基于高频传输的ltcc与pcb间垂直互联结构与方法
【专利摘要】本发明涉及宽带高频信号的传输，属于电气互联领域，尤其是涉及一种基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联结构与方法。本发明针对现有技术存在的问题，提供一种垂直互联结构与方法，所设计的互联结构基于球栅阵列（Ball Grid Array，以下简称BGA）焊接结构，利于小型化、高密度的系统集成。本发明包括LTCC组件，PCB组件以及互连结构，通过在第二LTCC组件类同轴结构的焊盘上进行植球焊接，然后将植好焊球的LTCC组件作为一个器件，在PCB组件上采用标准SMT流程进行装配，使得第二LTCC组件类同轴结构通过焊球，与第一PCB组件内同轴结构互联，实现LTCC组件与PCB组件的垂直互联。
【专利说明】
基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联结构与方法
技术领域
[0001]本发明涉及宽带高频信号(DC-35GHZ)的传输，属于电气互联领域，尤其是一种基 于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联结构与方法。
【背景技术】
[0002] 随着低温共烧陶瓷(Low Temperature Cofired Ceramics，以下简称LTCC)与印制 电路板(Printed Circuit Board，以下简称PCB)技术的不断成熟，在当今产品小型化、多功 能化的需求推动下，两种组件在系统级产品上实现高频、高密度互连的需求越来越高。以往 多采用盒体隔离、金丝(或金带)级联的方式实现互连，但这种互连方法占用的空间大，信号 传输距离长，损耗大，且不利于高频信号的应用。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术存在的问题，提供一种基于高频传 输的LTCC与PCB间垂直互联结构与方法。其能在LTCC和PCB之间实现DC-35GHZ宽带高频信号 传输，且其结构为垂直互联结构，所设计的互联结构基于球栅阵列(Ball Grid Array，以下 简称BGA)焊接结构，利于小型化、高密度的系统集成。参考BGA器件在PCB上的组装结构方 式，通过大量仿真分析与试验验证，获得一种LTCC在PCB组件上垂直组装、传递高频信号的 设计。
[0004] 本发明采用的技术方案如下：
[0005] -种基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联结构包括：
[0006] LTCC组件，用于LTCC陶瓷板上组装了相应电子器件的组件;LTCC陶瓷板上表面设 置用于传递信号的LTCC组件上表层微带线、用于传递信号的第一 LTCC组件类同轴结构、用 于传递信号的第二LTCC组件类同轴结构以及屏蔽过孔;LTCC陶瓷板内部设置用于传递信号 的LTCC组件内层带状线；LTCC组件上表层微带线一端通过第一LTCC组件类同轴结构，与 LTCC组件内层带状线一端连接;LTCC组件内层带状线另一端与第二LTCC组件类同轴结构连 接，屏蔽过孔均匀分布在LTCC组件上表层微带线、第一 LTCC组件类同轴结构、LTCC组件内层 带状线以及第二LTCC组件类同轴结构周围；
[0007] PCB组件，用于PCB板上设置相应电子器件的组件;PCB焊接板上表面设置用于传递 信号的PCB组件上表层微带线、用于传递信号的第一 PCB组件类同轴结构、用于传递信号的 第二PCB组件类同轴结构以及屏蔽过孔;PCB焊接板内部设置用于传递信号的PCB组件内层 带状线;第二PCB组件类同轴结构与PCB组件内层带状线一端连接;PCB组件内层带状线另一 端通过第二PCB类同轴组件，与PCB组件上表层微带线一端连接;屏蔽过孔均匀分布在PCB组 件上表层微带线、第一 PCB组件类同轴结构、PCB组件内层带状线以及第二PCB组件类同轴结 构周围；焊接装置，用于焊球在第二LTCC组件类同轴结构的焊盘上进行植球焊接，然后将植 好焊球的LTCC组件作为一个器件，在PCB组件上采用标准SMT流程进行装配，使得第二LTCC 组件类同轴结构通过焊球，与第一PCB组件内同轴结构互联，实现LTCC组件与PCB组件的垂 直互联;其中信号传输路线为LTCC上表层微带线-第一 LTCC组件类同轴结构-LTCC内层带 状线-第二LTCC组件上表层微带线-焊球-PCB上表层BGA焊盘-第一 PCB组件类同轴结构 -PCB内层带状线-第二PCB组件类同轴结构-PCB上表层微带线。
