淺談LTCC的特性和應(yīng)用總結(jié)

隨著電子設(shè)備變得更加復(fù)雜、輕薄和小型化，也要求布線基板具有高功能性。LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramics）技術(shù)是支撐高性能基板的技術(shù)之一，加工成多層基板的LTCC常被用作高頻模塊基板。在這里，我們總結(jié)了 LTCC 的特性并考慮了它的應(yīng)用。

在氧化鋁中添加玻璃系材料，

在900℃以下的低溫下燒結(jié)的技術(shù)

氧化鋁在約 1500°C 的“高溫”下燒制，而 LTCC 是一種陶瓷技術(shù)，通過(guò)在氧化鋁中添加玻璃基材料，可以在 900°C 或更低的低溫下燒制。混合氧化鋁和硼硅酸鹽玻璃（考慮到環(huán)境，不含Pb和Cd）作為原料，Ag（熔點(diǎn)：960℃）用作配線導(dǎo)體。由于是陶瓷基材，所以耐熱性、耐濕性優(yōu)異，在高頻電路中也具有良好的頻率特性（低損耗）。

將生片加工成多層基板時(shí)，可以在表層和內(nèi)層形成配線圖案，進(jìn)行三維多層配線。由于用作布線導(dǎo)體的Ag具有低電阻，因此實(shí)現(xiàn)了電阻損失小的布線圖案。廣泛用作高頻模塊和IC封裝的接線板。

優(yōu)異的高頻特性散熱性、耐熱性、耐濕性

高周波損失特性

LTCC多層基板使用低介電損耗陶瓷和低損耗導(dǎo)體，因此具有優(yōu)異的高頻特性。該圖將 LTCC 材料與樹(shù)脂基板 （FR4） 進(jìn)行了比較，并測(cè)量了每種材料在高達(dá) 10 GHz 時(shí)的介電損耗角正切。LTCC 在高頻下具有低損耗，這意味著作為熱量耗散到基板中的電流更少，這意味著在高頻下運(yùn)行的模塊工作效率更高。

熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)

與其他有機(jī)基板（ex.FR4基板）和陶瓷基板（LTCC簡(jiǎn)稱HTCC）相比，LTCC的熱膨脹系數(shù)更接近硅，因此能夠降低半導(dǎo)體貼裝時(shí)的應(yīng)力。

如果LTCC線路板具有尺寸精度高的空腔結(jié)構(gòu)，用于裸片安裝，則成為高可靠性的多層線路板和封裝。

此外，由于其比FR4具有更高的導(dǎo)熱性，因此不僅有利于熱管理，而且通過(guò)在裸芯片安裝區(qū)域提供由具有優(yōu)異導(dǎo)熱性的Ag制成的導(dǎo)熱過(guò)孔，可以進(jìn)一步提高散熱性。

耐環(huán)境性能

在 900°C 左右的溫度下燒成的陶瓷具有出色的耐熱性和耐濕性。作為安裝電子元件的布線板或封裝，它具有在任何環(huán)境下確保足夠可靠性的能力。

通過(guò)改進(jìn)收縮控制

和層壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度基板制造

尺寸精度

雖然 LTCC 在燒制過(guò)程中收縮明顯，但通過(guò)精確控制材料的均勻性和制造工藝，可以生產(chǎn)出高精度的基板。KOA通過(guò)其獨(dú)特的收縮控制技術(shù)和層壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)了±0.05%或更低的高定位精度。同時(shí)，這意味著可以高精度地保持厚度尺寸，在內(nèi)層無(wú)源元件的特性和精度方面可以獲得優(yōu)異的值。

空腔形成

可以通過(guò)在堆疊過(guò)程中堆疊部分挖空的生片來(lái)創(chuàng)建具有空腔結(jié)構(gòu)的基板。另外，通過(guò)對(duì)生片進(jìn)行特殊管理，可以容易地形成具有復(fù)雜形狀的空腔結(jié)構(gòu)。也可以通過(guò)將裸芯片半導(dǎo)體封裝在空腔中來(lái)實(shí)現(xiàn)非常薄的模塊。

細(xì)線布線圖

絲網(wǎng)印刷通常用于在 LTCC 基板上形成布線圖案。通過(guò)使用網(wǎng)狀印刷掩模厚膜印刷 Ag 漿料的方法，可以實(shí)現(xiàn) line & space （L/S） = 60/60μm 的精細(xì)布線。對(duì)于需要更精細(xì)布線的應(yīng)用，使用應(yīng)用“薄膜技術(shù)”的方法。

薄膜配線

薄膜技術(shù)作為滿足LTCC多層線路板表層小型化需求的一種手段。已經(jīng)嘗試通過(guò)應(yīng)用作為半導(dǎo)體制造技術(shù)發(fā)展起來(lái)的光刻技術(shù)和厚/薄膜形成技術(shù)在LTCC多層基板上形成精細(xì)布線圖案。L/S=20/20μm已投入實(shí)際使用。

小直徑通孔的形成

為了實(shí)現(xiàn)高密度安裝模塊和封裝，不僅需要線路的小型化，還需要減小層間連接孔的直徑。在LTCC多層布線板的情況下，通常使用直徑約100μm的微孔，但隨著布線寬度變得更細(xì)，需要更小直徑的孔。使用利用短波長(zhǎng) YAG 激光的 3 次和 4 次諧波的激光加工機(jī)實(shí)現(xiàn)了 φ30 μm 的小直徑通孔。

利用其優(yōu)異的特性，

LTCC被應(yīng)用于各種用途

LTCC的應(yīng)用

目前被廣泛用作小型模塊基板的LTCC，可以利用材料的優(yōu)良特性并采用最新技術(shù)進(jìn)行加工，從而開(kāi)發(fā)出新的應(yīng)用。我們希望了解 LTCC 的特性，并將其有效地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

◇微波、毫米波等高頻模塊基板

◇作為貼裝小型/高頻模塊和裸芯片的薄型模塊基板

◇作為半導(dǎo)體封裝和中介基板

◇作為貼裝時(shí)對(duì)位置精度要求高的多芯片模塊基板

◇適用于高溫高濕等惡劣環(huán)境下使用的應(yīng)用

◇對(duì)于不喜歡熱變形的應(yīng)用，例如MEMS芯片

編輯：黃飛