低温共烧多层陶瓷(LTCC)技术特点与应用
LTCC技术简介、对比优势、应用优势与技术特点的解析

LTCC技术简介、对比优势、应用优势与技术特点的解析看到滤波器厂家的roadmap讲的都是LTCC....LTCC...不是BAW 不是FBAR 当然也不是SAW这是有共识么?了解的小伙伴说说看,欢迎留言私信简介LTCC技术是于1982年休斯公司开发的新型材料技术,是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带,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,并将多个被动组件(如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等)埋入多层陶瓷基板中,然后叠压在一起,内外电极可分别使用银、铜、金等金属,在900℃下烧结,制成三维空间互不干扰的高密度电路,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,可进一步将电路小型化与高密度化,特别适合用于高频通讯用组件。
总之,利用这种技术可以成功地制造出各种高技术LTCC产品。
多个不同类型、不同性能的无源元件集成在一个封装内有多种方法,主要有低温共烧陶瓷(LTCC)技术、薄膜技术、硅片半导体技术、多层电路板技术等。
LTC C技术是无源集成的主流技术。
LTCC整合型组件包括各种基板承载或内埋各式主动或被动组件的产品,整合型组件产品项目包含零组件(components)、基板(substrates)与模块(modules )。
对比优势与其它集成技术相比,LTCC有着众多优点:第一,陶瓷材料具有优良的高频、高速传输以及宽通带的特性。
根据配料的不同,LTCC 材料的介电常数可以在很大范围内变动,配合使用高电导率的金属材料作为导体材料,有利于提高电路系统的品质因数,增加了电路设计的灵活性;第二,可以适应大电流及耐高温特性要求,并具备比普通PCB电路基板更优良的热传导性,极大地优化了电子设备的散热设计,可靠性高,可应用于恶劣环境,延长了其使用寿命;。
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。
TLCC低温共烧陶瓷技术

TLCC低温共烧陶瓷技术TLCC(Low Temperature Co-Fire Ceramic,低温共烧陶瓷)技术是一种新型的封装技术,能够在较低温度下将多种材料烧结成无机玻璃陶瓷材料,广泛应用于电子封装领域。
本文将详细介绍TLCC低温共烧陶瓷技术的原理、优势以及应用情况。
TLCC技术的原理是通过精细调控材料组分、颗粒粒径以及烧结工艺参数,使得多种材料在较低的温度下形成致密的陶瓷结构。
与传统的高温共烧陶瓷相比,TLCC技术所需的烧结温度通常在800℃至900℃之间,大大降低了生产成本,减少了能源消耗。
此外,TLCC技术还可以实现材料的精确控制和微结构优化,提高材料的性能和可靠性。
与传统封装材料相比,TLCC低温共烧陶瓷具有诸多优势。
首先,由于TLCC技术采用了较低的烧结温度,相较于传统材料,减少了对封装部件的热应力,因此可以避免由于温度差异导致的材料失效和封装失效的问题。
其次,TLCC材料具有较高的绝缘性能和良好的耐腐蚀性,可以有效防止电气短路和电子元器件的损坏。
此外,TLCC技术还具有良好的阻尼性能和耐高温性能,适应了封装材料在各种复杂环境下的应用需求。
在实际应用中,TLCC低温共烧陶瓷技术已经得到了广泛的应用。
在电子封装领域,TLCC材料可以用于制造高密度集成电路(HDI)、三维封装(3D Packaging)、电子陶瓷模块等等。
在航空、航天、汽车、通信等高可靠性领域,TLCC材料的低介电常数和低衰减特性使得其成为理想的射频和微波应用封装材料。
