LTCC前景

除了在手机中的应用,LTCC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,在军事、航空航天、汽车、计算机和医疗等领域,LTCC可获得更广泛的应用。尽管LTCC厂商大部分为外资企业,包括日本的村田(Murata)、京瓷(Kyocera)、TDK和太阳诱电(TaiyoYuden)、美国西迪斯(CTS Corp)和欧洲的罗伯特博世有限公司(Bosch)、西麦克微电子技术(C-MAC MicroTechnology)和Screp-Erulec等,但是,就我国LTCC的技术发展状况来看并非没有竞争之地,国务院在2009年发布的《电子信息产业调整振兴规划纲要》的文件内容中,明确提出将大力支持电子元器件的自主研发,并将其设为重点研究领域,低温共烧陶瓷技术将成为未来若干年内中国电子制造业的重大发展趋势。国内部分厂商已开始安装先进的LTCC设备,并采用自主研发出的新型原料,加快成品的制造生产,这其中不乏像浙江正原电气股份有限公司、深圳南坡电子有限公司等已经开发出一系列具有国际先进水平的LTCC相关产品的公司。由此,我们相信,LTCC技术必将在中国的电子元器件产业带来改革性的影响。

发展趋势

LTCC是今后元件制造工艺的一个趋势,集成的趋势非常明显。据业内专家介绍,与其他集成技术相比,LTCC具有以下特点: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;陶瓷材料具有优良的高频、高Q特性和高速传输特性;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;制作层数很高的电路基板,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;可适应大电流及耐高温特性要求,具有良好的温度特性;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;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,可以应用于恶劣环境;采用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。

深圳南玻电子有限公司研发部经理武隽在接受中国电子报记者采访时表示,业内专家此前预测LTCC发展的趋势都已经成为现实:首先是绿色化。电镀液、原材料领域都已采用绿色生产。其次是集成化。元件的集成比较普遍,模块化集成还没有规模化。最后是多功能化。国外已经研制出把不同功能的整合在一个器件里的产品。由此看来未来几年LTCC还将越来越热,以便给业界带来一个又一个有关LTCC的惊喜。

国内发展

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功能组件和模块主要用于GSM,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,这几类产品在国内是近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1条LTCC生产线,开发出了多种LTCC产品并己投产,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,性能己达到国外同类产品水平,并己进入市场。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。

国内尚不能生产LTCC专用工艺设备。据不完全统计,国内南玻电子引进了一条完整的LTCC生产线,另外约有4家研究所己经或正在引进LTCC中试设备,开发LTCC功能模块。

香港青石集成微系统公司(CiMS)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。

国内LTCC材料基本有两个来源,一是购买国外生带,二是器件生产厂从原料开发起。这些都不利于快速、低成本的开发出LTCC器件。因为,第一种方式会增加生产成本,第二种方式会延缓器件的开发时间。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,尚未到批量生产的程度。国内现在亟须开发出系列化的、最好有自主知识产权的LTCC用陶瓷粉料,专业化的生产系列化LTCC用陶瓷生带,为LTCC器件的开发奠定基础。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,介电常数半系列化,为不同设计、不同工作频率的器件开发奠定了基础。

应用情况

LTCC产品的应用领域很广泛,如各种制式的手机、蓝牙模块、GPS, PDA、数码相机、WLAN、汽车电子、光驱等。其中,手机的用量占据主要部分,约达80%以上;其次,是蓝牙模块和WLAN。由于LTCC产品的可靠性高,汽车电子中的应用也日益上升。手机中使用的LTCC产品包括LC滤波器、双工器、功能模块、收发开关功能模块、平衡-不平衡转换器、耦合器、功分器、共模扼流圈等。

在SMD中采用LTCC技术的目的旨在提高组装密度、缩小体积、减轻重量、增加功能、提高可靠性和性能,缩短了组装周期。压控振荡器(VCO)是移动通信设备的关键器件,可通过LTCC技术制作VCO,使其满足移动通信对小型、轻量、低功耗、低相位噪声(高C/N比)的要求。国际上己应用LTCC技术制成高性能的表而组装型VCO,并形成了系列化商品,通过采用LTCC技术使VCO体积大大缩小。1996-2000年,VCO的体积减小了90%以上。这种表而组装型VCO的体积仅为原米带引线VCO体积的1/5-1/20。采用LTCC技术制作的新型VCO具有体积小、功耗低、高频特性好、相位噪声小、适合表面贴装等优点,在移动通信领域得以广泛应用。这种小型化VCO在GSM,DCS,CDMA,PDC等数字通信系统终端以及全球定位系统(GPS)等卫星通信相关的终端得以大量使用。

移动通信的迅速发展也进一步促进了DC/DC变换器的小型化,为SMD型DC/DC变换器提供了广阔的应用市场。国外不少电源制造厂商都在采用LTCC技术积极开发标准的SMD型DC/DC变换器,其额定功率为5-30W,具有各种通用的输入、输出电压。一些新的DC/DC变换器设计还可提供较短的启动时间。此外,采用LTCC技术还制作了移动通信用的片式多层天线、蓝牙组件、射频放大压控衰减器、功率放大器、移相器等表而安装型器件。