[0008] 进一步的，所述PCB组件内层带状线与PCB组件上表层微带线之间设置匹配节;所 述匹配节通过第二PCB组件类同轴结构与PCB组件上表层微带线连接;匹配节宽度是介于第 二PCB组件类同轴结构外导体内径与PCB组件内层带状线导带层宽度之间；第二PCB组件类 同轴结构外导体内径大于PCB组件内层带状线导带层宽度。
[0009] 进一步的，所述LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线都为导带，导带介 质分别对应为LTCC基材、PCB基材;LTCC组件上表层微带线是以LTCC陶瓷板内部地层为接地 面的微带线，LTCC基材、PCB的基材热膨胀系数都是小于10X1(T 6/°C的基材;LTCC基材热膨 胀系数与PCB基材热膨胀系数差越小越好;LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线
其中k分别对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件 上表层微带线导带的介质相对介电常数，h分别对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件上 表层微带线的导带介质厚度，w分别对应为LTCC组件上表层微带线导带层宽度、PCB组件上 表层微带线导带层宽度，t分别对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线导带 层厚度。
[0010] 进一步的，所述第一LTCC组件类同轴结构、第二LTCC组件类同轴结构、第一PCB组 件类同轴结构以及第二PCB组件类同轴结构都是以传输信号的垂直过渡孔为内导体，以周 围接地的垂直过渡孔为外导体，以LTCC基材的类同轴结构;第一 LTCC组件类同轴结构、第二 LTCC组件类同轴结构介质为LTCC基材;第一 PCB组件类同轴结构以及第二PCB组件类同轴结 构介质为PCB基材;第一 LTCC组件类同轴结构、第二LTCC组件类同轴结构、第一 PCB组件类同 轴结构以及第二PCB组件类同轴结构特性阻抗为
，其中^分别对应为第一 LTCC组件类同轴结构、第二LTCC组件类同轴结构、第一 PCB组件类同轴结构以及第二PCB组 件类同轴结构介质相对介电常数，D分别对应为第一 LTCC组件类同轴结构外导体内径、第二 LTCC组件类同轴结构外导体内径、第一 PCB组件类同轴结构外导体内径以及第二PCB组件类 同轴结构外导体内径，d分别为第一 LTCC组件类同轴结构的过孔直径、第二LTCC组件类同轴 结构的过孔直径、第一 PCB组件类同轴结构过孔直径以及第二PCB组件类同轴结构过孔直 径。
[0011] 进一步的，所述LTCC组件内层带状线、PCB组件内层带状线的特征阻抗
LTCC组件内层带状线、PCB组件内层带状线分别对应以LTCC内层印 '， 制线为导带、PCB内层印制线为导带，以LTCC内层印制线导带、PCB内层印制线导带上下两侧 接地层为接地面的带状线，^是LTCC组件内层带状线、PCB组件内层带状线介质相对介电常 数;h分别对应为LTCC组件内层带状线介质厚度、PCB组件内层带状线介质厚度，w分别对应 为LTCC内层印制线导带宽度、PCB内层印制线导带宽度，t分别对应为LTCC内层印制线导带 厚度、PCB内层印制线导带厚度。
[0012] 一种基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联方法包括：
