LTCC基板关键工艺问题解决方案
低温共烧陶瓷(LTCC)配套浆料和相关材料开发与应用方案(二)
低温共烧陶瓷（LTCC）配套浆料和相关材料开发与应用方案一、实施背景随着科技的飞速发展，电子行业对高性能、高可靠性、小型化和低成本的要求越来越高。
低温共烧陶瓷（LTCC）技术作为一种先进的陶瓷基板制备技术，具有高性能、高可靠性、小型化等优点，已成为电子行业的重要发展方向。
然而，LTCC技术在实际应用中仍存在一些问题，如材料性能不稳定、制造成本高等，这限制了其广泛应用。
因此，开发与LTCC 技术配套的浆料和相关材料，对于提高LTCC产品的性能、降低制造成本、推动电子行业的发展具有重要意义。
二、工作原理低温共烧陶瓷（LTCC）技术是一种将陶瓷粉体、有机载体、添加剂等原料混合制备成LTCC浆料，然后通过印刷、叠层、烧结等工艺制备成高性能、高可靠性的陶瓷基板的技术。
其中，LTCC浆料的性能直接决定了最终产品的性能。
因此，开发与LTCC技术配套的浆料和相关材料是关键。
三、实施计划步骤1.调研市场：了解当前LTCC技术的市场需求和应用情况，收集相关企业和研究机构的资料，分析现有产品的优缺点。
2.确定研究方向：根据市场调研结果，确定LTCC配套浆料和相关材料的研究方向，包括材料成分、制备工艺、性能指标等方面。
3.制备样品：根据确定的研究方向，制备LTCC配套浆料和相关材料样品。
4.性能测试：对制备的样品进行性能测试，包括物理性能、化学性能、电学性能等，以验证其是否满足市场需求。
5.优化配方：根据性能测试结果，对LTCC配套浆料和相关材料的配方进行优化，以提高产品性能。
6.中试生产：在完成配方优化后，进行中试生产，以验证生产工艺的可行性和产品的稳定性。
7.推广应用：将中试生产的产品推广到市场中，与相关企业和研究机构合作，以推动LTCC技术的广泛应用。
四、适用范围本方案适用于电子行业中的陶瓷基板制备领域，特别是那些需要高性能、高可靠性、小型化且对成本敏感的应用领域，如通信、汽车电子、航空航天等。
五、创新要点1.材料创新：通过开发新型的陶瓷粉体、有机载体和添加剂等原料，优化LTCC浆料的配方，提高产品的性能。
LTCC工艺技术
LTCC工艺技术LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic）工艺技术是一种在低温条件下烧结陶瓷材料的方法。
这种技术可以用于制造封装电子元件和模块，具有优异的电性能和热性能。
LTCC工艺技术主要包括以下几个步骤：材料配方、成型、腐蚀、烧结和金属化。
首先是材料配方。
LTCC工艺使用的材料主要包括玻璃陶瓷粉末、导电粉末和粘结剂。
这些材料需要按照一定比例混合，以获得所需的性能。
接下来是成型。
材料混合后，需要将其压制成所需形状的坯体。
这可以通过注塑、压制或印刷等方法实现。
成型后的坯体需要经过一定的干燥时间，以去除水分和溶剂。
然后是腐蚀。
在LTCC工艺中，腐蚀用于形成金属导线和连接器等微细结构。
通常使用酸性或碱性溶液进行腐蚀处理。
腐蚀后的坯体需要经过清洗和干燥，以去除残留物。
接下来是烧结。
烧结是LTCC工艺中最关键的步骤之一。
烧结过程中，材料在高温下发生结晶和固化，形成致密的陶瓷基体。
整个烧结过程需要一定的时间和温度控制，以保证物料的质量和性能。
最后是金属化。
烧结后的陶瓷基体通常需要进行电极的加工和连接器的植入。
这可以通过蒸发、溅射或印刷等方法实现。
金属化后的样品需要经过一定的热处理和测试，以确保电性能和可靠性。
LTCC工艺技术具有以下几个优点：首先，LTCC工艺可以制造出尺寸精密、形状复杂的器件。
因为该工艺使用的材料可以进行精确的成型和烧结，可以实现微米级精度的加工。
其次，LTCC工艺可以制造出高可靠性和高性能的器件。
由于采用了先进的陶瓷材料和金属化工艺，所制造的器件具有卓越的电性能和热性能。
第三，LTCC工艺可以实现多功能集成。
由于该工艺可以对不同材料进行层叠和金属化，可以制造出多层、多功能的器件和模块。
