【導讀】LTCC技術(shù)是上世紀80年代中期出現的一種新型多層基板工藝技術(shù)，采用了獨特的材料體系，故其燒結溫度低，可與金屬導體共燒，從而提高了電子器件性能。上世紀90年代開(kāi)始，日本和美國的 NEC、富士通、IBM、村田等公司將LTCC技術(shù)成功引入通訊商業(yè)應用，LTCC開(kāi)始朝向移動(dòng)通訊和高頻微波應用領(lǐng)域發(fā)展，今天我們來(lái)聊一下它的應用。
（圖片來(lái)源：中電科四十三所）
根據產(chǎn)品在電路中起到的作用，LTCC產(chǎn)品可以大致分為L(cháng)TCC元件、LTCC封裝基板、LTCC功能器件和LTCC集成模塊等四種。
ＬＴＣＣ元件
利用LTCC技術(shù)生產(chǎn)的元器件在移動(dòng)通信設備等領(lǐng)域得到廣泛的應用。例如：手機、WLAN、藍牙、功率放大器、汽車(chē)電子等。從20世紀90年代開(kāi)始，相關(guān)的LTCC產(chǎn)品逐漸得到應用，其推廣應用主要歸功于航空航天和通信領(lǐng)域的快速發(fā)展。其產(chǎn)品種類(lèi)眾多，囊括了濾波器、雙工器、巴倫、耦合器、收發(fā)開(kāi)關(guān)功能模塊、功分器以及共模扼流圈等。
在高密度封裝中的應用
1、應用于航空、航天及軍事領(lǐng)域
LTCC 技術(shù)最先是在航空、航天及軍事電子裝備中得到應用的。美國羅拉公司的太空系統部門(mén)（Space System/LoralInc.）利用 LTCC 的技術(shù)研制成衛星控制電路組件。它使用 9 層導體，金屬線(xiàn)寬和線(xiàn)間距為 125 μm，生坯材料為杜邦公司的 A951，該產(chǎn)品通過(guò)嚴酷的航天校準試驗。美國 Raytheon、Westinghouse 和 Honeywell 等公司都擁有 LTCC 設計與制造技術(shù)，并研制出了多種可用于導彈、航空和宇航等電子裝置的 LTCC 組件或系統。
2、應用于 MEMS、驅動(dòng)器和傳感器等領(lǐng)域
LTCC 可以通過(guò)內埋置電容、電感等形成三維結構，從而大大縮小電路體積。因此，在射頻電路的驅動(dòng)器、高頻開(kāi)關(guān)等高性能器件中，三維結構電路得以大量應用，以適應目前對該類(lèi)電路體積和性能的要求。
3、應用在汽車(chē)電子等領(lǐng)域
隨著(zhù)汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，現代汽車(chē)的控制已開(kāi)始邁入電子化和信息時(shí)代，但是一般的電路系統無(wú)法完全安裝在駕駛室內，加之許多控制電路又必須與被控制的系統放在一起，置于引擎蓋的下方，而一般引擎附近的溫度為 130～500 ℃，因此要求電路板必須能夠耐受高溫、高濕的工作環(huán)境，還必須具有很高的工作可靠性。由于 LTCC具有眾多優(yōu)良的特性，在國外已被列為制作汽車(chē)電子電路的重要技術(shù)。美國通用汽車(chē)的子公司 DelcoElectronics 利用 LTCC 技術(shù)制作了引擎控制模塊，意大利的 Magneti Marelli's Electronics 公司制作了汽車(chē)油閥控制模塊，其中包括 MOSFET 及功率 MOS 器件集成在內。
功能器件
早期通信產(chǎn)品內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手機和無(wú)繩電話(huà)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，藍牙和無(wú)線(xiàn)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，頻率則從數十MHz直到5.8GHz。LC濾波器在體積、價(jià)格和溫度穩定性等方面有其無(wú)可比擬的優(yōu)勢，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外和我國臺灣省已有數年的歷史，日本的村田、東光、TDK、雙信電機，我國臺灣省的華信科技、ACX，韓國的三星等都在批量生產(chǎn)和銷(xiāo)售。我國內地在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(zhù)手開(kāi)發(fā)類(lèi)似產(chǎn)品。
模塊基板
電子元件的模塊化已成為業(yè)界不爭的事實(shí)，其中尤其以L(fǎng)TCC為首選方式?？晒┻x擇的模塊基板有LTCC、HTCC(高溫共燒陶瓷)、傳統的PCB如FR4和PTFE(高性能聚四氟已烯)等。HTCC的燒結溫度在1500℃以上，與之匹配的難熔金屬如鎢、鉬/錳等導電性能較差，燒結收縮不如LTCC易于控制。LTCC的介電損耗比RF4低一個(gè)數量級。PTFE的損耗較低，但絕緣性都較差。LTCC比大多數有機基板材料可更好地控制精度。沒(méi)有任何有機材料可與LTCC基板的高頻性能、尺寸和成本進(jìn)行綜合比較。