[0013] 步骤1:LTCC陶瓷板表面设置用于传递信号的LTCC组件上表层微带线、用于传递信 号的第一 LTCC组件类同轴结构、用于传递信号的第二LTCC组件类同轴结构以及屏蔽过孔； LTCC陶瓷板内部设置用于传递信号的LTCC组件内层带状线;PCB印制板表面设置用于传递 信号的PCB组件上表层微带线、用于传递信号的第一 PCB组件类同轴结构、用于传递信号的 第二PCB组件类同轴结构以及屏蔽过孔;PCB印制板内部设置用于传递信号的PCB组件内层 带状线;LTCC组件是LTCC陶瓷板上装配了相应芯片的结构;PCB组件是PCB板上装配了相应 电子器件的结构；步骤2:LTCC组件上表层微带线一端通过第一LTCC组件类同轴结构，与 LTCC组件内层带状线一端连接;LTCC组件内层带状线另一端与第二LTCC组件类同轴结构连 接，屏蔽过孔均匀分布在LTCC组件上表层微带线、第一 LTCC组件类同轴结构、LTCC组件内层 带状线以及第二LTCC组件类同轴结构周围；第二PCB组件类同轴结构与PCB组件内层带状线 一端连接;PCB组件内层带状线另一端通过第二PCB类同轴组件，与PCB组件上表层微带线一 端连接;屏蔽过孔均匀分布在PCB组件上表层微带线、第一PCB组件类同轴结构、PCB组件内 层带状线以及第二PCB组件类同轴结构周围；
[0014] 步骤3:焊球在第二LTCC组件类同轴结构的焊盘上进行植球焊接，然后将植好焊球 的LTCC组件作为一个器件，在PCB组件上采用标准SMT流程进行装配，使得第二LTCC组件类 同轴结构通过焊球，与第一 PCB组件内同轴结构互联，实现LTCC组件与PCB组件的垂直互联； 其中信号传输路线为LTCC上表层微带线-第一 LTCC组件类同轴结构-LTCC内层带状线- 第二LTCC组件上表层微带线-焊球-PCB上表层BGA焊盘-第一 PCB组件类同轴结构-PCB 内层带状线-第二PCB组件类同轴结构-PCB上表层微带线。
[0015] 进一步的，所述PCB组件内层带状线与PCB组件上表层微带线之间设置匹配节;所 述匹配节通过第二PCB组件类同轴结构与PCB组件上表层微带线连接;匹配节宽度是介于第 二PCB组件类同轴结构外导体内径与PCB组件内层带状线导带层宽度;第二PCB组件类同轴 结构外导体内径大于PCB组件内层带状线导带层宽度。
[0016] 进一步的，所述LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线都为导带，导带介 质分别对应为LTCC基材、PCB基材;LTCC组件上表层微带线是以LTCC陶瓷板内部地层为接地 面的微带线，LTCC基材、PCB的基材热膨胀系数都是小于10 X1(T6/°C的基材;LTCC基材热膨 胀系数与PCB基材热膨胀系数差越小越好;LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线 特征阻抗都是
其中ε r分别对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件 上表层微带线导带介质相对介电常数，h分别对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表 层微带线导带介质厚度，w分别对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线导带 层宽度，t分别对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线导带层厚度。
[0017] 进一步的，所述第一LTCC组件类同轴结构、第二LTCC组件类同轴结构、第一PCB组 件类同轴结构以及第二PCB组件类同轴结构都是以传输信号的垂直过渡孔为内导体，以周 围接地的垂直过渡孔为外导体，以LTCC基材的类同轴结构;第一 LTCC组件类同轴结构、第二 LTCC组件类同轴结构介质为LTCC基材;第一 PCB组件类同轴结构以及第二PCB组件类同轴结 构介质为PCB基材;第一 LTCC组件类同轴结构、第二LTCC组件类同轴结构、第一 PCB组件类同 轴结构以及第二PCB组件类同轴结构特性阻抗为：
；其中^分别对应为第一 LTCC组件类同轴结构、第二LTCC组件类同轴结构、第一 PCB组件类同轴结构以及第二PCB组 件类同轴结构介质相对介电常数，D分别对应为第一 LTCC组件类同轴结构外导体内径、第二 LTCC组件类同轴结构外导体内径、第一 PCB组件类同轴结构外导体内径以及第二PCB组件类 同轴结构外导体内径，d分别为第一 LTCC组件类同轴结构的过孔直径、第二LTCC组件类同轴 结构的过孔直径、第一 PCB组件类同轴结构过孔直径以及第二PCB组件类同轴结构过孔直 径。
