LTCC在大功率射频电路应用中的优势分析

电路的导体部分。颗粒尺寸、颗粒组织和尺寸分布在决定烧成导体的最终电性能和物理性能上起着重要作用。选择合适的金属化取决于各种因素的组合，如电阻率、可焊性、引线键合力、与系统中其他元件的兼容性、用途（通孔填充、焊接、接地层）、电子迁移、衰减、RF性能、热导率、载流能力、附着力、流变学、抗腐蚀性、外观和成本。表1列举出LTCC技术采用的各种金属化材料。

值得一提的是光刻蚀导体的获得，因为它能在LTCC基板上产生很细的线条和间隔（<50μm）。

表1、LTCC采用的导体材料

4．3电阻浆料

厚膜电阻浆料用于制造无源电阻器元件。电阻浆料和导体浆料一样，由玻璃料、导电粉和有机载体混合物组成。通过变化玻璃和导电粉的配比实现不同的电阻率（玻璃含量越高，电阻率越高）。大多数气氛烧成的电阻器是在导电相材料上制成，如钌酸盐、钌酸铋和钌酸铅。选择合适的电阻材料取决于诸如方阻、功耗、频率响应、电阻温度系数、短期过载和高电压等的需求。LTCC应用的电阻材料有表面安装型和内埋型两种。表面安装型电阻器，其阻值从5Ω/□～2MΩ/□，调阻后的容差可以小到±1%。内埋电阻器的阻值范围从10Ω/□～100kΩ/□。由于内埋不能在烧成之前调阻，容差一般是± 25%。

图2、螺旋电感器

4．4电容器介质

电容器材料有载带型和浆料型。LTCC系统的电容介电常数从3.9～200。高K材料的研制是替代X7R，Z5U和NPO型电容器的关键。X7R电容器容量范围为10pF～3000pF，而NPO型则不到0.3%，如表2所示。

表2、LTCC系统应用的电容器

4．5电感器浆料

电感器也能集成到LTCC系统中，但该技术尚未成熟。各种应用如圆螺旋、方螺旋、蛇形和单环形电感器已用于RF领域。寄生和互连到电极/板会影响最终电感值和电路Q。直线式电感器的一般方程如下：

L(Ind.)=5.08×10－3×L×[Ln(L/(w＋t)＋1.19＋0.022×L/(w＋t)×nH/mil

其中，L(Ind.)=电感（nH），L=导体长度（密尔），t=导体厚度（密尔），w=导体宽度（密尔）

螺旋式电感器一般关系由下列方程式支配：

L(Ind.)=0.03125×N2×do×nH/mil
do=5×di=2.5n(w＋s)

其中，L(Ind.)=电感(nH)，do=螺旋外径，di=螺旋内径，N=匝数，s=导体间隔，w=导体宽度

对于螺旋电感器,建议线要尽可能宽,同时保持整个电感体直径尽可能小(见图2)。为提高每单位长度的能量存储，螺旋中心应有足够量的空间，由于表面电阻是随着频率平方根的函数直接变化。实验表明，Q增加到一定频率，然后迅速回落。另外，实验表明，对于同一内尺寸，圆形螺旋比方形螺旋的Q值高10%，虽然电感量约低于20%。

5、应用LTCC的优势

LTCC的研制周期短，启动成本低，是一种低成本封装方法。它利用光成像材料，以相对低的成本通过薄膜技术形成细线和间隔。LTCC具有坚固的、致密又可靠的封装，能够做成多层结构，通过集成无源元件如电阻器、电容器和电感器实现微型化。这些无源元件印刷在表面层时，也能激光调阻到很小的容差。另外，LTCC的介电常数低（低至3.9）、介质损耗低和衰减低。制成的封装具有不同的CTE和热导率要求。LTCC焊接引线和散热片材料，具有3D 设计的高密度互连，内埋无源和3D元件。平行加工允许检验个别层和同时共烧所有层的优势，形成最终的高产量和低成本。在经受不同温度和湿度条件下时，与其他RF基板材料比较，影响RF性能的材料特性，如介电常数、介电损耗和衰减仍旧相对稳定。LTCC具有空腔的能力，可将芯片直接粘贴到散热片，然后利用丝焊将引出端键合到不同层。

6、结束语

LTCC为大功率RF应用提供了强大的优势，足以弥补其缺陷。随着新材料的不断研究和改善，不久的将来，为大功率RF应用选择基板和封装技术的时候，LTCC会成为最佳的选择之一。