen 130_1-130_3 des flexiblen Wellenleiters 100, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Mit anderen Worten, 11 zeigt eine Beispielhafte Kontaktfläche eines flexiblen Wellenleiters 100. 11 shows a schematic view of connection pads 130_1-130_3 of the flexible waveguide 100, according to an embodiment. In other words, 11 shows an exemplary contact surface of a flexible waveguide 100.

Wie in 11 zu erkennen ist, können die Anschlussflächen 130_1-130_3 in einer Ebene der ersten Metallisierung 102 (oder alternativ der zweiten Metallisierung) freiliegen, d.h. von der ersten Metallisierung 102 elektrisch isoliert sein. Die Anschlussflächen 130_1-130_3 können über jeweilige Vias 132_1-132_3 mit jeweiligen Mittelleitern des flexiblen Wellenleiters 100 verbunden sein.As in 11 As can be seen, the connection pads 130_1-130_3 can be exposed in a plane of the first metallization 102 (or alternatively the second metallization), i.e., electrically insulated from the first metallization 102. The connection pads 130_1-130_3 can be connected to respective center conductors of the flexible waveguide 100 via respective vias 132_1-132_3.

Bei Ausführungsbeispielen kann der flexible Wellenleiter 100 eine Mehrzahl von Vias 134 aufweisen, wobei die Mehrzahl von Vias 134 so angeordnet sind, dass die Mehrzahl von Vias 134 die erste Anschlussfläche 130_1 (und den ersten Mittelleiter) umgeben, die zweite Anschlussfläche 130_2 (und den zweiten Mittelleiter) umgeben, und die dritte Anschlussfläche 130_3 (und den dritten Mittelleiter) umgeben, und die erste Anschlussfläche 130_1, die zweite Anschlussfläche 130_2 und die dritte Anschlussfläche 130_3 voneinander abschirmen. Hierdurch kann ein Übersprechen zwischen den unterschiedlichen Anschlussflächen und den jeweiligen Mittelleitern reduziert werden.In embodiments, the flexible waveguide 100 may include a plurality of vias 134, wherein the plurality of vias 134 are arranged such that the plurality of vias 134 surround the first pad 130_1 (and the first center conductor), surround the second pad 130_2 (and the second center conductor), and surround the third pad 130_3 (and the third center conductor), and shield the first pad 130_1, the second pad 130_2, and the third pad 130_3 from each other. This may reduce crosstalk between the different pads and the respective center conductors.

Bei Ausführungsbeispielen können die drei Anschlussflächen 130_1-130_3 unterschiedliche Abstände zu einem Ende 134 des flexiblen Wellenleiters aufweisen.In embodiments, the three connection surfaces 130_1-130_3 may have different distances from an end 134 of the flexible waveguide.

4. Anwendungen des flexiblen Wellenleiters4. Applications of the flexible waveguide

Ausführungsbeispiele des flexiblen Wellenleiters finden Anwendung, wenn es darum geht Signale auf sehr engem Raum und gleichzeitig optimierter Wärmeleitung zu übertragen. Letzteres ist insbesondere durch eine Materialkombination und den beschriebenen Lagenaufbau möglich.Flexible waveguide designs are used when signals need to be transmitted in a very small space while simultaneously achieving optimized heat conduction. The latter is made possible, in particular, by a combination of materials and the described layer structure.

