低温共烧陶瓷(LTCC)技术新进展.doc
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。
(2023)LTCC低温共烧陶瓷技术项目可行性研究报告模板(一)

(2023)LTCC低温共烧陶瓷技术项目可行性研究报告模板(一)关于“(2023)LTCC低温共烧陶瓷技术项目可行性研究报告模板”的相关文章什么是LTCC低温共烧陶瓷技术项目LTCC低温共烧陶瓷技术的定义LTCC低温共烧陶瓷技术是一种新型的射频(RF)和微电子模块的制造工艺,主要由氧化铝、硅酸盐、氧化钠和其他无机物混合而成。
它通过加工、成形、压制、共烧等步骤来制造出复杂的二维和三维微电子器件和射频电路。
LTCC低温共烧陶瓷技术在哪些领域有应用LTCC低温共烧陶瓷技术已经被广泛应用于射频电路、智能卡、纳米电子、红外传感器、微波器件和医疗器械等领域。
它的制造工艺简单、成本低、量产快、性能稳定,已经成为射频和微电子市场中不可或缺的一项技术。
为什么要进行LTCC低温共烧陶瓷技术项目可行性研究由于LTCC低温共烧陶瓷技术具有广泛的应用前景,因此进行一项可行性研究将会为该技术的推广提供很大的帮助。
该研究将评估该技术在不同领域的应用效果、市场需求、成本和效益,以便制定出一套完善的生产和销售计划,以达到最大程度的效益。
LTCC低温共烧陶瓷技术项目可行性研究报告模板的重要性制定一套完善的LTCC低温共烧陶瓷技术项目可行性研究报告模板,将会为相关企业和机构提供更为详细的方案和政策建议,协助其在实际生产和销售中遇到的问题予以解决,并确保该技术项目的顺利实施。
同时,该模板也会成为该技术项目宣传和推广的有力工具。
结论LTCC低温共烧陶瓷技术在现代射频和微电子市场中占据着重要的位置,其创新性和成本效益已经得到了广泛认可。
进行一份可行性研究并制定出一套完善的LTCC低温共烧陶瓷技术项目可行性研究报告模板,将有助于这项技术的推广和发展,并带来更为可观的经济效益。
建议提高研究报告实用性LTCC低温共烧陶瓷技术项目可行性研究报告模板应包括需要研究的问题、如何收集数据、分析数据、如何验证研究假设、结果和结论,以及推荐了解决方案的说明和描述,使得该模板更具有实用性。
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。
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。
2024年LTCC技术市场前景分析

2024年LTCC技术市场前景分析概述低温共烧陶瓷(LTCC)技术是一种用于集成电路和射频(RF)器件封装的先进技术。
它具有良好的机械性能、优异的电性能和优异的封装特性。
本文将分析LTCC技术在市场中的前景,探讨其未来可能面临的挑战和机遇。
市场需求与应用1. 通信行业LTCC技术在通信行业应用广泛,特别是在无线通信领域。
随着5G技术的迅猛发展,对高性能射频器件的需求不断增长。
LTCC技术能够满足高频、高速和高集成度的要求,因此被广泛应用于5G天线和滤波器等射频前端模块的封装中。
2. 汽车电子汽车电子市场是LTCC技术的另一个重要应用领域。
随着新能源汽车和智能驾驶技术的快速发展,对于高可靠、高温耐受和高集成度封装的需求不断增加。
LTCC技术能够满足这些需求,使其在汽车电子中的应用前景广阔。
3. 工业控制与航空航天在工业控制和航空航天领域,LTCC技术能够提供高温、高压和抗辐射等特性,适用于各种严苛的工作环境。
因此,在这些领域中,LTCC技术也有较大的市场需求和应用潜力。
市场前景1. 技术成熟度与市场竞争LTCC技术已经具备相对成熟的制造工艺和大规模生产能力。
同时,市场上也存在多家具有技术优势的厂商。
这些因素使得LTCC技术在市场上竞争优势明显,有能力满足不同行业的需求。
2. 产品性能和应用价值LTCC器件具有优异的电性能、封装特性和机械性能。
同时,由于其材料的低成本和灵活性,可以满足不同应用领域的需求。
因此,LTCC技术在市场中的应用价值较高,有望继续得到广泛采用。
3. 行业发展趋势随着技术的进一步发展,LTCC技术将不断突破自身的技术瓶颈,并在产品性能和工艺制造上实现更多的创新。
同时,市场需求的不断增长也将推动LTCC技术的发展。
未来,LTCC技术有望在更多的行业领域得到应用,市场前景广阔。
