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LTCC与HTCC的研究现状

微机电与封装技术结课论文

题目 LTCC与HTCC的研究现状
小组成员 刘歆艺,王鹏,胡盛世,张磊
专业 电子封装技术
所在班级 041161班
指导老师 田文超老师

二零一四年四月

目录
1.引言 3
2.HTCC技术介绍 3
2.1 HTCC简介 3
2.2 HTCC的工艺概述 4
2.3 HTCC的分类 4
2.4 HTCC的应用 6
2.5 HTCC的发展 7
3.LTCC技术介绍 7
3.1 LTCC简介 7
3.2 LTCC的工艺概述 8
3.4 LTCC实现烧结的方法 14
3.5 LTCC的分类 15
3.6 LTCC的优缺点 17
3.7 LTCC的应用 19
3.8 LTCC的发展前景 21
4.HTCC和LTCC的对比 23
5.结束语 24
6.参考文献 25
7.附录 26

摘要
本文介绍了高温共烧陶瓷（HTCC）和低温共烧陶瓷（LTCC）的工艺、材料特性、应用及发展趋势，并且对两种材料进行了分析，列出其中的优缺点，并讨论了高、低温共烧陶瓷的材料选择、工艺过程，然后在提高材料性能方面提出了一些建议和方法，同时介绍了高、低温共烧陶瓷的国内外研究状况及今后的发展趋势。

Abstract
This paper introduces the high temperature co-firing ceramic (HTCC) and low temperature co-firing ceramic (LTCC) technology， material properties， application and development trend， and analyses the two kinds of material， lists the advantages and disadvantages， and discusses the high and low co-firing ceramic material selection， technological process and control， and then puts forward some Suggestions in enhancing the properties of ceramic materials and methods， and introduces the high and low co-firing ceramic research status at home and abroad and the development trend in the future。

关键词：HTCC，LTCC，工艺，应用，优缺点分析，发展前景

1.引言
近年来，随着军用电子整机、通讯类电子产品及消费类电子产品迅速向短、小、轻、薄方向发展，手机、PDA、MP3、笔记本电脑等终端系统的功能愈来愈多，体积愈来愈小，电路组装密度愈来愈高。若能将部分无源元件集成到基板中，则不仅有利于系统的小型化，提高电路的组装密度，还有利于提高系统的可靠性。目前的集成封装技术主要有薄膜技术、硅片半导体技术、多层电路板技术以及共烧陶瓷技术。其中共烧陶瓷技术分为两类，即高温共烧陶瓷和低温共烧陶瓷。本文综合介绍了两种共烧陶瓷技术的现状、工艺及其优势，探讨了共烧陶瓷技术在开发功能器件及模块，特别是高频功能模块应用的可行性。

