1、LTCC生产方案工艺和概述部分LTCC生产线项目方案一. 概述所谓低温共烧陶瓷 （Lowtemperature cofired ceramics,LTCC） 技术, 就就是将低温烧结陶瓷粉制成厚 度精确而且致密得生瓷带 ,作为电路基板材料 ,在生瓷带上利用机械或激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等 工艺制出所需要得电路图形，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起,在900C烧结,制成三维电路网络得无 源集成组件,也可制成内置无源元件得三维电路基板 ,在其表面可以贴装 IC 与有源器件,制成无源/有源集成得功 能模块。总之，利用这种技术可以成功地制造出各种高技术LTCC产品。多个不同类型、不
2、同性能得无源元件集成 在一个封装内有多种方法，主要有低温共烧陶瓷（LTCC）技术、薄膜技术、硅片半导体技术、多层电路板技术等。目 前丄TC C技术就是无源集成得主流技术。LTCC整合型组件包括各种基板承载或内埋各式主动或被动组件得产品, 整合型组件产品项目包含零组件（ponents）、基板（substrates）与模块（modules ）。LTCC（ 低温共烧陶瓷 ）己经进入产业化阶段 ，日、美、欧洲国家等各家公司纷纷推出了各种性能得 LTCC 产品。LTCC在我国台湾地区发展也很快。LTCC在 2003年后快速发展，平均增长速度达到17、7%国内LTCC产品得开发比国外发达国家至少落后5年。
3、这主要就是由于电子终端产品发展滞后造成得。 LTCC功能组件与模块在民用领域主要用于CSM,CDMA PHS手机、无绳电话、WLA与蓝牙等通信产品。另外,LTCC技术由于自身具有得独特优点，在军事、航天、航空、电子、计算机、汽车、医疗等领域均获得 了越来越广泛本推荐方案集成当今世界先进得自动化设计 ， 生产、检测设备于一体 ， 同时考虑军工生产得特点与厂家得售 后服务能力， 就是专门为贵所量身定制得解决方案。 在方案得设计中地考虑到军工产品多品种、 小批量与高质量要 求地特点 ， 在选用设备时以完整性、灵活性、可靠性为原则 ， 其中在一些关键环节采用了一些国外较先进及技术含 量较高与性能稳定得
4、设备。由于就是多家制造商得设备连线使用 ， 所以必须由集成供应商统一安装调试与培训 ， 并提供长期得工艺与设 备配套服务。（ 二） 项目发展得必要性1、 国家发展需要。 九五期间国家投巨资建设 LSI 高密度国家重点工业性试验基地 ，其目得就是进行高密度 LSI 产品得开发与生产技术研究 ， 为封装产品得产业化提供技术支持。它得开发与研究成果直接为产业化服务 ， 在 试验基础上， 尽快建设产业基地不仅就是国家得需要也就是市场得需要。2、 微电子技术进步得需要。 信息产业就是知识经济得支柱 ，作为其核心得微电子技术在不断迅猛发展 ，我国 得微电子技术，特别就是 LSI 技术得发展却相对滞后 ，除
5、管理决策，资金等因素外，封装技术得落后， 也就是一个重 要因素， 建设 LSI 高密度封装产业基地 ，以强大得科研与产品开发能力 ，以高质量得封装产品支持我国集成线路行 业得技术进步，具有十分重要得意义。3、 21 世纪国防战略得需要。 陶瓷封装产品以高可靠、高性能、小型化、多功能为其特点 ， 这正与电子装备 短、薄、轻、小化得需求相对应 ， 国产得导弹、卫生、计算机、通讯、指挥系统。尤其以高可靠、抗干扰、长寿命 为首要指标 ， 高密度陶瓷封装更就是首当其冲。4、 市场得需要。 2010年后中国集成电路得消费将达到 1000亿美元，约占世界市场得 20%，仅以现在应用多 得移动电话、笔记本电脑
6、为例，国内诸如LCCC得陶瓷封装产品得需求量10亿只以上，用于声表面波封装得无引线 陶瓷载体，仅京、圳两家公司年需求量就在 1、 8亿只以上，以目前国内两家企业一家研究所得生产能力 ，根本无法 满足市场需求。（ 三 ） 项目得技术支撑（四）LTCC技术优势现代移动通讯、 无线局域网、 军事雷达等正向小型、 轻、高频、多功能及低成本化发展 ， 对元器件提出轻量、 小型、高频、高可靠性、价格低廉提高集成度得要求。而采取低温共烧陶瓷 （Low Femperature CoFired Ceramic、 LTCC技术制造多层基板，多层片式元件与多层模块就是实现上述要求最有效途径。用于系统集成得低温共烧陶
