LTCC旋磁铁氧体材料及器件
2024年LTCC市场发展现状
2024年LTCC市场发展现状概述LTCC（Low-Temperature Co-fired Ceramic）是一种低温共烧陶瓷材料，具有良好的电性能和高度集成的能力。
在过去几年中，LTCC市场取得了显著的发展，并且在各种应用领域中得到了广泛应用。
本文将探讨LTCC市场的发展现状，并对未来的趋势进行展望。
市场规模目前，LTCC市场正在稳步增长。
该市场的增长主要受到以下几个因素的推动：1.电子行业的快速发展：随着电子产品的普及和需求的增加，LTCC材料作为一种高性能电子封装材料得到了广泛的应用。
在电子行业中，LTCC材料可以用于制造微波模块、射频天线、功率模块等。
2.通信行业的需求增加：随着5G通信技术的发展，对高频率封装材料的需求也在增加。
LTCC材料具有优异的高频特性和低损耗特性，因此在5G通信设备中得到了广泛应用。
3.汽车电子行业的快速增长：近年来，汽车电子市场持续增长。
LTCC材料在汽车电子模块中的应用显著增加，如传感器、雷达、无线通信模块等。
汽车电子行业的发展将继续推动LTCC市场的增长。
根据市场研究，预计LTCC市场规模将在未来几年内继续扩大，并实现更高的增长率。
技术进步LTCC技术在过去几年中得到了显著的发展和创新。
以下是几个关键的技术进步：1.高频特性的改进：LTCC材料的高频特性一直是研究的重点。
近年来，研究人员通过改进材料的成分和处理工艺，进一步提高了LTCC材料的高频特性，使其可以适应更广泛的应用需求。
2.高密度集成的实现：LTCC技术具有高度集成的能力，可以在一个封装中集成多个功能组件。
近年来，通过改进制造工艺和设计方法，实现了更高的器件集成度和更小的封装尺寸。
3.新型应用的开发：除了传统的电子领域，LTCC技术还被应用到一些新兴领域，如医疗设备、物联网和航天航空等。
在这些领域中，LTCC材料的高频特性和高温性能被广泛应用。
技术进步的不断推动，为LTCC市场的发展提供了更多机会和潜力。
低温共烧结陶瓷_LTCC_特点_应用及问题_钟慧
孔径 μm 200 200 200 200 200 200 200 200 200
孔间距 mm
4 LTCC 技术的局限性
与其他封装技术比较尽管 LTCC 技术有不可 取代的优越性，是 MCM 封装技术的理想基础，但 LTCC 技术仍然存在收缩率控制和基板散热问题， 有待进一步改善。
（1）收缩率控制问题
磁性材料及器件 2003 年 8 月
LTCC 基板应用于高性能系统时，金属布线间 距小，烧结的微小形变都会严重影响系统的性能， 而且基板的收缩对信号孔和散热孔的对准也将产
（2）基板散热问题 虽然 LTCC 基板比传统的 PCB 板在散热方面 已经有了很大的改进，但由于集成度高、层数多、
器件工作功率密度高，LTCC 基板的散热仍是一个 关键问题，成为影响系统工作稳定性的决定因素之 一。目前解决散热的方法主要是采用热通孔。在 LTCC 基板上打孔，向孔中加入 Ag、Cu、Au 等高 导热的金属材料，这样可有效改善基板在叠层方向 的散热性，但层面散热仍未解决。为了使层面层的 散热也得到改善，最常用的方法是在基板的背面镀
Science and Technology, Chengdu 610054, China
Abstract：The low temperature co-fired ceramics (LTCC) technology has advantage over other traditional
packing technologies for its excellent high frequency characteristics, fine line and spaces, low resistance metallization. Integrations of four passive devices (such as L, R, T, C) and active devices (such as transistor, IC module and power MOS) to the hybrid IC can be achieved by LTCC technology. Here we introduced the history, present condition and foreground, especially its classification, market and limitations.
