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低温共烧陶瓷_LTCC_技术在材料学上的进展.pdf

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第卷第期无机材料学报、 年月, 文章编号一一一 低温共烧陶瓷技术在材料学上的进展 王悦辉,周济,崔学民,沈建红 清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京 摘要低温共烧陶瓷技术是近年发展起来的令人瞩目的整合组件技术,已经成为无 源集成的主流技术,成为无源元件领域的发展方向和新的元件产业的经济增长点本文叙述了 低温共烧陶瓷技术的特点、制备工艺、材料制备相关技术和国内外研究现状以及未来 发展趋势 关键词低温共烧陶瓷无源集成玻璃陶瓷微波介质 中图分类号,文献标识码 引言 随着微电子信息技术的迅猛发展,电子整机在小型化、便携式、多功能、数字化及高可 靠性、高性能方面的需求,进一步推动了电子元件日益向微型化、集成化和高频化的方向 发展,这就要求基板能满足高传播速度、高布线密度和大芯片封装等要求低温共烧陶瓷 技术,是近年来兴起的一种令人瞩目的多学科交叉 的整合组件技术,涉及电路设计、材料科学、微波技术等广泛的领域由于它在信息时代 为各种电子系统的元器件以及模块小型化、轻量化提供了比较好的解决途径,因此在国内 国际上越来越受到重视,广泛用于基板材料、封装材料以及微波器件材料等其中该种基 板被用作第五代电子元件组装用基板,已经成为无源集成的主流技术,成为无源元件领域 的发展方向和新的元件产业的经济增长点目前,材料在日本、美国等发达国家已 进入产业化、系列化和可进行材料设计的阶段川许多材料生产厂家可以提供配套 系列产品但在国内仍属于起步阶段,拥有自主知识产权的材料体系和器件几乎是空白 国内目前陶瓷材料基本有两个来源一是购买国外陶瓷生带二是生产厂从 陶瓷材料到生带自己开发随着未来制品市场中运用制作的组件数目逐渐被 模块与基板所取代,终端产品产能过剩,价格和成本竟争日趋激烈,元器件的国产 化必将提上议事日程,这为国内产品的发展提供了良好的市场契机国内现在急需 开发出系列化的、拥有自主知识产权的瓷粉料,并专业化生产用陶瓷生带系 列,为产业的开发奠定基础 的技术概况 ,’,的技术特点 收稿期刁一,收到修改稿日期书一 荃金项目国家计划国家计划 作者简介王悦辉一,女,博士后通讯联系人周济 无机材料学报卷 技术是于年休斯公司开发的新型材料技术,是将低温烧结陶瓷粉制成厚度 精确而且致密的生瓷带,在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制 成所需要的电路图形,并将多个被动组件如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、荆 合器等埋入多层陶瓷基板中,然后叠压在一起,内外电极可分别使用银、铜、金等金属, 在“下烧结,制成三维电路网络的无源集成组件,也可制成内置无源元件的三维电路 基板,在其表面可以贴装和有源器件,制成无源有源集成的功能模块 工艺流程见图图为典型的组件结构示意图由此可知,采用工 艺制作的多芯片组件具有可实现芯片封装、内埋置无源元件及高密度电路组装的功能 一 即‘,玉一玉 几一沪一了 。二黑攫皿 糕黯, 仙助二明‘一,即 丫毛日一, 必口团日魔 而一 。 呢翔叭加公日玉扣岌 助 图工艺流程图 与其他集成技术相比,具有以下 特点一劝根据配料的不同, 材料的介电常数可以在很大范围内变 动,增加了电路设计的灵活性陶 瓷材料具有优良的高频、高和高速 传输特性使用电导率高的金属 材料作为导体材料,有利于提高电路 系统的品质因数制作层数很高 的电路基板,易于形成多种结构的空 腔,内埋置元器件,免除了封装组件 、主, 几竺的成本减少连接芯片导体的长度与 鹅、四日 接点数可制作线宽拼的细线 图制作组件结构电路,实现更多布线层数,能集 刀成的元件种类多,参量范围大,于实 现多功能化和提高组装密度可适应大电流及耐高温特性要求,具有良好的温度特性, 如较小的热膨胀系数,较小的介电常数稳定系数基板材料的热导率是有机叠层板 的倍,故可简化热设计,明显提高电路的寿命和可靠性与薄膜多层布线技术具有良 期王悦辉,等低温共烧陶瓷技术在材料学上的进展 好的兼容性,二者结合可实现更高组装密度和更好性能的混合多层基板和混合型多芯片组 件易于实现多层布线与封装一体化结构,进一步减小体积和重量,提高可靠性、耐高 温、高湿、冲振,可以应用于恶劣环境非连续式的生产工艺,便于基板烧成前对每一 层布线和互连通孔进行质量检查,有利于提高多层基板的成品率和质量,缩短生产周期, 降低成本 技术由于自身具有的独特优点,用于制作新一代移动通信中的表面组装型元器 件显现出巨大的优越性如移动通信中采用技术制作的型、滤波器、 频率合成组件、变换器、功率放大器、蓝牙组件等均己获得越来越广泛的应用 技术对陶瓷材料的要求 技术目前主要包括设计技术、生磁瓷料带技术和混合集成技术生磁瓷料 带技术主要是指四大无源器件材料的低温烧结黑白陶瓷技术,包括电容器陶瓷、电阻器陶 瓷、电感器