此外,由于TLCC材料具有良好的阻尼性能,可用于制作振动传感器和微机电系统(MEMS)等高度灵敏的传感器。
总之,TLCC低温共烧陶瓷技术作为一种新型的封装技术,在电子封装领域具有广阔的应用前景。
其具有烧结温度低、材料性能稳定、制造工艺简单、成本低等优点,可以满足高密度集成、高频射频和高可靠性等应用的需求。
随着科技的不断发展,TLCC技术将进一步改善和发展,为电子封装领域的创新和发展做出更大的贡献。
TLCC低温共烧陶瓷技术资料讲解

TLCC低温共烧陶瓷技术资料讲解TLCC(Transfer Low Co-fire Ceramic)低温共烧陶瓷技术是一种将不同材料(例如绝缘体、导体、磁体等)在低温下焙烧成一体的技术。
它具有结构复杂、加工精细、性能稳定等优点,被广泛应用于电子、通信、医疗、汽车、航空航天等领域。
下面将对TLCC低温共烧陶瓷技术进行详细讲解。
首先,TLCC低温共烧陶瓷技术的基本原理是将不同材料在低温下共同焙烧,使得它们相互粘结成一体。
这种技术主要应用于多层陶瓷电路板(MLCC)的制备过程中,能够同时在同一基片上实现多种性能的器件的集成制备。
其具体工艺流程主要包括导体制备、绝缘体制备、导体与绝缘体层间融合等步骤。
其次,TLCC低温共烧陶瓷技术相比于传统的烧结工艺具有很多优势。
首先是低烧结温度,一般在800-1100°C之间,远低于传统的烧结温度。
这使得TLCC技术可以在室温下组装敏感器件和半导体元件,避免了高温烧结对元器件的热损伤。
其次是高加工精度,通过采用微细粉体和高分辨率合模技术,可以实现器件的微观结构和复杂阵列的精确制备。
此外,由于TLCC技术的烧结温度低,使得各种不同材料的共烧成型成为可能,实现了多种性能器件的集成制备。
TLCC低温共烧陶瓷技术在电子、通信、医疗等领域有着广泛的应用。
在电子领域,TLCC技术可以用于制备高频电感器、滤波器、天线等器件,具有小尺寸、高品质因子、低损耗等优势。
在通信领域,TLCC技术可以用于制备微波集成电路、光通信器件等,具有高可靠性、低成本等优势。
在医疗领域,TLCC技术可以用于制备生化传感器、人工耳蜗等医疗器械,具有生物相容性好、稳定性高等优势。
总之,TLCC低温共烧陶瓷技术是一种将不同材料在低烧结温度下共同焙烧成一体的技术。
其具有结构复杂、加工精细、性能稳定等优点,并在电子、通信、医疗等领域有着广泛的应用。
随着技术的不断发展完善,TLCC技术将在更多领域发挥重要作用。
新型无机材料:低温共烧陶瓷技术及器件

5.9
Ag,Au
•
中国大陆研究较少, BaO‐SiO2‐ZrO2 ‐SrO‐B2O3
Murata
43所950~是1000该领域领4.0 先者
7.9
Cu
45wB‐tS%i‐O+SSiiOO2 2和55NEwC t%硼硅9酸00 盐玻璃 1.9
3.9
Pd‐Ag
Glass+
850℃烧结: MgO‐Al2O3‐ SiO245%+BSG55
CoO
SrZnP2 O7
‐‐
900 44.3 850 80 675 4.2 900 9.5 950 7.06
Q×f
GHz
22000
τf
ppm/℃ 2
3000
11
13027
10
78906 ‐94.5
52781
‐70
LTCC微波元器件材料:外加烧结助剂
陶瓷
烧结助剂
Ts/℃
TiO2
Li2O-Nb2O5-TiO2
堇青石具有膨胀系数低(1.2~1.9 ppm/℃)和介电常数低(5~5.5) 具有三种变体: 稳定的低温堇青石(β‐堇青石), 介稳的低温型(μ‐堇
青石)和稳定的高温堇青石(α‐堇青石) 堇青石烧结温度1000℃以上, α‐堇青石的CTE远远低于Si芯片的
CTE,热效应导致基板失效, 引入或生成玻璃相 IBM公司的堇青石基板材料: 过量的MgO降低玻璃的高温粘度,
