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硅酸盐学报· 1268 ·2011年ZnTiO3陶瓷与NiZnCu铁氧体叠层复合材料的低温共烧刘向春，邓军平(西安科技大学材料学院，西安 710054)摘要：采用湿法拉膜成型工艺和二次烧成法在900℃制备出ZnTiO3(ZT)介电陶瓷/(Ni0.8Zn0.12Cu0.12)· Fe1.96O4(NZC)铁氧体叠层共烧体。
通过X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱仪分析样品的相结构和微观形貌。
结果表明：制备的ZT/NZC叠层共烧体样品为尖晶石相结构，无分层、翘曲和开裂等缺陷；ZT/NZC共烧体界面处发生了反应和扩散，形成了厚度约为30～50μm的扩散层，在扩散层中产生了新金红石相(TiO2)及NZC与Zn2TiO4的固溶体(NZC)x(Zn2TiO4)1–x(0≤x≤1)；900℃烧结样品的相对介电常数为εr=15.1，介电损耗tanδ=2.91×10–3；100MHz下叠层样品的起始磁导率为9.9，样品截止频率在100MHz左右。
关键词：铁电陶瓷；铁氧体；低温共烧；二次烧成；界面；复合材料中图分类号：TM28；TM534 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2011)08–1268–07网络出版时间：2011–07–26 15:21:03 DOI：CNKI:11-2310/TQ.20110726.1521.008网络出版地址：/kcms/detail/11.2310.TQ.20110726.1521.201108.1267_008.htmlLow-temperature Co-sintering of ZnTiO3 Ceramic and NiZnCu Ferrite Multilayer CompositesLIU Xiangchun，DENG Junping(College of Materials Science and Engineering, Xi’an University of Science and Technology, Xi’an 710054, China) Abstract: The ZnTiO3(ZT) dielectric ceramic/(Ni0.8Zn0.12Cu0.12)Fe1.96O4(NZC) ferrite multilayer composite was prepared by a tape-cast technique and a two-step-sintering technique at a sintering temperature of 900. The phase structure and morphology of℃the samples were analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscope and energy dispersive spectroscopy. The results show that the ZT/NZC co-firing multilayer composite sample is a spinel type structure without layer, camber and cracks. The interfacial diffusion and reactions occurred on the interface between ZT and NZC in the ZT/NZC composite, and the layer thickness of interfa-cial diffusion was 30–50μm. The layer of interfacial diffusion and interfacial reaction were constructed by ZnTiO3, NZC, and two interfacial reaction products, namely, spinel-type solid solution (NZC)x(Zn2TiO4)1–x(0≤x≤1) and rutile. The dielectric properties of the NZC/ZT composite sintered at 900℃were relative permittivity εr of 15.1 and dielectric loss tanδ of 2.91×10–3. The initial per-meability of the sample was 9.9 at 100MHz, and the cut-off frequency was approximately 100MHz.Key words: ferroelectric ceramics; ferrite; low-temperature co-sintering; two-step-sintering; interface; composite随着集成电路及各种元器件的飞速发展，电子元器件向小型化、复合化、轻量化、多功能和高可靠的方向变革[1]。
低温共烧陶瓷材料
低温共烧陶瓷材料是指在较低的温度下进行共烧的陶瓷材料。
