LTCC 在TR组件的应用
基于LTCC的S波段相控阵T模块研制
本文介绍了一款S 波段相控阵天线发射模块（以下简称T 模块）的原理，并给出了使用低温共烧陶瓷瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic ，简称LTCC)来作为基板材料集成MMIC 芯片的设计方法和实例，LTCC 内部包含微带垂直通孔过度、无源电路、控制电路等。
证明了大规模相控阵微波电路中，采用微波多芯片组件(MMCM)技术把MMIC 芯片集成在LTCC 基板上的可实性行，实现了模块的小型化和轻量化。
T 模块的微波部分由移相、放大、隔离、开关及90°电桥组成。
实测结果表明，在S 波段增益为30±0.5dB ，电桥单路输出功率≥26.5dBM ，两路输出功率差值不大于0.5dB ，两路的相位差优于±3°，移相精度RMS 优于3°。
1 引言微波多芯片组件（Multichip module ，简称MCM ）以组件集成密度高、小型化、轻量化、稳定性和一致性高等优点，被广泛应用在射频以及微波通信领域。
MCM 是将多种MMIC 芯片高度集成在同一个基板上的组件。
这个基板可以是金属，也可以是各种材料的多层电路板。
LTCC （低温共烧陶瓷）作为一种新型的电子材料，因其拥有良好的微波特性，同时，其共烧温度低，内部可植入电阻、电容、电感等无源元件及滤波器、电桥等无源组件，特别适合于射频、微波、毫米波器件及模块，在无线电通信领域有广泛的应用。
LTCC 多层基板与HTCC 多层基板非常适合于制造高集成度、高速高频以及高可靠性制相移、选择0°、-90°通路及控制功放电源通断。
与传统的S 波段有源微波组件相比，该T 模块具有小型化、轻量化、集成化以及高可靠性的优点，非常适合在各种严酷环境下的大规模使用。
2 T模块小型化方案设计2.1 微波有源电路设计原理根据S 波段相控阵天线T 模块的技术要求，T 模块由射频电路单元和控制电路单元组成。
ltcc封装基板应用场景
ltcc封装基板应用场景LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic）封装基板是一种多层陶瓷封装技术，广泛应用于电子器件的封装和集成电路的制造。
LTCC封装基板具有优异的电性能、热性能和机械性能，适用于多种应用场景。
LTCC封装基板在无线通信领域有着广泛的应用。
在手机、电视和无线路由器等设备中，LTCC封装基板可以用于射频模块和天线的封装。
LTCC材料具有低介电损耗和优异的高频特性，可以实现高效的无线信号传输和射频功率放大，提高设备的性能和稳定性。
LTCC封装基板在汽车电子领域也有着重要的应用。
在汽车电子系统中，LTCC封装基板可以用于车载雷达、车载通信和车载娱乐系统的封装。
LTCC材料具有良好的热稳定性和耐高温性能，可以适应汽车工作环境中的高温和振动条件，保证系统的可靠性和稳定性。
LTCC封装基板还可以应用于医疗器械和生物传感器领域。
在医疗器械中，LTCC封装基板可以用于生物传感器、医疗监测设备和体外诊断设备的封装。
LTCC材料具有良好的生物相容性和耐腐蚀性能，可以与生物体接触而不产生不良反应。
同时，LTCC封装基板还具有优异的电性能和微加工能力，可以实现高灵敏度的生物传感和精确的医疗监测。
LTCC封装基板还可以应用于工业控制和测量领域。
在工业自动化和仪器仪表中，LTCC封装基板可以用于传感器、执行器和控制器的封装。
LTCC材料具有良好的电绝缘性和机械强度，可以抵抗工业环境中的高温、高压和腐蚀。
同时，LTCC封装基板的多层结构和高集成度，可以实现复杂的电路设计和高精度的测量控制。
总的来说，LTCC封装基板具有广泛的应用场景。
无论是无线通信、汽车电子、医疗器械还是工业控制，LTCC封装基板都可以发挥其优异的电性能、热性能和机械性能，满足不同领域的需求。
随着电子技术的不断发展和应用的不断拓展，LTCC封装基板将会在更多的领域发挥重要作用，推动技术的进步和产业的发展。
LTCC技术研究
LTCC技术研究LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic）是一种低温共烧陶瓷技术，广泛应用于微波和射频电子器件领域。
它通过在低温下将多种材料共同烧结在一起，形成坚固的陶瓷基板，可以实现高密度的电子元器件封装和集成。
LTCC技术的主要特点是低温共烧，通过控制烧结温度和时间，可以实现不同材料的共烧。
这样可以在一次烧结过程中完成多种功能材料的封装，减少了工艺流程和加工成本，提高了生产效率。
同时，低温共烧技术还可以实现与金属电路板的粘接，形成密封结构，提高了器件的稳定性和可靠性。
LTCC技术还具有优良的电性能和热性能。
由于陶瓷基板的低介电常数和低损耗，可以实现低的信号传输损耗和高的工作频率，适用于微波和射频电子设备。