1600
8000
收缩不匹配
7500
1200
3、器件设计:与材料脱节
7000
0
5
10
15
20
剪切速率r/s-1
0.97MgTiO3‐0.03CaTiO3 ceramics with 20wt%Li2O‐B2O3‐SiO2frit
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。
低温共烧多层陶瓷技术特点与应用

低温共烧多层陶瓷技术特点与应用低温共烧多层陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)是一种先进的电子封装技术,其特点是可以在低温下完成陶瓷的共烧,以实现多层陶瓷的制作。
LTCC技术具有许多优点,使得它在电子封装领域得到广泛应用。
首先,LTCC技术具有良好的耐高温性能。
LTCC陶瓷可以在高温环境下长时间稳定工作,通常可以耐受高达600℃的温度。
这使得LTCC在一些需要高温运行的应用中非常有用,比如汽车电子、航空航天等领域。
其次,LTCC技术具有优异的机械性能。
LTCC陶瓷具有高硬度、高强度和低热膨胀系数等特点,可以有效抵抗机械应力和热应力,从而保证器件长时间的可靠工作。
另外,LTCC技术还具有优异的电学性能。
LTCC陶瓷具有低介电常数和低损耗因子等特点,可以有效降低信号衰减和串扰,提高信号传输的品质。
在应用方面,LTCC技术已经被广泛应用于电子封装领域,特别是微波器件、射频器件和传感器等高频应用。
在微波器件方面,LTCC技术可以实现高可靠性的微波滤波器、耦合器、功分器等器件的制造。
利用LTCC的低介电常数和低损耗因子,可以实现微波信号的高效传输和处理,提高系统的性能。
在射频器件方面,LTCC技术可以制造高性能的射频滤波器、功放、天线等器件。
利用LTCC的优异机械性能和电学性能,可以实现射频信号的高稳定性和高可靠性传输,从而提高通信系统的性能。
在传感器方面,LTCC技术可以制造高灵敏度、高稳定性的物理传感器、化学传感器和生物传感器等器件。
利用LTCC的优异的电学性能和化学稳定性,可以实现对物理量、化学量和生物分子等的高效检测和分析。
此外,LTCC技术还可以应用于医疗器械、能源管理、光电子器件等领域。
在医疗器械方面,LTCC技术可以制造高灵敏度、高稳定性的生物传感器和医用射频器件等;在能源管理方面,LTCC技术可以制造高效的功率传输器件和能源存储器件;在光电子器件方面,LTCC技术可以制造高性能的光电子器件和光通信器件。
低温共烧陶瓷技术介绍

低温共烧陶瓷技术介绍陶瓷的多层LTCC技术是被广泛认可的制造微电子、传感器(如压力传感器、pH值检测、导电性及电阻测量)和执行机构(如压电致动器)的生产技术。
此项技术能制造三维的、大功率的电子电路,可被用于汽车和电信行业。
未烧结材料中的柔性箔片是LTCC技术的基础。
这些单个箔片能通过机械加工或激光烧蚀生成几何图形。
例如每个单箔表面上的电器元件能通过丝网印刷生成。
接下来,预制箔片在900℃的温度下被叠放、压平、烧结。
低温共烧陶瓷技术的一个缺点就是不够透明,导致很难用光学手段进行流程监控。
药学和生物学界的科学家正利用传感系统尝试光学监控加工流程。
通过安装透明的聚合物窗口,陶瓷感应系统将能通过光学监测内部加工过程。
复杂的微流体系统通常都不是通过LTCC技术制造的。
材料和制造技术使这种陶瓷元器件比同等级的聚合物元器件得到更广泛的应用。
尖端的技术工业制造通常采用不同的连接技术来接合聚合物和陶瓷部件,比如,粘接或机械连接技术。
在工业生产中常常会用到粘合剂,来粘合不同的物体,最后能对缝合口起到很好的密合作用。
这项技术的缺点之一就是它额外采用了化学物质用作粘合材料,对最终系统的功能带来了不必要的影响,比如生物医学反应。
