【正文】 計通孔時需要注意：1) 保持通孔直徑在整個設(shè)計中的唯一性。兩端口交疊部分一般為2mil。圖23 幾種典型得到體現(xiàn)拐角在LTCC元件設(shè)計中，導(dǎo)體線之間連結(jié)的好壞直接影響到所設(shè)計元件的性能。導(dǎo)體走線的最佳方式是平行或垂直于基板邊界。(CTTE, close to the edge technology)某些情況下，表面導(dǎo)體的放置與正常標(biāo)準(zhǔn)需更接近基板邊界，設(shè)計者可以按照CTTE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使得表面導(dǎo)體到基板邊界的尺寸小到4mil。本節(jié)主要參照國內(nèi)中電43所及本校LTCC生產(chǎn)線工藝制定部分設(shè)計原則，就LTCC技術(shù)中的一些主要及關(guān)鍵設(shè)計內(nèi)容的設(shè)計規(guī)范加以探討分析，對這些關(guān)鍵因素的具體研究對比將在第三章給出詳細(xì)的討論。 LTCC技術(shù)部分設(shè)計原則探討LTCC技術(shù)設(shè)計原則在整個LTCC技術(shù)中占有重要的地位，LTCC技術(shù)設(shè)計原則的是否合理將影響到整個LTCC組件、元器件性能。主要使用探針測試儀進(jìn)行檢測。另外，使用金或鈀銀導(dǎo)體的低溫共燒陶瓷多層基板可在空氣中進(jìn)行燒結(jié)。如果升溫過快，會因致密化程度不同而產(chǎn)生的應(yīng)力來不及消除，使基板發(fā)生翹曲。爐膛溫度不均勻，基板燒結(jié)收縮率的一致性就差。燒結(jié)在燒結(jié)爐中進(jìn)行，升溫速度為8℃/min，升至900℃后，保溫3小時，降溫速度為8℃/min。排膠工藝對共燒多層陶瓷基板的質(zhì)量有著嚴(yán)重影響。在失重率高的溫度區(qū)間，升溫速度應(yīng)盡可能放慢，使坯體中樹脂氧化分解產(chǎn)生的大量氣體得以充分排出。然后自然冷卻?；迮黧w的排膠溫度曲線與生坯中粘合劑成分有關(guān)。對于鉬、銅、鎳等賤金屬材料，需要在氮、氫等氣氛中進(jìn)行排膠；如果導(dǎo)體為金、銀、鈀銀等貴金屬材料，只需在空氣中進(jìn)行排膠。將疊片熱壓后的陶瓷生坯放入爐中排膠。排膠就是要把原材料漿化過程中所添加的有機(jī)材料去除，以便獲得更好的致密性及良好的電氣性能?；遒|(zhì)量良好，成本相對較低，但外公差可能有一些損失。但在以后的燒成過程中，外邊緣公差會有一些損失。然而，其邊緣質(zhì)量較差。但該工藝成本昂貴且效率低。它可以使尺寸嚴(yán)格控制在公差之內(nèi)，而且邊緣質(zhì)量很好。按照一定的尺寸要求將已等靜壓處理的坯體分割成許多特定的小塊，以滿足設(shè)計的要求。把合格的坯體放到抽真空封裝機(jī)進(jìn)行真空密封操作，用封裝塑料袋把坯體密封。基板燒結(jié)收縮率還與熱熱壓壓力有密切的關(guān)系，熱壓壓力應(yīng)適當(dāng)。疊壓工藝中最關(guān)鍵的是壓力要均勻一致，它直接影響基板燒結(jié)的收縮率。均勻熱壓是將疊放的生瓷帶真空密封在鋁箔中，放于熱水中加壓，生瓷胚體的受力是各向相等的。并要求在熱壓到一半時間時，將疊層的瓷片進(jìn)行1800的翻轉(zhuǎn)，以保證疊壓均勻。單軸向熱壓是將疊放的生瓷帶放于熱壓爐內(nèi)，在一定的溫度和壓力下進(jìn)行熱壓。烘烤完畢后要檢測坯體最上層膜片是否有裂紋、皺紋。各層依次放置在定位柱上直至裝好各層生瓷片，在一定的溫度和壓力下，使它們緊密粘接，形成一個完整的多層基板坯體。等靜壓以前必須將以上所得的生瓷片按預(yù)先設(shè)計的層數(shù)和次序，依次放入緊密疊片模具中，模具上設(shè)計有與生瓷片對位孔一致的對位柱，保證對位精度。另外借助于一個照明工作臺和變焦顯微鏡進(jìn)行檢查，也可以自動檢測。計算機(jī)直接描繪法無需照相、制版、對位和印刷，方便靈活，但設(shè)備投資大，操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。