LTCC生产方案工艺和概述部分

1、LTCC生产线项目方案 一概述 所谓低温共烧陶瓷 （Low-temperature cofired ceramics,LTCC） 技术，就是将低温烧结陶瓷粉制成厚 度精确而且致密的生瓷带，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 等工艺制出所需要的电路图形，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 IC 和有源器件，制成无源 /有源 集成的功能模块。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、不同性能的无源 元件集成在一个封装内有

2、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，LTC C技术是无源集成的主流技术。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 件的产品，整合型组件产品项目包含零组件（component）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的 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产品的开发比国外发达国家至少落后5年。这主要是由于电子终端产品发展滞后

3、造成的。LTCC 功能组件和模块在民用领域主要用于CSMCDMA口 PHS手机、无绳电话、WLA!和蓝牙等通信产品。 另外，LTCC技术由于自身具有的独特优点，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的自动化设计，生产、检测设备于一体，同时考虑军工生产的特点和厂家的 售后服务能力，是专门为贵所量身定制的解决方案。在方案的设计中地考虑到军工产品多品种、小批量和高质量 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 术含量较高和性能稳定的设备。 由于是多家制造商的设备连线使用，所以必须由集

4、成供应商统一安装调试和培训，并提供长期的工艺和设 备配套服务。 （二）项目发展的必要性 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，其目的是进行高密度LSI 产品的开发和生产技术研究，为封装产品的产业化提供技术支持。它的开发和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是国家的需要也是市场的需要。 2、微电子技术进步的需要。 信息产业是知识经济的支柱，作为其核心的微电子技术在不断迅猛发展，我国 的微电子技术，特别是 LSI 技术的发展却相对滞后，除管理决策，资金等因素外，封装技术的落后，也是一个重 要因素，建设 LSI 高密度封装产业基地，以强

5、大的科研和产品开发能力，以高质量的封装产品支持我国集成线路 行业的技术进步，具有十分重要的意义。 3、21 世纪国防战略的需要。 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、小化的需求相对应，国产的导弹、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，高密度陶瓷封装更是首当其冲。 4、市场的需要。 2010年后中国集成电路的消费将达到 1 000亿美元，约占世界市场的 20%，仅以现在应用 多的移动电话、笔记本电脑为例，国内诸如LCCC勺陶瓷封装产品的需求量10亿只以上，用于声表面波封装的无 引线陶瓷载体，仅京、圳两家公司年

6、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的生产能力，根 本无法满足市场需求。 （三）项目的技术支撑 （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的要求。而采取低温共烧陶瓷（Low Femperature Co-Fired Ceramic.LTCC技术制造多层基板，多层片式元件和多层模块是实现上述要求最有效途径。 用于系统集成的低温共烧陶瓷（LTCC: Low Femperature Co-Fired Ceramics ）多层基板中的共烧”有 两层意思。其一是玻

7、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、Ag-Pck Ag-Pt 等熔点较低的金属代替W.Mo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；其二是金属导体 布线与玻璃一陶瓷一次烧成，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的极大兴趣。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的地位。 90年代期间，LTCC 材料在大批量产品、中档位价格一性能比的应用领域得到推广。如汽车控制组件、硬盘读写放大器等。 低温共烧陶瓷（LTCC材料具有良好的性能

8、特征： 1、根据配料的不同，LTCC材料的介电常数可以在很大的范围内变动，可根据应用要求灵活配置不同材料特 性的基板，提高了设计的灵活性。如一个高性能的 SIP （system in a package系统封装）可能包含微波线路、高 速数字电路、低频的模拟信号等，可以采用相对介电常数小于 3.8的基板来设计高速数字电路；相对介电常数为 6-80的基板完成高频微波电路的设计；介电常数更多的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、易于实现高密度封装。 2、 LTCC材料具有优良的高频、高Q值、低损耗特性，加之共烧温度低，可以用 Ag、Ag-Pck Ag-P

9、t、Cu高 电导率的金属作为互连材料，具有更小的互连导体损耗。这些都有利于所高电路系统的品质因数，特别适合高频、 高速电路的应用。 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和集成度，IBM实现的产品已经达到一百多 层。NTT未来网络研究所以LTCC模块的形式，制作出用于发送毫米波段60GH濒带的SiP产品，尺寸为12mmX 12 mmX 1.2 mm, 18层布线层由0.1 mmX6层和0.05 mmX12层组成，集成了带反射镜的天线、功率放大器、带通滤波 器和电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1015um 4、LTCCT艺与薄膜多层布线