4.1 Quantencomputing mit supraleitenden Qubits4.1 Quantum computing with superconducting qubits

Eine denkbare Anwendung des flexiblen Wellenleiters (z.B. Verbindungssystems) ist die Signalübertragung in einem Quantencomputer. Ausführungsbeispiele des flexiblen Wellenleiters können genutzt werden, um Koaxialkabel zu substituieren. Dadurch kann die Signaldichte im Kryostaten deutlich erhöht werden. Durch die Verwendung von supraleitenden Materialien für die Signalleitung und Schirmlagen des flexiblen Wellenleiters (z.B. Niob) können Wärmeverluste reduziert werden. Gleichzeitig können weitere Metalllagen hinzugefügt werden, umso die Wärmeleitung so zu optimieren, dass nur eine geringe passive Wärmemenge von einer Temperaturstufe im Kryostaten zur nächsten übertragen wird. Dies ermöglicht es, die Anzahl der Leitungen im Kryostaten zu erhöhen. Somit kann der flexible Wellenleiter auch bei zunehmender Anzahl von Qubits im Quantencomputer die Signal- und Stromversorgung im Kryostaten sicherstellen.One conceivable application of the flexible waveguide (e.g., interconnect system) is signal transmission in a quantum computer. Examples of flexible waveguides can be used to replace coaxial cables. This can significantly increase the signal density in the cryostat. By using superconducting materials (e.g., niobium) for the signal lines and shielding layers of the flexible waveguide, heat losses can be reduced. At the same time, additional metal layers can be added to optimize heat conduction so that only a small amount of passive heat is transferred from one temperature level in the cryostat to the next. This allows the number of lines in the cryostat to be increased. Thus, the flexible waveguide can ensure the signal and power supply in the cryostat even as the number of qubits in the quantum computer increases.

12 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Quantencomputers 300, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Mit anderen Worten, 12 zeigt eine Installation von flexiblen Wellenleitern im Kryostaten. Der Quantencomputer 300 umfasst einem Quantenprozessor (engl. Quantum Processing Unit, QPU) 302, ein Signalerzeuger und/oder Signalauswerter 304, einen Kryostaten zur Erzeugung unterschiedlicher Temperaturstufen (z.B. Raumtemperatur, 300 K, 4 K, 1,5 K, 100 mK, 20 mK) und zumindest einen flexiblen Wellenleiter 100 zur Signalführung zwischen Quantenprozessor 304 und Signalerzeuger und/oder Signalauswerter 304. 12 shows a schematic block diagram of a quantum computer 300 according to an embodiment. In other words, 12 shows an installation of flexible waveguides in the cryostat. The quantum computer 300 comprises a quantum processor (Quantum Processing Unit, QPU) 302, a signal generator and/or signal evaluator 304, a cryostat for generating different temperature levels (e.g., room temperature, 300 K, 4 K, 1.5 K, 100 mK, 20 mK), and at least one flexible waveguide 100 for signal routing between the quantum processor 304 and the signal generator and/or signal evaluator 304.

Wie in 12 zu erkennen ist, kann der zumindest eine flexible Wellenleiter 100 über alle Temperaturstufen (z.B. Raumtemperatur, 300 K, 4 K, 1,5 K, 100 mK, 20 mK) hinweg, d.h. durchgehend von einer Temperaturstufe (z.B. Raumtemperatur) des Signalerzeugers und/oder Signalauswerters 304 bis zu einer Temperaturstufe des Quantenprozessors verwendet werden, z.B. über Durchführungen in den Temperaturebenen (oder Temperaturstufen) des Kryostaten.As in 12 As can be seen, the at least one flexible waveguide 100 can be used across all temperature levels (e.g. room temperature, 300 K, 4 K, 1.5 K, 100 mK, 20 mK), ie continuously from a temperature level (e.g. room temperature) of the signal generator and/or signal evaluator 304 to a temperature level of the quantum processor, e.g. via feedthroughs in the temperature levels (or temperature levels) of the cryostat.

Ausführungsbeispiele ermöglichen es Leitungen direkt von der 4K-Stufe in die sog. Mixing-Chamber (MXC) zu führen, da die Wärmeübertragung durch die Materialkombination reduziert (oder sogar minimiert) werden und so die gewünschte Temperatur von wenigen mK trotz passiver Wärmeleitung erreicht werden kann.Examples of implementation allow lines to be led directly from the 4K stage into the so-called mixing chamber (MXC), since the heat transfer is reduced (or even minimized) by the material combination and thus the desired temperature of a few mK can be achieved despite passive heat conduction.