共烧是指将多种原料一起烧结形成陶瓷材料。
低温共烧陶瓷材料的烧制温度一般在800-1100摄氏度之间，
相对于传统陶瓷材料的高温烧制来说，低温共烧陶瓷材料具有以下优势：
1. 节能：低温烧制需要较低的能量，相对于高温烧制可以节约能源消耗。
2. 环保：低温共烧陶瓷材料烧制过程中排放的污染物较少，对环境的影响较小。
3. 技术简单：低温共烧陶瓷材料的工艺相对简单，生产成本较低。
4. 原料广泛：低温共烧陶瓷材料可以利用多种原料进行烧制，能够充分利用各类资源。
5. 应用广泛：低温共烧陶瓷材料的物理性能可以根据需要进行调控，可以用于制作陶瓷砖、陶瓷饰品、陶瓷器皿等多种产品。
不过，低温共烧陶瓷材料也存在一些问题，比如烧结密度相对较低，力学性能较差等。
因此，在使用时需要根据具体使用要求进行选择。
低温共烧陶瓷器件标准陶瓷器件是一种重要的电子元器件，广泛应用于电子、通信、医疗等领域。
而低温共烧陶瓷器件则是一种具有优异性能的陶瓷器件，其制造过程中采用了低温共烧技术，使得器件具有更高的可靠性和稳定性。
本文将探讨低温共烧陶瓷器件的标准以及其在实际应用中的重要性。
首先，低温共烧陶瓷器件的标准对于保证产品质量和性能至关重要。
标准可以规定器件的尺寸、形状、材料成分、物理性能等方面的要求，确保产品的一致性和可靠性。
例如，标准可以规定器件的尺寸公差，以确保器件在装配过程中的互换性和可靠性。
标准还可以规定器件的材料成分，以确保器件具有良好的电学性能和机械强度。
此外，标准还可以规定器件的物理性能，如热膨胀系数、介电常数等，以确保器件在不同环境条件下的稳定性和可靠性。
其次，低温共烧陶瓷器件的标准对于推动行业发展和技术创新具有重要意义。
标准可以促进行业内的技术交流和合作，推动技术的进步和创新。
通过制定统一的标准，不同企业和研究机构可以在同一平台上进行研发和测试，共同解决技术难题，提高产品的性能和质量。
标准还可以促进行业内的竞争和合作，推动技术的快速迭代和升级。
通过制定更高的标准，行业内的企业将不断努力提高产品的性能和质量，以满足市场的需求和竞争的压力。
此外，低温共烧陶瓷器件的标准对于保护消费者权益和维护市场秩序也具有重要作用。
标准可以规定产品的质量和性能要求，确保产品符合国家和行业的相关标准和法规。
通过制定统一的标准，消费者可以更加方便地选择和购买符合自己需求的产品，避免因产品质量问题而造成的损失和纠纷。
标准还可以规范企业的行为和竞争方式，维护市场的公平竞争秩序。
通过制定更高的标准，行业内的企业将不断提高产品的质量和性能，以满足消费者的需求和提升企业的竞争力。
最后，低温共烧陶瓷器件的标准在国际贸易中也具有重要意义。
标准可以促进国际贸易的畅通和合作，推动技术和产品的国际交流和合作。
通过制定统一的标准，不同国家和地区的企业可以在同一平台上进行合作和交流，共同解决技术和质量问题，提高产品的性能和竞争力。
LTCC厚薄膜混合基板加工研究LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) 厚薄膜混合基板是一种多层陶瓷基板，由低温共烧的多层陶瓷片组成，用于电子器件和封装的应用。
近年来，由于电子产品的迅速发展和功能需求的不断提高，基板加工技术也在不断演进。
LTCC厚薄膜混合基板作为一种高性能基板材料，具有良好的性能和可靠性，广泛应用于无线通信、雷达、医疗设备等领域。
在LTCC厚薄膜混合基板加工研究中，主要包括以下几个方面：1.基板材料选择和制备：选择合适的陶瓷材料和烧结工艺，以提高基板的性能和可加工性。
优化材料配方和烧结条件，使得基板具有良好的机械强度、热稳定性和低介电损耗。
2.厚膜陶瓷层制备：通过晶粒生长控制、材料纯度提高等方法，制备具有良好性能的陶瓷膜。
研究陶瓷膜的晶体结构、成分和物理性能，以提高膜层质量和降低生产成本。
3.薄膜金属线路制备：通过化学镀、物理镀等技术，制备出导电性能好的金属线路。
优化金属线路的导电性、附着力和耐腐蚀性，以满足高性能电子器件的需求。
4.厚薄膜结合工艺：研究厚膜和薄膜之间的界面结合机理，探索厚薄膜结合材料和工艺参数的最佳组合。
提高结合强度和可靠性，从而提高基板的性能和寿命。
5.加工工艺优化：研究基板的切割、打孔、焊接等加工工艺，优化加工参数和工艺流程，以提高加工效率和产品质量。
同时，研究表面处理和封装工艺，提高基板的耐热、耐冲击和漏气性能。
通过以上的研究，可以得到高性能的LTCC厚薄膜混合基板，满足高性能电子器件的需求。
未来的研究方向包括优化基板材料和制备工艺，提高基板的集成度和可靠性，并结合新的电子器件和封装技术，推动LTCC 技术的进一步发展和应用。
ltcc介电常数
LTCC介电常数是指低温共烧陶瓷介质的电容率，通常用εr表示。
它是衡量介质相对于真空的储能能力的物理量，也是评价LTCC材料
性能的重要指标之一。
LTCC材料的介电常数一般在5-10范围内，不同的LTCC材料具
有不同的介电常数。
与其他材料相比，LTCC材料具有较低的介电常
数和较高的介电强度。
这使得LTCC材料在射频和微波电路应用中非
常有用，因为它们能够提供更高的频率和更好的性能。
通过控制LTCC材料的配方和工艺条件，可以调节其介电常数，
从而满足不同应用场合的需求。
例如，在天线和滤波器等高频应用中，需要具有低介电常数的LTCC材料，以避免信号损耗和谐振问题。
而
在功率放大器和射频开关等高功率应用中，则需要具有高介电常数的LTCC材料，以提高储能能力和耐压能力。