使用单芯片实验系统或生物医学系统的科学家对利用光学方式从外部监控内部状况很感兴趣,他们通常会用粘合剂在陶瓷体上安装一个透明窗口,以便观察内部情况。
长期来看,许多这样的粘合接口不够稳定和牢固,经常会发生窗体剥落或泄漏的情况。
机械连接一般用到螺丝钉、夹钳或类似的工具,为连接陶瓷和聚合物提供了另一种选择。
在这种情况下,像孔或卡口之类的地方需要同时考虑两个被连接部件,增加了工作量。
此外还需要配备密封垫圈,用来完成聚合物和陶瓷部件之间不漏液、不漏气的无缝装配。
激光焊接是另一种被业内认可的聚合物部件焊接工艺,需要熔接的两部分由相似的热塑性聚合物组成。
激光束能量穿越首个熔接部件后被第二个吸收,加之外在的压力,能让两个部件紧紧连在一起,形成有力的接点。
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单芯片模块技术尚未实用化之前,被动元件在成本及特性的因素下,无法完全整合于IC内,必须利用外接的方式来达到功能模块,但是因为在功能模块上所使用的被动元件数目相当多,容易造成可靠度低、高生产成本及基板面积不易缩小等缺点,所以利用低温共烧多层陶瓷(Low-Temperature Co-fired Ceramics;LTCC)技术来克服上述的缺点。
低温共烧陶瓷以其优异的电子、机械、热力特性,已成为未来电子元件积集化、模块化的首选方式,在全球发展迅速,目前已初步形成产业雏形。
低温共烧陶瓷技术成被动元件显学低温共烧多层陶瓷技术提供了高度的主动元件或模块及被动元件的整合能力,并能到模块缩小化及低成本的要求,可以堆叠数个厚度只有几微米的陶瓷基板,并且嵌入被动元件以及其它IC,所以近年来LTCC是被动元件产业极力开发的技术。
低温共烧多层陶瓷技术是利用陶瓷材料作为基板,将低容值电容、电阻、耦合等被动元件埋入多层陶瓷基板中,并采用金、银、铜等贵金属等低阻抗金属共烧作为电极,再使用平行印刷来涂布电路,最后在摄氏850-900度中烧结而形成整合式陶瓷元件。
除了芯片、石英震荡器、快闪存储器以及大电容和大电阻之外,大多数的被动元件及天线都能采用低温共烧多层陶瓷(LTCC)技术来将元件埋入基板,容易的地将被动元件与电路配线集中于基板内层,而达到节省空间、降低成本的SoP(System on Package)目标,开发出轻、薄、短、小及低成本的模块。
图2:利用多层多成分陶瓷的共烧而实现被动元件集成电子元件的模块化已成为产品必然的趋势,尤其以LTCC技术生产更是目前各业者积极开发的方向。
目前可供选择的模块基板包括了LTCC、HTCC(高温共烧陶瓷)、传统的PCB 如FR4和PTFE(高性能聚四氟已烯)等。
不过由于HTCC的烧结温度需在1500℃以上,而所采用的高熔金属如钨、钼、锰等导电性能较差,所以烧结收缩并不如LTCC易于控制,但是,HTCC也不是全无优点,表1、表2为高温共烧陶瓷多层基板的一些优点。
HTCC是一种成熟技术,产业界已对材料和技术已有相当的了解。
并且,氧化铝的机械强度比LTCC介质材料的机械强度高得多,可使封装较牢固和更持久。
此外,氧化铝的热导率比LTCC介质材料的热导率几乎要高20倍。
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。
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;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;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;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;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。
