薄膜電路技術(shù)在tr組件中的應用(參考版)
2024-11-11 17:13本頁面
【正文】 引人注目的特點是能夠使用良導體做佈線，並使用介電常數(shù)較低的陶瓷，來減小電路損耗和信號傳輸延遲。此外， LTCC模組因其結(jié)構(gòu)緊實、高耐熱和耐衝擊性，目前在軍工和航太設備已廣泛的被應用，預計未來在汽車電子系統(tǒng)上的應用也會非常普遍。目前 LTCC 技術(shù)已經(jīng)邁入更新的應用階段，包括了無線區(qū)域網(wǎng)路、地面數(shù)位廣播、全球定位系統(tǒng)接收器模組、數(shù)位信號處理 器和記憶體等等以及其他電源供應模組、甚至是數(shù)位電路模組基板。 另外一些包括收發(fā)前端模組、功率模組和藍芽模組等，也已成功開發(fā)利用 LTCC 技術(shù)將晶片與被動元件積集於同一基板上。 過去， LTCC 較常被應用在手機中射頻的基板上，利用LTCC 技術(shù)可以將包括 AP、濾波器、微帶濾波器、多層天線等等 10 多個元 件整合在幾公釐平方的封裝之中。因此使用多元複合、集成化被動元件，使縮小手機體積尺寸，並提高元件密度的最佳解決方案。目前通訊產(chǎn)品中運用 LTCC 技術(shù)製作的整合型元件有功率放大器、天線、濾波器等。但是，產(chǎn)品客戶未必會花費更多的成本來採用 LTCC 封裝技術(shù)，讓模組的尺寸再縮小到 2 平方毫米以內(nèi)，因為，這與客戶所考量的價值性息息相關(guān)，與其花費較多的成本只縮小了接近一半模組的面積，倒不如利用這些成本來提高手機的功能性。例如，當客戶要求元件不得超過 平方毫米時，封裝生產(chǎn)業(yè)者或許就會選擇高介電常數(shù)或Q 值的塑膠材料。 圖 5：陶瓷和有機 PCB 材料的導熱率 ■LTCC 需面對的問題 製作生產(chǎn)過程中，還必須注意的要點包括了，必須在 900℃以下的溫度下燒結(jié)成緻密、無氣孔的結(jié)構(gòu)；緻密化溫度不能太低，以免阻止銀漿材料和有機物的排出；加入適 當有機材料後可流延成均勻、光滑、有一定強度表面。熱導率越高，可以簡化散熱設計，進而提高電路的壽命和可靠性。 圖 5 則是比較了陶瓷和有機印製電路板材料的熱導率。 圖 4：用於 IC 製造、封裝和連接材料的 TCE 與矽和砷化鎵的 TCE 值相接近的材料，可以減小機械應力、而可以應用在尺寸較大的晶片，不必使用有機疊層。此外，考慮到加工及以後的應用， LTCC 材料還要滿足多項機械性能的要求，例如 彎曲強度、硬度、表面平整度、彈性模量及斷裂韌性等等。由於採用高介電常數(shù)的材料可以提高電容量，以目前來說，使用介電常數(shù) 100 左右的材料，所內(nèi)建的只有電容量大概幾百個 pF，但是如果使用介電常數(shù) 1000 的材料，可以將電容量提高到 以上。 ▲圖 3：陶瓷介質(zhì)、鐵氧體共燒系統(tǒng)的燒結(jié)收縮速率曲線和收縮曲線。 一般來說，利用 LTCC 技術(shù)的陶瓷材料縮小率大概在 15～ 20％左右，但是，如果在堆疊不同材料之後，在燒結(jié)的過程中，這些不同介電常數(shù)材料會出現(xiàn)不同的縮小率，使得燒結(jié)後模組會產(chǎn)生變形的 現(xiàn)象。 但是堆疊不同介電常數(shù)或磁性材料還有一些技術(shù)上的問題需要克服。就像 Panasonic試著在 LTCC 層之間注入磁性劑，藉以形成 電感，而日立金屬也正發(fā)展這方面的技術(shù)。但是已經(jīng)開始有業(yè)者嚐試著將不同的材料或者將磁性材料堆疊在一起，也就是意味著，將不同介電常數(shù)的基板堆疊在一起。介電損耗也是射頻元件設計時一個重要參數(shù)，直接與元件的損耗相關(guān)，所以當然期望 材料介電損耗能越小越好。 介電常數(shù)是 LTCC 材料最關(guān)鍵的性能。例如開發(fā)適合應用於微波應用的低損耗、溫度穩(wěn)定的電介質(zhì)陶瓷材料，可以被應用在微波諧振器、濾波器、微波電容器以及微波基板等等。這對於對陶瓷材料來說，如何適應高工作頻率是一個嚴苛的挑戰(zhàn)。 ■材料的選用關(guān)係著 LTCC 的優(yōu)劣 高頻化是數(shù)位 3C 產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢。 LTCC 封裝業(yè)者對於線寬的發(fā)展也相當?shù)姆e極，例如，日本 KOA 利用噴墨技術(shù)將含有銀的材料將圖案印刷到綠色 薄片上，然後進行燒結(jié)來以達到 20μm 的線和線距。所以 LTCC 比大多數(shù)有機基板材料提供了更好地控制能力，在高頻性能、尺寸和成本方面，比較之下 LTCC 比其他基板更為出色。此外，氧化鋁的熱導率比 LTCC 介質(zhì)材料的熱導率幾乎要高 20 倍。 HTCC 是一種成熟技術(shù)，產(chǎn)業(yè)界已對材料和技術(shù)已有相當?shù)牟t解。目前可供選擇的模組基板包括了 LTCC、 HTCC（高溫共燒陶瓷）、傳統(tǒng)的PCB 如 FR4 和 PTFE（高性能聚四氟已烯）等。 除了晶片、石英震盪器、快閃記憶體以及大電容和大電阻之外，大多數(shù)的被動元件及天線都能採用低溫共燒多層陶瓷（ LTCC）技術(shù)來將元件埋入基板，容易的地將被動元件與電路配線集中於基板內(nèi)層，而達到節(jié)省空間、降低成本的SoP（ System on Package）目標，開發(fā)出輕、薄、短、小及低成本的
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