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低温共烧陶瓷（LTCC）技术和应用

低温共烧陶瓷（LTCC）技术

LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic）是低温共烧陶瓷的英文缩写。这项1982年就出现并发展起来的组件整合技术，如今已经成为令人瞩目的主流无源集成技术。它引领了无源元件领域的发展方向，并成为新的元件产业的经济增长点。

LTCC技术采用像制作电容一样的方式制作各种陶瓷器件。首先，用陶瓷粉、玻璃粉及有机黏合剂通过混合、流延、烘干等工艺形成生瓷膜，然后使用网版印刷技术将银浆印刷在生瓷膜上形成电路图形，再将印有电路图形的生瓷膜按照先后顺序叠在一起对齐压紧，最后放置于850～900℃的烧结炉中烧结成型，即可完成。有时，为了实现层与层之间的电气互连，在印刷之前还要打孔，在孔内填入银浆。用于印刷的金属可以是银、金等，为了便于焊接，有时还要给露出来的电极电镀上锡铅合金。和LTCC极为相似的还有一种技术，叫HTCC（High Temperature Co-fired Ceramic）技术，又称为高温共烧多层陶瓷技术。其实，LTCC是在HTCC的基础之上发展起来的，HTCC技术的出现要比LTCC早得多，和LTCC主要的差异在于，HTCC的陶瓷膜中没有添加玻璃粉，所以必须在1300～1600℃的高温环境下共烧成型。由于烧结温度较高，使得导体金属材料的选择非常受限，主要为熔点较高但导电性却较差的钨、钼、锰等金属。

低温共烧陶瓷（LTCC）技术的应用

LTCC技术所使用的陶瓷材料介电常数一般较HTCC小，通过高精度印叠银这种良导体，使得它可以制作很多高频高Q的陶瓷器件。基于这种工艺平台，可以设计和制造从很低的频率到很高（10MHz到10GHz甚至太赫兹）的各种滤波器、功分器、电桥、天线等无源片式器件。采用LTCC技术可以制作复杂的多层电路板。电路板中不但有各种走线，还能集成滤波器、电桥、天线辐射单元等无源器件。在板上配合厚膜印刷、回流焊、MCM微组装、钎焊金属围框等工艺，可以将半导体裸芯片、表贴元器件等多个不同类型、不同性能的元器件集成在一起，形成高技术的LTCC微波毫米波组件产品。LTCC整合型组件包括各种基板承载或内埋各式主动或被动组件的产品，包含零部件、基板与模块。在这里，LTCC技术是无源集成的合集。LTCC产品的应用领域很广泛，如各种制式的手机、蓝牙模块、GPS、PDA、数码相机、WLAN、汽车电子、光驱等。其中，手机的用量占据主要部分，约达80%以上；其次，是蓝牙模块和WLAN。由于LTCC产品的可靠性高，汽车电子中的应用也日益上升。手机中使用的LTCC产品包括LC滤波器、双工器、功能模块、收发开关功能模块、平衡-不平衡转换器、耦合器、功分器、共模扼流圈等。LTCC技术是无源集成器件的关键技术，它涉及到低温共烧材料和低温共烧工艺两大方面，其中低温共烧陶瓷材料是最关键和最基础的问题。目前，国外企业生产的商用LTCC生瓷带品种有限，材料介电常数εr在5～10之间，多用于多层基板、片式电感、蓝牙模块和集成电路封装等，无法满足产品多元化的需求。而高介电常数（εr＞60）的LTCC介质材料，可以减小无源集成模块中电容单元、滤波器单元的占有空间，并给产品设计带来更大的调节空间，同时，这类材料也可以用于制作高性能小尺寸片式滤波器、片式天线等。大的元器件生产厂商，如村田、太阳诱电等都针对性的研发了相应的材料体系，国内企业虽然相对滞后，但经过近几年的追赶，已经打破了LTCC材料依赖进口的局面，目前已经具备了多品种、多型号的LTCC瓷料及匹配电子浆料的供应能力。LTCC在无源集成领域优势突出，广泛用于3C、通信、汽车、军工等市场。它可以实现三大无源器件（电阻、电容、电感）及其各种无源器件（如滤波器、变压器等）封装于多层布线基板中，并与有源器件（如功率MOS、晶体管、IC模块等）共同集成为完整的电路系统（如SiP）。现已广泛应用于各种制式的手机、蓝牙、GPS模块、WLAN模块、WIFI模块等；此外，由于其产品的高可靠性，在汽车电子、通讯、航空航天与军事、微机电系统、传感器技术等领域的应用也日益上升。