LTCC技術的應用介紹

1 LTCC簡介

　　未來手機正朝著輕型化、多功能、數字化及高可靠性、高性能的方向發(fā)展，對元器件的小型化、集成化以至模塊化要求愈來愈迫切。低溫共燒陶瓷技術(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)是近年來興起的一種令人矚目的多學科交叉的整合組件技術，它在推動手機體積和功能上的變化中都起到了巨大的作用，正是實現未來手機發(fā)展目標的有力手段。這項技術最先由美國的休斯公司于1982年研制成功，其具體的工藝流程就是將低溫燒結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、精密導體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形，并將多個無源元件(如電容、電阻、濾波器、阻抗轉換器、耦合器等)埋入其中，然后疊壓在一起，在900℃燒結，制成三維電路網絡的無源集成組件，也可制成內置無源元件的三維電路基板，在其表面可以貼裝IC和有源器件，制成無源/有源集成的功能模塊。

　　圖1 LTCC在手機收發(fā)模塊中的應用

　　看到上面如此繁雜和專業(yè)的解釋，也許很多人已經開始犯暈，其實從字面上來看，“低溫共燒陶瓷”已經告訴了大家其基本的含義，首先，它是由陶瓷材料做成的;其次，所謂的“低溫共燒”，就是在相對較低的燒結溫度下(1000℃以下)，將多層不同功能的生陶片疊在一起燒制，最終得到需要的元器件。曾有人做了一個形象的比喻，將低溫共燒陶瓷制成的元器件比作一棟大廈，每一層有著不同的功能，但它們又是一個整體。

　　LTCC 在手機中的用量約達80%以上，手機中使用的LTCC產品包括LC濾波器、雙工器、功能模塊、收發(fā)開關功能模塊。平常老百姓接觸到最多的就是手機、電話、無繩電話，現在用得最多的是藍牙耳機里面的天線。只要體積小的，無線接收的設備肯定要用到濾波器、天線，這些都離不開LTCC。LTCC器件的體積很小，最小的只有1mm×0.5mm，放在手中，打個噴嚏可能就不見了。

　　圖2 LTCC電子元器件
2 LTCC的優(yōu)勢

　　與其它集成技術相比，LTCC有著眾多優(yōu)點：

　　第一，陶瓷材料具有優(yōu)良的高頻、高速傳輸以及寬通帶的特性。根據配料的不同，LTCC材料的介電常數可以在很大范圍內變動，配合使用高電導率的金屬材料作為導體材料，有利于提高電路系統(tǒng)的品質因數，增加了電路設計的靈活性;

　　第二，可以適應大電流及耐高溫特性要求，并具備比普通PCB電路基板更優(yōu)良的熱傳導性，極大地優(yōu)化了電子設備的散熱設計，可靠性高，可應用于惡劣環(huán)境，延長了其使用壽命;

　　第三，可以制作層數很高的電路基板，并可將多個無源元件埋入其中，免除了封裝組件的成本，在層數很高的三維電路基板上，實現無源和有源的集成，有利于提高電路的組裝密度，進一步減小體積和重量;

　　第四，與其他多層布線技術具有良好的兼容性，例如將LTCC與薄膜布線技術結合可實現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;

　　第五，非連續(xù)式的生產工藝，便于成品制成前對每一層布線和互連通孔進行質量檢查，有利于提高多層基板的成品率和質量，縮短生產周期，降低成本。

　　第六，節(jié)能、節(jié)材、綠色、環(huán)保已經成為元件行業(yè)發(fā)展勢不可擋的潮流，LTCC也正是迎合了這一發(fā)展需求，最大程度上降低了原料，廢料和生產過程中帶來的環(huán)境污染。

　　3 LTCC的應用前景

　　除了在手機中的應用，LTCC以其優(yōu)異的電子、機械、熱力特性已成為未來電子元件集成化、模組化的首選方式，在軍事、航空航天、汽車、計算機和醫(yī)療等領域，LTCC可獲得更廣泛的應用。盡管目前的LTCC廠商大部分為外資企業(yè)，包括日本的村田(Murata)、京瓷(Kyocera)、TDK和太陽誘電(Taiyo Yuden)、美國西迪斯(CTS Corp)和歐洲的羅伯特?博世有限公司(Bosch)、西麥克微電子技術(C-MAC MicroTechnology)和Screp-Erulec等，但是，就我國LTCC的技術發(fā)展狀況來看并非沒有競爭之地，國務院在2009年發(fā)布的《電子信息產業(yè)調整振興規(guī)劃綱要》的文件內容中，明確提出將大力支持電子元器件的自主研發(fā)，并將其設為重點研究領域，低溫共燒陶瓷技術將成為未來若干年內中國電子制造業(yè)的重大發(fā)展趨勢。國內部分廠商已開始安裝先進的LTCC設備，并采用自主研發(fā)出的新型原料，加快成品的制造生產，這其中不乏像浙江正原電氣股份有限公司、深圳南坡電子有限公司等已經開發(fā)出一系列具有國際先進水平的LTCC相關產品的公司。由此，我們相信，LTCC技術必將在中國的電子元器件產業(yè)帶來革命性的影響。