10、技术具有良好的兼容性，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；以LTCC技术制造的片式多层微波器件，可表面贴装、可承受波峰焊和再流焊等；在实 现轻、薄、短、小化的同时，提高可靠性、耐高温、高湿、冲振的特性，可适应恶劣环境。 5、 LTCC可以制作多种结构的空腔。空腔中可以安装有源、无源器件；LTCCB内可埋置（嵌入）无源器件； 通过减少连接芯片导体的长度及接点数，能集成的元件种类多，易于实现多功能化和提高组装密度；通过提高布 线密度和增加元器件集成度，可减少SiP外围电路元器件数目，简化与SiP连接的外围电路设计，有效降低电路 组装难度和成本。 6、基于LTCC

11、技术的SiP具有良好的散热性。现在的电子产品功能越来越多，在有限有空间内集成大量的 电子元器件，散热性能是影响系统性能和可靠性的重要因素。LTCC材料具有良好的热导率，其热导率是有机材料 的20倍，并且由于LTCC的连接孔采用的是填孔方式，能够实现较好的导热特性。 7、基于LTCC技术的SiP同半导体器件间具有良好的热匹配性能。LTCC的 TCE（热膨胀系数）与Si、GaAs InP等的接近，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料的SiP有着非同 一般的意义。 经过近30年的研究开发，LTCC技术在实用化方面取得实质性进展。目前，大尺寸，大容量基

12、板可以通过烧 结的控制技术大批量生产，明显降低成本；新的无机材料配方和工艺可降低高频损耗，使工作频率扩展到90GHz 以上；光刻的厚膜导体可与LTCC共烧，容昴形成线宽和间距均为50um的布线，会大大增强了 LTCC多层基板的高 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，给集成封装和微型 射频提供广阔前景。 （五）LTCC产品应用领域 目前，LTCC产品主要应用于下述四个领域： 1、 高密度多层基板。由低介电常数的LTCC材料制作。LTCC适合用于密度电子封装用的三维立体布线多层 陶瓷基板。因其具有导体电阻率低、介质的介电常数小、热导高、与硅芯片相

13、匹配的低热膨胀系数、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、小方向的发展，设备 工作频率的提高（如手机从目前的400900MH捉高到1.6GHz甚至3040GHZ,以及军用设备向民用设备的转 化，LTCC多层基板将以其极大的优势成为无线通信、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 范围及相应的电子设备系统。 超级计算机用多层基板。用以满足器件小型化、信号超高速化的要求。 下一代汽车用多层基板（EC部件）。利用其高密度、多层化、混合电路化等特点，以及其良好的耐热 性，作为一一代汽车电子控制系统部件，受到广泛注意。 高频部件（VC,

14、TCXO等）。对于进入GH濒带的超高频通信，LTCC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）。 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。 利用中介电常数的LTCC材料制作。介质芯片天线不 仅具有尺寸小，重量轻，较好的方向性，电气特性稳定等优点，而且具备低成本，大批量生产的经济上的优势。 它符合无线通信产品向轻、薄、短、小方的向发展的趋势，而成为近年来研究的热点。LTCC技术的成熟为介质芯 片天线的发展提供了强大的动力。 3、 多芯片组件（Multi-Chip Modules, MCIM利用低介电常数的LTCC材料，与Ag、Ag

15、-Pd Ag-Pt、Cu高 电导率金属的浆料图形共烧，形成三维布线的多层共烧基板，再经表面贴装将无源片式元件和多个裸芯片集成在 LTCC基板上，最后加盖密封形成多芯片组件（Multi-Chip Modules, MCIM与单芯片封装相比，MC可保证IC元 件间的布线最短。这对于时钟频率超过100MHZ勺超高速芯片来说，具有明显的优越性。MCM早在80年代初期就 曾以多种形式存在，最初是用于军事。当时是将裸芯片直接实装在 PCE上，或是多层金属一陶瓷共烧基板上；同 时IBM也曾将其应用在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

16、由于成本昂贵，MC大都用于军事、航天及大型计算机上。但随着技术的进步及成本的降低， MC将普 及到汽车、通信、工业设备、仪器与医疗等电子系统产品上。 MCME各种不同领域的特殊作用如下： 军事、航天：武器系统、汽车导航系统、卫星控制装置、高频雷达； 通信：电话、无线电传真、通信设备、同步光纤网络； 仪器设备：高频示波器、电子显微镜、点火控制/温度控制； 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； 消费：放像机、摄录放像机、数码相机、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。利用低介电常数的LTCC

17、基板和与之相容 的高介电常数的LTCC材料及高磁导率材料等，或直接利用现有的无源元件，可将四大无源元件，即变压器（T）、 电容器（0、电感器（L）、电阻器（R）嵌入多层布线基板中，与表面贴装的有源器件（如功率 MOS晶体管、IC 电路模块等）共同集成为一完整的电路系统，可有效地提高电路的封装密度及系统的可靠性、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，先进工业国家把半导体集成 电路称为“工业之父”，LSI芯片和电子封装技术在信息产业中扮演了十分重要的角色，随着电子产品的轻、薄、 短、小、高性能及

