低温共烧陶瓷（LTCC)材料简介及其应用
电子科技大学微电子与固体电子学院
张一鸣 22
一、简介
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且致密的生瓷带，作为电路基板材料，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，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在900℃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多种办法，主要有低温共烧陶瓷（LTCC）技术、薄膜技术、硅半导体技术、多层电路板技术等。目前LTCC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式主动或被动组件产品，整合型组件产品项目包含零组件、基板与模块。
二、LTCC技术特点
LTCC与其他多层基板技术相比较，具有以下特点：
1.易于实现更多布线层数，提高组装密度；
2.易于内埋置元器件，提高组装密度，实现多功能；
3.便于基板烧成前对每一层布线和互联通孔进行质量检查，有利于提高多层基板的成品率和质量，缩短生产周期，降低成本；
4.具有良好的高频特性和高速传输特性；
5.易于形成多种结构的空腔，从而可实现性能优良的多功能微波MCM；
6.与薄膜多层布线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；
7.易于实现多层布线与封装一体化结构，进一步减小体积和重量，提高可靠性；
LTCC工艺流程如图所示。由此可知，采用LTCC工艺制作的多芯片组件具有可实现IC芯片封装，内埋置无源元件及高密度电路组装的功能。
与其他集成技术相比，具有以下特点：
1.根据配料的不同，LTCC材料的介电常数可以在很大范围内变动，增加了电路设计的灵活性；
2.陶瓷材料具有优良的高频、高Q和高速传输特性；
3.使用电导率高的金属材料作为导体材料，有利于提高电路系统的品质因数；
4.制作层数很高的电路基板，易于形成多种结构的空腔，内埋置元器件，免除了封装组件的成本，减少连接芯片导体的长度与接点数，可制作线宽<50um的细线结构电路，实现更多布线层数，能集成的元件种类多，参量范围大，于实现多功能化和提高组装密度；
5.可适应大电流和耐高温特性要求，具有良好的温度特性，如较小的热膨胀系数，较小的介电常数稳定系数。LTCC基板材料的热导率是有机叠层板的20倍，故可简化热设计，明显提高电路的寿命和可靠性；
6.与薄膜多层布线技术具有良好的兼容性，二者结合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；
7.易于实现多层布线与封装一体化结构，进一步减小体积和重量，提高可靠性、耐高温、高湿、冲振，可以应用于恶劣环境；
8.非连续式的生产工艺，便于基板烧成前对每一层布线和互连通孔进行质量检查，有利于提高多层基板的成品率和质量，缩短生产周期，降低成本。
三、LTCC基板、封装材料
目前已开发的LTCC基板材料很多，大致可分为三大类：
1.陶瓷-玻璃系（微晶玻璃）：烧结过程中，玻璃晶化成低损耗相，使材料具有低介电损耗，这种工艺适用于制作20-30GHz器件；
2.玻璃加陶瓷填充料复合系：玻璃作为粘结剂使陶瓷颗粒粘结在一起，玻璃和陶瓷间不发生反应并要求填充物在烧结时与玻璃形成较好的浸润。填充物主要是用来改善陶瓷的抗弯强度，热导率等，此时玻璃不仅作为粘结剂，而且在烧结过程中玻璃和填充料反应形成高Q
值晶体，材料的性能由烧结工艺条件控制，如烧结升温速率，烧结温度，保温时间等；
3.非晶玻璃系，国内外研究集中在“微晶玻璃”系和“玻璃+陶瓷”系，但扔存在“微晶玻璃”系材料烧结温度难于低于900℃和“玻璃+陶瓷材料难于高致密化而使材料介电常数比较大，介电损耗过大等问题，还不能完全满足多层电路性能的要求。
3.1玻璃-陶瓷体系
玻璃一陶瓷体系一般是由硼和硅构成基本的玻璃网状组织，这些玻璃的构成物加上单价或双价碱性的难以还原的氧化物类元素可以重建玻璃的网状组织。该玻璃材料在烧结前是玻璃相，在烧结过程中，经过成核与结晶化过程成为具有结晶相的陶瓷材料。掌握玻璃的成核和析晶规律，有效地控制成核和析晶是得到所需性能玻璃陶瓷的关键。控制晶化依赖于有效地成核。不同的热处理过程可以得到不同粗细的晶粒，如果成核温度过高或过低、成核时间过短，则玻璃体中晶核浓度过低，在后期将可能长成粗达几十微米的晶粒；如果晶体生长期保温时间过短，则不能长成必要的晶相百分比；只有在恰当的成核温度和成核时间，才能获得足够的晶核浓度，有利于成长足够的细小晶粒和必要的结晶率．晶体生长温度和时间也很关键，温度过高则可能使晶核重新溶入或使试样变形；温度太低或保温时间过短则使晶粒成长不足，结晶率过低．因此，确定适当的热处理制度是决定最后材料性能的关键之一．
一般这种玻璃一陶瓷材料以堇青石(2MgO-2A1203·5Si02)系玻璃一陶瓷、钙硅石(CaO．Si02) 玻璃一陶瓷及锂辉石(Li20·A1203·4S102)等最为著名115j。另外，也有钙长石系里的钙长石玻璃．陶瓷．以上都采用硅酸盐类的玻璃一陶瓷材料，添加P205、Li20、B203、Zr02、ZnO、Ti02、Sn02中1，--,3种添加物组成，其烧结温度均在850—1050。C之间，介电常数及热膨胀系数均小． Ca-B—Si—O体系材料作为封装材料得到了广泛的研究，几年才开始被作为低介高频陶瓷材料研究．其离子具有较低的极化强度，在850。C烧结时经致密化成硼酸钙，其复合介电常数为6。
3.2玻璃+陶瓷
玻璃加各种难溶陶瓷填充相系统是目前最常用的LTCC材料。填充相主要有A1203、Si02、堇青石、莫来石等，玻璃主要是各种晶化玻璃．该系统主要包括结晶化玻璃．氧化铝复合系和结晶化玻璃一其他陶瓷复合系．结晶化玻璃和其他陶瓷的复合系主要包括蓝晶石
(A1203·Si02)、锂辉石(Li20·A1203·4Si02)、硅灰石(CaO·Si02)、硅酸镁(MgO·Si02)、四硼酸锂等与Li20．K20—Na20一A120a—B203一Si02玻璃的混合体，其烧结温度在900C 左右。这种方法不仅工艺简化，成分易控制，而且烧结时的密度快速增长移向较高温度，有利于烧尽来自生片和浆料的有机物和降低基板的高温变形。此类低温共烧陶瓷介质材料具有较低的介电常数、较小的温度系数、较高的电阻率和化学反应稳定性等特性。
3.3单相陶瓷
商用LTCC生片多以高性能的玻璃陶瓷体系作为基板材料为主，材料中各组分较多，组成复杂，共烧时要求各组成间的烧结特性匹配和化学性能兼容．多相系统的存在增加了与导体材料相互作用的可能性，降低了材料的可靠性．因此需要开发新的材料系统，减少LTCC生片材料组分．因此无玻璃组分的单相陶瓷材料引起人们的重视．此类材料，已开发的主要品种为硼酸锡钡陶瓷(BaSn(B03)2)和硼酸锆钡陶瓷BaZr(B03)2，烧结范围都在900℃一1000℃
