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LTCC技�(shù)
閱讀�22479�(shí)間:2011-09-13 15:25:36

  LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic LTCC)技�(shù)即低溫共燒陶瓷技�(shù),是是一種先�(jìn)的無源集成及混合電路封裝技�(shù),它可 將三大無源元器件(包�電阻��電容器和電感器)及其 各種無源組件(如濾波��變壓�等)封裝于多層布線基 板中,并與有源器件(如:功率MOS�晶體�、IC電路模塊 等)共同集成為一完整的電路系�(tǒng)。它是近年發(fā)展起來的令人矚目的整合組件技�(shù),已�(jīng)成為無源集成的主流技�(shù),成為無源元件領(lǐng)域的�(fā)展方向和新的元件�(chǎn)�(yè)的經(jīng)�(jì)增長�(diǎn)�

概述

  LTCC技�(shù)是于1982年休斯公司開�(fā)的新型材料技�(shù),是將低�?zé)Y(jié)陶瓷粉制成厚度精確而且致密的生瓷帶,在生瓷帶上利用激光打�、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形,并將多�(gè)被動組件(如低容值電�、電�、濾波器、阻抗轉(zhuǎn)換器、耦合器等)埋入多層陶瓷基板中,然后疊壓在一�,內(nèi)外電極可分別使用銀、銅、金等金�,在900℃下燒結(jié),制成三維空間互不干擾的高密度電�,也可制成內(nèi)置無源元件的三維電路基板,在其表面可以貼裝IC和有源器�,制成無�/有源集成的功能模�,可�(jìn)一步將電路小型化與高密度化,特別適合用于高頻通訊用組��

�(fā)展階�

 ?�?)LTCC單一元器件,包括片式電感、片式電容� 片式電阻和片式磁珠等��

 ?�?)LTCC組合器件,包括以LC組合片式濾波器為� �,在一�(gè)芯片�(nèi)含有多�(gè)和多種元器件的組合器 件;

 ?�?)LTCC集成模塊,在一�(gè)LTCC芯片中不僅含� 多�(gè)和多種無源元器件,而且還包含多層布�,與� 源模塊的接口等等�

  �4)集成裸芯片的LTCC模塊。在(3)的基�(chǔ)上同�(shí) �(nèi)含有半導(dǎo)體裸芯片,構(gòu)成一�(gè)整體封裝的模塊�

特點(diǎn)

  采用LTCC技�(shù)具有以下主要的優(yōu)�(diǎn)� 相對于傳�(tǒng)的器件及模塊加工工藝

  1. 使用電導(dǎo)率高的金屬材料作為導(dǎo)體材�,有利于提高電路系統(tǒng)品質(zhì)因子�

  2. 可以制作線寬小于50μm的細(xì)線結(jié)�(gòu)電路�

  3. 可以制作層數(shù)很高的電路基�,并可將多種無源元件埋入其中,有利于提高 電路及器件的組裝密度�

  4. 能集成的元件種類�、參量范圍大,除L/R/C�,還可以將敏感元�、EMI� 制元�、電路保�(hù)元件等集成在一起;

  5. 可以在層�(shù)很高的三維電路基板上,用多種方式鍵連IC和各種有源器件,�(shí) �(xiàn)無源/有源集成�

  6. 一致性好,可靠性高,耐高�、高濕、沖�,可�(yīng)用于惡劣�(huán)境;

  7. 非連續(xù)式的生產(chǎn)工藝,允許對生坯基板�(jìn)行檢查,從而有助于提高成品�� 降低生產(chǎn)成本�

  8. 與薄膜多層布線技�(shù)具有良好的兼容��

  因此,LTCC技�(shù)以其�(yōu)異的電學(xué)、機(jī)�、熱�(xué)及工藝特性,成為 潛力的電子元器件小型�、集成化和模塊化的實(shí)�(xiàn)方式�

LTCC器件介紹

  LTCC器件按其所包含的元件數(shù)量和在電路中的作�,大體可分為LTCC元件、LTCC功能器件、LTCC封裝基板和LTCC模塊基板�

  LTCC功能器件

  早期通信�(chǎn)品內(nèi)的濾波器和雙工器多為體積很大的介�(zhì)濾波器和雙工�?,F(xiàn)在GSM和CDMA手機(jī)上的濾波器已被聲表面濾波器取代或埋入模塊基板�,而PHS手機(jī)和無繩電話上的濾波器則大多為體積小、價(jià)格低、由LTCC制成的LC濾波器,�(lán)牙和無線�(wǎng)卡則從一開始就選用LC濾波��

  由LTCC制成的濾波器包括帶通、高通和低通濾波器三種,頻率則從數(shù)十MHz直到5.8GHz。LC濾波器在體積、價(jià)格和溫度�(wěn)定性等方面有其無可比擬的優(yōu)勢,其不斷受到廣泛重視就不難理解��

