低温共烧陶瓷_LTCC_材料的应用及研究现状.pdf

低温共烧陶瓷材料的应用及研究现状崔学民等

低温共烧陶瓷材料的应用及研究现状‘

崔学民周济沈建红缪春林

清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京

摘要主要概述低温共烧陶瓷一。,简称材料的应用和研究现状,
认为利用低温共烧陶瓷技术将多种元器件复合或将其集成在多层陶瓷基板中是今后信息功能陶瓷发展的一个重要方
向,在我国应大力发展具有自主知识产权的技术。
关键词低温共烧陶瓷高温共烧陶瓷厚膜电子封装电子元器件

,,,

一

,一

一,一,,

,

近年来,信息技术的发展要求高速数据和高电流密度传输,

、,技术
电子线路日益向微型化集成化和高频化的方向发展这就对电
子元件提出了尺寸微小、高频、高可靠性、价格低廉和高集成度从国内外技术的应用领域来看,主要应用于以下
的要求。低温共烧陶瓷。甲一,个方面一‘
是年由休斯公司开发的新型材料技术川。它采用厚〔高频无线通讯领域基于材料具有优异的高频
膜材料,根据预先设计的结构,将电极材料、基板、电子器件等一性能,同时还具有低成本、高集成度等特点
次性烧成,是一种用于实现高集成度、高性能的电子封装技术。航空航天工业领域例如,美国的空间系统制造公司
图综合比较了厚膜技术、和技术的优劣,可以玩为满足通讯卫星上控制电路。产线宽,每层
看出,技术集中了厚膜技术和高温共烧陶瓷技术个以上通孔的一组件的电路要求,选用了杜邦公司的
一。,的优点,摒弃了二者明材料技术。

、、、
显的缺点,比之有更广阔的应用前景。目前,普遍应用于存储器驱动器滤波器传感器等电子元器件领域

、
多层芯片线路模块化设计中,它除了在成本和集成封装方面的可以通过埋植内电容内电感等形成三维结构,缩小电路

。
优势外,在布线线宽和线间距、低阻抗金属化、设计的多样性及体积,提高电性能日本太阳诱电公司采用插人应力释放层的方

,。
优良的高频性能等方面都显现出诱人的魅力。法研制出了。规格的片式叠层组合元件山二
技术流程比较复杂,图为典型的制备技术

·
工艺流程图仁,。,“,,、,〕。
流延片的制备采用不同的配比,可以制备出各种性能
的流延片生带,目前世界上提供流延片生带的生产厂家
有、、、、。

、、、、、

、、中国的台湾殆李德电子工业股份有
限公司和原电子工业部所等。
流延片的下料、打孔流延生带可采用切割机、激光或冲

。

、床进行切割通孔质量的好坏直接影响布线的密度和通孔金属
图,厚膜技术与技术的比较
化的质量,通孔过大或过小都不易形成盲孔。生带的打孔主要有

、国家计划项目号计划项目号
崔学民男,年生,博士一一。
材料导报年月第卷第期

图技术工艺流程图

种方法钻孔、冲孔和激光打孔。激光法所打孔的精度和孔径

,,,材料应用
都比较合适而且打孔速度高所打孔易于形成盲孔是最理想的

。
的打孔方法目前,低温共烧陶瓷材料实现的方法主要有

··
通孔填充通孔填充是制造基板的关键工艺之种〔,一”“‘,一川①掺入适量的烧结助剂低熔点氧化物或低熔点
,、
一其方法有厚膜印刷丝网印刷和导体生片,
玻璃进行液相活性烧结即陶瓷十玻璃复合体系②采用化学
。

填充法、
法制取表面活性高的粉体③尽可能采用颗粒度细主晶相合成
导电介质的印刷共烧导电体的印刷可采用传统的厚膜
的。
。温度低材料④采用微晶玻璃或非晶玻璃这种方法根据材
丝网印刷和计算机直接描绘通孔填充和导电介质的印刷是生

。料的不同用途而分别使用基板材料主要采用第一种和
带金属化的两部分
。,
、第四种方法而电子元器件材料则不尽相同例如在
叠层热压及切片将印制好的导体和形成互连通孔的
一一一一
生瓷片,按预先设计的层数和次序依次叠放,在一定的温度和压系中加人玻璃等可使烧结温度

,一一
力下粘接在一起形成一个完整的多层基板坯体。叠层中精确定下降至在系中加人系玻璃
位是制造多层结构的基础。切片工艺是将多层生瓷坯体切成更可使烧结温度低于。。,但烧结助剂降温有限,而且会影响

、、
小的部件或其他形状,可通过钻石轮划片超声切割激光切割器件的性能,如介电损耗等。为了获得更低烧结温度、介电性能

。
等种方法来实现更好控制的陶瓷,人们把注意力放在了易实现低温烧结的陶瓷

、
排胶共烧由于技术需要将电介质材料如电材料体系上,如、、、、等。这些材
、、
容基板等磁介质材料如电感等和导电材料包括银电极,,
料体系本身烧结温度低一般在少掺人少量玻璃或
,“
等各种材料以叠层的形式交叠并一次性烧成其共烧技术是瓶、、、
低熔点的氧化物如等可实现左
”。

颈这是因为共烧过程中必须克服以下困难①界面反应和界。
右低温烧结
面扩散会影响器件的性能、可靠性以及显微结构的变化②不同
用的、
、材料对电路性能起关键作主要是介质损耗介
介质层间在致密化速率烧结收缩率及热膨胀速率等方面的失