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共烧陶瓷“孪生兄弟”LTCC和HTCC的区别


多层陶瓷基板技术源于20世纪50年代末期美国无线电(RCA)公司的开发,现行的基本工艺技术(用流延法的生片制造技术 、 过孔形成技术和多层叠层技术)在当时就已被应用。在20世纪80年代初商业化的主计算机的电路板多层基板是用氧化铝绝缘材料和导体材料(Mo、W、Mo-Mn)在 1600°C的高温下共烧的,也就是高温共烧陶瓷(H TCC)。随着通信向高频高速发展,为了实现低损耗、高速度和高密度封装的目的 ,低温共烧陶瓷(LTCC)应运而生。今天我们就来了解HTCC和LTCC的区别。



一、

材料的区别


低温共烧陶瓷为了保证在低温共烧条件下有高的烧结密度,通常在组分中添加无定形玻璃 、 晶化玻璃 、 低熔点氧化物等来促进烧结 。玻璃和陶瓷复合材料是一种典型的低温共烧陶瓷材料 。此外 ,还有晶化玻璃 , 晶化玻璃和陶瓷的复合物及液相烧结陶瓷  。所用的金属是高电导材料(Ag、Cu、Au及其合金,如Ag-Pd、Ag-Pt、Au-Pt等)。

高温共烧陶瓷材料主要为氧化铝、莫来石和氮化铝为主成分的陶瓷,HTCC的陶瓷粉末并无加入玻璃材质。导体浆料采用材料为钨、钼、钼、锰等高熔点金属发热电阻浆料。


表  低温共烧陶瓷和高温共烧陶瓷主要材料比较


二、

工艺的区别


HTCC工艺和LTCC工艺基本相同,典型工艺流程包括生瓷带流延、裁片、冲孔、填孔印刷、叠片层压、烧制等。只是由于选用的材料不同而使得烧结温度的不同,HTCC一般在1500°C以上高温烧结,而LTCC烧结温度一般在1000°C以下。


图  典型的多层陶瓷基板制造过程


三、

应用的区别


1、LTCC的应用


LTCC采用电导率高而熔点低的Au、Ag、Cu等金属作为导体材料,由于玻璃陶瓷低介电常数和在高频低损耗性能,使之非常适合应用于射频、微波和毫米波器件中。主要用于高频无线通信领域、航空航天、存储器、驱动器、滤波器、传感器以及汽车电子等领域。


表   低温共烧陶瓷产品分类


常用的LTCC 电子元器件产品包括滤波器、双工器、天线、巴伦、耦合器、功分器、共模扼流圈等,广泛应用于移动通信终端、WiFi、汽车电子、T/R 组件等领域。


图  5G网络毫米波段的积层带通滤波器,TDK


LTCC相关企业有:村田、京瓷、TDK、太阳诱电、KOA、Yokowo、NGK/NTK、mini-circuit、bosch、C-MAC、佳利电子、顺络电子、麦捷科技、璟德、国巨、华新科、风华高科、研创光电、攀特电陶、云之微、宏科电子、波而特、磊德科技等。


2、HTCC的应用


因烧成温度高,HTCC不能采用金、银、铜等低熔点金属材料,必须采用钨、钼、锰等难熔金属材料,这些材料电导率低,会造成信号延迟等缺陷,所以不适合做高速或高频微组装电路的基板。但是,由于HTCC基板具有结构强度高、热导率高、化学稳定性好和布线密度高等优点,因此在大功率微组装电路中具有广泛的应用前景


表  LTCC和HTCC的性能比较


HTCC 陶瓷封装凭借其高介电性能、低损耗特性、接近硅片的热膨胀系数、高结构强度等特性,在高端封装材料领域被广泛应用,被射频滤波器(SAW,BAW)、射频 IC、光通讯模块、图像传感器、非制冷焦平面热红外传感器、LDMOS、CMOS、MEMS 传感器等大量采用。


图  声表面波封装基板及外壳产品,佳利电子


HTCC 陶瓷基板由于导热率高、结构强度好、物理化学性质稳定,被广泛用于高可靠性微电子集成电路、大功率微组装电路、车载大功率电路等领域。


HTCC相关企业有:京瓷、丸和、NGK、肖特、AdTech、EPI、佳利电子、中电科四十三所、河北中瓷、振华云科、艾森达、合肥圣达、中电科十三所、风华高科、中电十四所、中电十二所、中电二所、宏科电子、武汉优信、无锡中微高科、四方光电、有研工程、江苏芯欣、杭州纳瑙、众阳电子、上海应用物理研究所等。


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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