LTCC封装业者对于线宽的发展也相当的积极,例如,日本KOA利用喷墨技术将含有银的材料将图案印刷到绿色薄片上,然后进行烧结来以达到20μm的线和线距。
所以包括日本、美国等大厂,例如Kyocera、Soshin、TDK、Dupont、CTS、NS等业者对于LTCC(多层低温共烧陶瓷)的开发都相当积极,另外也有部份业者建构LT CC的绕线布局设计软件及资料库,相信未来低温共烧多层陶瓷(LTCC)技术将会是甚被期待的被动元件技术之一。
材料的选用关系著LTCC的优劣高频化是数码3C产品发展的必然趋势。
就像目前第三代移动通信系统的频率高达2GHz 左右。
这对于对陶瓷材料来说,如何适应高工作频率是一个严苛的挑战。
因此,陶瓷材料必须提供良好高频特性以及工作频率的功能,所以微波介质陶瓷材料及新型微波元件是积极被开发的课题。
例如开发适合应用于微波应用的低损耗、温度稳定的电介质陶瓷材料,可以被应用在微波谐振器、滤波器、微波电容器以及微波基板等等。
所以求高介电常数、高质量、低频率温度系数是目前微波介质陶瓷材料研究的重点。
介电常数是LTCC材料最关键的性能。
目前,LTCC技术最常被应用于手机的射频系统上,而谐振器的长度与材料的介电常数的平方根是成反比,所以当元件的工作频率较低时,如果使用低介电常数的材料,那么谐振器的长度就长得无法接受。
介电损耗也是射频元件设计时一个重要参数,直接与元件的损耗相关,所以当然期望材料介电损耗能越小越好。
日本积极发展不同介电常数材料堆叠在生产的技术上,目前,大部分在基板上都是堆叠相同介电常数的基板。
但是已经开始有业者尝试著将不同的材料或者将磁性材料堆叠在一起,也就是意味著,将不同介电常数的基板堆叠在一起。
例如,在DC-DC Converter的模块中,堆叠了磁性材料后就可以形成一个 1.5μH电感,然后再加上一个MOSFET后就可以完成一个单芯片的DC-DC Converter,并且降低Converter的体积。
就像Panasonic试著在LTCC层之间注入磁性剂,借以形成电感,而日立金属也正发展这方面的技术。
而共烧不同特定介电常数的材料这一方面,期望在单一模块中封装两个不同特性的元件,例如Soshin Electric堆叠介电常数为25和81的材料,来将滤波器和平衡/Balum封装在同一个模块之内。
但是堆叠不同介电常数或磁性材料还有一些技术上的问题需要克服。
例如陶瓷在烧结期间的缩小变化。
一般来说,利用LTCC技术的陶瓷材料缩小率大概在1520%左右,但是,如果在堆叠不同材料之后,在烧结的过程中,这些不同介电常数材料会出现不同的缩小率,使得烧结后模块会产生变形的现象。
除了缩小率之外,膨胀系数也是一个问题,系数不同材料,在烧结过程中当然会出现不同的膨胀现象,同样的,也会使得烧结后模块会产生变形甚至于失败的现象。
图3:陶瓷介质、铁氧体共烧系统的烧结收缩速率曲线和收缩曲线。
(资料来源:北京清华大学材料科学与工程系实验室)另外,开发出高介电常数的材料也是业界努力的另一个方向。
由于采用高介电常数的材料可以提高电容量,以目前来说,使用介电常数100左右的材料,所内建的只有电容量大概几百个pF,但是如果使用介电常数1000的材料,可以将电容量提高到0.01μF以上。
LTCC的TCE值较接近矽和砷化镓射频元件电性能的温度稳定性是取决于材料的温度系数,为了保证利用LTCC技术生产元件的可靠性,所以在进行材料选择时,必须考虑到耐热性能力,其中最关键的是热膨胀系数,需要尽可能与基板相匹配。
此外,考虑到加工及以后的应用,LTCC材料还要满足多项机械性能的要求,例如弯曲强度、硬度、表面平整度、弹性模量及断裂韧性等等。