2.HTCC技术介绍
2.1 HTCC简介
HTCC英文全称High Temperature co-fired Ceramic，是一以采用将其材料为钨、钼、钼\锰等高熔点金属发热电阻浆料按照发热电路设计的要求印刷于92～96％的氧化铝流延陶瓷生坯上，4～8％的烧结助剂然后多层叠合，在1500～1600℃下高温下共烧成一体，从而具有耐腐蚀、耐高温、寿命长、高效节能、温度均匀、导热性能良好、热补偿速度快等优点，而且不含铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚等有害物质，符合欧盟RoHS等环保要求。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
2.2 HTCC的工艺概述
由于HTCC的工艺与LTCC的工艺基本相同，因此此部分叙述省略，详情见3.4 LTCC的工艺概述
2.3 HTCC的分类
高温共烧陶瓷中较为重要的是以氧化铝、莫来石和氮化铝为主要成分的陶瓷。
2.3.1 氧化铝
氧化铝陶瓷技术是一种比较成熟的微电子封装技术，它 由 92～96%氧 化 铝，外 加 4～8% 的烧结助剂在1500- 1700℃下烧结而成，其导线材料为钨、钼、钼一锰等难熔金属。该基板技术成熟，介质材料成本低，热导率和抗弯强度较高。但是，氧化铝多层陶瓷基板有下列缺点:( 1)介电常数高， 影响信号传输速度的提高； (2)导体电阻率高， 信号传输损耗较大；(3)热膨胀系数与硅相差较大，从而限制了它在巨型计算机上的应用。
2.3.2 莫来石
莫来石的介电常数为 7.3- 7.5， 而氧化铝( 96%) 的介电常数为 9.4， 高于莫来石， 所以莫来石的信号传输延迟时间可比氧化铝小17%左右,并且，莫来石的热膨胀系数与硅很接近，所以这种基板材料得到了快速发展。例如日立、Shinko 等公司均开发了莫来石多层陶瓷基板，并且其产品具有良好的性能指标。不过此基板的布线导体只能采用钨、镍、钼等， 电阻率较大而且热导率低于氧化铝基板。
2.3.3 氮化铝
对于氮化铝基板来说，由于氮化铝热导率高，热膨胀系数与Si、SiC和GaAs等半导体材料相匹配，其介电常数和介质损耗均优于氧化铝，并且 AlN 是较硬的陶瓷，在严酷的环境条件下仍能很好地工作，比如在高温时 AlN 陶瓷依然具有极好的稳定性，因此，氮化铝用作多层基板材料，在国内外都得到了广泛研究并已经取得令人瞩目的进展。
氮化铝基板所具有的缺点是: (1)布线导体电阻率高，信号传输损耗较大；( 2) 烧结温度高，能耗较大；(3)介电常数与低温共烧陶瓷介质材料相比还较高；(4)氮化铝基板与钨、钼等导体共烧后， 其热导率有所下降；(5)丝网印刷的电阻器及其他无源元件不能并入高温共烧工艺，因为这些无源元件的浆料中的金属氧化物，会在该工艺的还原气氛下反应而使性能变坏；(6)外层导体必须镀镍镀金保护其不被氧化，同时增加表面的电导率并提供能够进行线焊和锡焊元器件贴装的金属化层。虽然有这些缺点，但从总体上来说，氮化铝基板比其他高温共烧陶瓷基板有更多的优势，在高温共烧陶瓷领域有很好的发展前途。
2.4 HTCC的应用

　 HTCC陶瓷发热片是一种新型高效环保节能陶瓷发热元件，相比PTC陶瓷发热体，具有相同加热效果情况下节约20～30%电能，所以，产品广泛应用于日常生活、工农业技术、军事、科学、通讯、医疗、环保、宇航等众多领域，如小型温风取暖器、电吹风、烘干机、干衣机、暖气机、冷暖抽湿机、暖手器、干燥器、电热夹板、电熨斗、电烙铁、卷发烫发器、电子保温瓶、保温箱、保温柜、煤油汽化炉、电热炊具、座便陶瓷加热器、热水器，红外理疗仪、静脉注射液加热器、小型专用晶体器件恒温槽、工业烘干设备、电热粘合器，水、油及酸碱液体等的加热元件。如图所示是用HTCC制作的弧形发热片和圆形发热片。

弧形发热片 圆形发热片
图1 HTCC制作的弧形发热片和圆形发热片。
2.5 HTCC的发展
HTCC作为一种新型的高导热基板和封装材料，具有高热导率、低热膨胀系数、低介电常数和低介质损耗、高机械强度等特点。因此它可以实现电性能#热性能和机械性能的优化设计，能够满足器件、模块和组件的高功、高密度、小型化和高可靠要求。但是， 高温共烧陶瓷(HTCC)电路互连基板中，W、Mo的电阻率较高，电路损耗较大。随着超大规模集成电路的应用频率和电路速度提升，电子设备的小型化等趋势对高密度封装提出更高要求。而且，HTCC 的陶瓷粉末并无加入玻璃材质，HTCC 必须在高温1300~1600℃环境下干燥硬化成生胚，接着钻上导通孔，以网版印刷技术填孔与印制线路，因其共烧温度较高，使得金属导体材料的选择受限，而且会大大增加其成本。因此，低温共烧陶瓷(LTCC)应运而生。
3.LTCC技术介绍
3.1 LTCC简介
LTCC英文全称Low  Temperature co-fired Ceramic，叫做低温共烧陶瓷技术。LTCC是一种将未烧结的流延陶瓷材料叠层在一起而制成的多层电路，内有印制互联导体、元件和电路，并将该结构烧结成一个集成式陶瓷多层材料。
低温共烧陶瓷技术（LTCC）是近年来兴起的一种相当令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术，以其优异的电子、机械、热力特性已成为未来电子元件集成化、模组化的首选方式，广泛用于基板、封装及微波器件等领域。
LTCC技术最早由美国开始发展，初期应用于军用产品，后来欧洲厂商将其引入车用市场，而后再由日本厂商将其应用于资讯产品中。目前，LTCC材料在日本、美国等发达国家已进入产业化、系列化和可进行材料设计的阶段。

