《電子技術(shù)應(yīng)用》
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LTCC成未來電子元件集成化首選方式

2011-06-02
關(guān)鍵詞: LTCC 電子元件 集成化

  未來手機(jī)正朝著輕型化,、多功能,、數(shù)字化及高可靠性、高性能的方向發(fā)展,,對元器件的小型化,、集成化以至模塊化要求愈來愈迫切,。低溫共燒陶瓷技術(shù)(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)是近年來興起的一種令人矚目的多學(xué)科交叉的整合組件技術(shù),,它在推動手機(jī)體積和功能上的變化中都起到了巨大的作用,,正是實(shí)現(xiàn)未來手機(jī)發(fā)展目標(biāo)的有力手段。這項(xiàng)技術(shù)最先由美國的休斯公司于1982年研制成功,,其具體的工藝流程就是將低溫?zé)Y(jié)陶瓷粉制成厚度精確而且致密的生瓷帶,,作為電路基板材料,在生瓷帶上利用激光打孔,、微孔注漿,、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形,并將多個無源元件(如電容,、電阻,、濾波器、阻抗轉(zhuǎn)換器,、耦合器等)埋入其中,,然后疊壓在一起,,在900℃燒結(jié),制成三維電路網(wǎng)絡(luò)的無源集成組件,,也可制成內(nèi)置無源元件的三維電路基板,,在其表面可以貼裝IC和有源器件,制成無源/有源集成的功能模塊,。

  看到上面如此繁雜和專業(yè)的解釋,,也許很多人已經(jīng)開始犯暈,其實(shí)從字面上來看,,“低溫共燒陶瓷”已經(jīng)告訴了大家其基本的含義,,首先,它是由陶瓷材料做成的;其次,,所謂的“低溫共燒”,,就是在相對較低的燒結(jié)溫度下(1000℃以下),將多層不同功能的生陶片疊在一起燒制,,最終得到需要的元器件,。曾有人做了一個形象的比喻,將低溫共燒陶瓷制成的元器件比作一棟大廈,,每一層有著不同的功能,,但它們又是一個整體。

  LTCC 在手機(jī)中的用量約達(dá)80%以上,,手機(jī)中使用的LTCC產(chǎn)品包括LC濾波器,、雙工器、功能模塊,、收發(fā)開關(guān)功能模塊,。平常老百姓接觸到最多的就是手機(jī)、電話,、無繩電話,,現(xiàn)在用得最多的是藍(lán)牙耳機(jī)里面的天線。只要體積小的,,無線接收的設(shè)備肯定要用到濾波器,、天線,這些都離不開LTCC,。LTCC器件的體積很小,,最小的只有1mm×0.5mm,放在手中,,打個噴嚏可能就不見了,。

  LTCC的優(yōu)勢

  與其它集成技術(shù)相比,,LTCC有著眾多優(yōu)點(diǎn):

  第一,,陶瓷材料具有優(yōu)良的高頻,、高速傳輸以及寬通帶的特性。根據(jù)配料的不同,,LTCC材料的介電常數(shù)可以在很大范圍內(nèi)變動,,配合使用高電導(dǎo)率的金屬材料作為導(dǎo)體材料,有利于提高電路系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù),,增加了電路設(shè)計的靈活性,;

  第二,可以適應(yīng)大電流及耐高溫特性要求,,并具備比普通PCB電路基板更優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性,,極大地優(yōu)化了電子設(shè)備的散熱設(shè)計,可靠性高,,可應(yīng)用于惡劣環(huán)境,,延長了其使用壽命;

  第三,,可以制作層數(shù)很高的電路基板,,并可將多個無源元件埋入其中,免除了封裝組件的成本,,在層數(shù)很高的三維電路基板上,,實(shí)現(xiàn)無源和有源的集成,有利于提高電路的組裝密度,,進(jìn)一步減小體積和重量,;

  第四,與其他多層布線技術(shù)具有良好的兼容性,,例如將LTCC與薄膜布線技術(shù)結(jié)合可實(shí)現(xiàn)更高組裝密度和更好性能的混合多層基板和混合型多芯片組件,;

  第五,非連續(xù)式的生產(chǎn)工藝,,便于成品制成前對每一層布線和互連通孔進(jìn)行質(zhì)量檢查,,有利于提高多層基板的成品率和質(zhì)量,縮短生產(chǎn)周期,,降低成本,;

  第六,節(jié)能,、節(jié)材,、綠色、環(huán)保已經(jīng)成為元件行業(yè)發(fā)展勢不可擋的潮流,,LTCC也正是迎合了這一發(fā)展需求,,最大程度上降低了原料,廢料和生產(chǎn)過程中帶來的環(huán)境污染,。

  LTCC的應(yīng)用前景

  除了在手機(jī)中的應(yīng)用,,LTCC以其優(yōu)異的電子,、機(jī)械、熱力特性已成為未來電子元件集成化,、模組化的首選方式,,在軍事、航空航天,、汽車,、計算機(jī)和醫(yī)療等領(lǐng)域,LTCC可獲得更廣泛的應(yīng)用,。盡管目前的LTCC廠商大部分為外資企業(yè),,包括日本的村田(Murata)、京瓷(Kyocera),、TDK和太陽誘電(Taiyo Yuden),、美國西迪斯(CTS Corp)和歐洲的羅伯特?博世有限公司(Bosch)、西麥克微電子技術(shù)(C-MAC MicroTechnology)和Screp-Erulec等,,但是,,就我國LTCC的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r來看并非沒有競爭之地,國務(wù)院在2009年發(fā)布的《電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃綱要》的文件內(nèi)容中,,明確提出將大力支持電子元器件的自主研發(fā),,并將其設(shè)為重點(diǎn)研究領(lǐng)域,低溫共燒陶瓷技術(shù)將成為未來若干年內(nèi)中國電子制造業(yè)的重大發(fā)展趨勢,。國內(nèi)部分廠商已開始安裝先進(jìn)的LTCC設(shè)備,,并采用自主研發(fā)出的新型原料,加快成品的制造生產(chǎn),,這其中不乏像浙江正原電氣股份有限公司,、深圳南坡電子有限公司等已經(jīng)開發(fā)出一系列具有國際先進(jìn)水平的LTCC相關(guān)產(chǎn)品的公司。由此,,我們相信,,LTCC技術(shù)必將在中國的電子元器件產(chǎn)業(yè)帶來革命性的影響。

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