18、芯片向高集成度、高频率、超高I/0端子数方向发展，大规模集成电路（LSI）高密度陶瓷封装 的应用将越来越广泛。 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，而国内能供应的才20%据估计，2010 年后，中国集成电路的年消费将达到1000亿美元，约占当时世界市场的20%若其中50%B于电子封装，则年产 值将达到几千亿人民币。 2、 HTC（高温共烧多层基板和ALN基板的市场前景方面。HTCC多层基板和ALN基板，具有许多固有的优点， 如机械强度高、热导性能好，有广泛的用途。目前国内对HTC（基板和ALN基板的年需求量已分别超过100万怦和 5万怦，市场前景广阔。 3、 LTCC

19、低温共烧多层基板的市场前景方面。LTCC低温共烧多层基板除可用于DIP、LCCC PGA QFP BGA CSP MCI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）广泛应用于军事和空间技术通讯（包括电讯、无线电通讯、微波通讯、雷达、广播 和其他通讯、导航通讯）等。随着数字化技术的普及和工作频率的提高，LTCC的应用范围会急速扩大。 4、LCCC勺市场前景方面。LCC（一元引线陶瓷片式载体，主要用于晶体振荡器和声表面波滤波器表贴化外 壳（即使用LCCC进行封装）;由于晶体振荡器和声表面波滤波器应用极广，需要量极大。

20、而且随着高产量和高性 能的需求；对LCCC勺需求量也直线上升。通信和信息工业的迅速发展，有力带动了晶体振荡器市场的增长，其产 品也日趋小型化、表面贴装化和高精度化。近两年由于应用面不断扩展和需求量的增多，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TCX（型晶体振荡 器更为紧缺。据专家预测，今年的需求将继续增加，特别是表面安装款式的产品。台湾电气和电子制造商协会约 有14家成员工厂制造石英晶体器件，在台湾岛有10家，它们侧重生产高档级表面安装型SPXC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；信息工作和通信工作

21、对高档级表面安装振荡器的需求将急速增 长，今年的增长率将达到50%其中移动电话的需求将增长100%笔记本电脑的需求将增长40%台式电脑将增 长20%台湾产品的出口率也将大幅度增长，主要市场是美国、欧州、日本、韩国和新加坡。今年出口预计将增 长30%-40%随着需求的增长，制造商已满负荷生产。一些厂家正在扩大现有的生产能力，特别是表面安装款式 的产品，USI公司表面安装型晶体振荡器，其生产能力将增加一倍、HOSONI公司于今年初生产表面安装款式产品， 小型化和表面安装型晶体振荡器是台湾发展的主要趋势。VCXC型现在流行7.25mm25000GHZ谐振频率温度系数T f0,该材料能很好的与Ag电极

22、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。陈湘明等人研究的xMgO yZnO zAI2O3体系，得到介电常数为7 9, Qf值高达60, 000160, 000GHZ谐振频率温度系数接近零的微波介质材料，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。目前华中科技大学的吕文中等人研究的uZnO-vSiO2-WTiO2 uMgO-vSiO2- WCaO-XTiO和uCaO-vWO3- WTiO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。 国外一些公司的基板材料 公司 玻璃介质 陶瓷填充相 导

23、体 r ac/10-6 c -1 康宁 晶化玻璃 堇青石Au 5.2 3.4 杜邦 铝硼硅酸盐玻璃 AI2O3 Ag、Au 7.8 7.9 杜邦 晶化玻璃 堇冃石 Au 4.8 4.5 Hirachi 铅铝硼硅酸盐玻璃 讨 AI2O3 耳 CaZr O3 Pb/Ag 912 - NEC 硼硅酸盐玻璃 SiO2、堇青石 18 %49澎孔二氧化硅 亠Au 2.94.2 1.53.2 NEC 铅硼硅酸盐玻璃 AI2O3 SiO2 Ag/Pd 7.8 7.9 West ing house CuO B2O3 AI2( D3SiO2 Au 4.6 9.6 Ferro 晶化玻璃 一 Ag、Au Pd/ Ag

24、 60 7.0 Fyocera 铝硼硅酸盐玻璃 AI2O3 Au 7.9 7.9 Fyocera 铝硼硅酸盐玻璃 SiO2 Cu 5.0 4.4 (2)中介电常数材料体系。其又可分为: BiNbO4体系。纯BiNbO4艮难获得致密陶瓷，通常通过掺杂烧结助剂来改善其烧结特性，从而提高其微 波介电性能。Ko等在BiNbO4中掺入0.07wt%V20啣0.03wt%CuO即可在900C的低温下获得致密的陶瓷，其介 电性能为：s r=44.3 , Qf=22000GHZ,rf=2ppm/C。研究ZnO-B2O3 ZnO-B2O3-SiO2玻璃和 B2O3对 BiNbO4烧结特 性和微波性能的影响，发现

