LTCC片C无源/有源集成系统
LTCC片式电感
LTCC片式电感内部导线示意
LTCC电容结构示意
LTCC 滤波器结构示意
LTCC技术发展的四个阶段：
（1）LTCC单一元器件，包括片式电感、片式电容、 片式电阻和片式磁珠等等； （2）LTCC组合器件，包括以LC组合片式滤波器为代 表，在一个芯片内含有多个和多种元器件的组合器 件； （3）LTCC集成模块，在一个LTCC芯片中不仅含有 多个和多种无源元器件，而且还包含多层布线，与有 源模块的接口等等； （4）集成裸芯片的LTCC模块。在(3)的基础上同时 内含有半导体裸芯片，构成一个整体封装的模块。
低质量的填孔图形
高质量的填孔图形
电感印刷单匝线圈膜片的SEM扫描照片
（6）
迭片
（7）
烘巴、等静压
等静压巴块
（8） 切割
（9） 排胶
排胶是利用热力把在巴块内过多的粘合剂 及化工材料挥发出来，以免影响产品之特 性。只需将巴块放进排胶炉的合金层板上， 把温度曲线输入控制器便完成。
（10） 烧结
采用LTCC技术具有以下主要的优点：
相对于传统的器件 及模块加工工艺
1. 使用电导率高的金属材料作为导体材料，有利于提高电路系统品质因子； 2. 可以制作线宽小于50μm的细线结构电路； 3. 可以制作层数很高的电路基板，并可将多种无源元件埋入其中，有利于提高 电路及器件的组装密度； 4. 能集成的元件种类多、参量范围大，除L/R/C外，还可以将敏感元件、EMI抑 制元件、电路保护元件等集成在一起； 5. 可以在层数很高的三维电路基板上，用多种方式键连IC和各种有源器件，实 现无源/有源集成； 6. 一致性好，可靠性高，耐高温、高湿、冲振，可应用于恶劣环境； 7. 非连续式的生产工艺，允许对生坯基板进行检查，从而有助于提高成品率， 降低生产成本； 8. 与薄膜多层布线技术具有良好的兼容性； 因此，LTCC技术以其优异的电学、机械、热学及工艺特性，成为最具 潜力的电子元器件小型化、集成化和模块化的实现方式。
其它LTCC集成器件：
5、LTCC技术的缺点： 基板收缩率控制 共烧兼容性和匹配性 基板散热问题 基板损耗问题
6、LTCC技术的发展
LTCC材料方面： 根据应用需要提升材料的电磁性能； 研发低成本的零收缩LTCC材料； 研发高强度和散热性好的LTCC材料 LTCC工艺方面： 环保水基生带流延技术； 介质浆料（相对于银浆印刷）印刷烧结技术
包括进行结构 参数的优化和 材料选择
滤波器物理结构示意图
A 仿真参数的确定
下图为膜厚为20µm、有效电路层为18层、由9匝线 圈构成的电感，电容膜厚为35µm、三个交叠周期 HFSS仿真典型结果。
（a）电感仿真结果
（b）电容仿真结果
可以得到此时电感L＝60nH,电容＝14pF。
B 实验验证
电容仿真结果
有效提高电路/系统的封装密度及系统可靠性
MCM技术－
多芯片组件（Multi-Chip Module，简称为 MCM）技术 是继 20 世纪 80 年代被誉为“电子组装技术革命”的表面 安装技术（SMT）之后，90 年代在微电子领域兴起并发展 的高密度立体封装技术。它将多块未封装的裸芯片通过多层 介质、高密度布线进行互连和封装，层与层之间通过层间通 孔连接，最后形成具有多功能、高性能、高密度、高可靠性 的组件。
70MHz低通滤波器HFSS仿真结果
（3）叠层片式器件的图形化结构
（a）电感电极尺寸
（b）电容基板尺寸
（c）接地丝网示意图
（4）LTCC器件实际制作
部分LTCC片式EMI滤波器制备设备示意：
流延设备
丝网填孔/印刷设备
叠膜设备
等静压设备
切割设备
封端设备
LTCC工艺实验室的条件
叠层片式EMI滤波器样品实物照片
电容实测结果
电感仿真结果
电感实测结果
电容仿真值与实测值很接近，而电感实测值比仿真值偏低20％左右， 分析其原因在于Ag与材料互渗析对材料性能构成影响。
C
参数调整
基于上述分析的原因，对得到的滤波器设计参数进行 修正和进一步的实验验证，最终确定了三类片式滤波器的设 计参数：
70MHz： 膜厚10μm、19匝的电感 L＝232nH；膜厚 30μm、四个交叠周期的电容 C＝47pF
（12） 封端
（13） 烧银
烧银的目的是把封端后的银浆固化。只需 把已封端的片式元器件放在氧化锆砵匣内， 再放进烧银炉以550℃ 至600℃烧1.5 - 2小 时便完成。
（14） 抽检
为保证产品之质量能符合以后工序的要 求，用高精度的测试仪器抽检是必须的，产 品必须符合EIA和IEC的验收标准。
3、LTCC产品开发
⑴、电路设计：ADS或一些电路设计软件 ⑵、结构优化：HFSS或CST等三维电磁 仿真软件 ⑶、实际制作：LTCC工艺
4、LTCC滤波器研制过程
⑴ 等效电路参数的确定(路设计）
70MHz低通滤波器ADS仿真结果
（2）LTCC叠层片式滤波器模型建立（场设计） 根据等效电路与叠层片式器件的图形化结构原理， 构建如下图所示的滤波器物理结构模型示意图。
