LTCC生产方案工艺和概述部分

LTCC生产线项目方案所谓低温共烧陶瓷(Lowtemperature cofired ceramics, LTCC)技术，就是将低温烧结陶瓷粉制成厚 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英中，然后叠压在一起，在900C烧结，制成三维电路网络的无源集成组 件，也可制成内巻无源元件的三维电路基板，在其表而可以贴装IC和有源器件，制成无i原/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髙技术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 内有多种方法，主要有低温共烧陶瓷(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内埋各式主动或被动组 件的产品，整介型组件产 品项目包含零组件(components*基板(substrates)与模块(modules )。LTCC (低温共烧陶瓷)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在我国台湾地区发展也很快。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丄 TCC 功能组件和模块在民用领域主要用于CSM, CDMA和PHS手机、无绳电话、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 来矿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，是专门为贵所量身左制的解决方案。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及技 术含量较高和 性能稳立的设备。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，其目的是进行髙密度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，特別是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，以髙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。陶瓷封装产品以髙可靠、高性能、小型化、多功能为英特点，这正与电子装备 短、 隊轻、小化的需求相对应，国产的导弹、卫生、il算机、通讯、指挥系统。尤英以髙可靠、抗干扰、长寿命为首要指 标，髙密度陶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 动电话、笔记本电脑为例，国内诸如LCCC的陶瓷封装产品的需求量10亿只以上，用于声表而波封装的无引线陶瓷载 体，仅京、圳两家公司年需求量就在1.8亿只以上，以目前国内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、髙频、多功能及低成本化发展，对元器件提出轻 量、 小型、高频、高可靠性、价格低廉提髙集成度的要求。而采取低温共烧陶瓷(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陶瓷(LTCC : Low Femperature Co-Fired Ceramics)多层基板中的“共烧”有 两层意思。 其一是玻璃与陶瓷共烧，可使烧结温度从1650C下降到9004C以下，从而可以用Cu、Ag、Ag-Pd、Ag-Pt等熔点较低 的金属代替W.M。等难熔金属做布线导体，既可大大提髙电导率，又可在大气中烧成：其二是金属导体布线与玻璃一 陶瓷一次烧成，便于髙密度多层布线。80年代初，低温共烧陶瓷(LTCC)材料达到商业化水平，引起了髙密度互联电路设汁者的极大兴趣。LTCC多层 基板很快在各种髙性能、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 批呈产品、中档位价格F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。低温共烧陶瓷(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范用内变动，可根据应用要求灵活配K不同材料特性 的基板，提高了设汁的灵活性。如一个高性能的SIP (system in a package系统圭寸装)可能包含微波线路、髙速数字电路、 低频的模拟信号等，可以采用相对介电常数小于3. 8的基板来设计髙速数字电路：相对介电常数为 6-80的基板完成髙 频微波电路的设汁：介电常数更多的基板设汁各种无源元件，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、易于实现髙密度寸装。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髙电 导率的金属作为互连材料，具有更小的互连导体损耗。这些都有利于所髙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,IBH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，制作出用于发送亳米波段60GHz频带的SiP产品，尺寸为12 rnmX 12 mmX 1. 2 mm, 18层布线层由0.1 mmX6层和0. 05 mmX 12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10 15um。