浅析低温共烧陶瓷（LTCC）技术相关

低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC）采用厚膜材料，根据预先设计的结构，将电极材料、基板、电子器件等一次性烧成，是一种用于实现高集成度、高性能的电子封装技术。

LTCC技术有以下几种形式：其一，将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确且致密的生瓷带，再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电路图形，然后将多层加工过的生瓷带叠压在一起，在900℃以下烧结，制成片式器件；其二，把多个无源元件埋入其中，制成单块三维陶瓷多层电路基板；其三，可在其表面贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块。

低温烧结技术最早是1982年由休斯公司开发的新型材料技术，以各种玻璃-陶瓷的低温烧结为主，通过改进配方、改善工艺条件实现基板与金属布线的共烧。我国在这方面起步较晚。目前世界上能提供LTCC相关产品的有IBM、Motolora、Murata、TDK、Rockwell和Kyolera等国际公司。据报道现已有50层、16英寸、应用频率为50MHz~5GHz的LTCC集成电路产品，另外日本富士通已研制出61层、245mm的共烧结构，而美国IBM公司已研制出66层LTCC基板的多芯片组件。

1.LTCC技术的特点

2.LTCC技术中的工艺流程

图1.LTCC技术流程图 via网络

①流延：由陶瓷浆料制作出陶瓷基板坯料；

②裁片：将坯料切割成一定尺寸的陶瓷薄片，每一片将成为多层陶瓷基板的一层。过程中，对流延不良的薄片进行剔除；

③冲孔：在薄片上以机械冲孔/激光冲孔的方式制作出用以进行电气互联的过孔、通孔；

④填孔：将过孔填充剂填入过孔中，作为层与层之间电路连接的垂直通路，以制备多层陶瓷基板内部的过孔；

⑤印刷：使用丝网印刷方法，将导电浆料或介质材料印刷在陶瓷片上，用以制作电气互联的导线及印制元器件（电阻、电容、压敏电阻等）；

⑥叠片：将已印刷电路图形的陶瓷片按照次序，依次叠放在一起，使得图形复合电路结构要求，并揭除印刷时的PET膜；

⑦静压：将叠片后的生瓷片利用高压使之粘接牢固；

⑧切割：将较大面积的生瓷基板，按照各元件、模块的切割边界进行切割分离，便于进行烧结。烧结后的陶瓷片将不易切割；

⑨烧结：将生瓷基板加热烧结成熟瓷，使其瓷材硬化、内部浆料固化、结构稳定。对LTCC基板，加热温度一般低于900℃；

⑩调阻：对通过印刷制成的电阻等元器件进行精细调节，以修正印刷误差、适配器参数差异，已达到最佳系统性能；

⑪测试：产品加工过程中，对质量进行监察，避免不良品流入下道工序。主要包括外观检查、电气特性测量、内部结构检查。

3.LTCC材料及产品应用

从化学成分上来看，目前使用的，能够实现低温烧结的陶瓷材料主要包括微晶玻璃体系、玻璃+陶瓷复合体系和非晶玻璃体系，其中微晶玻璃系和玻璃+陶瓷复合体系是近年来人们研究的重点，开发了(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系以及硼硅酸盐系等许多LTCC材料体系。

（1）当前已开发的LTCC基板材料大致可分为以下三类：

①陶瓷-玻璃系（微晶玻璃）：低介电损耗，适合制作20~30GHz的器件；

②玻璃加陶瓷填充料的复合系：填充物的主要作用是用来改善陶瓷的抗弯强度、热导率等，在烧结过程中玻璃和填充料反应形成高Q值晶体。

③单相陶瓷系：低烧结温度，高致密化，以减小材料的介电常数和介电损耗，以满足多层电路性能的要求。

（2）LTCC技术在产品中的应用可粗略地分为以下四种：

①高精度片式元件：如高精度片式电感器、电阻器、片式微波电容器等，以及这些元件的阵列等。随着手机、多种电子设备的小型化、多功能化，对用于高频电路/高频模块中的积层芯片电感器小型化和高Q特性提出要求，这也使得LTCC技术为基础的片式元件向多层片式发展。

②无源集成功能器件：如片式射频无源集成组件，包括LC滤波器及其阵列、定向耦合器、功分器、功率合成器、Balun（平衡－不平衡变换器）、天线、延迟线、衰减器，共模扼流圈及其阵列等。LTCC技术的重要应用就是无源器件的功能化集成，包括电感、电容、滤波器以及天线和双工器等。

③无源集成基板：如蓝牙模块基板、手机前端模块基板、集中参数环行器基板等。

④功能模块：如蓝牙模块、手机前端模块、天线开关模块、功放模块等。

由此可见，LTCC产品在电子元件集成中应用十分广泛，如：各种制式的手机、蓝牙模块、全球定位系统（GPS）、个人数字助理（PDA）、数码相机、WLAN、汽车电子、光驱等，LTCC产品在手机中的用量占据主要部分，约达80%以上；其次是蓝牙模块和WLAN。

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