挑战与机遇1. 技术创新挑战LTCC技术在高频、高速和高可靠性等方面面临着挑战。
在满足更高性能要求的同时,需要不断改进和创新制造工艺。
低温共烧陶瓷技术发展现状及趋势

低温共烧陶瓷技术发展现状及趋势周琪(南京电子技术研究所.江苏南京210013)摘要:低温共烧陶瓷(LTcc)技术是近年发展起来的令人瞩目的电路封装技术,已经成为无源集成的主流技术,成为无源元件领域的发展方向和新型电子元器件产业的经济增长点。
本文论述了LTCC技术特点、LTCC材料和器件的研究现状以及未来发展趋势。
关键词:低温共烧陶瓷技术(LTCC);电路封装;无源集成;发展现状;趋势1概述低温共烧陶瓷技术(LowTemperatureCo-fired∞ramie.LTCC)是美国休斯公司于1982年开发的新型电子封装技术,该技术是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而凡致密的生料带.在.生料带J: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,并将多个无源元件(如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等)埋人多层陶瓷基板中,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i维空间互不干扰的高密度电路。
也可制成内置无源元件的j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。
LTCC技术具有如下优点:陶瓷材料具有优良的高频高Q特性,使用频率可高达几十GHz;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品质闪子;可以制作线宽小于50IS,m的细线结构电路;可适应大电流及耐高温特性要求,并具备比普通PCB电路基板更优良的热传导性;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;可以制作层数很高的电路基板.并可将多个无源元件埋入其中,有利于提高电路的组装密度;能集成的元件种类多、参虽范围大。
除电感器/电阻器/电容器外,还可以将敏感元件、EIVll抑制元件、电路保护元件等集成在一起;可以在层数很高的i维电路基板上,用多种方式键连Ic和各种有源器件.实现元源/有源集成;可靠性高,耐高温、高湿、冲振,可应用于恶劣环境;非连续式的生产工艺,允许对生坯基板进行检查,从而提高成品率,降低生产成本。
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低温共烧陶瓷(LTCC)技术新进展低温共烧陶瓷(LTCC)技术新进展清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室王悦辉杨正文王婷沈建红周济摘要低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic LTCC)技术是近年发展起来的令人瞩目的整合组件技术,已经成为无源集成的主流技术,成为无源元件领域的发展方向和新的元件产业的经济增长点。
本文详细叙述了低温共烧陶瓷技术(Low Temperature Co-fired Ceramics,简称LTCC)特点、LTCC材料和器件的国外内研究现状以及未来发展趋势。
关键词低温共烧陶瓷(LTCC);无源集成;陶瓷材料;共烧匹配。
1 LTCC产业概况随着微电子信息技术的迅猛发展,电子整机在小型化、便携式、多功能、数字化及高可靠性、高性能方面的需求,对元器件的小型化、集成化以至模块化要求愈来愈迫切。
有人曾夸张地预言,以后的电子工业将简化为装配工业把各种功能模块组装在一起即可。
低温共烧陶瓷技术(low temperature cofired ceramic LTCC)是近年来兴起的一种相当令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术,以其优异的电子、机械、热力特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式,广泛用于基板、封装及微波器件等领域。
TEK的调查资料显示,2004~2007年间全球LTCC市场产值呈现快速成长趋势。
