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LTCC技术简介、对比优势、应用优势与技术特点的解析看到滤波器厂家的roadmap讲的都是LTCC....LTCC...不是BAW 不是FBAR 当然也不是SAW这是有共识么？了解的小伙伴说说看，欢迎留言私信简介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。
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 ）。
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；。
LTCC（低温共烧陶瓷）微波元件加工技术要求1.LTCC加工工艺参数：
Dupont951系列材料参数如下：
1.1、介电常数：7.8 (10MHz)
1.2、介质损耗角正切：0.2% (10MHz )
1.3、体电阻率：>1.0*E13 Ω·cm
1.4、抗弯强度： 170 MPa
1.5、层数：最多 40
1.6、导体厚度： 10um～12um
1.7、孔径：最小Φ0.13mm
1.8、密度：3.1 g/c㎡
2.加工微波器件品种：
1）低通滤波器：
生带尺寸规格：6英寸*6英寸，22层，
器件规格尺寸：30mm*30mm; 数量：20只
2）微波带通滤波器：
生带尺寸规格：6英寸*6英寸，20层，
器件规格尺寸：40mm*20mm; 数量：20只
3）微波宽带耦合器：
生带尺寸规格：6英寸*6英寸，20层，
器件规格尺寸：25mm*35mm; 数量：20只
4）微波带通滤波器：
生带尺寸规格：6英寸*6英寸，层数16层，器件规格尺寸：30mm*30mm; 数量：20只5）微波双工器：
生带尺寸规格：6英寸*6英寸，层数18层，器件规格尺寸：40mm*40mm; 数量：20只
3.交货日期：2017年11月15日。
LTCC 带通滤波器研制与实现
现代移动通信系统从GSM 到GPRS 直至CDMA，频率从原来的几百Hz 到了现在的900 MHz，1.8 GHz，2.4 GHz，5.8 GHz，甚至更高。
与此同时，对于器件的小型化和高性能的要求却在不断提高。
在微波波段，多层陶
瓷介质的无源器件，如滤波器等，由于其具有小型化、易集成、设计灵活等
优点而越来越受到重视。
为了在器件小型化的同时，降低其损耗，以获得更
高的品质因数，就需要寻求新的材料和技术。
在众多的微波介质板材中，LTCC 相对于HTCC(high temperature cofired ceramic)更具优势。
它结合了共烧技术和厚膜技术的优点，减少了昂贵、重复的烧结过程，所有电路被叠层
热压并一次烧结，节省了时间，降低了成本，减小了电路的尺寸;对于射频微
波领域，更重要的是它具有高品质因数、高稳定性、高集成度等优点。
因
此，LTCC 已成为民用和军品电子系统理想的选用材料。
目前，基于LTCC
技术的微波器件已开始应用于手机、小灵通、无绳电话等各种移动通信设备中，在蓝牙、无线局域网卡、天线开关等模块中也大有用武之地。
低温陶瓷共烧(LTCC)技术采用厚膜材料，根据预先设计的版图图形
和层叠次序，将金属电极材料和陶瓷材料一次性共烧结，获得所需的无源器
件及模块组件。
金属带的层叠技术可以方便地实现层与层之间电容和电感的
耦合，利用交叉电容耦合的方法就可以在阻带获得能改善传输特性的传输零点。
此外，LTCC 采用高电导率的金、银等金属作导电介质，在烧结过程中
不会氧化，因此无需电镀保护;LTCC 陶瓷基片的组成成分可变，根据配料的。
LTCC腔体及微流道制作技术LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramics）是一种低温共烧陶瓷技术，它能够在较低的温度下完成器件的制作和连接。
