LTCC技術(shù)和產(chǎn)業(yè)分析

2016-12-10  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

LTCC簡(jiǎn)介

低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic LTCC)該技術(shù)是1982年開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的令人矚目的整合組件技術(shù),已經(jīng)成為無(wú)源集成的主流技術(shù),成為無(wú)源元件領(lǐng)域的發(fā)展方向和新的元件產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

LTCC技術(shù)是于1982年休斯公司開(kāi)發(fā)的新型材料技術(shù),是將低溫?zé)Y(jié)陶瓷粉制成厚度精確而且致密的生瓷帶,在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形,并將多個(gè)被動(dòng)組件(如低容值電容、電阻、濾波器、阻抗轉(zhuǎn)換器、耦合器等)埋入多層陶瓷基板中,然后疊壓在一起,內(nèi)外電極可分別使用銀、銅、金等金屬,在900℃下燒結(jié),制成三維空間互不干擾的高密度電路,也可制成內(nèi)置無(wú)源元件的三維電路基板,在其表面可以貼裝IC和有源器件,制成無(wú)源/有源集成的功能模塊,可進(jìn)一步將電路小型化與高密度化,特別適合用于高頻通訊用組件。

總之,利用這種技術(shù)可以成功地制造出各種高技術(shù)LTCC產(chǎn)品。多個(gè)不同類型、不同性能的無(wú)源元件集成在一個(gè)封裝內(nèi)有多種方法,主要有低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)、薄膜技術(shù)、硅片半導(dǎo)體技術(shù)、多層電路板技術(shù)等。LTC C技術(shù)是無(wú)源集成的主流技術(shù)。LTCC整合型組件包括各種基板承載或內(nèi)埋各式主動(dòng)或被動(dòng)組件的產(chǎn)品,整合型組件產(chǎn)品項(xiàng)目包含零組件(components)、基板(substrates)與模塊(modules )。

1技術(shù)優(yōu)勢(shì)

與其它集成技術(shù)相比,LTCC有著眾多優(yōu)點(diǎn):

第一,陶瓷材料具有優(yōu)良的高頻、高速傳輸以及寬通帶的特性。根據(jù)配料的不同,LTCC材料的介電常數(shù)可以在很大范圍內(nèi)變動(dòng),配合使用高電導(dǎo)率的金屬材料作為導(dǎo)體材料,有利于提高電路系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù),增加了電路設(shè)計(jì)的靈活性;

第二,可以適應(yīng)大電流及耐高溫特性要求,并具備比普通PCB電路基板更優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性,極大地優(yōu)化了電子設(shè)備的散熱設(shè)計(jì),可靠性高,可應(yīng)用于惡劣環(huán)境,延長(zhǎng)了其使用壽命;

第三,可以制作層數(shù)很高的電路基板,并可將多個(gè)無(wú)源元件埋入其中,免除了封裝組件的成本,在層數(shù)很高的三維電路基板上,實(shí)現(xiàn)無(wú)源和有源的集成,有利于提高電路的組裝密度,進(jìn)一步減小體積和重量;

第四,與其他多層布線技術(shù)具有良好的兼容性,例如將LTCC與薄膜布線技術(shù)結(jié)合可實(shí)現(xiàn)更高組裝密度和更好性能的混合多層基板和混合型多芯片組件;

第五,非連續(xù)式的生產(chǎn)工藝,便于成品制成前對(duì)每一層布線和互連通孔進(jìn)行質(zhì)量檢查,有利于提高多層基板的成品率和質(zhì)量,縮短生產(chǎn)周期,降低成本。

第六,節(jié)能、節(jié)材、綠色、環(huán)保已經(jīng)成為元件行業(yè)發(fā)展勢(shì)不可擋的潮流,LTCC也正是迎合了這一發(fā)展需求,最大程度上降低了原料,廢料和生產(chǎn)過(guò)程中帶來(lái)的環(huán)境污染。

2應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

(1)易于實(shí)現(xiàn)更多布線層數(shù),提高組裝密度;