25、各边助剂通过液相烧结机制均能除低 BiNbO4烧结温度至920C, ZnO-B2O3-SQ2玻璃 和B2O3对介电性能尤其是Q值影响较大，添加1wt%ZnO-B2O3玻璃烧结的样品性能最佳，其s r=41, Qf=13500GHZ 但BiNbO4系与Ag电极材料会发生界反应，导致材料介电性能严重恶化，限制了该材料在多层微波频率器件中的 使用。 Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3- S体系。因其具有良好的微波介电性能和较低烧结温度 (-SiO2(R=Zn,Ba) 玻璃或是相同配方的氧化物混合，实现了 MgTiQ CaTiQ在900C下低温烧结，获得最佳介电性能力为：s r=8.5 , Qf=

26、8800 GHz Chen等采用相同方法，按 MgTiQ CaTiO/BaBSiO玻璃=50： 50(vol%)配比，也得到了在900C下烧 结致密的陶瓷，其最佳性能为：s r=13.2 , Qf=10000 GHz采用此类方法不足之处在于大量的玻璃或氧化物的加 入，大大的降低了材料的介电性能，而且多种物质的相互反应造成陶瓷相组成异常复杂，难以控制。童建喜等在 0.97 MgTiO3-0.03CaTiO3中添加 2Owt%L2O-BO-SiO2,陶瓷在 890C,获得陶瓷的介电性能为：s r=16.38 ,Qf=11640 GHz Tf= - 1.45ppm/C，并经实验证明该陶瓷材料可与Ag

27、电极共烧。Zn-TQ2系材料具有较好的微波介电特性， 并且能够在1000C以下烧结。为降低Zn-TiO2的结烧结温度，Kim等研究了添加BO的Zn-TQ2陶瓷特性，添加1wt% E2Q,陶瓷在875C烧结，获得的介电性能为：s r=2528, , Qf20000GHz t f= - 10+10ppm/C。虽然Zn-TQ2 的结烧结温度可降低到LTCC技术要求，且具有良好的微波性能，但相结构控制困难，且且采用BO3助烧剂的材料 配方无法流延成型。张启龙等通过添加ZnO-B2O-SQ2玻璃，实现ZnTiQ在900C的低温烧结，解决了添加BO产 生的料浆不稳定问题，已在正原电气股份有限公司产业化生产

28、。 ZnNb2O6体系。Zhang等研究了 CuO-B2O-V2O(Cu BiV)复合助剂对ZnNbO烧结和介电性能的影响。研究 表明：CuO Bid VG能与ZnO形成共溶液相，少量复合助剂能使ZnNbO的致密化温度由1150C降至870C。添 加 1.5wt%CuBiV的样品在 890C烧结获得最佳介电性能： 汀=32.69 , Qf=67100 GHz Tf= - 32.69pp m/C。Kim 等研究了 FeVO对ZnO-RONbzQ TiO R=Sn,Zr,Ce)介电性能的影响。弓I入RO部分取代TiO?，以调节材料的Tf 值，并添加一定含量的FeVO以实现陶瓷在900C烧结致密。在

29、ZnONbQ- 1.92TiO丸.08SnQ中添加2 wt%FeVO 陶瓷的微波介电性能最佳：汀=44 , Qf=13000 GHz Tf= - 9ppm/C。Zhang等采用相同方法在 ZnO -NbO_ 1.92TiO2-0.08SnO2中添加1.5 wt%CuOV2C5,陶瓷在860C烧结，获得的微波介电性能为： 汀=42.3 , Qf=9000GHz t f= 8ppm/ Co BaOTiO2体系。BaO-TiO体系中BaTi4Q和Bam具有优异的微波介电性能，但这两种陶瓷的烧结温度 都比较高(均高于1350C),目前的研究方法是加入大量烧结助剂来降低烧结温度，但介电性能大幅度下降。K

30、im 等在BaTi4Q中添加5wtw%ZnO(摩尔比1： 1)玻璃，使烧结温度隆至900C,获得介电性能为：汀=33, Qf=27000 GHz Tf= 7ppm/ Co Hua ng等研究了添加BaO- BO SiO 2玻璃的BaTiQ 0陶瓷性能，陶瓷在900 C可以烧结，微 波介电性能为：汀=13.2 , Qf=1150 GHz采有溶胶一凝胶工艺预先在BaTi9Q。粉体表面镀上BaTi(BO3)2膜，可阻 止陶瓷与玻璃在烧结过程中的瓜，保持介电性能的稳定。 (3)高介常数材料体系。其又分为： Bi 2O3 -ZnO-NbO体系。BizO -ZnO-NbO(简称为BZN)陶瓷具有烧结温度低

