低温共烧结陶瓷12

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1、低温共烧结陶瓷(LTCC)作者；李凯鸽（陕西国防工业职业技术学院电子507112李凯鸽710300）摘要：与传统的封装技术相比，LTCC技术因其具有优良的高频特性、线宽和低阻抗而倍受瞩目，现已迅速发展并应用于各领域。LTCC技术是将四大无源器件（电感L、电阻R、变压器T、电容C）和有源器件（晶体管、IC电路模块、功率MOS）集成在一起的混合集成技术。LTCC技术的应用可以取代目前的PCB板，使系统趋于小型化和稳定化。关键词：低温共烧结陶瓷（LTCC）片式无源器件1前言随着电子系统的广泛使用，高密度、良好温度特性及小尺寸的新型电子系统已为子系统发展

2、的必然趋势，这对传统的封装技术及工程提出了挑。在众多的封装技术中，多芯片微组装技术（MCM）凭其高电流密度、高可靠性及优良的电性能和传输特性成为研究的主体。目前的MCM封装技术一般对各层进行延续性加工，即印刷、烘干、烧结完一层后再对下一层进行印刷、烘干烧结。这种工艺成本高，生产效率低，工艺复杂，难度大。而以LTCC技术为基础的MCM封装则可以将各层分别设计、一体烧结，从而可提高生产效率和成率，降低成本。且LTCC基板的集成密度高、RF性能好、数字响应快，本低、生产周期快、批量大、产品生命周期短、生产灵活、自动化程度高。LTCC技术主要的优点有：（

3、a）在2.4MHz～80GHz频率范围内，LTCC技术带来的信号损失远远低于多层线路板技术；（b）由于批量生产设备和工艺的引入，原材料成本降低以及在中国进行加工制造，LTCC产品的成本得以大幅度的降低；（c）由于使用嵌入元件而不是线路板上的表面贴装元件，模块尺寸减小20%～40%，系统成本更低；（d）满足无线应用RF频率范围要求的电子模块材料中，LTCC材料是最理想的材料。由于中国无线互联网正成为市场主要动力，13亿人口的强大通讯市场及移动通的普及成为国际IT市场的真正动力所在。在无线网络应用增长的同时，对元器件的要求也正在提高，最关键的要求是更

4、小、更轻、更薄、更便宜。也就是要求更高的元器件集成度，即由原来的片式电感、片式电容和片式组合器件向全面的LTCC集成技术过渡，以满足这些市场对电子元器件的要求。低温烧结技术最早于1980年代西方发达国家开始研究，以各种玻璃-陶瓷的低温烧结为主，通过改进配方、改善工艺条件实现基板与金属布线的共烧。我国在这方面起步较晚。目前世界上能提供LTCC相关产品的有IBM、Motolora、Murata、TDK、Rockwell应用频率为50MHz～5GHz的LTCC集成电路产品，另外日本富士通已研制出61层、245mm的共烧结构，而美国IBM公司已研制出66

5、层LTCC基板的多芯片组件。2LTCC技术的构成LTCC技术目前主要包括设计技术、生磁（瓷）料带技术和混合集成技术。其中设计技术具体指R/T组件集成电路设计、蓝牙技术用集成电路设计、LTCC平面天线（如图1所示）设计、GSP带宽调制设计和W-CDMA设计。这些LTCC技术在通信、军事、汽车工业等领域中得到广泛的应用，特别是通信成为LTCC技术应用最多的领域。混合集成技术包括集成块及模块、整体系统模拟、参数调整和封装技术。混合集成是将设计技术和生磁料带技术综合形成电子系统，完成特定功能。3LTCC技术的市场情况以美国1997～2001年的市场情况分

6、析：1997年LTCC市场销售额为3亿美元左右；1999年相对于1997年市场增加了100％；达到了7亿美元左右；2000年达到12亿美元；2001年达到13亿美元；根据全球LTCC生磁带的消耗可以估计，2002年LTCC市场是16亿美元左右。有人预测到2010年中国大陆市场LTCC的销售将达到30亿美元。移动电话和无线通讯的快速发展为LTCC产品拓展了市场，虽然2001年全球手机市场的增长减缓为5亿只，但中国市场则由于价格战以20％的速度在递增。在往后的五年中智能电源、无线互联网、蓝牙技术以及无线互联协议IEEE802.11b和a等应用的发展将

7、对LTCC产品制造能力带来极大的动力，特别是1998年由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚、东芝等五家公司联合制订近距离无线通讯技术标准，即蓝牙技术（bluetooth）将会推动多层低温共烧器件（R、C、L、T）及IC有源器件混合集成技术的又一次飞跃。4LTCC技术的局限性与其他封装技术比较尽管LTCC技术有不可取代的优越性，是MCM封装技术的理想基础，但LTCC技术仍然存在收缩率控制和基板散热问题，有待进一步改善。4.1收缩率控制问题LTCC基板应用于高性能系统时，金属布线间距小，烧结的微小形变都会严重影响系统的性能，而且基板的收缩对信号孔和散热孔

8、的对准也将产生影响。因此LTCC共烧体的收缩应严格控制。研究了在LTCC共烧层的顶及底部放置干压生作为收缩控制层，以控制层与多层之间的粘