4、LTCC工艺与薄膜多层布线技术具有良好的兼容性，二者结合可实现更髙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，可表而贴装、可承受波蜂焊和再流焊等；在实现轻、 薄、短、小化的同时，提高可靠性、耐髙温、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层内可埋宜(嵌入)无源器件：通过 减少连接芯片导体的长度及接点数，能集成的元件种类多，易于实现多功能化和提髙组装密度：通过提髙布 线密度和 增加元器件集成度，可减少SiP外羽电路元器件数目，简化与SiP连接的外羽电路设计，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，在有限有空间内集成大量的电子 元器件，散热性能是斡向系统性能和可靠性的重要因素oLTCC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的连接孑啄用的是填孔方式，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技术在实用化方而取得实质性进展。目前，大尺寸，大容疑基板可以通过烧结 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髙频损耗，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多层基板的髙密度性： 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产品应用瞬目前，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陶 瓷基板。因英具有导体电阻率低、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、亳米波器件等。目前，随着电子设备向轻、隊 短、小方向的发展，设备 工作频率的提 高（如手机从目前的400900MHz提髙到1.6GHz,甚至3040GHz），以及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、军事及民用等领域重要发展方向之一。下表列出了使用频率 范围及相应的电子设 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件）。利用其髙密度、多层化、混合电路化等特点，以及其良好的耐热性， 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频带的超髙频通信，LTCC多层基板将在手机、GPS左位系 统 等许多高频部件广泛使用（参照表）。 光通信用界面模块及IOI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，电气特性稳泄等优点，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，再经表而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, MQD。与单芯片封装相比HCM可保证IC元件间的布线 最短。这对于时钟频率超过100MHz的超髙速芯片来说，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，或是多层金属一陶瓷共烧基板上：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层陶瓷基板上，称之为热 导组件（TCM）0以前由于成本昂贵，MCM大都用于军事、航天及大型il算机上。但随着技术的进步及成本的降低，MCM将普 及到汽车、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:、无线电传真、通信设备、同步光纤网络； 仪器设备：髙频示波器、电子显微镜、点火控制/温度控制： 咨询： IC 存储卡、超级讣算机、大型计算机、计算机辅助设讣/制造系统、个人讣算机： 消费：放像机、摄录放像机、数码相机、高淸晰度电视机。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 髙介电常数的LTCC材料及髙磁导率材料等，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，与表而贴装的有源器件（如功率M0S、晶体管、IC电路 模块等）共同集成为一完整的电路系统，可有效地提髙电路的封装密度及系统的可靠性、保密性，特别适用 于移动通 信、军事需达、航空航天等领域（一）国内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、 高性能及芯片向髙集成度、髙频率、超高1/0端子数方向发展，大规模集成电路（LSI）高密度陶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内每年大约需要140亿片芯片，而国内能供应的才2g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，贝IJ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。目前国内对HTCC基板和ALN基板的年需求量已分别超过100万nV和 5 万府，市场前景广阔。3、LTCC低温共烧多层基板的市场前景方而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、髙速电路基板、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及和工作频率的提高，LTCC的应用范用会急速扩大。4、 LCCC的市场前景方面。LCCC 一元引线陶瓷片式载体，主要用于晶体振荡器和声表而波滤波器表贴化外 壳（即使用LCCC进行封装）；由于晶体振荡器和声表而波滤波器应用极广，需要量极大。