LTCC生产方案工艺和概述部分

. . . LTCC生产线项目方案一概述 所谓低温共烧瓷(Low-temperature cofired ceramics,LTCC)技术，就是将低温烧结瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，作为电路基板材料，在生瓷带上利用机械或激光打孔、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，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在900烧结，制成三维电路网络的无源集成组件，也可制成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。总之，利用这种技术可以成功地制造出各种高技术LTCC产品。多个不同类型、不同性能的无源元件集成在一个封装有多种方法，主要有低温共烧瓷(LTCC)技术、薄膜技术、硅片半导体技术、多层电路板技术等。目前，LTC C技术是无源集成的主流技术。LTCC整合型组件包括各种基板承载或埋各式主动或被动组件的产品，整合型组件产品项目包含零组件（components）、基板（substrates）与模块（modules ）。 LTCC(低温共烧瓷)己经进入产业化阶段，日、美、欧洲国家等各家公司纷纷推出了各种性能的LTCC产品。LTCC在我国地区发展也很快。LTCC在2003年后快速发展，平均增长速度达到17.7%。 国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功能组件和模块在民用领域主要用于CSM，CDMA和PHS手机、无绳、WLAN和蓝牙等通信产品。另外，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本推荐方案集成当今世界先进的自动化设计，生产、检测设备于一体，同时考虑军工生产的特点和厂家的售后服务能力，是专门为贵所量身定制的解决方案。在方案的设计中地考虑到军工产品多品种、小批量和高质量要求地特点，在选用设备时以完整性、灵活性、可靠性为原则，其中在一些关键环节采用了一些国外较先进与技术含量较高和性能稳定的设备。由于是多家制造商的设备连线使用，所以必须由集成供应商统一安装调试和培训，并提供长期的工艺和设备配套服务。（二） 项目发展的必要性1、国家发展需要。九五期间国家投巨资建设LSI高密度国家重点工业性试验基地，其目的是进行高密度LSI产品的开发和生产技术研究，为封装产品的产业化提供技术支持。它的开发和研究成果直接为产业化服务，在试验基础上，尽快建设产业基地不仅是国家的需要也是市场的需要。2、微电子技术进步的需要。信息产业是知识经济的支柱，作为其核心的微电子技术在不断迅猛发展，我国的微电子技术，特别是LSI技术的发展却相对滞后，除管理决策，资金等因素外，封装技术的落后，也是一个重要因素，建设LSI高密度封装产业基地，以强大的科研和产品开发能力，以高质量的封装产品支持我国集成线路行业的技术进步，具有十分重要的意义。3、21世纪国防战略的需要。瓷封装产品以高可靠、高性能、小型化、多功能为其特点，这正与电子装备短、薄、轻、小化的需求相对应，国产的导弹、卫生、计算机、通讯、指挥系统。尤其以高可靠、抗干扰、长寿命为首要指标，高密度瓷封装更是首当其冲。4、市场的需要。2010年后中国集成电路的消费将达到1000亿美元，约占世界市场的20%，仅以现在应用多的移动、笔记本电脑为例，国诸如LCCC的瓷封装产品的需求量10亿只以上，用于声表面波封装的无引线瓷载体，仅京、圳两家公司年需求量就在1.8亿只以上，以目前国两家企业一家研究所的生产能力，根本无法满足市场需求。（三）项目的技术支撑（四） LTCC技术优势现代移动通讯、无线局域网、军事雷达等正向小型、轻、高频、多功能与低成本化发展，对元器件提出轻量、小型、高频、高可靠性、价格低廉提高集成度的要求。而采取低温共烧瓷（Low Femperature Co-Fired Ceramic.LTCC）技术制造多层基板，多层片式元件和多层模块是实现上述要求最有效途径。用于系统集成的低温共烧瓷（LTCC ：Low Femperature Co-Fired Ceramics）多层基板中的“共烧”有两层意思。其一是玻璃与瓷共烧，可使烧结温度从1650下降到900以下，从而可以用Cu、Ag、Ag-Pd、Ag-Pt等熔点较低的金属代替W.Mo等难熔金属做布线导体，既可大大提高电导率，又可在大气中烧成；其二是金属导体布线与玻璃瓷一次烧成，便于高密度多层布线。80年代初，低温共烧瓷（LTCC）材料达到商业化水平，引起了高密度互联电路设计者的极大兴趣。LTCC多层基板很快在各种高性能、中小批量产品、军事、航空等应用领域确立了举足轻重的地位。90年代期间，LTCC材料在大批量产品、中档位价格性能比的应用领域得到推广。如汽车控制组件、硬盘读写放大器等。低温共烧瓷（LTCC）材料具有良好的性能特征：1、根据配料的不同，LTCC材料的介电常数可以在很大的围变动，可根据应用要求灵活配置不同材料特性的基板，提高了设计的灵活性。如一个高性能的SIP（system in a package系统封装）可能包含微波线路、高速数字电路、低频的模拟信号等，可以采用相对介电常数小于3.8的基板来设计高速数字电路；相对介电常数为6-80的基板完成高频微波电路的设计；介电常数更多的基板设计各种无源元件，最后把它们层叠在一起烧结完成整个SIP器件。便于系统集成、易于实现高密度封装。