LTCC生产方案工艺和概述部分
LTCC生产方案工艺和概述部分低温共烧陶瓷（LTCC）是一种广泛应用于微波电子器件、传感器、微机械器件等领域的封装材料。
它具有优良的性能，如低介电常数、低介电损耗、良好的热稳定性和机械强度，适用于高频和高温环境。
LTCC制造工艺繁琐复杂，需要多道工艺步骤，包括浆料制备、模具成型、干燥、烧结、金属化、焊接等。
本文将介绍LTCC生产的工艺流程和概述。
1.浆料制备：首先是浆料的制备。
浆料是LTCC制造的基础材料，主要由陶瓷粉体、有机胶体、溶剂和助剂等组成。
浆料的质量直接影响最终产品的性能。
在浆料制备过程中，需要注意材料的比例和混合均匀度。
通常通过搅拌、过滤和分散等工艺来制备高质量的浆料。
2.模具成型：制备好的浆料通过印刷或注塑等方式注入到模具中，经过压制和成型，形成具有特定结构和尺寸的LTCC坯料。
模具成型是LTCC 生产的关键步骤，影响产品的形状和尺寸精度。
3.干燥：成型后的LTCC坯料需要进行干燥，去除水分和有机物。
干燥的温度和时间要根据材料的性质和厚度进行控制，以避免裂纹和变形。
4.烧结：干燥后的LTCC坯料需要进行烧结，使其形成致密的陶瓷结构。
烧结温度通常在1000℃以上，持续时间较长。
烧结是LTCC生产的关键工艺步骤，直接影响产品的性能和稳定性。
5.金属化：烧结后的LTCC产品需要进行金属化处理，通常是在表面镀覆导电金属，如金、银、铜等。
金属化可以提高产品的导电性能和焊接性能。
6.焊接：最后一步是进行焊接。
LTCC制品可以通过焊接与其他元器件连接，如集成电路、电阻器、电容器等。
焊接工艺需要选择合适的焊料和温度，以确保良好的连接质量。
总的来说，LTCC生产工艺是一项复杂而精细的制造过程，需要多道工艺步骤的精心控制和协调。
通过优化工艺参数和技术手段，可以提高产品的质量和稳定性，满足不同领域的需求。
未来，随着微电子技术的不断发展和应用领域的扩大，LTCC封装技术将会得到更广泛的应用。
通过不断改进工艺流程和材料性能，LTCC将会成为更多领域的重要封装材料，推动微波电子器件、传感器、微机械器件等领域的发展。
《LTCC元器件基础》课件
它是一种高性能、高可靠性的电 子元器件，广泛应用于航空航天 、军事、通信、汽车电子等领域 。
LTCC特点
01
02
03
04
高频性能优异
LTCC材料具有较低的介电常 数和介质损耗，适用于高频电
路。
集成度高
可以实现多层电路集成，减小 了元器件体积，提高了电路密
度。
可靠性高
LTCC材料具有较高的热导率 和机械强度，能够承受恶劣环
振荡器
总结词
高频率稳定性、低相位噪声、小型化
详细描述
LTCC振荡器利用低温共烧陶瓷的优良电气性能和多层布线技术，具有高频率稳定性和低相位噪声。此 外，LTCC振荡器可以实现小型化，广泛应用于各种通信系统和频率计量等领域。
04
LTCC元器件应用案例
手机中的LTCC元器件应用
总结词：小型电常数、低损耗、高稳定性
详细描述
LTCC电容器利用低温共烧陶瓷的优良介电性能，具有高介电常数和低损耗的特点 。这使得LTCC电容器具有高稳定性，能够满足各种高频、高稳定性的应用需求。
滤波器
总结词
高频率选择性、低插入损耗、小型化
详细描述
LTCC滤波器采用多层布线技术和低温 共烧陶瓷的高Q值特性，具有高频率 选择性和低插入损耗。此外，LTCC滤 波器可以实现小型化，方便集成到无 线通信等系统中。
航天器中的LTCC元器件应用
总结词：高精度、高稳定性、轻量化
航天器中使用的LTCC元器件需要具备高精度和高稳定性的特性，以确保航天器的安全和可靠性。LTCC技术在航天器中应用广 泛，如微波组件、天线、滤波器等。