Durch das Schirmungskonzept kann außerdem ein geringes Übersprechen der Leitungen und somit eine hohe Signalintegrität gewährleistet werden. Eine Fertigung kann gemäß dem oben beschriebenen Verfahren erfolgen.The shielding concept also ensures low crosstalk between the cables and thus high signal integrity. Manufacturing can be carried out using the process described above.

4.2 Phasengesteuerte Gruppenantennen4.2 Phased array antennas

Ausführungsbeispiele des flexiblen Wellenleiters können zur Anbindung von abgesetzten phasengesteuerten Gruppenantennen Anwendung finden, z.B. bei Radar- und Kommunikationsanwendungen. Üblicherweise werden in so einem Fall keine supraleitenden Materialien verwendet, da es keine Cryo-Anwendung sind. Hier eignen sich gute Leiter besser, wie Kupfer oder Silbe.). Das ermöglicht eine kompaktere Antenne mit wenig oder keinen aktiven Komponenten. Die aktive Weiterverarbeitung der Signale findet in einer Zentraleinheit statt.Embodiments of the flexible waveguide can be used to connect remote phased array antennas, e.g., in radar and communications applications. Superconducting materials are typically not used in such cases, as these are not cryogenic applications. Good conductors, such as copper or silver, are more suitable here. This allows for a more compact antenna with few or no active components. Active signal processing takes place in a central unit.

Dies könnte unter anderem zum Beispiel in einem Satelliten der Fall sein. Die hochintegrierte Leitung verbindet eine außen am Satelliten angebrachtes Antennenarray mit einer zentralen Einheit, die die Daten sendet und empfängt und entsprechend weiterverarbeitet. Dies hat den Vorteil, dass die Abwärme des Sende- und Empfangssystems zum größten Teil an anderer Stelle anfällt. Dies vereinfacht unter Umständen die Kühlung. Hier sind auch hybride Lösungen Denkbar bei denen manche Elektronische Komponenten wie Phasenschieber oder Verstärker in die Antennen integriert werden, die Anbindung an die Sende und Empfangseinheit erfolgt über viele hochintegrierte Wellenleiter.This could be the case, for example, in a satellite. The highly integrated cable connects an antenna array mounted on the outside of the satellite to a central unit that transmits and receives the data and processes it accordingly. This has the advantage that most of the waste heat from the transmitting and receiving system is generated elsewhere. This may simplify cooling. Hybrid solutions are also conceivable here, in which some electronic components such as phase shifters or amplifiers are integrated into the antennas, while the connection to the transmitting and receiving unit is established via numerous highly integrated waveguides.

13 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Satelliten 320 mit einem flexiblen Wellenleiter 100, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Satellit 320 umfasst eine externe Antenne 322, wie z.B. ein Antennenarray, und eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung 324, wobei der flexible Wellenleiter 100 zur Signalübertragung zwischen der zumindest einen externen Antenne 322 und der Sende- und/oder Empfangseinrichtung 324 verwendet wird. 13 shows a schematic block diagram of a satellite 320 with a flexible waveguide 100, according to one embodiment. The satellite 320 includes an external antenna 322, such as an antenna array, and a transmitting and/or receiving device 324, wherein the flexible waveguide 100 is used for signal transmission between the at least one external antenna 322 and the transmitting and/or receiving device 324.

Abgesetzte, durch hochintegrierte Leitungen angebundene Antennen sind auch bei Radargeräten mit elektronisch gesteuerten Gruppenantennen möglich.Remote antennas connected by highly integrated cables are also possible for radar devices with electronically controlled group antennas.

4.3 Sensorsignalanbindung für Automotive-Anwendungen4.3 Sensor signal connection for automotive applications

Ausführungsbeispiele des flexiblen Kabels können als Teil des automobilen Bordnetzes eingesetzt werden. Durch die potenziell hohe Signaldichte können elektronische Komponenten im Fahrzeug sowohl mit Strom als auch Signalen versorgt werden. Eine mögliche Anwendung ist bspw. die Übertragung von Sensordaten an ein Steuergerät.Examples of the flexible cable can be used as part of the automotive electrical system. Due to the potentially high signal density, electronic components in the vehicle can be connected to both They can be supplied with both power and signals. One possible application is the transmission of sensor data to a control unit.