而且随着高产量和髙性能 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，苴产品也 日趋小型化、表而贴装化和髙精度化近两年由于应用而不断扩展和需求呈: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昼日水晶体振荡器生产虽已增加，仍供不应求，尤英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，特别是表而安装款式的产品。台湾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，在台湾岛有10家，它们侧重生产髙档级表而安装型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髙档级表而安装振荡器的需求将急速增 长，今年的增长率将达到50%, 其中移动电话的需求将增长100%、笔记本电脑的需求将增长40%、台式电脑将增长20%台湾产品的岀口率也将大幅0 度增长，主要市场是美国、欧州、日本、韩国和新加坡。今年出口预讣将增 长30% 4臥随着需求的增长，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公司表而安装型晶体振荡器，英 生产能力将增加一倍、H0S0NIC公司于今年初生产表而安装款式产品，小型化和表而安装型晶体振荡器是台湾发展的 主要趋势。VCX0型现在流行7. 25nmX5. OmmX 1. Onm尺寸，主要用 在LAN卡、机顶盒、FM调制器、自动频率控 制及锁相环电路等方而，1998年以来，共应用日趋火爆，目前新型VCXO的尺寸是6. OmmX 3.1. Onrn和5. 0nmX3. OnrnX 1.0mm SPXO表而安装型最小尺寸为6. OmmX3. 5nmX 1. 0mm5. 0nniX3. 5mmX 1. 2nm主要用于LAN卡、数字摄像机、计算机和电彳言产品。移动电话和个人数字助理（PDA）等便携式电子产品的迅速发展，也刺激了香港市场对晶体振荡器的强烈需求， 尤其是TCXO及VCXO等髙档级产品。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 而安装型产品的生产。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及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 型化及表贴化也是香港的发展趋势。目前香港的种表振荡器最小尺寸作到3xgm,精度lOOPPm,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、徳 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虽: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 士预测汁，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15430%的速度递增， 国内主要需求厂商如下：深圳南玻集团公司声表而波器件封装用陶瓷基座（LCCC-1B）年需求约9亿只：深圳英达利 公司石英晶体振荡器封装用陶瓷基座（LCCC-4B）年需求不少于1000万只：北京七0七厂温度补偿型晶体振荡器、及 谐振器陶瓷基座年需求量4000万只；欧克通信器材有限公司晶体振荡器陶瓷基座年需求量约600万只：南京华联兴电 子有限公司晶振、谐振、声表面波器件用陶瓷基座年需求量2000万只：台州水晶电子集团公司晶振、谐振器件用陶瓷 基座年需求量1000万只；英它还有北京长峰声表而波公司、深圳三泽声表而波公司、航天总么司 203所、 23所、湖北 东光电子公司、唐山晶源电子股份有限公司等都有不同数量陶瓷外壳的需求。可见，仅移动电话用表贴型封装的无引线陶瓷芯片载体（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及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封装的改型工作八目前，国内具备生产大规模集成电路陶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。国内从事大规模集成电路陶瓷封装研究的主要科研单位有淸华大学材料科学与工程研究院、航天部771研 究所， 由国家左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，该公司是福建南平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多年品种的陶瓷封装外壳，在承担国家从“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箸成绩，并有多项成果填补国家空白，多次受 到国家和福建省的表彰。目前闽航公司已与淸华大学合作引进了 LTCC低温共烧陶瓷技术。四、生产技术工艺(一) LTCC材櫛绍1、LTCC材料的研究状况。目前，在技术产业推动下，开发能与银低温共饶的微波介质陶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、村出制作所、松下、京瓷等研 发机构对LTCC技术已研发多年，已经形成一泄的材料体系，生产工艺也较为成熟。在专利技术、材料来源及规格主 导权方而均占优势。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。 国内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用陶瓷生 带系列，为LTCC 产业的开发奠左基础。