  由LTCC制作的上述射頻器件在國外和我國臺灣省已有�(shù)年的歷史,日本的村田、東�、TDK、雙信電�(jī),我國臺灣省的華信科技、ACX,韓國的三星等都在批量生�(chǎn)和銷售。我國內(nèi)地在2003年才從展覽會和網(wǎng)頁上看到,南玻電子公司和另一家公司著手開�(fā)類似�(chǎn)品�

  LTCC片式天線

  WLAN和藍(lán)牙設(shè)備通信距離�,收�(fā)功率小,對天線的功率和收�(fā)特性要求不高,但對天線所占PCB的面積及成本要求很嚴(yán)。由LTCC制備的片式天線具有體積小、便于表面貼�、可靠性高、成本低等顯著優(yōu)�(diǎn),已廣泛用于WLAN和藍(lán)��

  LTCC模塊基板

  電子元件的模塊化已成為業(yè)界不爭的事實(shí),其中尤其以LTCC為方�。可供選擇的模塊基板有LTCC、HTCC(高溫共燒陶瓷)、傳�(tǒng)的PCB如FR4和PTFE(高性能聚四氟已�)�。HTCC的燒�(jié)溫度�1500℃以�,與之匹配的難熔金屬如鎢、鉬/錳等�(dǎo)電性能較差,燒�(jié)收縮不如LTCC易于控制。LTCC的介電損耗比RF4低一�(gè)�(shù)量級。PTFE的損耗較�,但絕緣性都較差。LTCC比大多數(shù)有機(jī)基板材料可更好地控制精度。沒有任何有�(jī)材料可與LTCC基板的高頻性能、尺寸和成本�(jìn)行綜合比較�

  國外和我國臺灣省對LTCC模塊基板的研究可謂如火如�,已�(jīng)有多種LTCC模塊商業(yè)化生�(chǎn)和應(yīng)用。僅生產(chǎn)手機(jī)天線開關(guān)模塊(簡稱ASM)的就有村�、三菱電工、京�、TDK、Epcos、日立、Avx等十多家。此外還NEC、村田和愛立信等公司的藍(lán)牙模�、日立等公司的功放模塊等�,都是由LTCC工藝制成��

  LTCC模塊因其�(jié)�(gòu)緊湊、耐機(jī)械沖擊和熱沖擊性強(qiáng),目前在軍工和航天設(shè)備上受到極大�(guān)注和廣泛�(yīng)用。今后其在汽車電子上的應(yīng)用將會非常廣��

�(fā)展現(xiàn)狀

  國內(nèi)LTCC�(chǎn)品的開發(fā)比國外發(fā)�(dá)國家至少落后5�。這主要是由于電子終端�(chǎn)品發(fā)展滯后造成的。LTCC功能組件和模塊主要用于CSM,CDMA和PHS手機(jī)、無繩電�、WLAN和藍(lán)牙等通信�(chǎn)品,�40多兆的無繩電話外,這幾類產(chǎn)品在國內(nèi)是近4年才�(fā)展起來的� 深圳南玻電子有限公司引�(jìn)了目前世界上的設(shè)�,建成了國內(nèi)�1條LTCC生產(chǎn)�,開�(fā)出了多種LTCC�(chǎn)品并己投�(chǎn),如:片式LC濾波器系列、片式藍(lán)牙天�、片式定向耦合器、片式平�-不平衡轉(zhuǎn)換器、低通濾波器陣列等,性能己達(dá)到國外同類產(chǎn)品水�,并己�(jìn)入市�。目�,南玻電子正在開�(fā)LTCC多層基板和無線傳輸用的多種功能模��

  國內(nèi)目前尚不能生�(chǎn)LTCC專用工藝�(shè)�。據(jù)不完全統(tǒng)�(jì),國�(nèi)南玻電子引�(jìn)了一條完整的LTCC生產(chǎn)�,另外約�4家研究所己經(jīng)或正在引�(jìn)LTCC中試�(shè)備,開發(fā)LTCC功能模塊�

  香港青石集成微系�(tǒng)公司(CiMS)長期從事微波電磁場的研究與LTCC�(chǎn)品的�(shè)�(jì)。他們采用先�(jìn)的電磁場模擬�(yōu)化軟�,設(shè)�(jì)出了多款LC濾波器和LTCC模塊,取得了良好的效��

