1、LTCC生產(chǎn)線項目方案一概述所謂低溫共燒陶瓷(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，在生瓷帶上利用機械或激光打孔、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(wǎng)絡的無源集成組件，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?？傊?， 利用這種技術可以成功地制造出各種高技術LTCC產(chǎn)品。多個不同類型、不同性能的無源元件集成在一個封裝內(nèi)有多種方法，主要有低溫

2、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(nèi)埋各式主動或被動組件的產(chǎn)品，整合型組件產(chǎn)品項目包含零組件(components) 、基板(substrates )與模塊(modules ) 。LTCC( 低溫共燒陶瓷) 己經(jīng)進入產(chǎn)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(chǎn)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%。國內(nèi)LTCC產(chǎn)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(chǎn)品發(fā)展滯后造成的。LTCC功

3、能組件和模塊在民用領域主要用于CSM， CDMA和 PHS手機、無繩電話、WLAN和藍牙等通信產(chǎn)品。另外，LTCC技術由于自身具有的獨特優(yōu)點, 在軍事、 航天、 航空、 電子、 計算機、 汽車、 醫(yī)療等領域均獲得了越來越廣泛本推薦方案集成當今世界先進的自動化設計，生產(chǎn)、檢測設備于一體，同時考慮軍工生產(chǎn)的特點和廠家的 售后服務能力，是專門為貴所量身定制的解決方案。在方案的設計中地考慮到軍工產(chǎn)品多品種、小批量和高質量 要求地特點，在選用設備時以完整性、靈活性、可靠性為原則，其中在一些關鍵環(huán)節(jié)采用了一些國外較先進及技 術含量較高和性能穩(wěn)定的設備。由于是多家制造商的設備連線使用，所以必須由集成供應商統(tǒng)

4、一安裝調試和培訓，并提供長期的工藝和設 備配套服務。(二) 項目發(fā)展的必要性1、 國家發(fā)展需要。九五期間國家投巨資建設LSI 高密度國家重點工業(yè)性試驗基地，其目的是進行高密度LSI產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)技術研究，為封裝產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化提供技術支持。它的開發(fā)和研究成果直接為產(chǎn)業(yè)化服務，在試 驗基礎上，盡快建設產(chǎn)業(yè)基地不僅是國家的需要也是市場的需要。2、微電子技術進步的需要。信息產(chǎn)業(yè)是知識經(jīng)濟的支柱，作為其核心的微電子技術在不斷迅猛發(fā)展，我國的微電子技術，特別是LSI 技術的發(fā)展卻相對滯后，除管理決策，資金等因素外，封裝技術的落后，也是一個重要因素，建設LSI 高密度封裝產(chǎn)業(yè)基地，以強大的科研和產(chǎn)品開發(fā)能力

5、，以高質量的封裝產(chǎn)品支持我國集成線路行業(yè)的技術進步，具有十分重要的意義。3、 21 世紀國防戰(zhàn)略的需要。陶瓷封裝產(chǎn)品以高可靠、高性能、 小型化、 多功能為其特點，這正與電子裝備短、薄、輕、小化的需求相對應，國產(chǎn)的導彈、衛(wèi)生、計算機、通訊、指揮系統(tǒng)。尤其以高可靠、抗干擾、長壽 命為首要指標，高密度陶瓷封裝更是首當其沖。4、市場的需要。2010 年后中國集成電路的消費將達到1000億美元，約占世界市場的20%，僅以現(xiàn)在應用多的移動電話、筆記本電腦為例，國內(nèi)諸如LCCC的陶瓷封裝產(chǎn)品的需求量10 億只以上，用于聲表面波封裝的無引線陶瓷載體，僅京、圳兩家公司年需求量就在1.8 億只以上，以目前國內(nèi)兩家

6、企業(yè)一家研究所的生產(chǎn)能力，根本無法滿足市場需求。(三)項目的技術支撐（四）LTCC技術優(yōu)勢現(xiàn)代移動通訊、無線局域網(wǎng)、軍事雷達等正向小型、輕、高頻、多功能及低成本化發(fā)展，對元器件提出輕量、小型、高頻、高可靠性、價格低廉提高集成度的要求。而采取低溫共燒陶瓷（Low Femperature Co-FiredCeramic.LTCC）技術制造多層基板，多層片式元件和多層模塊是實現(xiàn)上述要求最有效途徑。用于系統(tǒng)集成的低溫共燒陶瓷（LTCC ： Low Femperature Co-Fired Ceramics ）多層基板中的“共燒”有兩層意思。其一是玻璃與陶瓷共燒，可使燒結溫度從1650下降到900以下，

7、從而可以用Cu、 Ag、 Ag-Pd、 Ag-Pt等熔點較低的金屬代替W.Mo等難熔金屬做布線導體，既可大大提高電導率，又可在大氣中燒成；其二是金屬導體布線與玻璃陶瓷一次燒成，便于高密度多層布線。80 年代初，低溫共燒陶瓷（LTCC）材料達到商業(yè)化水平，引起了高密度互聯(lián)電路設計者的極大興趣。LTCC多層基板很快在各種高性能、中小批量產(chǎn)品、軍事、航空等應用領域確立了舉足輕重的地位。90 年代期間，LTCC材料在大批量產(chǎn)品、中檔位價格性能比的應用領域得到推廣。如汽車控制組件、硬盤讀寫放大器等。低溫共燒陶瓷（LTCC）材料具有良好的性能特征：1、 根據(jù)配料的不同，LTCC材料的介電常數(shù)可以在很大的范