此外，LTCC材料的热膨胀系数与硅、铜等常见电子材料相匹配，可以有效减少热应力和热膨胀对器件的影响，提高了器件的可靠性和性能稳定性。
在应用上，LTCC技术主要用于微波和射频器件的封装和集成。
它可以制作各种类型的射频滤波器、耦合器、功分器、混频器等器件，满足不同应用对频率选择性和功率处理能力的要求。
同时，LTCC材料还可以与其他器件集成，如声光调制器、光电探测器等，实现多功能集成的微波光子集成芯片。
除了射频和微波器件领域，LTCC技术还可以应用于其他领域，如生物传感器、医疗器械和汽车电子等。
通过合适的材料选择和工艺参数控制，可以实现对特定环境和介质的高灵敏度检测和响应。
例如，利用LTCC材料的隔热、耐高温和抗化学腐蚀等特性，可以制作用于高温环境下的传感器和电荷放大器等器件。
尽管LTCC技术在微波和射频电子器件领域具有广泛应用，但仍然存在一些挑战和研究方向。
首先，需要研究更多的材料组分和配方，以满足不同器件对性能和功能的要求。
其次，为了实现更高的集成度和更好的器件性能，需要进一步开发和优化相关工艺和设备。
此外，还需要研究LTCC材料的表面处理和界面控制等技术，以提高与其他材料和器件的兼容性。
微波宽频段高性能高集成TR组件设计
第2期2021年4月Vol.19No.2April2021雷达科学与技术!ada$Science and TechnologyDOI：10.3969".issn.1672-2337.2021.02.003微波宽频段高性能高集成T/R组件设计桂勇锋，金来福，丁德志，解启林，吴士伟，邹永庆(中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥230088)摘要：基于微波宽频段有源相控阵系统T/R组件工程化迫切，针对传统T/R组件工作频带不够宽、体积尺寸大、稳定性差、移相衰减精度不高等问题，本文了一种X-Ku波段宽频段高性能高集成T/R组件。
在突破八通道组件架构技术、基于LTCC整板的高密成设计技术、宽带GaN高可靠高效率及散热技术、高频宽带高隔离防腔体效技术、组件模块化可制造技术等关键技术基G上，研制出X-Ku波段10〜18GHz八通道T/R组件。
组件具有、幅相和安保护等主要功能，实测频带出功率％23.9W、噪声系数&3.52dB、移相精度&3.90°(RMS,均方根值)、衰减精度&0.94dB(RMS)、驻波98、效率％23%。
其中，工作带宽指标由之前的单频段10〜12GHz、15〜17GHz拓宽到宽频段10—18GHz，输出功率由之前的10W量级提高到20W量级，噪声系数由之前的4.3dB提升到小于3.52dB。
本组件具有高频、宽带、高效、高集成的特性，可应用于新型综合传雷达系统、多功能综合电子系统等装备中。
关键词：宽频段；X-Ku波段；T/R组件；高性能；高集成；氮化'中图分类号:TN957.3；TN957.5文献标志码：A文章编号：1672-2337(2021)02-0137-07 Development of Microwave Broadband High-Performance andHigh-Integration T/R ModuleGUI Yongfeng,JIN Laifu,DING Dezhi,XIE Qilin,WU Shiwei,ZOU Yongqing(The38th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Hefei230088,China)Abstract:Aiming at the urgent need of T/R module engineering in micro w ave broadband active phased array system and the problems of traditional T/R module,such as insufficient bandwidth,large size,poor stabil-ityBndlow precision of phBse shiftBnd B t enuBtion this pBper designs Bn X-Ku bBnd broBdbBnd high-performance and high-integration T/R module.Based on the breakthrough of eigh--channel module architecture designtechnique thehigh-densityintegrBteddesigntechniquebBsedonLTCCentireboBrd highreliBbilityBnd highe f iciencyandheatdissipationdesigntechniquesofbroadbandGaNpoweramplifier