s1范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。線寬均勻，可細(xì)達(dá)(50～100) μm。直接描繪法應(yīng)用計算機(jī)控制對位、布線，用導(dǎo)體漿料直接描繪出導(dǎo)電帶圖形。采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作導(dǎo)電帶時，最細(xì)的線寬可達(dá)100μm，最小的線間距可達(dá)150μm。填充通孔的導(dǎo)體漿料與形成導(dǎo)電帶的導(dǎo)體漿料的組分不同，其粘度應(yīng)加以控制，充分使其凝膠化，使通孔填充飽滿。用真空泵在工件下方抽氣，形成負(fù)壓，壓力一般為（665～865）Pa。絲網(wǎng)印刷時采用負(fù)壓抽吸的方法，可使孔的周圍均勻印有導(dǎo)體漿料。 填孔通孔填充的方法一般有兩種：絲網(wǎng)印刷和導(dǎo)體生片填孔。25μm。二氧化碳激光器功率大，生瓷片內(nèi)的有機(jī)粘合劑容易被二氧化碳激光所汽化，打孔過程中對生瓷片的影響小，其最小孔徑可達(dá)50μm。激光打孔是生瓷片的理想打孔方法。由于孔的數(shù)量和排列都不同，不同層的生瓷片上打孔所需的模具不同，因而提高了成本。打孔效率高，打孔速度為每秒（8～10）個孔，精度為177。數(shù)控沖床沖孔是對生瓷片打孔的一種較好方法，特別對定型產(chǎn)品來說，沖孔更為有利。由于數(shù)控鉆床鉆孔是按照預(yù)先設(shè)計的程序依次進(jìn)行的，所以打孔效率不高，打孔速度為每秒（3～5）孔。孔的大小取決于鉆頭尺寸，一般來說。利用計算機(jī)控制鉆床對生瓷片打孔的優(yōu)點(diǎn)是打孔位置正確與精度較高（可達(dá)177。打孔過程中要求對孔周圍的影響要小?？讖酱笮　⑽恢镁染鶎⒅苯佑绊懖季€密度與基板質(zhì)量。沖片采用沖片模具，從而形成有效尺寸的生瓷片及定位標(biāo)記。可用任一方法完成。表23流延薄膜缺陷與解決缺陷成因改善建議針孔/汽泡1. 漿料濃度不夠 2. 漿料內(nèi)有氣體存在1. 減少溶劑 2. 增加脫泡時間表面條紋1. 灰塵2. 流延刀口不平整3. 球磨不良 1. 保持流延機(jī)內(nèi)部及環(huán)境清潔2. 采用平整流延刀3. 充分將材料球磨一邊厚一邊薄1. 刀口間距設(shè)定兩邊不平行 2. PET膜帶安裝不良，流延機(jī)未有將之拉緊1. 因應(yīng)測量的結(jié)果調(diào)整刀口間距2. 重新檢查PET膜帶安裝并修正透光不均勻漿料流量不穩(wěn)定檢查氣壓及流量控制狀態(tài)皺紋1 干燥風(fēng)量太大2 干燥空氣太熱1 減低熱風(fēng)流量2減低空氣溫度兩邊翹起1 缺乏增塑劑2 干燥空氣太熱1 添加增塑劑 2 降低干燥溫度中央開裂1 存在汽泡2 缺乏增塑劑3 缺乏黏合劑 1 同「針孔/汽泡」2 添加增塑劑3 添加黏合劑斷裂1. 缺乏增塑劑2. 缺乏黏合劑1. 添加增塑劑2. 添加黏合劑 生瓷帶打孔前處理工藝生瓷帶打孔前的處理工藝主要包括裁切、預(yù)處理、沖片等過程，裁切就是將卷帶生瓷帶按照一定的尺寸進(jìn)行裁切，裁切的尺寸要比所需要的尺寸略大，以便滿足后面的加工。本校LTCC生產(chǎn)線使用流延機(jī)可得到幾個微米的流延片，另外流延片所能達(dá)到的最小厚度還與材料本身的性能有關(guān)。流延法是電子材料工業(yè)中一種普遍使用的成型方法，微電子封裝基板生坯片大多采用此發(fā)制造。流延工藝就是將漿料澆鑄在移動的載帶上，通過一個干燥區(qū)去除大部分溶劑后，將所得生瓷帶卷在軸上備用。流延漿料中的樹脂必須具有良好的熱塑性，即溫度升高時生瓷帶變軟的特性，以便疊層熱壓時各層之間能形成很好的結(jié)合，而且這種變軟的溫度最好在50～100℃之間。流延后，漿料中一部分溶劑在100℃左右揮發(fā)出去，繼續(xù)加熱時生瓷帶中含有的各種溶劑不斷揮發(fā)，加熱到300℃時可以排除干凈。粘合劑在基板成形后要全部排除。樹脂是瓷粉的載體，瓷粉顆粒均勻地分散和鑲嵌在樹脂中，形成既具有一定強(qiáng)度和塑性，又便于打孔和印刷金屬導(dǎo)體圖形的生瓷帶。粘合劑是流延工藝中的關(guān)鍵材料，在流延工藝中起著十分重要的作用。在陶瓷粉料中加入適當(dāng)?shù)恼澈蟿?jīng)過球磨混料后形成高粘度漿料。流延的目的是把陶瓷粉料轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诩庸さ纳蓭?，對生瓷帶的要求是：致密、厚度均勻和具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。漿化就是將原材料、磨介、溶劑（甲苯、無水乙醇）、增塑劑、黏合劑等按照一定的比例、工藝要求，把原材料制成流延用漿料的過程，漿化的好壞直接影響到流延膜片的性能。每一種材料都有具體的材料配方、摻雜及工藝。LTCC生瓷帶的制備主要包括原材料的制備、漿化、消泡、流延等工藝流程。第n層生瓷帶打孔疊層，對齊和熱壓切 片排膠燒結(jié)焊 接檢 驗印刷導(dǎo)體漿料印刷導(dǎo)體漿料通孔填充通孔填充圖21 LTCC技術(shù)工藝流程圖 LTCC生瓷帶制備LTCC生瓷帶是LTCC技術(shù)的關(guān)鍵，其性能的好壞直接影響到LTCC技術(shù)后面工藝及基于LTCC技術(shù)的元件、組件的性能。2電阻mΩ/頂層(10 um)Au4Ag3AgPd30Au4Ag3AgPd30電阻mΩ/內(nèi)層Au4Ag3Au4Ag3頂層導(dǎo)體粗糙度(Rq um RMS)(后燒)Au: Ag: LTCC技術(shù)工藝流程圖21給出了LTCC技術(shù)工藝流程主要包括生瓷帶的制備、打孔前處理、打孔、填空、導(dǎo)體層印刷、疊層、烘巴、等靜壓、切割、排膠、燒結(jié)、封端、檢測等過程，本論文主要是參考香港是佳時微電子有限公司提供的工藝要求，對上面提到的工藝加以詳細(xì)地介紹[15]。3內(nèi)層導(dǎo)體膜厚(um)7 to 15177。%介電常數(shù) (10MHz) (15GHz)(10MHz)(10MHz)介質(zhì)損耗(10MHz)(10MHz)(10MHz)(10MHz)絕緣電阻1012Ω(100V DC)1012Ω(100V DC)1014Ω(100V DC)1013Ω(100V DC)擊穿電壓1000 V/25um1000V/25um1000V/25um1000V/25um熱導(dǎo)率3 W/mk W/mk3 W/mk W/mk熱膨脹系數(shù) ppm/k ppm/k9 ppm/k燒結(jié)密度 g/cm2 g/cm2抗折強(qiáng)度320 MPa230 Mpa130 MPa130MPa表22與LTCC生瓷帶相對應(yīng)的部分導(dǎo)體材料導(dǎo)體特性陶瓷材料系統(tǒng)DuPont 951陶瓷材料系統(tǒng)Ferro A6S導(dǎo)體類型內(nèi)層 Ag，Au外層Ag，Au，PdAg內(nèi)層 Ag，Au外層Ag，Au，PdAg頂層導(dǎo)體膜厚(um)10177。%25177。%燒結(jié)收縮率（Z）15177。%177。第二章 LTCC技術(shù)表21 幾種常用LTCC生瓷帶介質(zhì)材料特性性 質(zhì)DP951DP943FerroA6SHeraeusCT2000厚 度951 C2 50um 951PT 14um 951P2 65um 951PX 254um 943C2 50um 943P5 127um 943PX 254um 燒結(jié)收縮率（X,Y）177。其次對基于LTCC技術(shù)部分設(shè)計原則加以簡單的介紹，該設(shè)計原則在LTCC技術(shù)設(shè)計中占有非常重要的地位。表21,22分別給出了幾種常見LTCC生瓷帶介質(zhì)材料及與之相對應(yīng)的部分導(dǎo)體材料。因為應(yīng)用LTCC集成技術(shù)的電路就是將芯片和其余無源器件集成在一個模塊上，因此也被稱為無源集成電路或改良專用集成電路。且LTCC基板的集成密度高、RF性能好、數(shù)字響應(yīng)快，成本低、生產(chǎn)周期快、批量大、產(chǎn)品生命周期短、生產(chǎn)靈活、自動化程度高。LTCC非常適用于這些應(yīng)用。但這些材料性能和耐用性有限，尤其是在目前技術(shù)所需的更高的頻率范圍內(nèi)使用時，更是如此。