低温共烧陶瓷技术是一种将多层陶瓷基板与高导电性金属导体在低温下共同烧结,从而形成高密度、高可靠性三维电路系统的先进电子封装技术。自20世纪80年代问世以来,LTCC已成为微波射频、航空航天及汽车电子等领域的核心工艺。
一、技术原理
LTCC技术的核心在于“低温”与“共烧”。传统陶瓷烧结温度通常高于1600℃,只能使用钨、钼等高熔点但导电性差的金属。而LTCC采用特殊的玻璃-陶瓷复合材料(如微晶玻璃),将烧结温度降低至850℃-900℃。这一温度区间允许使用导电性很佳的银(Ag)、金(Au)甚至铜(Cu)作为导体浆料。
其工艺流程主要包括:首先将陶瓷粉体制成流延生瓷带;接着利用激光打孔实现层间互连通孔,并填充导体浆料;然后在生瓷带上印刷电路图形和无源元件(电阻、电容、电感);随后将多层生瓷带叠压在一起;最后在900℃左右的低温炉中进行共烧,使陶瓷与金属同步致密化,形成坚固的整体结构。
二、性能特点
1.优异的三维集成能力:LTCC支持数十层甚至上百层的布线,可将无源元件埋入基板内部,大幅减小模块体积和重量,实现系统级封装(SiP)。
2.高频特性:陶瓷材料具有低介电常数、低介电损耗和高绝缘电阻,信号传输延迟小,非常适合高频、高速及毫米波应用。
3.良好的热匹配性与可靠性:其热膨胀系数可与硅芯片及多种金属良好匹配,减少热应力;同时具备耐高温、耐潮湿、气密性好等优点,能在恶劣环境下稳定工作。
4.设计灵活性:允许在同一基板上集成不同功能的电路层,支持复杂拓扑结构设计,且易于实现电磁屏蔽。
三、应用领域
1.通信与射频前端:广泛应用于5G/6G基站滤波器、功率放大器、天线阵列及手机射频模组,是解决高频信号损耗的关键方案。
2.汽车电子:用于毫米波雷达传感器、电池管理系统(BMS)及发动机控制单元,适应车载高温振动环境。
3.航空航天与国防:在相控阵雷达、卫星通信载荷及制导系统中,LTCC组件的小型化和高可靠性至关重要。
4.医疗与工业传感:应用于植入式医疗设备、高温压力传感器及工业物联网节点。
综上所述,LTCC技术凭借其独特的低温共烧工艺和三维集成优势,正推动着电子设备向小型化、高频化和高可靠化方向飞速发展,是现代电子制造的重要支柱。
低温共烧陶瓷电路技术(Low Temperature Co-fired Ceramic)-即LTCC技术是指在生瓷带上利用激光打孔,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,并将多个电子元件安放在其中,然后叠压在一起在约900℃下烧结,形成对外密封,内部互不干扰的三维电子模块的IC封装技术。
LTCC可以解决硅基芯片无法实现的具体应用要求。针对问题和挑战如下:
•高温、快速升温、高湿、腐蚀性环境。
•空间狭小/不足。需要产品长期可靠性。
•适用于电子系统级封装(SOP),智能传感器,特殊条件下信号处理模块等解决方案。
•根据客户特殊需求,我公司专业工程师可以为您设计合适的电路并进行电子模块/封装定制服务。
典型应用:
•EUV极紫外光定位传感器,在EUV极紫外光照射的特殊温度下保持稳定性。