high-frequencybroad-bandhighisolationcavitye f ectdesigntechnique modularizationdesignandmassmanufacturabilitydesigntech-nique the X-Ku band10〜18GHz eight-channel T/R module is developed.The module has the main functions oftransceiveramplification amplitudeandphasecontrolandsafetyprotection.Themeasuredresultsshowthat the output power in the whole frequency band is%23.9W,the noise figure is&3.52dB,the phase shifting accuracy is&3.90°(RMS),the attenuation accuracy is&0.94dB(RMS),the standing wave ratio is&1.98,and the efficiency is%23%.Among them,the working bandwidth index is increased from10〜12GHz and15〜17GHz to 10〜18GHz,the output power is increased from10W to20W,and the noise figure is decreased from4.3dB to less than3.52dB.This module has the characteristics of high frequency,wide band,high efficiency and high integratiom It canbeusedinnewintegratedsensorradarsystem multi-functionalintegratedelectronicsystem etc( Key words:broadband&X-Ku band；T/R module；high-performance&high-integration&GaN0引言瓣特性更好、性能高的阵理、雷达管理以及能力更高等一系列优点,将会占据越来越多的应用先进防天线的相控阵雷达具有探测要求雷达系统子功能,这离远、效率高、可靠性高、纟好、波束波的多功能需求要求天期：2021-03-04；期：2021-04-10138雷达科学与技术第19卷第2期系统能雷达频段带宽上+4。
毫米波段LTCC高Q滤波器研制
觑黾
Ｅｔ期：９０－。Ｙ年胆月刀日
第一章引言
第一章引 言
１．１引言
微波滤波器广泛应用于微波通讯、雷达、导航、电子对抗、测试仪表等系统
中，是电子设备中的关键部件，其种类繁多，性能各异，但都是作为频率选择之
用，所以，在选择性和损耗上有共同的要求。
，
随着信息技术的高速发展，现代通讯所传输的数据率与工作频率越来越高，
ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｑ ａｎｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ｃｒｅａｔｅｄ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒａｐｈｓ，ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｉｚｅｓ ｏｆ ＢＰＦ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ
Байду номын сангаас
电子科技大学硕士学位论文
等人提出了一种采用ＬＴＣＣ的Ｓ１Ｗ的Ｃ
波段四级的椭圆函数滤波器（见图１．１）。
中心频率为４ＧＨｚ，带宽１５０ＭＨｚ，带内损
耗０．６ｄＢ，在３．２９ＧＨｚ、３．８９ＧＨｚ、４．１１ＧＨｚ、
４．７５ＧＨｚ分别有四个衰减极点。
在国外，则有一些报道，有集成于介
质基片中的腔体结构，也有在带状线上加
用低温共烧陶瓷（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ Ｃｏ—ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ，简称ＬＴＣＣ）工艺，构成三 维集成电路，但是，其Ｑ值低，滤波器选择性差，损耗大。
本文基于ＬＴＣＣ工艺和介质集成波导（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ，简称 ＳＩＷ）技术设计了两种响应特性的高Ｑ谐振器滤波器。两个滤波器结构都是利用
