薄膜電路技術(shù)在tr組件中的應(yīng)用-閱讀頁
2024-11-27 17:13本頁面
【正文】 CTS、 NS 等業(yè)者對於 LTCC（多層低溫共燒陶瓷）的開發(fā)都相當(dāng)積極，另外也有部份業(yè)者建構(gòu) LTCC 的繞線佈局設(shè)計(jì)軟體及資料庫，相信未來低溫共燒多層陶瓷（ LTCC）技術(shù)將會是甚被期待的被動元件技術(shù)之一。就像目前第三代行動通訊系統(tǒng)的頻率高達(dá) 2GHz 左右。因此，陶瓷材料必須提供良好高頻特性以及工作頻率的功能，所以微波介質(zhì)陶瓷材料及新型微波元件是 積極被開發(fā)的課題。所以求高介電常數(shù)、高品質(zhì)、低頻率溫度係數(shù)是目前微波介質(zhì)陶瓷材料研究的重點(diǎn)。目前， LTCC 技術(shù)最常被應(yīng)用於手機(jī)的射頻系統(tǒng)上，而諧振器的長度與材料的介電常數(shù)的平方根是成反比，所以當(dāng)元件的工作頻率較低時(shí)，如果使用低介電常數(shù)的材料，那麼諧振器的長度就長得無法接受。 ■日本積極發(fā)展不同介電常數(shù)材料堆疊 在生產(chǎn)的技術(shù)上，目前，大部分在基板上都是堆疊相同介電常數(shù)的基板。例如，在 DCDC Converter 的模組中，堆疊了磁性材料後就可以形成一個(gè) ，然後再加上一個(gè) MOSFET 後就可以完成一個(gè)單晶片的 DCDC Converter，並且降低 Converter 的體積。而共燒不同特定介電常數(shù)的材料這一方面，期望在單一模組中封裝兩個(gè)不同特性的元件，例如 Soshin Electric 堆疊介電常數(shù)為 25 和 81 的材料，來將濾波器和平衡／ Balum 封裝在同一個(gè)模組之內(nèi)。例如陶瓷在燒結(jié)期間的縮小變化。除了縮小率之外，膨脹係數(shù)也是一個(gè)問題，係數(shù)不同材料，在燒結(jié)過程中當(dāng)然會出現(xiàn)不同的膨脹現(xiàn)象，同樣的，也會使得燒結(jié)後模組會產(chǎn)生變形甚至於失敗的現(xiàn)象。（資料來源：北京清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系實(shí)驗(yàn)室） 另外，開發(fā)出高介電常數(shù)的材料也是業(yè)界 努力的另一個(gè)方向。 ■LTCC 的 TCE 值較接近矽和砷化鎵 射頻元件電性能的溫度穩(wěn)定性是取決於材料的溫度係數(shù)，為了保證利用 LTCC 技術(shù)生產(chǎn)元件的可靠性，所以在進(jìn)行材料選擇時(shí)，必須考慮到耐熱性能力，其中最關(guān)鍵的是熱膨脹係數(shù)，需要盡可能與基板相匹配。 圖 4 是 IC 封裝的各種材料的熱膨脹係數(shù)，可以發(fā)現(xiàn) LTCC、氧化鋁和其他陶瓷封裝的 TCE 接近 Si、砷化鎵以及磷化銦的 TCE 值，而有機(jī)印製電板路材料的 TCE 值都比 Si、砷化鎵高出很多。減小熱不匹配性還可以增強(qiáng)機(jī)械的整體性，降低溫度特性的變化，以及增加類比、數(shù)位和光學(xué)、電子技術(shù)的集成能力?？梢园l(fā)現(xiàn)，陶瓷材料的熱導(dǎo)率都很高，其中氧化鋁基板的熱導(dǎo)率是 PCB 有機(jī)材料的 100 倍， LTCC 材料的熱導(dǎo)率是有機(jī)疊層的 20 倍。目前有許多光學(xué)元件要求氣密性封裝且熱性能好，但傳統(tǒng)的氣密性封裝技術(shù)成本相當(dāng)高，而要結(jié)合陶 瓷材料的低溫共燒技術(shù)，具有成本低廉的優(yōu)勢，可以取代傳統(tǒng)的氣密性封裝，並達(dá)到高可靠性。 但是就基板材料而言， LTCC 技術(shù)並非是業(yè)者唯一的選擇，由於 LTCC 是利用燒結(jié)陶瓷材料製作，所以耐衝擊的能力上也就出現(xiàn)了一些問題，例如基板太薄時(shí)容易破裂等，但是為了提高抗衝擊而將基板面積做得較小時(shí)，那麼被設(shè)計(jì)在其中的元件數(shù)量也就隨之減少。 另外對於產(chǎn)品而言，是否需要如此小的模組面積，也是產(chǎn)品客戶的考量，就像在目前面積約為 平方毫米的 GSM手機(jī)天線開關(guān)模 組中，就包括了 3～ 4 個(gè) RF 濾波器、阻抗匹配電路及其他功能的幾十個(gè)零組件。 ■LTCC 已被積極的應(yīng)用在各領(lǐng)域 由於 LTCC 是以陶瓷為介電材料，具有高 Q 值與高頻的特性，因而非常適用於高頻通訊模組中， LTCC 主要用於手機(jī)通訊、藍(lán)芽（ Bluetooth）、無線網(wǎng)路（ WLAN）與全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（ GPS）的產(chǎn)品中。 以手機(jī)為例，目前每個(gè)手機(jī)中約有 200個(gè)以上的被動元件，因此被動元件的小型化決定了手機(jī)的輕薄，這樣的需求推動了被動電子陶瓷元件的小型化、積集化。因此，多層陶瓷元件正由單一元件朝向複合多元、高集成化趨勢發(fā)展。以濾波器為例，由 LTCC 製成的濾波器，頻率可以從數(shù)十 MHz 直到，再加上 LTCC 濾波器在體積、價(jià)格和溫度穩(wěn)定性等方面有其優(yōu)勢性，所以已經(jīng)被廣泛的使用。 但是，隨著加入者數(shù)量陸續(xù)增加，讓市場產(chǎn)生了激烈競爭的現(xiàn)象，使得業(yè)者陸續(xù)開發(fā)更多的應(yīng)用領(lǐng)域。 例如有村田、三菱電工、京瓷、 TDK、 Epcos、日立、 Avx等十多家開發(fā)的手機(jī)天線開關(guān)模組， NEC、村田和易利信等開發(fā)的藍(lán)芽模組，都是由 LTCC 技術(shù)製成的。 LTCC 綜合高溫共燒陶瓷技術(shù)和厚膜封裝技術(shù)的特點(diǎn)，提供高密度、高可靠性、高性能及低成本的封裝。由於 LTCC 的高頻特性、熱傳導(dǎo)性、熱膨脹係數(shù)、成本低及製作周期短的特點(diǎn)完全滿足寬頻無線通訊與高積集性半導(dǎo)體產(chǎn)品的要求，同樣也是光纖和光電子封裝的理想材料
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