Hierbei kommt auch der Vorteil zu tragen, dass der flexible Wellenleiter an die Fahrzeugkontur angepasst werden kann, sodass der Bauraum optimal genutzt wird. Dies ist besonders vor dem Hintergrund der zunehmenden Funktionsdichte moderner Fahrzeuge von zentraler Bedeutung.Another advantage is that the flexible waveguide can be adapted to the vehicle's contours, ensuring optimal use of the installation space. This is particularly important given the increasing functional density of modern vehicles.

5. Weitere Ausführungsbeispiele5. Further examples

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.Although some aspects have been described in connection with a device, it should be understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or component of a device can also be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Analogously, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block, detail, or feature of a corresponding device. Some or all of the method steps may be performed by (or using) a hardware apparatus, such as a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the key method steps may be performed by such an apparatus.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The above-described embodiments are merely illustrative of the principles of the present invention. It is understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others skilled in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the following claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

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Claims (27)

Flexibler Wellenleiter (100), mit folgenden Merkmalen: einer ersten Metallisierung (102), einer zweiten Metallisierung (104), einem flexiblen Substrat (106), das zwischen der ersten Metallisierung (102) und der zweiten Metallisierung (104) angeordnet ist, und einem Mittelleiter (108), der in dem flexiblen Substrat (106) eingebettet ist, wobei der Mittelleiter (108) zumindest zwei Streifenleitungen (110_1, 110_2) umfasst, wobei zumindest eine Streifenleitung der zumindest zwei Streifenleitungen (110_1, 110_2) ein supraleitendes Material aufweist.A flexible waveguide (100), comprising: a first metallization (102), a second metallization (104), a flexible substrate (106) disposed between the first metallization (102) and the second metallization (104), and a center conductor (108) embedded in the flexible substrate (106), wherein the center conductor (108) comprises at least two striplines (110_1, 110_2), wherein at least one stripline of the at least two striplines (110_1, 110_2) comprises a superconducting material. Flexibler Wellenleiter (100) nach Anspruch 1, wobei eine erste Streifenleitung (110_1) der zumindest zwei Streifenleitungen (110_1, 110_2) ein erstes supraleitendes Material aufweist, und wobei eine zweite Streifenleitung (110_2) der zumindest zwei Streifenleitungen (110_1, 110_2) ein zweites supraleitendes Material aufweist.Flexible waveguide (100) according to Claim 1 , wherein a first stripline (110_1) of the at least two striplines (110_1, 110_2) comprises a first superconducting material, and wherein a second stripline (110_2) of the at least two striplines (110_1, 110_2) comprises a second superconducting material. Flexibler Wellenleiter (100) nach Anspruch 2, wobei das erste supraleitende Material und das zweite supraleitende Material zwei unterschiedliche Materialien sind.Flexible waveguide (100) according to Claim 2 , where the first superconducting material and the second superconducting material are two different materials. Flexibler Wellenleiter (100) nach Anspruch 1, wobei eine erste Streifenleitung (110_1) der zumindest zwei Streifenleitungen (110_1, 110_2) ein supraleitendes Material aufweist, und wobei eine zweite Streifenleitung (110_2) der zumindest zwei Streifenleitungen (110_1, 110_2) ein nicht supraleitendes Material aufweist.Flexible waveguide (100) according to Claim 1 , wherein a first stripline (110_1) of the at least two striplines (110_1, 110_2) comprises a superconducting material, and wherein a second stripline (110_2) of the at least two striplines (110_1, 110_2) comprises a non-superconducting material. Flexibler Wellenleiter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das nicht supraleitende Material bei keiner Temperatur supraleitende Eigenschaften aufweist, und/oder wobei das supraleitende Material bei Temperaturen unterhalb einer materialspezifischen Sprungtemperatur supraleitende Eigenschaften aufweist.Flexible waveguide (100) according to one of the preceding claims, wherein the non-superconducting material does not exhibit superconducting properties at any temperature, and/or wherein the superconducting material exhibits superconducting properties at temperatures below a material-specific transition temperature. Flexibler Wellenleiter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das supraleitende Material eines der folgenden Materialien ist: Niob, Aluminium, Blei, Indium, Zink, Tantal oder Niobnitrid.A flexible waveguide (100) according to any one of the preceding claims, wherein the superconducting material is one of the following materials: niobium, aluminum, lead, indium, zinc, tantalum or niobium nitride. Flexibler Wellenleiter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das nicht supraleitende Material eines der folgenden Materialien ist: Kupfer, Nickel, Gold oder Silber.A flexible waveguide (100) according to any one of the preceding claims, wherein the non-superconducting material is one of the following materials: copper, nickel, gold or silver. Flexibler Wellenleiter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zumindest zwei Streifenleitungen (110_1, 110_2) parallel zueinander verlaufen.Flexible waveguide (100) according to one of the preceding claims, wherein the at least two striplines (110_1, 110_2) run parallel to each other. Flexibler Wellenleiter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zumindest zwei Streifenleitungen (110_1, 110_2) miteinander verbunden sind.Flexible waveguide (100) according to one of the preceding claims, wherein the at least two striplines (110_1, 110_2) are connected to each other. Flexibler Wellenleiter (100) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die zumindest zwei Streifenleitungen (110_1, 110_2) direkt miteinander verbunden sind, oder wobei die zumindest zwei Streifenleitungen (110_1, 110_2) mittels einer Adhäsionsschicht miteinander verbunden sind.Flexible waveguide (100) according to the preceding claim, wherein the at least two striplines (110_1, 110_2) are directly connected to one another, or wherein the at least two striplines (110_1, 110_2) are connected to one another by means of an adhesion layer. Flexibler Wellenleiter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine dritte Streifenleitung (110_3) der zumindest zwei Streifenleitungen (110_1, 110_2) ein supraleitendes Material aufweist, wobei die zweite Streifenleitung (110_2) zwischen der ersten Streifenleitung (110_1) und der dritten Streifenleitung (110_3) angeordnet ist, oder wobei eine dritte Streifenleitung (110_3) der zumindest zwei Streifleitungen (110_1, 110_2) ein nicht supraleitendes Material aufweist, wobei die erste Streifenleitung (110_1) zwischen der zweiten Streifenleitung (110_2) und der dritten Streifenleitung (110_3) angeordnet ist.The flexible waveguide (100) according to any one of the preceding claims, wherein a third stripline (110_3) of the at least two striplines (110_1, 110_2) comprises a superconducting material, the second stripline (110_2) being arranged between the first stripline (110_1) and the third stripline (110_3), or wherein a third stripline (110_3) of the at least two striplines (110_1, 110_2) comprises a non-superconducting material, the first stripline (110_1) being arranged between the second stripline (110_2) and the third stripline (110_3). Flexibler Wellenleiter (100) nach Anspruch 11, wobei die zweite Streifenleitung (110_2) eingebettet ist zwischen der ersten Streifenleitung (110_1) und der dritten Streifenleitung (110_3), oder wobei die erste Streifenleitung (110_1) eingebettet ist zwischen der zweiten Streifenleitung (110_2) und der dritten Streifenleitung (110_3).Flexible waveguide (100) according to Claim 11 , wherein the second stripline (110_2) is embedded between the first stripline (110_1) and the third stripline (110_3), or wherein the first stripline (110_1) is embedded between the second stripline (110_2) and the third stripline (110_3). Flexibler Wellenleiter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Metallisierung (102) und/oder die zweite Metallisierung (104) jeweils zumindest zwei Metallisierungslagen (102_1, 102_2, 104_1, 104_2) umfassen, wobei zumindest eine Metallisierungslage (102_1, 104_2) der zumindest zwei Metallisierungslagen (102_1, 102_2, 104_1, 104_2) ein supraleitendes Material aufweist.Flexible waveguide (100) according to one of the preceding claims, wherein the first metallization (102) and/or the second metallization (104) each comprise at least two metallization layers (102_1, 102_2, 104_1, 104_2), wherein at least one metallization layer (102_1, 104_2) of the at least two metallization layers (102_1, 102_2, 104_1, 104_2) comprises a superconducting material. Flexibler Wellenleiter (100) nach Anspruch 13, wobei eine erste Metallisierungslage (102_1, 104_2) der zumindest zwei Metallisierungslagen (102_1, 102_2, 104_1, 104_2) ein erstes supraleitendes Material aufweist, und wobei eine zweite Metallisierungslage (102_2, 104_1) der zumindest zwei Metallisierungslagen (102_1, 102_2, 104_1, 104_2) ein zweites supraleitendes Material aufweistFlexible waveguide (100) according to Claim 13 , wherein a first metallization layer (102_1, 104_2) of the at least two metallization layers (102_1, 102_2, 104_1, 104_2) comprises a first superconducting material, and wherein a second metallization layer (102_2, 104_1) of the at least two metallization layers (102_1, 102_2, 104_1, 104_2) comprises a second superconducting material Flexibler Wellenleiter (100) nach Anspruch 13, wobei eine erste Metallisierungslage (102_1, 104_2) der zumindest zwei Metallisierungslagen (102_1, 102_2, 104_1, 104_2) ein supraleitendes Material aufweist, und wobei eine zweite Metallisierungslage (102_2, 104_1) der zumindest zwei Metallisierungslagen (102_1, 102_2, 104_1, 104_2) ein nicht supraleitendes Material aufweist.Flexible waveguide (100) according to Claim 13 , wherein a first metallization layer (102_1, 104_2) of the at least two metallization layers (102_1, 102_2, 104_1, 104_2) comprises a superconducting material, and wherein a second metallization layer (102_2, 104_1) of the at least two metallization layers (102_1, 102_2, 104_1, 104_2) comprises a non-superconducting material. Flexibler Wellenleiter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das flexible Substrat (106) Polyimid aufweist.A flexible waveguide (100) according to any one of the preceding claims, wherein the flexible substrate (106) comprises polyimide. Flexibler Wellenleiter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein erster Abstand zwischen dem Mittelleiter (108) und der ersten Metallisierung (102) kleiner oder größer ist als ein zweiter Abstand zwischen dem Mittelleiter (108) und der zweiten Metallisierung (104).Flexible waveguide (100) according to one of the preceding claims, wherein a first distance between the center conductor (108) and the first metallization (102) is less than or greater than a second distance between the center conductor (108) and the second metallization (104). Flexibler Wellenleiter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Metallisierung (102) und die zweite Metallisierung (104) über eine Mehrzahl von Vias (114) miteinander verbunden sind.Flexible waveguide (100) according to one of the preceding claims, wherein the first metallization (102) and the second metallization (104) are connected to one another via a plurality of vias (114). Flexibler Wellenleiter (100) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Mehrzahl von Vias (114) jeweils zwei Vialagen (114_1, 114_2) umfassen, wobei eine erste Vialage (114_1) der zwei Vialagen 114_1, 114_2) ein supraleitendes Material aufweist, und wobei eine zweite Vialage (114_2) der zwei Vialagen 114_1, 114_2) ein nicht supraleitendes Material aufweist.The flexible waveguide (100) according to the preceding claim, wherein the plurality of vias (114) each comprise two via layers (114_1, 114_2), wherein a first via layer (114_1) of the two via layers (114_1, 114_2) comprises a superconducting material, and wherein a second via layer (114_2) of the two via layers (114_1, 114_2) comprises a non-superconducting material. Flexibler Wellenleiter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Mittelleiter (108) ein erster Mittelleiter (108_1) ist, wobei der flexible Wellenleiter (100) einen zweiten Mittelleiter (108_2) aufweist, der beabstandet zu dem ersten Mittelleiter (108_1) angeordnet ist.The flexible waveguide (100) according to any one of the preceding claims, wherein the center conductor (108) is a first center conductor (108_1), wherein the flexible waveguide (100) has a second center conductor (108_2) arranged at a distance from the first center conductor (108_1). Flexibler Wellenleiter (100) nach Anspruch 20, wobei der zweite Mittelleiter (108_2) in dem flexiblen Substrat (106) eingebettet ist.Flexible waveguide (100) according to Claim 20 , wherein the second center conductor (108_2) is embedded in the flexible substrate (106). Flexibler Wellenleiter (100) nach Anspruch 21, wobei der erste Mittelleiter (108_1) und der zweite Mittelleiter (108_2) in dem Substrat (106) nebeneinander in Bezug auf die erste Metallisierung (102) und/oder zweite Metallisierung (104) angeordnet sind.Flexible waveguide (100) according to Claim 21 , wherein the first center conductor (108_1) and the second center conductor (108_2) are arranged next to one another in the substrate (106) with respect to the first metallization (102) and/or second metallization (104). Flexibler Wellenleiter (100) nach Anspruch 21, wobei der erste Mittelleiter (108_1) und der zweite Mittelleiter (108_2) in dem Substrat (106) übereinander in Bezug auf die erste Metallisierung (102) und/oder zweite Metallisierung (104) angeordnet sind.Flexible waveguide (100) according to Claim 21 , wherein the first center conductor (108_1) and the second center conductor (108_2) are arranged one above the other in the substrate (106) with respect to the first metallization (102) and/or second metallization (104). Flexibler Wellenleiter (100) nach Anspruch 22 oder 23, wobei der erste Mittelleiter (108_1) und der zweite Mittelleiter (108_2) über zumindest ein Via (118) miteinander verbunden sind.Flexible waveguide (100) according to Claim 22 or 23 , wherein the first center conductor (108_1) and the second center conductor (108_2) are connected to one another via at least one via (118). Flexibler Wellenleiter (100) nach Anspruch 20, wobei das Substrat (106) ein erstes Substrat (106_1) ist, wobei der flexible Wellenleiter (100) ein zweites Substrat (106_2) und eine dritte Metallisierung (116) aufweist, wobei das zweite Substrat (106_2) zwischen der zweiten Metallisierung (104) und der dritten Metallisierung (116) angeordnet ist, wobei der zweite Mittelleiter (108_2) in dem zweiten Substrat (106_2) eingebettet ist.Flexible waveguide (100) according to Claim 20 , wherein the substrate (106) is a first substrate (106_1), wherein the flexible waveguide (100) comprises a second substrate (106_2) and a third metallization (116), wherein the second substrate (106_2) is arranged between the second metallization (104) and the third metallization (116), wherein the second center conductor (108_2) is embedded in the second substrate (106_2). Quantencomputer (300), mit folgenden Merkmalen: einem Quantenprozessor (302), einem Signalerzeuger und/oder Signalauswerter (304), und zumindest einem flexiblen Wellenleiter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 25 zur Signalübertragung zwischen dem Quantenprozessor (302) und dem Signalerzeuger und/oder Signalauswerter (304).Quantum computer (300), having the following features: a quantum processor (302), a signal generator and/or signal evaluator (304), and at least one flexible waveguide (100) according to one of the Claims 1 until 25 for signal transmission between the quantum processor (302) and the signal generator and/or signal evaluator (304). Quantencomputer nach Anspruch 26, wobei der Quantenprozessor (320) ausgebildet ist, um bei einer kryogenen Temperatur zu arbeiten, und/oder wobei der Signalerzeuger und/oder Signalauswerter (304) ausgebildet ist, um bei einer kryogenen Temperatur oder einer nicht-kryogenen Temperatur zu arbeiten.Quantum computers according to Claim 26 , wherein the quantum processor (320) is designed to operate at a cryogenic temperature, and/or wherein the signal generator and/or signal evaluator (304) is designed to operate at a cryogenic temperature or a non-cryogenic temperature.
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