2、LTCC材料具有优良的高频、高Q值、低损耗特性，加之共烧温度低，可以用Ag、Ag-Pd、Ag-Pt、Cu高电导率的金属作为互连材料，具有更小的互连导体损耗。这些都有利于所高电路系统的品质因数，特别适合高频、高速电路的应用。3、LTCC基板采多层布线立体互连技术，可以大大提高布线密度和集成度，IBM实现的产品已经达到一百多层。NTT未来网络研究所以LTCC模块的形式，制作出用于发送毫米波段60GHz频带的SiP产品，尺寸为12121.2，18层布线层由0.16层和0.0512层组成，集成了带反射镜的天线、功率放大器、带通滤波器和电压控制振荡器等元件。LTCC材料厚度目前已经系列化，一般单层厚度为1015um。4、LTCC工艺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；以LTCC技术制造的片式多层微波器件，可表面贴装、可承受波峰焊和再流焊等；在实现轻、薄、短、小化的同时，提高可靠性、耐高温、高湿、冲振的特性，可适应恶劣环境。5、LTCC可以制作多种结构的空腔。空腔中可以安装有源、无源器件；LTCC层可埋置（嵌入）无源器件；通过减少连接芯片导体的长度与接点数，能集成的元件种类多，易于实现多功能化和提高组装密度；通过提高布线密度和增加元器件集成度，可减少SiP外围电路元器件数目，简化与SiP连接的外围电路设计，有效降低电路组装难度和成本。6、基于LTCC技术的SiP具有良好的散热性。现在的电子产品功能越来越多，在有限有空间集成大量的电子元器件，散热性能是影响系统性能和可靠性的重要因素。LTCC材料具有良好的热导率，其热导率是有机材料的20倍，并且由于LTCC的连接孔采用的是填孔方式，能够实现较好的导热特性。7、基于LTCC技术的SiP同半导体器件间具有良好的热匹配性能。LTCC的TCE（热膨胀系数）与Si、GaAs、InP等的接近，可以在基板上直接进行倒芯片（flip chip，FC）组装，这对于采用不同芯片材料的SiP有着非同一般的意义。经过近30年的研究开发，LTCC技术在实用化方面取得实质性进展。目前，大尺寸，大容量基板可以通过烧结的控制技术大批量生产，明显降低成本；新的无机材料配方和工艺可降低高频损耗，使工作频率扩展到90GHz以上；光刻的厚膜导体可与LTCC共烧，容昴形成线宽和间距均为50um的布线，会大大增强了LTCC多层基板的高密度性；平面电阻，电容，电感材料与LTCC具有结构相容性，将这些无源器件嵌入LTCC中，给集成封装和微型射频提供广阔前景。（五） LTCC产品应用领域目前，LTCC产品主要应用于下述四个领域：1、高密度多层基板。由低介电常数的LTCC材料制作。LTCC适合用于密度电子封装用的三维立体布线多层瓷基板。因其具有导体电阻率低、介质的介电常数小、热导高、与硅芯片相匹配的低热膨胀系数、易于实现多层化等优点，特别适合于射频、微波、毫米波器件等。目前，随着电子设备向轻、薄、短、小方向的发展，设备工作频率的提高（如手机从目前的400900MHz提高到1.6GHz，甚至3040GHz），以与军用设备向民用设备的转化，LTCC多层基板将以其极大的优势成为无线通信、军事与民用等领域重要发展方向之一。下表列出了使用频率围与相应的电子设备系统。超级计算机用多层基板。用以满足器件小型化、信号超高速化的要求。下一代汽车用多层基板（ECU部件）。利用其高密度、多层化、混合电路化等特点，以与其良好的耐热性，作为一一代汽车电子控制系统部件，受到广泛注意。高频部件（VCO,TCXO等）。对于进入GHz频带的超高频通信，LTCC多层基板将在手机、GPS定位系统等许多高频部件广泛使用（参照表）。光通信用界面模块与HEMT模块。2、多层介质谐振器、微波天线、滤波器等微波器件。利用中介电常数的LTCC材料制作。介质芯片天线不仅具有尺寸小，重量轻，较好的方向性，电气特性稳定等优点，而且具备低成本，大批量生产的经济上的优势。它符合无线通信产品向轻、薄、短、小方的向发展的趋势，而成为近年来研究的热点。LTCC技术的成熟为介质芯片天线的发展提供了强大的动力。3、多芯片组件（Multi-Chip Modules，MCM）。利用低介电常数的LTCC材料，与Ag、Ag-Pd、Ag-Pt、Cu高电导率金属的浆料图形共烧，形成三维布线的多层共烧基板，再经表面贴装将无源片式元件和多个裸芯片集成在LTCC基板上，最后加盖密封形成多芯片组件（Multi-Chip Modules，MCM）。与单芯片封装相比，MCM可保证IC元件间的布线最短。这对于时钟频率超过100MHz的超高速芯片来说，具有明显的优越性。MCM早在80年代初期就曾以多种形式存在，最初是用于军事。当时是将裸芯片直接实装在PCB上，或是多层金属瓷共烧基板上；同时IBM也曾将其应用在3081型大型计算机上，采用混合电路技术把100块IC实装在30层瓷基板上，称之为热导组件（TCM）。以前由于成本昂贵，MCM大都用于军事、航天与大型计算机上。但随着技术的进步与成本的降低，MCM将普与到汽车、通信、工业设备、仪器与医疗等电子系统产品上。MCM在各种不同领域的特殊作用如下：军事、航天：武器系统、汽车导航系统、卫星控制装置、高频雷达；通信：、无线电 、通信设备、同步光纤网络；仪器设备：高频示波器、电子显微镜、点火控制/温度控制；咨询：IC存储卡、超级计算机、大型计算机、计算机辅助设计/制造系统、个人计算机；消费：放像机、摄录放像机、数码相机、高清晰度电视机。4、无源器件嵌入式系统封装（System in a Package,Sip）基板。