因此，对LTCC介电常数的研究和掌握对于LTCC材料的开发和应用具有重要意义。
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低温共烧陶瓷（LTCC）技术郁建元李悦（唐山学院，河北唐山063000）摘要主要概述了低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramics，简称LTCC）材料的应用和研究现状。
作为一种新兴的集成封装技术，低温共烧陶瓷（LTCC）技术以其优良的高频和高速传输特性、小型化、高可靠而备受关注。
关键词LTCC技术材料特性发展趋势Low Temperature Co-fired Ceramic (LTCC) TechnologyYU Jianyuan Li Yue(Tangshan College, the Department of Environmental and Chemical Engineering,Tangshan, 063000)Abstract: This paper reviews the application and research progress of low temperature co-fired ceramics (LTCC) materials.As a new integrating and packing technology, the low temperature co-firedceramic (LTCC) technology attracts close attention for its excellent high frequency and high speedtransfer characteristics, miniaturization, high reliability.Key words: LTCC technology, material characteristics, development低温共烧陶瓷是与高温共烧陶瓷（High Temperature Co-fired Ceramics, 简称HTCC）相对而言的。
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产业的开发奠定基础。
2 LTCC的技术特点
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。
LTCC工艺流程见图1。图2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。
图1 LTCC工艺流程图
图 2 LTCC基板
与其它集成技术相比，LTCC具有以下特点[2-5]： 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特性和高速传输特性；3)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；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,并可制作线宽小于50µm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，易于实现多功能化和
提高组装密度；5)可适应大电流及耐高温特性要求，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、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。表1给出集
成电路中常用的几种基板性能比较。
LTCC技术由于自身具有的独特优点，在军事、航天、航空、电子、计算机、汽车、医
疗等领域均获得了越来越广泛的应用
LTCC材料研究中的另一个热点问题就是共烧材料的匹配性。将不同介质层（电容、电阻、
电感，导体等）共烧时，要控制不同界面间的反应和界面扩散，使各介质层的共烧匹配性良
好，界面层间在致密化速率、烧结收缩率及热膨胀速率等方面尽量达到一致，减少层裂、翘
曲和裂纹等缺陷的产生。
一般说了，利用LTCC技术的陶瓷材料收缩率大约为15～20％左右。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。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。在LTCC应用于高性能系统时，对收缩行
为的严格控制关键在于对LTCC共烧体系烧结收缩率的控制，LTCC共烧体系沿X-Y方向
的收缩一般为12％～16％。借助无压烧结或助压烧结技术，获得沿X-Y方向零收缩率的材
料[17,18]烧结时，在LTCC共烧层的顶部和下部放置于压片作为收缩率控制层。借助控制
层与多层之间一定的粘结作用及控制层严格的收缩率，限制了LTCC结构沿X、Y方向的收
缩行为。为了补充基板沿X-Y方向的收缩损失，基板将沿Z方向进行收缩补偿。结果，LTCC
结构在X、Y方向上的尺寸变化只有0.1％左右，从而保证了烧结后，布线及孔的位置和精
度，保证了器件的质量。
Dupont公司研发的控制收缩烧结技术已应用于60％LTCC基板和30％的LTCC电路
产品中。图4为Dupont公司的控制收缩技术，表3给出相应的性能。