这种集成化设计可以大大提高器件的性能和可靠性。
综上所述，LTCC工艺技术是一种重要的工艺方法，可以用于制造高可靠性和高性能的封装电子元件和模块。
随着电子产品的不断发展，LTCC工艺技术有望在电子制造领域发挥越来越重要的作用。
LTCC基板缺陷分析及改善对策
LTCC基板缺陷分析及改善对策卓良明【摘要】针对低温共烧陶瓷(LTCC)基板生产过程中遇到的对位偏差缺陷问题,从材料、工艺、设备、环境条件等多个方面做了详细的分析和验证.排除了打孔误差、印刷误差、叠片误差等非关键性影响因素,确定了导致偏差的根本原因是生瓷片变形所致的开腔误差以及打孔机的累积误差.提出了通过控制环境温湿度、缩短加工周期来减小生瓷片变形量以及对错位区域进行补偿的措施,解决了产品的缺陷问题,提高了产品的合格率,产品一次合格率达到95％.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2019(038)006【总页数】4页(P107-110)【关键词】LTCC基板;对位精度;缺陷分析;合格率【作者】卓良明【作者单位】中国电子科技集团公司第十研究所,四川成都 610036【正文语种】中文【中图分类】TN705低温共烧陶瓷(LTCC)基板作为一种先进的高密度电路封装基片,因介质的介电常数小、导体电阻低、易于实现多层化[1]等特点,具有良好的高频特性、工艺相容性以及可靠性[2],因此被大量应用于微波、毫米波TR组件中[3]。
目前国内使用较多的是Ferro公司的生瓷带,Ferro公司A6-M系列生瓷带虽然具有较好的电性能,但是其加工工艺难度也较其他生瓷带更大,其产品的合格率一般只能达到90%左右。
鉴于LTCC基板的材料成本及其产品价值高,使用量也比较大,因此提高其产品的合格率就具有非常重要的意义,国内各单位也都在这方面做了大量的工作。
例如陈晓勇等[4]对LTCC基板金层表面斑点缺陷问题的研究,岳帅旗等[5]对LTCC基板腔底平整度问题的研究,张孝其等[6]对LTCC基板打孔及填孔工艺过程中出现的不合格品分析及补救措施方面的研究,都对提高LTCC基板产品合格率具有重要意义,然而对于LTCC基板加工精度控制方面的研究报道还不是很多。
LTCC基板的生产制造工艺复杂,影响产品质量的因素众多[7],从生瓷流延到打孔、填孔、印刷、叠片、层压、烧结、划片等前后有十几道工序,每个工序的误差和错误都可能导致产品的不合格,由于其工艺流程长、烧结后的产品内部又较难检测,所以分析、定位产品缺陷问题原因难度非常大,很多时候无法找到问题的根本原因。
LTCC工艺加工
低温共烧陶瓷（LTCC）基板电路加工技术1LTCC基板电路概述低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC）技术是20世纪80年代中期美国首先推出的集互联、无源元件和封装于一体的多层陶瓷制造技术[1]。
随着科学技术的不断进步，目前电子产品外形可变得更小型和更薄但功能却更强大。
以一个移动电话的无线通信产业为例[2]，手机的尺寸减少，早期的移动电话的功能是从最简单的音频传输的数据开始，目前已经发展到掌上网络电脑。
若能将部分无源元件集成到基板中，则不仅有利于系统的小型化，提高电路的组装密度，还有利于提高系统的可靠性。
目前的集成封装技术主要有薄膜技术、硅片半导体技术、多层电路板技术以及LTCC技术。
LTCC技术是一种低成本封装的解决方法，具有研制周期短的特点。
低温共烧陶瓷技术可满足后者轻，薄，短，小的需求。
然而，低温共烧陶瓷基板具有高硬度和易碎的特性。
因此，当切割机切割硬基板，在基板和切割刀片之间会产生一个较大的摩擦力，该摩擦产生的应力转移到切割刀片。
这会导致以LTCC为基板的电子产品合格率和产量的下降。
因此，当陶瓷基板被切割加工时如何提高产品的得率是一个重要的课题。
图1为典型的LTCC基板示意图[3]，由此可知，采用LTCC 工艺制作的基板具有可实现集成电路芯片封装、内埋置无源元件及高密度电路组装的功能。