利用低介电常数的LTCC基板和与之相容的高介电常数的LTCC材料与高磁导率材料等，或直接利用现有的无源元件，可将四大无源元件，即变压器（T）、电容器（C）、电感器（L）、电阻器（R）嵌入多层布线基板中，与表面贴装的有源器件（如功率MOS、晶体管、IC电路模块等）共同集成为一完整的电路系统，可有效地提高电路的封装密度与系统的可靠性、性，特别适用于移动通信、军事雷达、航空航天等领域（一）国外市场我们已经进入信息时代。目前，电子信息产业已成为世界性支柱与先导产业，先进工业国家把半导体集成电路称为“工业之父”，LSI芯片和电子封装技术在信息产业中扮演了十分重要的角色，随着电子产品的轻、薄、短、小、高性能与芯片向高集成度、高频率、超高I/0端子数方向发展，大规模集成电路（LSI）高密度瓷封装的应用将越来越广泛。1、电子封装市场前景方面。目前国每年大约需要140亿片芯片，而国能供应的才20%。据估计，2010年后，中国集成电路的年消费将达到1000亿美元，约占当时世界市场的20%，若其中50%用于电子封装，则年产值将达到几千亿人民币。2、HTCC高温共烧多层基板和ALN基板的市场前景方面。HTCC多层基板和ALN基板，具有许多固有的优点，如机械强度高、热导性能好，有广泛的用途。目前国对HTCC基板和ALN基板的年需求量已分别超过100万和5万，市场前景广阔。3、LTCC低温共烧多层基板的市场前景方面。LTCC低温共烧多层基板除可用于DIP、LCCC、PGA、QFP、BGA、CSP、MCM等各种封装制品外，还可用于计算机主板、高速电路基板、功率电路基板、汽车电子电路基板等。LTCC还可代替混合集成电路（HIC）广泛应用于军事和空间技术通讯（包括电讯、无线电通讯、微波通讯、雷达、广播和其他通讯、导航通讯）等。随着数字化技术的普与和工作频率的提高，LTCC的应用围会急速扩大。4、LCCC的市场前景方面。LCCC一元引线瓷片式载体，主要用于晶体振荡器和声表面波滤波器表贴化外壳（即使用LCCC进行封装）；由于晶体振荡器和声表面波滤波器应用极广，需要量极大。而且随着高产量和高性能的需求；对LCCC的需求量也直线上升。通信和信息工业的迅速发展，有力带动了晶体振荡器市场的增长，其产品也日趋小型化、表面贴装化和高精度化。近两年由于应用面不断扩展和需求量的增多，造成市场供应紧缺，售价也有上升，刺激制造商千方百计增加产量；日水晶体振荡器生产虽已增加，仍供不应求，尤其TCXO型晶体振荡器更为紧缺。据专家预测，今年的需求将继续增加，特别是表面安装款式的产品。电气和电子制造商协会约有14家成员工厂制造石英晶体器件，在岛有10家，它们侧重生产高档级表面安装型SPXO产品，属于标准封装晶体振荡器。每只价格约0.8美元，专家估计；信息工作和通信工作对高档级表面安装振荡器的需求将急速增长，今年的增长率将达到50%，其中移动的需求将增长100%、笔记本电脑的需求将增长40%、台式电脑将增长20%。产品的出口率也将大幅度增长，主要市场是美国、欧州、日本、国和新加坡。今年出口预计将增长30%40%。随着需求的增长，制造商已满负荷生产。一些厂家正在扩大现有的生产能力，特别是表面安装款式的产品，USI公司表面安装型晶体振荡器，其生产能力将增加一倍、HOSONIC公司于今年初生产表面安装款式产品，小型化和表面安装型晶体振荡器是发展的主要趋势。VCXO型现在流行7.25mm5.0mm1.0mm尺寸，主要用在LAN卡、机顶盒、FM调制器、自动频率控制与锁相环电路等方面，1998年以来，共应用日趋火爆，目前新型VCXO的尺寸是6.0mm3.5mm1.0mm和5.0mm3.0mm1.0mm SPXO表面安装型最小尺寸为6.0mm3.5mm1.0mm5.0mm3.5mm1.2mm主要用于LAN卡、数字摄像机、计算机和电信产品。移动和个人数字助理（PDA）等便携式电子产品的迅速发展，也刺激了市场对晶体振荡器的强烈需求，尤其是TCXO与VCXO等高档级产品。一些厂商如Interguip公司正在积极开发OCXO产品，下半年将增加VCXO表面安装型产品的生产。VCXO产品的需求呈快速增长趋势，主要用于广播卫星接收机。今年许多制造商调整产品结构，转向VCXO与OCXO等高精度产品的生产，其产品增长将超过300%；标准钟表振荡器的需求增长大约20%-30%；小型化与表贴化也是的发展趋势。目前的种表振荡器最小尺寸作到3xgm，精度100PPm，要求达到50PPm.目前 世界SAw滤波器的年产量6亿只，多年用于移动通信，呈现出供不应求的态势，主要生产国是日本、德国和美国。我国开发SAW滤波器已有30多年时间，科研生间单位30多家，有较高的设计水平和批量生产经验。但由于设备跟不上，缺乏象半导体工艺加工一样的精细加工设备（高精度的光刻设备和镀膜机等）致使生产水平较低，年产仅数百只左右，形不成规模。据Atted Bustimess Inlelligence Inc预测，2010年晶体振荡器外壳，世界需求量在6亿只左右，又据我国权威人士预测计，我国用于手机于P汽车电子领域的晶振封装2010年需求在1.6-2.4亿只，以后仍以年15%-30%的速度递增，国主要需求厂商如下：南玻集团公司声表面波器件封装用瓷基座（LCCC-4B）年需求约9亿只；英达利公司石英晶体振荡器封装用瓷基座（LCCC-4B）年需求不少于1000万只；七0七厂温度补偿型晶体振荡器、与谐振器瓷基座年需求量4000万只；欧克通信器材晶体振荡器瓷基座年需求量约600万只；华联兴电子晶振、谐振、声表面波器件用瓷基座年需求量2000万只；水晶电子集团公司晶振、谐振器件用瓷基座年需求量1000万只；其它还有长峰声表面波公司、三泽声表面波公司、航天总么司203所、23所、东光电子公司、晶源电子股份等都有不同数量瓷外壳的需求。可见，仅移动用表贴型封装的无引线瓷芯片载体（LCCC）就有一个巨大的市场。