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LTCC材料在TR组件中的应用与发展趋势-Xidian
SURFACE CONDUCTORS, POSTFIRE Al wirebond
2.45g/cm3
介电常数随着频 率变化较少 微波毫米波应用
排烧曲线较缓 有机物、助剂等
• Dupont 943
– 127um，254um – 7.4 – 850度
特性
介电常数 损耗
电阻率 击穿电压 热导率 收缩率（X,Y） 收缩率（Z） 抗弯强度 密度
参数
7.4 <0.002 >1012Ω >1KV/25um 4.4W/mK
16% 310 MPa 2.45g/cm3
陶瓷粉料
• ULF100、ULF140、ULF280、ULF101 • 流延 • 厚度可以控制（10um～127um） • 成本低 • 射频微波器件（<10G）
¾流延
刮痕，厚度不均
控制流延浆料黏度 流延浆料消泡处理 流延速度 流延5温区温度
麻纹
膜片质量高 膜片厚度：5～127um 精度控制：±1um
低介陶瓷材料制作流程
常用的生瓷带
• FERRO A6M
– 127um，254um – 5.9+0.2 – 850度
特性
介电常数 损耗 电阻率 击穿电压 热导率 收缩率（X,Y） 收缩率（Z） 抗弯强度 密度
参数
5.9±0.2 <0.002 >1012Ω
>1KV/25um 2W/mK 15.2% 24% 170Mpa
T/R组件都是其中的关键部件
小型化、高密度、高可靠性方向发展
• 民用通信领域
– 无线通讯 – 个人电子 – 短、小、轻、薄方向
结构功能一体化TR组件关键电路设计
结构功能一体化TR组件关键电路设计姚明;何庆强;赵青【摘要】The design schemes of key circuits of a Ka-band TR module incorporating structure and function were proposed, including multi-channel multi-function RF chip design, sub-array layout design, RF vertical interconnection design, power divider network design, RF and LF sockets design. These design schemes facilitate the integration of active chip circuits, passive networks, liquid cooling micro-channels and patch antenna of the TR module on a 25-layer low-temperature co-fired ceramic (LTCC) board, thus high-density design of the TR module is achieved.%针对Ka频段结构功能一体化TR(Transmitter and Receiver)组件的研制,给出了关键电路的设计方案,包括多通道多功能射频芯片设计、子阵电路布局、射频垂直互联设计、功分网络设计、射频和低频接口设计等.这些方案有利于将TR组件的芯片有源电路、无源网络、液冷散热微流道以及贴片天线共同一体化集成在一个25层的低温共烧陶瓷(LTCC)基板上,从而实现TR组件的高密度设计.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】5页(P88-92)【关键词】TR组件;Ka频段;有源相控阵;结构功能一体化;关键电路设计;低温共烧陶瓷【作者】姚明;何庆强;赵青【作者单位】中国西南电子技术研究所,四川成都 610036;中国西南电子技术研究所,四川成都 610036;中国西南电子技术研究所,四川成都 610036【正文语种】中文【中图分类】TN722随着新一代机载平台对导航、通信等多种功能系统需求的不断增长，机载天馈系统的种类、数量、体积、质量也在不断增加。
LTCC调研报告
LTCC调研报告一、引言随着科技的不断进步，电子器件的发展也呈现出多样化和高度复杂化的趋势。
在电子器件中，陶瓷材料作为一种重要的基底材料，在电子元器件制造领域起着重要的作用。
低温共烧陶瓷（LTCC）作为一种新型的陶瓷制备技术，因其具有优异的性能，在电子制造领域逐渐得到广泛应用。
本文将对LTCC技术进行调研，详细介绍其原理、制备方法以及应用等方面的情况。
二、LTCC技术原理LTCC技术是一种将薄膜和烧结技术相结合的陶瓷制备技术。