2LTCC基板加工工艺图2为LTCC基板制造的工艺流程图[4]，主要有混料、流延、打孔、填孔、丝网印刷、叠片、等静压、排胶烧结等主要工序，下面简单介绍各个工序工艺。
混料与流延：将有机物（主要由聚合物粘结剂和溶解于溶液的增塑剂组成）和无机物（由陶瓷和玻璃组成）成分按一定比例混合，用球磨的方法进行碾磨和均匀化，然后浇注在一个移动的载带上（通常为聚酯膜），通过一个干燥区，去除所有的溶剂，通过控制刮刀间隙，流延成所需要的厚度。
此工艺的一般厚度容差是±6％。
LTCC基板砂轮划片工艺研究
LTCC基板砂轮划片工艺研究近年来，随着电子设备的发展，对于电子元器件的集成度和性能要求越来越高。
LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic）基板作为一种重要的电子封装基板材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
其中，砂轮划片技术在LTCC基板制备过程中起到了至关重要的作用。
本文旨在对LTCC基板砂轮划片工艺进行研究，并提出相应的改进措施。
首先，介绍LTCC基板划片工艺的基本流程。
LTCC基板划片工艺主要包括三个步骤：基板切割、砂轮选择和划片加工。
在基板切割阶段，首先将整个LTCC基板切割成合适大小的小片；然后，在砂轮选择阶段，根据需要选择合适的砂轮，并进行适当的修整；最后，在划片加工阶段，将切割好的基板小片加工成所需的形状和尺寸。
其次，探讨LTCC基板划片工艺存在的问题。
在实际操作中，LTCC基板划片过程中存在一些问题，例如砂轮磨损严重、加工精度低等。
这些问题影响了划片工艺的稳定性和效率。
针对以上问题，提出相应的改进措施。
首先，改善砂轮磨损严重问题。
可以通过调整切割速度、刀具切削角度等方式，减少砂轮的磨损。
其次，提高加工精度。
可以通过优化切割参数，如提高切割速度、降低进给速度等，来提高划片的精度和表面质量。
此外，还可以使用更高精度的加工设备和工艺，如激光切割等，来提高划片加工的精度和效率。
最后，总结LTCC基板砂轮划片工艺的研究。
LTCC基板砂轮划片工艺是LTCC基板制备过程中不可或缺的关键环节。
对于砂轮的选择、划片加工参数的优化以及加工设备的选择等方面的研究，可以提高LTCC基板划片工艺的稳定性和效率，从而满足电子设备对LTCC基板的要求。
综上所述，LTCC基板砂轮划片工艺研究是非常重要的一项工作。
通过对划片工艺的改进和优化，可以提高LTCC基板的加工精度和表面质量，满足电子设备对于高性能基板的需求，推动电子封装技术的发展。
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。
低温共烧陶瓷基板
低温共烧陶瓷基板低温共烧陶瓷基板（LTCC）是一种先进的多层陶瓷基板材料。
它具有优良的电性能、热性能和机械性能，广泛应用于电子设备、通信设备和微波器件等领域。
本文将介绍LTCC的制备工艺、特性及其在各个领域的应用。
一、LTCC的制备工艺LTCC是通过与烧结过程相结合的方式制备的，主要包括以下几个步骤：1. 原料准备：选择合适的陶瓷粉体、玻璃粉、有机添加剂和溶剂等原料，并进行混合、粉碎和筛分等前处理工序。
2. 绿片成型：将经过前处理的材料与有机添加剂和溶剂混合，制备成糊状物料，然后通过印刷、模压或注射成型等方式，在基板上形成绿片。
3. 火烧绿片：将绿片在低温条件下进行预烧结，以去除有机添加剂和溶剂，并增强基板的机械强度。
4. 层积成型：将多个绿片叠加在一起，并通过模压或注射成型的方法，在层与层之间形成界面。
5. 共烧烧结：将层积成型的坯料在高温下进行共烧烧结，使各层之间形成致密的结合。
二、LTCC的特性1. 优良的电性能：LTCC具有低介电常数和低介电损耗，良好的绝缘性能和高频响应特性，能够满足高频率和高速率的信号传输需求。