以LTCC技术制造微波器件，陶瓷材料应具备以下几个要求：伽结温度应低于950C；介电常数和介 电损 耗适当，一般要求Q值越来越好：八振频率的温度系数T f应小：陶瓷与内电极材料等无界面反应，扩散小，相互 之间共烧要匹配；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 陶瓷的研究不仅仅涉及除低烧结温度，而且应兼顾材料介电特性以及料浆设备、陶瓷与金属电 级共烧等工程应用方而 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枳而开发同介电常数的材料体系，列 一方而为了提髙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 介质陶瓷，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英微波介电性能好，髙频损耗小，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陶瓷基板的设讣与制造，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4-5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，浙江大学张启龙等研究的 (Cal-XMgX) Si03体系，通过添加CaTi03、Li2CO3tV205等可以在900C烧结，材料性能优良，介电常数二810：品质因数 Qf25000GHZ，谐振频率温度系数Tf0,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 等多层频率器件设汁生产。陈湘明等人研究的xMgOyZnOzA12O3体系，得到介电常数为79, Qf值高达60, 000 160, 000GHZ，谐振频率温度系数接近零的微波介质材料，该材料可应用于髙频陶瓷电容器、温度补偿陶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-HiO2. uMgO-vSi02- WCaO-XTiO2和uCa0-vW03- Hi02 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则介质陶瓷填充相导体erac/10-6r-i康宁杜邦杜邦晶化玻璃堇青石Au5.23.4铝硼硅酸盐玻璃晶化玻璃A1203堇青石Agx AuAu7.87.94.84.5Hirachi铅铝硼硅酸盐玻A1203.CaZr 03Pb/Ag912NEC硼硅酸盐玻璃Si02、堇青石18 %49 $多孔二氧化彳Au2.94 21. 5“3 2NEC铅硼硅酸盐玻碉A1203. Si02Ag/Pd7.87.9Westing houseCu0 B203、A12*Si02Au4.69.6Ferro晶化玻璃Agx Au Pd/ Ag607.0Fyocera铝硼硅酸盐玻璃A1203Au7.97.9Fyocera铝硼硅酸盐玻璃Si02Cu5.04.4(2)中介电常数材料体系一苴又可分为:BiNbO4体系。纯BiNbOt很难获得致密陶瓷，通常通过掺杂烧结助剂来改善其烧结特性，从而提髙其微 波 介电性能。Ko等在BiNbOl中掺入0. 07wt純205和0. 03wt%Cu0，即可在900C的低温下获得致密的陶瓷，英介 电性 能为：口 4.3, Qf 二 22000GHZ,rf 二 2ppnvC。研究 Zn0-B203, Zn0-B203-Si02 玻璃和 B203 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BiNbOl烧结温度至920C, ZnO-B2O3-SiO2玻璃 和B203对 介电性能尤英是Q值影响较大，添加1M% Zn0-B203玻璃烧结的样品性能最佳，苴 r二41, Qf二13500GHZ。但 BiNbOl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Ca(Lil/3Nb2/3),Ti03-6体系-因其具有良好的微波介电性能和较低烧结温度(W1150C)而受到人们 广泛关 注。为了降低该陶瓷体系的烧结温度，Choi等在Ca(Lil/3Nb2/3),Ti03-中0. 7wt%的B203,可将 陶瓷烧结温度降低至 1000C,获得介电性能为：二 35, Qf 二 22100GHz,T f 二-5. 6ppnvC。Liu等报道了在Ca(Lil/3Nb2/3),Ti03-中添加2wt%B203和6砒阴203。进一步把陶瓷的烧结温度降至920C，获得陶瓷的 介电性能 为：t r=43.1, Qf二 10600 GHz,T f=-10, 7ppm/Co由于B203易溶于乙醇等溶剂，并能与PVB(PVA)发生胶凝反应，含有 B203 的陶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 (Lil/3Nb2/3), Ti 03- 添加2wtUiF和3wt%ZBS,将陶瓷的烧结温度降低到了 900C，获得陶瓷的 介电性能力为： 口 4.28, Qf二17400 GHz, T f 二-4. 6ppnZC,并经实验证明该陶瓷材料可与Ag电极共烧。MgTiG (M=Mg、Zn、Ca等)体系。偏钛酸镁(MgTiOj)具有介电损耗低、频率温度系数小等特点(引入少 虽:CaTid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髙频热补偿电容器、多层 陶瓷电容器、GPS天线及介质滤波器和谐器在通信产业中得到了广泛的应用。但英烧结温度较高(1100C以上)，不易 实现苴与铜或银电极的低温共饶。Jantunen等将30wt%MgTi05- CaTid基料和7wt%R0- BA-SiO: (R=Zn, Ba)玻璃或是 相同配方的氧化物混合，实现了 MgTiOCaTiOs在900C下低温烧结，获得最佳介电性能力为： rh. 5, Qf二8800 GHz。Chen等采用相同方法，按MgTiO厂CaTiCVBaBSiO玻璃二50： 50(vol%)配比，也得到了在900C下烧 结致密 的陶瓷，其最佳性能为：r=13.2, Qf二10000 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陶瓷相组成异常复杂，难以控制。