烧成。这些系统的结晶度较高，从而高温高湿度状态下也并不引起Ag布线的迁移。Matjaz valant等研究了锗酸钙、硅酸钙和碲酸钙三种单相低烧结温度材料的烧结性能、介电性能以及与Ag导体间的作用。实验结果表明碲酸钙材料烧结温度最低，但介电常数较大，并与Ag导体发生反应．硅酸钙具有较低的介电常数和损耗，但烧结温度较高．锗酸钙具有较低的介电常数和损耗，且烧成温度适当，是最具有发展潜力的LTCC材料，通过进一步细化粉体或添加少量烧结助剂，使烧结温度降低至900℃以下。
3.4LTCC微波元器件材料
采用LTCC技术将多种元器件复合或集成在多层陶瓷基板中已经成为当今电子电路研究发展的主流技术．对于不同介电常数和组成的两种材料的共烧匹配性以及如何减少相互间的反应活性等是研究的重点．若两者烧结无法匹配或兼容，烧结之后将会出现界面层分裂的现象；如果两种材料发生高温反应，其生成的反应层又将影响原来各自材料的特性。应用LTCC技术的陶瓷材料应具备以下几个要求： (1)烧结温度一般应低于950。C，以便和Ag、Cu等导体共烧；(2)介电常数和介电损耗适当，一般要求Q值越大越好；(3)谐振频率的温度系数矸应小；(4)陶瓷与内电极材料等无界面反应，扩散小，相互之间共烧要匹配；(5)粉体特性应利于浆料配制和流延成型等国际上微波介质材料与器件行业一方面为了缩小器件的体积而开发高介电常数的材料体系。
四、LTCC布线材料
对金属材料有如下要求：1)金属粉的物理性质适于丝网漏印细线和填满通孔； 2)浆料与基板生片粘合剂的有机体系兼容；3)金属粉末的烧结行为与基板生料的烧结行为匹配，控制收缩达到好的面间整体性，烧结时的收缩差异不能造成基板变形；4)烧结后的导带有高的电导率．LTCC通常使用的导体材料有铜、银、金和银／钯、金／钯．其中铜系统是研究的热点，是较为理想的导体材料，具有电导率高、成本低、抗电迁移性良好等特点。
五、发展现状
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造成的。LTCC功能组件和模块组要用于CSM，CDMA和PHS手机、无绳电话、WLAN和蓝牙等通信产品，除40多兆的无绳电话外，这几类产品是国内近4年才发展起来的。深圳南玻电子有限公司引进了目前世界上最先进的设备，建成了国内第一条LTCC生产线，开发了多种LTCC产品并已投产，如片式LC滤波器系列、片式蓝牙天线、片式定向耦合器、片式平衡-不平衡转换器、低通滤波器阵列等，性能已达到国外同类产品水平，并已进入市场。目前，南玻电子正在开发LTCC多层基板和无线传输用的多种功能模块。
国内目前尚不能生产LTCC专用工艺设备。拒不完全统计，国内南玻电子引进了一条完整的LTCC生产线，另外约有4家研究所已经正在引进LTCC中试设备，开发LTCC功能模块。
香港青石集成微系统公司长期从事微波电磁场的研究与LTCC产品的设计。他们采用先进的
电磁场模拟优化软件，设计出了多款LC滤波器和LTCC模块，取得了良好的效果。
目前清华大学材料系、上海硅酸盐研究所等单位正在开发LTCC用陶瓷粉料，但尚未得到批量生产的程度。国内目前急需开发出系列化的、有自主知识产权的LTCC用陶瓷粉料，并专业化生产LTCC用陶瓷生带系列，为LTCC产业的开发奠定基础。
六、LTCC材料问题及发展趋势
LTCC材料经历了从简单到复合、从低介电常数到高介电常数和使用频段不断增加等发展过程，但是目前的体系还是不能令人满意。存在的主要问题包括：1)在体系的选择和性能的提高等方面主要是对大量的实验结果进行经验总结为基础，尚缺乏有效的理论作指导。如决定介电常数、介质损耗、谐振频率的温度系数等物理机制间的内在制约关系；材料中各组分在共烧过程中的各元素迁移规律及相互作用的机理、动力学过程、共烧过程的致密化、异质界面的应力失配、结构失配、兼容性等问题；2)材料的制备方法多采用高温固相反应法，不仅烧结时间长，而且难获得致密均匀的显微结构．材料系统组成复杂，相互间化学兼容性、自谐等原因难以在高频下正常工作等问题影响材料的稳定性，因此不仅需要开发新的材料系统进行组分的优化，而且需要开发新的工艺方法，使其具有良好的高频特性以及系列化工作频率并适应集成化需要。LTCC技术发展面临来自不同技术的竞争与挑战，如何继续保持在无线通讯组件领域的主流地位，还必须继续强化自身技术发展和大力降低制造成本，不断完善或亟待开发相关技术。我国对低温烧结的低介电常数的介质材料的研究明显落后．开展低温烧结介质材料与器件的大规模国产化工作，不仅具有重要的社会效益而且具有显著的经济利益。目前，如何在国际上先进国家已有一定范围知识产权保护垄断的形势下，开发／优化及拥有自主知识产权地利用新原理、新技术、新工艺或新材料制造具有新功能、新用途、新结构的新型低温烧结介质材料和器件，大力开展LTCC器件设计与加工技术、应用LTCC器件的大规模产品生产线，尽快促进我国LTCC技术产业的形成与发展是今后研究的主要工作。
低温共烧陶瓷（LTCC）材料简介及其应用 电子科技大学微电子与固体电子学院 张一鸣2012033040022 一、简介 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且致密的生瓷带，作为电路基板材料，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 一个封装内有多种办法，主要有低温共烧陶瓷（LTCC ）技术、薄膜技术、硅半导体技术、 多层电路板技术等。目前LTCC技术是无源集成的主流技术。LTCC整合型组件包括各种基 板承载或内埋式主动或被动组件产品，整合型组件产品项目包含零组件、基板与模块。 、LTCC技术特点 LTCC与其他多层基板技术相比较，具有以下特点： 1?易于实现更多布线层数，提高组装密度； 2?易于内埋置元器件，提高组装密度，实现多功能； 3?便于基板烧成前对每一层布线和互联通孔进行质量检查，有利于提高多层基板的成品率和 质量，缩短生产周期，降低成本； 4?具有良好的高频特性和高速传输特性； 5?易于形成多种结构的空腔，从而可实现性能优良的多功能微波MCM ； 6?与薄膜多层布线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；