图2 共烧陶瓷多层基板的典型结构

3.2 LTCC的工艺概述
图3给出了LTCC 工艺流程，主要有混料、流延、打孔、填孔、丝网印刷、叠片、等静压、排胶烧结等主要工序，下面简单介绍各个工序工艺。
图3 多层共烧陶瓷的工艺过程
3.2.1 流延工艺
流延工艺包括配料、真空除气和流延三道工序，流延工艺的关键是对生瓷带的致密性、厚度的均匀性和强度进行控制。
图1中原材料（Raw Material）是指将玻璃陶瓷粉和有机粘合剂按照一定的比例配方得到的混合物，经过浆化（slurry）形成（Pastes），通过流延工艺形成致密、厚度均匀并具有足够厚度的生瓷带。烘干后，将生瓷带卷在轴上备用。
有机粘合剂通常包括树脂、增塑剂、润湿剂、溶剂等有机成分，是流延工艺中的关键材料，它的含量控制流延浆料的年度和生瓷带的强度及塑性。粘合剂在基板烧结过程中的全部排除。因浆料中含有大量的气泡，故要进行真空除气，以免在生瓷带中出现针孔，为此要求真空室应具有良好的气密性，以免浆料因氧化二出现结皮、起皱等现象。

图4 流延工艺的基本过程
3.2.2 下料
生瓷带大多以卷轴形式供货， 下料时应将其展开于洁净的不锈钢工作台面之上， 可采用切割机、激光或冲床进行切割。如果采用激光切割， 应注意控制激光的功率以免引起生瓷带的燃烧。有些生瓷带在切割前要进行预处理， 在12 0 ℃温度下烘烤约30 m in ，时间的长短根据不同的厂家和材质而不同。如需进行预处理， 则在生瓷带切割时的尺寸应略大于下料的尺寸。下料时应用下料膜来设定定位孔和叠压工具用孔(但应考虑X /Y 方向的伸缩率)。
3.3.3 打孔
通孔质量的好坏直接影响布线的密度和通孔金属化的质量， 通孔过大或过小都不易形成盲孔。
生瓷带的打孔主要有3 种方法：钻孔、冲孔和激光打孔。钻孔的打孔速度为每秒3 -5个孔， 精度较差， 且钻头直径很小， 钻头易折， 钻孔成本昂贵；冲孔的速度大于钻孔的速度， 根据冲床的不同和所冲孔的复杂程度而有所变化， 孔径小于钻孔并且精度很高，是很好的打孔方法；激光法所打孔精度和孔径都介于钻孔和冲孔之间， 但其打孔速度为最高， 且所打孔易于形成盲孔， 故是最理想的打孔方法。
3.3.4 通孔填充
通孔填充是制造LTCC基板的关键工艺之一，其方法有3种：厚膜印刷、丝网印刷和导体生片填充法。印刷机是为 LTCC生产专用而设计的，其工作台是多孔陶瓷或金属板，四角上各有一个与生瓷片上定位孔一致的定位柱；工作时，工作台下面用真空机抽成负压。厚膜印刷和丝网印刷时，要在工作台和生瓷带之间放一张滤纸，防止金属浆料从通孔漏到工作台上。 丝网网罩一般采用不锈钢制作，网罩上 的孔径应略小于生瓷带上通孔的孔径 ，这样可提高盲孔的形成率。导体生片填充法是将厚度略大于生瓷带的导体生片冲进通孔以达到金属化。 导体生片采用流延工艺生成。此法可提高多层基板的可靠性，但工艺不够成熟。填充通孔 的浆料应具有适 当的粘 度和流变。选择填充浆料不当，印刷时不易形成盲孔。通孔填充后 ， 要进行烘干、盲孔检查和修补。