LTCC腔体及微流道制作技术是利用LTCC材料制作微型腔体和微流道的方法。
下面将介绍LTCC腔体及微流道制作技术的工艺流程和主要步骤。
首先是LTCC腔体的制作，主要步骤包括材料选取、骨料混合、成型、烧结和连接。
首先，选择合适的LTCC材料，通常包括陶瓷骨料、玻璃粉和有机物。
然后将这些材料混合，并通过球磨、喷浆等工艺，得到均匀的腔体材料浆料。
接下来，将腔体材料浆料注塑或压片成型，得到所需的腔体形状。
然后，经过干燥和预烧结等工艺，将腔体进行初步烧结。
最后，通过金属化、粘接等工艺，将腔体与其他器件或连接介质进行连接，完成腔体的制作。
接下来是LTCC微流道的制作，与腔体制作类似，也包括材料选取、骨料混合、成型、烧结和连接几个步骤。
首先，选择具有良好流体传导性能的LTCC材料，并添加适量的填料和增长剂，以增加微通道的强度和导热性。
然后将这些材料混合，并通过球磨、喷浆等工艺，得到均匀的微流道材料浆料。
接下来，将微流道材料浆料通过微影技术、光刻或刻蚀等工艺，制作出所需的微流道结构。
然后，经过干燥和预烧结等工艺，将微流道进行初步烧结。
最后，通过金属化、粘接等工艺，将微流道与其他器件或连接介质进行连接，完成微流道的制作。
LTCC腔体及微流道制作技术具有以下优点。
首先，LTCC材料具有良好的耐高温性能和化学稳定性，适用于各种工作环境。
其次，LTCC技术采用低温共烧工艺，不仅节约能源，而且有利于保护器件结构和电性性能。
此外，LTCC技术具有较高的成型精度和加工速度，能够制作复杂形状和细小尺寸的腔体和微流道。
因此，LTCC腔体及微流道制作技术在微型传感器、微流体芯片、高频电路等领域有广泛的应用前景。
综上所述，LTCC腔体及微流道制作技术是利用LTCC材料制作微型腔体和微流道的一种方法。
基于LTCC技术的微波器件设计研究随着时代的不断发展，无线通讯已经成为人们生活中的一部分，而微波器件则是实现无线通讯不可或缺的一部分。
作为微波器件中的一种，LTCC技术在设计制造微波器件方面具备一定的优越性，本文将就基于LTCC技术的微波器件设计研究展开探讨。
一、LTCC技术简介LTCC技术是一种低温共烧陶瓷技术，是将多种不同性质的材料混合在一起，形成一种高强度、高韧性的陶瓷基质，再通过丝印、层压等方法加工成需要的具有一定精度和复杂度的电子器件。
LTCC技术生产的微波器件具有良好的高频性能、优良的排热性能以及耐高温等特点，因此在微波器件中有着广泛的应用。
二、基于LTCC技术的微波器件设计1. 隔离器LTCC技术能够实现多层陶瓷基质的叠加，因此可以设计出多路隔离器。
以3路隔离器为例，将左、中、右三路电磁波导分别在不同层中制作，其中左、中两路电磁波导在同一层中，右路电磁波导在相邻的层中，这样可以实现隔离效果。
2. 滤波器LTCC技术可以制作出滤波器，其中以带通滤波器为例。
通过在陶瓷基质中制作出谐振结构实现滤波的效果，同时可以根据不同的业务需要设计出不同的频带。
3. 天線同样，天线也是微波器件中的重要组成部分。
在LTCC技术的基础上，设计出双极化补偿天线，可以实现双极化信号的接收和传输。
三、基于LTCC技术的微波器件的应用目前，LTCC技术制作的微波器件已经在通讯、广播电视、雷达等领域得到了广泛的应用。
1. 通讯随着移动通讯技术的飞速发展，基站天线成为无线通讯中必不可少的组成部分。
而基于LTCC技术制作的基站天线，具备良好的高频性能和工艺可靠性，可以精细调节，因此已经广泛应用于移动通讯领域。
2. 广播电视宽带天线是广播电视中的重要组成部分，因其能够识别和接收HDTV、DTV等高清信号，可以向用户提供更加优质的视听效果。
而LTCC技术制作的宽带天线，具备良好的高频性能和设计精度，因此在广播电视领域成为优秀的选择。
专利名称：一种LTCC微波介质材料及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：陈涛,程凯,曹秀华,沓世我,付振晓
