依據制備工藝中溫度的差別,可將共燒陶瓷基板分為高溫共燒陶瓷(HTCC)多層基板和低溫共燒陶瓷(LTCC)多層基板。那么這兩種技術之間的區別在哪呢?下面就來看看。
在20世紀80年代初商業化的主計算機的電路板多層基板是用氧化鋁絕緣材料和導體材料(Mo、W、Mo-Mn)在1600°C的高溫下共燒的,也就是高溫共燒陶瓷(HTCC)。
隨著通信向高頻高速發展,為了實現低損耗、高速度和高密度封裝的目的,低溫共燒陶瓷(LTCC)應運而生。
HTCC高溫共燒陶瓷材料主要為氧化鋁、莫來石和氮化鋁為主成分的陶瓷,HTCC的陶瓷粉末并無加入玻璃材質。HTCC基板因燒成溫度高,不能采用金、銀、銅等低熔點金屬材料,導體漿料采用材料為鎢、鉬、鉬、錳等高熔點金屬發熱電阻漿料。
(圖源:中電科四十三所)
LTCC低溫共燒陶瓷為了保證在低溫共燒條件下有高的燒結密度,通常在組分中添加無定形玻璃、晶化玻璃、低熔點氧化物等來促進燒結。玻璃和陶瓷復合材料是一種典型的低溫共燒陶瓷材料。此外,還有晶化玻璃,晶化玻璃和陶瓷的復合物及液相燒結陶瓷。所用的金屬是高電導材料(Ag、Cu、Au及其合金,如Ag-Pd、Ag-Pt、Au-Pt等),既降低了成本,又能獲得良好的性能。
LTCC與HTCC的整體工藝流程很類似,都要經過配制漿料、流延生帶、干燥生坯、鉆導通孔、網印填孔、網印線路、疊層燒結,最后進行切片等后處理的制備過程,所需設備也相差無幾。但由于材料的差異較大,導致LTCC與HTCC在生產過程中的共燒溫度區別較大。HTCC一般的燒結溫度在1650℃以上,而LTCC一般的燒結溫度在950℃以下。由于HTCC基板存在燒結溫度高,能耗巨大,金屬導體材料受限等缺點,因而促使了LTCC工藝的發展。
● LTCC應用
LTCC采用電導率高而熔點低的Au、Ag、Cu等金屬作為導體材料,由于玻璃陶瓷低介電常數和高頻低損耗性能,使之非常適合應用于射頻、微波和毫米波器件中。主要用于高頻無線通信領域、航空航天、存儲器、驅動器、濾波器、傳感器以及汽車電子等領域。
常用的LTCC電子元器件產品包括濾波器、雙工器、天線、巴倫、耦合器、功分器、共模扼流圈等,廣泛應用于移動通信終端、WiFi、汽車電子、T/R組件等領域。
● HTCC的應用
因燒成溫度高,HTCC不能采用金、銀、銅等低熔點金屬材料,必須采用鎢、鉬、錳等難熔金屬材料,這些材料電導率低,會造成信號延遲等缺陷,所以不適合做高速或高頻微組裝電路的基板。但是,由于HTCC基板具有結構強度高、熱導率高、化學穩定性好和布線密度高等優點,因此在大功率微組裝電路中具有廣泛的應用前景。
▲聲表面波封裝基板及外殼產品,佳利電子
HTCC陶瓷基板由于導熱率高、結構強度好、物理化學性質穩定,被廣泛用于高可靠性微電子集成電路、大功率微組裝電路、車載大功率電路等領域。