低质量的填孔图形 高质量的填孔图形
图5 质量不同的通孔填充

3.3.5 导电介质的印刷
共烧导电体的印刷可采用传统的厚膜丝网印刷和计算机直接描绘。丝网导电体印刷技术简单易行，投资少，可获得很高的分辨率，线宽可达100μm， 线间距可达150μm，但要进行印刷制版和印刷对位。若要求更细的线条和线间距，可采用薄膜沉积或薄膜光刻工艺，例如DuPont公司的光刻浆料可制出40一50μm的线条，但造价高昂，并且只适用于基板的外层。 计算机直接描绘是应用计算机控制布线，用导体浆料直接描绘出导电带的形状，无需制版和 印刷对位，方便灵活。但对导电浆料的粘度和干燥速度有较高的要求，设备投资大，操作复杂，效率低。通孔填充和导电介质的印刷是生瓷带金属化的两部分。在印制完成后，通孔和导电体要置于80 一120℃的炉内烘干约30min。
3.3.6 叠层和热压
将印制好的导体和形成互连通孔的生瓷片，按预先设计的层数和次序，依次叠放，在一定的温度和压力下粘接在一起形成一个完整的多层基板胚体。热压主要有两种方式：单轴向热压和均衡热压 。
单轴向热压是将叠放的生瓷带在放于热压炉内， 在一定的温度和压力下进行热压 ， 压力是从单一方向施加的； 并要求在热压到一半时间时，要将叠层的瓷片进行 180℃的翻转。 此种方法会产生气孔、开裂和较大的伸缩率等现象，尤其是在边缘和单层时 z 方向的收缩率尤为明显。
第二种方法是均衡热压。将叠放的生瓷带真空密封在铝箔中，放于热水 中加压，生瓷胚体的受力是各向相等的。水温和施压的时间同单轴方热压相同；施加的压力要 高于单向热压。压力的均匀一致性是叠层热压工艺的关键，直接影响基板烧结的伸缩率。基板烧结的伸缩率 随着压力的增大而减小。压力太大，会引起基板分层 ；压力太小将导致伸缩率加大，收缩率一致性差。
3.3.7 切片
此工艺是将多层生瓷胚体切成更小的部件或其他形状，可由3种方法来实现。①运用钻石轮划片机 ，这是一种最普通 的方法，对矩形形状 的切分最为有效，可减小外形尺寸的误差，边界质 量很高；②运用超声切割机 ，切成部件的误差很小，适用于各种不规则形状的切割，但处理过程很慢且费用昂贵；③应用激光进行切割，误差较小，但边界质量很差。
3.3.8 共烧
将切割后的生瓷胚体放入炉中，按照既定的烧结曲线加热烧制。将其中的有机粘合剂汽化或烧除，称为排胶。排胶的升温曲线随着粘合剂成份的不同而不同 。 对于溶剂性粘合剂 ，升温速度应为每小时20 一 50℃，升到 450℃ 时，保持 3 一5 h；对于水溶性粘合剂 ，升温速度为每小时20 - 30℃，升到 285℃后，保持4 h。此时，生瓷片中的有机物开始烧除。之后 ，继续升温开始烧结，以每分钟 8℃的速度升温到 850 一 875℃并保持10 m in，最后每以分钟 8℃的速度降温，进行退火。此工艺关键是烧制曲线和炉膛温度的一致性，它决定了成品基板的平整度和收缩率。炉膛温度不均匀，烧结的基板的收缩率一致性就差；升温速度过快会导致基板收缩率大、平整度差。如 果烧结后基板平整度很差，可将基板放在两陶瓷板之间，在850℃的温度下重烧，使其平整。另外，导电介质与基板的烧结温度是有差别的，故一定要注意界定导电介质的烧结温度，以免导电体氧化而造成 电阻值的巨大变化。烧结后的多层基板再进行焊接或电镀连接，检验无误后即可出厂使用。

低温共烧陶瓷的烧结温度曲线 高温共烧陶瓷的烧结温度曲线
图7 共烧陶瓷的典型烧结温度曲线
3.3.9 测试
烧结后的 LTCC 基板必须进行测试，验证基板布线的连接性。测试用的仪器主要是探测试仪、美国组装系统公司的自动晶片探针仪。目前国内在这方面比较薄弱。
3.4 LTCC实现烧结的方法
为了满足电路微型化、集成化和数字化发展要求而开发出的低温烧结陶瓷材料除了要求具有一般陶瓷材料的性能以外，还要求具有能够与内置导电材料，如铜、银、金等在低于其熔点温度下共同烧结。目前实现低温烧结的方法主要有以下三种：
第一，较小原材料的初始颗粒度。虽然可以采用颗粒细小的原料或者通过对原料进行超细球磨来增大原料的比表面积，提高其烧结活性，最终达到降低陶瓷材料烧结温度的目的，缺点是，超细球磨需要的时间比较长，在这个过程中引入杂质的含量会增加。
第二，化学工艺处理。采用化学工艺来降低陶瓷材料的烧结温度的方法主要是通过改性或者掺杂等手段来提高物料的烧结活性，缺点是生产成本较高而且周期较长。
第三，添加低于熔点玻璃或者氧化物。通过添加低于熔点玻璃或者氧化物进行液相烧结是降低陶瓷材料烧结温度最常用的方法，也是目前最有效和最经济的方法，但是它要求添加的烧结助剂不但要能降低陶瓷材料的烧结温度还要具有较低的介电常数和介电损耗。
3.5 LTCC的分类
从材料组成和结构划分，迄今发展起来的LTCC材料系统可分为三大类，如图8所示