[0018]进一步的，所述LTCC组件内层带状线、PCB组件内层带状线的特征阻抗
LTCC组件内层带状线、PCB组件内层带状线分别对应以LTCC内层印 .， 制线为导带、PCB内层印制线为导带，以LTCC内层印制线导带、PCB内层印制线导带上下两侧 接地层为接地面的带状线，^是LTCC组件内层带状线、PCB组件内层带状线介质相对介电常 数;h分别对应为LTCC组件内层带状线介质厚度、PCB组件内层带状线介质厚度，w分别对应 为LTCC内层印制线导带宽度、PCB内层印制线导带宽度，t分别对应为LTCC内层印制线导带 厚度、PCB内层印制线导带厚度。
[0019]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0020] 1、本发明采用的垂直互联方法，实现了宽带高频信号(DC-35GHZ)在LTCC与PCB间 的低损耗传输，回波损耗S11可实现优于-10dB。
[0021] 2.互联结构采用焊球焊接方式，占用空间小，密度高，便于系统的小型化、多功能 化。
[0022] 3.互连焊球使用柔性的高铅BGA焊球，可以缓解焊点应力，提高可靠性。
[0023] 4.装配时主要依靠SMT技术，技术相对成熟，资源丰富，便于推广。
【附图说明】
[0024]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0025]图1是本发明结构爆炸示意图。
[0026] 1-LTCC组件 2-PCB组件
[0027] 3-焊球4-LTCC上表层微带线
[0028] 5-第一LTCC组件类同轴结构6-LTCC内层带状线
[0029] 7-不与焊球相接的第二LTCC组件类同轴结构部分
[0030] 8-与焊球相接的第二LTCC组件类同轴结构下部
[0031 ] 9-与焊球相接的第一 PCB组件类同轴结构部分
[0032] 10-不与焊球相接的第一 PCB组件类同轴结构部分
[0033] 11-PCB内层带状线12第二PCB组件类同轴13-PCB上表层微带线
【具体实施方式】
[0034]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0035]本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的 替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子 而已。
[0036]本发明相关说明：
[0037] 1、LTCC组件上表层微带线及PCB组件上表层微带线都是微带线；LTCC组件内层带 状线及PCB组件内层带状线都是带状线，只是各自的参数可能不相同。
[0038] 2、第一 LTCC组件类同轴结构、第二LTCC组件类同轴结构、第一 PCB组件类同轴结 构、第二PCB组件类同轴结构都是类同轴结构，具体结构是以传输信号的垂直过渡孔为内导 体，以LTCC组件或PCB组件中周围接地的垂直过渡孔为外导体的类同轴结构。
[0039] 3、PCB组件内层带状线导带层指的是PCB组件内层带状线的导带层。LTCC组件上表 层微带线导带层宽度、PCB组件上表层微带线导带层宽度分别指的是各自微带线的导带层。 [0040] 4、屏蔽过孔是用于屏蔽干扰信号的过孔。
[00411 5、匹配节材质是印制线。
[0042] 6.垂直过渡孔指的是与LTCC陶瓷板或PCB印制板上下表面垂直的过渡孔。
[0043]设计原则：
[0044] 1.材料选择
[0045] 从信号传输角度，要求LTCC基材与PCB基材在高频时信号损耗足够小，损耗因子在 10GHz时达到1%。以下；从结构强度角度考虑，要求LTCC与PCB焊接板材料的弹性模量相接 近，一般选取具有较大弹性模量的PCB基材;从可靠性角度考虑，要求LTCC与PCB板材料的热 膨胀系数差越小越好，一般选择热膨胀系数小于l〇Xl〇_ 6/°C的PCB基材。兼顾以上三点， LTCC可选择DuPont的9K7生瓷，PCB可选择Arlon的CLTE-XT基材。
[0046] 另外为提高陶瓷材料与有机材料之间互连的匹配性，降低两种材料在温变环境下 的热应力，中间互连材料选择铅含量的重量百分比大于90%的锡铅焊球，通过高铅焊球的 柔性降低应力集中，提高互连的可靠性。