申请号：CN202010188993.5
申请日：20200317
公开号：CN111410524A
公开日：
20200714
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种LTCC微波介质材料，所述LTCC微波介质材料的材料组分如下：a BaSiO+(1‑a)(MgCaSrBa)WO+Ba‑B‑Si玻璃；其中，0.4≤a≤0.8，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1。
本发明通过调整BaSiO及(MgCaSrBa)WO的含量，可将谐振频率温度系数调节到近零，适用于高频通讯及射频领域。
同时，本发明还公开一种LTCC微波介质材料的制备方法。
申请人：广东风华高新科技股份有限公司
地址：526000 广东省肇庆市风华路18号风华电子工业城
国籍：CN
代理机构：广州三环专利商标代理有限公司
代理人：颜希文
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收/发技术微波组件用带腔体LT CC基板制造技术3谢廉忠(南京电子技术研究所, 南京210013)【摘要】 机载、星载、舰载相控阵雷达由于其特定的使用环境,需要体积小、重量轻、高性能、高可靠、低成本的微波组件,带腔体LTCC基板具有高密度布线、电阻、电容、电感的内埋以及芯片的埋置等特性,是制作机载、星载、舰载相控阵雷达微波组件的理想的高密度基板。
该文介绍了带腔体LTCC集成基板的制造技术,并对微带线、带状线、内埋电阻、腔体等关键技术进行了分析,提出了相应的解决方法。
【关键词】 相控阵雷达;微波组件;腔体;LTCC集成基板中图分类号:T N958.92 文献标识码:AM anufactur i n g Technology of L TCC Substra te w ithCav ity Used for M i crowave M odulesX I E L ian2zhong(Nanjing Research I nstitute of Electr onics Technol ogy, Nanjing210013,China)【Abstract】 For air2borne,satellite2borne and shi p2borne phased array radars,the m icr owave modules with s mall size, light w eight,high perfor mance and high reliability are needed because of their s pecial envir on ment.LTCC substrate with the p r oper2 ties of high density,e mbedded R/L/C and chi p s has become an ideal high density substrate f or m icr owave modules.I n this paper the manufacturing technol ogy of LTCC substrate with cavity is intr oduced,the key manufacturing p r ocesses of m icr ostri p line,stri p2 line,embedded R and cavity are analysed,and the relevant s oluti ons are suggested.【Key words】 phased array radar;m icr owave modules;cavity;LTCC substrate0 引 言随着微电子技术的不断发展,要求电子整机朝着短、小、轻、薄和高速、高频、高性能、高可靠和低成本方向发展,尤其是机载、星载和舰载相控阵雷达等电子产品,由于其特定的使用环境以及较高的工作频率,对体积、重量、性能的要求更加苛刻。