8、圍內(nèi)變動，可根據(jù)應用要求靈活配置不同材料特性的基板，提高了設計的靈活性。如一個高性能的SIP（ system in a package系統(tǒng)封裝）可能包含微波線路、高速數(shù)字電路、低頻的模擬信號等，可以采用相對介電常數(shù)小于3.8 的基板來設計高速數(shù)字電路；相對介電常數(shù)為6-80 的基板完成高頻微波電路的設計；介電常數(shù)更多的基板設計各種無源元件，最后把它們層疊在一起燒結完成整個 SIP 器件。便于系統(tǒng)集成、易于實現(xiàn)高密度封裝。2、 LTCC材料具有優(yōu)良的高頻、高Q值、低損耗特性，加之共燒溫度低，可以用Ag、 Ag-Pd、 Ag-Pt、 Cu高電導率的金屬作為互連材料，具有更小的互連導體損耗。這些都有

9、利于所高電路系統(tǒng)的品質因數(shù)，特別適合高頻、高速電路的應用。3、 LTCC基板采多層布線立體互連技術，可以大大提高布線密度和集成度，IBM實現(xiàn)的產(chǎn)品已經(jīng)達到一百多層。NTT未來網(wǎng)絡研究所以LTCC模塊的形式，制作出用于發(fā)送毫米波段60GHz頻帶的SiP 產(chǎn)品， 尺寸為 12×12×1.2 ，18層布線層由0.1 ×6 層和 0.05 ×1 2層組成， 集成了帶反射鏡的天線、功率放大器、帶通濾波器和電壓控制振蕩器等元件。LTCC材料厚度目前已經(jīng)系列化，一般單層厚度為10 15um。4、 LTCC工藝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

10、度和更好性能的混合多層基板和混合型多芯片組件；以 LTCC技術制造的片式多層微波器件，可表面貼裝、可承受波峰焊和再流焊等；在實現(xiàn)輕、薄、短、小化的同時，提高可靠性、耐高溫、高濕、沖振的特性，可適應惡劣環(huán)境。5、 LTCC可以制作多種結構的空腔?？涨恢锌梢园惭b有源、無源器件；LTCC層內(nèi)可埋置（嵌入）無源器件；通過減少連接芯片導體的長度及接點數(shù)，能集成的元件種類多，易于實現(xiàn)多功能化和提高組裝密度；通過提高布線密度和增加元器件集成度，可減少SiP 外圍電路元器件數(shù)目，簡化與SiP 連接的外圍電路設計，有效降低電路組裝難度和成本。6、基于LTCC技術的SiP 具有良好的散熱性?，F(xiàn)在的電子產(chǎn)品功能越來

11、越多，在有限有空間內(nèi)集成大量的電子元器件，散熱性能是影響系統(tǒng)性能和可靠性的重要因素。LTCC材料具有良好的熱導率，其熱導率是有機材料的 20 倍，并且由于LTCC的連接孔采用的是填孔方式，能夠實現(xiàn)較好的導熱特性。7、 基于LTCC技術的SiP 同半導體器件間具有良好的熱匹配性能。LTCC的 TCE（熱膨脹系數(shù)）與 Si、 GaAs、InP 等的接近，可以在基板上直接進行倒芯片（flip chip ， FC）組裝，這對于采用不同芯片材料的SiP 有著非同一般的意義。經(jīng)過近 30年的研究開發(fā)，LTCC技術在實用化方面取得實質性進展。目前， 大尺寸， 大容量基板可以通過燒結的控制技術大批量生產(chǎn)，明顯

12、降低成本；新的無機材料配方和工藝可降低高頻損耗，使工作頻率擴展到90GHz以上； 光刻的厚膜導體可與LTCC共燒，容昴形成線寬和間距均為50um的布線，會大大增強了LTCC多層基板的高密度性；平面電阻，電容，電感材料與LTCC具有結構相容性，將這些無源器件嵌入LTCC中，給集成封裝和微型射頻提供廣闊前景。（五）LTCC產(chǎn)品應用領域目前，LTCC產(chǎn)品主要應用于下述四個領域：1、高密度多層基板。由低介電常數(shù)的LTCC材料制作。LTCC適合用于密度電子封裝用的三維立體布線多層陶瓷基板。因其具有導體電阻率低、介質的介電常數(shù)小、熱導高、與硅芯片相匹配的低熱膨脹系數(shù)、易于實現(xiàn)多層化等優(yōu)點，特別適合于射頻、

13、微波、毫米波器件等。目前，隨著電子設備向輕、薄、短、小方向的發(fā)展，設備工作頻率的提高（如手機從目前的400 900MHz提高到1.6GHz， 甚至30 40GH）z， 以及軍用設備向民用設備的轉化，LTCC多層基板將以其極大的優(yōu)勢成為無線通信、軍事及民用等領域重要發(fā)展方向之一。下表列出了使用頻率范圍及相應的電子設備系統(tǒng)。超級計算機用多層基板。用以滿足器件小型化、信號超高速化的要求。下一代汽車用多層基板（ECU部件）。利用其高密度、多層化、混合電路化等特點，以及其良好的耐熱性，作為一一代汽車電子控制系統(tǒng)部件，受到廣泛注意。高頻部件（VCO ,TCXO等）。對于進入GHz頻帶的超高頻通信，LTCC

14、多層基板將在手機、GPS定位系統(tǒng)等許多高頻部件廣泛使用（參照表）。光通信用界面模塊及HEM模塊。T2、多層介質諧振器、微波天線、濾波器等微波器件。利用中介電常數(shù)的LTCC材料制作。介質芯片天線不僅具有尺寸小，重量輕，較好的方向性，電氣特性穩(wěn)定等優(yōu)點，而且具備低成本，大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟上的優(yōu)勢。它符合無線通信產(chǎn)品向輕、薄、短、小方的向發(fā)展的趨勢，而成為近年來研究的熱點。LTCC技術的成熟為介質芯片天線的發(fā)展提供了強大的動力。3、多芯片組件（Multi-ChipModules，MC）M。利用低介電常數(shù)的LTCC材料，與Ag、Ag-Pd、Ag-Pt、Cu高電導率金屬的漿料圖形共燒，形成三維布線的多層共