(2)易于內(nèi)埋置元器件,提高組裝密度,實(shí)現(xiàn)多功能;

(3)便于基板燒成前對(duì)每一層布線和互連通孔進(jìn)行質(zhì)量檢查,有利于提高多層基板的成品率和質(zhì)量,縮短生產(chǎn)周期,降低成本:

(4)具有良好的高頻特性和高速傳輸特性;

(5)易于形成多種結(jié)構(gòu)的空腔,從而可實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)良的多功能微波MCM;

(6)與薄膜多層布線技術(shù)具有良好的兼容性,二者結(jié)合可實(shí)現(xiàn)更高組裝密度和更好性能的混合多層基板和混合型多芯片組件(MCM-C/D);

(7)易于實(shí)現(xiàn)多層布線與封裝一體化結(jié)構(gòu),進(jìn)一步減小體積和重量,提高可靠性。

LTCC技術(shù)由于自身具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),用于制作新一代移動(dòng)通信中的表面組裝型元器件,將顯現(xiàn)出巨大的優(yōu)越性。

3技術(shù)特點(diǎn)

利用LTCC制備片式無(wú)源集成器件和模塊具有許多優(yōu)點(diǎn):

首先,陶瓷材料具有優(yōu)良的高頻高Q特性;

第二,使用電導(dǎo)率高的金屬材料作為導(dǎo)體材料,有利于提高電路系統(tǒng)的品質(zhì)因子;

第三,可適應(yīng)大電流及耐高溫特性要求,并具備比普通PCB電路基板優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性;

第四,可將無(wú)源組件埋入多層電路基板中,有利于提高電路的組裝密度;

第五,具有較好的溫度特性,如較小的熱膨脹系數(shù)、較小的介電常數(shù)溫度系數(shù),可以制作層數(shù)極高的電路基板,可以制作線寬小于50μm的細(xì)線結(jié)構(gòu)。另外,非連續(xù)式的生產(chǎn)工藝允許對(duì)生坯基板進(jìn)行檢查,從而 提高成品率,降低生產(chǎn)成本。

LTCC器件的顯著優(yōu)點(diǎn)之一是其一致性好、精度高。而這完全有賴于所用材料的穩(wěn)定性和工藝設(shè)備的精度。國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有生產(chǎn)廠可制造與LTCC有關(guān)的成型設(shè)備。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)南玻電子引進(jìn)了一條完整的LTCC生產(chǎn)線,另外約有4家研究所已經(jīng)或正在引進(jìn)LTCC中試設(shè)備,開(kāi)發(fā)軍工用LTCC模塊。

4前景

除了在手機(jī)中的應(yīng)用,LTCC以其優(yōu)異的電子、機(jī)械、熱力特性已成為未來(lái)電子元件集成化、模組化的首選方式,在軍事、航空航天、汽車、計(jì)算機(jī)和醫(yī)療等領(lǐng)域,LTCC可獲得更廣泛的應(yīng)用。盡管LTCC廠商大部分為外資企業(yè),包括日本的村田(Murata)、京瓷(Kyocera)、TDK和太陽(yáng)誘電(TaiyoYuden)、美國(guó)西迪斯(CTS Corp)和歐洲的羅伯特博世有限公司(Bosch)、西麥克微電子技術(shù)(C-MAC MicroTechnology)和Screp-Erulec等,但是,就我國(guó)LTCC的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看并非沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)之地,國(guó)務(wù)院在2009年發(fā)布的《電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃綱要》的文件內(nèi)容中,明確提出將大力支持電子元器件的自主研發(fā),并將其設(shè)為重點(diǎn)研究領(lǐng)域,低溫共燒陶瓷技術(shù)將成為未來(lái)若干年內(nèi)中國(guó)電子制造業(yè)的重大發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)部分廠商已開(kāi)始安裝先進(jìn)的LTCC設(shè)備,并采用自主研發(fā)出的新型原料,加快成品的制造生產(chǎn),這其中不乏像浙江正原電氣股份有限公司、深圳南坡電子有限公司等已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一系列具有國(guó)際先進(jìn)水平的LTCC相關(guān)產(chǎn)品的公司。由此,我們相信,LTCC技術(shù)必將在中國(guó)的電子元器件產(chǎn)業(yè)帶來(lái)改革性的影響。