一部相控阵雷达是由成千上万个微波组件组成,其性能直接关系到整机性能的好坏,所以如何研制出体积小、重量轻、可靠性高、成本低、幅相一致性好的高密度微波组件,就成了研制机载、星载和舰载相控阵雷达的关键。
LTCC生瓷带具有低介电常数、较小的插入损耗和良好的介质损耗角正切等特性,并且具有在宽频范围内介电常数的稳定性、厚度的一致性、与之匹配的导体浆料为Au、Ag、Cu等导电率高、丝网印刷导体宽度和厚度的可控性、层数不受限制、可以预留空腔、实现芯片以及电阻/电容/电感等无源元件的埋置、有利于提高组装密度、实现微波信号的耦合或隔离等独特的技术优势;另外,LT CC工艺流程有别于厚膜多层基板顺序印刷→干燥→烧结的工艺流程,采用不同层并行进行打孔、印刷、干燥,对每一层生瓷片进行检查筛选后,去掉不合格品或进行修正后一并叠压,一次烧结,从而优化了生产,获得了高的成品率,降低了成本。
所以微波LT CC技术已经成为研制、生产机载、星载和舰载相控阵雷达用高密度微波组件最理想的技术,也是实现微波组件小型化、轻量化、高可靠和低成本的关键技术之一。
1 电路模型用于相控阵雷达微波组件的带腔体多层LT CC集\成基板结构示意图如图1所示,微带线印刷在基板表面层,在第三层的背面印刷上大面积地层作为微带线的地层,在基板的背面印刷上大面积地层作为整个基板的地层,带状线印刷在两个地层的中间一层上,在第四层以下各层可以实现低频信号、直流电源和地的布线。
在基板上共布置有四种通孔,主要有:(1)散热66第28卷 第6期 2006年6月现代雷达Modern Radar Vol.28 No.6 June2006 3收稿日期:2005209222 修订日期:2006204220图1 多层LT CC 集成基板示意图孔,用于大功率元器件以及芯片的散热,提高基板的导热率,采用散热孔后可以将基板的导热率提高10倍。
(2)互连孔,用于低频信号间的互连。
(3)微带线与带状线之间的过渡孔,采用同轴线的原理来实现过渡。
(4)接地孔,主要目的一是优化微带线与带状线的微波性能,二是实现两个地层间的互连。
将精度要求不是很高的电阻实现内埋,减少表贴元器件所占的表面积,提高基板的组装密度。
利用腔体实现芯片的埋置,可以减少键合线产生的寄生参量、容易布置去耦电容、实现各个芯片单元间的相互屏蔽,实现互连基板和封装外壳的一体化,在提高封装密度、减小体积、减轻重量的同时,改善微波特性、提高可靠性[1-3]。
2 工艺流程多层LT CC 集成基板的工艺流程如图2所示。
图2 多层LT CC 集成基板工艺流程图3 关键技术分析用于相控阵雷达微波组件的带腔体多层LT CC 集成基板的制造技术中的关键是微带线、带状线、内埋电阻以及腔体的制作,它们的性能好坏决定了LT CC 集成基板的质量。
主要关键技术见下述讨论。
3.1 高精度微带线与带状线的制作技术微波LT CC 多层基板的技术基础是50Ω线,包括50Ω微带线和50Ω带状线以及微带线与带状线间的过渡,它们的阻抗特性是保持微波信号完整的基础。
微带线结构示意图如图3所示,微带线的特性阻抗Z 0=87ε+1.41Ln 5.98h0.8w +t (1)式中:Z 0为特性阻抗;ε为介电常数;w 为微带线宽度;t为微带线厚度;h 为介质层厚度。
图3 微带线结构示意图由式(1)可知影响微带线特性阻抗的因数有两个,一个是线条的厚度,另一个是线条的宽度,我们假定介质层厚度h 为0.30mm,介电常数ε为5.9。
线条的厚度和宽度对特性阻抗的影响程度见表1,可见线条宽度对微带线的特性阻抗影响很大,线条厚度相对于介质层厚度来说是很小的,对阻抗的影响也很小,可以忽略不计。