15、燒基板，再經(jīng)表面貼裝將無源片式元件和多個裸芯片集成在LTCC基板上，最后加蓋密封形成多芯片組件（Multi-Chip Modules， MC）M。與單芯片封裝相比，MCM可保證IC 元件間的布線最短。這對于時鐘頻率超過100MHz的超高速芯片來說，具有明顯的優(yōu)越性。MCM早在80年代初期就曾以多種形式存在，最初是用于軍事。當時是將裸芯片直接實裝在PCB上，或是多層金屬陶瓷共燒基板上；同時 IBM也曾將其應用在3081 型大型計算機上，采用混合電路技術把100塊 IC實裝在 30層陶瓷基板上，稱之為熱導組件（TCM） 。以前由于成本昂貴，MCM大都用于軍事、航天及大型計算機上。但隨著技術的進步及

16、成本的降低，MCM將普及到汽車、通信、工業(yè)設備、儀器與醫(yī)療等電子系統(tǒng)產(chǎn)品上。MCM在各種不同領域的特殊作用如下：軍事、航天：武器系統(tǒng)、汽車導航系統(tǒng)、衛(wèi)星控制裝置、高頻雷達；通信：電話、無線電傳真、通信設備、同步光纖網(wǎng)絡；儀器設備：高頻示波器、電子顯微鏡、點火控制/溫度控制；咨詢： IC 存儲卡、超級計算機、大型計算機、計算機輔助設計/制造系統(tǒng)、個人計算機；消費：放像機、攝錄放像機、數(shù)碼相機、高清晰度電視機。4、無源器件嵌入式系統(tǒng)封裝（System in a Package,Sip ）基板。 利用低介電常數(shù)的LTCC基板和與之相容的高介電常數(shù)的LTCC材料及高磁導率材料等，或直接利用現(xiàn)有的無源元

17、件，可將四大無源元件，即變壓器（T） 、電容器（C） 、電感器（L） 、電阻器（R）嵌入多層布線基板中，與表面貼裝的有源器件（如功率MO、晶體管、SIC電路模塊等）共同集成為一完整的電路系統(tǒng)，可有效地提高電路的封裝密度及系統(tǒng)的可靠性、保密性，特別適用 于移動通信、軍事雷達、航空航天等領域（一）國內(nèi)外市場我們已經(jīng)進入信息時代。目前，電子信息產(chǎn)業(yè)已成為世界性支柱與先導產(chǎn)業(yè)，先進工業(yè)國家把半導體集成電路稱為“工業(yè)之父”， LSI 芯片和電子封裝技術在信息產(chǎn)業(yè)中扮演了十分重要的角色，隨著電子產(chǎn)品的輕、薄、短、 小、 高性能及芯片向高集成度、高頻率、 超高 I/0 端子數(shù)方向發(fā)展，大規(guī)模集成電路（ LS

18、I） 高密度陶瓷封裝的應用將越來越廣泛。1、電子封裝市場前景方面。目前國內(nèi)每年大約需要140 億片芯片，而國內(nèi)能供應的才20%。據(jù)估計，2010年后，中國集成電路的年消費將達到1000億美元，約占當時世界市場的20%，若其中50%用于電子封裝，則年產(chǎn)值將達到幾千億人民幣。2、 HTCC高溫共燒多層基板和ALN基板的市場前景方面。HTCC多層基板和ALN基板，具有許多固有的優(yōu)點，如機械強度高、熱導性能好，有廣泛的用途。目前國內(nèi)對HTCC基板和ALN基板的年需求量已分別超過100萬和5 萬，市場前景廣闊。3、 LTCC低溫共燒多層基板的市場前景方面。LTCC低溫共燒多層基板除可用于DIP、 LCC

19、C、 PGA、 QFP、 BGA、CSP、 MCM等各種封裝制品外，還可用于計算機主板、高速電路基板、功率電路基板、汽車電子電路基板等。LTCC還可代替混合集成電路（ HIC） 廣泛應用于軍事和空間技術通訊（包括電訊、無線電通訊、微波通訊、雷達、 廣播和其他通訊、導航通訊）等。隨著數(shù)字化技術的普及和工作頻率的提高，LTCC的應用范圍會急速擴大。4、 LCCC的市場前景方面。LCCC一元引線陶瓷片式載體，主要用于晶體振蕩器和聲表面波濾波器表貼化外殼（即使用LCCC進行封裝）；由于晶體振蕩器和聲表面波濾波器應用極廣，需要量極大。而且隨著高產(chǎn)量和高性能的需求；對 LCCC的需求量也直線上升。通信和信

20、息工業(yè)的迅速發(fā)展，有力帶動了晶體振蕩器市場的增長，其產(chǎn)品也日趨小型化、表面貼裝化和高精度化。近兩年由于應用面不斷擴展和需求量的增多，造成市場供應緊缺，售價也有上升，刺激制造商千方百計增加產(chǎn)量；日水晶體振蕩器生產(chǎn)雖已增加，仍供不應求，尤其TCXO型晶體振蕩器更為緊缺。據(jù)專家預測，今年的需求將繼續(xù)增加，特別是表面安裝款式的產(chǎn)品。臺灣電氣和電子制造商協(xié)會約有 14 家成員工廠制造石英晶體器件，在臺灣島有10 家， 它們側重生產(chǎn)高檔級表面安裝型SPXO產(chǎn)品，屬于標準封裝晶體振蕩器。每只價格約0.8 美元，專家估計；信息工作和通信工作對高檔級表面安裝振蕩器的需求將急速增長，今年的增長率將達到50%，其中

21、移動電話的需求將增長100%、筆記本電腦的需求將增長40%、臺式電腦將增長 20%。臺灣產(chǎn)品的出口率也將大幅度增長，主要市場是美國、歐州、日本、韓國和新加坡。今年出口預計將增長 30% 40%。隨著需求的增長，制造商已滿負荷生產(chǎn)。一些廠家正在擴大現(xiàn)有的生產(chǎn)能力，特別是表面安裝款式的產(chǎn)品，USI公司表面安裝型晶體振蕩器，其生產(chǎn)能力將增加一倍、HOSONI公司于今年初生產(chǎn)表面安裝款式產(chǎn)品，C小型化和表面安裝型晶體振蕩器是臺灣發(fā)展的主要趨勢。VCXO型現(xiàn)在流行7.25mm× 5.0mm× 1.0mm尺寸，主要用在 LAN卡、機頂盒、FM調制器、自動頻率控制及鎖相環(huán)電路等方面，19