5發(fā)展趨勢(shì)

LTCC是今后元件制造工藝的一個(gè)趨勢(shì),集成的趨勢(shì)非常明顯。據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹,與其他集成技術(shù)相比,LTCC具有以下特點(diǎn):根據(jù)配料的不同,LTCC材料的介電常數(shù)可以在很大范圍內(nèi)變動(dòng),增加了電路設(shè)計(jì)的靈活性;陶瓷材料具有優(yōu)良的高頻、高Q特性和高速傳輸特性;使用高電導(dǎo)率的金屬材料作為導(dǎo)體材料,有利于提高電路系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù);制作層數(shù)很高的電路基板,減少連接芯片導(dǎo)體的長(zhǎng)度與接點(diǎn)數(shù),并可制作線寬小于50μm的細(xì)線結(jié)構(gòu)電路,實(shí)現(xiàn)更多布線層數(shù),能集成的元件種類多,參量范圍大,易于實(shí)現(xiàn)多功能化和提高組裝密度;可適應(yīng)大電流及耐高溫特性要求,具有良好的溫度特性;與薄膜多層布線技術(shù)具有良好的兼容性,二者結(jié)合可實(shí)現(xiàn)更高組裝密度和更好性能的混合多層基板和混合型多芯片組件;易于實(shí)現(xiàn)多層布線與封裝一體化結(jié)構(gòu),進(jìn)一步減小體積和重量,提高可靠性、耐高溫、高濕,可以應(yīng)用于惡劣環(huán)境;采用非連續(xù)式的生產(chǎn)工藝,便于基板燒成前對(duì)每一層布線和互連通孔進(jìn)行質(zhì)量檢查,有利于提高多層基板的成品率和質(zhì)量,縮短生產(chǎn)周期,降低成本。

6國(guó)內(nèi)發(fā)展

國(guó)內(nèi)LTCC產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家至少落后5年。這主要是由于電子終端產(chǎn)品發(fā)展滯后造成的。LTCC功能組件和模塊主要用于GSM,CDMA和PHS手機(jī)、無(wú)繩電話、WLAN和藍(lán)牙等通信產(chǎn)品,除40多兆的無(wú)繩電話外,這幾類產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)是近4年才發(fā)展起來(lái)的。 深圳南玻電子有限公司引進(jìn)了目前世界上最先進(jìn)的設(shè)備,建成了國(guó)內(nèi)第1條LTCC生產(chǎn)線,開(kāi)發(fā)出了多種LTCC產(chǎn)品并己投產(chǎn),如:片式LC濾波器系列、片式藍(lán)牙天線、片式定向耦合器、片式平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器、低通濾波器陣列等,性能己達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平,并己進(jìn)入市場(chǎng)。南玻電子正在開(kāi)發(fā)LTCC多層基板和無(wú)線傳輸用的多種功能模塊。

國(guó)內(nèi)尚不能生產(chǎn)LTCC專用工藝設(shè)備。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)南玻電子引進(jìn)了一條完整的LTCC生產(chǎn)線,另外約有4家研究所己經(jīng)或正在引進(jìn)LTCC中試設(shè)備,開(kāi)發(fā)LTCC功能模塊。

香港青石集成微系統(tǒng)公司(CiMS)長(zhǎng)期從事微波電磁場(chǎng)的研究與LTCC產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。他們采用先進(jìn)的電磁場(chǎng)模擬優(yōu)化軟件,設(shè)計(jì)出了多款LC濾波器和LTCC模塊,取得了良好的效果。