图4是IC封装的各种材料的热膨胀系数,可以发现LTCC、氧化铝和其它陶瓷封装的TCE接近Si、砷化镓以及磷化铟的TCE值,而有机印制电板路材料的TCE值都比Si、砷化镓高出很多。
图4:用于IC制造、封装和连接材料的TCE与矽和砷化镓的TCE值相接近的材料,可以减小机械应力、而可以应用在尺寸较大的芯片,不必使用有机叠层。
减小热不匹配性还可以增强机械的整体性,降低温度特性的变化,以及增加类比、数码和光学、电子技术的集成能力。
图5则是比较了陶瓷和有机印制电路板材料的热导率。
可以发现,陶瓷材料的热导率都很高,其中氧化铝基板的热导率是PCB有机材料的100倍,LTCC材料的热导率是有机叠层的20倍。
热导率越高,可以简化散热设计,进而提高电路的寿命和可靠性。
目前有许多光学元件要求气密性封装且热性能好,但传统的气密性封装技术成本相当高,而要结合陶瓷材料的低温共烧技术,具有成本低廉的优势,可以取代传统的气密性封装,并达到高可靠性。
图5:陶瓷和有机PCB材料的导热率LTCC需面对的问题制作生产过程中,还必须注意的要点包括了,必须在900℃以下的温度下烧结成致密、无气孔的结构;致密化温度不能太低,以免阻止银浆材料和有机物的排出;加入适当有机材料后可流延成均匀、光滑、有一定强度表面。
但是就基板材料而言,LTCC技术并非是业者唯一的选择,由于LTCC是利用烧结陶瓷材料制作,所以耐冲击的能力上也就出现了一些问题,例如基板太薄时容易破裂等,但是为了提高抗冲击而将基板面积做得较小时,那么被设计在其中的元件数量也就随之减少。
例如,当客户要求元件不得超过1.2平方毫米时,封装生产业者或许就会选择高介电常数或Q值的塑料材料。
另外对于产品而言,是否需要如此小的模块面积,也是产品客户的考量,就像在目前面积约为3.2平方毫米的GSM手机天线开关模块中,就包括了34个RF滤波器、阻抗匹配电路及其它功能的几十个零组件。
但是,产品客户未必会花费更多的成本来采用LTCC封装技术,让模块的尺寸再缩小到2平方毫米以内,因为,这与客户所考量的价值性息息相关,与其花费较多的成本只缩小了接近一半模块的面积,倒不如利用这些成本来提高手机的功能性。
LTCC已被积极的应用在各领域由于LTCC是以陶瓷为介电材料,具有高Q值与高频的特性,因而非常适用于高频通讯模块中,LTCC主要用于手机通讯、蓝芽(Bluetooth)、无线网络(WLAN)与全球卫星定位系统(GPS)的产品中。
目前通讯产品中运用LTCC技术制作的整合型元件有功率放大器、天线、滤波器等。
以手机为例,目前每个手机中约有200个以上的被动元件,因此被动元件的小型化决定了手机的轻薄,这样的需求推动了被动电子陶瓷元件的小型化、积集化。
因此使用多元复合、集成化被动元件,使缩小手机体积尺寸,并提高元件密度的最佳解决方案。
因此,多层陶瓷元件正由单一元件朝向复合多元、高集成化趋势发展。
ﻫ过去,LTCC较常被应用在手机中射频的基板上,利用LTCC技术可以将包括AP、滤波器、微带滤波器、多层天线等等10多个元件整合在几公厘平方的封装之中。
以滤波器为例,由LTCC制成的滤波器,频率可以从数十MHz直到5.8GHz,再加上LTCC滤波器在体积、价格和温度稳定性等方面有其优势性,所以已经被广泛的使用。
另外一些包括收发前端模块、功率模块和蓝芽模块等,也已成功开发利用LTCC技术将芯片与被动元件积集于同一基板上。
但是,随著加入者数量陆续增加,让市场产生了激烈竞争的现象,使得业者陆续开发更多的应用领域。
目前LTCC技术已经迈入更新的应用阶段,包括了无线区域网络、地面数码广播、全球定位系统接收器模块、数码信号处理器和存储器等等以及其它电源供应模块、甚至是数码电路模块基板。
例如有村田、三菱电工、京瓷、TDK、Epcos、日立、Avx等十多家开发的手机天线开关模块,NEC、村田和易利信等开发的蓝芽模块,都是由LTCC技术制成的。