7、瓷 （LTCC :Low Femperature CoFired Ceramics） 多层基板中得“共烧”有两层 意思。其一就是玻璃与陶瓷共烧，可使烧结温度从1650C下降到900C以下，从而可以用Cu Ag AgPd AgPt等熔 点较低得金属代替WMo等难熔金属做布线导体，既可大大提高电导率，又可在大气中烧成；其二就是金属导体布线 与玻璃陶瓷一次烧成 ， 便于高密度多层布线。80年代初，低温共烧陶瓷（LTCC材料达到商业化水平,引起了高密度互联电路设计者得极大兴趣。LTCC多层 基板很快在各种高性能、中小批量产品、军事、航空等应用领域确立了举足轻重得地位。 90年代期间丄TCC材料 在大批
8、量产品、中档位价格性能比得应用领域得到推广。如汽车控制组件、硬盘读写放大器等。低温共烧陶瓷（LTCC材料具有良好得性能特征：1、 根据配料得不同丄TCC材料得介电常数可以在很大得范围内变动，可根据应用要求灵活配置不同材料特性 得基板，提高了设计得灵活性。如一个高性能得 SIP（system in a package 系统封装）可能包含微波线路、高速数 字电路、低频得模拟信号等，可以采用相对介电常数小于 3、 8得基板来设计高速数字电路；相对介电常数为 680得 基板完成高频微波电路得设计 ；介电常数更多得基板设计各种无源元件 ，最后把它们层叠在一起烧结完成整个 SIP 器件。便于系统集成、易于
9、实现高密度封装。2、 LTCC材料具有优良得高频、高Q值、低损耗特性，加之共烧温度低，可以用Ag AgPd AgPt、Cu高电导 率得金属作为互连材料 ， 具有更小得互连导体损耗。这些都有利于所高电路系统得品质因数 ， 特别适合高频、高速 电路得应用。3、 LTCC基板采多层布线立体互连技术，可以大大提高布线密度与集成度，IBM实现得产品已经达到一百多层。 NTT未来网络研究所以LTC（模块得形式，制作出用于发送毫米波段60GH频带得SiP产品,尺寸为12mmX 12mmX 1、 2 m，18层布线层由0、1 mX6层与0、05mX12层组成，集成了带反射镜得天线、功率放大器、带通滤波器与电
10、压控制振荡器等元件。LTCC材料厚度目前已经系列化，一般单层厚度为1015um4、 LTCC工艺与薄膜多层布线技术具有良好得兼容性，二者结合可实现更高组装密度与更好性能得混合多层 基板与混合型多芯片组件；以LTCC技术制造得片式多层微波器件，可表面贴装、可承受波峰焊与再流焊等；在实现 轻、薄、短、小化得同时 ，提高可靠性、耐高温、高湿、冲振得特性 ，可适应恶劣环境。5、 LTCC可以制作多种结构得空腔。空腔中可以安装有源、无源器件；LTCC层内可埋置（嵌入）无源器件；通 过减少连接芯片导体得长度及接点数 ，能集成得元件种类多 ，易于实现多功能化与提高组装密度 ；通过提高布线密 度与增加元器件集
11、成度，可减少SiP外围电路元器件数目，简化与SiP连接得外围电路设计，有效降低电路组装难度 与成本。6、 基于LTCC技术得SiP具有良好得散热性。现在得电子产品功能越来越多，在有限有空间内集成大量得电 子元器件，散热性能就是影响系统性能与可靠性得重要因素。LTCC材料具有良好得热导率，其热导率就是有机材料 得20倍，并且由于LTCC得连接孔采用得就是填孔方式，能够实现较好得导热特性。7、 基于LTCC技术得SiP同半导体器件间具有良好得热匹配性能。LTCC得 TCE热膨胀系数）与Si、GaAs InP等得接近，可以在基板上直接进行倒芯片（flip chip，FC） 组装，这对于采用不同芯片材
12、料得SiP有着非同一般 得意义。经过近30年得研究开发丄TCC技术在实用化方面取得实质性进展。目前，大尺寸，大容量基板可以通过烧结 得控制技术大批量生产，明显降低成本；新得无机材料配方与工艺可降低高频损耗，使工作频率扩展到90GHz以上； 光刻得厚膜导体可与LTCC共烧，容昴形成线宽与间距均为50um得布线，会大大增强了 LTCC多层基板得高密度性； 平面电阻，电容，电感材料与LTCCM有结构相容性，将这些无源器件嵌入LTCC中,给集成封装与微型射频提供广阔 前景。（五）LTCC产品应用领域目前丄TCC产品主要应用于下述四个领域：1、高密度多层基板。由低介电常数得LTCC材料制作。LTCC适合