國(guó)內(nèi)LTCC材料基本有兩個(gè)來(lái)源,一是購(gòu)買國(guó)外生帶,二是器件生產(chǎn)廠從原料開(kāi)發(fā)起。這些都不利于快速、低成本的開(kāi)發(fā)出LTCC器件。因?yàn)?第一種方式會(huì)增加生產(chǎn)成本,第二種方式會(huì)延緩器件的開(kāi)發(fā)時(shí)間。清華大學(xué)材料系、上海硅酸鹽研究所等單位正在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)LTCC用陶瓷粉料,尚未到批量生產(chǎn)的程度。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在亟須開(kāi)發(fā)出系列化的、最好有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LTCC用陶瓷粉料,專業(yè)化的生產(chǎn)系列化LTCC用陶瓷生帶,為L(zhǎng)TCC器件的開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。南玻電子公司正在用進(jìn)口粉料,開(kāi)發(fā)出介電常數(shù)為9.1、18.0和37.4的三種生帶,厚度從10μm到100μm,生帶厚度系列化,介電常數(shù)半系列化,為不同設(shè)計(jì)、不同工作頻率的器件開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

7應(yīng)用情況

LTCC產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛,如各種制式的手機(jī)、藍(lán)牙模塊、GPS, PDA、數(shù)碼相機(jī)、WLAN、汽車電子、光驅(qū)等。其中,手機(jī)的用量占據(jù)主要部分,約達(dá)80%以上;其次,是藍(lán)牙模塊和WLAN。由于LTCC產(chǎn)品的可靠性高,汽車電子中的應(yīng)用也日益上升。手機(jī)中使用的LTCC產(chǎn)品包括LC濾波器、雙工器、功能模塊、收發(fā)開(kāi)關(guān)功能模塊、平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器、耦合器、功分器、共模扼流圈等。

在SMD中采用LTCC技術(shù)的目的旨在提高組裝密度、縮小體積、減輕重量、增加功能、提高可靠性和性能,縮短了組裝周期。壓控振蕩器(VCO)是移動(dòng)通信設(shè)備的關(guān)鍵器件,可通過(guò)LTCC技術(shù)制作VCO,使其滿足移動(dòng)通信對(duì)小型、輕量、低功耗、低相位噪聲(高C/N比)的要求。國(guó)際上己應(yīng)用LTCC技術(shù)制成高性能的表而組裝型VCO,并形成了系列化商品,通過(guò)采用LTCC技術(shù)使VCO體積大大縮小。1996-2000年,VCO的體積減小了90%以上。這種表而組裝型VCO的體積僅為原米帶引線VCO體積的1/5-1/20。采用LTCC技術(shù)制作的新型VCO具有體積小、功耗低、高頻特性好、相位噪聲小、適合表面貼裝等優(yōu)點(diǎn),在移動(dòng)通信領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。這種小型化VCO在GSM,DCS,CDMA,PDC等數(shù)字通信系統(tǒng)終端以及全球定位系統(tǒng)(GPS)等衛(wèi)星通信相關(guān)的終端得以大量使用。

移動(dòng)通信的迅速發(fā)展也進(jìn)一步促進(jìn)了DC/DC變換器的小型化,為SMD型DC/DC變換器提供了廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。國(guó)外不少電源制造廠商都在采用LTCC技術(shù)積極開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的SMD型DC/DC變換器,其額定功率為5-30W,具有各種通用的輸入、輸出電壓。一些新的DC/DC變換器設(shè)計(jì)還可提供較短的啟動(dòng)時(shí)間。此外,采用LTCC技術(shù)還制作了移動(dòng)通信用的片式多層天線、藍(lán)牙組件、射頻放大壓控衰減器、功率放大器、移相器等表而安裝型器件。

8產(chǎn)品

LTCC器件按其所包含的元件數(shù)量和在電路中的作用,大體可分為L(zhǎng)TCC元件、LTCC功能器件、LTCC封裝基板和LTCC模塊基板。

LTCC功能器件

早期通信產(chǎn)品內(nèi)的濾波器和雙工器多為體積很大的介質(zhì)濾波器和雙工器。GSM和CDMA手機(jī)上的濾波器已被聲表面濾波器取代或埋入模塊基板中,而PHS手機(jī)和無(wú)繩電話上的濾波器則大多為體積小、價(jià)格低、由LTCC制成的LC濾波器,藍(lán)牙和無(wú)線網(wǎng)卡則從一開(kāi)始就選用LC濾波器。