低温共烧陶瓷（LTCC)材料简介及其应用 电子科技大学微电子与固体电子学院 张一鸣 22 一、简介 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且致密的生瓷带，作为电路基板材料，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，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在900℃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多种办法，主要有低温共烧陶瓷（LTCC）技术、薄膜技术、硅半导体技术、多层电路板技术等。目前LTCC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式主动或被动组件产品，整合型组件产品项目包含零组件、基板与模块。 二、LTCC技术特点 LTCC与其他多层基板技术相比较，具有以下特点： 1.易于实现更多布线层数，提高组装密度； 2.易于内埋置元器件，提高组装密度，实现多功能； 3.便于基板烧成前对每一层布线和互联通孔进行质量检查，有利于提高多层基板的成品率和质量，缩短生产周期，降低成本； 4.具有良好的高频特性和高速传输特性； 5.易于形成多种结构的空腔，从而可实现性能优良的多功能微波MCM； 6.与薄膜多层布线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； 7.易于实现多层布线与封装一体化结构，进一步减小体积和重量，提高可靠性；
低温共烧陶瓷技术介绍 陶瓷的多层LTCC技术是被广泛认可的制造微电子、传感器（如压力传感器、pH值检测、导电性及电阻测量）和执行机构（如压电致动器）的生产技术。此项技术能制造三维的、大功率的电子电路，可被用于汽车和电信行业。 未烧结材料中的柔性箔片是LTCC技术的基础。这些单个箔片能通过机械加工或激光烧蚀生成几何图形。例如每个单箔表面上的电器元件能通过丝网印刷生成。接下来，预制箔片在900℃的温度下被叠放、压平、烧结。低温共烧陶瓷技术的一个缺点就是不够透明，导致很难用光学手段进行流程监控。 药学和生物学界的科学家正利用传感系统尝试光学监控加工流程。通过安装透明的聚合物窗口，陶瓷感应系统将能通过光学监测内部加工过程。复杂的微流体系统通常都不是通过LTCC技术制造的。材料和制造技术使这种陶瓷元器件比同等级的聚合物元器件得到更广泛的应用。 尖端的技术 工业制造通常采用不同的连接技术来接合聚合物和陶瓷部件，比如，粘接或机械连接技术。在工业生产中常常会用到粘合剂，来粘合不同的物体，最后能对缝合口起到很好的密合作用。这项技术的缺点之一就是它额外采用了化学物质用作粘合材料，对最终系统的功能带来了不必要的影响，比如生物医学反应。使用单芯片实验系统或生物医学系统的科学家对利用光学方式从外部监控内部状况很感兴趣，他们通常会用粘合剂在陶瓷体上安装一个透明窗口，以便观察内部情况。长期来看，许多这样的粘合接口不够稳定和牢固，经常会发生窗体剥落或泄漏的情况。 机械连接一般用到螺丝钉、夹钳或类似的工具，为连接陶瓷和聚合物提供了另一种选择。在这种情况下，像孔或卡口之类的地方需要同时考虑两个被连接部件，增加了工作量。此外还需要配备密封垫圈，用来完成聚合物和陶瓷部件之间不漏液、不漏气的无缝装配。 激光焊接是另一种被业内认可的聚合物部件焊接工艺，需要熔接的两部分由相似的热塑性聚合物组成。激光束能量穿越首个熔接部件后被第二个吸收，加之外在的压力，能让两个部件紧紧连在一起，形成有力的接点。被吸收的激光能量使接触区域内的部件熔化并结合。在连接区域固化之后，表现出和基底材料同样的属性。 新颖的熔接技术 由德国弗劳恩霍夫材料和光束技术研究所开发的新技术，能直接、牢固的焊接陶瓷和聚合物。乍看起来，直接熔接两种截然不同熔点的物体似乎是很困难的。普通的热塑性聚合物熔点在250 ℃以下，热分解的话需要超过400 ℃的高温。相比之下，陶瓷的熔点却在1000 ℃以上。这两种材料大相径庭的受热及物理表现对这种熔接技术构成了挑战。
1 ＬTCC产业概况? 随着微电子信息技术的迅猛发展，电子整机在小型化、便携式、多功能、数字化及高可靠性、高性能方面的需求，对元器件的小型化、集成化以至模块化要求愈来愈迫切。有人曾夸张地预言，以后的电子工业将简化为装配工业——把各种功能模块组装在一起即可。低温共烧陶瓷技术（low temperａｔure cｏfｉｒed ｃｅramic ＬＴCC)是近年来兴起的一种相当令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术,以其优异的电子、机械、热力特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式,广泛用于基板、封装及微波器件等领域。ＴEK的调查资料显示，2０04~2007年间全球LTCC市场产值呈现快速成长趋势。表1给出过去几年全球LTCC市场产值增长情况。? 表1 过去几年全球LTCＣ市场产值增长情况? LTCC技术最早由美国开始发展，初期应用于军用产品，后来欧洲厂商将其引入车用市 场,而后再由日本厂商将其应用于资讯产品中。目前,ＬTCC材料在日本、美国等发达国家已 进入产业化、系列化和可进行材料设计的阶段[1]。在全球LTＣC市场占有率九大厂商之中， 日商有Muraｔａ,Kyocｅra，ＴＤK和Ｔaiｙo Yudeｎ;美商有CＴＳ，欧洲商有Boｓc ｈ， CMAC,Epcos及Ｓoｒep-Eruｌec等。国外厂商由于投入已久，在产品质量，专利技 术、材料掌控及规格主导权等均占有领先优势。图1给出全球LTＣＣ厂商市场占有情况。 而国内LTCC产品的开发比国外发达国家至少落后五年,拥有自主知识产权的材料体系和器 件几乎是空白。国内目前LTCC陶瓷材料基本有两个来源:一是购买国外陶瓷生带;二是LＴ CC生产厂从陶瓷材料到生带自己开发。随着未来ＬTCＣ制品市场中运用LTＣC制作的组 件数目逐渐被LTCC模块与基板所取代,终端产品产能过剩，价格和成本竞争日趋激烈，元 器件的国产化必将提上议事日程，这为国内LＴＣＣ产品的发展提供了良好的市场契机。中 国在ＬTCC市场占据一定份额的是叠层式电感器和电容器生磁带。目前，清华大学材料系、 上海硅酸盐研究所等单位正在实验室开发LTCC用陶瓷粉料,但还尚未到批量生产的程度。 南玻电子公司正在用进口粉料,开发出介电常数为9．1、1８．0和３7.４的三种生带，厚度 从1０μm到１0０μm，生带厚度系列化，为不同设计、不同工作频率的LＴCC产品的开发