而以表贴型LCCC外壳职代金属外壳的石英晶体振荡器、谐振器和声表面波滤波器的封装则更是款来的、巨大的潜在市场。5、CSP与MCM封装的市场前景方面。据估计，到2010年；在所有电子设备中，携带型的比例将超过60%，2010年后，电子封装将是CSP和MCM的天下，其市场前景不可估量。目前国外一些大公司正在进行从DIP、QFL、PGA等向BGA、CSP、MCM封装的改型工作。、（二）国集成电路瓷封装生产现状目前，国具备生产大规模集成电路瓷封装产品的主要有：闽航电子器件公司、信息产业部电子第十三所、信息产业部电子第四十三所，宜兴电子器件总厂。电子十三所引进的国外先进设备较闽航少，宜兴总厂引进的是国外二手设备，技术相对落后。到目前为止尚无一家实现产业化。国从事大规模集成电路瓷封装研究的主要科研单位有清华大学材料科学与工程研究院、航天部771研究所，由国家定点的大规模集成电路高密度封装国家试验基地一是位于南方的闽航电子器件公司，二是位于北方的信息产业部电子第十三所。从这几年公司的发展来看，闽航电子器件公司具有明显的优势，该公司是无线电三厂与航天部771研究所合资建立的部省联营企业，于2000年1月通过国家计委验收并授予“大规模集成电路高密度封装国家重点试验基地”。现能生产DIP、QFP、PGA、LCCC等四大系列60多年品种的瓷封装外壳，在承当国家从“六五”到“九五”期间的多项LIS封装重点科技攻关课题和新产品试制项目中取得显著成绩，并有多项成果填补国家空白，多次受到国家和省的表彰。目前闽航公司已与清华大学合作引进了LTCC低温共烧瓷技术。四、生产技术工艺（一）LTCC材料介绍1、LTCC材料的研究状况。目前，在技术产业推动下，开发能与银低温共烧的微波介质瓷材料已成为前沿和热点问题，并取提突破性进展。目前，LTCC材料在日本、美国等发达国家已进入产业化、系列化和可进行地材料设计的阶段。许多LTCC材料生产厂家可以提供配套系列产品；美国国家半导体Dupont、村田制作所、松下、京瓷等研发机构对LTCC技术已研发多年，已经形成一定的材料体系，生产工艺也较为成熟。在专利技术、材料来源与规格主导权方面均占优势。相比之下，我国的LTCC材料研发起步较晚，拥有自主知识 产权的材料体系和器件几乎是空白。国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用瓷生带系列，为LTCC产业的开发奠定基础。以LTCC技术制造微波器件，瓷材料应具备以下几个要求：烧结温度应低于950；介电常数和介电损耗适当，一般要求Q值越来越好；谐振频率的温度系数T f应小；瓷与电极材料等无界面反应，扩散小，相互之间共烧要匹配；粉体特性应利于浆料配制和流延成型等。目前，已有较多的LTCC相关文献和专利报道。因微波介质瓷的研究不仅仅涉与除低烧结温度，而且应兼顾材料介电特性以与料浆设备、瓷与金属电级共烧等工程应用方面的问题，技术开发难度很大。2、LTCC材料体系。微波介质材料与器件行业一方面为了缩小器件的体积而开发同介电常数的材料体系，另一方面为了提高器件的灵敏度而研究高品质因子的材料配方，重视器件工作的同温度性而开发小谐振频率温度系数的介质瓷，目前开发的可低温烧结的材料体系主要有：（1）低介电常数体系。低介电常数微波介质材料因其微波介电性能好，高频损耗小，介电常数小，适合巴仑、滤波器、天线、模声等高频片式元器件和瓷基板的设计与制造，开始受到人们的普通关注。介电常数小于10，特别是介电常数在45之间的LTCC材料，由于可以发送信号延迟，目前主要集中在LTCC基板材料的应用上。表1列出了研究较为成熟的基板材料。我国近来也研究出一些低介电常数的LTCC材料，大学启龙等研究的（Ca1-XMgX）SiO3体系 ，通过添加CaTiO3、Li2CO3t V2O5等可以在900烧结，材料性能优良，介电常数=810；品质因数Qf25000GHZ，谐振频率温度系数T f0,该材料能很好的与Ag电极匹配，可以用于多层介质开线，巴伦、各类滤波器等多层频率器件设计生产。湘明等人研究的xMgOyZnOzAl2O3体系，得到介电常数为79，Qf值高达60，000160，000GHZ，谐振频率温度系数接近零的微波介质材料，该材料可应用于高频瓷电容器、温度补偿瓷电容器或微波基板等。目前华中科技大学的吕文中等人研究的uZnO-vSiO2- WTiO2、uMgO-vSiO2- WCaO-XTiO2和uCaO-vWO3- WTiO2体系，具有低介电常数、低损耗与近零谐振频优选法温度系数，可用于通讯系统中介质天线、介质基板等微波无器件。国外一些公司的基板材料公司玻璃介质瓷填充相导体rac/10-6-1康宁晶化玻璃堇青石Au5.23.4杜邦铝硼硅酸盐玻璃Al2O3Ag、Au7.87.9杜邦晶化玻璃堇青石Au4.84.5Hirachi铅铝硼硅酸盐玻璃Al2O3、CaZr O3Pb/Ag912NEC硼硅酸盐玻璃SiO2、堇青石18 %49 %多孔二氧化硅Au2.94.21.53.2NEC铅硼硅酸盐玻璃Al2O3、SiO2Ag/Pd7.87.9WestinghouseCuO、B2O3、Al2O3玻璃SiO2Au4.69.6Ferro晶化玻璃Ag、AuPd/ Ag607.0Fyocera铝硼硅酸盐玻璃Al2O3Au7.97.9Fyocera铝硼硅酸盐玻璃SiO2Cu5.04.4（2）中介电常数材料体系。其又可分为： BiNbO4体系。纯BiNbO4很难获得致密瓷，通常通过掺杂烧结助剂来改善其烧结特性，从而提高其微波介电性能。Ko等在BiNbO4中掺入0.07wt%V2O5和0.03wt%CuO，即可在900的低温下获得致密的瓷，其介电性能为：r=44.3，Qf=22000GHZ,rf=2ppm/。