LTCC的特点、应用及最新进展.docx

低温共烧结陶瓷(LTCC):特点、应用及最新进展摘要：低温共烧陶瓷(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与传统的封装技术相比丄TCC 技术因其具有优良的高频特性、小线宽和低阻抗而倍受瞩目，现已迅速发展并应用于各领域本文介绍 LTCC技术的特点、应用、最新进展等，并着重介绍LTCC技术的分类、市场情况，也分析了LTCC技术 的最新进展关键词：低温共烧结陶瓷(LTCC)；片式无源器件；基板；生瓷片；MCM；微系统(LTCC) Low Temperature Co-fired Ceramic：Characteristics，Applications and The latestprogressGuangze ChenMicroelectronics Grade 3 Classi 2008102007Abstract： The low temperature CO一fired ceramic(LTCC)technology has already become an integrated technology of electric components. As a new integrating and packing technology，it have successfully applied to the integrating technology of the passive component for its excellent high frequency and high speed transfer characteristics. 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. Here we introduced the characteristics, applications and the latest progress, especially its classification, market and the latest progress.Key words： Low temperature co-fired ceramic (LTCC); planar passive devices; substrate; health tiles;MCM; micro systems.1、引言以及背景介绍 低温共烧陶瓷(Low TemperatureCo-fired Ceramic LTCC)，该技术是近 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。

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°C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、 多层电路板技术等目前，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 )。

LTCC技术集中了厚 膜技术和高温共烧陶瓷技术(High Temperature Co; fired Ceramic; HTCC) 的优点，有更广阔的应用前景目前，LTCC 普遍应用于多层芯片线路模块化设计中， 它除了在成本和集成封装方面的优势外， 在布线线宽和线间距、低阻抗金属化、设 计的多样性及优良的高频性能等方面有 更广阔的发展前景2、LTCC技术的特点1、 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2、 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 有咼频、咼Q特性；3、 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；4、 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；5、 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；6、 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50仇m的细线结构。

7、 从材料特性上讲，LTCC具有高品 质因素，与传统的介质比较，在高频的衰 减成倍降低8、 LTCC中的器件在RF段损耗较低, 传输速度快，LTCC器件在3 G通信，蓝 牙模块中得到大规模的应用3、LTCC技术的应用1、在发展中的应用:画1 LTCC在收发模块中的应用我们知道，未来正朝着轻型化、 多功能、数字化及高可靠性、高性能的方 向发展，对元器件的小型化、集成化以至 模块化要求愈来愈迫切低温共烧陶瓷技 术(Low Temperature Co-fired Ceramic， LTCC)是近年来兴起的一种令人瞩目的多 学科交叉的整合组件技术，它在推动 体积和功能上的变化中都起到了巨大的 作用，正是实现未来发展目标的有力 手段曾有人做了一个形象的比喻，将低 温共烧陶瓷制成的元器件比作一栋大厦， 每一层有着不同的功能，但它们又是一个 整体LTCC在中的用量约达80%以 上，中使用的LTCC产品包括LC滤波 器、双工器、功能模块、收发开关功能模 块平常老百姓接触到最多的就是、 、无绳，现在用得最多的是蓝牙 耳机里面的天线只要体积小的，无线接 收的设备肯定要用到滤波器、天线，这些 都离不开LTCC。

LTCC器件的体积很小，最 小的只有1 mmX0.5mm,放在手中，可以说, 只要稍微打个喷嚏可能就不见了2、基于LTCC技术的天线制作：混合集成是将设计技术和生 瓷料带技术综合形成电子系 统来完成特定功能■ UM■ 4W 亠平面天线阵列天线是任何无线电系统的基本组成 部分，随着无线通信的不断发展，通信设 备的集成度越来越高使得其体积越来越 小，这就对天线的小型化提出了更高的要 求，而利用LTCC技术能进一步缩小天线的 体积而满足系统小型化的要求 LTCC(Low-Temperature Co-fired Ceramic)以其高耐温性、高热传导率、 低介质损耗、优良的咼频咼Q等特性非常 适宜作为小型化天线的材料，而LTCC工 艺所具备的多层技术又使得天线的布局 从二维走向三维，为天线的小型化创造了 更加良好的工艺条件3、LTCC在微波器件中的作用：在众多的微波介质板材中，LTCC相对 于HTCC更具优势它结合了共烧技术和厚 膜技术的优点，减少了昂贵、重复的烧结 过程，所有电路被叠层热压并一次烧结， 节省了时间，降低了成本，减小了电路的尺寸；对于射频微波领域，更重要的是它 具有高品质因数、高稳定性、高集成度等 优点。

