基于LTCC為基礎(chǔ)的多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可有效減小器件體積，是實(shí)現(xiàn)元器件向小型化、集成化、高可靠性和低成本發(fā)展的重要途徑。LTCC基板的制備核心技術(shù)是高質(zhì)量基片的坯體成型，目前的成型方法主要有流延、干壓、軋膜等，其中流延法生產(chǎn)效率高，自動(dòng)化水平高，成型坯體性能的重復(fù)性和尺寸的一致性水平高，是理想的LTCC基板的成型技術(shù)。

一、LTCC基片流延成型工藝流程

LTCC陶瓷基片流延工藝包括漿料制備、流延成型、干燥、脫脂、燒結(jié)等工序，其中最關(guān)鍵的是漿料的制備和流延工藝的控制。

流延法制備LTCC基片工藝流程

1、漿料制備——經(jīng)過(guò)球磨分散，脫泡處理后，漿料必須要分散均勻，具備一定的粘度和流動(dòng)性；

2、薄膜流延成型——薄膜流延成型機(jī)的設(shè)備精度高、薄膜走線速穩(wěn)定、干燥溫場(chǎng)均勻、要一定的自動(dòng)化程度；

3、成膜后處理——根據(jù)使用需求的不同薄膜還需要：分切切割、打孔、絲印、疊壓、溫等靜壓等處理；

4、脫脂燒結(jié)成瓷——根據(jù)固體粉體材料的不同，以及漿料中的試劑不同，脫脂燒結(jié)的溫度及時(shí)間各不相同，需要根據(jù)實(shí)際情況去設(shè)定；

二、LTCC基片的流延漿料的制備

1、流延漿料的制備要求

流延漿料是個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，漿料一般由粉料、溶劑、分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑和功能助劑組成。一種合適的流延漿料必須滿足以下幾個(gè)條件：

（1）干燥過(guò)程中沒有缺陷（如裂紋等）；

（2）流延片干燥后要有一定的強(qiáng)度，如可切割、鉆孔等；

（3）流延片要有非常均勻的微觀結(jié)構(gòu)和光滑平整的表面；

（4）流延片中的有機(jī)物可以通過(guò)熱分解后完全排除；

（5）流延片要有好的疊層性能，可用于疊層工藝；

（6）流延片要有非常好的燒結(jié)性能等。

并非所有的流延漿料都能滿足以上幾個(gè)條件，只有選擇好合適的粉料、分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑以及流延工藝的參數(shù) ，才可能滿足以上條件。同時(shí) ，還應(yīng)注意選擇分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑的純度，盡量減少同時(shí)引入的雜質(zhì) 。

2、流延漿料的影響因素

1）粉料

目前LTCC材料主要分三類：微晶玻璃體系、玻璃+陶瓷復(fù)合體系以及純陶瓷體系。流延成型的關(guān)鍵是粉體，粉體的化學(xué)組成和特性能夠影響甚至控制最終燒結(jié)材料的收縮和顯微結(jié)構(gòu)。粉體中不能有硬團(tuán)聚，否則會(huì)影響顆粒堆積以及材料燒結(jié)后的性能。

粉體的選擇必須考慮到以下技術(shù)參數(shù)：

（1）化學(xué)純度；

（2）顆粒大小、尺寸分布和顆粒形貌；

（3）硬團(tuán)聚和軟團(tuán)聚程度；

（4）組分的均一性；

（5）燒結(jié)活性；

（6）規(guī)模生產(chǎn)的能力；

（7）制造成本。

2）溶劑

在溶劑的選擇上首先要考慮如下幾個(gè)因素：

（1）必須能夠溶解分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑和其他添加劑成份；

（2）在漿料中具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠充分分散粉料而不與粉料發(fā)生反應(yīng)；

（3）能夠提供漿料系統(tǒng)合適的粘度；

（4）易于揮發(fā)與燒除；

（5）保證素坯無(wú)缺陷的固化；

（6）使用安全衛(wèi)生和對(duì)環(huán)境污染少且價(jià)格便宜。

目前最為常用的溶劑為有機(jī)溶劑和水，非水基流延成型工藝最大的缺陷在于所使用的有機(jī)溶劑（如甲苯、二甲苯等）具有毒性；水基流延成型工藝存在漿料中氣泡較多，不易除泡；陶瓷膜片柔韌性較差，強(qiáng)度不高，容易出現(xiàn)裂紋等缺陷。

3）分散劑

粉料在流延漿料中的分散均勻性直接影響著素胚膜的質(zhì)量，從而影響材料的致密性、氣孔率和力學(xué)性能等一系列特性。陶瓷顆粒在漿料中可靠地分散主要依靠?jī)蓚€(gè)因素。一個(gè)是利用電荷粒子間的排斥力，另一個(gè)是利用分散劑吸附于粒子表面的位阻作用。當(dāng)采用前一種時(shí)，控制粒子表面的電位是決定漿料穩(wěn)定性非常重要的一點(diǎn)。