05
LTCC元器件发展趋势与挑战
LTCC元器件发展趋势
01
旋磁铁氧体
旋磁铁氧体旋磁铁氧体是一种具有特殊磁性的材料，其磁性能在电子、计算机、通信、医疗等领域有着广泛的应用。
本文将从旋磁铁氧体的基本概念、制备方法、磁性能以及应用等方面进行介绍。
一、旋磁铁氧体的基本概念旋磁铁氧体是一种具有铁磁性和铁电性的复合材料，其晶体结构为钙钛矿型结构。
其最大的特点是具有自旋极化现象，即当电子自旋方向发生改变时，会导致材料的磁矩方向发生变化，从而使材料的磁性能发生改变。
旋磁铁氧体的磁性能由两个方面决定：自旋极化和反铁磁耦合。
自旋极化是指电子自旋方向发生变化时，会导致材料的磁矩方向发生变化，从而使材料的磁性能发生改变。
反铁磁耦合是指旋磁铁氧体中的不同离子之间存在一种特殊的相互作用，使得它们的自旋方向呈现一定的规律性，从而使材料的磁性能具有一定的方向性。
二、旋磁铁氧体的制备方法旋磁铁氧体的制备方法有多种，其中最常用的是化学合成法和物理气相沉积法。
1. 化学合成法化学合成法是将金属离子和氧化物在一定条件下进行反应，生成旋磁铁氧体的过程。
该方法具有制备工艺简单、成本低、材料的纯度高等优点，因此得到了广泛应用。
2. 物理气相沉积法物理气相沉积法是将金属材料蒸发后，通过惰性气体分子的碰撞，将其沉积在基板上，生成旋磁铁氧体的过程。
该方法具有制备过程简单、材料性能稳定等优点，但成本相对较高。
三、旋磁铁氧体的磁性能旋磁铁氧体的磁性能主要包括磁饱和磁感应强度、矫顽力、磁导率、磁阻等指标。
其中，最重要的是磁饱和磁感应强度和矫顽力。
1. 磁饱和磁感应强度磁饱和磁感应强度是指在外加磁场作用下，材料达到最大磁化强度时的磁感应强度。
旋磁铁氧体的磁饱和磁感应强度通常在1000-2000高斯之间，是其他铁磁材料的数倍。
2. 矫顽力矫顽力是指在外加磁场作用下，材料从无磁化状态到达最大磁化状态所需的磁场强度。
旋磁铁氧体的矫顽力通常在1000-2000高斯之间，也是其他铁磁材料的数倍。
旋磁铁氧体的磁性能优异，使得它在电子、计算机、通信、医疗等领域有着广泛的应用。
ltcc材料
ltcc材料LTCC材料。
LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic）材料是一种常用的陶瓷材料，具有低温烧结、低介电损耗、优良的尺寸稳定性和优异的高频性能等特点，因此在微波、射频和无线通信领域得到广泛应用。
本文将介绍LTCC材料的基本特性、制备工艺和应用领域。
一、LTCC材料的基本特性。
1. 低温烧结特性，LTCC材料具有低烧结温度，通常在800℃以下即可完成烧结，这使得它可以与金属、热敏电阻器等低熔点材料一起烧结，为多层结构的制备提供了便利。
2. 低介电损耗，LTCC材料的介电损耗角正切值很小，一般在10^-3以下，这使得它在高频应用中具有明显的优势。
3. 尺寸稳定性，LTCC材料的线膨胀系数较小，烧结后的尺寸稳定性好，能够满足微波射频器件对尺寸精度的要求。
4. 高频性能，LTCC材料在高频下具有优异的性能，能够满足微波通信、天线、滤波器等器件的要求。
二、LTCC材料的制备工艺。
1. 材料配方，LTCC材料的主要成分包括氧化铝、氧化硅、氧化镁等，根据具体的工艺要求，可以添加玻璃粉、金属氧化物等辅助材料。
2. 成型工艺，将混合均匀的LTCC粉末与有机添加剂和溶剂混合，通过注塑、压片等工艺形成所需的坯体。
3. 烧结工艺，将成型后的坯体在氮气氛围下进行烧结，通常分为多次烧结，每次烧结温度和时间都需严格控制。