湖北大学《多层低温共烧陶瓷技术》期末考试复习资料————————————————第一章————————————————————1给出LTCC的全称和简要定义 全称：低温共烧陶瓷（Low-Temperature Co-fired Ceramics） 定义：LTCC技术是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，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，并将多个被动组件（如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等）埋入多层陶瓷基板中，然后叠压在一起，内外电极可分别使用银、铜、金等金属，在900℃下烧结，制成三维空间互不干扰的高密度电路，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。 2LTCC的技术优势（高频特性、热稳定性和电容量） （1）陶瓷材料具有优良的高频高Q特性，使用频率可高达几十GHz； （2）具有较好的温度特性，如较小的热膨胀系数、较小的介电常数温度系数； （3）可以制作层数很多的电路基板，并可将多个无源元件埋入其中，除L、R、C 外，还可以将敏感元件、EMI 抑制元件、电路保护元件等集成在一起，有利于提高电路的组装密度； （4）能集成的元件种类多、参量范围大，可以在层数很多的三维电路基板上，用多种方式键连IC 和各种有源器件，实现无源/有源集成； （5）可靠性高，耐高温、高湿、冲振，可应用于恶劣环境。 3热稳定性能的测试方法和测试条件 测试方法： 名称内容
温度循环试验（气体）-60 ℃，20min 150 ℃，20min,1000次循环压力蒸煮试验110 ℃，85%相对湿度，1.2atm,500h 热暴露试验150 ℃，2000h ————————————————第二章————————————————————1在LTCC中所用陶瓷材料的要求是什么 陶瓷材料性能要求：（1）温度低于1000℃；（2）介电损耗要小；（3）介电常数与电路功能匹配；（4）热膨胀小，热导高；（5）强度大。 2列出10种LTCC所用陶瓷材料典型添加物 BaSnB2O6、BaZrB2O6、Ba(Cu1/2W1/2)O3、Bi2O3-CuO 型、Pb(Cu1/2W1/2)O3、Bi2O3-Fe2O3 型、PbO-Sb2O3 型、PbO-V2O3 型、Pb5Ge2.4Si0.6O11、Pb5Ge2O11、LiF、B2O3、Bi2O3、Pb2SiO4、Li2Bi2O5（15种，任选10种） 3玻璃起泡的原因 原因：（1）烧结时样品表面首先烧结，并在样品表面形成一烧结良好的烧结膜，当在高温时，材料中气体释放或残余的有机胶排出时，就会形成气孔；（2）溶解于低温共烧陶瓷用的玻璃料粉中的气体在高温时释放而产生气孔。 4介电损耗的机理有哪几种 机理4种：（1）通过电气传导的传导损耗；（2）在电场的作用下，当碱离子OH-等离子进行相邻位置之间的互换时所产生的偶极子弛豫损耗；（3）在电场作用下，偶极子立即发生转向，玻璃的网络结构产生畸变的畸变损耗；（4）当在由大量结构离子和周围的化学键强度所决定的固有振荡频率下而存在谐振时产生的离子振动损耗。 5影响玻璃/陶瓷复合材料的机械强度有哪3个因素
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/3c9395349.html, 影响低温快烧玻化砖性能的因素 作者：廖花妹范新晖 来源：《佛山陶瓷》2013年第06期 摘要：本文主要探讨了在低温快烧玻化砖生产技术中，添加剂对生坯强度的影响，以及 配方组成与低温快烧玻化砖性能之间的关系。通过三点弯曲法测生坯强度，其它对应仪器测玻化砖的理化性能。结果表明，添加剂CMC、改性淀粉均能提高生坯强度，且当CMC与改性 淀粉质量比为2：1时，组成的复合添加剂增强效果最显著。同时，获得最佳的配方组成为：陶瓷泥17%、水洗砂24.5%、定石粉40%、硅灰石12%、彭润土1.5%、透辉石3%、硼钙石2%。 关键词：低温快烧；添加剂；生坯强度；理化性能 1 前言 目前，国内外大量生产和使用的日用瓷、建筑陶瓷，其传统陶的煅烧温度都在1200℃以上，因此，能耗较大。随着能源供需矛盾的突出，以及燃料价格的大幅度上涨，节能成为陶瓷生产与科技工作者的首要问题。 在陶瓷生产中，烧成温度越高，烧成时间越长，能耗越高。据热平衡计算，若烧成温度降低100℃，则单位产品热耗可降低10%以上；烧成时间缩短10%，则产量增加10%，热耗降低4%。因此，在陶瓷行业中采用低温快烧技术，可以显著增加产量、节约能耗。此外，降低烧成温度也有利延长窑炉和窑具的使用寿命。 本文是在节能减排的趋势下，研究一种烧成温度在1100℃左右，烧成时间为60min左右的低温快烧玻化砖。 2 实验内容 2.1 实验原料 本实验所使用的原料主要有陶瓷泥、水洗砂、定石粉、膨润土、硼钙石、硅灰石、透辉石、烧滑石等。它们的化学组成如表1所示。 2.2 实验过程 （1）首先称取适量的原料，然后在内衬镶嵌的球磨机中湿法研磨； （2）泥浆过筛，要求250目筛余小于0.5%；
低温共烧陶瓷（LTCC）项目 计划书 投资分析/实施方案
摘要说明— 低温共烧陶瓷（LTCC）是以低温烧结的陶瓷为电路基板材料，以精密 印刷技术印制出电路图形，并将电极材料、无源元件等埋入其中叠压烧结，制成的一种无源集成组件。低温共烧陶瓷技术是无源集成的主流技术，可 以实现小型化、高密度化、高集成度电子电路制造，能够满足高频段通讯 需求。在电子信息技术不断进步的情况下，低温共烧陶瓷市场规模持续扩大。 该低温共烧陶瓷（LTCC）项目计划总投资13128.52万元，其中：固定 资产投资9456.18万元，占项目总投资的72.03%；流动资金3672.34万元，占项目总投资的27.97%。 达产年营业收入25658.00万元，总成本费用19244.72万元，税金及 附加263.62万元，利润总额6413.28万元，利税总额7561.49万元，税后 净利润4809.96万元，达产年纳税总额2751.53万元；达产年投资利润率48.85%，投资利税率57.60%，投资回报率36.64%，全部投资回收期4.23年，提供就业职位492个。 报告内容：项目概论、项目建设及必要性、市场调研、建设规模、项 目选址分析、土建工程方案、项目工艺说明、环境保护说明、安全规范管理、项目风险、节能可行性分析、实施计划、投资情况说明、经济效益、 综合评价结论等。
规划设计/投资分析/产业运营
低温共烧陶瓷（LTCC）项目计划书目录 第一章项目概论 第二章项目建设及必要性 第三章建设规模 第四章项目选址分析 第五章土建工程方案 第六章项目工艺说明 第七章环境保护说明 第八章安全规范管理 第九章项目风险 第十章节能可行性分析 第十一章实施计划 第十二章投资情况说明 第十三章经济效益 第十四章招标方案 第十五章综合评价结论
低温共烧陶瓷（LTCC）项目可行性分析报告 规划设计/投资分析/产业运营