31、、 r高、t f可调等特点，可 与低Pd含量的Pd-Ag电极浆料甚至纯Ag电极浆料共烧，是由我国首创的一类低温度烧结不含铅的高频陶瓷材料， 刚开始被作为电容器材料。目前，BZN瓷研究取得圈套进展，使原电容器材料作为微波介质陶瓷材料成为可能， 为微波介质材料的探索提供了新的途径。Kagata对BO (CaO,ZnO)-Nb2O5体系也作了系统的研究，组成为 Bi18CaNlb2O5陶瓷在 950C下烧结时， r=59 , Qf=610 (3.7GHz , t f= 24ppm/C ;样品在-2520C和-2085C 之间的Tf值相近，说明CaO勺加入使材料的Tf接近线性关系；Bi2O- CaO-

32、 ZnO- Nbb陶瓷烧结温度925C, 此时的样品具有很高的 汀 和极低的t f,汀=79, Qf=360 (3.2GHz), Tf= 1ppm/C。Choi能使含量增加，有第 二相Bi4VQ1生成，介电损耗迅速增加。典型的低温烧结Bi2(Zn1/3Nb2/3-xVx) Q陶瓷介电性能为：汀=80, Qf=3000 GHz(6GHz,陶瓷与Ag电极共烧情况良好。 Li -Nb-Ti体系。Li2O-NbGTiO2(简称LNT)体系是一类重要的微波介质陶瓷材料，在某组分范围内组分 能形成固溶体Li1+x-Nb1-x-3y-Tix+4yO 3(简称为M相),M相具有较低的烧结的烧结温度(1100C

33、)和良好的微波 介电特性：&r=5578, Qf可达9000 GHz频率温度系数Tf可调。管恩祥以B2O3-ZnO-La2O玻璃为烧结助剂 对Li1.0-Nb0.6-Ti0.5O3陶瓷进行低温烧结研究，陶瓷在900C烧结，获得微波介电性能为：汀58, Q仕4800 GHz Tf11ppm/Co Albina等通过掺入V2O降低Li 2O-NbO-TiO2烧结温度，添加2wt% VQ,烧结温度T 1000GHz(6GHz) Tf =4ppm/C .陈尚坤等在 Ba(Nd0.85Bi0.15) 2“3Ti 1Q4 陶瓷中加入 2.5wt.%BaCuOCuO和 5wt.%BaO-BO-SiO2,陶瓷

34、在 950烧结，s r =60.2, Qf=2577GHz(5.6GHz, t f =25.1ppm/C, 可与Cu电极浆料低温共烧。In-SunCho等通过添加锂硼硅酸盐玻璃对BaO- (Nd1-xBix) 2O 4Ti Q系陶瓷进行低 温化研究。玻璃助剂Li 2O-BO-SiO2-AI 2O-CaO的添加，使BaO-(Nd0.8Bi0.2 ) Q 4TiQ的烧结温度由1300C降 到900 C,介电性能为； 汀=68,Qf=2200GH z, t f =55ppm/C。BaO-SflO-TiO?体系的介电常数 r可达 70-90.Kyung-Hoom Cho等人通过E2O和CuO掺杂对Ba

35、Si2Ti4O2陶瓷进行低温烧结研究同时加入10.0mo1%B3和 20.0mo1%Cu可使烧结温度由1350C降低到870C,其微波介电性能为：汀=61.47,Qf=4256GHz, t f=-9.25ppmC。 Jong-Hoo Paik等人在BasmTiO?中添加16.0.mo1%BaCu(B5)(BCB),在875C烧结,得到陶瓷的介电性能为, r =60,Qf=4500GHzf=- 30ppm/C。 高介微波介陶瓷材料在低温烧结方面研究取得了一定的发展，部分高介入陶瓷的烧结温度已降低到C。, 但其微波介电性能破坏较大，同时存在浆料配制困难、与银电极发生界面反应等技术问题，真正能使用的

36、材料较少。 因此仍需努力寻找新型低温烧结的高介电常数的微波介质陶瓷材料，以便能够满足多曾微波器件的需求。 3、LTCC材料的应用状况及展望 目前，在LTCC技术产业的推动下，开发能与AgA或Cu低温共烧的微波介质陶瓷材料已取得突破性进展， 已有较多的LTCC微波介质陶瓷相关文献和专利报道。因LTCC微波介质陶瓷的研究不仅仅涉及降低烧结温度，而 且应兼顾材料介电特性以及料浆制备、陶瓷与金属电极共烧等工程应用方面的问题，技术开发难度很大：介电 性能破坏严重：利用掺杂氧化物、低熔点玻璃来实现微波介质陶瓷的低温烧结是目前使用最广泛最有效的方法， 但在烧结温度大大降低的同时，也不同程度地降低了材料的微波