22、98年以來，共應用日趨火爆，目前新型VCXO的 尺 寸 是6.0mm× 3.5mm× 1.0mm 和5.0mm× 3.0mm× 1.0mm SPXO表 面 安 裝 型 最 小 尺 寸 為6.0mm× 3.5mm× 1.0mm5.0mm× 3.5mm× 1.2mm主要用于LAN卡、數(shù)字攝像機、計算機和電信產(chǎn)品。移動電話和個人數(shù)字助理（PDA）等便攜式電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展，也刺激了香港市場對晶體振蕩器的強烈需求， 尤其是TCXO及 VCXO等高檔級產(chǎn)品。一些廠商如Interguip 公司正在積極開發(fā)OCXO產(chǎn)品，下半年將

23、增加VCXO表面安裝型產(chǎn)品的生產(chǎn)。VCXO產(chǎn)品的需求呈快速增長趨勢，主要用于廣播衛(wèi)星接收機。今年許多制造商調整產(chǎn)品結構， 轉向VCXO及 OCXO等高精度產(chǎn)品的生產(chǎn)，其產(chǎn)品增長將超過300%； 標準鐘表振蕩器的需求增長大約20%-30%；小型化及表貼化也是香港的發(fā)展趨勢。目前香港的種表振蕩器最小尺寸作到3xgm， 精度100PPm， 要求達到50PPm.目前 世界SAw濾波器的年產(chǎn)量6 億只，多年用于移動通信，呈現(xiàn)出供不應求的態(tài)勢，主要生產(chǎn)國是日本、德國和美國。我國開發(fā)SAW濾波器已有30 多年時間，科研生間單位30 多家，有較高的設計水平和批量生產(chǎn)經(jīng)驗。但由于設備跟不上，缺乏象半導體工藝加工

24、一樣的精細加工設備（高精度的光刻設備和鍍膜機等）致使生產(chǎn)水平較低，年產(chǎn)僅數(shù)百只左右，形不成規(guī)模。據(jù) Atted Bustimess Inlelligence Inc 預測， 2010年晶體振蕩器外殼，世界需求量在6億只左右，又據(jù)我國權威人士預測計，我國用于手機于P汽車電子領域的晶振封裝2010年需求在1.6-2.4 億只， 以后仍以年15%-30%的速度遞增，國內(nèi)主要需求廠商如下：深圳南玻集團公司聲表面波器件封裝用陶瓷基座（ LCCC-4B） 年需求約9億只；深圳英達利公司石英晶體振蕩器封裝用陶瓷基座（LCCC-4）年需求不少于B1000萬只；北京七0 七廠溫度補償型晶體振蕩器、及諧振器陶瓷基

25、座年需求量4000萬只；歐克通信器材有限公司晶體振蕩器陶瓷基座年需求量約600萬只；南京華聯(lián)興電子有限公司晶振、諧振、聲表面波器件用陶瓷基座年需求量2000萬只；臺州水晶電子集團公司晶振、諧振器件用陶瓷基座年需求量1000萬只；其它還有北京長峰聲表面波公司、深圳三澤聲表面波公司、航天總么司203所、23所、湖北東光電子公司、唐山晶源電子股份有限公司等都有不同數(shù)量陶瓷外殼的需求?？梢姡瑑H移動電話用表貼型封裝的無引線陶瓷芯片載體（LCCC）就有一個巨大的市場。而以表貼型LCCC外殼職代金屬外殼的石英晶體振蕩器、諧振器和聲表面波濾波器的封裝則更是款來的、巨大的潛在市場。5、 CSP及 MCM封裝的市

26、場前景方面。據(jù)估計，到2010年；在所有電子設備中，攜帶型的比例將超過60%，2010年后，電子封裝將是CSP和 MCM的天下，其市場前景不可估量。目前國外一些大公司正在進行從DIP、 QFL、PGA等向BGA、 CSP、 MCM封裝的改型工作。、（二）國內(nèi)集成電路陶瓷封裝生產(chǎn)現(xiàn)狀目前，國內(nèi)具備生產(chǎn)大規(guī)模集成電路陶瓷封裝產(chǎn)品的主要有：閩航電子器件公司、信息產(chǎn)業(yè)部電子第十三所、信息產(chǎn)業(yè)部電子第四十三所，宜興電子器件總廠。電子十三所引進的國外先進設備較閩航少，宜興總廠引進的是國外二手設備，技術相對落后。到目前為止尚無一家實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。國內(nèi)從事大規(guī)模集成電路陶瓷封裝研究的主要科研單位有清華大學材料科學

27、與工程研究院、航天部771 研究所，由國家定點的大規(guī)模集成電路高密度封裝國家試驗基地一是位于南方的閩航電子器件公司，二是位于北方的信息產(chǎn)業(yè)部電子第十三所。從這幾年公司的發(fā)展來看，閩航電子器件公司具有明顯的優(yōu)勢，該公司是福建南平無線電三廠與航天部771研究所合資建立的部省聯(lián)營企業(yè)，于 2000年 1 月通過國家計委驗收并授予“大規(guī)模集成電路高密度封裝國家重點試驗基地”。 現(xiàn)能生產(chǎn)DIP、 QFP、 PGA、 LCCC等四大系列60多年品種的陶瓷封裝外殼，在承擔國家從“六五”到“九五”期間的多項 LIS 封裝重點科技攻關課題和新產(chǎn)品試制項目中取得顯著成績，并有多項成果填補國家空白，多次受到國家和福

