基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联结构与方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术包括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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及宽带高频信号(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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联结构包括：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。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。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10×10-6/℃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εr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。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εr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。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，εr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。一种基于高频传输的LTCC与PCB间垂直互联方法包括：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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
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10×10-6/℃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εr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εr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。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，εr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...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵少伟，张婧亮，张继帆，常义宽，王庆兵，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51