摘要 低温共烧陶瓷（LTCC）是以低温烧结的陶瓷为电路基板材料，以精密 印刷技术印制出电路图形，并将电极材料、无源元件等埋入其中叠压烧结，制成的一种无源集成组件。低温共烧陶瓷技术是无源集成的主流技术，可 以实现小型化、高密度化、高集成度电子电路制造，能够满足高频段通讯 需求。在电子信息技术不断进步的情况下，低温共烧陶瓷市场规模持续扩大。 该低温共烧陶瓷（LTCC）项目计划总投资8608.73万元，其中： 固定资产投资6397.66万元，占项目总投资的74.32%；流动资金2211.07万元，占项目总投资的25.68%。 本期项目达产年营业收入17195.00万元，总成本费用13166.22 万元，税金及附加168.95万元，利润总额4028.78万元，利税总额4753.42万元，税后净利润3021.59万元，达产年纳税总额1731.84万元；达产年投资利润率46.80%，投资利税率55.22%，投资回报率 35.10%，全部投资回收期4.35年，提供就业职位320个。
低温共烧陶瓷（LTCC）项目可行性分析报告目录 第一章基本情况 一、项目名称及建设性质 二、项目承办单位 三、战略合作单位 四、项目提出的理由 五、项目选址及用地综述 六、土建工程建设指标 七、设备购置 八、产品规划方案 九、原材料供应 十、项目能耗分析 十一、环境保护 十二、项目建设符合性 十三、项目进度规划 十四、投资估算及经济效益分析 十五、报告说明 十六、项目评价 十七、主要经济指标
第二章项目背景、必要性 一、项目承办单位背景分析 二、产业政策及发展规划 三、鼓励中小企业发展 四、宏观经济形势分析 五、区域经济发展概况 六、项目必要性分析 第三章项目规划分析 一、产品规划 二、建设规模 第四章项目选址可行性分析 一、项目选址原则 二、项目选址 三、建设条件分析 四、用地控制指标 五、用地总体要求 六、节约用地措施 七、总图布置方案 八、运输组成 九、选址综合评价
单芯片模块技术尚未实用化之前，被动元件在成本及特性的因素下，无法完全整合于IC内，必须利用外接的方式来达到功能模块，但是因为在功能模块上所使用的被动元件数目相当多，容易造成可靠度低、高生产成本及基板面积不易缩小等缺点，所以利用低温共烧多层陶瓷（Low-Temperature Co-fired Ceramics；LTCC）技术来克服上述的缺点。低温共烧陶瓷以其优异的电子、机械、热力特性，已成为未来电子元件积集化、模块化的首选方式，在全球发展迅速，目前已初步形成产业雏形。 低温共烧陶瓷技术成被动元件显学 低温共烧多层陶瓷技术提供了高度的主动元件或模块及被动元件的整合能力，并能到模块缩小化及低成本的要求，可以堆叠数个厚度只有几微米的陶瓷基板，并且嵌入被动元件以及其它IC，所以近年来LTCC是被动元件产业极力开发的技术。低温共烧多层陶瓷技术是利用陶瓷材料作为基板，将低容值电容、电阻、耦合等被动元件埋入多层陶瓷基板中，并采用金、银、铜等贵金属等低阻抗金属共烧作为电极，再使用平行印刷来涂布电路，最后在摄氏850-900度中烧结而形成整合式陶瓷元件。 除了芯片、石英震荡器、快闪存储器以及大电容和大电阻之外，大多数的被动元件及天线都能采用低温共烧多层陶瓷（LTCC）技术来将元件埋入基板，容易的地将被动元件与电路配线集中于基板内层，而达到节省空间、降低成本的SoP（System on Package）目标，开发出轻、薄、短、小及低成本的模块。 图2：利用多层多成分陶瓷的共烧而实现被动元件集成
电子元件的模块化已成为产品必然的趋势，尤其以LTCC技术生产更是目前各业者积极开发的方向。目前可供选择的模块基板包括了LTCC、HTCC（高温共烧陶瓷）、传统的PCB 如FR4和PTFE（高性能聚四氟已烯）等。 不过由于HTCC的烧结温度需在1500℃以上，而所采用的高熔金属如钨、钼、锰等导电性能较差，所以烧结收缩并不如LTCC易于控制，但是，HTCC也不是全无优点，表1、表2为高温共烧陶瓷多层基板的一些优点。HTCC是一种成熟技术，产业界已对材料和技术已有相当的了解。并且，氧化铝的机械强度比LTCC介质材料的机械强度高得多，可使封装较牢固和更持久。此外，氧化铝的热导率比LTCC介质材料的热导率几乎要高20倍。 在介电损耗方面，RF4要比LTCC来的高，而虽然PTFE的损耗较低，但绝缘性却不如LTCC。所以LTCC比大多数有机基板材料提供了更好地控制能力，在高频性能、尺寸和成本方面，比较之下LTCC比其它基板更为出色。 利用LTCC技术开发的被动元件和模块具有许多优点，包括了，陶瓷材料具有高频、高Q特性；LTCC技术使用电导率高的金属材料作为导体材料，有利于提高电路系统的质量；可适应大电流及耐高温特性要求，并具备比普通PCB电路基板优良的热传导性；可将被动元件嵌入多层电路基板中，有利于提高电路的组装密度；具有较好的温度特性，如较小的热膨胀系数、较小的介电常数温度系数，可以制作层数极高的电路基板，可以制作线宽小于50μm 的细线结构。 LTCC封装业者对于线宽的发展也相当的积极，例如，日本KOA利用喷墨技术将含有银的材料将图案印刷到绿色薄片上，然后进行烧结来以达到20μm的线和线距。 所以包括日本、美国等大厂，例如Kyocera、Soshin、TDK、Dupont、CTS、NS等业者对于LTCC（多层低温共烧陶瓷）的开发都相当积极，另外也有部份业者建构LTCC的绕线布局设计软件及资料库，相信未来低温共烧多层陶瓷（LTCC）技术将会是甚被期待的被动元件技术之一。
低温共烧陶瓷(LTCC)技术应用进展 马勇甜 陕西国防学院微电3091 22# 710300 摘要 : 作为一种新兴的集成封装技术，低温共烧陶瓷(型化、高可靠而备受关注.介绍了低温共烧陶瓷技术的工艺、领域应用的可行性. 关键词: LTCC技术;工艺;材料特性;应用;发展趋势 1引言 迅速向短、近年来随着军用电子整机、通讯类电子产品及消费类电子品小、轻、薄方向发展，手机、PDA、MP3、笔记本电脑等终端系统的功能愈来愈多，体积愈来愈小，电路组装密度愈来愈高[‘一31。若能将部分无源元件集成到基板中，则不仅有利于系统的小型化，提高电路的组装密度，还有利于提高系统的可靠性。 目前的集成封装技术主要有薄膜技术、硅片半导体技术、多层电路板技术以及LTCC 技术。LTCC技术是一种低成本封装的解决方法，具有研制周期短的特点。本文综合介绍了LTCC技术的现状、工 艺及其优势，探讨了LTCC技术在开发功能器件及模块，特别是高频功能模块应用的可行性。Z LTCC技术概述 LT CC 技术是一门新兴的集成封装技术。所谓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，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，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在90℃左右烧结，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，利用这种工艺可以成功地制造出各种高技术LTCC产品。以多层LTCC开发的产品具有系统面积最小化、高系统整合度、系统功能最佳化、较短的上市时间及低成本等特性，从而具有相当的竞争力相对于传统的封装集成技术LTCC技术具有如下优点: (1) 陶瓷材料具有优良的高频高Q特性，使用频率可高达几十GHz; (2 )具有较好的温度特性，如较小的热膨胀系数、较小的介电常数温度系数; (3 )可以制作层数很多的电路基板，并可将多个无源元件埋入其中，除L、R、C外，还可