28、建省的表彰。目前閩航公司已與清華大學合作引進了LTCC低溫共燒陶瓷技術。四、生產(chǎn)技術工藝（一）LTCC材料介紹1、 LTCC材料的研究狀況。目前， 在技術產(chǎn)業(yè)推動下，開發(fā)能與銀低溫共燒的微波介質陶瓷材料已成為前沿和熱點問題，并取提突破性進展。目前，LTCC材料在日本、美國等發(fā)達國家已進入產(chǎn)業(yè)化、系列化和可進行地材料設計的階段。許多LTCC材料生產(chǎn)廠家可以提供配套系列產(chǎn)品；美國國家半導體Dupont、村田制作所、松下、京瓷等研發(fā)機構對LTCC技術已研發(fā)多年，已經(jīng)形成一定的材料體系，生產(chǎn)工藝也較為成熟。在專利技術、材料來源及規(guī)格主導權方面均占優(yōu)勢。相比之下，我國的LTCC材料研發(fā)起步較晚，擁有自主

29、知識產(chǎn)權的材料體系和器件幾乎是空白。國內(nèi)現(xiàn)在急需開發(fā)出系列化的，擁有自主知識產(chǎn)權的LTCC瓷粉料，并專業(yè)化生產(chǎn)LTCC用陶瓷生帶系列，為LTCC產(chǎn)業(yè)的開發(fā)奠定基礎。以 LTCC技術制造微波器件，陶瓷材料應具備以下幾個要求：燒結溫度應低于950；介電常數(shù)和介電損耗適當，一般要求Q值越來越好；諧振頻率的溫度系數(shù)T f 應?。惶沾膳c內(nèi)電極材料等無界面反應，擴散小， 相互之間共燒要匹配；粉體特性應利于漿料配制和流延成型等。目前， 已有較多的LTCC相關文獻和專利報道。因微波介質陶瓷的研究不僅僅涉及除低燒結溫度，而且應兼顧材料介電特性以及料漿設備、陶瓷與金屬電級共燒等工程應用方面的問題，技術開發(fā)難度很大

30、。2、 LTCC材料體系。微波介質材料與器件行業(yè)一方面為了縮小器件的體積而開發(fā)同介電常數(shù)的材料體系，另一方面為了提高器件的靈敏度而研究高品質因子的材料配方，重視器件工作的同溫度性而開發(fā)小諧振頻率溫度系數(shù)的介質陶瓷，目前開發(fā)的可低溫燒結的材料體系主要有：（ 1）低介電常數(shù)體系。低介電常數(shù)微波介質材料因其微波介電性能好，高頻損耗小，介電常數(shù)小，適合巴侖、濾波器、天線、模聲等高頻片式元器件和陶瓷基板的設計與制造，開始受到人們的普通關注。介電常數(shù)小于10， 特別是介電常數(shù)在4 5 之間的LTCC材料，由于可以發(fā)送信號延遲，目前主要集中在LTCC基板材料的應用上。表 1 列出了研究較為成熟的基板材料。我

31、國近來也研究出一些低介電常數(shù)的LTCC材料，浙江大學張啟龍等研究的（ Ca1-XMg）X SiO3體系， 通過添加CaTiO3、 Li2CO3t V2O5等可以在900燒結，材料性能優(yōu)良，介電常數(shù) =810； 品質因數(shù)Qf> 25000GH，Z諧振頻率溫度系數(shù)T f 0,該材料能很好的與Ag電極匹配，可以用于多層介質開線，巴倫、 各類濾波器等多層頻率器件設計生產(chǎn)。陳湘明等人研究的xMgO· yZnO· zAl2O3體系，得到介電常數(shù)為79， Qf 值高達60， 000 160， 000GH，諧振頻率溫度系數(shù)接近零的微波介質材料，該材料可應用于高頻陶瓷電容Z器、 溫度補

32、償陶瓷電容器或微波基板等。目前華中科技大學的呂文中等人研究的uZnO-vSiO2- WTiO2、 uMgO-vSiO2-WCaO-XTiO和2 uCaO-vWO3- WTiO體系，具有低介電常數(shù)、低損耗與近零諧振頻優(yōu)選法溫度系數(shù)，可用于通訊系2統(tǒng)中介質天線、介質基板等微波無器件。公司玻璃介質陶瓷填充相導體rac/10-6 -1康寧晶化玻璃堇青石Au5.23.4杜邦鋁硼硅酸鹽玻璃Al2O3Ag、 Au7.87.9杜邦晶化玻璃堇青石Au4.84.5Hirachi鉛鋁硼硅酸鹽玻璃Al2O3、CaZr O3Pb/Ag912NEC硼硅酸鹽玻璃SiO2、堇青石18 %49 %多孔二氧化硅Au2.94.21

33、.53.2NEC鉛硼硅酸鹽玻璃Al2O3、 SiO2Ag/Pd7.87.9Westing houseCuO、 B2O3、 Al23SiO2Au4.69.6Ferro晶化玻璃Ag、 AuPd/ Ag607.0Fyocera鋁硼硅酸鹽玻璃Al2O3Au7.97.9Fyocera鋁硼硅酸鹽玻璃SiO2Cu5.04.42)中介電常數(shù)材料體系。其又可分為： BiNbO4體系。 純 BiNbO4很難獲得致密陶瓷，通常通過摻雜燒結助劑來改善其燒結特性，從而提高其微波介電性能。Ko等在BiNbO4中摻入0.07wt%V2O5和 0.03wt%CuO，即可在900的低溫下獲得致密的陶瓷，其介電性能為： r=44

34、.3 ， Qf=22000GHZ,rf=2ppm/。研究ZnO-B2O，3 ZnO-B2O3-SiO2玻璃和B2O3對 BiNbO4燒結特性和微波性能的影響，發(fā)現(xiàn)各邊助劑通過液相燒結機制均能除低BiNbO4燒結溫度至920，ZnO-B2O3-SiO2玻璃和 B2O3對介電性能尤其是Q值影響較大，添加1wt%Z nO-B2O3玻璃燒結的樣品性能最佳，其 r=41 ， Qf=13500GH。Z但 BiNbO4系與Ag電極材料會發(fā)生界反應，導致材料介電性能嚴重惡化，限制了該材料在多層微波頻率器件中的使用。 Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3 - 體系 。因其具有良好的微波介電性能和較低燒結溫度(