由LTCC制成的濾波器包括帶通、高通和低通濾波器三種,頻率則從數(shù)十MHz直到5.8GHz。LC濾波器在體積、價(jià)格和溫度穩(wěn)定性等方面有其無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),其不斷受到廣泛重視就不難理解了。

由LTCC制作的上述射頻器件在國(guó)外和我國(guó)臺(tái)灣省已有數(shù)年的歷史,日本的村田、東光、TDK、雙信電機(jī),我國(guó)臺(tái)灣省的華信科技、ACX,韓國(guó)的三星等都在批量生產(chǎn)和銷售。我國(guó)內(nèi)地在2003年才從展覽會(huì)和網(wǎng)頁(yè)上看到,南玻電子公司和另一家公司著手開(kāi)發(fā)類似產(chǎn)品。

LTCC片式天線

WLAN和藍(lán)牙設(shè)備通信距離短,收發(fā)功率小,對(duì)天線的功率和收發(fā)特性要求不高,但對(duì)天線所占PCB的面積及成本要求很嚴(yán)。由LTCC制備的片式天線具有體積小、便于表面貼裝、可靠性高、成本低等顯著優(yōu)點(diǎn),已廣泛用于WLAN和藍(lán)牙。

LTCC模塊基板

電子元件的模塊化已成為業(yè)界不爭(zhēng)的事實(shí),其中尤其以LTCC為首選方式。可供選擇的模塊基板有LTCC、HTCC(高溫共燒陶瓷)、傳統(tǒng)的PCB如FR4和PTFE(高性能聚四氟已烯)等。HTCC的燒結(jié)溫度在1500℃以上,與之匹配的難熔金屬如鎢、鉬/錳等導(dǎo)電性能較差,燒結(jié)收縮不如LTCC易于控制。LTCC的介電損耗比RF4低一個(gè)數(shù)量級(jí)。PTFE的損耗較低,但絕緣性都較差。LTCC比大多數(shù)有機(jī)基板材料可更好地控制精度。沒(méi)有任何有機(jī)材料可與LTCC基板的高頻性能、尺寸和成本進(jìn)行綜合比較。

國(guó)外和我國(guó)臺(tái)灣省對(duì)LTCC模塊基板的研究可謂如火如荼,已經(jīng)有多種LTCC模塊商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。僅生產(chǎn)手機(jī)天線開(kāi)關(guān)模塊(簡(jiǎn)稱ASM)的就有村田、三菱電工、京瓷、TDK、Epcos、日立、Avx等十多家。此外還NEC、村田和愛(ài)立信等公司的藍(lán)牙模塊、日立等公司的功放模塊等等,都是由LTCC工藝制成的。

LTCC模塊因其結(jié)構(gòu)緊湊、耐機(jī)械沖擊和熱沖擊性強(qiáng),在軍工和航天設(shè)備上受到極大關(guān)注和廣泛應(yīng)用。今后其在汽車電子上的應(yīng)用將會(huì)非常廣泛。

國(guó)產(chǎn)化成為L(zhǎng)TCC器件發(fā)展契機(jī),國(guó)內(nèi)LTCC器件的開(kāi)發(fā)比國(guó)外至少落后5年。這主要是由于電子終端產(chǎn)品發(fā)展滯后造成的。

LTCC功能器件和模塊主要用于GSM、CDMA和PHS手機(jī)、無(wú)繩電話、WLAN和藍(lán)牙等通信產(chǎn)品,除40多兆的無(wú)繩電話外,這幾類產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)是近5年才發(fā)展起來(lái)的。國(guó)內(nèi)的終端產(chǎn)品為了盡快搶占市場(chǎng),最初的設(shè)計(jì)方案大都是從國(guó)外買來(lái)的,甚至方案與元器件打包采購(gòu),其所購(gòu)方案都選用了國(guó)外元器件。前幾年終端產(chǎn)品生產(chǎn)廠的主要目標(biāo)是擴(kuò)大市場(chǎng)份額,成本壓力不大,無(wú)法顧及元器件國(guó)產(chǎn)化。隨著終端產(chǎn)品產(chǎn)能過(guò)剩,價(jià)格和成本競(jìng)爭(zhēng)將日趨激烈,元器件的國(guó)產(chǎn)化必將提上議事日程,這將為國(guó)內(nèi)LTCC器件的發(fā)展提供良好的市場(chǎng)契機(jī)。