低温共烧陶瓷（LTCC）技术新进展 作者：佚名厚朴教育来源：清华大学点击数：1752 更新时间：6/16/2011 摘要：低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic LTCC）技术是近年发展起来的令人瞩目的整合组件技术，已经成为无源集成的主流技术，成为无源元件领域的发展方向和新的元件产业的经济增长点。本文详细叙述了低温共烧陶瓷技术（Low Temperat ure Co-fired Ceramics，简称LTCC）特点、LTCC材料和器件的国外内研究现状以及未来发展趋势。 关键词：低温共烧陶瓷（LTCC）；无源集成；陶瓷材料；共烧匹配。 1 LTCC产业概况 随着微电子信息技术的迅猛发展，电子整机在小型化、便携式、多功能、数字化及高可靠性、高性能方面的需求，对元器件的小型化、集成化以至模块化要求愈来愈迫切。有人曾夸张地预言，以后的电子工业将简化为装配工业——把各种功能模块组装在一起即可。低温共烧陶瓷技术（low temperature cofired ceramic LTCC）是近年来兴起的一种相当令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术,以其优异的电子、机械、热力特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式，广泛用于基板、封装及微波器件等领域。TEK的调查资料显示，2004～2007年间全球LTCC市场产值呈现快速成长趋势。表1给出过去几年全球LTCC市场产值增长情况。 表1 过去几年全球LTCC市场产值增长情况 LTCC技术最早由美国开始发展，初期应用于军用产品，后来欧洲厂商将其引入车用
市场，而后再由日本厂商将其应用于资讯产品中。目前，LTCC材料在日本、美国等发达国家已进入产业化、系列化和可进行材料设计的阶段[1]。在全球LTCC市场占有率九大厂商之中，日商有Murata,Kyocera,TDK和Taiyo Yuden;美商有CTS，欧洲商有Bosch，CMAC，Epcos及Sorep-Erulec等。国外厂商由于投入已久，在产品质量，专利技术、材料掌控及规格主导权等均占有领先优势。图1给出全球LTCC厂商市场占有情况。而国内LTCC产品的开发比国外发达国家至少落后五年，拥有自主知识产权的材料体系和器件几乎是空白。国内目前LTCC陶瓷材料基本有两个来源：一是购买国外陶瓷生带；二是LTC C生产厂从陶瓷材料到生带自己开发。随着未来LTCC制品市场中运用LTCC制作的组件数目逐渐被LTCC模块与基板所取代，终端产品产能过剩，价格和成本竞争日趋激烈，元器件的国产化必将提上议事日程，这为国内LTCC产品的发展提供了良好的市场契机。中国在LTCC市场占据一定份额的是叠层式电感器和电容器生磁带。目前，清华大学材料系、上海硅酸盐研究所等单位正在实验室开发LTCC用陶瓷粉料，但还尚未到批量生产的程度。南玻电子公司正在用进口粉料，开发出介电常数为9.1、18.0和37.4的三种生带，厚度从10µm到100µm，生带厚度系列化，为不同设计、不同工作频率的LTC C产品的开发奠定了基础。国内现在急需开发出系列化的、拥有自主知识产权的LTCC 瓷粉料，并专业化生产LTCC用陶瓷生带系列，为LTCC产业的开发奠定基础。
低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic LTCC） 该技术是1982年开始发展起来的令人瞩目的整合组件技术，已经成为无源集成的主流技术[1]，成为无源元件领域的发展方向和新的元件产业的经济增长点。 LTCC技术是于1982年休斯公司开发的新型材料技术，是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，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，并将多个被动组件（如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等）埋入多层陶瓷基板中，然后叠压在一起，内外电极可分别使用银、铜、金等金属，在900℃下烧结，制成三维空间互不干扰的高密度电路，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，可进一步将电路小型化与高密度化，特别适合用于高频通讯用组件。[2] 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。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（components）、基板（substrates）与模块（modules ）。[3] 2技术优势 对比优势 与其它集成技术相比，LTCC有着众多优点： 第一，陶瓷材料具有优良的高频、高速传输以及宽通带的特性。根据配料的不同，LTCC 材料的介电常数可以在很大范围内变动，配合使用高电导率的金属材料作为导体材料，有利于提高电路系统的品质因数，增加了电路设计的灵活性； 第二，可以适应大电流及耐高温特性要求，并具备比普通PCB电路基板更优良的热传导性，极大地优化了电子设备的散热设计，可靠性高，可应用于恶劣环境，延长了其使用寿命； 第三，可以制作层数很高的电路基板，并可将多个无源元件埋入其中，免除了封装组件的成本，在层数很高的三维电路基板上，实现无源和有源的集成，有利于提高电路的组装密度，进一步减小体积和重量； 第四，与其他多层布线技术具有良好的兼容性，例如将LTCC与薄膜布线技术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； 第五，非连续式的生产工艺，便于成品制成前对每一层布线和互连通孔进行质量检查，有利于提高多层基板的成品率和质量，缩短生产周期，降低成本。 第六，节能、节材、绿色、环保已经成为元件行业发展势不可挡的潮流，LTCC也正是迎合了这一发展需求，最大程度上降低了原料，废料和生产过程中带来的环境污染。[4] 应用优势 (1)易于实现更多布线层数，提高组装密度； (2)易于内埋置元器件，提高组装密度，实现多功能; (3)便于基板烧成前对每一层布线和互连通孔进行质量检查，有利于提高多层基板的成品率和质量，缩短生产周期，降低成本: (4)具有良好的高频特性和高速传输特性; (5)易于形成多种结构的空腔，从而可实现性能优良的多功能微波MCM; (6)与薄膜多层布线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(MCM-C/D); (7)易于实现多层布线与封装一体化结构，进一步减小体积和重量，提高可靠性。 LTCC技术由于自身具有的独特优点，用于制作新一代移动通信中的表面组装型元器件，将显现出巨大的优越性。