图8 不同类LTCC的相对介质常数
第一类材料体系是玻璃陶瓷体系，即前驱体为玻璃材料，在烧结过程中晶化，晶相从玻璃中析出，形成一种自生长的两相结构。这类材料玻璃相的体积分数为50%～80%。玻璃相是这类材料功能的主要载体，而少量的晶化组分所起到的主要作用是改善材料的力学性能和热性能。这类材料以美国Ferro 公司开发的Ferro A6 为代表，其特点是材料显微结构均匀，能够实现低介电常数和较低损耗，热性能和力学性能均有保证。其缺点是材料体系单一，不容易实现性能的调控和系列化。
第二类材料体系是传统意义上的陶瓷-玻璃复合材料，即采用玻璃粉体和晶态陶瓷粉体作为前驱体，烧结出两相复合的块体材料。其中玻璃相所占体积分数为20%～50%。其烧结性质主要决定于玻璃相，而物理性质由玻璃相和晶相两相来决定。这类材料的典型代表是美国杜邦公司开发的DuPont 951，其优点是有一定的性能调控空间。
第三类材料体系被称为“玻璃键合陶瓷（Glass Bonded Ceramics）”，其前驱体以晶态陶瓷粉为主体，加入低熔点陶瓷作为助烧剂。其结构与传统意义上的陶瓷烧结体较为相似，只是作为晶界的玻璃相成分略高，一般占到材料的10%～20%（体积分数）。这类材料的性质主要决定于晶相组分。目前关于这类材料的研究报道很多，但取得实际应用的较少。这类材料是能够获得较高介电常数的材料体系，性能的调控空间也很大，其主要问题是具有较强助烧作用的低熔玻璃都会在很大程度上劣化材料性能。
3.6 LTCC的优缺点
3.6.1 LTCC的优点
第一，陶瓷材料具有优良的高频、高速传输以及宽通带的特性。根据配料的不同，LTCC材料的介电常数可以在很大范围内变动，配合使用高电导率的金属材料作为导体材料，有利于提高电路系统的品质因数，增加了电路设计的灵活性；
第二，可以适应大电流及耐高温特性要求，并具备比普通PCB电路基板更优良的热传导性，极大地优化了电子设备的散热设计，可靠性高，可应用于恶劣环境，延长了其使用寿命；
第三，可以制作层数很高的电路基板，并可将多个无源元件埋入其中，免除了封装组件的成本，在层数很高的三维电路基板上，实现无源和有源的集成，有利于提高电路的组装密度，进一步减小体积和重量；
第四，与其他多层布线技术具有良好的兼容性，例如将LTCC与薄膜布线技术结合可实现更高组装密度和更好性能的混合多层基板和混合型多芯片组件；
第五，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，缩短生产周期，降低成本。
第六，节能、节材、绿色、环保已经成为元件行业发展势不可挡的潮流，LTCC也正是迎合了这一发展需求，最大程度上降低了原料，废料和生产过程中带来的环境污染。
3.6.2 LTCC的缺点
（1）收缩率问题。LTCC 存在许多涉及可靠性的难点，基板与布线共烧时的收缩率及热膨胀系数匹配问题即是其中的一个重要挑战，它关系到多层金属化布线的质量。LTCC 共烧时，基板与浆料的烧结特性不匹配主要体现在三个方面：①烧结致密化完成温度不一致；②基板与浆料的烧结收缩率不一致；③烧结致密化速度不匹配。这些不匹配容易导致烧成后基板表面不平整、翘曲、分层。不匹配的另一个后果是金属布线的附着力下降。
（2）散热问题。虽然LTCC 基板比传统的PCB 板在散热方面已经有了很大的改进，但由于集成度高、层数多、器件工作功率密度高，LTCC基板的散热仍是一个关键问题，成为影响系统工作稳定性的决定因素之一。随着微电子技术的进步，器件工作能量密度越来越高，如何把热量及时有效地散发出去，保障器件的稳定工作，是封装所面临的艰巨挑战。采用高导热率的材料及新型的封装设计是提高封装部件散热效率的常用方法。但对LTCC来说，其明显的不足之处就是基片的导热率低（2-6W/m· K），远低于氮化铝基片的导热率（≥100W/m· K），比氧化铝基片的导热率（15-25W/m·K）也低了不少。这限制了LTCC在大型、高性能计算机系统中的应用。
3.7 LTCC的应用
目前，从 LTCC 技术的应用领域来看，主要有以下四个方面：高频无线通信领域；航空航天工业与军事领域；存储器、驱动器、滤波器、传感器等领域；汽车电子领域。
3.7.1 高频无线通信领域
这是目前 LTCC 组件应用最多的一个领域。基于 LTCC 材料具有优异的高频性能，同时，还具有低成本、集成度高、可埋置无源元件等特点，欧洲及美国公司大量采用 LTCC 技术制作通讯 MCM 组件。在移动电话、GPS 全球卫星定位系统等通讯领域的 MCM 组件中，无源元件与有源元件的数量比率超过 100：1，传统的工艺已无法在如此高比率的情况下将 MCM 组件的尺寸减小，而 LTCC 材料及工艺可以将无源元件集成、埋置在多层厚膜基板中。因此，很多移动电话通讯电路的制造公司都已大量应用 LTCC 材料工艺制作其手机通讯用的芯片组件。另外，对于短距离无线通讯用的蓝牙组件，也可使用 LTCC 多芯片组件，蓝牙模块除了要求低成本外，对于面积的要求也是相当苛刻，而 LTCC 由于使用内埋无源元件及倒装焊芯片，从而使整个组件达到小型化。因此很多国外公司都相继切入蓝牙模块制造。