研究ZnO-B2O3，ZnO-B2O3-SiO2玻璃和B2O3对BiNbO4烧结特性和微波性能的影响，发现各边助剂通过液相烧结机制均能除低BiNbO4烧结温度至920，ZnO-B2O3-SiO2玻璃和B2O3对介电性能尤其是Q值影响较大，添加1wt% ZnO-B2O3玻璃烧结的样品性能最正确，其r=41，Qf=13500GHZ。但BiNbO4系与Ag电极材料会发生界反应，导致材料介电性能严重恶化，限制了该材料在多层微波频率器件中的使用。Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3-体系。因其具有良好的微波介电性能和较低烧结温度(1150)而受到人们广泛关注。为了降低该瓷体系的烧结温度，Choi等在Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3-中掺入0.7wt%的B2O3,可将瓷烧结温度降低至1000，获得介电性能为：r=35, Qf=22100GHz, f=-5.6ppm/。Liu等报道了在Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3-中添加2wt%B2O3和6 wt%B2O3。进一步把瓷的烧结温度降至920，获得瓷的介电性能为：r=43.1，Qf=10600 GHz，f=-10.7ppm/。由于B2O3易溶于乙醇等溶剂，并能与PVB(PVA)发生胶凝反应，含有B2O3的瓷粉料以流延工艺不能获得高密度的生瓷带，这限制了该配方在LTCC材料中的应用。童建喜等在Ca(Li1/3Nb2/3),TiO3-添加2wt%LiF和3wt%ZBS,将瓷的烧结温度降低到了900，获得瓷的介电性能力为：r=34.28，Qf=17400 GHz，f= - 4.6ppm/，并经实验证明该瓷材料可与Ag电极共烧。 MgTiO3 (M=Mg、Zn、Ca等)体系。偏钛酸镁（MgTiO3）具有介电损耗低、频率温度系数小等特点（引入少量CaTiO3可补偿频率温度系数至零），而且其原料丰富，成本低廉，以它为介质材料制作的高频热补偿电容器、多层瓷电容器、GPS天线与介质滤波器和谐器在通信产业中得到了广泛的应用。但其烧结温度较高（1400以上），不易实现其与铜或银电极的低温共烧。Jantunen等将30wtMgTiO3- CaTiO3基料和7wt%RO- B2O3-SiO2(R=Zn,Ba)玻璃或是相同配方的氧化物混合，实现了MgTiO3- CaTiO3在900下低温烧结，获得最正确介电性能力为：r=8.5，Qf=8800 GHz。Chen等采用相同方法，按MgTiO3- CaTiO3/BaBSiO玻璃=50：50(vol%)配比，也得到了在900下烧结致密的瓷，其最正确性能为：r=13.2，Qf=10000 GHz。采用此类方法不足之处在于大量的玻璃或氧化物的加入，大大的降低了材料的介电性能，而且多种物质的相互反应造成瓷相组成异常复杂，难以控制。童建喜等在0.97 MgTiO3- 0.03CaTiO3中添加20wt%Li2O-B2O3-SiO2，瓷在890，获得瓷的介电性能为：r=16.38，Qf=11640 GHz，f= - 1.45ppm/，并经实验证明该瓷材料可与Ag电极共烧。Zn-TiO2系材料具有较好的微波介电特性，并且能够在1000以下烧结。为降低Zn-TiO2的结烧结温度，Kim等研究了添加B2O3的Zn-TiO2瓷特性，添加1wt% B2O3,瓷在875烧结，获得的介电性能为：r=2528,，Qf20000 GHz，f= - 10+10ppm/。虽然Zn-TiO2的结烧结温度可降低到LTCC技术要求，且具有良好的微波性能，但相结构控制困难，且且采用B2O3助烧剂的材料配方无法流延成型。启龙等通过添加ZnO -B2O3-SiO2玻璃，实现ZnTiO3在900的低温烧结，解决了添加B2O3产生的料浆不稳定问题，已在正原电气股份产业化生产。ZnNb2O6体系。Zhang等研究了CuO-Bi2O3-V2O5(Cu BiV)复合助剂对ZnNb2O6烧结和介电性能的影响。研究说明：CuO、Bi2O3、V2O5能与ZnO形成共溶液相，少量复合助剂能使ZnNb2O6的致密化温度由1150降至870。添加1.5wt%CuBiV的样品在890烧结获得最正确介电性能：r=32.69，Qf=67100 GHz，f= - 32.69ppm/。Kim等研究了FeVO4对ZnO-RO2-Nb2O5- TiO2(R=Sn,Zr,Ce)介电性能的影响。引入RO2部分取代TiO2，以调节材料的f值，并添加一定含量的FeVO4以实现瓷在900烧结致密。在ZnO -Nb2O5- 1.92TiO2-0.08SnO2中添加2 wt% FeVO4，瓷的微波介电性能最正确：r=44，Qf=13000 GHz，f= - 9ppm/。Zhang等采用相同方法在ZnO -Nb2O5- 1.92TiO2-0.08SnO2中添加1.5 wt% CuO -V2O5，瓷在860烧结，获得的微波介电性能为：r=42.3，Qf=9000 GHz，f= 8ppm/。BaO-TiO2体系。BaO-TiO2体系中BaTi4O9和Ba2Ti9O20具有优异的微波介电性能，但这两种瓷的烧结温度都比较高（均高于1350），目前的研究方法是加入大量烧结助剂来降低烧结温度，但介电性能大幅度下降。Kim等在BaTi4O9中添加5wtw%ZnO-B2O3（摩尔比1：1）玻璃，使烧结温度隆至900，获得介电性能为：r=33，Qf=27000 GHz，f= 7ppm/。Huang等研究了添加BaO- B2O3- SiO2玻璃的Ba2Ti9O20瓷性能，瓷在900可以烧结，微波介电性能为：r=13.2，Qf=1150 GHz。