LTCC是一種低溫共燒陶瓷,將低溫燒結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,內外電極可分別使用銀、銅、金等金屬,在900℃下燒結,制成三維空間互不干擾的高密度電路或三維電路基板。
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與其它集成技術對比,LTCC優勢:
1.?陶瓷材料具有優良的高頻、高速傳輸以及寬通帶的特性;
2.?適應大電流及耐高溫特性要求,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,在三維電路基板中,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;
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LTCC的應用:
1.?MEMS、驅動器和傳感器等領域:LTCC內埋置電容、電感等形成三維結構,從而大大縮小電路體積。在射頻電路的驅動器、高頻開關等高性能器件中,三維結構電路得以大量應用,以適應目前對該類電路體積和性能的要求。
2.?汽車電子領域:早前汽車電子線路放置于引擎室高溫、高濕環境且未完全封裝,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.?通信器件領域:GSM和CDMA手機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手機和無繩電話上的濾波器則大多為體積小、價格低、由LTCC制成的LC濾波器,藍牙和無線網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,頻率則從數十MHz直到5.8GHz。LC濾波器在體積、價格和溫度穩定性等方面有其無可比擬的優勢,其不斷受到廣泛重視就不難理解了。
4.?模塊基板領域:電子元件的模塊化已成為業界不爭的事實,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)、傳統的PCB如FR4和PTFE(高性能聚四氟已烯)等。HTCC的燒結溫度在1500℃以上,與之匹配的難熔金屬如鎢、鉬/錳等導電性能較差,燒結收縮不如LTCC易于控制。LTCC的介電損耗比RF4低一個數量級。PTFE的損耗較低,但絕緣性都較差。LTCC比大多數有機基板材料可更好地控制精度。沒有任何有機材料可與LTCC基板的高頻性能、尺寸和成本進行綜合比較。
5.?各式通信天線中的應用:隨著5G通信頻率的升高,天線和射頻模組尺寸會更小、集成度更高。當工作頻率≥30 GHz時,天線尺寸將減小至毫米級甚至更小的級別,此時天線的設計方案將由現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。
Wifi和藍牙設備通信距離短,收發功率小,對天線的功率和收發特性要求不高,但對天線占PCB的面積和成本有較高的要求,LTCC技術有望廣泛用于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技術進行層間線圈繞制和多層結構設計,充分利用鐵氧體芯片的空間,有效減小天線尺寸。
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LTCC生瓷帶打孔是制造過程中關鍵的一環,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,激光打孔是這一環節中的關鍵且領先的工藝,傳統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:
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來源:武漢華日
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