[0047] 2.传输结构设计
[0048] 一般使用时，可能的信号传输路径为:LTCC上表层微带线-第一LTCC组件类同轴 结构-LTCC内层带状线-第二LTCC组件类同轴结构-LTCC下表层BGA焊盘-焊球-PCB上 表层BGA焊盘-第一 PCB组件类同轴结构-PCB内层带状线-第二PCB组件类同轴结构-PCB 上表层微带线。按传输路径，保持特征阻抗
[0049]恒定，叠层及结构设计如表1(各层传输结构设计)所示
[0052] 3.阻抗匹配
[0053] 为实现信号在广域频率范围内的稳定传输，三种材料上的传输路径都要满足阻抗 匹配要求，特别是信号在水平传输线与垂直传输线的交界处。为缓解结构突变引起的阻抗 失配，在互联处增加一到两段不同特性阻抗的传输线作为的匹配节。优化匹配节的长度和 宽度，减小局部阻抗，降低水平传输线与垂直传输线间的阻抗差异，可达到传输的高频信号 的要求。
[0054] 4.互联焊盘设计
[0055] LTCC和PCB两组件通过之间的BGA焊球实现垂直互联，BGA焊球在整体布局时需保 证结构受力的均匀性，可在无信号传输部分设置多个接地BGA焊球进行结构支撑。兼顾信号 传输特性和组件强度，焊盘尺寸按照85 %的焊球直径设计。
[0056] LTCC上的焊盘层，选用高温烧结的浆料，如AuPtPcLPCB上传输信号的BGA焊盘，采 用通孔树脂（或金属）塞孔并整平后，电镀铜层法制作，大面积接地层上的BGA焊盘，使用阻 焊方式进行隔离限定;PCB焊盘镀层优选ENIG(镍金)镀层。
[0057] 5.装配方法设计
[0058]此种互联结构在装配时要保证装配精度，否则信号在互联处会增加损耗。装配时 先进行高铅焊球在LTCC焊盘上的植球焊接，再把带有焊球的LTCC组件作为一个器件，在PCB 上采用标准SMT流程进行装配。
[0059] 具体实施例：
[0060]按照图1的信号传输结构，进行各参数的详细设计
[0061 ] LTCC上表层微带线：导带宽度0.42mm，导带厚度0.01mm，介质厚度0.336mm，介质相 对介电常数7.1。
[0062] 第一LTCC组件类同轴结构；内导体外径0.18mm，外导体等效内径1.66mm(外导体具 体分布为距内导体中心0.83mm的接地表层和以内导体中心为轴线、沿半径0.92mm均布的0 0.18mm的垂直实心接地金属孔构成），介质相对介电常数7.1。
[0063] LTCC内层带状线：导带宽度0· 18mm，导带厚度0.01mm，介质厚度0.672mm，介质相对 介电常数7.1;
[0064] 不与焊球相接的第二LTCC组件类同轴结构部分：内导体外径0.18mm，外导体等效 内径1.44mm (具体分布为距内导体中心0.72mm的接地表层和以内导体中心为轴线、沿半径 1 · 01mm均布的(2 0 · 18mm的垂直实心接地金属孔构成），介质相对介电常数7 · lmm〇
[0065] 与焊球相接的第二LTCC组件类同轴结构下部（LTCC下表层BGA焊盘）内导体 0.52mm，外导体内径1.64mm;
[0066] 焊球(BGA焊球相接）：内导体外径为焊球直径，外导体等效内径1.64mm;焊球选0 0.6mm尺寸的锡铅焊球;对应焊盘设计尺寸为0.5mm
[0067] 与焊球相接的第一PCB组件类同轴结构部分(PCB上表层BGA焊盘）：内导体0.52mm， 外导体内径1.64mm;
[0068] 不与焊球相接的第一 PCB组件类同轴结构部分：内导体外径0.2mm，外导体等效内 径0.92mm(外导体具体分布为距内导体中心0.46mm的接地表层及以内导体中心为轴线、沿 半径0.84mm均布的<2 0.3mm的接地通孔构成），介质相对介电常数为2.89。
[0069] PCB内层带状线:导带宽度0.32mm，导带厚度0.035mm，介质厚度0.713mm，介质相对 介电常数2.89;
[0070] 第二PCB组件类同轴结构：内导体外径0.2mm，外导体等效内径0.92mm，介质相对介 电常数2.89。
[0071 ] PCB上表层微带线：导带宽度0.64mm，导带厚度0.035mm，介质厚度0.254mm，介质相 对介电常数2.89。