水基系統(tǒng)中常用的分散劑為磷酸鹽、磷酸復(fù)鹽、天然鈉芳基磺酸、丙烯酸聚合物，有機(jī)系統(tǒng)中常用的分散劑為脂肪（三油酸甘油酯）、魚油、鯡魚魚油、磷酸鹽脂等。

生瓷片

4）粘結(jié)劑

在漿料混合生產(chǎn)過(guò)程中，粘結(jié)劑與其他有機(jī)材料的溶解度以及與無(wú)機(jī)材料粉體的可潤(rùn)濕性是很重要的因素，因此粘結(jié)劑的類型和種類對(duì)漿料的粘性行為有重要影響。

選擇粘結(jié)劑應(yīng)考慮的因素有：

（1）素胚膜的厚度；

（2）所選溶劑類型及匹配性，有利于溶劑揮發(fā)和不產(chǎn)生氣泡；

（3）應(yīng)易燒除，不留有殘余物；

（4）能起到穩(wěn)定料漿和抑制顆粒沉降的作用；

（5）要有較低的塑性轉(zhuǎn)變溫度，以確保在室溫下不發(fā)生凝結(jié)；

（6）考慮所用基板材料的性質(zhì)，要不相粘結(jié)和易于分離。

粘結(jié)劑按起作用的官能團(tuán)類型分為非離子、陰離子和陽(yáng)離子3類。在流延工藝中使用最多的是陰離子與非離子型的粘結(jié)劑，主要有乙烯基與丙烯基2類。在非水基料漿中常用的粘結(jié)劑PVB，聚丙烯酸甲酯和乙基纖維素等。在水基介質(zhì)中常用的粘結(jié)劑有聚乙烯醇、丙烯酸乳劑和聚丙烯酸胺鹽等。

5）增塑劑

陶瓷生帶用增塑劑需要的性能為：

（1）與樹脂粘結(jié)劑具有良好的相容性；

（2）高的沸點(diǎn)和低的蒸汽壓；

（3）高的可塑效率；

（4）熱、光、化學(xué)的穩(wěn)定；

（5）低溫下良好的彎曲性；

（6）增塑劑與其它材料接觸時(shí)不快速移動(dòng)等。

常用的增塑劑有聚乙二醇、鄰苯二甲酸酯和乙二醇等。

三、LTCC基片流延工藝的控制

1、生瓷帶厚度控制

Otsuka等和Chou等人發(fā)現(xiàn)提出了干坯厚度D與各種流延參數(shù)的關(guān)系式：

α：濕坯干燥時(shí)厚度收縮的系數(shù)

h：刀刃間隙高度

L：刀刃間隙長(zhǎng)度

η：漿料粘度

△P：刀刃間隙出口和入口的壓力差（通常由漿料層的高度決定）

V0：留言裝飾和支撐載體的相對(duì)速率

公式表明流延坯帶的厚度與刮刀和基帶間的厚度與刮刀和基帶的高度、基帶速度、漿料粘度、漿料槽液面高度及干燥收縮有關(guān)。

為了能夠精確地控制生帶厚度必須遵循以下原則：漿料混合均勻、粘度符合規(guī)定范圍；根據(jù)生帶厚度精確調(diào)整刮刀間隙；維持液面高度均衡一致；保證流延速度的穩(wěn)定。

2、干燥工藝優(yōu)化

漿料流出刮刀后即進(jìn)入干燥區(qū)進(jìn)行干燥，在生帶干燥過(guò)程中，根據(jù)溶劑的蒸發(fā)速率分為兩個(gè)階段。第一階段速率穩(wěn)定，第二階段速率下降。

因此，應(yīng)根據(jù)坯片的厚度、固相體積分?jǐn)?shù) 、粘結(jié)劑及塑性劑等有機(jī)物的含量，精確控制溫度、相對(duì)濕度及氣流速度，使溶劑以較慢的速度蒸發(fā)。使坯體充分進(jìn)行體積擴(kuò)散，盡可能消除氣孔，避免因局部收縮不均勻而導(dǎo)致卷曲變形或開裂。

3、脫脂工藝優(yōu)化

脫脂是通過(guò)加熱時(shí)有機(jī)添加劑產(chǎn)生分解，分解產(chǎn)物擴(kuò)散至表面揮發(fā)，再?gòu)谋砻鎿]發(fā)，整個(gè)過(guò)程一般在高溫度發(fā)生。因此，環(huán)境氣氛是重要因素。陶瓷粉體的特點(diǎn)決定了氧化或還原氣氛的選擇：

氧化物陶瓷基片：氧氣氛圍，但必須采取一些預(yù)防措施以避免難以控制的放熱反應(yīng)或甚至是有機(jī)排出物的燃燒。尤其對(duì)于大的不均勻的組分如多層片，這將導(dǎo)致局部應(yīng)力并使部件氧化。氧氣的含量必須限制在足夠低的濃度范圍內(nèi)以防止加熱連鎖反應(yīng)和有時(shí)不得不采用還原條件。
非氧化物陶瓷基片：非氧化氛圍，但是必須避免由于粘結(jié)劑分解而產(chǎn)生殘余碳。