其原理是先通过溶胶-凝胶法或其他方法合成陶瓷薄膜，然后将薄膜切割成所需尺寸的形状，再通过对切割后的薄膜进行叠层、压制、共烧等一系列工艺制备成陶瓷基底。
其中，薄膜的制备过程可以通过喷雾热分解法、溶胶浸渍法等进行。
三、LTCC制备方法LTCC的制备方法包括薄膜的制备和基底的制备两个方面。
薄膜的制备可选用溶胶-凝胶法、喷雾热分解法或溶胶浸渍法。
在溶胶-凝胶法中，通过将发胶溶液分别涂覆在玻璃基底或其他基底上，并通过干燥和烧结形成陶瓷薄膜。
而基底的制备则是通过将薄膜切割成所需尺寸的形状，并进行叠层、压制和共烧等工艺制备成陶瓷基底。
四、LTCC的应用领域LTCC技术在电子制造领域有着广泛的应用。
首先，它被广泛应用于射频（RF）和微波器件制造领域。
由于LTCC具有低介电常数、低耗散、低传输损耗等特点，因此在射频和微波电路中得到了大量应用。
其次，LTCC还可用于制备传感器和声音器件。
例如，利用LTCC 制备的传感器可用于测量温度、压力等物理量。
此外，LTCC还可用于制备滤波器、天线等电子元器件。
五、LTCC技术的发展趋势随着电子器件的高频化、集成化和微型化趋势日益明显，LTCC 技术也在不断发展。
未来，LTCC技术还将进一步提高工艺的稳定性和制备的精度。
同时，LTCC材料的烧结工艺也将不断完善，以提高材料的性能和可靠性。
此外，LTCC技术还将与其他先进的微纳制造技术相结合，例如3D打印技术，以实现更加复杂的器件结构和功能。
基于LTCC技术的微波器件设计研究
基于LTCC技术的微波器件设计研究随着时代的不断发展，无线通讯已经成为人们生活中的一部分，而微波器件则是实现无线通讯不可或缺的一部分。
作为微波器件中的一种，LTCC技术在设计制造微波器件方面具备一定的优越性，本文将就基于LTCC技术的微波器件设计研究展开探讨。
一、LTCC技术简介LTCC技术是一种低温共烧陶瓷技术，是将多种不同性质的材料混合在一起，形成一种高强度、高韧性的陶瓷基质，再通过丝印、层压等方法加工成需要的具有一定精度和复杂度的电子器件。
LTCC技术生产的微波器件具有良好的高频性能、优良的排热性能以及耐高温等特点，因此在微波器件中有着广泛的应用。
二、基于LTCC技术的微波器件设计1. 隔离器LTCC技术能够实现多层陶瓷基质的叠加，因此可以设计出多路隔离器。
以3路隔离器为例，将左、中、右三路电磁波导分别在不同层中制作，其中左、中两路电磁波导在同一层中，右路电磁波导在相邻的层中，这样可以实现隔离效果。
2. 滤波器LTCC技术可以制作出滤波器，其中以带通滤波器为例。
通过在陶瓷基质中制作出谐振结构实现滤波的效果，同时可以根据不同的业务需要设计出不同的频带。
3. 天線同样，天线也是微波器件中的重要组成部分。
在LTCC技术的基础上，设计出双极化补偿天线，可以实现双极化信号的接收和传输。
三、基于LTCC技术的微波器件的应用目前，LTCC技术制作的微波器件已经在通讯、广播电视、雷达等领域得到了广泛的应用。
1. 通讯随着移动通讯技术的飞速发展，基站天线成为无线通讯中必不可少的组成部分。
而基于LTCC技术制作的基站天线，具备良好的高频性能和工艺可靠性，可以精细调节，因此已经广泛应用于移动通讯领域。
2. 广播电视宽带天线是广播电视中的重要组成部分，因其能够识别和接收HDTV、DTV等高清信号，可以向用户提供更加优质的视听效果。
而LTCC技术制作的宽带天线，具备良好的高频性能和设计精度，因此在广播电视领域成为优秀的选择。
LTCC技术技术及其应用
设 计 和 选 择 获 得 适 当的 结 晶相 ， 将 有 助 于 提 高 LTCC 材 料 的 品 质 因 数 、 降 低 材 料 的 高频损 耗。
机械冲孔激光冲孔冲孔类型冲孔类型机械冲孔机械冲孔激光冲孔激光冲孔冲孔原理冲孔原理冲针冲击成孔冲针冲击成孔激光束烧成孔激光束烧成孔优点优点孔径准确孔径准确速度快耗材少速度快耗材少缺点缺点成孔速度较慢成孔速度较慢耗材较昂贵耗材较昂贵孔径有孔径有tapertaper问题精确度比较问题精确度比较差以光热能方式工作易产差以光热能方式工作易产生异物生异物三ltccltcc中的工艺流程中的工艺流程静压切割烧结测试机械冲孔激光冲孔原理对比petfilm生瓷片pindievacuum激光束petfilm生瓷片vacuum机械冲孔激光冲孔三ltccltcc中的工艺流程中的工艺流程目的
16
LTCC布线材料
语言优教资源PPT
对金属材料有如下要求 金属粉的物理性质适于丝网漏印细线和填满通孔； 浆料与基板生片粘合剂的有机体系兼容； 金 属粉末的烧结行为与基板生料的烧结行为匹配，
控制收缩达到好的面间整体性，烧结时的收缩差 异不能造成基板变形； 烧结后的导带有高的电导率 。
17
语言优教资源PPT
目的：将生瓷基板加热烧结成熟瓷，使之瓷材硬化、内部浆料固化、结 构稳定。对LTCC基板，加热温度一般低于900℃。
B C