表1给出过去几年全球LTCC市场产值增长情况。
表1 过去几年全球LTCC市场产值增长情况LTCC技术最早由美国开始发展,初期应用于军用产品,后来欧洲厂商将其引入车用市场,而后再由日本厂商将其应用于资讯产品中。
目前,LTCC材料在日本、美国等发达国家已进入产业化、系列化和可进行材料设计的阶段[1]。
在全球LTCC市场占有率九大厂商之中,日商有Murata,Kyocera,TDK和Taiyo Yuden;美商有CTS,欧洲商有Bosch,CMAC,Epcos及Sorep-Erulec等。
国外厂商由于投入已久,在产品质量,专利技术、材料掌控及规格主导权等均占有领先优势。
图1给出全球LTCC厂商市场占有情况。
而国内LTCC产品的开发比国外发达国家至少落后五年,拥有自主知识产权的材料体系和器件几乎是空白。
国内目前LTCC陶瓷材料基本有两个来源一是购买国外陶瓷生带;二是LTCC生产厂从陶瓷材料到生带自己开发。
随着未来LTCC制品市场中运用LTCC制作的组件数目逐渐被LTCC模块与基板所取代,终端产品产能过剩,价格和成本竞争日趋激烈,元器件的国产化必将提上议事日程,这为国内LTCC产品的发展提供了良好的市场契机。
中国在LTCC市场占据一定份额的是叠层式电感器和电容器生磁带。
目前,清华大学材料系、上海硅酸盐研究所等单位正在实验室开发LTCC用陶瓷粉料,但还尚未到批量生产的程度。
南玻电子公司正在用进口粉料,开发出介电常数为9.1、18.0和37.4的三种生带,厚度从10µm到100µm,生带厚度系列化,为不同设计、不同工作频率的LTCC产品的开发奠定了基础。
国内现在急需开发出系列化的、拥有自主知识产权的LTCC 瓷粉料,并专业化生产LTCC用陶瓷生带系列,为LTCC产业的开发奠定基础。
图1全球LTCC厂商市场占有情况2 LTCC的技术特点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。
LTCC工艺流程见图1。
图2为典型的LTCC基板示意图,由此可知,采用LTCC 工艺制作的基板具有可实现IC芯片封装、内埋置无源元件及高密度电路组装的功能。
图1 LTCC工艺流程图图2 LTCC基板表1 集成电路常用基板性能比较与其它集成技术相比,LTCC具有以下特点[2-5] 1)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,增加了电路设计的灵活性;2)陶瓷材料具有优良的高频、高Q特性和高速传输特性;3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;4)制作层数很高的电路基板,易于形成多种结构的空腔,内埋置元器件,免除了封装组件的成本,减少连接芯片导体的长度与接点数,并可制作线宽小于50µm的细线结构电路,实现更多布线层数,能集成的元件种类多,参量范围大,易于实现多功能化和提高组装密度;5可适应大电流及耐高温特性要求,具有良好的温度特性,如较小的热膨胀系数,较小的介电常数稳定系数。
LTCC基板材料的热导率是有机叠层板的20倍,故可简化热设计,明显提高电路的寿命和可靠性;6与薄膜多层布线技术具有良好的兼容性,二者结合可实现更高组装密度和更好性能的混合多层基板和混合型多芯片组件;7)易于实现多层布线与封装一体化结构,进一步减小体积和重量,提高可靠性、耐高温、高湿、冲振,可以应用于恶劣环境;8非连续式的生产工艺,便于基板烧成前对每一层布线和互连通孔进行质量检查,有利于提高多层基板的成品率和质量,缩短生产周期,降低成本。
表1给出集成电路中常用的几种基板性能比较。
LTCC技术由于自身具有的独特优点,在军事、航天、航空、电子、计算机、汽车、医疗等领域均获得了越来越广泛的应用 3 LTCC陶瓷材料LTCC产品性能好坏完全依赖所用材料的性能。
LTCC陶瓷材料主要包括,LTCC 基板材料、封装材料和微波器件材料。
介电常数是LTCC材料最关健的性能。
要求介电常数在2~20000范围内系列化以适用于不同的工作频率。
例如相对介电常数为3.8的基板适用于高速数字电路的设计;相对介电常数为6~80的基板可很好地完成高频线路的设计;相对介电常数高达20000的基板,则可以使高容性器件集成到多层结构中。
高频化是数位3C产品发展比然的趋势,发展低介电常数(ε≤10)的LTCC材料以满足高频和高速的要求是LTCC材料如何适应高频应用的一个挑战。