采有溶胶一凝胶工艺预先在Ba2Ti9O20粉体表面镀上BaTi(BO3)2膜，可阻止瓷与玻璃在烧结过程中的瓜，保持介电性能的稳定。（3） 高介常数材料体系。其又分为： Bi2O3 -ZnO-Nb2O5体系。Bi2O3 -ZnO-Nb2O5(简称为BZN)瓷具有烧结温度低、r高、f可调等特点，可与低Pd含量的Pd-Ag电极浆料甚至纯Ag电极浆料共烧，是由我国首创的一类低温度烧结不含铅的高频瓷材料，刚开始被作为电容器材料。目前，BZN瓷研究取得圈套进展，使原电容器材料作为微波介质瓷材料成为可能，为微波介质材料的探索提供了新的途径。Kagata对B2O3 (CaO,ZnO)-Nb2O5体系也作了系统的研究，组成为Bi18Ca8Nb12O65瓷在950下烧结时，r=59，Qf=610 （3.7GHz），f= 24ppm/；样品在-2520和-2085之间的f值相近，说明CaO的加入使材料的f接近线性关系；Bi2O3- CaO- ZnO- Nb2O5瓷烧结温度925，此时的样品具有很高的r和极低的f，r=79，Qf=360（3.2GHz），f= 1ppm/。Choi能使含量增加，有第二相Bi4V2O11生成，介电损耗迅速增加。典型的低温烧结Bi2(Zn1/3Nb2/3-xVx)2O7瓷介电性能为：r=80，Qf=3000 GHz（6GHz），瓷与Ag电极共烧情况良好。 Li-Nb-Ti 体系。Li2O-Nb2O5-TiO2(简称LNT)体系是一类重要的微波介质瓷材料，在某组分围组分能形成固溶体Li1+x-Nb1-x-3y-Tix+4yO3(简称为M相)，M相具有较低的烧结的烧结温度（1100）和良好的微波介电特性：r=5578，Qf可达9000 GHz，频率温度系数f可调。管恩祥以B2O3-ZnO-La2O3玻璃为烧结助剂对Li1.0-Nb0.6-Ti0.5O3瓷进行低温烧结研究，瓷在900烧结，获得微波介电性能为：r58，Qf4800 GHz，f11ppm/。Albina等通过掺入V2O5降低Li2O-Nb2O5-TiO2烧结温度，添加2wt% V2O5,烧结温度T900，获得介电性能：r=66，Qf=3800GHz（5.6 GHz），f=11ppm/，启龙等在Li1.05-Nb0.55-Ti0.55O3瓷中添加1 wt% V2O5和5wtw%ZnO-B2O3-SiO2玻璃，瓷在900烧结，获得微波介电性能为：r=57，Qf=4420GHz，f=3ppm/，并且瓷能与银电极共烧，由于V2O5在装料配制中易引起粘度偏大，料浆不稳定现象，制约该材料的使用。BaO-Ln2O3-TiO2。BaO-Ln2O3-TiO2系统是目前人们开展研究较多的体系之一。其中Ln为镧系稀土元素，如La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd等。以BaO-Ln2O3-TiO2为基础，通过掺杂，改变各组分比例，可得到一系列瓷材料。BaO-Ln2O3-TiO2系统的烧结温度一般在1300以上，目前进行低温研究较多的有：BaO-Nd2O3-TiO2体系和BaO-Sm2O3-TiO2体系。O.Dernovsek等人对BaO-Ln2O3-TiO2体系材料进行了低温烧结究90vol.%BaNd2Ti4O12(+1wt.%ZnO)/10vol.%BBSZ(B2O3:Bi2O3:SiO2:ZnO=27:35:26:32,摩尔比)，在900烧结，其介电性能为：r=67，Qf1000GHz(6GHz)，f=4ppm/. 尚坤等在Ba4(Nd0.85Bi0.15)28/3Ti18O54瓷中加入2.5wt.%BaCuO2-CuO和5wt.%BaO-B2O3-SiO2,瓷在950烧结，r =60.2，Qf=2577GHz(5.6GHz)，f=25.1ppm/，可与Cu电极浆料低温共烧。In-SunCho等通过添加锂硼硅酸盐玻璃对BaO（Nd1-xBix）2O34TiO2系瓷进行低温化研究。玻璃助剂Li2O-B2O3-SiO2-Al2O3-CaO的添加,使BaO（Nd0.8Bi0.2）2O34TiO2的烧结温度由1300降到900 ，介电性能为；r=68,Qf=2200GHz, f=55ppm/ 。BaO-Sm2O3-TiO2体系的介电常数r可达70-90.Kyung-Hoom Cho等人通过B2O3和CuO掺杂对BaSm2Ti4O12瓷进行低温烧结研究.同时加入10.0mo1%B203和20.0mo1%CuO可使烧结温度由1350降低到870,其微波介电性能为: r=61.47,Qf=4256GHz, f=-9.25ppm。Jong-Hoo Paik 等人在Basm2Ti4O12 中添加16.0.mo1%BaCu(B2O5)(BCB),在875烧结,得到瓷的介电性能为, r =60,Qf=4500GHz,f=-30ppm/。高介微波介瓷材料在低温烧结方面研究取得了一定的发展,部分高介入瓷的烧结温度已降低到。,但其微波介电性能破坏较大,同时存在浆料配制困难、与银电极发生界面反应等技术问题，真正能使用的材料较少。因此仍需努力寻找新型低温烧结的高介电常数的微波介质瓷材料，以便能够满足多曾微波器件的需求。3、 LTCC材料的应用状况与展望目前，在LTCC技术产业的推动下，开发能与AgA或Cu低温共烧的微波介质瓷材料已取得突破性进展，已有较多的LTCC微波介质瓷相关文献和专利报道。