這些應(yīng)用都需要高性能的包裝材料(特別是對于微波損耗來說)，高容量，低成本的生產(chǎn)能力。結(jié) 論第二章 LTCC技術(shù) 最近幾年以來，隨著電子系統(tǒng)的廣泛使用，微波裝置尤其是無線電通訊設(shè)備的應(yīng)用有了迅猛的增長。本論文共分為五章，第一章為緒論，簡要概括了LTCC技術(shù)的發(fā)展背景、現(xiàn)狀、動態(tài)及面臨的問題；第二章主要介紹LTCC工藝、LTCC技術(shù)的部分設(shè)計原則及LTCC設(shè)計的仿真、設(shè)計軟件；第三章介紹了基于LTCC技術(shù)的電感、電容元件三維建模及仿真優(yōu)化設(shè)計，并對其影響因素作了分析；第四章介紹基于LTCC技術(shù)濾波器設(shè)計實例，主要包括濾波器設(shè)計基礎(chǔ)、階躍阻抗諧振器、濾波器設(shè)計實例。電子科技大學(xué)受國家項目支持于2004年引進(jìn)了一條完整的LTCC生產(chǎn)線，并擬生產(chǎn)出自己的產(chǎn)品，如電感，電容，濾波器，天線及LTCC模塊等。而且超大規(guī)模單片集成電路己經(jīng)達(dá)到其集成或微型化的極限，要進(jìn)一步提高其組裝密度和擴(kuò)展功能，唯一的途徑只能是擴(kuò)展電路的空間自由度和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，發(fā)展三維集成技術(shù)。 由于信息時代的到來，移動通信、衛(wèi)星通信、相控陣?yán)走_(dá)以及星載電子等方面的迅猛發(fā)展，對微波集成電路提出了更高的要求。 磚箱系統(tǒng)：它由LTCC材質(zhì)的部件(載體或蓋子)組成。 高熱傳導(dǎo)率：隨著多層芯片線路集成度的提高，~，開發(fā)基于LTCC大功率散熱材料及技術(shù)勢在必行。零收縮率生瓷帶將帶來性能更卓著的多層線路結(jié)構(gòu)。216。 光學(xué)元件：可使生產(chǎn)帶有光學(xué)接口的LTCC基板或箱體成為可能。 頂?shù)浊蛐侮嚵校簩⑼N電路依次安裝于各自的頂部，組成高性能器件，并帶有許多有源器件。 內(nèi)埋有源元件：借助該技術(shù)可集成那些無需共燒在LTCC基板的有源元件或芯片，加工出一種帶有空腔的LTCC載體或基板，裝入芯片，加蓋并焊接后封閉箱體。 內(nèi)埋無源元件：目前，電阻和電容己經(jīng)能夠內(nèi)埋于LTCC基板中，但是對于電感的內(nèi)埋仍有一些問題。如Cu布線技術(shù)一直是發(fā)達(dá)國家重點(diǎn)研究項目之一，現(xiàn)在一般采用的是Ag進(jìn)行金屬化。216。 LTCC技術(shù)未來展望目前，盡管LTCC技術(shù)為多層線路設(shè)計帶來了巨大的靈活性，但有些相關(guān)技術(shù)尚未成熟或待開發(fā)，也缺乏使用LTCC設(shè)計線路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。K)也低了不少。K)，遠(yuǎn)低于AIN基片的導(dǎo)熱率(≥100w/m采用高導(dǎo)熱率的材料及新型的封裝涉及是提高封裝部件散熱效率的常用方法。散熱的問題雖然LTCC基板比傳統(tǒng)的PCB板在散熱方面已經(jīng)有了很大的改進(jìn)，但由于集成度高、層數(shù)多、器件工作功率密度高，LTCC基板的散熱仍是一個關(guān)鍵問題，成為影響系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的決定因素之一。這些不匹配容易導(dǎo)致燒成后基板表面不平整、翹曲、分層。收縮率的問題LTCC存在許多涉及可靠性的難點(diǎn)，基板與布線共燒時的收縮率及熱膨脹系數(shù)匹配問題即是其中的一個重要挑戰(zhàn)，它關(guān)系到多層金屬化布線的質(zhì)量。日本松下公司制作的超小型藍(lán)牙模塊，在該模塊LTCC基板內(nèi)置有電容器、濾波器、阻抗變壓器及天線，在LTCC基板表面安裝有藍(lán)牙射頻、基頻、快速存儲器、晶體振蕩器及開關(guān)二極管等。Motorola制作的移動通信