37、介电性能；难以配制粘度适中的料浆：如添加 B2O3 V2O5等烧结助剂的LTCC材料体系本身介电性能较好，但存在料浆粘度大、难以流延成型的问题；难以 保证陶瓷与电极材料的化学稳定性：部分介电性能优异的材料体系如 BiNbO4存在着与Ag电极发生界面的反应问 题，金属离子的扩散迁移会造成器件性能的恶化甚至失效；陶瓷微观结构缺陷的影响：这将影响微波器件的电 性能。 以上诸多因素造成目前微波介电陶瓷材料的研究大多停留在实验阶段，真正具有应用价值的LTCC微波介质 陶瓷材料不多。Ferro公司拥有(Zr,Sn)TiO3和(Ba,Nb) TiO3两种体系的LTCC微波介质陶瓷，其介电常数 r分 别为37

38、和83。国内正原电气股份有限公司拥有自主开发的介电常数 & r为9和27的LTCC微波材料研究开发了 多种不同设计、不同工作频率的带通滤波器、EMI滤波器、平衡滤波器、巴伦、多层天线、天线开关模块等微波 器件。国际上有Dupo nt、Ferro、Heraeus三家提供数种e r 10的陶瓷生带，国内开发LTCC器件的公司和研究 所也都在这些生瓷带，南波电子公司正在用进口陶瓷粉料，开发er为9.1、18.0、37.1、4的三种陶瓷生带，设 计研发不同工作频率的微波器件。 此外，为满足通信领域能集成化，从单个器件向由多个无源件与有源件组合的功能模块(MCM技术方向发 展需求，不同低温共烧陶瓷材料之

39、间实现多层复合的技术是今后发展趋势。目前，Heraeus已开发出相关产品， 国内浙江正原电气股份有限公司也已立项进行研究。 随着未来电子元器件的模块化以及电子终端产品的过剩，价格成本的竞争必定会更加激烈，国内产家最初 采用的原料、设计直接从国外打包进口的做法已经难以满足价格战的要求。 我过对LTCC材料的研究明显落后，开 发、优化拥有自主知识产权的新型LTCC材料体系和器件，不仅具有重要的社会效益而且具有显著的经济利益。 (二) LTCC系统集成的制作工艺 1、制作工作流程 LTCC系统集成的制作工艺包括下述几个步骤： 电路和结构设计：多层电路图的设计，层间互连孔的设计，带状线、微带线的电路模

40、拟、阻抗匹配计算， 信号延迟串扰计算；元器件的结构设计，散热计算热应力分析，可靠性分析。 生片流延：流延浆料配制，载体选择，除泡技术，流延片厚度及精度控制，烘干技术。 打孔，开窗户、制空腔：采用机械冲孔或激光打孔。最小孔径，最小孔距离。大批量、高效率制作层间 通孔，保证孔隙、孔距精度、内壁光滑。 浆料填孔；可采用丝网印刷法或注浆法，要保证填孔准确、饱满，不阴渗，不串孔。 丝网印刷：丝网印刷精度与浆料类型、粘度、网版类型，脱离高度，印刷压力，敌板速度及设备条件等 密切相关。 高分辨率布线：高频应用及高密度封装均需要高密度布线。死网印刷应保证线宽 /线间距达150/150,通 过光刻，用于贴装片式

41、元件的表层厚膜导体，线宽/线间距达150/150。 定位和层叠：随着层间孔径、孔距变小，线宽/间距变细，对定位精度提供越来越高的要求。生片上通孔 的多少，印刷图形的疏密都对叠层产生影响。一层的松弛或折叠都会对定位精度和叠层。 层压等静压：模压或等静压。压力、温度和加压时间对共烧制品的质量有很大影响。 脱脂和共烧：脱脂、烧成曲线的确定，收缩率控制，零收缩率烧结，翘曲度及表面粗糙度保证。 后处理：包括表面导体和电阻体的后烧成，表面贴装技术，引线连接（WB、戈U片、切分，LTCC莫块检测 等。 其工艺流程图如下： 2. 1流延 流延是一项相当精密的工艺，对于流延后的产品质量要求十分严格，以下几点可供