因LTCC微波介质瓷的研究不仅仅涉与降低烧结温度，而且应兼顾材料介电特性以与料浆制备、瓷与金属电极共烧等工程应用方面的问题，技术开发难度很大：介电性能破坏严重：利用掺杂氧化物、低熔点玻璃来实现微波介质瓷的低温烧结是目前使用最广泛最有效的方法，但在烧结温度大大降低的同时，也不同程度地降低了材料的微波介电性能；难以配制粘度适中的料浆：如添加B2O3、V2O5等烧结助剂的LTCC材料体系本身介电性能较好，但存在料浆粘度大、难以流延成型的问题；难以保证瓷与电极材料的化学稳定性：部分介电性能优异的材料体系如BiNbO4存在着与Ag电极发生界面的反应问题，金属离子的扩散迁移会造成器件性能的恶化甚至失效；瓷微观结构缺陷的影响：这将影响微波器件的电性能。以上诸多因素造成目前微波介电瓷材料的研究大多停留在实验阶段，真正具有应用价值的LTCC微波介质瓷材料不多。Ferro公司拥有(Zr,Sn)TiO3和(Ba,Nb) TiO3两种体系的LTCC微波介质瓷，其介电常数r分别为37和83。国正原电气股份拥有自主开发的介电常数r为9和27的LTCC微波材料研究开发了多种不同设计、不同工作频率的带通滤波器、EMI滤波器、平衡滤波器、巴伦、多层天线、天线开关模块等微波器件。国际上有Dupont、Ferro、Heraeus三家提供数种r10的瓷生带，国开发LTCC器件的公司和研究所也都在这些生瓷带，南波电子公司正在用进口瓷粉料，开发r为9.1、18.0、37.1、4的三种瓷生带，设计研发不同工作频率的微波器件。此外，为满足通信领域能集成化，从单个器件向由多个无源件与有源件组合的功能模块（MCM）技术方向发展需求，不同低温共烧瓷材料之间实现多层复合的技术是今后发展趋势。目前，Heraeus已开发出相关产品，国正原电气股份也已立项进行研究。随着未来电子元器件的模块化以与电子终端产品的过剩，价格成本的竞争必定会更加激烈，国产家最初采用的原料、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。我过对LTCC材料的研究明显落后，开发、优化拥有自主知识产权的新型LTCC材料体系和器件，不仅具有重要的社会效益而且具有显著的经济利益。（二）LTCC系统集成的制作工艺1、制作工作流程LTCC系统集成的制作工艺包括下述几个步骤：电路和结构设计：多层电路图的设计，层间互连孔的设计，带状线、微带线的电路模拟、阻抗匹配计算，信号延迟串扰计算；元器件的结构设计，散热计算热应力分析，可靠性分析。生片流延：流延浆料配制，载体选择，除泡技术，流延片厚度与精度控制，烘干技术。打孔，开窗户、制空腔：采用机械冲孔或激光打孔。最小孔径，最小孔距离。大批量、高效率制作层间通孔，保证孔隙、孔距精度、壁光滑。浆料填孔；可采用丝网印刷法或注浆法，要保证填孔准确、饱满，不阴渗,不串孔。丝网印刷：丝网印刷精度与浆料类型、粘度、网版类型，脱离高度，印刷压力，敌板速度与设备条件等密切相关。高分辨率布线：高频应用与高密度封装均需要高密度布线。死网印刷应保证线宽/线间距达150/150，通过光刻，用于贴装片式元件的表层厚膜导体，线宽/线间距达150/150。定位和层叠：随着层间孔径、孔距变小，线宽/间距变细，对定位精度提供越来越高的要求。生片上通孔的多少，印刷图形的疏密都对叠层产生影响。一层的松弛或折叠都会对定位精度和叠层。层压等静压：模压或等静压。压力、温度和加压时间对共烧制品的质量有很大影响。脱脂和共烧：脱脂、烧成曲线的确定，收缩率控制，零收缩率烧结，翘曲度与表面粗糙度保证。后处理：包括表面导体和电阻体的后烧成，表面贴装技术，引线连接（WB）、划片、切分，LTCC模块检测等。其工艺流程图如下：陶瓷粉体混合搅拌流延烘干打孔印刷导体浆通孔填充叠片热压烧结焊接检验入库21流延流延是一项相当精密的工艺，对于流延后的产品质量要求十分严格，以下几点可供参考：a刮刀的表面光洁度流延刮刀一般用工具钢制成，它的耐磨性好，使用寿命长，但需注意保养，每次使用后必须清洗干净，并防止硬物刮伤表面，使刮刀保持光滑平整。光滑平整的刮刀是获得厚度均匀，表面光滑膜带的关键。b浆料槽液面高度浆料槽液面高度提高，浆料槽的压力增大，使浆料通过刮刀间隙的流入速度增加，流延膜厚度增加，因此维持液面高度均衡一致对控制流延膜厚度均匀性十分重要。大型的流延设备常需要带有液面传感器，控制供浆阀门，控制液面高度变化在最小的幅度。c浆料的均匀性流延用浆料必须充分分散均匀，当有未分散好的硬块、团聚体又未能过滤掉时膜带上就会产生疤痘状缺陷，或因干燥烧成收缩不同产生凹陷。因此必须重视浆料的制备，在使用前必须过筛去除这些硬块和团聚体。如果浆料中有气泡，流延前必须进行除泡处理。d流延厚度刮刀间隙的厚度与实际烘干成型厚度，不会一致，应为在烘干过程中有溶剂等的挥发，在浆料稳定，流延其他条件如流速，干燥温度一定的情况下，通常会有一个稳定的比例。一般可以通过流延试验得到有效的参数。e制定并执行最正确的干燥工艺流延出的浆料膜经过干燥才能从基板上剥落下来。因此，制定适宜的干燥工艺是获得高质量膜带的重要因素。如果干燥工艺制定不当，流延膜常会出现气泡、针孔、皱纹、干裂，甚至不易从基板上脱落等缺陷。制定干燥工艺的原则是：确保溶剂缓慢发挥，使膜层溶剂的扩散速度与表面挥发速度趋于一致，防止表面过早硬化而引起的后期开裂、起泡、皱纹等缺陷22打孔生瓷片上打孔是LTCC多层基板制造中极为关键的工艺技术，孔径大小、位置精度均将直接影响布线密度与基板质量。在生瓷片上打孔就是要求在生瓷片上形成（0.10.5）mm直径的通孔，或生成方孔和异形孔。 主要工艺问题： 1、LTCC基板材料、厚度与冲头压力、凹模间隙等关系；、位置精度控制。23印刷 LTCC基板每层上的电路图形（包括导带、电阻、电容、电感等无源器件）是通过精密丝网印刷实现的。影响厚膜图形质量的关键因素众多，包括：丝网类型和目数、乳胶类型、印刷速率、刮板或辗辊的硬度和接触角度、压力和丝网的变形量等，必须严加控制。