4. 金属化工艺，在LTCC基片表面通过印刷、蒸镀等工艺形成电极、导线等金属化结构。
5. 多层堆叠，将金属化的LTCC基片按设计要求进行层叠，形成多层结构。
6. 焊接封装，对多层结构进行焊接、封装，形成最终的LTCC器件。
三、LTCC材料的应用领域。
1. 微波通信，LTCC材料在微波通信领域中被广泛应用，如功分器、耦合器、滤波器等器件。
2. 射频模块，LTCC材料在射频模块中具有重要地位，如天线、功率放大器、射频开关等器件。
3. 无线通信，LTCC材料在无线通信设备中也发挥着重要作用，如WiFi模块、蓝牙模块等。
ltcc的生产工艺
ltcc的生产工艺LTCC（低温共烧陶瓷）是一种先进的电子封装技术，广泛应用于无线通信、汽车电子、医疗电子等领域。
其生产工艺包括制备原料、材料加工、电路印制、烧结等步骤。
下面为您介绍LTCC的生产工艺。
1.制备原料LTCC的原料主要由陶瓷粉体和有机添加剂组成。
陶瓷粉体包括氧化铝、氧化锆等，用于提高陶瓷材料的绝缘性能和机械强度。
有机添加剂则用于增加粘度、改善可塑性，以便于后续的成型工艺。
2.材料加工将陶瓷粉体和有机添加剂混合均匀后，通过粉碎、球磨等方法进行工艺加工，得到均匀的陶瓷糊料。
接下来，通过压制、注塑等成型工艺，将陶瓷糊料制成所需的形状，如片状、管状等。
3.电路印制在陶瓷基片上印制电路图形，通常使用屏蔽印刷技术。
首先，将陶瓷基片清洗干净，并在其表面涂覆导电金属墨水。
接下来，在陶瓷基片上通过印刷模具进行压印，将电路图形传输到基片上。
然后，通过烘烤过程，将导电墨水固化在基片上，形成导电线路。
4.烧结将印制好的陶瓷基片放入烧结炉中进行烧结过程。
烧结是将陶瓷材料在高温下进行化学反应，使其颗粒结合在一起，形成致密的陶瓷体。
在烧结的过程中，温度梯度和气氛的控制是非常重要的。
温度梯度的合理控制可以减少材料的应力，气氛的控制可以防止材料氧化。
5.成品检验和后续处理烧结后的陶瓷基片需要进行成品检验，包括外观质量检查、尺寸测量、电性能测试等项目。
合格的产品可以进行后续的电子元器件封装工艺。
这包括焊接、薄膜覆盖、气体封装等工艺，以实现对电子元件的保护和连接。
总结LTCC的生产工艺包括制备原料、材料加工、电路印制、烧结和后续处理等步骤。
通过合理的工艺控制和质量检验，可以生产出高品质的LTCC产品。
这种先进的封装技术在电子领域的广泛应用，为电子设备的小型化、高性能化提供了重要的支持。
ltcc材料
ltcc材料LTCC材料。
LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic）材料是一种低温共烧陶瓷材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
本文将介绍LTCC材料的特性、制备工艺和应用领域。
首先，LTCC材料具有优异的介电性能和热稳定性。
由于其低介电损耗和较高的介电常数，LTCC材料被广泛应用于微波器件、射频模块和天线等领域。
同时，LTCC材料的热膨胀系数与硅基片材料相匹配，使其成为集成电路封装的理想选择。
其次，LTCC材料具有优异的机械性能和化学稳定性。
其高强度和硬度使其在高温、高压环境下依然能够保持稳定的性能。
此外，LTCC材料对酸碱等化学物质具有较好的耐蚀性，适用于化工领域的传感器、探测器等器件的制备。
LTCC材料的制备工艺主要包括材料配方、成型、烧结和后续加工。
在材料配方阶段，需要精确控制各种成分的比例，以确保材料具有稳定的性能。
在成型阶段，常采用注塑成型、压铸成型等工艺，将粉末材料成型为所需的形状。