140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
OUT
A
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针孔、划痕、裂纹
合格膜片
导体浆料
• 丝网印刷
– 聚酯、尼龙 – 不锈钢、复合丝网 – 导体浆料 – 填孔浆料 – 电阻浆料
Ferro A6M All Au Based System
SURFACE CONDUCTORS, COFIRE Au wirebond Au wirebond, increased reworkability Dense Au, wirebond PtPdAu, solderable Internal/external ground plane SURFACE CONDUCTORS, POSTFIRE Al wirebond PtAu, solderable Brazeable VIA-FILL CONDUCTOR, COFIRE INTERNAL CONDUCTOR, COFIRE RESISTORS Buried and surface, cofire Tight tolerance surface, postfire 87 Series 82 Series 3068N 31-014/31-017, 2 part 4007 30-078 30-025 RECOMMENDED PRODUCT 30-025 30-025JH 30-080M 36-020 30-025
¾ 高层数(>50层)； ¾ 高密度； ¾ 高导电率导体： ¾ 热不敏感性； ¾ 气密性； ¾ 可制作空腔； ¾ 非常规形状集成封装 ¾ 优异的高频特性等
LTCC工艺流程
• 典型的工艺流程如图 2所示，包括：流延、生带的加工、打孔、 填孔、电极印刷、叠层、等静压、切、烧结等工艺程序。
图2
小结
• LTCC基于先进材料技术为基础的
图5光收发模块
环保材料
•开发不含氧化铅或其他有害人体健康成分的LTCC 用无机材料 •使用水溶性溶剂的生浆系统，使用不含铅的外电 极系统和开发其他合金焊锡材料，面临急需解决
总结
• 随着LTCC材料和工艺技术的不断发展与进 步，其技术优势将不断推进T/R组件向小型 化、高性能化方向发展。
谢
谢！
• 厚膜工艺
– 膜厚、丝网印刷（聚酯、尼龙、不锈钢） – 干燥、烧成 – 导体材料：Ag、Au、Cu、Pd/Ag 、Pd/Au等 – 电阻材料：有机溶剂调和金属和玻璃粉体而成 – 介质材料：低介、高介材料 – 电感材料：空芯、铁氧体芯 – 基板材料：氧化铝、氧化铍、氮化铝等 – 工艺成熟、成本较低、成品率高
• 民用通信领域
– 无线通讯 – 个人电子 – 短、小、轻、薄方向 T/R组件的小型化
• 印刷电路板工艺 • 薄膜工艺 • 厚膜工艺
• 印刷电路板工艺
– 印刷或刻板形成电路 – Roges5880 – 成本低、工艺稳定、一致性好 – 精度、密度
• 薄膜工艺
– 真空下蒸发沉积（PVD、CVD、MBE） 溅射（靶材、反应气体，如TaN、AlN） – 导体材料：Ag、Au、Cu、Al、Pd/Ag等 – 电阻材料：镍铬、钽、TaN、碳膜等 – 电容材料：SiO、SiO2、Si3N4、ZrO2等 – 电感材料：真空蒸发沉积螺旋电感 – 基板材料：氧化铝、单晶基片 – 精度高、热导性好、化学稳定性 – 成本高
图1
电阻浆料
•方阻1～1000Mohm •共烧 •后烧 •表面、埋置 •精度
图
• 陶瓷材料
•烧成温度控制在950℃以 下； •介电常数要低； •热膨胀系数要与Si接近； •电阻率高； •有足够高的机械强度。
低介陶瓷材料制作流程
常用的生瓷带
• FERRO A6M
– 127um，254um – 5.9+0.2 – 850度 特
图4
内埋置有源器件
通过此项技术可以使有源器件集成到基板内部，通过在基 板中预留出空腔，将有源芯片填入其中，上表面加盖板， 而形成一个外形似方盒的模块。此法可以提高整个模块的 稳定性，同时有利于再次集成。
图3
光学部件
在 LTCC 基板内部集成所需电路的同时，还可以用制作出光学 元件所需要的腔壁或者空腔，从而使整个光收发模块融为一体。
Ferro A6S All Ag Based System
SURFACE CONDUCTORS, COFIRE Ag, Solderable PdAg, solderable PtPdAu RECOMMENDED PRODUCT 33-391 34-113 36-020
SURFACE CONDUCTORS, POSTFIRE Ag, solderable, 850C fire Ag, solderable, low fire 3309 3350
韩国
德国
一体化封装