13、用于密度电子封装用得三维立体布线多层 陶瓷基板。因其具有导体电阻率低、介质得介电常数小、热导高、与硅芯片相匹配得低热膨胀系数、易于实现多 层化等优点，特别适合于射频、 微波、毫米波器件等。 目前，随着电子设备向轻、 薄、短、小方向得发展，设备工作 频率得提高（如手机从目前得400900MH提高到1、6GHz甚至3040GHz），以及军用设备向民用设备得转化 丄TCC 多层基板将以其极大得优势成为无线通信、军事及民用等领域重要发展方向之一。下表列出了使用频率范围及相 应得电子设备系统。1超级计算机用多层基板。用以满足器件小型化、信号超高速化得要求。2下一代汽车用多层基板(ECUD部件。利用其高密
14、度、多层化、混合电路化等特点,以及其良好得耐热性, 作为一一代汽车电子控制系统部件 , 受到广泛注意。3高频部件(VCO,TCXC等)。对于进入GH濒带得超高频通信丄TCC多层基板将在手机、GPS定位系统等 许多高频部件广泛使用 (参照表)。4光通信用界面模块及HEM模块。2、 多层介质谐振器、微波天线、滤波器等微波器件。 利用中介电常数得LTCC材料制作。介质芯片天线不 仅具有尺寸小,重量轻,较好得方向性,电气特性稳定等优点,而且具备低成本,大批量生产得经济上得优势。 它符合 无线通信产品向轻、薄、短、小方得向发展得趋势，而成为近年来研究得热点。LTCC技术得成熟为介质芯片天线 得发展提供了
15、强大得动力。3、 多芯片组件(MultiChip Modules,MCM。利用低介电常数得LTCC材料,与Ag AgPd AgPt、Cu高电导率 金属得浆料图形共烧，形成三维布线得多层共烧基板，再经表面贴装将无源片式元件与多个裸芯片集成在 LTCC基 板上，最后加盖密封形成多芯片组件(MultiChip Modules,MCM)。与单芯片封装相比,MCM可保证IC元件间得布线 最短。这对于时钟频率超过100MHZ得超高速芯片来说，具有明显得优越性。MC早在80年代初期就曾以多种形式 存在,最初就是用于军事。当时就是将裸芯片直接实装在PCE上,或就是多层金属一陶瓷共烧基板上；同时IBM也曾 将其
16、应用在3081型大型计算机上,采用混合电路技术把100块IC实装在30层陶瓷基板上,称之为热导组件(TCM。以前由于成本昂贵,MCM大都用于军事、航天及大型计算机上。但随着技术得进步及成本得降低，MCM各普及 到汽车、通信、工业设备、仪器与医疗等电子系统产品上。MCME各种不同领域得特殊作用如下：1军事、航天：武器系统、汽车导航系统、卫星控制装置、高频雷达；2通信： 电话、无线电传真、通信设备、同步光纤网络 ；3仪器设备 ： 高频示波器、电子显微镜、点火控制 / 温度控制；4咨询:IC存储卡、超级计算机、大型计算机、计算机辅助设计/制造系统、个人计算机；5消费： 放像机、摄录放像机、数码相机、
17、高清晰度电视机。4、 无源器件嵌入式系统封装(System in a Package,Sip)基板。利用低介电常数得LTCC基板与与之相容得 高介电常数得LTCC材料及高磁导率材料等，或直接利用现有得无源元件，可将四大无源元件，即变压器(T)、电容器 (C)、电感器(L)、电阻器(R)嵌入多层布线基板中，与表面贴装得有源器件(如功率MOS晶体管、IC电路模块等) 共同集成为一完整得电路系统 ,可有效地提高电路得封装密度及系统得可靠性、保密性 ,特别适用于移动通信、军 事雷达、航空航天等领域(一)国内外市场我们已经进入信息时代。目前 , 电子信息产业已成为世界性支柱与先导产业 , 先进工业国家把
18、半导体集成电 路称为“工业之父”丄SI芯片与电子封装技术在信息产业中扮演了十分重要得角色，随着电子产品得轻、薄、短、 小、高性能及芯片向高集成度、高频率、超高I/O端子数方向发展,大规模集成电路(LSI)高密度陶瓷封装得应用 将越来越广泛。1、 电子封装市场前景方面。目前国内每年大约需要 140亿片芯片,而国内能供应得才 20%。据估计,2010年 后,中国集成电路得年消费将达到 1000亿美元,约占当时世界市场得 20%,若其中 50%用于电子封装,则年产值将达 到几千亿人民币。2、 HTC(高温共烧多层基板与ALN基板得市场前景方面。HTC(多层基板与ALN基板,具有许多固有得优点， 如机