[0072] 装配过程是:先进行焊球在LTCC焊盘上的植球焊接，然后把植好焊球的LTCC组件 作为一个器件，在PCB上采用标准SMT流程进行装配，PCB板上焊膏涂覆厚度为0.13mm。组装 后的LTCC-PCB组件使用高精度探针测试组件输入输出端之间的信号高频特性，在10MHz~ 36GHz下，信号回波损耗S11较小，满足多数场合的使用要求。
[0073] 本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的 新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【主权项】
1. 一种基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联结构，其特征在于包括:LTCC组件，用于 LTCC陶瓷板上组装了相应电子器件的组件;LTCC陶瓷板上表面设置用于传递信号的LTCC组 件上表层微带线、用于传递信号的第一 LTCC组件类同轴结构、用于传递信号的第二LTCC组 件类同轴结构以及屏蔽过孔;LTCC陶瓷板内部设置用于传递信号的LTCC组件内层带状线； LTCC组件上表层微带线一端通过第一 LTCC组件类同轴结构，与LTCC组件内层带状线一端连 接;LTCC组件内层带状线另一端与第二LTCC组件类同轴结构连接，屏蔽过孔均匀分布在 LTCC组件上表层微带线、第一 LTCC组件类同轴结构、LTCC组件内层带状线以及第二LTCC组 件类同轴结构周围； PCB组件，用于PCB板上设置相应电子器件的组件;PCB焊接板上表面设置用于传递信号 的PCB组件上表层微带线、用于传递信号的第一 PCB组件类同轴结构、用于传递信号的第二 PCB组件类同轴结构以及屏蔽过孔;PCB焊接板内部设置用于传递信号的PCB组件内层带状 线;第二PCB组件类同轴结构与PCB组件内层带状线一端连接;PCB组件内层带状线另一端通 过第二PCB类同轴组件，与PCB组件上表层微带线一端连接;屏蔽过孔均匀分布在PCB组件上 表层微带线、第一 PCB组件类同轴结构、PCB组件内层带状线以及第二PCB组件类同轴结构周 围； 焊接装置，用于焊球在第二LTCC组件类同轴结构的焊盘上进行植球焊接，然后将植好 焊球的LTCC组件作为一个器件，在PCB组件上采用标准SMT流程进行装配，使得第二LTCC组 件类同轴结构通过焊球，与第一PCB组件内同轴结构互联，实现LTCC组件与PCB组件的垂直 互联;其中信号传输路线为LTCC上表层微带线-第一 LTCC组件类同轴结构-LTCC内层带状 线-第二LTCC组件上表层微带线-焊球-PCB上表层BGA焊盘-第一 PCB组件类同轴结构- PCB内层带状线-第二PCB组件类同轴结构-PCB上表层微带线。2. 根据权利要求1所述的基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联结构，其特征在于所述 PCB组件内层带状线与PCB组件上表层微带线之间设置匹配节;所述匹配节通过第二PCB组 件类同轴结构与PCB组件上表层微带线连接;匹配节宽度是介于第二PCB组件类同轴结构外 导体内径与PCB组件内层带状线导带层宽度之间；第二PCB组件类同轴结构外导体内径大于 PCB组件内层带状线导带层宽度。3. 根据权利要求1所述的基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联结构，其特征在于所述 LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线都为导带，导带介质分别对应为LTCC基材、 PCB基材;LTCC组件上表层微带线是以LTCC陶瓷板内部地层为接地面的微带线，LTCC基材、 PCB的基材热膨胀系数都是小于10 X 1(T6/°C的基材;LTCC基材热膨胀系数与PCB基材热膨胀 系教差械小械好，LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线特征阻抗都是中分别对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线 导带的介质相对介电常数，h分别对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线的 导带介质厚度，w分别对应为LTCC组件上表层微带线导带层宽度、PCB组件上表层微带线导 带层宽度，t分别对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线导带层厚度。