童建喜等在 0. 97MgTiO3-0. O3CaTiO3 中2(ht%Li： 0-B： 03-Si0.，陶瓷在 890C，获得陶瓷的介电性能为: r二 16. 38,Qf二 11640 GHz, Tf=- 1.45ppmZC, 并经实验证明该陶瓷材料可与Ag电极共烧。Zn-TiOb系材料具有较好的微波介电特性，并且能够在1000r以下烧结。 为降低Zn-TiO=的结烧结温度,Kim等研究了添加B0的Zn-TiO=陶蹄性，添加lwt% BA,陶瓷在875C烧结，获得的介电 性能为：r=2528, , Qf20000GHz,T f二-10+10ppm C。虽然Zn-TiO：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B助烧剂的材料到 900介电性能为：r=6& Qf 二 2200GHz, if =55ppm/ C. BaO-SntOj-TiO:体系的介电常数 er 可达70-90. Kyung-Hoom Cho等人通过BA和CuO掺杂对BaSntTi.OA陶瓷进行低温烧结研究.同时加入10. 0mol%B： 0,和20. 0mol%Cu0 可使烧结温度由 1350C 降低到 870*C,荘微波介电性能为： r 二 61. 47, Qf=4256GHz, T f 二-9. 25ppnfC。 Jong-Hoo Paik等人在Basm： Ti中添加16. 0. mol%BaCu (B=OJ (BCB)在875C烧结，得到陶瓷的介电性能为， r二60,Qf 二 4500GHz, t f 二-3 険 C。髙介微波介陶瓷材料在低温烧结方而研究取得了一泄的发展，部分高介入陶瓷的烧结温度已降低到。C。，但 英微波介电性能破坏较大，同时存在浆料配制困难、与银电极发生界而反应等技术问题，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髙介电常数的微波介质陶瓷材料，以便能够满足多曾微波器件的需求。3、LTCC材料的勰目前，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陶瓷材料己取得突破性进展，已 有较多的LTCC微波介质陶瓷相关文献和苦利报迄 因LTCC微波介质陶瓷的研究不仅仅涉及降低烧结温度，而 且应 兼顾材料介电特性以及料浆制备、陶瓷与金属电极共烧等工程应用方而的问题，技术开发难度很大：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陶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 低的冋时，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B203、V205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；难以保证陶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BiNbOl存在着与Ag电极发生界而的反应问题，金属离子的扩散迁移会造成器 件性能的恶化甚至失效：陶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陶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微波介质陶 瓷材料不多。Ferro公司拥有（Zr,Sn）Ti03和（Ba,Nb） Ti03两种体系的LTCC微波介质陶瓷，苴介电常数分别为37和83o 国内正原电气股份有限公司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的陶瓷生带，国内开发LTCC器件的公司和研究 所也都在这些生瓷带，南波电子 公司正在用进口陶瓷粉料，开发为9.1、18.0、37.1、4的三种陶瓷生带，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，不同低温共烧陶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，国内浙江正 原电气股份有限公司也已立项进行研究。随着未来电子元器件的模块化以及电子终端产品的过剩，价格成本的竞争必泄会更加激烈，国内产家最初 采用 的原料、设汁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、硏工LTCC系统集成的制作工艺包括下述几个步骤： 电路和结构设汁：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、阻抗匹配汁算, 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，流延片厚度及精度控制，烘干技术。 打孔，开窗户、制空腔：采用机械冲孑或激光打孔。最小孔径，最小孑血离。大批量、髙效率制作层间 通 孔，保证孔隙、孑直併青度、内壁光滑。 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，脫离高度，印刷压力，敌板速度及设备条件等密切 相关。 高分辨率布线：髙频应用及高密度封装均需要髙密度布线。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、孑L距变小，线宽/间距变细，对左位精度提供越来越髙的要求。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虽有很大影响。 脱八和共烧：脫脂、烧成曲线的确定，收缩率控制，零收缩率烧结，翘曲度及表而粗糙度保证。 后处理：包括表而导体和电阻体的后烧成，表而贴装技术，引线连接（WB）、划片、切分，LTCC模块检 测 等。其工艺臨程图如下：2. 