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浅析低温共烧陶瓷(ltcc)技术相关-凯发k8娱乐官网入口

2023-06-06 来源:先进陶瓷在线

低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic, ltcc)采用厚膜材料,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,是一种用于实现高集成度、高性能的电子封装技术。

ltcc技术有以下几种形式:其一,将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确且致密的生瓷带,再在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需电路图形,然后将多层加工过的生瓷带叠压在一起,在900℃以下烧结,制成片式器件;其二,把多个无源元件埋入其中,制成单块三维陶瓷多层电路基板;其三,可在其表面贴装ic和有源器件,制成无源/有源集成的功能模块。

低温烧结技术最早是1982年由休斯公司开发的新型材料技术,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和kyolera等国际公司。据报道现已有50层、16英寸、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层ltcc基板的多芯片组件。

1.ltcc技术的特点


2.ltcc技术中的工艺流程

图1.ltcc技术流程图 via网络


①流延:由陶瓷浆料制作出陶瓷基板坯料;

②裁片:将坯料切割成一定尺寸的陶瓷薄片,每一片将成为多层陶瓷基板的一层。过程中,对流延不良的薄片进行剔除;

③冲孔:在薄片上以机械冲孔/激光冲孔的方式制作出用以进行电气互联的过孔、通孔;

④填孔:将过孔填充剂填入过孔中,作为层与层之间电路连接的垂直通路,以制备多层陶瓷基板内部的过孔;

⑤印刷:使用丝网印刷方法,将导电浆料或介质材料印刷在陶瓷片上,用以制作电气互联的导线及印制元器件(电阻、电容、压敏电阻等);

⑥叠片:将已印刷电路图形的陶瓷片按照次序,依次叠放在一起,使得图形复合电路结构要求,并揭除印刷时的pet膜;

⑦静压:将叠片后的生瓷片利用高压使之粘接牢固;

⑧切割:将较大面积的生瓷基板,按照各元件、模块的切割边界进行切割分离,便于进行烧结。烧结后的陶瓷片将不易切割;

⑨烧结:将生瓷基板加热烧结成熟瓷,使其瓷材硬化、内部浆料固化、结构稳定。对ltcc基板,加热温度一般低于900℃;

⑩调阻:对通过印刷制成的电阻等元器件进行精细调节,以修正印刷误差、适配器参数差异,已达到最佳系统性能;

⑪测试:产品加工过程中,对质量进行监察,避免不良品流入下道工序。主要包括外观检查、电气特性测量、内部结构检查。

3.ltcc材料及产品应用

从化学成分上来看,目前使用的,能够实现低温烧结的陶瓷材料主要包括微晶玻璃体系、玻璃 陶瓷复合体系和非晶玻璃体系,其中微晶玻璃系和玻璃 陶瓷复合体系是近年来人们研究的重点,开发了(mg、ca)tio3系,bao- tio2系,zno- tio2系,ban-nd2o3- tio2系,(zr, sn)·tio3系,(zn, sn)·tio3系,(ba, nb) tio3系以及硼硅酸盐系等许多ltcc材料体系。

(1)当前已开发的ltcc基板材料大致可分为以下三类:

①陶瓷-玻璃系(微晶玻璃):低介电损耗,适合制作20~30ghz的器件;

②玻璃加陶瓷填充料的复合系:填充物的主要作用是用来改善陶瓷的抗弯强度、热导率等,在烧结过程中玻璃和填充料反应形成高q值晶体。

③单相陶瓷系:低烧结温度,高致密化,以减小材料的介电常数和介电损耗,以满足多层电路性能的要求。

(2)ltcc技术在产品中的应用可粗略地分为以下四种:

①高精度片式元件:如高精度片式电感器、电阻器、片式微波电容器等,以及这些元件的阵列等。随着手机、多种电子设备的小型化、多功能化,对用于高频电路/高频模块中的积层芯片电感器小型化和高q特性提出要求,这也使得ltcc技术为基础的片式元件向多层片式发展。

②无源集成功能器件:如片式射频无源集成组件,包括lc滤波器及其阵列、定向耦合器、功分器、功率合成器、balun(平衡-不平衡变换器)、天线、延迟线、衰减器,共模扼流圈及其阵列等。ltcc技术的重要应用就是无源器件的功能化集成,包括电感、电容、滤波器以及天线和双工器等。

③无源集成基板:如蓝牙模块基板、手机前端模块基板、集中参数环行器基板等。

④功能模块:如蓝牙模块、手机前端模块、天线开关模块、功放模块等。

由此可见,ltcc产品在电子元件集成中应用十分广泛,如:各种制式的手机、蓝牙模块、全球定位系统(gps)、个人数字助理(pda)、数码相机、wlan、汽车电子、光驱等,ltcc产品在手机中的用量占据主要部分,约达80%以上;其次是蓝牙模块和wlan。

 

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