9相關(guān)信息

材料

LTCC器件對(duì)材料性能的要求包括電性能、熱機(jī)械性能和工藝性能三方面。

介電常數(shù)是LTCC材料最關(guān)健的性能。由于射頻器件的基本單元———諧振器的長(zhǎng)度與材料的介電常數(shù)的平方根成反比,當(dāng)器件的工作頻率較低時(shí)(如數(shù)百兆赫茲),如果用介電常數(shù)低的材料,器件尺寸將大得無(wú)法使用。因此,最好能使介電常數(shù)系列化以適用于不同的工作頻率。

介電損耗也是射頻器件設(shè)計(jì)時(shí)一個(gè)重要考慮參數(shù),它直接與器件的損耗相關(guān)。理論上希望越小越好。

介電常數(shù)的溫度系數(shù),這是決定射頻器件電性能的溫度穩(wěn)定性的重要參數(shù)。

為了保證LTCC器件的可靠性,在材料選擇時(shí)還必須考慮到許多熱機(jī)械性能。其中最關(guān)健的是熱膨脹系數(shù),應(yīng)盡可能與其要焊接的電路板相匹配。此外,考慮到加工及以后的應(yīng)用,LTCC材料還應(yīng)滿足許多機(jī)械性能的要求,如彎曲強(qiáng)度σ、硬度Hv、表面平整度、彈性模量E及斷裂韌性KIC等等。

工藝性能大體可包括如下方面:第一,能在900℃以下的溫度下燒結(jié)成致密、無(wú)氣孔的顯微結(jié)構(gòu)。第二,致密化溫度不能太低,以免阻止銀漿料和生帶中有機(jī)物的排出。第三,加入適當(dāng)有機(jī)材料后可流延成均勻、光滑、有一定強(qiáng)度的生帶。

國(guó)際上有duPont、Ferro和Heraeus三家提供數(shù)種介電常數(shù)小于10的生帶,國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)LTCC器件的研究所也都在采用這些生帶。這些生帶存在兩個(gè)問(wèn)題:首先,介電常數(shù)未系列化,不利于設(shè)計(jì)不同工作頻率的器件。第二,這些生帶開(kāi)發(fā)商并無(wú)實(shí)際使用生帶進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn),比較注重生帶與銀漿料的匹配性和工藝性能,對(duì)于設(shè)計(jì)對(duì)生帶的要求的掌握并不詳盡。Heraeus似乎更著重于銀漿和介電粉料的開(kāi)發(fā),有退出生帶生產(chǎn)之勢(shì)。

設(shè)計(jì)

LTCC器件的設(shè)計(jì)包括電性設(shè)計(jì)、應(yīng)力設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)等諸多方面,其中以電性設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵。由于LTCC器件中包括多個(gè)等效分立元件,互相間耦合非常復(fù)雜,工作頻率往往較高,更多的是采用電磁場(chǎng)而不是電路的概念。用過(guò)去的集總參數(shù)電路設(shè)計(jì)的方法是無(wú)法設(shè)計(jì)LTCC器件的。國(guó)內(nèi)尚未看到有關(guān)LTCC器件電性設(shè)計(jì)的報(bào)道,這大概是制約LTCC器件開(kāi)發(fā)的另一個(gè)重要因素。香港青石集成微系統(tǒng)公司(CiMS)長(zhǎng)期從事微波電磁場(chǎng)的研究與LTCC器件的設(shè)計(jì),頗有造詣。CiMS采用先進(jìn)的電磁場(chǎng)模擬優(yōu)化軟件為南玻電子設(shè)計(jì)了多款LC濾波器和模塊,取得了良好的效果。

