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LTCC(低温共烧陶瓷)在5G手机中的应用简介


5G手机正朝着轻型化、多功能、数字化及高可靠性、高性能的方向发展,对元器件的小型化、集成化以至模块化要求愈来愈迫切。低温共烧陶瓷技术(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)是近年来兴起的一种令人瞩目的多学科交叉与整合组件技术。它在推动手机体积和功能上的变化中都起到了巨大的作用,可使射频走向器件小型化、高频化,是实现5G手机发展目标的有力手段。


图1  LTCC工艺流程 图来源于网络


LTCC这项技术最先由美国的休斯公司于1982年研制成功。其具体的工艺流程就是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带,在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形,并将多个无源元件(如电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等)埋入其中,然后叠压在一起,在900℃左右烧结,制成三维电路的无源集成组件,也可制成内置无源元件的三维电路基板,在其表面可以贴装IC和有源器件,制成无源/有源集成的功能模块。

                        

图2  LTCC在手机收发模块中的应用 图来源于网络


一、手机中的LTCC功能产品


手机中使用的LTCC产品包括LC滤波器、双工器、射频开关、功能模块、收发开关功能模块及其他被动元件等。平常用户使用到最多的就是手机、电话、无线电话、蓝牙,只要体积小的、无线接收的设备肯定要用到滤波器、天线。而这些都离不开LTCC。LTCC器件的体积很小,根据实际功能用途进行合理的设计,器件体积可以小到0.6mm×0.5mm×0.6mm,甚至更小。

                        

图3 LTCC电子元器件 图来源于网络


二、LTCC的优势


5G手机由于其高频、大带宽及高传输速度的特点,必须匹配高性能滤波器。对应毫米波频段的是毫米波MEMS滤波器,要求低功耗内插、小型化及SIW封装。对应Sub6G频段的是FBAR滤波器,要求宽带、高回波损耗和带外抑制、小型化。总体特征是高频化、宽带化、高功率化和小型化。

作为这方面较为恰当的制造方法而重新受到人们关注的,是LTCC (Low Temperature Co-Fired Ceramics:低温烧成陶瓷)工艺。LTCC工艺是在高频元件、模块等制造过程中开发出来的积层陶瓷基板工艺,与其它集成技术相比,LTCC有着众多优点:

1、陶瓷材料具有优良的高频、高速传输以及宽通带的特性;

2、可以适应大电流及耐高温特性要求;

3、可以制作层数很高的电路基板;

4、非连续式的生产工艺,便于成品制成前对每一层布线和互连通孔进行质量检查,有利于提高多层基板的成品率和质量。


三、LTCC在手机的应用前景

                       

图4 5G手机 图来源于网络

5G时代来临,LTCC扮演着重要角色,因LTCC能适应大电流和耐高温,从手机、穿戴装置到车用等领域,都需要运用到RF零组件,LTCC作为其关键组件,其使用量将出现大幅增长。业内人士指出,以智能手机来看,每支5G手机搭载的LTCC元件为20多颗,比4G手机用平均3颗到5颗增加三倍,估计全球第4季4G加5G手机对LTCC的消耗量将达43亿颗,明年第1季攀升至45亿颗,市场上的缺口每季逐渐扩大。


为应对订单的增加,华新科将持续在高雄厂区扩充LTCC产能,去年底LTCC月产能约为1.5亿颗,现阶段已经拉升到2亿颗;奇力新跨入手机模块后,数量大幅翻倍,LTCC设备月产能可达1亿颗。随着出货逐步拉抬,产能也会逐步扩产至2亿颗。


佳利电子、麦捷微电子、顺络电子由于有前期的LTCC的研发基础,手机上的LTCC产品订单也逐步增加,均有扩产计划。


LTCC生产企业有日本的村田、TDK、太阳诱电、京瓷,美国的杜邦、西迪斯;国内著名企业有顺络电子、佳利电子、风华高科、中国电科二所、麦捷微、宏达电子、璟德、奇力新、华新科等

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。



目前已经加入的群友有:


企业

职位主营产品

CETC10

设计师

LTCC滤波器,模块,薄膜滤波器,可定制开发

KEKOEquipmentLtd

销售部经理

LTCC HTCC 叠层陶瓷器件生产设备加工设备

SAA

ltcc

天线

Simon电子

总工

LTCC

北京无线电测量研究所

副主任

ltcc基板

成都宏科电子科技有限公司

材料器件厂副厂长

LTCC产品

东荣电子

业务副总经理

日本共立瓷粉,5G天线,则武浆料,LTCC设备,

风华高科

研发工程师

LTCC滤波器

风华高科

研发工程师

LTCC滤波器

风华高科

项目经理

LTCC滤波器

广东风华高新科技股份有限公司

研发工程师

LTCC滤波器、天线,LTCC基板,LTCC流延生片

国巨

FAE

LTCC产品

国巨电子

工厂经理

LTCC

杭州悠洋

技术

ltcc

嘉兴佳利电子

材料研发工程师

LTCC 介质

俊英科技

市场经理

LTCC

俊英科技

工程师

LTCC滤波器及射频微波器件

昆山鑫泽鸿电子有限公司

销售

LTCC、铁氧体粉、合金粉……等等。

堃成科技

销售经理

LTCC滤波器,介质滤波器

上海傲鲲实业有限公司

经理

LTCC的生产设备

上海航天电子有限公司

工艺

LTCC

上海晶材新材料科技有限公司

工艺主管

LTCC生料带

上海网谊光电科技有限责任公司

总经理

 LTCC网版,MLCC网版,MCH网版,LED网版

深圳波而特电子

总经理

LTCC电子元器件、模块等各种微波产品

深圳市麦捷微电子科技股份有限公司

销售总监

LTCC、介质、声表滤波器

深圳顺络电子

开发工程师

片式电感,LTCC滤波器

石家庄铁道大学

教师

LTCC 陶瓷基板,微波介质陶瓷,多孔陶瓷

顺络电子

设备工程师

ltcc

皖淮研究院

研究员

多孔陶瓷材料,LTCC材料,微波介质陶瓷。

研创光电(深圳)有限公司

销售

LTCC陶瓷滤波器

研创光电科技

采购副理

通讯行业用LTCC滤波器、靶材

中电二所

工程师

LTCC基板及元器件

中国电科二所

市场处高级经理

真空热处理设备、LTCC 设备

中国电科二所微组装中心

市场

LTCC电路基板、LTCC滤波器、微组装业务

中国电子科技集团公司第二研究所

工程师

LTCC/HTCC系统集成

中国电子科技集团公司第二研究所

销售经理

ltcc/htcc等陶瓷生产产线

中国电子科技集团公司第四十三研究所

工程师

LTCC

株洲宏达电子股份有限公司深圳波而特事业部(LTCC事业部)

副总工程师

LTCC无源器件、绕线功分器、射频变压器等


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