因此，LTCC已成为民用和军品电子 系统理想的选用材料目前，基于LTCC技 术的微波器件已开始应用于、小灵 通、无绳等各种移动通信设备中，在 蓝牙、无线局域网卡、天线开关等模块中 也大有用武之地低温陶瓷共烧(LTCC)技 术采用厚膜材料，根据预先设计的版图图 形和层叠次序，将金属电极材料和陶瓷材 料一次性共烧结，获得所需的无源器件及 模块组件金属带的层叠技术可以方便地 实现层与层之间电容和电感的耦合，利用 交叉电容耦合的方法就可以在阻带获得 能改善传输特性的传输零点此外，LTCC 采用高电导率的金、银等金属作导电介 质，在烧结过程中不会氧化，因此无需电 镀保护；LTCC陶瓷基片的组成成分可变， 根据配料的不同可生成具有不同电气性能的介质材料，各参量在一定范围内可调 整，从而增加了设计的灵活性•冰护层 ®虑蔽层,电關层14、LTCC技术的最新进展1、 国内的进展情况：就目前而言， 国内的LTCC技术主要还是应用于军事应 用方面，比如TR组件和图像识别模块等， 而民用领域依然是以厚膜混合集成电路 为主最近几年，才开始对叠层片式陶瓷 微波滤波器进行研究，虽然国内的高校、 企业和科研院所进行了大量的研究工作， 但是目前还没有一家单位形成了批量生 产能力。

近年来，随着电子工业的迅猛发 展，高密度、小尺寸及对温度变化不敏感 的新型电子系统已日益成为电子系统发 展的必然趋势特别是军用电子整机，通 讯类电子产品及消费类电子产品迅速向 短、小、轻、薄方向发展，、蓝牙、 MP3和笔记本电脑等终端系统的功能愈 来愈多，体积愈来愈小，电路组装密度愈 来愈高这对传统的封装技术及工艺提出 了严峻的挑战因此，发展新一代的电子 封装技术和元器件生产组装技术是完全 必要的Murata51 乩 TaiytJ yudert图1多层滤渡器结构全球LTCC厂商市场占有情况2、 国外的进展情况：LTCC技术在无线电通信领域，尤其 在射频电路中使用的优越性越来越受到 人们的关注，在移动、GPS全球卫星 定位等通讯领域的MCM组件中，无源元件 与有源器件的数量比率超过100:1,传统 的工艺己无法在如此高比率的情况下将 MCM组件的尺寸减少，而LTCC材料及工 艺可以将无源元件集成、埋置在多层厚膜 基板中作为移动通讯电路主要制造 公司的美国国家半导体公司，已经大量应 用LTCC材料工艺制作其通讯用芯片 组件WLAN和蓝牙设备通信距离短，收发 功率小，对收发特性要求不高但是对天 线所占PCB的面积及成本要求严格。

LTCC 制备的片式天线具有体积小、便于表面贴 装、可靠性高和成本低等显著优点，已广 泛用于WLA N和蓝牙日本的村田、太阳诱 电及台湾的华信等均已在近年中推出这 种片式天线目前，国外公司已经不满足 于制造单个的无源元件，正在把集成无源 模块作为开发方向，即把天线、滤波器、 电容和电感集成到一起，实现模块化日 本松下目前已开发出蓝牙的收发模块，内 含1个天线、2个Balun、1个滤波器及16个 电容器，是一个整合相当多元件的产品 过去对这一类产品整合的时候，在进行到 烧结的步骤时，基板收缩率在15%至20% 之间，而现在通过零收缩技术已能控制收 缩率至0.1%，此外，目前基板内部的线 宽可以达到40 “m，整个模块的体积只有 同类产品的三分之一，现在已经实现商品 化5、结束语就目前而言，对于全球来说，无论是 在军用领域，还是在民用领域，LTCC技术 都正在以飞快的速度应用。