低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)技術(shù)是20世紀(jì)80年代中期美國(guó)首先推出的集互聯(lián)、無(wú)源元件和封裝于一體的多層陶瓷制造技術(shù)。從材料組成和結(jié)構(gòu)劃分，迄今發(fā)展起來(lái)的LTCC材料系統(tǒng)可分為三大類(lèi)，如圖所示：

　　LTCC的分類(lèi)

　　1、材料體系是玻璃陶瓷體系，即前驅(qū)體為玻璃材料，在燒結(jié)過(guò)程中晶化，晶相從玻璃中析出，形成一種自生長(zhǎng)的兩相結(jié)構(gòu)。這類(lèi)材料玻璃相的體積分?jǐn)?shù)為50%～80%。玻璃相是這類(lèi)材料功能的主要載體，而少量的晶化組分所起到的主要作用是改善材料的力學(xué)性能和熱性能。

　　這類(lèi)材料以美國(guó)Ferro 公司開(kāi)發(fā)的Ferro A6 為代表，其特點(diǎn)是材料顯微結(jié)構(gòu)均勻，能夠?qū)崿F(xiàn)低介電常數(shù)和較低損耗，熱性能和力學(xué)性能均有保證。其缺點(diǎn)是材料體系單一，不容易實(shí)現(xiàn)性能的調(diào)控和系列化。

　　2、這類(lèi)材料以美國(guó)Ferro 公司開(kāi)發(fā)的Ferro A6 為代表，其特點(diǎn)是材料顯微結(jié)構(gòu)均勻，能夠?qū)崿F(xiàn)低介電常數(shù)和較低損耗，熱性能和力學(xué)性能均有保證。其缺點(diǎn)是材料體系單一，不容易實(shí)現(xiàn)性能的調(diào)控和系列化。

　　3、材料體系被稱為“玻璃鍵合陶瓷(Glass Bonded Ceramics)”，其前驅(qū)體以晶態(tài)陶瓷粉為主體，加入低熔點(diǎn)陶瓷作為助燒劑。其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)意義上的陶瓷燒結(jié)體較為相似，只是作為晶界的玻璃相成分略高，一般占到材料的10%～20%(體積分?jǐn)?shù))。

　　這類(lèi)材料的性質(zhì)主要決定于晶相組分。目前關(guān)于這類(lèi)材料的研究報(bào)道很多，但取得實(shí)際應(yīng)用的較少。這類(lèi)材料是能夠獲得較高介電常數(shù)的材料體系，性能的調(diào)控空間也很大，其主要問(wèn)題是具有較強(qiáng)助燒作用的低熔玻璃都會(huì)在很大程度上劣化材料性能。

　　LTCC的優(yōu)點(diǎn)

　　1、電子陶瓷材料具有優(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;

　　2、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;

　　3、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;

　　4、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;

　　5、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。

　　6、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。

　　LTCC的缺點(diǎn)

　　1、收縮率問(wèn)題。LTCC 存在許多涉及可靠性的難點(diǎn)，基板與布線共燒時(shí)的收縮率及熱膨脹系數(shù)匹配問(wèn)題即是其中的一個(gè)重要挑戰(zhàn)，它關(guān)系到多層金屬化布線的質(zhì)量。LTCC 共燒時(shí)，基板與漿料的燒結(jié)特性不匹配主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

　?、?、燒結(jié)致密化完成溫度不一致;

　　②、基板與漿料的燒結(jié)收縮率不一致;

　　③、燒結(jié)致密化速度不匹配。這些不匹配容易導(dǎo)致燒成后基板表面不平整、翹曲、分層。不匹配的另一個(gè)后果是金屬布線的附著力下降。

　　2、散熱問(wèn)題。雖然LTCC 基板比傳統(tǒng)的PCB 板在散熱方面已經(jīng)有了很大的改進(jìn)，但由于集成度高、層數(shù)多、器件工作功率密度高，LTCC基板的散熱仍是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，成為影響系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的決定因素之一。

　　隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，器件工作能量密度越來(lái)越高，如何把熱量及時(shí)有效地散發(fā)出去，保障器件的穩(wěn)定工作，是封裝所面臨的艱巨挑戰(zhàn)。采用高導(dǎo)熱率的材料及新型的封裝設(shè)計(jì)是提高封裝部件散熱效率的常用方法。

　　但對(duì)LTCC來(lái)說(shuō)，其明顯的不足之處就是基片的導(dǎo)熱率低(2-6W/m· K)，遠(yuǎn)低于氮化鋁基片的導(dǎo)熱率(≥100W/m· K)，比氧化鋁基片的導(dǎo)熱率(15-25W/m·K)也低了不少。這限制了LTCC在大型、高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。