LTCC器件對材料性能的要求包括電性能、熱機(jī)械性能和工藝性能三方面。

　　介電常數(shù)是LTCC材料最關(guān)健的性能。由于射頻器件的基本單元———諧振器的長度與材料的介電常數(shù)的平方根成反比，當(dāng)器件的工作頻率較低時(如數(shù)百兆赫茲)，如果用介電常數(shù)低的材料，器件尺寸將大得無法使用。因此，能使介電常數(shù)系列化以適用于不同的工作頻率。

　　介電損耗也是射頻器件設(shè)計(jì)時一個重要考慮參數(shù)，它直接與器件的損耗相關(guān)。理論上希望越小越好。 　　介電常數(shù)的溫度系數(shù)，這是決定射頻器件電性能的溫度穩(wěn)定性的重要參數(shù)。

　　為了保證LTCC器件的可靠性，在材料選擇時還必須考慮到許多熱機(jī)械性能。其中最關(guān)健的是熱膨脹系數(shù)，應(yīng)盡可能與其要焊接的電路板相匹配。此外，考慮到加工及以后的應(yīng)用，LTCC材料還應(yīng)滿足許多機(jī)械性能的要求，如彎曲強(qiáng)度σ、硬度Hv、表面平整度、彈性模量E及斷裂韌性KIC等等。

　　工藝性能大體可包括如下方面：，能在900℃以下的溫度下燒結(jié)成致密、無氣孔的顯微結(jié)構(gòu)。第二，致密化溫度不能太低，以免阻止銀漿料和生帶中有機(jī)物的排出。第三，加入適當(dāng)有機(jī)材料后可流延成均勻、光滑、有一定強(qiáng)度的生帶。

　　目前，LTCC陶瓷材料主要是兩個體系,即“微晶玻璃”系和“玻璃+ 陶瓷”系。采用低熔點(diǎn)氧化物或低熔點(diǎn)玻璃的摻雜可以降低陶瓷材料的燒結(jié)溫度，但是降低燒結(jié)溫度有限，而且不同程度會損壞材料性能，尋找自身具有燒結(jié)溫度低的陶瓷材料引起研究人員的重視。此類材料，正在開發(fā)的主要品種為硼酸錫鋇（BaSn(BO3)2）系和鍺酸鹽和碲酸鹽系、 BiNbO4系、Bi203-Zn0-Nb205系、ZnO-TiO2系等陶瓷材料。近年來，清華大學(xué)周濟(jì)課題組一直致力于這方面的研究。

　　LTCC產(chǎn)品性能好壞完全依賴所用材料的性能。LTCC陶瓷材料主要包括，LTCC 基板材料、封裝材料和微波器件材料。介電常數(shù)是LTCC材料最關(guān)健的性能。要求介電常數(shù)在2～20000范圍內(nèi)系列化以適用于不同的工作頻率。例如相對介電常數(shù)為3.8的基板適用于高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)；相對介電常數(shù)為6～80的基板可很好地完成高頻線路的設(shè)計(jì)；相對介電常數(shù)高達(dá)20000的基板，則可以使高容性器件集成到多層結(jié)構(gòu)中。高頻化是數(shù)位3C產(chǎn)品發(fā)展比然的趨勢，發(fā)展低介電常數(shù)（ε≤10）的LTCC材料以滿足高頻和高速的要求是LTCC材料如何適應(yīng)高頻應(yīng)用的一個挑戰(zhàn)。FerroA6和DuPont的901系統(tǒng)介電常數(shù)為5.2～5.9，ESL公司的4110-70C為4.3～4.7，NEC公司LTCC基板介電常數(shù)為3.9左右，介電常數(shù)低達(dá)2.5的正在開發(fā)。

　　諧振器的尺寸大小與介電常數(shù)的平方根成反比，因此作為介質(zhì)材料時，要求介電常數(shù)要大，以減小器件尺寸。目前，超低損耗的極限或超高Q值、相對介電常數(shù)（>100）乃至>150的介質(zhì)材料是研究的熱點(diǎn)。需要較大電容量的電路，可以采用高介電常數(shù)的材料，也可在LTCC介質(zhì)陶瓷基板材料層中夾入有較大介電常數(shù)的介質(zhì)材料層，其介電常數(shù)可在20～100之間選擇。介電損耗也是射頻器件設(shè)計(jì)時一個重要考慮參數(shù)，它直接與器件的損耗相關(guān)，理論上希望越小越好。目前，生產(chǎn)用于射頻器件的LTCC材料主要有DuPont(951 ,943），F(xiàn)erro（A6M，A6S），Heraeus（CT700,CT800和CT2000)和Electro-science Laboratories。他們不僅可以提供介電常數(shù)系列化的LTCC生瓷帶，而且也提供與其相匹配的布線材料。