  目前,清華大�(xué)材料�、上海硅酸鹽研究所等單位正在實(shí)�(yàn)室開�(fā)LTCC用陶瓷粉�,但還尚未到批量生產(chǎn)的程�。國�(nèi)�(xiàn)在急需開發(fā)出系列化�、有自主知識�(chǎn)�(quán)的LTCC用陶瓷粉料,并化生產(chǎn)LTCC用陶瓷生帶系�,為LTCC�(chǎn)�(yè)的開�(fā)奠定基礎(chǔ)。南玻電子公司正在用�(jìn)口粉�,開�(fā)��。為9.1�18.0�37.4�3種生�,厚度為10-100μm,生帶厚度系列化,為不同�(shè)�(jì)、不同工作頻率的LTCC�(chǎn)品的開發(fā)奠定了基�(chǔ)�

工藝流程

LTCC技術(shù)的工藝流程

�(yīng)�

  1、在手機(jī)�(fā)展中的應(yīng)用:

  我們知�,未來手�(jī)正朝著輕型化、多功能、數(shù)字化及高可靠�、高性能的方向發(fā)�,對元器件的小型�、集成化以至模塊化要求愈來愈迫切。低溫共燒陶瓷技�(shù)(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)是近年來興起的一種令人矚目的多學(xué)科交叉的整合組件技�(shù),它在推動手�(jī)體積和功能上的變化中都起到了巨大的作用,正是�(shí)�(xiàn)未來手機(jī)�(fā)展目�(biāo)的有力手�。曾有人做了一�(gè)形象的比�,將低溫共燒陶瓷制成的元器件比作一棟大廈,每一層有著不同的功能,但它們又是一�(gè)整體。LTCC 在手�(jī)中的用量約達(dá)80%以上,手�(jī)中使用的LTCC�(chǎn)品包括LC濾波�、雙工器、功能模�、收�(fā)開關(guān)功能模塊。平常老百姓接觸到最多的就是手機(jī)、電話、無繩電�,現(xiàn)在用得最多的是藍(lán)牙耳機(jī)里面的天線。只要體積小�,無線接收的�(shè)備肯定要用到濾波�、天�,這些都離不開LTCC。LTCC器件的體積很�,最小的只有1mm×0.5mm,放在手�,可以說,只要稍微打�(gè)噴嚏可能就不見了�

  2、基于LTCC技�(shù)的天線制作:

  天線是任何無線電系統(tǒng)的基本組成部�,隨著無線通信的不斷發(fā)�,通信�(shè)備的集成度越來越高使得其體積越來越小,這就對天線的小型化提出了更高的要�,而利用LTCC技�(shù)能�(jìn)一步縮小天線的體積而滿足系�(tǒng)小型化的要求。LTCC(Low-Temperature Co-fired Ceramic) 以其高耐溫�、高熱傳�(dǎo)�、低介質(zhì)損�、優(yōu)良的高頻高Q 等特性非常適宜作為小型化天線的材料,而LTCC 工藝所具備的多層技�(shù)又使得天線的布局從二維走向三維,為天線的小型化創(chuàng)造了更加良好的工藝條��

  3、LTCC在微波器件中的作用:

  在眾多的微波介質(zhì)板材中,LTCC相對于HTCC更具�(yōu)�。它�(jié)合了共燒技�(shù)和厚膜技�(shù)的優(yōu)�(diǎn),減少了昂貴、重�(fù)的燒�(jié)過程,所有電路被疊層熱壓并一次燒�(jié),節(jié)省了�(shí)�,降低了成本,減小了電路的尺�;對于射頻微波領(lǐng)域,更重要的是它具有高品�(zhì)因數(shù)、高�(wěn)定性、高集成度等�(yōu)�(diǎn)。因此,LTCC已成為民用和軍品電子系統(tǒng)理想的選用材�。目前,基于LTCC技�(shù)的微波器件已開始�(yīng)用于手機(jī)、小靈�、無繩電話等各種移動通信�(shè)備中,在�(lán)�、無線局域網(wǎng)�、天線開�(guān)等模塊中也大有用武之�。低溫陶瓷共�(LTCC)技�(shù)采用厚膜材料,根�(jù)�(yù)先設(shè)�(jì)的版圖圖形和層疊次序,將金屬電極材料和陶瓷材料一次性共燒結(jié),獲得所需的無源器件及模塊組件。金屬帶的層疊技�(shù)可以方便地實(shí)�(xiàn)層與層之間電容和電感的耦合,利用交叉電容耦合的方法就可以在阻帶獲得能改善傳輸特性的傳輸零點(diǎn)。此�,LTCC采用高電�(dǎo)率的金、銀等金屬作�(dǎo)電介�(zhì),在燒結(jié)過程中不會氧化,因此無需電鍍保護(hù);LTCC陶瓷基片的組成成分可變,根據(jù)配料的不同可生成具有不同電氣性能的介�(zhì)材料,各參量在一定范圍內(nèi)可調(diào)�,從而增加了�(shè)�(jì)的靈活��

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