淺析低溫共燒陶瓷（LTCC）技術(shù)相關(guān)

97　 2026-06-26 07:51:46

低溫共燒陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC）采用厚膜材料，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，將電極材料、基板、電子器件等一次性燒成，是一種用于實(shí)現(xiàn)高集成度、高性能的電子封裝技術(shù)。

LTCC技術(shù)有以下幾種形式：其一，將低溫?zé)Y(jié)陶瓷粉制成厚度精確且致密的生瓷帶，再在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需電路圖形，然后將多層加工過(guò)的生瓷帶疊壓在一起，在900℃以下燒結(jié)，制成片式器件；其二，把多個(gè)無(wú)源元件埋入其中，制成單塊三維陶瓷多層電路基板；其三，可在其表面貼裝IC和有源器件，制成無(wú)源/有源集成的功能模塊。

低溫?zé)Y(jié)技術(shù)最早是1982年由休斯公司開(kāi)發(fā)的新型材料技術(shù)，以各種玻璃-陶瓷的低溫?zé)Y(jié)為主，通過(guò)改進(jìn)配方、改善工藝條件實(shí)現(xiàn)基板與金屬布線的共燒。我國(guó)在這方面起步較晚。目前世界上能提供LTCC相關(guān)產(chǎn)品的有IBM、Motolora、Murata、TDK、Rockwell和Kyolera等國(guó)際公司。據(jù)報(bào)道現(xiàn)已有50層、16英寸、應(yīng)用頻率為50MHz~5GHz的LTCC集成電路產(chǎn)品，另外日本富士通已研制出61層、245mm的共燒結(jié)構(gòu)，而美國(guó)IBM公司已研制出66層LTCC基板的多芯片組件。

1.LTCC技術(shù)的特點(diǎn)

2.LTCC技術(shù)中的工藝流程

圖1.LTCC技術(shù)流程圖 via網(wǎng)絡(luò)

①流延：由陶瓷漿料制作出陶瓷基板坯料；

②裁片：將坯料切割成一定尺寸的陶瓷薄片，每一片將成為多層陶瓷基板的一層。過(guò)程中，對(duì)流延不良的薄片進(jìn)行剔除；

③沖孔：在薄片上以機(jī)械沖孔/激光沖孔的方式制作出用以進(jìn)行電氣互聯(lián)的過(guò)孔、通孔；

④填孔：將過(guò)孔填充劑填入過(guò)孔中，作為層與層之間電路連接的垂直通路，以制備多層陶瓷基板內(nèi)部的過(guò)孔；

⑤印刷：使用絲網(wǎng)印刷方法，將導(dǎo)電漿料或介質(zhì)材料印刷在陶瓷片上，用以制作電氣互聯(lián)的導(dǎo)線及印制元器件（電阻、電容、壓敏電阻等）；

⑥疊片：將已印刷電路圖形的陶瓷片按照次序，依次疊放在一起，使得圖形復(fù)合電路結(jié)構(gòu)要求，并揭除印刷時(shí)的PET膜；

⑦靜壓：將疊片后的生瓷片利用高壓使之粘接牢固；

⑧切割：將較大面積的生瓷基板，按照各元件、模塊的切割邊界進(jìn)行切割分離，便于進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)后的陶瓷片將不易切割；

⑨燒結(jié)：將生瓷基板加熱燒結(jié)成熟瓷，使其瓷材硬化、內(nèi)部漿料固化、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。對(duì)LTCC基板，加熱溫度一般低于900℃；

⑩調(diào)阻：對(duì)通過(guò)印刷制成的電阻等元器件進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，以修正印刷誤差、適配器參數(shù)差異，已達(dá)到最佳系統(tǒng)性能；

?測(cè)試：產(chǎn)品加工過(guò)程中，對(duì)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)察，避免不良品流入下道工序。主要包括外觀檢查、電氣特性測(cè)量、內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢查。

3.LTCC材料及產(chǎn)品應(yīng)用

從化學(xué)成分上來(lái)看，目前使用的，能夠?qū)崿F(xiàn)低溫?zé)Y(jié)的陶瓷材料主要包括微晶玻璃體系、玻璃陶瓷復(fù)合體系和非晶玻璃體系，其中微晶玻璃系和玻璃陶瓷復(fù)合體系是近年來(lái)人們研究的重點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了(Mg、Ca)TiO3系，BaO- TiO2系，ZnO- TiO2系，BaN-Nd2O3- TiO2系，(Zr, Sn)·TiO3系，(Zn, Sn)·TiO3系，(Ba, Nb) TiO3系以及硼硅酸鹽系等許多LTCC材料體系。

（1）當(dāng)前已開(kāi)發(fā)的LTCC基板材料大致可分為以下三類：

①陶瓷-玻璃系（微晶玻璃）：低介電損耗，適合制作20~30GHz的器件；

②玻璃加陶瓷填充料的復(fù)合系：填充物的主要作用是用來(lái)改善陶瓷的抗彎強(qiáng)度、熱導(dǎo)率等，在燒結(jié)過(guò)程中玻璃和填充料反應(yīng)形成高Q值晶體。

③單相陶瓷系：低燒結(jié)溫度，高致密化，以減小材料的介電常數(shù)和介電損耗，以滿足多層電路性能的要求。

（2）LTCC技術(shù)在產(chǎn)品中的應(yīng)用可粗略地分為以下四種：

①高精度片式元件：如高精度片式電感器、電阻器、片式微波電容器等，以及這些元件的陣列等。隨著手機(jī)、多種電子設(shè)備的小型化、多功能化，對(duì)用于高頻電路/高頻模塊中的積層芯片電感器小型化和高Q特性提出要求，這也使得LTCC技術(shù)為基礎(chǔ)的片式元件向多層片式發(fā)展。

②無(wú)源集成功能器件：如片式射頻無(wú)源集成組件，包括LC濾波器及其陣列、定向耦合器、功分器、功率合成器、Balun（平衡－不平衡變換器）、天線、延遲線、衰減器，共模扼流圈及其陣列等。LTCC技術(shù)的重要應(yīng)用就是無(wú)源器件的功能化集成，包括電感、電容、濾波器以及天線和雙工器等。

③無(wú)源集成基板：如藍(lán)牙模塊基板、手機(jī)前端模塊基板、集中參數(shù)環(huán)行器基板等。

④功能模塊：如藍(lán)牙模塊、手機(jī)前端模塊、天線開(kāi)關(guān)模塊、功放模塊等。

由此可見(jiàn)，LTCC產(chǎn)品在電子元件集成中應(yīng)用十分廣泛，如：各種制式的手機(jī)、藍(lán)牙模塊、全球定位系統(tǒng)（GPS）、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、數(shù)碼相機(jī)、WLAN、汽車電子、光驅(qū)等，LTCC產(chǎn)品在手機(jī)中的用量占據(jù)主要部分，約達(dá)80%以上；其次是藍(lán)牙模塊和WLAN。

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