摘要:介紹了低溫共燒陶瓷(LTCC)的概念和特點，總結了LTCC的國內發(fā)展現(xiàn)狀以及新產品的開發(fā)進展，最后介紹了LTCC產品的廣泛應用。

     1 LTCC的概念及特點

      所謂低溫共燒陶瓷工(Low-temperature cofired ceramics,LTCC)技術，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�？傊�，利用這{TodayHot}種技術可以成功地制造出各種高技術LTCC產品。多個不同類型、不同性能的無源元件集成在一個封裝內有多種方法，主要有低溫共燒陶瓷(LTCC)技術、薄膜技術、硅片半導體技術、多層電路板技術等。目前，LTC C技術是無源集成的主流技術。LTCC整合型組件包括各種基板承載或內埋各式主動或被動組件的產品，整合型組件產品項目包含零組件（components）、基板（substrates）與模塊（modules ）。

     LTCC與其它多層基板技術相比較，具有以下特點:

    (1)易于實現(xiàn)更多布線層數(shù)，提高組裝密度；

    (2)易于內埋置元器件，提高組裝密度，實現(xiàn)多功能;

    (3)便于基板燒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:

    (4)具有良好的高頻特性和高速傳輸特性;{HotTag}

    (5)易于形成多種結構的空腔，從而可實現(xiàn)性能優(yōu)良的多功能微波MCM;

    (6)與薄膜多層布線技術具有良好的兼容性，二者結合可實現(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)易于實現(xiàn)多層布線與封裝一體化結構，進一步減小體積和重量，提高可靠性。

    LTCC技術由于自身具有的獨特優(yōu)點，用于制作新一代移動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 各種產品不斷推出

      LTCC(低溫共燒陶瓷)己經進入產業(yè)化階段，日、美、歐洲國家等各家公司紛紛推出了各種性能的LTCC產品。LTCC在我國臺灣地區(qū)發(fā)展也很快。LTCC在2003年后快速發(fā)展，平均增長速度達到17.7%。從目前來看，今后幾年的發(fā)展速度將會超過17.7%。襯底制造商Lamina Ceramics公司開發(fā)的一個多層技術能使未經燒制的陶瓷結合在Kovar合金(Fe-Ni-Co)或銅鉬銅(CuMoCu)金屬上。這個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。這項技術為設計人員提供了把元件嵌入金屬層的能力。新技術把x-y平面的共燒收縮率縮小到了大約0.1%，遠遠低于標準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)合金的工藝時導熱率平均為40W/mK，采用基于CuMoCu的工藝時導熱率約為170W/mK。傳統(tǒng)LTCC和 HTCC工藝的導熱率分別為2-3W/mK和24.7W/mK。

    3 國內LTCC發(fā)展現(xiàn)狀

      國內LTCC產品的開發(fā)比國外發(fā)達國家至少落后5年。這主要是由于電子終端產品發(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、無繩電話、WLAN和藍牙等通信產品，除40多兆的無繩電話外，這幾類產品在國內是近4年才發(fā)展起來的。 深圳南玻電子有限公司引進了目前世界上最先進的設備，建成了國內第1條LTCC生產線，開發(fā)出了多種LTCC產品并己投產，如:片式LC濾波器系列、片式藍牙天線、片式定向耦合器、片式平衡-不平衡轉換器、低通濾波器陣列等，性能己達到國外同類產品水平，并己進入市場。目前，南玻電子正在開發(fā)LTCC多層基板和無線傳輸用的多種功能模塊。
 
      國內目前尚不能生產LTCC專用工藝設各。據不完全統(tǒng)計，國內南玻電子引進了一條完整的LTCC生產線，另外約有4家研究所己經或正在引進LTCC中試設備，開發(fā)LTCC功能模塊。

      香港青石集成微系統(tǒng)公司(CiMS)長期從事微波電磁場的研究與LTCC產品的設計。他們采用先進的電磁場模擬優(yōu)化軟件，設計出了多款LC濾波器和LTCC模塊，取得了良好的效果。

      目前，清華大學材料系、上海硅酸鹽研究所等單位正在實驗室開發(fā)LTCC用陶瓷粉料，但還尚未到批量生產的程度。國內現(xiàn)在急需開發(fā)出系列化的、有自主知識產權的LTCC用陶瓷粉料，并專業(yè)化生產LTCC用陶瓷生帶系列，為LTCC產業(yè)的開發(fā)奠定基礎。南玻電子公司正在用進口粉料，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，為不同設計、不同工作頻率的LTCC產品的開發(fā)奠定了基礎。

     4 LTCC的應用情況

      LTCC產品的應用領域很廣泛，如各種制式的手機、藍牙模塊、CPS, PDA、數(shù)碼相機、WLAN、汽車電子、光驅等。其中，手機的用量占據主要部分，約達80%以上;其次，是藍牙模塊和WLAN。由于LTCC產品的可靠性高，汽車電子中的應用也日益上升。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、平衡-不平衡轉換器、耦合器、功分器、共模扼流圈等。

      在SMD中采用LTCC技術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)是移動通信設備的關鍵器件，可通過LTCC技術制作VCO，使其滿足移動通信對小型、輕量、低功耗、低相位噪聲(高C/N比)的要求。目前，國際上己應用LTCC技術制成高性能的表而組裝型VCO，并形成了系列化商品，通過采用LTCC技術使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，在移動通信領域得以廣泛應用。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)星通信相關的終端得以大量使用。

      移動通信的迅速發(fā)展也進一步促進了DC/DC變換器的小型化，為SMD型DC/DC變換器提供了廣闊的應用市場。國外不少電源制造廠商都在采用LTCC技術積極開發(fā)標準的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變換器設計還可提供較短的啟動時間。此外，采用LTCC技術還制作了移動通信用的片式多層天線、藍牙組件、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。