42、参考： a. 刮刀的表面光洁度 流延刮刀一般用工具钢制成，它的耐磨性好，使用寿命长，但需注意保养，每次使用后必须清洗干净，并 防止硬物刮伤表面，使刮刀保持光滑平整。光滑平整的刮刀是获得厚度均匀，表面光滑膜带的关键。 b. 浆料槽液面高度 浆料槽液面高度提高，浆料槽内的压力增大，使浆料通过刮刀间隙的流入速度增加，流延膜厚度增加，因 此维持液面高度均衡一致对控制流延膜厚度均匀性十分重要。大型的流延设备中通常需要带有液面传感器，控制 供浆阀门，控制液面高度变化在最小的幅度。 c. 浆料的均匀性 流延用浆料必须充分分散均匀，当有未分散好的硬块、 团聚体又未能过滤掉时膜带上就会产生疤痘状缺陷, 或因干燥

43、烧成收缩不同产生凹陷。因此必须重视浆料的制备，在使用前必须过筛去除这些硬块和团聚体。如果浆 料中有气泡，流延前必须进行除泡处理。 d. 流延厚度 刮刀间隙的厚度与实际烘干成型厚度，不会一致，应为在烘干过程中有溶剂等的挥发，在浆料稳定，流延 其他条件如流速，干燥温度一定的情况下，通常会有一个稳定的比例。一般可以通过流延试验得到有效的参数。 e. 制定并执行最佳的干燥工艺 流延出的浆料膜经过干燥才能从基板上剥落下来。因此，制定合适的干燥工艺是获得高质量膜带的重要因 素。如果干燥工艺制定不当，流延膜常会出现气泡、针孔、皱纹、干裂，甚至不易从基板上脱落等缺陷。制定干 燥工艺的原则是：确保溶剂缓慢发挥，

44、使膜层内溶剂的扩散速度与表面挥发速度趋于一致，防止表面过早硬化而 引起的后期开裂、起泡、皱纹等缺陷 2. 2打孔 生瓷片上打孔是LTCC多层基板制造中极为关键的工艺技术，孔径大小、位置精度均将直接影响布线密度与 基板质量。在生瓷片上打孔就是要求在生瓷片上形成（0.10.5 ） mn直径的通孔，或生成方孔和异形孔。 主要工艺问题： 1、LTCC基板材料、厚度与冲头压力、凹模间隙等关系； 2、位置精度控制。 2. 3印刷 LTCC基板每层上的电路图形（包括导带、电阻、电容、电感等无源器件）是通过精密丝网印刷实现的。影 响厚膜图形质量的关键因素众多，包括：丝网类型和目数、乳胶类型、印刷速率、刮板或辗

45、辊的硬度和接触角度、 压力和丝网的变形量等，必须严加控制。生瓷片上印刷的导体的厚度比一般厚膜工艺要求的厚度薄一些，各层生 瓷片之间的对位精度要高。 主要工艺问题： 1、导体浆料的性能（触变性和流动性） 2、丝网张力、刮板速度、刮板角度和接触距离等印刷工艺参数控制 2. 4小孔填充 小孔填充是为了填充生陶瓷片上的通孔，目前有两种方法，但在小孔比较小或要求比较高的场合一般都运 用专业的小孔机。 2. 5叠片 叠片也是LTC（生产中一道很重要的工序，叠片时除要求严格按照设计顺序外，还要求精确定位，以确保个 层之间图形的对准精确。批量生产中生瓷片上的定位孔是一种技术标准设计，无论基板尺寸的大小，在打孔

46、，金 属化，叠片，热压等工序中，都使用同样大小的基片，同样大小的和位置的定位孔。 2. 6热压 等静压成型是干压成型技术的一种新发展，但模型的各个面上都受力，故优于干压成型。该工艺主要是利 用了液体或气体能够均匀地向各个方向传递压力的特性来实现坯体均匀受力 2. 7烧结 影响烧结质量的因素主要有原料粉末的粒度，烧结温度，烧结时间，烧结气氛等，通常用以下物理指标来 衡量物料烧结质量的好坏：收缩率，机械强度，容重和气孔率 2、采用的材料、工艺、技术 采用的工艺有：先进的水溶性浆料流延新工艺； LTCC温共烧陶瓷新工艺。 采用的技术有：新品CAD设计软件及应用技术包括LCCCBGA MCMLCC（大

47、批量生产技术及CAM制造 软件系统，CAT在线测试系统技术；建立全线电脑网络化并实施全套 EDA技术；LTCC氐温共烧氧化铝陶瓷技 术；氨化铝（AIN）材料，先进的水溶性浆料流延、烧结、合成技术；精密印刷丝网制作技术。 采用的材料有：陶瓷粉末；金属浆料。 3、工艺中应解决的主要问题 针对LTCC勺应用目标，特别是在微波领域的应用，需要解决的问题有： 天线及R L、C等无源器件的集成； 高密度互连与三维（3D）封装； 通过沿用现有设备并减少分立元件数量，有效减低价格； 提高其机械强度和热导率，扩大其应用范围，提高可靠性； 改善热膨胀系数（TCB，保证与半导体材料的相容性； 进一步控制介电常数和介