1 LTCC产业概况 随着微电子信息技术的迅猛发展，电子整机在小型化、便携式、多功能、数字化及高可靠性、高性能方面的需求，对元器件的小型化、集成化以至模块化要求愈来愈迫切。有人曾夸张地预言，以后的电子工业将简化为装配工业——把各种功能模块组装在一起即可。低温共烧陶瓷技术（low temperature cofired ceramic LTCC）是近年来兴起的一种相当令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术,以其优异的电子、机械、热力特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式，广泛用于基板、封装及微波器件等领域。TEK的调查资料显示，2004～2007年间全球LTCC市场产值呈现快速成长趋势。表1给出过去几年全球LTCC市场产值增长情况。 表1 过去几年全球LTCC市场产值增长情况 LTCC技术最早由美国开始发展，初期应用于军用产品，后来欧洲厂商将其引入车用市场，而后再由日本厂商将其应用于资讯产品中。目前，LTCC材料在日本、美国等发达国家已进入产业化、系列化和可进行材料设计的阶段[1]。在全球LTCC市场占有率九大厂商之中，日商有Murata,Kyocera,TDK和Taiyo Yuden;美商有CTS，欧洲商有Bosch， CMAC，Epcos及Sorep-Erulec等。国外厂商由于投入已久，在产品质量，专利技术、材料掌控及规格主导权等均占有领先优势。图1给出全球LTCC厂商市场占有情况。而国内LTCC产品的开发比国外发达国家至少落后五年，拥有自主知识产权的材料体系和器件几乎是空白。国内目前LTCC陶瓷材料基本有两个来源：一是购买国外陶瓷生带；二是LTCC生产厂从陶瓷材料到生带自己开发。随着未来LTCC制品市场中运用LTCC制作的组件数目逐渐被LTCC模块与基板所取代，终端产品产能过剩，价格和成本竞争日趋激烈，元器件的国产化必将提上议事日程，这为国内LTCC产品的发展提供了良好的市场契机。中国在LTCC市场占据一定份额的是叠层式电感器和电容器生磁带。目前，清华大学材料系、上海硅酸盐研究所等单位正在实验室开发LTCC用陶瓷粉料，但还尚未到批量生产的程度。南玻电子公司正在用进口粉料，开发出介电常数为9.1、18.0和37.4的三种生带，厚度从10μm到
陶瓷低温快烧原料应用 本文档由杯子客https://www.doczj.com/doc/3c9395349.html, 整理提供分享，供学习交流之用。版权归著作公司所有，谢谢合作低温烧成的陶瓷产品其关键在于开发与利用低温陶瓷原料,以保证低温快烧生产工艺。目前我国陶瓷研究机构已成功筛选出许多种低温陶瓷原料及低温熔剂原料,应该说正是低温快烧工艺的研究促进了陶瓷节能工作的进展,国内低温陶瓷原料的储藏与开发利用现状也取得了喜人的成果。 通过几十年的勘探与陶瓷原料普查,证明我国低温陶瓷原料储藏非常丰富。一是种类多,二是储藏量大。如硅灰石矿分布在湖北大冶、辽宁铁岭、吉林延边与盘石等地,储量都比较大,此外福建省、江西省、安徽省及湖南、河北等地都有发现,有的已经开采利用多年。透辉石矿主要分布在东北地区的吉林省及黑龙江省,其矿产储量都在400万吨~500万吨以上。至于珍珠岩矿资源,更为丰富,全国各地均有发现,早已开采利用多年。如辽宁法库、建平县、内蒙古包头、山西灵邱县、吉林九台县、黑龙江穆棱县及河南信阳等地区,有的储量高达数亿吨,这些丰富的储存都为推广低温快烧陶瓷工艺,提供了物质条件。可以用作低温烧成坯体原料以及釉料的陶瓷矿物原料,有硅灰石、透辉石、透闪石、绢云母粘土、叶蜡石、珍珠岩等,它们大多数已广泛应用于建筑卫生陶瓷的坯料及釉料中,取得了良好的节能效果。 1、硅灰石原料。硅灰石属于硅酸钙矿物。自然界中的硅灰石主要存在于不纯的石灰岩与酸性岩浆岩的接触变质带内。在火成岩的富钙片岩中亦可见到。与硅灰石原料伴生的矿物还有透辉石、石榴子石、方解石及石英等,均属陶瓷工业可以采用的原料种类。硅灰石理论化学成分为SiO2 50.70%,CaO 48.30%。20世纪70年代中期,我国湖北省大冶及阳新地区最先发现硅灰石矿,其实际化学成分为:SiO2 50.23%,CaO 44.9%,Fe2O3 0.29-1.23%,化学成分与美国、日本等国矿物的成分基本相同。硅灰石具有良好的热膨胀特性,它的热膨胀系数随温度增加,呈现直线性上升,因此非常有利于快速烧成的工艺要求。此外,硅灰石熔点温度比较低,为1540℃,尤其在硅灰石与瓷坯中的碱-碱土成分结合时能进行较低温烧成,这一特点也是后来引起陶瓷界,尤其建陶工业非常重视的主要缘故。一般在坯料中掺入10%~20%的硅灰石取代长石、石英时,可将陶瓷制品的烧成温度下降80℃~120℃。 硅灰石还具有独特的工艺性能,如使用硅灰石原料后,可以有效的减少坯体收缩率,而且能够降低坯体的吸湿膨胀,防止陶瓷坯体的后期干裂等。含硅灰石的坯体还具有较高的机械强度和较低的介电损失。引入硅灰石的坯体,在烧结过程中成熟速度加快,可以在十几分钟至
低温共烧技术介绍 061110232 王炳文 三、低温共烧技术概念 所谓低温共烧陶瓷工(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900℃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。 二、生产制备 一般的我们可以把LTCC生产过程概括如下： 四、流延片的制备：采用不同的配比，可以制备出各种性能的流延片生 带。 五、流延片的下料、打孔。 六、通孔填充：有厚膜印刷、丝网印刷和导体生片等填充法。 七、导电介质的印刷：共烧导电体的印刷可采用传统的厚膜丝网印刷和 计算机直接描绘。 八、叠层、热压及切片。 九、排胶、共烧。 十、镀端电极，组装等。 图为经典LTCC生产流线