35、 1150 )而受到人們廣泛關注。為了降低該陶瓷體系的燒結溫度，Choi 等在 Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3- 中摻入0.7wt%的 B2O3可將,陶瓷燒結溫度降低至1000，獲得介電性能為： r= 35, Qf=22100GHz, f=- 5.6ppm/。Liu 等報道了在 Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3- 中添加2wt%B2O3和 6 wt%B2O。進一步把陶瓷的燒結溫度降至3920，獲得陶瓷的介電性能為： r=43.1 ， Qf=10600 GHz， f=- 10.7ppm/。由于B2O3易溶于乙醇等溶劑，并能與PVB(PVA發(fā)生)膠凝反應，含有B2O3的陶瓷粉料以流延

36、工藝不能獲得高密度的生瓷帶，這限制了該配方在LTCC材料中的應用。童建喜等在Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3- 添加 2wt%LiF和 3wt%ZBS將陶瓷的燒結溫度降低到了,900，獲得陶瓷的介電性能力為： r=34.28， Qf=17400 GH，z f= - 4.6ppm/，并經(jīng)實驗證明該陶瓷材料可與Ag電極共燒。 MgTiO3 (M=Mg、 Zn、 Ca等 )體系。 偏鈦酸鎂(MgTiO3)具有介電損耗低、頻率溫度系數(shù)小等特點(引入少量 CaTiO3可補償頻率溫度系數(shù)至零)， 而且其原料豐富，成本低廉，以它為介質材料制作的高頻熱補償電容器、多層陶瓷電容器、GPS天線及介質濾波器和

37、諧器在通信產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應用。但其燒結溫度較高( 1400以上)，不易實現(xiàn)其與銅或銀電極的低溫共燒。Jantunen 等將30wt MgTiO3- CaTiO3基料和7wt%RO- B2O3-SiO2(R=Zn,Ba)玻璃或是相同配方的氧化物混合，實現(xiàn)了MgTiO3- CaTiO3在 900下低溫燒結，獲得最佳介電性能力為： r=8.5 ，Qf=8800 GHz。 Chen等采用相同方法，按MgTiO3- CaTiO3/BaBSiO玻璃=50： 50(vol%)配比，也得到了在900下燒結致密的陶瓷，其最佳性能為： r=13.2， Qf=10000 GH。采用此類方法不足之處在于大量的玻璃

38、或氧化物的加z入，大大的降低了材料的介電性能，而且多種物質的相互反應造成陶瓷相組成異常復雜，難以控制。童建喜等在0.97 MgTiO3- 0.03CaTiO3中添加20wt%Li2O-B2O3-SiO2， 陶瓷在890， 獲得陶瓷的介電性能為： r=16.38， Qf=11640GHz， f= - 1.45ppm/，并經(jīng)實驗證明該陶瓷材料可與Ag電極共燒。Zn-TiO2系材料具有較好的微波介電特性，并且能夠在1000以下燒結。為降低 Zn-TiO2的結燒結溫度，Kim等研究了添加B2O3的 Zn-TiO2陶瓷特性，添加 1wt%B2O3, 陶瓷在875燒結，獲得的介電性能為： r=2528,

39、，Qf>20000 GHz， f= -10+10ppm/。雖然 Zn-TiO2的結燒結溫度可降低到LTCC技術要求，且具有良好的微波性能，但相結構控制困難，且且采用B2O3助燒劑的材料配方無法流延成型。張啟龍等通過添加ZnO- B2O3-SiO2玻璃，實現(xiàn)ZnTiO3在 900的低溫燒結，解決了添加B2O3產(chǎn)生的料漿不穩(wěn)定問題，已在正原電氣股份有限公司產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。 ZnNb2O6體系。Zhang等研究了CuO-Bi2O3-V2O5（Cu BiV） 復合助劑對ZnNb2O6燒結和介電性能的影響。研究表明：CuO、Bi2O3、V2O5能與ZnO形成共溶液相，少量復合助劑能使ZnNb2O6的致

40、密化溫度由1150降至870。添加 1.5wt%CuBiV的樣品在890燒結獲得最佳介電性能： r=32.69， Qf=67100 GHz， f= - 32.69pp m/。Kim等研究了FeVO4對 ZnO-RO2-Nb2O5- TiO 2（R=Sn,Zr,Ce） 介電性能的影響。引入RO2部分取代TiO2，以調節(jié)材料的 f值，并添加一定含量的FeVO4以實現(xiàn)陶瓷在900燒結致密。在ZnO- Nb2O5- 1.92TiO2-0.08SnO2中添加2 wt%F eVO4，陶瓷的微波介電性能最佳： r=44， Qf=13000 GHz， f= - 9ppm/。Zhang 等采用相同方法在ZnO

41、-Nb2O5-1.92TiO2-0.08SnO2中添加1.5 wt%C uO- V2O5， 陶瓷在860燒結，獲得的微波介電性能為： r=42.3， Qf=9000 GHz， f= 8ppm/ 。 BaO-TiO2體系。BaO-TiO2體系中BaTi4O9和 Ba2Ti 9O20具有優(yōu)異的微波介電性能，但這兩種陶瓷的燒結溫度都比較高（均高于1350） ，目前的研究方法是加入大量燒結助劑來降低燒結溫度，但介電性能大幅度下降。Kim等在BaTi4O9中添加5wtw%ZnO-2BO（摩爾比31： 1） 玻璃， 使燒結溫度隆至900， 獲得介電性能為： r=33， Qf=27000GHz， f= 7p