烧结是LTCC材料制备的关键步骤，通过控制烧结温度和时间，实现材料的致密化和结晶化。
最后，经过后续的加工工艺，如切割、打孔、镀金等，得到最终的LTCC器件。
LTCC材料在微波器件、射频模块、集成电路封装、传感器等领域有着广泛的应用。
在微波器件中，LTCC材料常用于制备耦合器、滤波器、功分器等器件，其低损耗和高频率特性使其成为微波通信领域的重要材料。
在射频模块中，LTCC材料可用于制备功率放大器、混频器、隔离器等器件，满足射频通信系统对高频、高功率的需求。
此外，LTCC材料还被广泛应用于汽车电子、医疗器械、航天航空等领域，为现代科技的发展提供了重要支撑。
总之，LTCC材料具有优异的性能和广泛的应用前景，其制备工艺和应用领域不断得到拓展和深化。
随着科技的不断进步和需求的不断增长，LTCC材料必将在更多领域展现其独特的价值和潜力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通过离子取代可以获得不同的Ms值及其不同的铁磁共 振线宽△H的YIG
烧结温度与缺铁配方
VSM测试
XRD测试
SEM测试
降低电损耗
SEM测试
电阻率
XRD测试
添加Mn离子
降低电损耗
VSM测试
微量添加对比饱和 磁化强度影响不大
其他性能
降低磁损耗
不同温度的SEM图
添加In离子的烧结温度的研究
V2O5低 熔点
全桥电 路
（a）74LS04引脚图
（b）CC4013引脚图
（c）74LS00引脚图
（d）改进后的电路原理图
PCB版图
1 2
3
实际电路测试
先将1和2连接 然后断开，将2和3连接
难于控制
驱动电路设计—— 单片机电路实现
单片机模 块
液晶显示模 块
全桥电路模 块
正向脉冲幅度可达2A，宽度0-3000μs可调，步进100 μs
反向脉冲幅度可达2A，宽度0-200μs可调，步进1μs
2.第二种设计方法： LTCF移相器建模仿真设计
设计指标： 频段：X波段(8~12GHz)； 中心频率：9.2GHz； 带宽； 驻波： VSWR≤1.5； 插入损耗：≤1dB； 相移量>360°
器件模型
LTCF封装模型
1—磁阻断介质膜；2—弯曲耦合微带；3、5—接地电极；4—铁氧体基 片；6—激励线圈电极
目标：f 0=9.2GHz， VSWR≤1.5，≤1.5dB
综合考虑损耗和 VSWR 最终选取L=6.0mm
耦合间隙S对性 能影响不大，最 终我们取 S=0.5mm
弯曲藕合线长度l=6mm 中间带线宽度w1=1.2mm 边带宽度w2=0.8mm 带线间隙s=0.5mm 激励线宽度w3=1.2mm
研究思路：根据要求，通过掺杂Al 、In 、Zr等离子来改 变Ms值和△H 值，并找到其最佳烧结曲线。
晶体结构
空隙结构
离子空间分布
空隙位置全被金属离子占据；占位倾向与离子半径， 化学键等因素有关。
工艺流程
为什么
YIG的固相法工艺流程图
Y2O3, Fe2O3
球磨 干燥
干粉体
预烧
烧结
YIG
预烧粉 体二 次 球 磨
ห้องสมุดไป่ตู้
LiZn铁氧体与陶瓷及银电极的共烧研究
问题：介质与铁氧体烧结不匹配，全部烧裂
新型掺杂——玻璃相B6Bi10Si2Zn7(BBSZ)
配料
球磨
蒸干烧结
12小 时
2℃/min至 1000℃ 保温1小时 1℃/min至 810℃
急速冷却
去离子 水
0.0wt%
0.5wt%
1.0wt%
1.5wt%
2.0wt%
4.0wt%
Bs随BBSZ掺杂量增加而先增加后 减小
Hc随BBSZ掺杂量增加，先明显减 小，后略微增加
Mg含量对性能的影响
Zn含量对性能的影响