图9 LTCC在手机里的应用
3.7.2 航空航天工业及军事领域
LTCC 技术最先是在航空航天及军事电子装备中得到应用的。美国空间系统制造公司 Loral Inc．为满足通讯卫星上控制电路 250um 线宽，每层 150 个以上通孔的MCM．C组件的电路要求，选用了Dupont公司的LTCC材料工艺。美国Raytheon、Westinghouse、Honeywell 等公司都拥有 LTCC 设计与制造技术，并研制出了多种可用于导弹、航空、宇航等电子装置的 LTCC 组件或系统。
3.7.3 存储器、驱动器、滤波器、传感器等领域
LTCC 可以通过内埋置电容、电感等形成三维结构，缩小电路体积，提供电性能。因此，在射频电路滤波器、存储器、高频开关等高性能电路中，三维结构的电路得以大量应用，以适应目前对该类电路体积和性能的要求。

LTCC手机wifi模块 LTCC片式电感
图10
3.7.4 汽车电子领域
随着汽车电子技术的发展，现代汽车的控制己开始迈入电子化和信息时代，但是一般的电路系统无法完全安装在驾驶室内，加之许多控制电路又必须与被控制的系统放在一起，置于引擎盖的下方，而一般引擎附近的温度在 130-500℃左右。因此要求电路板必须能够耐受高温、高湿的工作环境，而且还必须具有很高的工作可靠性。由于 LTCC 具有许多优良的特性和前述制作多芯片组件的一系列优点，因此，在国外己被列为用来制作汽车电子电路的重要技术。
3.8 LTCC的发展前景
3.8.1 原料方面
国内LTCC行业面临的问题主要是原材料的问题。目前原材料的来源主要有三种方式：其一，直接从国外进口生带；其二，买磁粉，自己做生带；其三，自己研制磁粉。这三种方式中，第一种成本最高，第三种最慢。
国内LTCC产业的上游，也就是原材料的研究不能停留在能做出样品、发表论文上，最终要落实到产业化上。他说，国内研发力量参差不齐，一致性方面特别是质量控制方面和国外企业相比还有差距，这是特别需要注意的问题。他强调，材料的一致性、可靠性及环保性，要全部达到要求，才能促进国内LTCC产业的发展，否则缺了其中一环，是做不成的。目前，他们正在和国内高校和研究所合作研究材料，但现在还没有产业化。
3.8.2 技术方面
LTCC材料具有成本低和易于集成,布线线宽和线间距性价比高,设计多样、灵活及优良的高频微波性能优点，近年来的发展令人瞩目，是新型抗电磁干扰元件的主流制造技术，是电子元件复合化、集成化和模块化的首选技术，是设计和制造射频微波集成元件、模块和实现SIP高密度集成子系统或系统的关键技术，已经成为无源元件领域的重要发展方向和元件产业新的经济增长点。
3.8.3 知识产权方面
从国内的混合电路技术现状来看，其主要产品己不能满足通讯产品的技术发展需求；技术和市场方面均要求有新技术的突破。通过对国外LTCC技术跟踪，不难看出，LTCC是信息功能陶瓷发展的重要趋势。首先，技术上先进；其次，其投资成本不大，因为LTCC技术与现在的厚膜工艺有良好的共容性，现在部分的关键厚膜工艺设备仍能继续使用。
