Low Temperature Co-fired Ceramic

一文讀懂LTCC技術

LTCC基板

是怎么做出來的

LTCC基板加工工藝和LTCC濾波器稍微有些不一樣，區別主要來源于產品的結構和應用方式。下圖為LTCC基板制造的工藝流程圖，主要有混料、流延、打孔、填孔、絲網印刷、疊片、等靜壓、排膠燒結等主要工序，后面簡單介紹各個工序工藝。

混料與流延：將有機物和無機物成分按一定比例混合，用球磨的方法進行碾磨和均勻化，然后涂布在一個移動的載帶上（通常為聚酯膜），通過一個干燥區，去除所有的溶劑，通過控制刮刀間隙，流延成所需要的厚度。此工藝的一般厚度容差是±6％。

打孔：利用機械沖壓、鉆孔或激光打孔技術形成通孔。通孔是在生瓷片上打出的小孔（直徑通常為0.1-0.2mm），用在不同層上以互連電路。在此階段還要沖制模具孔，幫助疊片時的對準；對準孔用于印刷導體和介質時自動對位。

印刷：利用標準的厚膜印刷技術對導體漿料進行印刷和烘干。通孔填充和導體圖形在箱式或鏈式爐中按相關工藝溫度和時間進行烘干。根據需要，所有電阻器、電容器和電感器在此階段印刷和烘干。

通孔填充：利用傳統的厚膜絲網印刷或模板擠壓把特殊配方的高固體顆粒含量的導體漿料填充到通孔。

排膠與燒結：200-500℃之間的區域被稱為有機排膠區（建議在此區域疊層保溫最少60min）。然后在5～15min 將疊層共燒至峰值溫度（通常為850℃）。氣氛燒成金屬化的典型排膠和燒成曲線會用上2～10h。燒成的部件準備好后燒工藝，如在頂面上印刷導體和精密電阻器，然后在空氣中燒成。

檢驗：然后對電路進行激光調阻（如果需要）、測試、切片和檢驗，LTCC 封裝中可用硬釬焊引線或散熱片(如果需要)。

LTCC電路檢測：對LTCC基板還需進行多方面的檢測，常見的有翹曲度、尺寸、外觀、電性能等。

LTCC

有什么優缺點

1、陶瓷材料具有優良的高頻、高速傳輸以及寬通帶的特性。根據配料的不同，LTCC材料的介電常數可以在很大范圍內變動，配合使用高電導率的金屬材料作為導體材料，有利于提高電路系統的品質因數，增加了電路設計的靈活性；

2、可以適應大電流及耐高溫特性的要求，并具備比普通PCB電路基板更優良的熱傳導性，極大地優化了電子設備的散熱設計，可靠性高，可應用于惡劣環境，延長了其使用壽命；

3、可以制作層數很高的電路基板，并可將多個無源元件埋入其中，免除了封裝組件的成本，在層數很高的三維電路基板上，實現無源和有源的集成，有利于提高電路的組裝密度，進一步減小體積和重量；

4、與其他多層布線技術具有良好的兼容性，例如將LTCC與薄膜布線技術結合可實現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；

5、非連續式的生產工藝，便于成品制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。

6、節能、節材、綠色、環保已經成為元件行業發展勢不可擋的潮流，LTCC也正是迎合了這一發展需求，最大程度上降低了原料，廢料和生產過程中帶來的環境污染。

1、收縮率問題。LTCC 存在許多涉及可靠性的難點，基板與布線共燒時的收縮率及熱膨脹系數匹配問題即是其中的一個重要挑戰，它關系到多層金屬化布線的質量。LTCC 共燒時，基板與漿料的燒結特性不匹配主要體現在三個方面：a.燒結致密化完成溫度不一致；b.基板與漿料的燒結收縮率不一致；c.燒結致密化速度不匹配。

這些不匹配容易導致燒成后基板表面不平整、翹曲、分層，另一個后果是金屬布線的附著力下降。

2、散熱問題。雖然LTCC 基板比傳統的PCB 板在散熱方面已經有了很大的改進，但由于集成度高、層數多、器件工作功率密度高，LTCC基板的散熱仍是一個關鍵問題，成為影響系統工作穩定性的決定因素之一。

對LTCC來說，其明顯的不足之處就是基片的導熱率低（2～6W/m· K），遠低于氮化鋁基片的導熱率（≥100W/m· K），比氧化鋁基片的導熱率（15～25W/m·K）也低了不少。這限制了LTCC在大型、高性能計算機系統中的應用。