LTCC 在TR组件的应用

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1、LTCC材料在T/R组件中的LTCC材料在T/R组件中的应用与发展趋势应用与发展趋势电子科技大学徐自强2010.5.17提纲提纲一．传统材料技术二．LTCC材料技术及特点三．国内外研究现状四．技术难点五．发展趋势一、传统材料技术一、传统材料技术•武器装备小型化和智能化方向发展–机载通信导航设备、电子战系统、制导武器导引头等–相控阵雷达、卫星载荷等T/R组件都是其中的关键部件小型化、高密度、高可靠性方向发展•民用通信领域–无线通讯–个人电子–短、小、轻、薄方向T/R组件的小型化•印刷电路板工艺•薄膜工艺•厚膜工艺•印刷电路板工艺

2、–印刷或刻板形成电路–Roges5880–成本低、工艺稳定、一致性好–精度、密度•薄膜工艺–真空下蒸发沉积（PVD、CVD、MBE）溅射（靶材、反应气体，如TaN、AlN）–导体材料：Ag、Au、Cu、Al、Pd/Ag等–电阻材料：镍铬、钽、TaN、碳膜等–电容材料：SiO、SiO2、Si3N4、ZrO2等–电感材料：真空蒸发沉积螺旋电感–基板材料：氧化铝、单晶基片–精度高、热导性好、化学稳定性–成本高•厚膜工艺–膜厚、丝网印刷（聚酯、尼龙、不锈钢）–干燥、烧成–导体材料：Ag、Au、Cu、Pd/Ag、Pd/Au等–电阻材料：

3、有机溶剂调和金属和玻璃粉体而成–介质材料：低介、高介材料–电感材料：空芯、铁氧体芯–基板材料：氧化铝、氧化铍、氮化铝等–工艺成熟、成本较低、成品率高小结小结•现代电子技术的发展，对传统的PCB、薄膜、厚膜材料和工艺技术提出更高的要求–PCBÆ多层PCB材料与工艺技术–薄膜Æ薄厚膜混合材料与工艺技术–厚膜ÆHTCC、LTCC材料与技术LTCC材料与工艺技术研究热点二、LTCC材料技术及特点二、LTCC材料技术及特点薄厚膜混合LTCCHTCC1982年由休斯公司开发出了新型材料技术：低温共烧陶瓷（LowTemperatureCo-

4、firedCeramic，LTCC）技术。•LTCC技术是将陶瓷粉制成生瓷带，根据预先设计的结构，将电极材料、基板、电子器件等一次性烧成的封装技术•LTCC技术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LTCC技术结合了厚膜技术和高温共烧陶瓷的优点LTCC技术结合了厚膜技术和高温共烧陶瓷的优点LTCC技术的优点：¾高层数(>50层)；¾高密度；¾高导电率导体：¾热不敏感性；¾气密性；¾可制作空腔；¾非常规形状集成封装¾优异的高频特性等LTCCLTCC工艺流程工艺流程•典型的

5、工艺流程如图2所示，包括：流延、生带的加工、打孔、填孔、电极印刷、叠层、等静压、切、烧结等工艺程序。图2小结小结•LTCC基于先进材料技术为基础的–生瓷带–导体浆料（导带、填孔、电阻浆料等）–结合多层工艺技术三、国内外研究现状三、国内外研究现状LTCC材料研究和应用经过4代正向系统级封装方向发展SIP•国外垄断地位（T/R组件用材料）–FERRO–DUPONT–Heraeus–ESL等•在陶瓷材料方面，国内相对落后–频率–稳定性–批生产能力•仿制国外陶瓷粉料技术图1陶瓷材料•生瓷带6、8、13in•低介电•厚度<254um•流

6、延控制图1混合异质材料•高介电•高磁导率•流延控制•烧结温度控制图1导体材料•Au、Ag、Pd/Au/Ag；•与生瓷带匹配；•粘度>5000;•丝网印刷；•厚度可控；•互连•填孔图1电阻浆料•方阻1～1000Mohm•共烧•后烧•表面、埋置•精度图1•陶瓷材料•烧成温度控制在950℃以下；•介电常数要低；•热膨胀系数要与Si接近；•电阻率高；•有足够高的机械强度。低介陶瓷材料制作流程常用的生瓷带常用的生瓷带•FERROA6M特性参数–127um，254um介电常数5.9±0.2–5.9+0.2损耗<0.002电阻率>1012Ω

7、–850度击穿电压>1KV/25um热导率2W/mK收缩率（X,Y）15.2%收缩率（Z）24%抗弯强度170Mpa密度2.45g/cm3介电常数随着频率变化较少微波毫米波应用排烧曲线较缓有机物、助剂等•Dupont943特性参数–127um，254um介电常数7.4–7.4损耗<0.002电阻率>1012Ω–850度击穿电压>1KV/25um热导率4.4W/mK收缩率（X,Y）9.5%收缩率（Z）10.3%抗弯强度230Mpa密度3.2g/cm3•HeraeusCT2000特性参数–51um，100um,127um介电常数9

8、.1–9.1损耗@2.5G<0.002电阻率>1013Ω–870度击穿电压>1KV/25um热导率3W/mK收缩率（X,Y）10.6%收缩率（Z）16%抗弯强度310MPa密度2.45g/cm3陶瓷粉料陶瓷粉料•ULF100、ULF140、ULF280、ULF101•流延•厚