2. 强大的热性能：LTCC具有较低的热膨胀系数和良好的导热性能，能够有效地分散和传导电路板上产生的热量，并提供良好的热稳定性和热冲击耐性。
3. 优秀的机械性能：LTCC具有较高的硬度和抗弯强度，能够抵御外界的冲击和振动，从而确保电路板的稳定性和可靠性。
4. 多功能封装：LTCC基板可以进行三维立体封装设计，通过通过制备多层、多孔和互连结构，实现集成电路、电阻、电感和微波元件等的封装。
三、LTCC在各个领域的应用1. 无线通信：LTCC基板在射频模块、天线和滤波器等无线通信设备中得到广泛应用，具有优异的频率响应和噪声特性，使得无线信号传输更加稳定和可靠。
2. 光电子器件：LTCC基板能够实现光电转换和光电连接，并具有较好的光电性能，适用于微波光纤、光电耦合器、射频光子器件等光电子器件的制造。
我国LTCC多层基板制造技术标准现状及需求研究
中图分类号 ：Ｔ ４ Ｎ １
文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ — ０ ６（ ０ ２） ５ ０ ５ — ５ ０９０９ ２ １ ０—０７０
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行 大 量 的研 究 ，但 是 目前 还 没 有 一 家 单 位 形 成 批 量 生产 能 力 。 与 国外 发 达 国家 相 比较 ，我 国Ｌ Ｃ技 术 发展 相 ＴＣ
的封 装 外 壳 。包 括 芯片 的贴 装 与 互 连 工 艺 、表 面 组 装 工 艺 、封 装 工艺 等 。常 用 的芯 片贴 装 技 术 有 树 脂
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粘 接 （ 机 粘 贴 ）和 合 金 焊 接 （ 机 粘 贴 ） 。芯 片 有 无
的互 连 （ 芯 片与 基 板 的 电气 连 接 ）技 术 即微 型焊 即
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中国电子科技集团公司第十研究所工程设计中心
贾耀平（1984－）男，本科，毕业于西南交通大学，工程师，主要从事微系统、
MCM、LTCC、封装等工艺研究。
基金名称：LTCC基板工艺技术及工程化应用研究（其他）
项目编号：H15001 立项单位：中国电科集团公司第十研究所
图1 LTCC“层压压力－密度－收缩率”关系曲线
按照上述方案进行工艺优化后，将生产的LTCC基板在广州五所赛宝试验室进行了基板外形尺寸及翘曲度测试，测试表明，通过上述改进，基板外形尺寸精度及翘曲度指标完全满足过艺要求，改进效果明显，基板本身及空腔底面平整度均达到了较好效果，基板均达到小于2‰的翘曲度。
通孔层间对位偏差控制
带膜工艺，在叠片前撕膜，生瓷片在流延是积累的应力在撕膜时集中释放，造成生瓷片无规律性变形，引起生瓷片上通孔及导线位置偏移。
改为无膜工艺，在打孔前对生瓷片进行撕膜、自然放置老化处理，以释放应力；更改后工艺流程如下图4所示，该此工艺流程瓷片叠片前形变如表5所示。
通过上述分析可知，生瓷片脱膜后通过老化工序，加速生瓷片老化释放压力，减小生瓷片在其后加工过程中的形变偏差有重要影响，老化不充分，脱膜生瓷片在后续加工中仍将有较大形变，为此需要对老化工艺开展研究，较好的老化的方法通常是对生瓷片脱膜后进行常温下自然晾置，其关键工艺参数时晾置时间，下面对该工艺参数进行试验研究。
试验方法是在脱膜后的生瓷片上冲孔，通过测量X、Y方向通孔间距以判断生瓷片是否老化充分了，试验情况如下：表4 无膜生瓷片老化工艺试验（单位：mm）
孔间距
放置时间
L1L2L3L4
160.006160.012159.985160.007 5h159.993159.998
10h159.989159.993
15h159.983159.990
图2 单块LTCC的孔分布及金属导线分布的不对称性
图4 无膜工艺流程
图5 通孔对位改善情况。