上图为典型的LTCC基板示意图，由此可知，采用LTCC工艺制作的基板具有可实现IC芯片封装、内埋置无源元件及高密度电路组装的功能。 十一、LTCC技术的优势 1、在介电损耗方面，RF4要比LTCC来的高，而虽然PTFE的损耗较低，但绝缘性却不如LTCC。所以LTCC比大多数有机基板材料提供了更好地控制能力，在高频性能、尺寸和成本方面，比较之下LTCC比其它基板更为出色。 2、利用LTCC技术开发的被动元件和模块具有许多优点，包括了，陶瓷材料具有高频、高Q特性； 3、LTCC技术使用电导率高的金属材料作为导体材料，有利于提高电路系统的质量； 4、可适应大电流及耐高温特性要求，并具备比普通PCB电路基板优良的热传导性； 5、可将被动元件嵌入多层电路基板中，有利于提高电路的组装密度； 6、具有较好的温度特性，如较小的热膨胀系数、较小的介电常数温度系数，可以制作层数极高的电路基板，可以制作线宽小于50μm的细线结构。 7、从材料特性上讲，LTCC 具有高品质因素，与传统的介质比较，在高频的衰减成倍降低。 8、LTCC 中的器件在RF 段损耗较低，传输速度快，LTCC 器件在3 G 通信，蓝牙模块中得到大规模的应用。 四、LTCC材料的制备 （1）掺入适量的烧结助剂(低熔点氧化物或低熔点玻璃)进行液相活性烧结，即陶瓷+玻璃复合体系 （2）采用化学法制取表面活性高的粉体 （3）尽可能采用颗粒度细、主晶相合成温度低的材料； （4）采用微晶玻璃或非晶玻璃。 这4种方法根据材料的不同用途而分别使用；LTCC基板材料主要采用第一种和第四种方法。
低温快烧陶瓷原料技术及生产工艺 一、当前低温快烧陶瓷的节能概况 从目前世界范围建筑卫生陶瓷制品生产成本比率看，燃料费用在生产成本中所占比率为最大，已经在各国陶瓷行业的总能耗中达到40%以上。目前，全世界的建筑卫生陶瓷工业的发展一直受到高能耗的制约。由于近20年来油、电、燃气及煤炭的价格持续上涨，也遏制着陶瓷业的发展速度。的确国内许多陶瓷企业由于能耗成本居高不下，导致产品价格上扬，降低了市场竞争力还有一些企业由于能源价格上扬，无法承担较高的产品成本而濒临破产在国外一些发达国家，一些企业由于无法消化能源价格高涨的成本问题，而逐渐缩小陶瓷生产，或者尽量到发展中国家去建厂。 现在，陶瓷行业节能的主要努力方面是降低烧成温度与缩短烧成周期。从20世纪70年代以来，建筑卫生陶瓷产品的烧成温度有了大幅度的下降，从而节约了许多宝贵的能源，得以保证了陶瓷工业持续、稳定的发展。如20世纪70年代前，卫生陶瓷烧成温度为1300℃，到了90年代以下降为1150℃-1200℃。釉面砖素烧温度由1180℃下降到1050℃-1100℃，釉烧温度由1080℃下降为1020℃。硬质日用瓷由1400℃下降为1300℃-1350℃。炻器烧成由1350℃下降为1220℃-1250℃。骨质瓷素烧温度由1180℃下降为1100℃-1150℃。耐火材料硅砖由1400℃下降为1300℃-1340℃。从以上降低烧成温度成果看，卫生瓷烧成温度下降了100℃-140℃，日用瓷下降了70℃-120℃，釉面砖下降了70℃-130℃等等。由此看来，取得的节能效果是十分显著的。 在推进快烧与缩短烧成周期方面，过去国内的卫生瓷烧成周期需要时间长达40小时，现已普遍降低为10小时左右。釉面砖烧成周期由过去几十个小时，下降为3-4小时左右。由于采用低温快烧工艺，在建筑卫生陶瓷产品领域取得的成绩最为显著。由于大大降低陶瓷产品烧成温度与缩短烧成周期，节能效果显著，也在很大程度上降低了能耗成本。其中采用低温陶瓷原料在生产工艺中发挥了极其重要作用。因此，低温烧成的陶瓷产品其关键在于开发与利用低温陶瓷原料，以保证实现低温快烧生产工艺。 应该说几十年来低温快烧工艺的研究促进了陶瓷节能工作的进展。目前各国陶瓷研究机构已成功筛选出许多种低温陶瓷原料及低温熔剂原料。现在已知可用作低温烧成坯体原料的常规陶瓷矿物原料有硅灰石、透辉石、透闪石、绢云母粘土、叶蜡石、珍珠岩等。现作简要介绍如下。 二、几种常用的低温陶瓷原料 以下简单介绍一下常用的低温陶瓷原料，其中多种已应用于建筑卫生陶瓷的坯料中，取得良好的节能效果。有的已经进行过多次试验，并且显示出良好的工业价值，是将来很有开发利用前途的低温快烧陶瓷原料种类。 1、硅灰石原料
低温共烧陶瓷（LTCC）技术新进展 清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室王悦辉杨正文王婷沈建红周济 摘要：低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic LTCC）技术是近年发展起来的令人瞩目的整合组件技术，已经成为无源集成的主流技术，成为无源元件领域的发展方向和新的元件产业的经济增长点。本文详细叙述了低温共烧陶瓷技术（Low Temperature Co-fired Ceramics，简称LTCC）特点、LTCC材料和器件的国外内研究现状以及未来发展趋势。 关键词：低温共烧陶瓷（LTCC）；无源集成；陶瓷材料；共烧匹配。 1 LTCC产业概况 随着微电子信息技术的迅猛发展，电子整机在小型化、便携式、多功能、数字化及高可靠性、高性能方面的需求，对元器件的小型化、集成化以至模块化要求愈来愈迫切。有人曾夸张地预言，以后的电子工业将简化为装配工业——把各种功能模块组装在一起即可。低温共烧陶瓷技术（low temperature cofired ceramic LTCC）是近年来兴起的一种相当令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术，以其优异的电子、机械、热力特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式，广泛用于基板、封装及微波器件等领域。TEK的调查资料显示，2004～2007年间全球LTCC市场产值呈现快速成长趋势。表1给出过去几年全球LTCC市场产值增长情况。 表1 过去几年全球LTCC市场产值增长情况 LTCC技术最早由美国开始发展，初期应用于军用产品，后来欧洲厂商将其引入车用市场，而后再由日本厂商将其应用于资讯产品中。目前，LTCC材料在日本、美国等发达国家已进入产业化、系列化和可进行材料设计的阶段[1]。在全球LTCC市场占有率九大厂商之中，日商有Murata，Kyocera，TDK和Taiyo Yuden；美商有CTS，欧洲商有Bosch， CMAC，Epcos及Sorep-Erulec等。国外厂商由于投入已久，在产品质量，专利技术、材料掌控及规格主导权等均占有领先优势。图1给出全球LTCC厂商市场占有情况。而国内LTCC产品的开发比国外发达国家至少落后五年，拥有自主知识产权的材料体系和器件几乎是空白。国内目前LTCC陶瓷材料基本有两个来源：一是购买国外陶瓷生带；二是LTCC生产厂从陶瓷材料到生带自己开发。随着未来LTCC制品市场中运用LTCC 制作的组件数目逐渐被LTCC模块与基板所取代，终端产品产能过剩，价格和成本竞争日趋激烈，元器件的国产化必将提上议事日程，这为国内LTCC产品的发展提供了良好的市场契机。中国在LTCC市场占据一定份额的是叠层式电感器和电容器生磁带。目前，清华大学材料系、上海硅酸盐研究所等单位正在实验室开发LTCC用陶瓷粉料，但还尚未到批量生产的程度。南玻电子公司正在用进口粉料，开发出介电常数为9.1、18.0和37.4的三种生带，厚度从10μm到100μm，生带厚度系列化，为不同设计、不同工作频率的LTCC产品的开发奠定了基础。国内现在急需开发出系列化的、拥有自主知识产权的LTCC 瓷粉料，并专业化生产LTCC用陶瓷生带系列，为LTCC产业的开