4. 根据权利要求1所述的基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联结构，其特征在于所述 第一 LTCC组件类同轴结构、第二LTCC组件类同轴结构、第一 PCB组件类同轴结构以及第二 PCB组件类同轴结构都是以传输信号的垂直过渡孔为内导体，以周围接地的垂直过渡孔为 外导体，以LTCC基材的类同轴结构;第一 LTCC组件类同轴结构、第二LTCC组件类同轴结构介 质为LTCC基材;第一 PCB组件类同轴结构以及第二PCB组件类同轴结构介质为PCB基材;第一 LTCC组件类同轴结构、第二LTCC组件类同轴结构、第一 PCB组件类同轴结构以及第二PCB组 件类同轴结构特性阻抗为其中别对应为第一 LTCC组件类同轴结构、第 二LTCC组件类同轴结构、第一 PCB组件类同轴结构以及第二PCB组件类同轴结构介质相对介 电常数，D分别对应为第一 LTCC组件类同轴结构外导体内径、第二LTCC组件类同轴结构外导 体内径、第一 PCB组件类同轴结构外导体内径以及第二PCB组件类同轴结构外导体内径，d分 别为第一 LTCC组件类同轴结构的过孔直径、第二LTCC组件类同轴结构的过孔直径、第一 PCB 组件类同轴结构过孔直径以及第二PCB组件类同轴结构过孔直径。5. 根据权利要求1所述的基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联结构，其特征在于所述 LTCC组件内层带状线、PCB组件内层带状线的特征阻捐TCC组件内 层带状线、PCB组件内层带状线分别对应以LTCC内层印制线为导带、PCB内层印制线为导带， 以LTCC内层印制线导带、PCB内层印制线导带上下两侧接地层为接地面的带状线，e#LTCC 组件内层带状线、PCB组件内层带状线介质相对介电常数;h分别对应为LTCC组件内层带状 线介质厚度、PCB组件内层带状线介质厚度，w分别对应为LTCC内层印制线导带宽度、PCB内 层印制线导带宽度，t分别对应为LTCC内层印制线导带厚度、PCB内层印制线导带厚度。6. -种基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联方法，其特征在于包括:步骤I: LTCC陶瓷 板表面设置用于传递信号的LTCC组件上表层微带线、用于传递信号的第一 LTCC组件类同轴 结构、用于传递信号的第二LTCC组件类同轴结构以及屏蔽过孔;LTCC陶瓷板内部设置用于 传递信号的LTCC组件内层带状线;PCB印制板表面设置用于传递信号的PCB组件上表层微带 线、用于传递信号的第一 PCB组件类同轴结构、用于传递信号的第二PCB组件类同轴结构以 及屏蔽过孔;PCB印制板内部设置用于传递信号的PCB组件内层带状线；LTCC组件是LTCC陶 瓷板上装配了相应芯片的结构;PCB组件是PCB板上装配了相应电子器件的结构； 步骤2: LTCC组件上表层微带线一端通过第一 LTCC组件类同轴结构，与LTCC组件内层带 状线一端连接;LTCC组件内层带状线另一端与第二LTCC组件类同轴结构连接，屏蔽过孔均 匀分布在LTCC组件上表层微带线、第一 LTCC组件类同轴结构、LTCC组件内层带状线以及第 二LTCC组件类同轴结构周围；第二PCB组件类同轴结构与PCB组件内层带状线一端连接;PCB 组件内层带状线另一端通过第二PCB类同轴组件，与PCB组件上表层微带线一端连接;屏蔽 过孔均匀分布在PCB组件上表层微带线、第一 PCB组件类同轴结构、PCB组件内层带状线以及 第二PCB组件类同轴结构周围； 步骤3:焊球在第二LTCC组件类同轴结构的焊盘上进行植球焊接，然后将植好焊球的 LTCC组件作为一个器件，在PCB组件上采用标准SMT流程进行装配，使得第二LTCC组件类同 轴结构通过焊球，与第一PCB组件内同轴结构互联，实现LTCC组件与PCB组件的垂直互联;其 中信号传输路线为LTCC上表层微带线-第一 LTCC组件类同轴结构-LTCC内层带状线-第 二LTCC组件上表层微带线-焊球-PCB上表层BGA焊盘-第一 PCB组件类同轴结构-PCB内 层带状线-第二PCB组件类同轴结构-PCB上表层微带线。