LTCC技术尽管为多层线路和电子元器件的设计带来了巨大的灵活性，但许多相关技术尚不成熟或亟待开发，增加了商业化产品面世的难度和成本。虽然LTCC技术在国外己经被深入研究和大量应用；但在国内，拥有自主知识产权的材料体系和器件几乎是空白。LTCC技术主要掌握在国外少数几个大公司的手里。因此，大力发展具有自主知识产权的LTCC技术已经是大势所趋。
4.HTCC和LTCC的对比
表1 HTCC和LTCC性能比较
性能指标
高温共烧陶瓷
低温共烧陶瓷
材料
氧化铝，氮化铝，莫来石等
晶相陶瓷，MgO,SiO2，Al2O3等
烧结温度
1500℃--1800℃
850-900℃
导体材料
钨，钼，锰
金，银，铜，铂
导体薄层电阻
8-12 mΩ/cm
3-20mΩ/cm
介电常数
8-10
5-8
电阻值
不适用
0.1Ω-1MΩ
烧结收缩率（x,y）
（12-18）%
（12.0±0.1）%
烧结收缩率（z）
（12-18）%
（17.0±0.1）%
线宽
100μm
100μm
通孔直径
125μm
125μm
金属层数
8或63
33
热导率
180-200 W/m·K
2-6W/m·K
LTCC
高熔点金属散热好
介质耗损少
生产成本高
不能印刷电阻
低熔点金属电导率高
生产成本低
可以印刷电阻和电容
HTCC
共同点
高印刷分辨率
一次性烧成
介电层厚度可控
表面光滑
叠层数目无限制

图11 LTCC与HTCC的相同点和不同点
5.结束语
HTCC和LTCC技术已经成为了现在封装材料界最重要的两种材料。HTCC目前已经发展成熟，在封装的陶瓷材料中已经有大量的应用，在这段时间内，在封装材料方面还是会占有相当大的地位。但LTCC是目前材料界比较重要的发展方向。随着材料的不断改进、工艺控制的完善和技术日趋成熟，LTCC的优势会更为突出。然而各种基板材料都有其优缺点，由于各种电路要求不同，对基板材料性能要求也不一样。HTCC多层基板主要在大功率陶瓷基板电路中应用，LTCC多层基板则可用作高速陶瓷基板和高密度互连基板。因此，各种基板材料在很长一段时间内将相互补充、相互借鉴、共同发展。

6.参考文献
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7.附录
对电子封装专业的认识：电子封装就是安装集成电路内置芯片外用的管壳，起着安放固定密封，保护集成电路内置芯片，增强环境适应的能力的作用。我们学习的不仅仅是电子封装的技术方面，而且还学习了关于电子封装的材料，电，电磁，热，力等方面的知识，这样我们所接受的就是一个立体的电子封装的教育，而不是仅仅作为了解。电子封装作为近几年国家大力发展的专业，有着很光明的前途，我们如果坚持沿着电子封装的路线走下去，有可能成为这个方向的带头人，如果没有，我们也可以因为本科学习的综合性，在其他方向上发光发热。
对本课程的建议：可以增加实验，或者是观摩，也可以在上课的过程中放一些生产过程的视频。上课的内容基本上都是纯理论的知识，有些知识如果没有亲身体验很难理解或者记忆。
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