從手機(jī)發(fā)展看LTCC技術(shù)

1 LTCC簡介

未來手機(jī)正朝著輕型化、多功能、數(shù)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(shù)(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)是近年來興起的一種令人矚目的多學(xué)科交叉的整合組件技術(shù)，它在推動手機(jī)體積和功能上的變化中都起到了巨大的作用，正是實(shí)現(xiàn)未來手機(jī)發(fā)展目標(biāo)的有力手段。這項(xiàng)技術(shù)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?zé)Y(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)無源元件(如電容、電阻、濾波器、阻抗轉(zhuǎn)換器、耦合器等)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)的無源集成組件，也可制成內(nèi)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(jī)收發(fā)模塊中的應(yīng)用

看到上面如此繁雜和專業(yè)的解釋，也許很多人已經(jīng)開始犯暈，其實(shí)從字面上來看，“低溫共燒陶瓷”已經(jīng)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(jié)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(gè)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(gè)整體。

LTCC 在手機(jī)中的用量約達(dá)80%以上，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。平常老百姓接觸到最多的就是手機(jī)、電話、無繩電話，現(xiàn)在用得最多的是藍(lán)牙耳機(jī)里面的天線。只要體積小的，無線接收的設(shè)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(gè)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(shù)相比，LTCC有著眾多優(yōu)點(diǎn)：

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(jù)配料的不同，LTCC材料的介電常數(shù)可以在很大范圍內(nèi)變動，配合使用高電導(dǎo)率的金屬材料作為導(dǎo)體材料，有利于提高電路系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)，增加了電路設(shè)計(jì)的靈活性;

第二，可以適應(yīng)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(dǎo)性，極大地優(yōu)化了電子設(shè)備的散熱設(shè)計(jì)，可靠性高，可應(yīng)用于惡劣環(huán)境，延長了其使用壽命;

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

第四，與其他多層布線技術(shù)具有良好的兼容性，例如將LTCC與薄膜布線技術(shù)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;

第五，非連續(xù)式的生產(chǎn)工藝，便于成品制成前對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。

第六，節(jié)能、節(jié)材、綠色、環(huán)保已經(jīng)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(chǎn)過程中帶來的環(huán)境污染。

3 LTCC的應(yīng)用前景

除了在手機(jī)中的應(yīng)用，LTCC以其優(yōu)異的電子、機(jī)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(jì)算機(jī)和醫(yī)療等領(lǐng)域，LTCC可獲得更廣泛的應(yīng)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(shù)(C-MAC MicroTechnology)和Screp-Erulec等，但是，就我國LTCC的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r來看并非沒有競爭之地，國務(wù)院在2009年發(fā)布的《電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃綱要》的文件內(nèi)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(shè)為重點(diǎn)研究領(lǐng)域，低溫共燒陶瓷技術(shù)將成為未來若干年內(nèi)中國電子制造業(yè)的重大發(fā)展趨勢。國內(nèi)部分廠商已開始安裝先進(jìn)的LTCC設(shè)備，并采用自主研發(fā)出的新型原料，加快成品的制造生產(chǎn)，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(jīng)開發(fā)出一系列具有國際先進(jìn)水平的LTCC相關(guān)產(chǎn)品的公司。由此，我們相信，LTCC技術(shù)必將在中國的電子元器件產(chǎn)業(yè)帶來革命性的影響。