42、pm/ 。Huang等研究了添加BaO- B2O3- SiO 2玻璃的Ba2Ti9O20陶瓷性能，陶瓷在900可以燒結，微波介電性能為： r=13.2， Qf=1150 GHz。采有溶膠一凝膠工藝預先在Ba2Ti9O20粉體表面鍍上BaTi（BO3）2膜，可阻止陶瓷與玻璃在燒結過程中的瓜，保持介電性能的穩(wěn)定。 （ 3） 高介常數(shù)材料體系。其又分為： Bi 2O3 -ZnO-Nb2O5體系。 Bi2O3 -ZnO-Nb2O5（簡稱為BZN）陶瓷具有燒結溫度低、 r 高、 f 可調等特點，可與低Pd含量的Pd-Ag電極漿料甚至純Ag電極漿料共燒，是由我國首創(chuàng)的一類低溫度燒結不含鉛的高頻陶瓷材料，剛

43、開始被作為電容器材料。目前，BZN瓷研究取得圈套進展，使原電容器材料作為微波介質陶瓷材料成為可能，為微波介質材料的探索提供了新的途徑。Kagata 對B2O3 （CaO,ZnO）-Nb2O5體系也作了系統(tǒng)的研究，組成為Bi18Ca8Nb12O65陶瓷在950下燒結時， r=59， Qf=610 （ 3.7GHz） ， f= 24ppm/；樣品在-25 20和-20 85之間的 f 值相近，說明CaO的加入使材料的 f 接近線性關系；Bi2O3- CaO- ZnO- Nb2O5陶瓷燒結溫度925，此時的樣品具有很高的 r 和極低的 f， r=79， Qf=360（ 3.2GHz） ， f= 1p

44、pm/。Choi能使含量增加，有第二相Bi4V2O11生成，介電損耗迅速增加。典型的低溫燒結Bi2（Zn1/3Nb2/3-xVx） 2O7陶瓷介電性能為： r=80， Qf=3000GHz（ 6GHz） ，陶瓷與Ag電極共燒情況良好。 Li -Nb-Ti 體系。Li 2O-Nb2O5-TiO2（簡稱LNT）體系是一類重要的微波介質陶瓷材料，在某組分范圍內(nèi)組分能形成固溶體Li1+x-Nb1-x-3y-Tix+4yO 3（簡稱為M相 ）， M相具有較低的燒結的燒結溫度（1100）和良好的微波介電特性： r=55 78， Qf可達9000 GHz，頻率溫度系數(shù) f 可調。管恩祥以B2O3-ZnO-L

45、a2O玻璃為燒結助劑3對 Li1.0-Nb0.6-Ti0.5O3 陶瓷進行低溫燒結研究，陶瓷在900燒結，獲得微波介電性能為： r 58， Qf 4800GHz， f 11ppm/。Albina 等通過摻入V2O5降低Li 2O-Nb2O5-TiO2燒結溫度，添加2wt% V2O5, 燒結溫度T 900，獲得介電性能： r=66， Qf=3800GH（z 5.6 GHz） ， f=11ppm/，張啟龍等在Li1.05-Nb0.55-Ti0.55O3 陶瓷中添加 1 wt% V2O5和5wtw%ZnO-2OB3-SiO2玻璃，陶瓷在900燒結，獲得微波介電性能為： r=57， Qf=4420GH

46、，z f=3ppm/ ， 并且陶瓷能與銀電極共燒，由于V2O5在裝料配制中易引起粘度偏大，料漿不穩(wěn)定現(xiàn)象，制約該材料的使用。 BaO-Ln2O3-TiO2。 BaO-Ln2O3-TiO2系統(tǒng)是目前人們開展研究較多的體系之一。其中Ln 為鑭系稀土元素，如La、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu、 Gd等。以BaO-Ln2O3-TiO2為基礎，通過摻雜，改變各組分比例，可得到一系列陶瓷材料。BaO-Ln2O3-TiO2系統(tǒng)的燒結溫度一般在1300以上，目前進行低溫研究較多的有：BaO-Nd2O3-TiO2 體系和BaO-Sm2O3-TiO2 體 系 。 O.Dernovsek 等 人 對BaO-Ln2

47、O3-TiO2 體 系 材 料 進 行 了 低 溫 燒 結 究90vol.%BaNd2Ti 4O12（+1wt.%ZnO）/10vol.%BBSZ（B2O3:Bi 2O3:SiO2:ZnO=27:35:26:32, 摩爾比 ），在900燒結，其介電性能為： r=67， Qf> 1000GHz（6GHz， ） f =4ppm/ . 陳尚坤等在Ba4（Nd0.85Bi0.15） 28/3Ti 18O54陶瓷中加入2.5 wt.%BaCuO2-CuO和 5wt.%BaO-B2O3-SiO2, 陶瓷在950燒結， r =60.2， Qf=2577GHz（5.6GHz，） f =25.1ppm/，

48、可與Cu電極漿料低溫共燒。In-SunCho等通過添加鋰硼硅酸鹽玻璃對BaO· （ Nd1-xBix） 2O3· 4Ti O2系陶瓷進行低溫化研究。玻璃助劑Li 2O-B2O3-SiO2-Al 2O3-CaO的添加, 使 BaO·（Nd0.8Bi0.2） 2O3· 4TiO2的燒結溫度由1300降到 900 ，介電性能為； r=68,Qf=2200GHz, f =55ppm/ 。BaO-Sm2O3-TiO2體系的介電常數(shù) r 可達70-90.Kyung-Hoom Cho等人通過B2O3和 CuO摻雜對BaSm2Ti4O12陶瓷進行低溫燒結研究. 同時加入

49、10.0mo1%2B03和20.1 mo1%Cu可使燒結溫度由O1350降低到870 , 其微波介電性能為: r=61.47,Qf=4256GHz, f=- 9.25ppm。Jong-Hoo Paik 等人在Basm2Ti 4O12 中添加16.0.mo1%BaCu(2BO5)(BCB), 在 875燒結, 得到陶瓷的介電性能為, r=60,Qf=4500GHz, f=- 30ppm/。高介微波介陶瓷材料在低溫燒結方面研究取得了一定的發(fā)展, 部分高介入陶瓷的燒結溫度已降低到。,但其微波介電性能破壞較大, 同時存在漿料配制困難、與銀電極發(fā)生界面反應等技術問題，真正能使用的材料較少。因此仍需努力尋