FerroA6和DuPont的901系统介电常数为5.2~5.9,ESL 公司的4110-70C为4.3~4.7,NEC公司LTCC基板介电常数为3.9左右,介电常数低达2.5的正在开发。
谐振器的尺寸大小与介电常数的平方根成反比,因此作为介质材料时,要求介电常数要大,以减小器件尺寸。
目前,超低损耗的极限或超高Q值、相对介电常数(100)乃至150的介质材料是研究的热点。
需要较大电容量的电路,可以采用高介电常数的材料,也可在LTCC介质陶瓷基板材料层中夹入有较大介电常数的介质材料层,其介电常数可在20~100之间选择。
介电损耗也是射频器件设计时一个重要考虑参数,它直接与器件的损耗相关,理论上希望越小越好。
目前,生产用于射频器件的LTCC材料主要有DuPont951 ,943),Ferro(A6M,A6S),Heraeus(CT700,CT800和CT2000和Electro-science Laboratories。
他们不仅可以提供介电常数系列化的LTCC生瓷带,而且也提供与其相匹配的布线材料。
材料的许多热机械性能也是影响LTCC器件可靠性的一个主要因素,其中最关健的是热膨胀系数,应尽可能与其要焊接的电路板相匹配。
图3是IC封装的各材料的热膨胀系数。
LTCC、氧化铝和其他陶瓷材料的TCE接近Si、砷化镓及磷化铟的TCE值,从而可以减小机械应力,应用在大尺寸的晶片上不需要使用有机叠层。
同时,减小热不匹配性可以增强机械的整体性,降低温度特性的变化,以及增加数位、光学和电子技术的集成能力。
图3用于IC制造、封装何连接材料的TCE 谐振频率的温度系数(τf)尽可能的小,大约在10-6数量级,最好为零。
此外,考虑到加工及以后的应用,LTCC材料还应满足许多机械性能的要求,如弯曲强度σ、硬度Hv、表面平整度、弹性模量E及断裂韧性KIC等等。
表2为一些公司的LTCC材料性能。
表2一些公司的低温共烧介质材料性能目前,LTCC陶瓷材料主要是两个体系,即“微晶玻璃”系[6-8]和“玻璃陶瓷”[9-12]系。
采用低熔点氧化物或低熔点玻璃的掺杂可以降低陶瓷材料的烧结温度,但是降低烧结温度有限,而且不同程度会损坏材料性能,寻找自身具有烧结温度低的陶瓷材料引起研究人员的重视。
此类材料,正在开发的主要品种为硼酸锡钡(BaSnBO32)系和锗酸盐和碲酸盐系[13]、BiNbO4系[14]、Bi203-Zn0-Nb205系[15]、ZnO-TiO2系[16]等陶瓷材料。
近年来,清华大学周济课题组一直致力于这方面的研究。
LTCC材料研究中的另一个热点问题就是共烧材料的匹配性。
将不同介质层(电容、电阻、电感,导体等)共烧时,要控制不同界面间的反应和界面扩散,使各介质层的共烧匹配性良好,界面层间在致密化速率、烧结收缩率及热膨胀速率等方面尽量达到一致,减少层裂、翘曲和裂纹等缺陷的产生。
一般说来,利用LTCC技术的陶瓷材料收缩率大约为15~20%左右。
若两者烧结无法匹配或兼容,烧结之后将会出现界面层分裂的现象;如果两种材料发生高温反应,其生成的反应层又将影响原来各自材料的特性。
对于不同介电常数和组成的两种材料的共烧匹配性以及如何减少相互间的反应活性等是研究的重点。
在LTCC应用于高性能系统时,对收缩行为的严格控制关键在于对LTCC共烧体系烧结收缩率的控制,LTCC共烧体系沿X-Y方向的收缩一般为12%~16%。
借助无压烧结或助压烧结技术,获得沿X-Y方向零收缩率的材料[17,18]烧结时,在LTCC共烧层的顶部和下部放置于压片作为收缩率控制层。
借助控制层与多层之间一定的粘结作用及控制层严格的收缩率,限制了LTCC结构沿X、Y方向的收缩行为。
为了补充基板沿X-Y方向的收缩损失,基板将沿Z方向进行收缩补偿。
结果,LTCC结构在X、Y方向上的尺寸变化只有0.1%左右,从而保证了烧结后,布线及孔的位置和精度,保证了器件的质量。
Dupont公司研发的控制收缩烧结技术已应用于60%LTCC基板和30%的LTCC电路产品中。
图4为Dupont公司的控制收缩技术,表3给出相应的性能。
图4 Dupont公司的控制收缩技术目前,如果实现基片与布线共烧时的收缩率及热膨胀系数匹配问题是重要挑战,它关系到多层金属化布线的质量[19]。
LTCC共烧时,基片与浆料的烧结特性不匹配主要体现在三个方面1)烧结致密化完成温度不一致;2)基片与浆料的烧结收缩率不一致;3)烧结致密化速度不匹配。