生瓷片上印刷的导体的厚度比一般厚膜工艺要求的厚度薄一些，各层生瓷片之间的对位精度要高。 主要工艺问题： 1、导体浆料的性能（触变性和流动性） 2、丝网力、刮板速度、刮板角度和接触距离等印刷工艺参数控制24小孔填充小孔填充是为了填充生瓷片上的通孔，目前有两种方法，但在小孔比较小或要求比较高的场合一般都运用专业的小孔机。25叠片叠片也是LTCC生产中一道很重要的工序，叠片时除要求严格按照设计顺序外，还要求精确定位，以确保个层之间图形的对准精确。批量生产中生瓷片上的定位孔是一种技术标准设计，无论基板尺寸的大小，在打孔，金属化，叠片，热压等工序中，都使用同样大小的基片，同样大小的和位置的定位孔。26热压等静压成型是干压成型技术的一种新发展，但模型的各个面上都受力，故优于干压成型。该工艺主要是利用了液体或气体能够均匀地向各个方向传递压力的特性来实现坯体均匀受力27烧结影响烧结质量的因素主要有原料粉末的粒度，烧结温度，烧结时间，烧结气氛等，通常用以下物理指标来衡量物料烧结质量的好坏:收缩率，机械强度，容重和气孔率2、采用的材料、工艺、技术采用的工艺有：先进的水溶性浆料流延新工艺；LTCC低温共烧瓷新工艺。采用的技术有：新品CAD设计软件与应用技术包括LCCC、BGA、MCM；LCCC大批量生产技术与CAM制造软件系统，CAT在线测试系统技术；建立全线电脑网络化并实施全套EDA技术；LTCC低温共烧氧化铝瓷技术；氨化铝（AIN）材料，先进的水溶性浆料流延、烧结、合成技术；精密印刷丝网制作技术。采用的材料有：瓷粉末；金属浆料。3、工艺中应解决的主要问题针对LTCC的应用目标，特别是在微波领域的应用，需要解决的问题有：天线与R、L、C等无源器件的集成；高密度互连与三维（3D）封装；通过沿用现有设备并减少分立元件数量，有效减低价格；提高其机械强度和热导率，扩大其应用围，提高可靠性；改善热膨胀系数（TCB），保证与半导体材料的相容性；进一步控制介电常数和介电损耗，满足RF、微波与毫米波（90GHz）；零收缩率LTCC；后处理工序，如：检测、钎焊、键合、封装、RF特性分析与毫米波、阻抗匹配等。（三）LTCC生产设备微电子组装主流设备目前基本被国外厂家垄断，国外比较知名的厂商主要有：美国的PTC，目前在国，三吉公司能提供全套的工艺设备，在国有多家用户如14所，13所，无线电测量研究所等LTCC基板制作主流设备技术指标如下： （四）生产组织定员1、生产组织高密度瓷封装电子产品由拌合流延车间、生瓷车间、烧结钎焊车间、电镀车间、机加车间组织生产。2、工作制度本厂除烧结车间外一般为单班工作和每周工作5天，每天工作8小时，全年工作254天。 单班 三班工人设计年时基数 1758小时 1758小时设备设计年时基数 1890小时 1890小时3、人员、面积和设备人员本项目需人员210人，其中工人150人，生产管理人员10人，工程技术人员50人。面积本项目需新建建筑面积6468，其中厂房4308，研发办公楼2160。序号车间名称面积（）1拌合流延车间7802生瓷车间7803烧结钎焊车间7804电镀车间3605机加车间3606车间办公室4087公用动力站房780小计4308（五）水、电系统1、给排水系统（1）给水水源。厂区给水从岳池县自来水管网接入，引入管为DN150，引进水表为DN65（带旁通管DN150）、供水压力不低于0.15Mpa.水质。在生产工艺中，除电镀、配利等工段需去离子水外（10m3/h）。其余用水，直接由自来水供给即可满足要求。给水系统。在厂区形成由DN150管组成生产、生活、消防联合供水的环状管网，且在管网适当位置设置消火栓，另外厂区设400m3的生产、生活、消防合用水池与相应泵房，其中保证280m立方米为两小时室外消防水不被动用，各建筑物按消防要求设计室消灭栓系统和配置手提式干粉灭火器。（2）排水排水采用雨、污分流，雨水经下水道排入园区排水管网；生活污水经化粪池处理后排放至园区污水管网；生产污水主要由电镀工艺产生的酸、碱废水和含氰废水。其中含氰废水进入处理池前平均浓度为4.268mg/l，其中废水处理流程如下：2、电力系统研发办公楼照明与动力设备用电负荷等级为三级，采用单电源供电。新建厂房烧结炉等重要设备为一级负荷，采用双电源供电，其它设备与一般照明为三级负荷，采用单电源供电。用电负荷计算采用需要系数法，照明与空调用电容量采用单位面积法估算，负荷计算结果如下：厂房与公用动力站房：设备安装功率：2974.4kW计算负荷有功功率：1602.6 kW计算负荷无功功率：1621.4kVAR低压电容器无功补偿功率：-960 kVAR计算机在功率（补偿后）：1408.6kVA研发办公楼、专家楼、：设备安装容量：877.41kW计算负荷有功功率：717.8 kW计算负荷无功功率：760.3kVAR低压电容器无功补偿功率：-480kVAR计算机在功率（补偿后）：656kVA重要设备荷安装容量：重要生产设备：579kW消防用电设备： 90kW应急照明：39kW合计：708kW五、建设条件（一）区位优势明显。岳池县位于东部，华蓥麓，毗邻、，处于、等大城市经济辐射圈。隶属于一代伟人邓 小平故里省市。全县总人口116万，幅员面积1457平方公里，是传统的农业大县。交通十分便利，县境的沪（）蓉（）高速公路直通和，并设有3个互通式路口，南（充）渝（）高速公路直通和，设有2个出口，距城区20公里，距130公里，距260公里，距40余公里；境省道石（柱）南（充）公路横穿东西，仪（陇）北（碚）路、邻（水）遂（宁）路纵贯南北；襄渝、达成铁路环绕东西北，年底开工建设的兰（州）渝（）铁路穿境而过，在县城设有一个二级货运站和三级客运站；嘉陵江、渠江在境通航里程