由電磁場(chǎng)模似設(shè)計(jì)軟件可對(duì)生帶和銀電極的頻率響應(yīng)、損耗等進(jìn)行定量分析,從而指導(dǎo)實(shí)際研發(fā),縮短研發(fā)周期和成本。

ADS LTCC原理仿真

HFSS 3D LTCC電磁場(chǎng)仿真

原料問(wèn)題

中國(guó)電子學(xué)會(huì)元件分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)陳福厚表示,國(guó)內(nèi)LTCC行業(yè)面臨的問(wèn)題主要是原材料的問(wèn)題。原材料的來(lái)源主要有三種方式:其一,直接從國(guó)外進(jìn)口生帶;其二,買磁粉,自己做生帶;其三,自己研制磁粉。這三種方式中,第一種成本最高,第三種最慢。

國(guó)內(nèi)做得比較好的深圳南玻電子有限公司的做法很值得借鑒,他們采用第二種方式,所生產(chǎn)出的生帶性能、質(zhì)量都很不錯(cuò),完全能夠滿足元器件及模塊設(shè)計(jì)的要求。

武雋認(rèn)為,國(guó)內(nèi)LTCC產(chǎn)業(yè)的上游,也就是原材料的研究不能停留在能做出樣品、發(fā)表論文上,最終要落實(shí)到產(chǎn)業(yè)化上。他說(shuō),國(guó)內(nèi)研發(fā)力量參差不齊,一致性方面特別是質(zhì)量控制方面和國(guó)外企業(yè)相比還有差距,這是特別需要注意的問(wèn)題。他強(qiáng)調(diào),材料的一致性、可靠性及環(huán)保性,要全部達(dá)到要求,才能促進(jìn)國(guó)內(nèi)LTCC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,否則缺了其中一環(huán),是做不成的。雖然他們正在和國(guó)內(nèi)高校和研究所合作研究材料,但還沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化。

10破局點(diǎn)

在LTCC領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)起步晚了一些,在技術(shù)的爬升階段跟進(jìn)得也慢了一些,導(dǎo)致與國(guó)外的差距越來(lái)越大,但也還是有機(jī)會(huì)的,因?yàn)?/span>市場(chǎng)容量在不斷增長(zhǎng),如藍(lán)牙的出貨量及無(wú)繩電話、手機(jī)產(chǎn)業(yè)同步增長(zhǎng),而WiFi、WLAN等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一旦成熟,勢(shì)必會(huì)牽引出許多新的電子產(chǎn)品,因此采用LTCC工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品市場(chǎng)機(jī)會(huì)是相當(dāng)大的。

陳福厚表示,采用LTCC工藝生產(chǎn)的元器件在手機(jī)板、交換機(jī)、電腦、便攜式電子產(chǎn)品及DC-DC電源領(lǐng)域有廣闊的前景,只要國(guó)內(nèi)企業(yè)找到市場(chǎng)需要的產(chǎn)品,就一定會(huì)有錢賺。

武雋告訴記者,EMI/EMC(抗電磁干擾)元件將是LTCC破局的著落點(diǎn),它將催生出一個(gè)僅次于電子元件的器件市場(chǎng)。他解釋說(shuō),我們每天生活的電磁波中,電磁干擾是個(gè)很嚴(yán)重的問(wèn)題,因此電子產(chǎn)品的抗電磁干擾顯得尤為重要。EMI/EMC元件不僅用在傳統(tǒng)的家電,通信及便攜電子產(chǎn)品也要用到,而由此催生出的巨大市場(chǎng)將是數(shù)以億計(jì)的,使南玻研制出共模扼流圈,此外,LTCC在藍(lán)牙技術(shù)上的應(yīng)用也不容小覷,如近一兩年面世的平衡濾波器,是一個(gè)很經(jīng)典的器件,它的出現(xiàn)大大方便了藍(lán)牙產(chǎn)品貼裝,節(jié)省了面積,簡(jiǎn)化了采購(gòu)。

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