　　LTCC材料研究中的另一個熱點(diǎn)問題就是共燒材料的匹配性。將不同介質(zhì)層（電容、電阻、電感，導(dǎo)體等）共燒時，要控制不同界面間的反應(yīng)和界面擴(kuò)散，使各介質(zhì)層的共燒匹配性良好，界面層間在致密化速率、燒結(jié)收縮率及熱膨脹速率等方面盡量達(dá)到一致，減少層裂、翹曲和裂紋等缺陷的產(chǎn)生。

　　一般說了，利用LTCC技術(shù)的陶瓷材料收縮率大約為15～20％左右。若兩者燒結(jié)無法匹配或兼容，燒結(jié)之后將會出現(xiàn)界面層分裂的現(xiàn)象；如果兩種材料發(fā)生高溫反應(yīng)，其生成的反應(yīng)層又將影響原來各自材料的特性。對于不同介電常數(shù)和組成的兩種材料的共燒匹配性以及如何減少相互間的反應(yīng)活性等是研究的重點(diǎn)。在LTCC應(yīng)用于高性能系統(tǒng)時，對收縮行為的嚴(yán)格控制關(guān)鍵在于對LTCC共燒體系燒結(jié)收縮率的控制，LTCC共燒體系沿X-Y方向的收縮一般為12％～16％。借助無壓燒結(jié)或助壓燒結(jié)技術(shù)，獲得沿X-Y方向零收縮率的材料[17,18]燒結(jié)時，在LTCC共燒層的頂部和下部放置于壓片作為收縮率控制層。借助控制層與多層之間一定的粘結(jié)作用及控制層嚴(yán)格的收縮率，限制了LTCC結(jié)構(gòu)沿X、Y方向的收縮行為。為了補(bǔ)充基板沿X-Y方向的收縮損失，基板將沿Z方向進(jìn)行收縮補(bǔ)償。結(jié)果，LTCC結(jié)構(gòu)在X、Y方向上的尺寸變化只有0.1％左右，從而保證了燒結(jié)后，布線及孔的位置和精度，保證了器件的質(zhì)量。

　　綜上所述，LTCC材料經(jīng)歷了從簡單到復(fù)合、從低介電常數(shù)到高介電常數(shù)和使用頻段不斷增加等發(fā)展過程。從技術(shù)成熟程度、產(chǎn)業(yè)化程度及應(yīng)用廣泛程度等角度來評價(jià)，目前LTCC技術(shù)是無源集成的主流技術(shù)。LTCC屬于高新科技的前沿產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于微電子工業(yè)的各個領(lǐng)域，具有十分廣闊的應(yīng)用市場和發(fā)展前景。同時LTCC技術(shù)也將面臨來自不同技術(shù)的競爭與挑戰(zhàn)，如何繼續(xù)保持在無線通訊組件領(lǐng)域的主流地位，還必須繼續(xù)強(qiáng)化自身技術(shù)發(fā)展和大力降低制造成本，不斷完善或亟待開發(fā)相關(guān)技術(shù)。如美國 (ITRI)正積極主導(dǎo)開發(fā)可埋入電阻、電容的PCB技術(shù)，并預(yù)計(jì)2～3年后達(dá)到成熟階段，屆時將以MCM-L形式與LTCC/MLC技術(shù)在高頻通信模塊領(lǐng)域成為強(qiáng)有力競爭對手。至于以微電子技術(shù)為核心開發(fā)的MCM-D技術(shù)來制作高頻通信模塊，也正在美、日、歐各大公司內(nèi)積極展開。如何繼續(xù)保持LTCC技術(shù)在無線通訊組件領(lǐng)域的主流地位，還必須繼續(xù)強(qiáng)化自身技術(shù)發(fā)展和大力降低制造成本，不斷完善或亟待開發(fā)相關(guān)技術(shù)，如解決與器件集成化制備工藝中異質(zhì)材料的匹配共燒，化學(xué)兼容性及機(jī)電性能與界面行為等問題。

　　我國對低溫?zé)�結(jié)的低介電常數(shù)的介質(zhì)材料的研究明顯落后。開展低溫?zé)�結(jié)介質(zhì)材料與器件的大規(guī)模國產(chǎn)化工作，不僅具有重要的社會效益而且具有顯著的經(jīng)濟(jì)利益。目前，如何在國際上先進(jìn)國家已有一定范圍知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)壟斷的形勢下，開發(fā)/優(yōu)化及擁有自主知識產(chǎn)權(quán)地利用新原理、新技術(shù)、新工藝或新材料制造具有新功能、新用途、新結(jié)構(gòu)的新型低溫?zé)�結(jié)介質(zhì)材料和器件，大力開展LTCC器件設(shè)計(jì)與加工技術(shù)、應(yīng)用LTCC器件的大規(guī)模產(chǎn)品生產(chǎn)線，盡快促進(jìn)我國LTCC技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展是今后研究的主要工作。

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