摘要:介紹了低溫共燒陶瓷(LTCC)的概念和特點(diǎn)，總結(jié)了LTCC的國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀以及新產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)展，最后介紹了LTCC產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用。

     1 LTCC的概念及特點(diǎn)

      所謂低溫共燒陶瓷工(Low-temperature cofired ceramics,LTCC)技術(shù)，就是將低溫?zé)�結(jié)陶瓷粉制成厚度精確而且致密的生瓷帶，作為電路基板材料，在生瓷帶上利用激光打孔、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，并將多個(gè)無(wú)源元件埋入其中，然后疊壓在一起，在900℃燒結(jié)，制成三維電路網(wǎng)絡(luò)的無(wú)源集成組件，也可制成內(nèi)置無(wú)源元件的三維電路基板，在其表面可以貼裝 IC和有源器件，制成無(wú)源/有源集成的功能模塊。總之，利用這{TodayHot}種技術(shù)可以成功地制造出各種高技術(shù)LTCC產(chǎn)品。多個(gè)不同類型、不同性能的無(wú)源元件集成在一個(gè)封裝內(nèi)有多種方法，主要有低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)、薄膜技術(shù)、硅片半導(dǎo)體技術(shù)、多層電路板技術(shù)等。目前，LTC C技術(shù)是無(wú)源集成的主流技術(shù)。LTCC整合型組件包括各種基板承載或內(nèi)埋各式主動(dòng)或被動(dòng)組件的產(chǎn)品，整合型組件產(chǎn)品項(xiàng)目包含零組件（components）、基板（substrates）與模塊（modules ）。

     LTCC與其它多層基板技術(shù)相比較，具有以下特點(diǎn):

    (1)易于實(shí)現(xiàn)更多布線層數(shù)，提高組裝密度；

    (2)易于內(nèi)埋置元器件，提高組裝密度，實(shí)現(xiàn)多功能;

    (3)便于基板燒成前對(duì)每一層布線和互連通孔進(jìn)行質(zhì)量檢查，有利于提高多層基板的成品率和質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低成本:

    (4)具有良好的高頻特性和高速傳輸特性;{HotTag}

    (5)易于形成多種結(jié)構(gòu)的空腔，從而可實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)良的多功能微波MCM;

    (6)與薄膜多層布線技術(shù)具有良好的兼容性，二者結(jié)合可實(shí)現(xiàn)更高組裝密度和更好性能的混合多層基板和混合型多芯片組件(MCM-C/D);

    (7)易于實(shí)現(xiàn)多層布線與封裝一體化結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步減小體積和重量，提高可靠性。

    LTCC技術(shù)由于自身具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，用于制作新一代移動(dòng)通信中的表面組裝型元器件，將顯現(xiàn)出巨大的優(yōu)越性。

    2 各種產(chǎn)品不斷推出

      LTCC(低溫共燒陶瓷)己經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，日、美、歐洲國(guó)家等各家公司紛紛推出了各種性能的LTCC產(chǎn)品。LTCC在我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)發(fā)展也很快。LTCC在2003年后快速發(fā)展，平均增長(zhǎng)速度達(dá)到17.7%。從目前來(lái)看，今后幾年的發(fā)展速度將會(huì)超過(guò)17.7%。襯底制造商Lamina Ceramics公司開發(fā)的一個(gè)多層技術(shù)能使未經(jīng)燒制的陶瓷結(jié)合在Kovar合金(Fe-Ni-Co)或銅鉬銅(CuMoCu)金屬上。這個(gè)多層印刷電路板制造工藝叫作低溫共燒陶瓷金屬(LTCC-M)，它能夠降低收縮率，改善導(dǎo)熱性，有望縮小目前流行的射頻(RF)電路和微波組件、高速電路底板和光組件等元件的封裝尺寸并降低成本。這項(xiàng)技術(shù)為設(shè)計(jì)人員提供了把元件嵌入金屬層的能力。新技術(shù)把x-y平面的共燒收縮率縮小到了大約0.1%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)LTCC和HTCC工藝的12.7%-15％。大到0.4mx0.4m的多層印刷電路板可以有多達(dá)24層1. 016m x 10-4m厚的層。元件可以直接小片裝配到金屬板層，不再需要把全封裝元件連接到襯底上的吸熱層。采用基于科伐 (Kovar)合金的工藝時(shí)導(dǎo)熱率平均為40W/mK，采用基于CuMoCu的工藝時(shí)導(dǎo)熱率約為170W/mK。傳統(tǒng)LTCC和 HTCC工藝的導(dǎo)熱率分別為2-3W/mK和24.7W/mK。