但由于微波信号传输的趋肤效应,线条厚度对微波信号的传输损耗来说至关重要,为了减少微波信号的传输损耗,要求线条厚度至少为趋肤深度的3～4倍。
趋肤深度的计算见式(2),当工作频率为10G Hz 时,导体材料的体电阻率为3×10-8Ω・M,微带线的趋肤深度为0.88μm,所以微带线厚度至少要达到3μm 以上。
表1 微带线特性阻抗线条宽度/mm线条厚度/mm特性阻抗/Ω0.440.00452.110.440.00851.750.400.00455.14δ=12π1f σ×10-7(2)式中:δ为趋肤深度;f 为工作频率;σ为导体材料的体电导率。
另外,微带线、带状线的边缘状态和光洁度、生料带表面粗糙度对微波电路的插入损耗也有影响。
所以,在LT CC 多层基板制作过程中微带线、带状线的精细制作,是微波性能的保证。
微带线的制作要经过设计、膜板制作、制网、丝网印刷、层压、烧结六道工序,每道工序都会对微带线的尺寸精度产生影响。
例如,光绘仪的精度、丝网的品种、丝网的目数、丝网的线径、丝网的编织方式、丝网的表面张力、乳胶层的厚度、印刷参数、层压参数、烧结参数等都会对微带线、带状线的厚度、宽度、边缘状态以及光76第6期谢廉忠:微波组件用带腔体LTCC 基板制造技术洁度产生影响。
通过采用高精度的光绘仪和高质量的不锈钢丝网、优化并固化各种工艺参数,对每道工序后微带线的尺寸精度进行测量,总结出烧结后微带线的实际尺寸和设计值之间的误差,在设计的时候进行补偿,就能制作出精度高于±10μm 的微带线和带状线。
3.2 高精度内埋电阻的制作技术为了在基板表面尽可能多地组装表贴元器件以及芯片,提高基板的组装密度,除了将精度要求高的电阻制作在基板表面,采用激光修调实现电阻的高精度外,对于精度要求不是很高的电阻实现内埋,内埋电阻的阻值一致性也会影响到基板性能的一致性。
但是,内埋电阻无法进行阻值修调,所以如何提高内埋电阻的精度,就成了基板制作的关键。
下面主要从设计和工艺两个方面进行分析。
内埋电阻器的设计:厚膜电阻方数设计是至关重要的,厚膜电阻的阻值R =R s 3N(3)式中:R s 为方阻;N 为方数。
如果单纯依赖标准方阻设计方数去达到目标值,而忽略方阻的形状效应,厚膜电阻的阻值将会是离散的、不可控制的。
厚膜电阻的几何形状对方阻的影响是固有的、明显的。
因而电路设计时应根据实验数据对电阻方数进行修正,以弥补形状效应的影响,更加准确地命中目标值。
电阻器的制作工艺:影响电阻阻值的因数很多,主要有丝网的品种、丝网的目数、丝网的线径、丝网的编织方式、丝网的表面张力、乳胶层的厚度、浆料的粘度、印刷参数、层压参数、烧结参数等。
但是,只要了解这些因素是如何影响电阻阻值并加以严格控制,是完全能够得到均匀一致的电阻阻值的。
我们采用经过精确控制的工艺条件制作出的内埋电阻阻值稳定、精度高,达到±15%,完全能够满足产品的需求。
3.3 腔体的制作腔体在层压过程中由于受到外力的作用,会产生变形,轻微的造成腔体边缘变成圆形,严重的还会造成腔体的阻塞以及腔体底部的抬高。
为了避免腔体变形,必须在腔体中放入嵌件,然后再进行层压。
对于贯通型腔体,处理起来相对容易,嵌件可以采用硬质材料,通过机加工来实现高质量的嵌件。
而对于台阶型的腔体,采用硬质材料嵌件无法实现层压过程中与生料带尺寸变化的匹配,可能造成腔体边缘变形以及腔体边缘分层,必须采用具有一定强度而有弹性的材料来制作嵌件。
腔体的质量取决于嵌件的质量,而嵌件的质量又取决于嵌件模具的质量,因此嵌件模具以及嵌件的制造尤为关键。
嵌件模具的制造:为了制得与腔体尺寸匹配的嵌件,我们采用与基板相同的生料带来制作模具,模具的尺寸与腔体尺寸相同,层数也一样。
嵌件模具经过层压后边缘产生变形,变形的大小取决于层压温度、压力和时间,在常温(25℃)、1000p si 下可以使模具变形最小。