1 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. 刮刀的表而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，每次使用后必须淸洗F净，并 防止 硬物刮伤表而，使刮刀保持光滑平整。光滑平整的刮刀是获得厚度均匀，表而光滑膜带的关键。b. 浆料槽液而高度浆料槽液而高度提高，浆料槽内的压力增大，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 持液而髙度均衡一致对控制流延膜厚度均匀性十分重要。大型的流延设备中通常需要带有液而传感器，控制 供浆阀门， 控制液而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T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千成型厚度，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，十燥温度一立的情况下，通常会有一个稳左的比例。一般可以通过流延试验得到有效的参数。e. 制左并执行最佳的干燥工艺流延岀的浆料膜经过干燥才能从基板上剥落下来。因此，制立介适的丁燥工艺是获得髙质屋膜带的重要因 素。 如果干燥工艺制左不当，流延膜常会岀现气泡、针孔、皱纹、干裂，甚至不易从基板上脫落等缺陷。制左干 燥工艺的 原则是：确保溶剂缓慢发挥，使膜层内溶剂的扩散速度与表而挥发速度趋于一致，防止表而过早硬化而 引起的后期开裂、起泡、皱纹等缺陷2. 2 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（0.1 0.5） 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；2、位垃精度控制。2. 3 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：幺攵网类型和目数、乳胶类型、印刷速率、刮板或辗轮的硬度和接触角度、 压 力和绞网的变形量等，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 间的对位精度要髙。主要工艺问题：1 、导体浆料的性能（触变性和流动性）2、丝网张力、刮板速度、刮板角度和接触距离等印刷工艺参数控制2. 4 小孔填充 小孔填充是为了填充生陶瓷片上的通孔，目前有两种方法，但在小孔比较小或要求比较髙的场合一般都运 用专 业的小孔机。2. 5 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，还要求精确左位，以确保个 层 之间图形的对准精确。批量生产中生瓷片上的左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，热压等工八中，都使用同样大小的基片，同样大小的和位置的泄位孔。2. 6 热压 等静压成型是干压成型技术的一种新发展，但模型的各个而上都受力，故优于干压成型。该工艺主要是利 用了 液体或气体够多均匀地向各个方向传递压力的特性来实现坯体均匀受力2. 7 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 衡量物料饶结质量的好坏: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低温共烧陶瓷新工艺。采用的技术有：新品CAD设计软件及应用技术包括LCCC、BGA、MCM:LCCC大批量生产技术及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低温共烧氧化铝陶 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：飾密印刷丝网制作技术。采用的材料有：陶瓷粉末：八属浆料。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：线及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：11 髙其机械强度和热导率，扩大英应用范囤，提髙可靠性： 改善热膨胀系数（TCB，保证与半导体材料的相容性； 进步控制介电常数和介电损耗，满足RF、微波及亳米波（590GHz）： 零收缩率 LTCC： 后处理工序，女【1：检测、钎焊、键合、封装、RF特性分析及毫米波、阻抗匹配等。（三） LTCC 护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,目前在国内，北京三 吉公司能提供全套的工艺设备，在国内有多家用户如14所， 13所，北京无线电测量 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、高密度陶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 3IE工人设计年时基数1758小时1758小时设备设il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，苴中工人150人，生产管理人员10人，工程技术人员50人。 而积本项目需新建建筑而积6468 nV,英中厂房4308 nV,研发办公楼2160 nf。车间名称而积（肝）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、酝统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65 （带旁通管D150）、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） o其余用水，直接由自来水供给即可满 足要求。 八水系统。