传统掺杂 BBSZ掺杂
Mg含量对性能的影响
Bs随Mg含量的变化曲线
Bs随Mg含量的增加减小
Hc随Mg含量的增加而先减小后增 加
Br/Bs随Mg含量的增加而先增加后 减小 Mg取0.15
Hc随Mg含量的变化曲线
剩磁比随Mg含量的变化曲线
Zn含量对性能的影响
CAD图
光绘膜
移相器剖面示意 图
铁氧体基 片
K=14的LTCC介质 片
切槽后的铁氧体基片
丝网及丝网印刷机
印刷完成的基片
移相器实物
现场测试图 VSWR测试图
S21测试图
插入损耗不理想，大约为12.055dB 驻波比VSWR=1.1347
驱动电路设计——模拟电路实现
触发 器
延时电 路
时钟电 路
单脉冲电路
10.2 LTCC旋磁铁氧体材料及器件
1 10.2.1 YIG旋磁材料 2 10.2.2 LiZn旋磁材料 3 10.2.3 Y型六角铁氧体旋磁材料 4 10.2.4 微波介质陶瓷系列
10.2.1 YIG旋磁材料
低损耗YIG旋磁材料及器件研究
研制YIG旋磁材料的方案：
1）YIG材料的烧结特性与缺铁配方的研究 2）制备不同饱和磁化强度Ms的YIG 3）通过离子取代降低YIG的电磁损耗 4）通过掺杂或工艺改进降低烧结温度
网框
测试分析
隔离度为 -22.142dB
10.2.2 LiZn旋磁材料
1 10.2.2.1 LiZn铁氧体材料研制 2 10.2.2.2 移相器及驱动电路设计与制作
10.2.2.1 LiZn铁氧体材料研制
指标要求 确定主配方 掺杂研究 LTCC工艺
Bs=240mT，Hc<150A/m，Br/Bs>0.85
LTCF移相器建模仿真设计 仿真相移约为230°
仿真相移大于360°
S21 VSWR
返回
片式LTCF移相器的模版设计及制作
从整体设计、丝网的设计制作、膜片的加工、样品生胚、最终制作出来的样品 的照片如图所示。
LTCC工艺实现
参考现有的铁氧体流延配方，在生产线进行铁氧体材料流延。第一次流延 结果不理想：膜片不均匀，划痕明显，物法利用。改进配方后取得理想的 效果：划痕消失，膜片基本均匀。
XRD测试
降低磁损耗
不同温度的SEM图
添加Zr离子的烧结温度 的研究
V2O5低 熔点
XRD测试
降低磁损耗
VSM测试
Zr离子的添加量的研究 介电与损耗
介电常数 在13左右
环形器建模与参数设定
HFSS建模
YIG铁氧体
仿真与分析
VSWRmax小于1.22
环行器的制作
样品
切割
画图
外腔 生磁片
印刷 组装
Br/Bs随BBSZ掺杂量增加而先增加 后减小
最佳掺杂量在1.5wt%
μ′随掺杂量的增加而先增加后减小 μ″随掺杂量的增加而先增加后减小
---Mg+Bi助烧剂掺杂降温研究
选Mg含量X=0.1配比，加入Bi2O3（0wt%, 0.25wt%, 0.5wt%, 1wt% ）
Bs随X值的变化曲线
Hc随X值的变化的曲线
Br/Bs随X值的变化曲线
Hc随X值的变化的曲线
900°烧结，0.5wt%Bi含量的样品比较接近LTCC的要求
10.2.2.2 移相器及驱动电路设计与制作
1.第一种设计方法
目标：f 0 =9.2GHz， VSWR≤1.5， ≤1.5dB
L S 对弯曲耦合带状线的长度L和耦合间隙S进行优化
Bs随Zn含量的变化曲线 Br/Bs随Zn含量的变化曲线
Hc随Zn含量的变化曲线
Bs随Zn含量的增加先增大后减小
Hc随Zn含量的增加而减小 Br/Bs随Zn含量的增加也成逐
渐下降的趋势 Zn取0.3
掺杂研究
传统掺杂——Bi2O3， V2O5
掺杂明显增加了Bs，过度掺杂Bs略微减小 掺杂明显减小了Hc，过度掺杂Hc略微增加