高頻陶瓷pcb為何多采用多層低溫共燒陶瓷技術(shù)(LTCC)

高頻陶瓷pcb需要很好的導(dǎo)電性，主營應(yīng)用于高頻通訊行業(yè)。隨著微電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子元件小型化、高度集成化及模塊化的需求愈來愈迫切。然而，半導(dǎo)體器件僅僅是電子元器件的一部分（主動(dòng)元件，有源器件），另一部分用量巨大、種類繁多、功能各異的元器件是無源元件（被動(dòng)元件，主要是電阻類、電感類和電容類元件），這些元件的核心材料是各類功能陶瓷材料。多層低溫共燒陶瓷技術(shù)使得無源器件集成化成為可能了。

為什么高頻通訊陶瓷pcb多用低溫共燒陶瓷技術(shù)而不是LTCC陶瓷陶瓷技術(shù)?

1,什么是多層陶瓷基板技術(shù)

多層陶瓷基板技術(shù)（由流延法生片制造技術(shù)、過孔形成技術(shù)和多層疊層技術(shù)等結(jié)合的技術(shù)）由美國無線電（RCA）公司于20世紀(jì)50年代末期所開發(fā)，因?yàn)檫@些多層基板是用氧化鋁絕緣材料和導(dǎo)體材料（Mo、W、Mo及Mn，見下表3）在1600℃的高溫下共燒的，故而稱為高溫共燒陶瓷（Hightemperature co-firedceramics，HTCC，現(xiàn)指燒結(jié)溫度大于1000℃的共燒技術(shù)），以區(qū)別于后來開發(fā)的低溫共燒陶瓷。

20世紀(jì)80年代的中期，多層陶瓷基板的應(yīng)用使大型計(jì)算機(jī)性能（計(jì)算速度等）的得到有效提高，為了繼續(xù)提高安裝電路板的配線密度，使用了精細(xì)的導(dǎo)線，結(jié)果線路電阻增大，信號(hào)傳輸顯著衰減。為了解決這個(gè)問題，必須使用低電阻的材料材料替代（所有低電阻率的金屬如Cu、Au、Ag或者類似材料，其熔點(diǎn)都在1000℃左右，見表3）配線。為了使陶瓷材料能和這些金屬共燒，低溫共燒陶瓷的燒結(jié)溫度就必須低于1000℃，因此精確控制溫度在低電阻金屬的熔點(diǎn)（900~1000℃）以下是非常必要的。低溫共燒陶瓷技術(shù)的開發(fā)（LTCC）為實(shí)現(xiàn)低損耗、高速度和高密度封裝目的起到非常重要的意義。

2，多層低溫共燒陶瓷技術(shù)LTCC與低溫共燒陶瓷(LTCC)的區(qū)別

                     表1：低溫共燒陶瓷VS高溫共燒陶瓷

LTCC典型材料。顧名思義，低溫共燒陶瓷是陶瓷和金屬在低溫下一同燒成的，它的主要材料是金屬和陶瓷。低溫共燒陶瓷所用的金屬是高電導(dǎo)材料（Ag、Cu、Au及其合金，如Ag-Pd、Ag-Pt、Au-Pt等）

                    表2：低溫共燒陶瓷和高溫共燒陶瓷主要材料比較

                   表3：導(dǎo)體材料的電阻率和熔點(diǎn)、

3，LTCC低溫共燒陶瓷基板是工藝流程

      典型的多層陶瓷基板的基本制造過程如下圖2。首先，陶瓷粉末和有機(jī)黏結(jié)劑混合配成漿料，用刮刀法將料漿流延成陶瓷薄片（生片，這種生片在燒結(jié)前柔軟如紙）。生片各層間開有導(dǎo)電過孔，采用絲網(wǎng)印刷方法用導(dǎo)電糊膏將線路圖案印在生片上。印刷的生片按層排列，加熱并施加壓力，以實(shí)現(xiàn)疊層（生片中的樹脂在疊層膠接時(shí)起到粘接的的作用）。隨后將導(dǎo)體金屬和陶瓷一同煅燒，排出其中的有機(jī)膠，最終獲得陶瓷基板。需要注意是，注意制造過程與最終產(chǎn)品的尺寸精度和材料質(zhì)量的變化。

                                                          圖2：典型的多層陶瓷基板的制造過程

為了在基板內(nèi)埋入多樣無源功能器件，需要將不同材料的生片進(jìn)行疊層，由于采用的薄層材質(zhì)不同，將這些材料進(jìn)行共燒需要非常高的技術(shù)。在低溫共燒陶瓷中實(shí)現(xiàn)集成，由于是嵌入層內(nèi)，在設(shè)計(jì)時(shí)是相當(dāng)自由的。而且，可以根據(jù)功能要求來選擇特殊的專用材料。無源功能可以整合在低溫共燒陶瓷內(nèi)，此時(shí)介電常數(shù)大約為5的低介材料層用做信號(hào)配線，使之能高速傳輸，介電常數(shù)大約為15的中介材料層用做濾波器，介電常數(shù)1000或更高的高介材料層用做消除信號(hào)噪聲、電壓補(bǔ)償?shù)取?/span>

                                       圖3：低溫共燒陶瓷基板可埋入多樣的無源功能器件

4，LTCC低溫共燒陶瓷技術(shù)的特征和核心應(yīng)用

在集成無源器件方面，和印刷樹脂板相比，低溫共燒陶瓷有三大優(yōu)勢(shì)，即高頻特性、熱穩(wěn)定性和電容量。在高頻應(yīng)用中，低溫共燒陶瓷也非常適合制作集成基板和電子器件。陶瓷材料的tanδ比樹脂材料的tanδ小，而且，低溫共燒陶瓷的tanδ是用以制作印刷電路板的FR４材料的1/3。與樹脂印刷電路板相比，低溫共燒陶瓷更適合于高頻應(yīng)用。

低溫共燒陶瓷產(chǎn)品可分成三個(gè)類型：即模塊、基板/封裝及分立器件。所有類型的產(chǎn)品目前

都在商業(yè)化的無線通信中得到應(yīng)用。

                              表4：低溫共燒陶瓷產(chǎn)品的分類

低溫共燒陶瓷技術(shù)主要應(yīng)用在射頻模塊封裝?？蓱?yīng)用于手機(jī)等移動(dòng)電子設(shè)備的射頻模塊：電視調(diào)諧器、無限LAN、藍(lán)牙(Bluetooth?)、超寬帶(UWB)、前端模塊(FrontendModule)、功率放大器、聲表面波濾波器(SAWFilter)、雙工器(Duplexer)。圖片來源：京瓷 TDK官網(wǎng)。

    由此可見，低溫共燒陶瓷基板技術(shù)（LTCC），在高頻通訊的應(yīng)用是比較多的，陶瓷濾波器、陶瓷天線等。更多陶瓷基板技術(shù)咨詢金瑞欣特種電路，金瑞欣特種電路是專業(yè)的陶瓷基板生產(chǎn)廠家，多年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，值得信賴！