在厂区内形成由DN150管组成生产、生活、消防联合供水的环状管网，且在管网适当位宜设置消 火栓，另外厂区内设400m3的生产、生活、消防合用水池及相应泵房，英中保证280m立方米为两小时室内外 消防水 不被动用，务建筑物按消防要求设il室内消火栓系统和配巻手提式：粉火火器。（ 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、碱废水和含亂废水。其中含鼠废水进入处理池前平均浓度为4. 268mg/l，英中废水处理 流程如下：2、电力系统研发办公楼内照明及动力设备用电负荷等级为三级，采用单电源供电。新建厂房内烧结炉等重要设备为一 级负 荷，采用双电源供电，其它设备及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，照明及空调用电容量采用单位而积法估算，负荷讣算结果如下： 厂房及公用动力站房：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： -480kYAR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。岳池县位于四川东部，华蓋山西麓，毗邻重庆、，处于重庆、成都等大城市经济辐射 圈内。隶属于一代伟人邓小平故里一四川省广安市。全县总人口 116万，幅员而枳1457平方公里，是传统的农 业大 县。交通十分便利，县境内的沪（）蓉（）高速公路直通重庆和成都，并设有3个互通式路口，南（充）渝O高速公路直通重庆和南充，设有2个岀口，距广安城区20公里，距重庆130公里，距成都260公里，距南充40余 公里：境内省道石（柱）南（充）公路横穿东西，仪（陇）北（陪）路、邻（水）遂（宁）路纵贯南北；襲 渝、达成 铁路环绕东西北，年底开工建设的兰（州）渝O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、 渠江在境内通航里程达60公里，可水运直达重庆港。（二）园区基础设施完善。广安币回乡创业园位于县城南侧，交通便利，现有存量上地 400多亩，具备三 通 一平”基础条件，能满足项目用地需要。工业区日供水能力均达10万吨，项目用水有保障；广安市有装机240万千瓦 的火电厂,年发电100亿度千瓦时,岳池县水电装机容量5.1万千瓦，年发电量达3亿千瓦时,且配有10KV、 35KV、 110KV等规格的输变电网络和一流的电力自动化调空系统，能保证该项目用电需求。广安是目前己探明的全国最大整 装相气田，天然气资源丰富，仅岳池县就有天然气自采井4口，日供气达10万立方米，并与川东油气 管网联通，工业 用气有保障。（三）制力资源丰富。岳）也县总人口 116万，有劳动力70余万人，常年外出务工人员30余万人，是四川 省重要劳动力输岀基地。县内有广安市职业技术学院、川南文武学校、白庙职中、中和职中等13所劳动技能培 训学 校，可为企业培训所需专业技术人才。且劳动力价格低廉，普通工人为600-800元/月，技术工人为800-1000元/月，管 理人员为1000-1200元/月，可为本项目提供充足的劳动力。（四）原材料供应有保障。项目所需的主要原材料，可由岳池县工业园区内广安市岳峰电子科技有限公司” 提供，英生产的陶素基纳米材料年产量约1000吨，英它辅助材料在周边城市亦可购进。六、建设规模 通过对国内外市场需求量的预测及对企业现有条件生产能力的分析，被步拟泄建设生产规模为：第一期生 产LCCC无引线陶瓷丿丫式载体6000万套，200条引线以内封装外壳500万套，BGA及MCM新型封装10万套。第二期 年产各种陶瓷基板1000万套，后封装组件5000万只，将公司建成以多陶瓷技术为主体，包括髙频、微波用天 线载体、 封装用LTCC基板，嵌入R、L、C等元器件的系统集成基板,LTCC用玻璃及陶瓷粉沫的开发等产品门类齐全，设备、 技术一流、质量达到国际先进水平，是有强大研发和生产能力的国内集流集成的低温共烧陶瓷LTCC）多卖劲基板技 术及相关材料产生基地。七、投资概算本项目总投资为12000万元其中固泄资产投入1亿元 流动资金2000万元。第一期投资1000万元其 中：商频、 微波用天线载体生产线700万元 技术中心投入300万元。第二期投资5000万元，苴中，用于购进美 国、日本生片大 型洗延机、下料机、数控冲孔机、注装机、光刻制板设备，精密丝网印刷机、烘干机、自动层压 机、数控切片札连续 烧结炉等先进设备。第三期1000万元，其中：新增检验测试、现代试验等设备仪器用于开发嵌入R、L、C等元器件 的系统集成基板，LRCC用玻璃及陶瓷料沫的开发费用。八、效益分析 本项目由固立资产投资和铺底流动资金构成:当项目达产时销售收入达18550方元,上缴税金及附力伪1632万元 其税金由增值税17%,城市建设维护税7%.教育附加4%,社会事业发展2%。，防洪费1%。组成。其销售收入构成见下 表：序号产品名称年产量年销售q攵入（万套）（万元）1LCCC6000108002200条引线以内封装外壳DIP4-DIP64CQFP48-CQFP196PGA68-PGA20850037503BGA及MCM新型封装10400651018550产品成本费用预测：达产年总成本费用约 13050 万元。折旧费用进口设备 8 年，国内设备 14 年，残值率切 取 4%,摊销费，引进技术及设讣皆为无形资产按15年摊销计入成本，经测算预讣项目达产年时利润总额为3868 万元。预计(当i二12%时)预汁财务净现值为税前11424. 54万元。税后6833.64万元：风险收盈率税前4.2%,税 后29. 71%,投资收期税前3.82年，税后4. 5年；全年投资利润率与投资利税率：投资利润率33. 63%,投资利税 率：4& 68%。 不确建性分析：1) 当生产能力利用率达到49. 74%时，企业处于保本状态。2) 当平均售价的75 . 26%时，企业不亏不盈。本项目售价与成本的变动能引起企业的效益有较大波动，当售价降低或成本提髙时都会较敏感地使企业效 益发 生变化。从经济角度看，该项目将给企业带来较大的效益，从预测值分析均高于或等同于全国同行业的平均 水平，同 时项目自身还有一左的抗风险能力，项目是可行的。