LTCC助推元件集成化 功能模块研制是重点

微型化、模块化和高频化是元器件研究开发的重要目标，LTCC技术正是实现这种目标的有力手段。新型LTCC材料系统成功解决了低烧结温度、低介电常数和高机械性能之间的矛盾。积极开发和推广低温共烧陶瓷材料，使其产业化，并形成一定的材料体系和产业规模，是当前信息功能陶瓷领域的重要研究任务之一。

　　随着现代信息技术的飞速发展，电子线路的微型化、轻量化、集成化和高频化对电子元件提出了小尺寸、高频率、高可靠性和高集成度的要求。片式化、小型化已成为衡量电子元件技术发展水平的重要标志之一。为了迎合电子信息产业的发展需求，出现了许多新型的组件整合技术，如多芯片组件技术、低温共烧陶瓷技术（LTCC）和芯片尺寸封装技术等。其中低温共烧陶瓷技术以其集成密度高和高频特性好等优异的电学、机械、热学及工艺特性，成为目前电子元件集成化的主流方式，广泛应用于电子、通信、航空航天、汽车、计算机和医疗等领域。

　　欧美日厂商占据主要市场份额

　　LTCC技术最早由美国休斯公司开发，国外最初主要应用于军事电子领域，其成本相对较高，近年来由于受到汽车电子和通信等行业的推动，LTCC材料和工艺有了很大改进，成本降低，逐渐向民用方向发展。

　　过去电子元件技术均由日商执牛耳，因此在LTCC工艺的掌握上，仍旧由日商与部分欧美业者领先。LTCC材料在日本、美国以及欧洲等发达国家早已进入产业化和系列化阶段，如美国国家半导体、DuPont、村田制作所、松下寿、京瓷等研发机构对LTCC技术已研发多年，形成了一定的材料体系，生产工艺也较为成熟，他们在专利技术，材料来源及规格主导权上均占有主要优势，欧美日厂商基本上占据了LTCC九成以上的市场。

　　同时在2000年前后，由于看到手机和蓝牙等无线通信市场的快速成长，预测到通信产品的小型化必将导入LTCC元件，我国部分台湾厂商也积极投入到LTCC技术的开发或者寻求与欧美日等厂商的合作之中。目前可以提供LTCC材料和模块的台商主要有国巨、王景德电子和华新科等十余家企业。

　　相比之下，我国大陆LTCC市场的开发稍显逊色，与欧美日等国家相比至少落后5年，这主要是由于大陆电子终端产品的发展滞后造成的。LTCC功能组件和模块主要用于GSM、CDMA、PHS（手持电话系统）手机、无绳电话、WLAN（无线局域网）和蓝牙等通信产品，除40多兆的无绳电话外，这几类产品在大陆是近四五年才发展起来的。目前，深圳南玻电子有限公司已经建成了大陆第一条LTCC生产线，开发出了多种LTCC产品并已投产。而在材料方面，清华大学、电子科技大学、中科院上海硅酸盐研究所等已开展了大量的研究工作。国内LTCC市场的开发潜力很大，随着未来电子元件的模块化以及电子终端产品的过剩，价格成本的竞争必定会更加激烈，国内厂家最初采用的原料、设计直接从国外打包进口的做法已经难以满足价格战的要求，LTCC产品和自主知识产权的开发已经提上日程，这为国内LTCC市场的发展提供了良好的契机。

　　新型LTCC材料系统解决技术难题

　　LTCC产品的性能完全依赖于所选用材料的性能。从化学成分上来看，目前使用的、能够实现低温烧结的陶瓷材料主要包括微晶玻璃体系、玻璃+陶瓷复合体系和非晶玻璃体系。其中微晶玻璃系和玻璃+陶瓷复合体系是近年来人们研究的重点，开发出了(Mg，Ca)TiO3系、BaO-TiO2系、ZnO-TiO2系、BaO-Nd2O3-TiO2系、(Zr，Sn)TiO3系、(Ba，Nb)TiO3系以及硼硅酸盐系等许多LTCC材料体系。

　　低介电常数LTCC材料目前面临的主要问题是高性能(低介电常数、低介电损耗、高机械强度)和低烧结温度的矛盾。由于这一矛盾的存在，现有的商用LTCC材料系统均很难进行掺杂改性以获得具有性能系列化的材料。

　　近年来，清华大学新型陶瓷材料与精细工艺国家重点实验室实验室在全新的材料设计思想指导下，发展出了一种新型LTCC材料系统--- 硅铝氟氧化物基低温共烧陶瓷。其设计思路是：通过F离子取代对硅氧四面体的结构调制，实现了对材料电极化特性的控制和对材料烧结特性的改性，起到了降低烧结温度与降低材料介电常数及介电损耗的双重作用，成功地解决了低烧结温度、低介电常数和高机械性能之间的矛盾，发展出了兼具有优异物理性能和工艺特性的新型LTCC材料系统。与现有的商用LTCC材料相比，该材料系统具有更低的烧结温度、更低的介电损耗、可实现介电常数的系列化等优点。综合技术指标优于现有商用材料。

　　LTCC基板材料研究的一个热点问题就是LTCC基板材料与异质材料共烧匹配性问题。一般LTCC材料的收缩率大约为15%～20%，在应用于高性能系统时，必须严格控制其收缩行为，获得在X-Y方向零收缩率的材料。LTCC材料共烧匹配性的研究还包括如何实现基片与布线共烧时的收缩率及热膨胀系数匹配问题，也就是解决基板与导体浆料之间烧结收缩率、致密化速度和致密化完成温度相匹配的问题。