LTCC是一種低溫共燒陶瓷,將低溫?zé)Y(jié)陶瓷粉制成厚度精確而且致密的生瓷帶,在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形,并可將電氣組件埋入多層陶瓷基板中,然后疊壓在一起,內(nèi)外電極可分別使用銀、銅、金等金屬,在900℃下燒結(jié),制成三維空間互不干擾的高密度電路或三維電路基板。
與其它集成技術(shù)對(duì)比,LTCC優(yōu)勢:
1. 陶瓷材料具有優(yōu)良的高頻、高速傳輸以及寬通帶的特性;
2. 適應(yīng)大電流及耐高溫特性要求,并具備比普通PCB電路基板更優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性,極大地優(yōu)化了電子設(shè)備的散熱設(shè)計(jì),可靠性高,可應(yīng)用于惡劣環(huán)境,延長了其使用壽命;
3. 可以制作層數(shù)很高的電路基板,并可將多個(gè)無源元件埋入其中,免除了封裝組件的成本,在三維電路基板中,進(jìn)一步減小體積和重量;
4. 與其他多層布線技術(shù)具有良好的兼容性;
LTCC的應(yīng)用:
1. MEMS、驅(qū)動(dòng)器和傳感器等領(lǐng)域:LTCC內(nèi)埋置電容、電感等形成三維結(jié)構(gòu),從而大大縮小電路體積。在射頻電路的驅(qū)動(dòng)器、高頻開關(guān)等高性能器件中,三維結(jié)構(gòu)電路得以大量應(yīng)用,以適應(yīng)目前對(duì)該類電路體積和性能的要求。
2. 汽車電子領(lǐng)域:早前汽車電子線路放置于引擎室高溫、高濕環(huán)境且未完全封裝,因此要求電路板必須能夠耐受高溫、高濕的工作環(huán)境,還必須具有很高的工作可靠性,LTCC剛好滿足這一需求。
3. 通信器件領(lǐng)域:GSM和CDMA手機(jī)上的濾波器已被聲表面濾波器取代或埋入模塊基板中,而PHS手機(jī)和無繩電話上的濾波器則大多為體積小、價(jià)格低、由LTCC制成的LC濾波器,藍(lán)牙和無線網(wǎng)卡則從一開始就選用LC濾波器。由LTCC制成的濾波器包括帶通、高通和低通濾波器三種,頻率則從數(shù)十MHz直到5.8GHz。LC濾波器在體積、價(jià)格和溫度穩(wěn)定性等方面有其無可比擬的優(yōu)勢,其不斷受到廣泛重視就不難理解了。
4. 模塊基板領(lǐng)域:電子元件的模塊化已成為業(yè)界不爭的事實(shí),其中尤其以LTCC為首選方式。可供選擇的模塊基板有LTCC、HTCC(高溫共燒陶瓷)、傳統(tǒng)的PCB如FR4和PTFE(高性能聚四氟已烯)等。HTCC的燒結(jié)溫度在1500℃以上,與之匹配的難熔金屬如鎢、鉬/錳等導(dǎo)電性能較差,燒結(jié)收縮不如LTCC易于控制。LTCC的介電損耗比RF4低一個(gè)數(shù)量級(jí)。PTFE的損耗較低,但絕緣性都較差。LTCC比大多數(shù)有機(jī)基板材料可更好地控制精度。沒有任何有機(jī)材料可與LTCC基板的高頻性能、尺寸和成本進(jìn)行綜合比較。
5. 各式通信天線中的應(yīng)用:隨著5G通信頻率的升高,天線和射頻模組尺寸會(huì)更小、集成度更高。當(dāng)工作頻率≥30 GHz時(shí),天線尺寸將減小至毫米級(jí)甚至更小的級(jí)別,此時(shí)天線的設(shè)計(jì)方案將由現(xiàn)有的單體天線改為陣列天線,LTCC有望成為5G天線的核心集成技術(shù)。
Wifi和藍(lán)牙設(shè)備通信距離短,收發(fā)功率小,對(duì)天線的功率和收發(fā)特性要求不高,但對(duì)天線占PCB的面積和成本有較高的要求,LTCC技術(shù)有望廣泛用于Wifi/Bluetooth天線。
NFC天線用鐵氧體膜片通常采用LTCC技術(shù)制備,將多層流延制得的鐵氧體生帶疊成具有一定厚度的鐵氧體膜片。而近年來興起的貼片式NFC天線,可利用LTCC技術(shù)進(jìn)行層間線圈繞制和多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),充分利用鐵氧體芯片的空間,有效減小天線尺寸。
LTCC生瓷帶打孔是制造過程中關(guān)鍵的一環(huán),通孔孔徑、位置精度均直接影響基板的成品率和最終電性能,激光打孔是這一環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵且領(lǐng)先的工藝,傳統(tǒng)CO2激光打孔工藝存在熔渣、不平整的情況。華日激光利用超短脈沖皮秒激光,完美解決這一問題,效果圖如下: