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LTCC低温共烧陶瓷生产工艺流程及原料与设备清单


LTCC作为无源集成的主流技术,契合电子制造业小型化、集成化、高频化的发展方向,在高频通讯,特别是5G通信领域极具技术优势。受智能手机以及WiFi6等市场拉动,LTCC产值逐年提升,近期,璟德、华新科、奇力新更是订单爆满,LTCC元器件产能供不应求,并纷纷扩充产能。下面简单介绍LTCC主要工艺流程以及所需要的材料和设备。

LTCC的主要工艺流程


LTCC技术工艺流程主要包括生瓷带的制备、打孔前处理、打孔、填空、导体层印刷、叠层、等静压、切割、排胶烧结、焊接、检测等过程:

图   LTCC技术工艺流程图

1

浆料制备

材料通常采用陶瓷、玻璃粉和有机粘合剂按照一定比例配方混合,制成成份均匀、性能均一的浆料。

2

流延

浆料通过脱泡、消泡等,再将浆料通过流延成型制成生瓷带。对生瓷带的要求是:致密、厚度均匀和具有一定的机械强度。


推荐阅读:低温共烧陶瓷LTCC生瓷带制备及流延机厂家介绍

3

裁片

将卷带生瓷带按照一定的尺寸进行裁切,裁切的尺寸要比所需要的尺寸略大,以便满足后面的加工。

4

冲孔

在生瓷片上以机械冲孔/激光冲孔的方式制作出用以进行电气互联的过孔、通孔;

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。打孔过程中要求对孔周围的影响要小。


推荐阅读:LTCC基板打孔工艺简介

5

填孔

将过孔填充剂填入过孔中,作为层与层之间电路连接的垂直通路,以制备多层陶瓷基板内部的过孔;


填充通孔的导体浆料与形成导电带的导体浆料的组分不同,其粘度应加以控制,充分使其凝胶化,使通孔填充饱满。


推荐阅读:LTCC(低温共烧陶瓷)填孔工艺及相关设备厂家

6

印刷

使用丝网印刷方法,将导电浆料或介质材料印刷在生瓷片上,用以制作电气互联的导线及印制元器件(电阻、电容、压敏电阻等);

印刷工艺参数包括刮板速度、角度、压力和柔韧性等,若印刷参数控制不当,则线条边缘呈现锯齿状,对电路性能影响较大。


推荐阅读:LTCC与MLCC印刷工艺对比介绍

7

叠片

将已印刷电路图形的生瓷片按预先设计的层数和次序,依次放入紧密叠片模具中,模具上设计有与生瓷片对位孔一致的对位柱,保证对位精度。

8

等静压

为使叠层后的生瓷体在排胶烧结时不起泡分层,对生瓷体进行热压。采用等静压工艺,在一定的温度和压力下,使它们紧密粘接,形成一个完整的多层基板坯体。等静压可使层压压力均匀分布到生瓷体上,确保基板烧结收缩一致。

9

切割

将较大面积的生瓷基板,按照各元件、模块的切割边界进行切割分离,便于进行烧结。

10

排胶烧结

将热切下来的生瓷单体放置在烧结炉内的承烧板上,设定好产品烧结的温度曲线后进行烧结。在保证温度均匀的前提下,缓慢进行加热升温,以实现产品的排胶烧结,烧结温度约850~900°C。


排胶烧结关系到瓷体中气体多少、颗粒之间的结合程度以及基板的机械强度的高低。烧结工艺的关键是烧结曲线和炉膛温度的一致性,它决定了烧结后基板的平整度和收缩率。升温速率不宜过快,否则会导致烧结后基板的平整度差、收缩率减小,甚至会发生翘曲。采用烧结炉,优化排胶升温速率和保温时间与生瓷带的尺寸、层数和金属化量的关系。

11

钎焊

将表面清洗好的工件以搭接形式装配在一起,把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。加热使钎料熔化,液态钎料与工件金属相互扩散溶解,冷凝后即形成钎焊接头。

12

测试

对烧结好的低温共烧陶瓷多层基板进行检测,以验证多层布线的连接性。主要使用探针测试仪进行检测。如有需要对电路进行激光调阻。



LTCC主要材料和设备


1、LTCC相关原料及耗材


陶瓷粉、氧化铝、玻璃粉、粘合剂、溶剂、生瓷带、导电浆料、焊料焊片、探针、聚酯膜、载带包装、钢丝网板、承烧板等。



2、LTCC相关设备


球磨机、振动磨机、流延机、轧膜机、机械打孔机、激光打孔机、裁片机、印刷设备、叠片机、等静压机、切割机、干燥炉、排胶炉、烧结炉:外观检测设备、激光调阻机、网络分析仪、频谱仪、编带包装机、认向震动送料机等。


主要设备供应商名单:


1

研磨设备

博亿、西丽纳米、琅菱机械、奎特(上海)机电、叁星飞荣、KEKO、武汉坤元流延科技、北京东方泰阳、东莞康搏等;

2

流延机

中国电科二所、西安鑫乙电子、横山Yokoyama、KEKOE、武汉坤元流延科技、东方泰阳科技、德龙科技、肇庆华鑫隆、韩国PNT等;

3

打孔机

中国电科二所、日本UHT、Haiku Tech、意大利Bacin、韩国PNT、KEKOE、美国PTC、上海住荣等;

4

激光设备

LPKF、Coherent(相干)激光、德中激光、中电45所、光道激光、首镭激光、德龙激光、Rofin等;

5

印刷机

中电二所、中电45所、KEKO、微格能、上海网谊、上海煊廷、Microtec、建宇网印、BACCNINI、newlong等;

6

叠片机

KEKOE、日本日机装、北京东方泰阳、Micro-tec等;

7

等静压设备

KEKO、日新、武汉坤元流延、上海思恩装备等;

8

切割机

中电二所、Microtec、KEKO、日本UTH、日本三星MDI、太平洋科技、ACCRETECH、Dastech等;

9

排胶烧结设备

合肥恒力、合肥费舍罗、合肥高歌、合肥真萍电子、喜而诺盛、泰络电子、台技工业设备、Nabertherm等;

10

外观检测设备

东莞西尼、台达、赛昌隆、中图仪器、易泛特、星河泰视特、三姆光电、康克思、长沙视浪、成都思壮等;

11

网络分析仪

是德科技、罗德与施瓦茨、极致汇仪、思仪、安立、广州科欣、成都天大仪器、赛昌隆等;

12

编带包装机

金动力、深圳科睿达、津通自动化、三一联光、复德科技、TOKYO WELD等。


以上信息如有错漏,欢迎留言补充。为了进一步加强交流,艾邦建有LTCC交流群,诚邀LTCC生产企业、设备、材料企业参与。目前群友包括:风华高科、顺络电子、中国电科二所、麦捷微、宏达电子、佳利电子等加入。



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