LTCC低温共烧陶瓷生工艺流程及原料和设备一览


LTCC作为无源集成的主流技术,契合电子制造业小型化、集成化、高频化的发展方向,在高频通讯,特别是5G通信领域极具技术优势。

下面简单介绍LTCC主要工艺流程以及所需要的材料和设备。

LTCC低温共烧陶瓷生工艺流程及原料和设备一览

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LTCC的主要工艺流程

LTCC技术工艺流程主要包括生瓷带的制备、打孔前处理、打孔、填空、导体层印刷、叠层、等静压、切割、排胶烧结、焊接、检测等过程:

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图   LTCC技术工艺流程图

1

浆料制备

材料通常采用陶瓷、玻璃粉和有机粘合剂按照一定比例配方混合,制成成份均匀、性能均一的浆料。需要球磨机、砂磨、搅拌机等。

2

流延

浆料通过脱泡、消泡等,再将浆料通过流延成型制成生瓷带。对生瓷带的要求是:致密、厚度均匀和具有一定的机械强度。该工艺需要流延机设备。


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3

裁片

将卷带生瓷带按照一定的尺寸进行裁切,裁切的尺寸要比所需要的尺寸略大,以便满足后面的加工。该工艺需要切片机设备。

4

冲孔

在生瓷片上以机械冲孔/激光冲孔的方式制作出用以进行电气互联的过孔、通孔。该工艺有两种方法,机械式冲孔机和激光式打孔机。



孔径大小、位置精度均将直接影响布线密度与基板质量。在生瓷片上打孔就是要求在生瓷片上形成(0.1~0.5)mm直径的通孔。打孔过程中要求对孔周围的影响要小。


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5

填孔

将过孔填充剂填入过孔中,作为层与层之间电路连接的垂直通路,以制备多层陶瓷基板内部的过孔;


填充通孔的导体浆料与形成导电带的导体浆料的组分不同,其粘度应加以控制,充分使其凝胶化,使通孔填充饱满。该工艺需要填孔机。


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6

印刷

使用丝网印刷方法,将导电浆料或介质材料印刷在生瓷片上,用以制作电气互联的导线及印制元器件(电阻、电容、压敏电阻等);



印刷工艺参数包括刮板速度、角度、压力和柔韧性等,若印刷参数控制不当,则线条边缘呈现锯齿状,对电路性能影响较大。该工艺需要印刷机。


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7

叠片

将已印刷电路图形的生瓷片按预先设计的层数和次序,依次放入紧密叠片模具中,模具上设计有与生瓷片对位孔一致的对位柱,保证对位精度。该工艺对精度要求高,一般高精度的叠片机使用进口设备。

8

等静压

为使叠层后的生瓷体在排胶烧结时不起泡分层,对生瓷体进行热压。采用等静压工艺,在一定的温度和压力下,使它们紧密粘接,形成一个完整的多层基板坯体。等静压可使层压压力均匀分布到生瓷体上,确保基板烧结收缩一致。该工艺需要层压机(均压机)设备,部分产品对压力及均匀性要求高。

9

切割

将较大面积的生瓷基板,按照各元件、模块的切割边界进行切割分离,便于进行烧结。切割机目前主要是在速度及精度上要求高,通常小尺寸产品切割难度较大。


10

排胶、烧结

将热切下来的生瓷单体放置在烧结炉内的承烧板上,设定好产品烧结的温度曲线后进行烧结。在保证温度均匀的前提下,缓慢进行加热升温,以实现产品的排胶烧结,烧结温度约850~900°C。


排胶烧结关系到瓷体中气体多少、颗粒之间的结合程度以及基板的机械强度的高低。烧结工艺的关键是烧结曲线和炉膛温度的一致性,它决定了烧结后基板的平整度和收缩率。升温速率不宜过快,否则会导致烧结后基板的平整度差、收缩率减小,甚至会发生翘曲。采用烧结炉,优化排胶升温速率和保温时间与生瓷带的尺寸、层数和金属化量的关系。


该两段通常需要先排胶再烧结,共需要排胶炉和烧结炉。

11

钎焊

将表面清洗好的工件以搭接形式装配在一起,把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。加热使钎料熔化,液态钎料与工件金属相互扩散溶解,冷凝后即形成钎焊接头。

12

测试

对烧结好的低温共烧陶瓷多层基板进行检测,以验证多层布线的连接性。主要使用探针测试仪、激光调阻设备、分选设备等。

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LTCC主要材料和耗材


LTCC相关原料及耗材

原材料:介质陶瓷粉、氧化铝、玻璃粉、粘合剂、溶剂、生瓷带、银粉、银浆、陶瓷和导电浆料用分散剂、黏合剂、增塑剂、絮凝剂、矿化剂、消泡剂、润滑剂等。
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耗材:焊料焊片、探针、载带包装、PET、承烧板、承烧网、发泡胶、研磨耗材、耐火材料、精密网版等。

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原文始发于微信公众号(艾邦陶瓷展):LTCC低温共烧陶瓷生工艺流程及原料和设备一览

作者 czy