50、找新型低溫燒結的高介電常數(shù)的微波介質陶瓷材料，以便能夠滿足多曾微波器件的需求。3、 LTCC材料的應用狀況及展望目前，在LTCC技術產(chǎn)業(yè)的推動下，開發(fā)能與AgA或 Cu低溫共燒的微波介質陶瓷材料已取得突破性進展，已有較多的LTCC微波介質陶瓷相關文獻和專利報道。因LTCC微波介質陶瓷的研究不僅僅涉及降低燒結溫度，而且應兼顧材料介電特性以及料漿制備、陶瓷與金屬電極共燒等工程應用方面的問題，技術開發(fā)難度很大：介電性能破壞嚴重：利用摻雜氧化物、低熔點玻璃來實現(xiàn)微波介質陶瓷的低溫燒結是目前使用最廣泛最有效的方法，但在燒結溫度大大降低的同時，也不同程度地降低了材料的微波介電性能；難以配制粘度適中的料漿：

51、如添加B2O3、 V2O5等燒結助劑的LTCC材料體系本身介電性能較好，但存在料漿粘度大、難以流延成型的問題；難以保證陶瓷與電極材料的化學穩(wěn)定性：部分介電性能優(yōu)異的材料體系如BiNbO4存在著與Ag電極發(fā)生界面的反應問題，金屬離子的擴散遷移會造成器件性能的惡化甚至失效；陶瓷微觀結構缺陷的影響：這將影響微波器件的電性能。以上諸多因素造成目前微波介電陶瓷材料的研究大多停留在實驗階段，真正具有應用價值的LTCC微波介質陶瓷材料不多。Ferro 公司擁有 (Zr,Sn)TiO3 和 (Ba,Nb) TiO3 兩種體系的LTCC微波介質陶瓷，其介電常數(shù) r 分別為 37 和 83。國內(nèi)正原電氣股份有限公

52、司擁有自主開發(fā)的介電常數(shù) r 為 9 和 27 的 LTCC微波材料研究開發(fā)了多種不同設計、不同工作頻率的帶通濾波器、EMI 濾波器、平衡濾波器、巴倫、多層天線、天線開關模塊等微波器件。國際上有Dupont、 Ferro、 Heraeus三家提供數(shù)種 r< 10的陶瓷生帶，國內(nèi)開發(fā)LTCC器件的公司和研究所也都在這些生瓷帶，南波電子公司正在用進口陶瓷粉料，開發(fā) r 為 9.1 、 18.0、 37.1 、 4的三種陶瓷生帶，設計研發(fā)不同工作頻率的微波器件。此外，為滿足通信領域能集成化，從單個器件向由多個無源件與有源件組合的功能模塊(MCM)技術方向發(fā)展需求，不同低溫共燒陶瓷材料之間實現(xiàn)多

53、層復合的技術是今后發(fā)展趨勢。目前，Heraeus 已開發(fā)出相關產(chǎn)品，國內(nèi)浙江正原電氣股份有限公司也已立項進行研究。 隨著未來電子元器件的模塊化以及電子終端產(chǎn)品的過剩，價格成本的競爭必定會更加激烈，國內(nèi)產(chǎn)家最初采用的原料、設計直接從國外打包進口的做法已經(jīng)難以滿足價格戰(zhàn)的要求。我過對 LTCC材料的研究明顯落后，開發(fā)、優(yōu)化擁有自主知識產(chǎn)權的新型LTCC材料體系和器件，不僅具有重要的社會效益而且具有顯著的經(jīng)濟利益。(二) LTCC系統(tǒng)集成的制作工藝1、制作工作流程LTCC系統(tǒng)集成的制作工藝包括下述幾個步驟：電路和結構設計：多層電路圖的設計，層間互連孔的設計，帶狀線、微帶線的電路模擬、阻抗匹配計算，信

54、號延遲串擾計算；元器件的結構設計，散熱計算熱應力分析，可靠性分析。生片流延：流延漿料配制，載體選擇，除泡技術，流延片厚度及精度控制，烘干技術。打孔，開窗戶、制空腔：采用機械沖孔或激光打孔。最小孔徑，最小孔距離。大批量、高效率制作層間通孔，保證孔隙、孔距精度、內(nèi)壁光滑。漿料填孔；可采用絲網(wǎng)印刷法或注漿法，要保證填孔準確、飽滿，不陰滲, 不串孔。絲網(wǎng)印刷：絲網(wǎng)印刷精度與漿料類型、粘度、網(wǎng)版類型，脫離高度，印刷壓力，敵板速度及設備條件等密切相關。高分辨率布線：高頻應用及高密度封裝均需要高密度布線。死網(wǎng)印刷應保證線寬/ 線間距達150/150，通過光刻，用于貼裝片式元件的表層厚膜導體，線寬/線間距達150/150。定位和層疊：隨著層間孔徑、孔距變小，線寬/ 間距變細，對定位精度提供越來越高的要求。生片上通孔層壓等靜壓：模壓或等靜壓。壓力、溫度和加壓時間對共燒制品的質量有很大影響。脫脂和共燒：脫脂、燒成曲線的確定，收縮率控制，零收縮率燒結，翹曲度及表面粗糙度保證。后處理：包括表面導體和電阻體的后燒成，表面貼裝技術，引線連接 （ WB） 、 劃片、 切分，LTCC模塊檢測其工藝流程圖如下：2 1 流延流延是一項相當精密的工藝，對于流延后的產(chǎn)品質量要求十分嚴格，以下幾點可供參考：a刮刀的表面光潔度流延刮刀一般用工具鋼制成，它的耐磨性好，使用壽