低温共烧技术介绍

低温共烧技术介绍
061110232 王炳文
三、低温共烧技术概念
所谓低温共烧陶瓷工(Low-temperature cofired ceramics,LTCC)技术，就是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，作为电路基板材料，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在900℃烧结，制成三维电路网络的无源集成组件，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块。

总之，利用这种技术可以成功地制造出各种高技术LTCC产品。

二、生产制备
一般的我们可以把LTCC生产过程概括如下：
四、流延片的制备：采用不同的配比，可以制备出各种性能的流延片生
带。

五、流延片的下料、打孔。

六、通孔填充：有厚膜印刷、丝网印刷和导体生片等填充法。

七、导电介质的印刷：共烧导电体的印刷可采用传统的厚膜丝网印刷和
计算机直接描绘。

八、叠层、热压及切片。

九、排胶、共烧。

十、镀端电极，组装等。

图为经典LTCC生产流线
上图为典型的LTCC基板示意图，由此可知，采用LTCC工艺制作的基板具有可实现IC芯片封装、内埋置无源元件及高密度电路组装的功能。

十一、LTCC技术的优势
1、在介电损耗方面，RF4要比LTCC来的高，而虽然PTFE的损耗较低，但绝缘性却不如LTCC。

所以LTCC比大多数有机基板材料提供了更好地控制能力，在高频性能、尺寸和成本方面，比较之下LTCC比其它基板更为出色。

2、利用LTCC技术开发的被动元件和模块具有许多优点，包括了，陶瓷材料具有高频、高Q特性；
3、LTCC技术使用电导率高的金属材料作为导体材料，有利于提高电路系统的质量；
4、可适应大电流及耐高温特性要求，并具备比普通PCB电路基板优良的热传导性；
5、可将被动元件嵌入多层电路基板中，有利于提高电路的组装密度；
6、具有较好的温度特性，如较小的热膨胀系数、较小的介电常数温度系数，可以制作层数极高的电路基板，可以制作线宽小于50μm的细线结构。

7、从材料特性上讲，LTCC 具有高品质因素，与传统的介质比较，在高频的衰减成倍降低。

8、LTCC 中的器件在RF 段损耗较低，传输速度快，LTCC 器件在3 G 通信，蓝牙模块中得到大规模的应用。

四、LTCC材料的制备
（1）掺入适量的烧结助剂(低熔点氧化物或低熔点玻璃)进行液相活性烧结，即陶瓷+玻璃复合体系
（2）采用化学法制取表面活性高的粉体
（3）尽可能采用颗粒度细、主晶相合成温度低的材料；
（4）采用微晶玻璃或非晶玻璃。

这4种方法根据材料的不同用途而分别使用；LTCC基板材料主要采用第一种和第四种方法。

同时，LTCC材料的制备也存在诸多难点，现列举部分如下：
（1）共烧材料的匹配性。

将不同介质层（电容、电阻、电感，导体等）共烧时，要控制不同界面间的反应和界面扩散，使各介质层的共烧匹配性良好，界面层间在致密化速率、烧结收缩率及热膨胀速率等方面尽量达到一致，减少层裂、翘曲和裂纹等缺陷的产生。

（2）界面反应和界面扩散会影响器件的性能、可靠性以及曼微结构的变化；
（3）为了降低成本，烧结温度必须低，以便和廉价的银电极共烧。

五、LTCC材料的应用
从国内外LTCC技术的应用领域来看，主要应用于以下3个方面：
(1)高频无线通讯领域：基于LTCC材料具有优异的高频性能，同时还具有低成本、离集成度等特点
(2)航空航天工业领域：例如，美国的空间系统制造公司，为满足通讯卫星上控制电路250弘m线宽，每层150个以上通孔的MCM—C组件的电路要求，选用了杜邦公司的LTCC材料技术。

(3)存储器、驱动器、滤波器、传感器等电子元器件领域：LTC可以通过埋植内电容、内电感等形成三维结构，缩小电路体积，提高电性能。

日本太阳诱电公司采用插入应力释放层的方法，研制出了0805规格的片式叠层LC组合元件。

六、国内对LTCC材料的研究进展
国内LTCC产品的开发比国外发达国家至少落后5年。

深圳南玻电子有限公司引进了目前世界上最先进的设备，建成了国内第1条LTCC生产线，开发出了多种LTCC产品并己投产，如:片式LC滤波器系列、片式蓝牙天线、片式定向耦合器、片式平衡-不平衡转换器、低通滤波器阵列等，性能己达到国外同类产品水平，并己进入市场。

目前，清华大学材料系、上海硅酸盐研究所等单位正在实验室开发LTCC用陶瓷粉料，但还尚未到批量生产的程度。