7. 根据权利要求6所述的基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联方法，其特征在于所述 PCB组件内层带状线与PCB组件上表层微带线之间设置匹配节;所述匹配节通过第二PCB组 件类同轴结构与PCB组件上表层微带线连接;匹配节宽度是介于第二PCB组件类同轴结构外 导体内径与PCB组件内层带状线导带层宽度;第二PCB组件类同轴结构外导体内径大于PCB 组件内层带状线导带层宽度。8. 根据权利要求6所述的基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联方法，其特征在于所述 LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线都为导带，导带介质分别对应为LTCC基材、 PCB基材;LTCC组件上表层微带线是以LTCC陶瓷板内部地层为接地面的微带线，LTCC基材、 PCB的基材热膨胀系数都是小于10 X 1(T6/°C的基材;LTCC基材热膨胀系数与PCB基材热膨胀 系数差越小越好；LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线特征阻抗都是其中^分别对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线 导带介质相对介电常数，h分别对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线导带 介质厚度，w分别对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线导带层宽度，t分别 对应为LTCC组件上表层微带线、PCB组件上表层微带线导带层厚度。9. 根据权利要求6所述的基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联方法，其特征在于所述 第一 LTCC组件类同轴结构、第二LTCC组件类同轴结构、第一 PCB组件类同轴结构以及第二 PCB组件类同轴结构都是以传输信号的垂直过渡孔为内导体，以周围接地的垂直过渡孔为 外导体，以LTCC基材的类同轴结构;第一 LTCC组件类同轴结构、第二LTCC组件类同轴结构介 质为LTCC基材;第一 PCB组件类同轴结构以及第二PCB组件类同轴结构介质为PCB基材;第一 LTCC组件类同轴结构、第二LTCC组件类同轴结构、第一 PCB组件类同轴结构以及第二PCB组 件类同轴结构特性阻抗?$中别对应为第一 LTCC组件类同轴结构、第 二LTCC组件类同轴结构、第一 PCB组件类同轴结构以及第二PCB组件类同轴结构介质相对介 电常数，D分别对应为第一 LTCC组件类同轴结构外导体内径、第二LTCC组件类同轴结构外导 体内径、第一 PCB组件类同轴结构外导体内径以及第二PCB组件类同轴结构外导体内径，d分 别为第一 LTCC组件类同轴结构的过孔直径、第二LTCC组件类同轴结构的过孔直径、第一 PCB 组件类同轴结构过孔直径以及第二PCB组件类同轴结构过孔直径。10. 根据权利要求6所述的基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联方法，其特征在于所 述LTCC组件内层带状线、PCB组件内层带状线的特征阻抗LTCC组件 内层带状线、PCB组件内层带状线分别对应以LTCC内层印制线为导带、PCB内层印制线为导 带，以LTCC内层印制线导带、PCB内层印制线导带上下两侧接地层为接地面的带状线，^是 LTCC组件内层带状线、PCB组件内层带状线介质相对介电常数;h分别对应为LTCC组件内层 带状线介质厚度、PCB组件内层带状线介质厚度，w分别对应为LTCC内层印制线导带宽度、 PCB内层印制线导带宽度，t分别对应为LTCC内层印制线导带厚度、PCB内层印制线导带厚 度。
【文档编号】H05K3/34GK106028641SQ201610431585
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】赵少伟, 张婧亮, 张继帆, 常义宽, 王庆兵
【申请人】中国电子科技集团公司第二十九研究所