19、械强度高、热导性能好，有广泛得用途。目前国内对HTC(基板与ALN基板得年需求量已分别超过100万怦与 5万怦,市场前景广阔。3、 LTCC低温共烧多层基板得市场前景方面。LTCC低温共烧多层基板除可用于DIP、LCCC PGA QFP BGA CSP MCM等各种封装制品外，还可用于计算机主板、高速电路基板、功率电路基板、汽车电子电路基板等。 LTCC 还可代替混合集成电路(HIC)广泛应用于军事与空间技术通讯(包括电讯、无线电通讯、微波通讯、雷达、广播与其她通讯、导航通讯）等。随着数字化技术得普及与工作频率得提高丄TCC得应用范围会急速扩大。4、 LCC（得市场前景方面。LCC（一元引线陶
20、瓷片式载体，主要用于晶体振荡器与声表面波滤波器表贴化外壳（即使用LCCC进行封装）；由于晶体振荡器与声表面波滤波器应用极广,需要量极大。而且随着高产量与高性能得需 求;对LCCC#需求量也直线上升。通信与信息工业得迅速发展,有力带动了晶体振荡器市场得增长,其产品也日趋 小型化、表面贴装化与高精度化。 近两年由于应用面不断扩展与需求量得增多 ,造成市场供应紧缺,售价也有上升, 刺激制造商千方百计增加产量；日水晶体振荡器生产虽已增加,仍供不应求,尤其TCXO型晶体振荡器更为紧缺。据 专家预测,今年得需求将继续增加 ,特别就是表面安装款式得产品。 台湾电气与电子制造商协会约有 14家成员工厂 制造石
21、英晶体器件,在台湾岛有10家，它们侧重生产高档级表面安装型SPX（产品,属于标准封装晶体振荡器。每只 价格约 0、 8美元,专家估计;信息工作与通信工作对高档级表面安装振荡器得需求将急速增长 ,今年得增长率将达 到 50%,其中移动电话得需求将增长 100%、笔记本电脑得需求将增长 40%、台式电脑将增长 20%。台湾产品得出口 率也将大幅度增长，主要市场就是美国、欧州、日本、韩国与新加坡。今年出口预计将增长 30%-40%随着需求 得增长, 制造商已满负荷生产。 一些厂家正在扩大现有得生产能力 , 特别就是表面安装款式得产品 ,USI 公司表面安 装型晶体振荡器,其生产能力将增加一倍、HOS
22、ONI公司于今年初生产表面安装款式产品，小型化与表面安装型晶 体振荡器就是台湾发展得主要趋势。VCXO型现在流行7、25mM 5、OmM 1、Omn尺寸,主要用在LAN卡、机顶盒、 FM调制器、自动频率控制及锁相环电路等方面，1998年以来,共应用日趋火爆，目前新型VCX得尺寸就是6、OmM 3、 5mrh（ 1、0mm与 5、0mrh（ 3、0mrh（ 1、0mnSPXOl面安装型最小尺寸为 6、0mrh（ 3、5mnh25000GHZ皆振频率温度系数T f0,该材料能很好得与Ag电极匹配，可以用于多层介质开线，巴伦、 各类滤波器等多层频率器件设计生产。陈湘明等人研究得 xMgO yZnO
23、zAI2O3体系,得到介电常数为79,Qf值 高达60,000160,000GHZ谐振频率温度系数接近零得微波介质材料，该材料可应用于高频陶瓷电容器、温度补偿 陶瓷电容器或微波基板等。目前华中科技大学得吕文中等人研究得 uZnOvSiO2 WTiO2 uMgOvSiO2 WCaOXTiO?uCaOvWO3 WTi体系,具有低介电常数、低损耗与近零谐振频优选法温度系数，可用于通讯系统中介质天线、介质 基板等微波无器件。国外一些公司得基板材料公司玻璃介质陶瓷填充相导体ac/106康宁晶化玻璃堇冃石Au5、2L3、4杜邦铝硼硅酸盐玻璃Al2O3Ag、Au7、87、9杜邦晶化玻璃堇冃石Au4、84、5Hirachi铅铝硼硅酸盐玻璃AI2O3壽CaZr O3Pb/Ag912一NEC硼硅酸盐玻璃SiO2、堇青石18 %49澎孔二氧化硅圭Au2、94 21、53 2NEC铅硼硅酸盐玻璃AI2O3 SiO2Ag/Pd7、87、9West ing houseCuO B2O3 AI2(D3SiO2Au4、6