48、电损耗，满足 RF微波及毫米波（w 90GHZ 零收缩率LTCC 后处理工序，如：检测、钎焊、键合、封装、RF特性分析及毫米波、阻抗匹配等。 （三）LTCC生产设备 微电子组装主流设备目前基本被国外厂家垄断，国外比较知名的厂商主要有：美国的PTC目前在 国内，北京三吉公司能提供全套的工艺设备，在国内有多家用户如14所，13所，北京无线电测量 研究所等 LTCC基板制作主流设备技术指标如下： （四）生产组织定员 1、生产组织 高密度陶瓷封装电子产品由拌合流延车间、生瓷车间、烧结钎焊车间、电镀车间、机加车间组织生产。 2、工作制度 本厂除烧结车间外一般为单班工作和每周工作5天，每天工作8小时，全年

49、工作254天。 单班三班 工人设计年时基数1758小时1758小时 设备设计年时基数1890小时1890小时 3、人员、面积和设备 人员本项目需人员210人，其中工人150人，生产管理人员10人，工程技术人员50人。 面积本项目需新建建筑面积6468血2,其中厂房4308血2,研发办公楼2160怦。 序号 车间名称 面积（m2） 1 拌合流延车间 780 2 生瓷车间 780 3 烧结钎焊车间 780 4 电镀车间 360 5 机加车间 360 6 车间办公室 408 7 公用动力站房 780 小计 4308 （五）水、电系统 1、给排水系统 （1）给水 水源。厂区给水从岳池县自来水管网接入，

50、弓I入管为 DN150引进水表为DN65（带旁通管DN150、供水 压力不低于0.15Mpa. 水质。在生产工艺中，除电镀、配利等工段需去离子水外（10m3/h）。其余用水，直接由自来水供给即可 满足要求。 给水系统。在厂区内形成由DN150管组成生产、生活、消防联合供水的环状管网，且在管网适当位置设 置消火栓，另外厂区内设400m3的生产、生活、消防合用水池及相应泵房，其中保证280m立方米为两小时室内外 消防水不被动用，各建筑物按消防要求设计室内消灭栓系统和配置手提式干粉灭火器。 （2）排水 排水采用雨、污分流，雨水经下水道排入园区排水管网；生活污水经化粪池处理后排放至园区污水管网； 生产

51、污水主要由电镀工艺产生的酸、碱废水和含氰废水。其中含氰废水进入处理池前平均浓度为4.268mg/l，其 中废水处理流程如下： 2、电力系统 研发办公楼内照明及动力设备用电负荷等级为三级，采用单电源供电。新建厂房内烧结炉等重要设备为 级负荷，采用双电源供电，其它设备及一般照明为三级负荷，采用单电源供电。 用电负荷计算采用需要系数法，照明及空调用电容量采用单位面积法估算，负荷计算结果如下： 厂房及公用动力站房： 设备安装功率：2974.4kW 计算负荷有功功率：1602.6 kW 计算负荷无功功率：1621.4kVAR 低压电容器无功补偿功率：-960 kVAR 计算机在功率（补偿后）：1408.

52、6kVA 研发办公楼、专家楼、： 设备安装容量：877.41kW 计算负荷有功功率：717.8 kW 计算负荷无功功率：760.3kVAR 低压电容器无功补偿功率：-480kVAR 计算机在功率（补偿后）：656kVA 重要设备荷安装容量： 重要生产设备：579kW 消防用电设备：90kW 应急照明：39kW 合计：708kW 五、建设条件 （一）区位优势明显。岳池县位于四川东部，华蓥山西麓，毗邻重庆、南充，处于重庆、成都等大城市经 济辐射圈内。隶属于一代伟人邓 小平故里一四川省广安市。全县总人口 116万，幅员面积1457平方公里，是传 统的农业大县。交通十分便利，县境内的沪（上海）蓉（成都）高速公路直通重庆和成都，并设有 3个互通式路 口，南（充）渝（重庆）高速公路直通重庆和南充，设有2个出口，距广安城区20公里，距重庆130公里，距成 都260公里，距南充40余公里；境内省道石（柱）南（充）公路横穿东西，仪（陇）北（碚）路、邻（水）遂（宁） 路纵贯南北；襄渝、达成铁路环绕东西北，年底开工建设的兰（州）渝（重庆）铁路穿境而过，在县城设有一个 二级货运站和三级客运站；嘉陵江、渠江在境内通航里程达 60公里，可水运直达重庆港。 （二）园区基础设施完善。广安市回乡创业园位于县城南侧，交