用 LTCC 技术做成的 MCM模块 可以把互连基板和封装壳一体化。 在提高了封装密度，缩小了体积， 减轻了重量的同时，消除了传统 混合电路的基板与外引脚的线焊， 克服了常见的玻璃金属密封失效， 大大提高了可靠性。
BGA 技术
BGA 技术，即在 LTCC 器件的上下表面均有球栅阵列的焊盘，各 器件可以互相焊接于顶部或者底部，从而组成一个更高性能、更 高集成度的模块。
LTCC材料在T/R组件中的 应用与发展趋势
电子科技大学 徐自强 2010.5.17
提纲
一．传统材料技术 二．LTCC材料技术及特点 三．国内外研究现状 四．技术难点 五．发展趋势
一、传统材料技术
• 武器装备小型化和智能化方向发展
– 机载通信导航设备、电子战系统、制导武器导 引头等 – 相控阵雷达、卫星载荷等 T/R组件都是其中的关键部件 小型化、高密度、高可靠性方向发展
Ferro A6S Mixed Metal System
SURFACE CONDUCTORS, COFIRE Au, wirebond Au, wirebond, increased reworkability Dense Au, wirebond PtPdAu. solderable SURFACE CONDUCTORS, POSTFIRE Au, Al wirebond PtAu, solderable Au, brazeable VIA-FILL CONDUCTORS, COFIRE Ag Ag Au Transition INTERNAL CONDUCTOR, COFIRE RESISTORS Buried and surface, cofire Tight tolerance surface, postfire RECOMMENDED PRODUCT 30-025 30-025JH 30-080M 36-020
陶瓷粉料
• • • • • ULF100、ULF140、ULF280、ULF101 流延 厚度可以控制（10um～127um） 成本低 射频微波器件（<10G）
¾流延
刮痕，厚度不均
控制流延浆料黏度 流延浆料消泡处理 流延速度 流延5温区温度
麻
纹
膜片质量高 膜片厚度：5～127um 精度控制：±1um
– 生瓷带 – 导体浆料（导带、填孔、电阻浆料等） – 结合多层工艺技术
三、国内外研究现状
LTCC材料研究和应用经过4代 正向系统级封装方向发展
SIP
• 国外垄断地位（T/R组件用材料）
– FERRO – DUPONT – Heraeus – ESL等
• 在陶瓷材料方面，国内相对落后
– 频率 – 稳定性 – 批生产能力
损
性
耗
参
数
介电常数
5.9±0.2 <0.002 >1012Ω >1KV/25um 2W/mK 15.2% 24% 170Mpa 2.45g/cm3
电 阻 率 击穿电压 热 导 率 收缩率（X,Y） 收缩率（Z） 抗弯强度 密 度
介电常数随着频 率变化较少 微波毫米波应用
排烧曲线较缓 有机物、助剂等
VIA-FILL CONDUCTORS, COFIRE
33-343 33-407
INTERNAL CONDUCTOR, COFIRE
33-398
RESISTORS Buried and surface, cofire Tight tolerance surface, postfire 87 Series 82 Series
• LTCC技术是将陶瓷粉制成生瓷带，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的封 装技术 • LTCC技术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
LTCC技术结合了厚膜技术和高温共烧陶瓷的优点
LTCC技术的优点：
• 环保材料
五、LTCC材料发展趋势
零收缩技术
•可通过在陶瓷材料或导体材料中加入适量催化剂，使两者进 入烧结状态的致密化温度尽可能接近，以改善共烧匹配性 •在LTCC共烧层的顶部及底部放置干压生片作为收缩控制层
复合材料技术
1、磁/介材料 2、掺杂改性 3、匹配共烧
散热技术
AlN/玻璃复合烧结系统，降低AlN烧结温度，利用AlN陶瓷具有高热 导率(320W/mK)、低介电常数、与硅相匹配的热膨胀系数、好、无 毒等优良性能, 是理想的T/R组件高密度封装基板材料
• 仿制国外陶瓷粉料技术
图1
陶瓷材料
•生瓷带6、8、13in •低介电 •厚度<254um •流延控制
图1
混合异质材料
•高介电 •高磁导率 •流延控制 •烧结温度控制
图1
导体材料
•Au、Ag、Pd/Au/Ag； •与生瓷带匹配； •粘度>5000; •丝网印刷； •厚度可控； •互连 •填孔
LTCC 高密度X波段TR组件合肥38所
多极化X波段TR组件 南京14所
Ka波段TR组件 电子科大
四、技术难点
• 收缩率控制