把已切好的片式元器件放在氧化锆砵匣 内，把氧化锆砵匣迭起放进炉内之层板上并 留下空间作对流之用。最后从计算机输入烧 成曲线便可自动控制烧结程序，不同的物料 烧结所需的时间和温度会有所不同，在计算 机自动控制下可以得理想效果。
（11） 倒角
倒角是把金刚沙及已烧成的独石体片式元 器件放进球磨罐内研磨大约半小时，将片式 组件之四角及边缘磨圆，令电极露出方便封 端。
3. MCM-D 是采用薄膜多层布线基板做成的 MCM，其按基 体材料又可细分为 MCM-D/C（陶瓷基体薄膜多层布线基板 多芯片组件）、MCM-D/M（金属基体薄膜多层布线基板多 芯片组件）、MCM-D/Si（硅基体薄膜多层布线基板多芯片 组件）等。相对于前面两者而言，MCM-D 的组装密度和布 线精度最高，性能最好，非常适用于高频段组件设计。但是 限制其发展的是生产周期过长，成本过高。 通常我们所说的 MCM 都是指二维芯片分布的（2DMCM），它的大部分元器件（除了少数无源元件）都分布在 上表面或者底面，不过它的基板布线通过垂直互连已经是三 维布置。随着微电子技术的发展，对系统的封装要求更加严 格，2D-MCM 已经不能满足集成电路的发展需求，3DMCM 是 MCM 的下一步发展方向。
（15） 电镀
电镀是以全自动方式把已封上银浆之片式 元器件的端头经两种不同金属加以处理，两 种金属分别为Ni，Sn(镍和锡)，锡是使片式 元器件容易焊接在线路板上，由于银和锡附 着力不良和出现抗斥情况，所以两者之间有 一层镍隔离。只需把片式元器件放进振筛， 经过载有溶液的处理缸进行电镀的过程，全 程共需2小时完成。
LTCC设计和产品方面： ①：开发更高集成度和更高性能的LTCC模块－SIP （system in package) 技术，能更好发挥LTCC优势;
②：开发功率较大的LTCC模块； ③：实现LTCC模块与裸芯片的集成;
The End
一边厚一边薄
透光不均匀 皱纹
（3） 裁切
将流延的膜带分割成独立的膜片，同时 将膜片打上对位孔，方便印刷及放片对 位。
（4） 打孔
打孔是采用Keko PAM-4S 机械打孔机。此 设备能将读取dxf图档案的资料并转化为打 孔资料资料，毋须经过资料转换，方便可 靠。更先进的是采用激光打孔。
（5） 印刷、填孔
LTCC—— Low Temperature Co-fired Ceramic 它是当前信息功能陶瓷材料及应用的 最为重要的分支
LTCC技术特征、工艺过程 和发展趋势
1、LTCC简介：
LTCC技术是一种先进的无源集成及混合电路封装技术,它可 将三大无源元器件（包括电阻器、电容器和电感器）及其 各种无源组件（如滤波器、变压器等）封装于多层布线基 板中，并与有源器件（如：功率MOS、晶体管、IC电路模块 等）共同集成为一完整的电路系统。
2、LTCC工艺流程简介：
通孔填充 浆料配制 流延成型 打孔 内电极印刷 预叠层
制外电极
烧结
排胶
切割
等静压
外电极烧结
外电极电镀
测试
（1） 混料及球磨
（2） 流延
流延成型易出现问题
缺陷 针孔/汽泡 表面条纹 成因 1. 浆料浓度不够 2. 浆料内有气体存在 1. 灰尘 2. 流延刀口不平整 3. 球磨不良 1. 刀口间距设定两边不平行 2. PET膜带安装不良，流延 机未有将之拉紧 浆料流量不稳定 1. 干燥风量太大 2. 干燥空气太热 1. 缺乏增塑剂 2. 干燥空气太热 1. 存在汽泡 2. 缺乏增塑剂 3. 缺乏黏合剂 1. 缺乏增塑剂 2. 缺乏黏合剂 改善建议 1. 减少溶剂 2. 增加脱泡时间 1. 保持流延机内部及环境清洁 2. 采用平整流延刀 3. 充分将材料球磨 1. 因应测量的结果调整刀口间 距 2. 重新检查PET膜带安装并修正 检查气压及流量控制状态 1. 减低热风流量 2. 减低空气温度 1. 添加增塑剂 2. 降低干燥温度 1. 同「针孔/汽泡」 2. 添加增塑剂 3. 添加黏合剂 1. 添加增塑剂 2. 添加黏合剂
MCM 的分类方法因认识的角度不同而异，而今，国际上比较 通用的是根据基板的材料和工艺不同来分类，大致分为 MCM-L（叠层型多芯片组件）、MCM-C（共烧陶瓷型多芯 片组件）、MCM-D（淀积布线型多芯片组件）三类： 1. MCM-L 是采用多层印制电路板做成的 MCM，其制作工 艺成熟，生产成本低廉，但因受限于基板结构和芯片安装方 式，电性能较差，可靠性不高，因此只适用于较低频段的民 用产品。 2. MCM-C 是采用高密度多层布线陶瓷基板做成的 MCM， 其结构和制造工艺与先进的 IC 制造工艺近似，因此其具备 良好的封装效率、高的可靠性和电性能，适用于较高的频 段，备受军用、航天系统的青睐。它的制造类型可以根据烧 结温度分为高温共烧陶瓷（HTCC）法和低温共烧陶瓷(LTCC) 法,而 LTCC 采用 Ag、Au 等低电阻率金属材料做导体材 料，可以得到高的 Q 值，成为近年来占主导地位的封装形 式。