LTCC是什么？工艺流程及优缺点介绍

1 什么是LTCC技术

低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC）技术是MCM(多芯片组件)中的一种多层布线基板技术。它将多层未烧结的陶瓷生瓷材料叠在一起烧结，形成一个集成式陶瓷多层材料，再在表面组装各种芯片和无源电路(如滤波器、功分器、电容、电感、耦合器、射频过渡)等，其基本结构如图

2 LTCC技术的优点

LTCC技术由于其突出的优点使得其在各种雷达、通信、消费类电子等领域得到了广泛的应用。它的主要优点在于：

(1) LTCC陶瓷材料是人工配方，可选择范围很广，可以适应不同应用的要求，增加了设计的灵活性，也降低了大规模生产的成本。

(2) 电路的导电材料一般选择导电率和熔点较高的金、银等，Q值高，损耗小，工艺简单成熟。

(3) LTCC可以多层布板，不仅提高了射频电路设计的灵活性，还可以在顶层组装芯片和无源元件，大大提高了模块的集成度。

(4) 陶瓷基板耐高温，密封性能好，可以配合管壳进行气密封装，提高产品的环境适应性和可靠性。

(5) 陶瓷材料热膨胀系数与集成电路工艺(如硅、砷化镓等)相匹配，有利于芯片的组装。

3 LTCC技术的缺点

LTCC技术也有自身的一些缺点：

(1) 生瓷材料是在高温900°左右进行烧结的，由于热胀冷缩，恢复常温时材料的大小会发生收缩，一般为10%左右。在射频电路中，任何尺寸的微小变化都可能会造成电路性能改变。收缩率的控制成为LTCC技术一个非常关键，也较难控制的问题。

(2) LTCC技术使得模块集成密度提高的同时，带来了热量集中的问题，而陶瓷材料本身导热性很差，只能通过金属化过孔来改善。一方面，其散热效果仍然不理想，特别是集成功率放大器时几乎难以承受;另一方面，大量的过孔又会带来收缩率控制难的问题。

4 LTCC技术的工艺流程

典型的LTCC工艺流程如下图。包括浆料配制、球磨、流延、切片、打孔、内印、叠层、静压、切割、烧结、外电极制作、性能测试等。

(1)浆料配制及流延：浆料配制就是将特定的材料(如碳酸钙、碳酸钡、氧化镁等)按照一定的比例混合配制，配制后通过球磨均匀化处理得到符合要求的生磁粉，将生磁粉配制成浆料注入流延头中形成密度致密、厚度均匀、强度良好的生瓷片，然后再将生瓷片进行干燥处理。

(2)切片及打孔：切片就是将生瓷片按照一定的规格比例进行切割，打孔就是按照实际电路设计的要求打用于连接上下层电路的过孔，打孔方式一般有两种，分别是机械打孔和激光打孔，由于通孔的质量及精度严重影响到布线的精度，并且激光打孔具有速度快、精度高、质量高的特点，因此在实际应用中大都采用激光打孔的方法。

(3)内印：内印主要包括两部分，首先是对已经打完过孔的生瓷片进行填孔，然后使用银浆在每层生瓷片表面按照电路设计要求的图案进行印刷，内印前一般先在CAD软件中将实际元件中每层电路图案按照一定的比例阵列，然后按照阵列后的图案制备内印丝网，最后通过定位到通孔的位置进行印刷。

(4)叠层与切割：叠层是在叠层机上对已经印刷好的生瓷片按照元件设计图案层的顺序进行叠层，通过控制压力使不同层的生瓷片结合在一起。叠层好的生瓷片先通过静压机压制成型，然后再对已经压制成型的生瓷片，按照上文阵列后的网版中每个元件之间的分界线进行切割，从而得到分立的元件。

(5)排胶共烧：排胶就是在烧结前将层压后产生的粘胶排出，由于在层压时压力的控制问题会对排胶产生一定的影响，压力过大时排胶会产生气泡，压力过小时会产生分层，从而导致收缩率一致性较差。共烧则是根据不同的材料设置不同的温度烧结制成陶瓷。

(6)测试及可靠性检查：LTCC产品的最后一道工序就是测试及可靠性检查，测试主要是性能测试，为了知道加工完成的器件是否满足客户的指标要求，可靠性检查主要是评估收缩率及检查外观是否有裂痕、颜色是否过暗等物理缺陷，最后还要做相应的可靠性实验，例如耐压试验、温度实验等

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