多层LTCC基板的匹配性调制

根据LTCC材料的烧结温度低、高Q特性、热膨胀系数小等技术特点分析了介质料(电介质、基板、磁介质等)之间的共烧、布线金属材料与LTCC生料带的匹配、焊接材料与非焊接LTCC材料的匹配等问题,指出匹配性调制的主要方法应从异质材料的共烧致密化速率、共烧的温度制度、烧结收缩率、焊接润湿等方面综合考虑.

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材料导报2008年8月第22卷专辑Ⅺ

多层LTCC基板的匹配性调制。

许贵军，韦朋飞，周洪庆，刘

敏，朱海奎，陈

栋

(南京工业大学材料科学与T程学院，南京210009)

摘要

根据LTCC材料的烧结温度低、高Q特性、热膨胀系数小等技术特点分析了介质料(电介质、基板、磁介

质等)之间的共烧、布线金属材料与LTCA2生料带的匹配、焊接材料与非焊接LTCC材料的匹配等问题，指出匹配性调制的主要方法应从异质材料的共烧致密化速率、共烧的温度制度、烧结收缩率、焊接润湿等方面综合考虑。

关键词LTCC共烧匹配

entAdjustm

XUGuij

of

Matching

for

Multi—layer

LTCCSubstrate

un，WEIin，ZHUHaikui，CHENDPengfei，ZHOUHongqing，LIUMong

aterialScienceandEngineering，N(CollegeofManjingUniversityofTechnology，NaNing210009)Abstract

and

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erialspossessadvantagecharacterssuch

of

as

lowsinteringtemperature，highQvalue，

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materials

fire

analyzed．Approaches

the

aterialsandnon-weldingLTCCmatchingproblembetweenweldingm

CCmaterialsfirebroughtforward．adjustmentofmatchingfordifferentLT

ordsKeywLTCC，co-firing，matching

0前言

小型、轻量、薄型、高性能是数字网络时代电子设备的发展趋势，用于电子产品的元器件，也必定朝着高可靠性、微型化、薄膜化、多功能和高效能等方向发展，这就要求基板具有优良的电气性能、机械性能、热性能等。新型高性能介电陶瓷由于其介电常数可调、热膨胀系数与相关材料匹配而被广泛用作高频基板材料，因此许多新的陶瓷电子电路基板应运而生It]。

低温共烧陶瓷(IToC)是相对于高温烧结陶瓷(HTCC)而言的，它是休斯公司于1982年首先开发的新材料。由于其介电常数小、介电损耗小、烧结温度低(一般在900℃以下)等优良特点而

所谓LTCC技术就是将介质料(电介质、基板、磁介质等)和导电材料等不同类型的材料，以层叠形式一次烧成多层独石结构复合元件，应用此技术为多层线路和电子元器件的设计带来巨大的灵活性，但是由于异质材料的物理化学性质不尽相同，从而给布线、共烧、焊接带来了困难，基于大量文献的查阅和已经开展的系列实验，总结出如下的调制方法。

口

1

不同介质料之间的共烧匹配性调制

不同介质料(电介质、基板、磁介质等)共烧时，在烧结温度、

致密化速度以及热膨胀系数等方面的不匹配会导致烧结体内产生很大的内应力，从而降低器件的可靠性。要实现不同介质料之间的共烧匹配，首先应尽可能地降低烧结温度。目前降低烧

得到快速发展，尤其在高速MCM、B(认、CSP等高密度封装中的

应用越来越广泛[2]，常见的LTCC基板材料主要性能见表1[3]。

表1

Table1

不同眦基板的主要性能

ofthedifferentL，TCCsubstrates

结温度的方法主要有以下几种[4_8]：(1)掺人适量烧结助剂——

低熔点氧化物或低熔点玻璃，进行液相烧结；(2)采用化学法制取表面活性高的粉体；(3)尽可能采用颗粒度细、主晶相合成温度低的材料。

其次是在不同介质料的致密化速度方面进行调制，主要的方法有：(1)改变材料的物理化学性质如热膨胀系数、收缩特性、润湿性等；(2)由于烧结制度和温度场等因素对异质材料共烧产生的变形、翘曲都有影响，所以在烧成前应尽可能地提高坯体的均匀性，在烧结过程中应尽量减小温度梯度；(3)一次性共烧期间，在保证有机物充分排除的同时还要保证异质材料在收缩率方面的一致，尽量降低相互之间界面的反应和异质界面扩散。

为了实现异质材料在共烧时更好地匹配，进一步调节材料的收缩率，NishikawaH等[9]提出零收缩率理论，引入控制层，

Characters

种类材料

脯嚣×戮10-6／'C㈣MHz㈣fl噼．m

*国家863计划高频低损耗无源集成多层电路基片(2007AA03ZA55)；江苏省青蓝工程中青年学术带头人项目资助许贵军：男，1981年生，硕士Tel：025—86639976E-mail：hqzhou328@eyoKcorn

E-mail：guijunxul26@126．COrn周洪庆：通讯作者，男，1963年生，教授，博导