    3 國(guó)內(nèi)LTCC發(fā)展現(xiàn)狀

      國(guó)內(nèi)LTCC產(chǎn)品的開發(fā)比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家至少落后5年。這主要是由于電子終端產(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(wú)繩電話、WLAN和藍(lán)牙等通信產(chǎn)品，除40多兆的無(wú)繩電話外，這幾類產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)是近4年才發(fā)展起來(lái)的。 深圳南玻電子有限公司引進(jìn)了目前世界上最先進(jìn)的設(shè)備，建成了國(guó)內(nèi)第1條LTCC生產(chǎn)線，開發(fā)出了多種LTCC產(chǎn)品并己投產(chǎn)，如:片式LC濾波器系列、片式藍(lán)牙天線、片式定向耦合器、片式平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器、低通濾波器陣列等，性能己達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平，并己進(jìn)入市場(chǎng)。目前，南玻電子正在開發(fā)LTCC多層基板和無(wú)線傳輸用的多種功能模塊。
 
      國(guó)內(nèi)目前尚不能生產(chǎn)LTCC專用工藝設(shè)各。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)南玻電子引進(jìn)了一條完整的LTCC生產(chǎn)線，另外約有4家研究所己經(jīng)或正在引進(jìn)LTCC中試設(shè)備，開發(fā)LTCC功能模塊。

      香港青石集成微系統(tǒng)公司(CiMS)長(zhǎng)期從事微波電磁場(chǎng)的研究與LTCC產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。他們采用先進(jìn)的電磁場(chǎng)模擬優(yōu)化軟件，設(shè)計(jì)出了多款LC濾波器和LTCC模塊，取得了良好的效果。

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

     4 LTCC的應(yīng)用情況

      LTCC產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，如各種制式的手機(jī)、藍(lán)牙模塊、CPS, PDA、數(shù)碼相機(jī)、WLAN、汽車電子、光驅(qū)等。其中，手機(jī)的用量占據(jù)主要部分，約達(dá)80%以上;其次，是藍(lán)牙模塊和WLAN。由于LTCC產(chǎn)品的可靠性高，汽車電子中的應(yīng)用也日益上升。手機(jī)中使用的LTCC產(chǎn)品包括LC濾波器、雙工器、功能模塊、收發(fā)開關(guān)功能模塊、平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器、耦合器、功分器、共模扼流圈等。

      在SMD中采用LTCC技術(shù)的目的旨在提高組裝密度、縮小體積、減輕重量、增加功能、提高可靠性和性能，縮短了組裝周期。壓控振蕩器(VCO)是移動(dòng)通信設(shè)備的關(guān)鍵器件，可通過(guò)LTCC技術(shù)制作VCO，使其滿足移動(dòng)通信對(duì)小型、輕量、低功耗、低相位噪聲(高C/N比)的要求。目前，國(guó)際上己應(yīng)用LTCC技術(shù)制成高性能的表而組裝型VCO，并形成了系列化商品，通過(guò)采用LTCC技術(shù)使VCO體積大大縮小。1996-2000年,VCO的體積減小了90%以上。這種表而組裝型VCO的體積僅為原米帶引線VCO體積的1/5-1/20。采用LTCC技術(shù)制作的新型VCO具有體積小、功耗低、高頻特性好、相位噪聲小、適合表面貼裝等優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)通信領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。這種小型化VCO在CSM，DCS，CDMA，PDC等數(shù)字通信系統(tǒng)終端以及全球定位系統(tǒng) (GPS)等衛(wèi)星通信相關(guān)的終端得以大量使用。

      移動(dòng)通信的迅速發(fā)展也進(jìn)一步促進(jìn)了DC/DC變換器的小型化，為SMD型DC/DC變換器提供了廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。國(guó)外不少電源制造廠商都在采用LTCC技術(shù)積極開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的SMD型DC/DC變換器，其額定功率為5-30W，具有各種通用的輸入、輸出電壓。一些新的DC/DC變換器設(shè)計(jì)還可提供較短的啟動(dòng)時(shí)間。此外，采用LTCC技術(shù)還制作了移動(dòng)通信用的片式多層天線、藍(lán)牙組件、射頻放大壓控衰減器、功率放大器、移相器等表而安裝型器件。