國外和我國臺灣省對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)和應用。僅生產(chǎn)手機天線(xiàn)開(kāi)關(guān)模塊(簡(jiǎn)稱(chēng)ASM)的就有村田、三菱電工、京瓷、TDK、Epcos、日立、Avx等十多家。此外還有NEC、村田和愛(ài)立信等公司的藍牙模塊、日立等公司的功放模塊等等，都是由LTCC工藝制成的。
LTCC模塊因其結構緊湊、耐機械沖擊和熱沖擊性強，在軍工和航天設備上受到極大關(guān)注和廣泛應用，今后其在汽車(chē)電子上的應用將會(huì )非常廣泛。
在天線(xiàn)中的應用
1、5G陣列天線(xiàn)
隨著(zhù)5G通信頻率的升高，天線(xiàn)和射頻模組尺寸會(huì )更小、集成度更高。當工作頻率≥30 GHz時(shí)，天線(xiàn)尺寸將減小至毫米級甚至更小的級別，此時(shí)天線(xiàn)的設計方案將由現有的單體天線(xiàn)改為陣列天線(xiàn)，LTCC有望成為5G天線(xiàn)的核心集成技術(shù)。
2、超寬帶LTCC天線(xiàn)
LTCC的多層貼片結構能夠有效拓寬天線(xiàn)的帶寬，用以制備相對帶寬≥20%的超寬帶天線(xiàn)。同時(shí)，LTCC 還能夠將接收芯片和超寬帶天線(xiàn)集成于LTCC模塊中，為超大規模集成電路用超寬帶收發(fā)裝置的研制提供單模塊設計及制作方案。
3、Wifi/Bluetooth天線(xiàn)
Wifi和藍牙設備通信距離短，收發(fā)功率小，對天線(xiàn)的功率和收發(fā)特性要求不高，但對天線(xiàn)占PCB的面積和成本有較高的要求，LTCC技術(shù)有望廣泛用于Wifi/Bluetooth天線(xiàn)。
4、GPS天線(xiàn)
GPS陶瓷天線(xiàn)分為塊狀陶瓷天線(xiàn)和多層陶瓷天線(xiàn)，LTCC天線(xiàn)屬于多層陶瓷天線(xiàn)。移動(dòng)通信設備的發(fā)展，使得GPS天線(xiàn)向小型化、多頻段和抗干擾的方向發(fā)展。利用陶瓷材料的高介電常數和高Q值，能夠有效減少天線(xiàn)的體積；結合LTCC多層結構的特點(diǎn)，能在尺寸縮小的同時(shí)，保持天線(xiàn)帶寬和增益不受影響，實(shí)現多頻GPS天線(xiàn)的設計和制作。
5、多頻段LTCC天線(xiàn)
LTCC天線(xiàn)可通過(guò)多種技術(shù)手段實(shí)現天線(xiàn)的多頻化，除了在單天線(xiàn)結構中加載可調容感以及加載不同長(cháng)度枝節的方法之外，常采用多天線(xiàn)結構來(lái)設計LTCC多頻天線(xiàn)。曲折型天線(xiàn)可通過(guò)多層疊層形式，每層天線(xiàn)實(shí)現一個(gè)諧振頻率；螺旋天線(xiàn)可通過(guò)不同長(cháng)度的螺旋線(xiàn)相互纏繞實(shí)現多螺旋結構；貼片天線(xiàn)可在不同層之間，采用多個(gè)諧振貼片結構，構成多頻點(diǎn)諧振。借由LTCC天線(xiàn)結構的這一特征，可設計、制造雙頻/多頻GPS和Wifi天線(xiàn)。
6、RFID天線(xiàn)
LTCC高介電常數、低損耗、性能穩定和易于實(shí)現混合集成等特性，可滿(mǎn)足RFID微型片式天線(xiàn)的微型化和高增益要求，并具有全向性好、阻抗匹配、讀取距離遠等優(yōu)點(diǎn)，使RFID的應用前景更廣闊。
7、NFC天線(xiàn)
NFC天線(xiàn)用鐵氧體膜片通常采用LTCC技術(shù)制備，將多層流延制得的鐵氧體生帶疊成具有一定厚度的鐵氧體膜片。而近年來(lái)興起的貼片式NFC天線(xiàn)，可利用LTCC技術(shù)進(jìn)行層間線(xiàn)圈繞制和多層結構設計，充分利用鐵氧體芯片的空間，有效減小天線(xiàn)尺寸。
8、集成化封裝天線(xiàn)
封裝天線(xiàn)技術(shù)是過(guò)去20年來(lái)為適應系統級無(wú)線(xiàn)芯片出現而發(fā)展起來(lái)的集成天線(xiàn)解決方案，它將天線(xiàn)與射頻收發(fā)系統集成為一體，構成一個(gè)標準的表面貼裝器件。LTCC是目前封裝天線(xiàn)的主流技術(shù)方案，可將天線(xiàn)集成于天線(xiàn)-芯片系統中，使整個(gè)系統獲得更高的集成度，并提高系統的性能，比如提高增益和展寬帶寬。
參考來(lái)源：
[1]虞成城等.低溫共燒陶瓷技術(shù)發(fā)展及行業(yè)現狀分析
[2]張曉輝等.低溫共燒陶瓷材料的研究進(jìn)展
[3]楊邦朝等.低溫共燒陶瓷（LTCC）技術(shù)新進(jìn)展
[4]粉體網(wǎng)、先進(jìn)陶瓷材料等
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