4.1.3　低温共烧陶瓷基板

低温共烧陶瓷基板（LTCC Substrate）利用玻璃-陶瓷或微晶玻璃具有可低温烧结，并且可与低熔点、高导电性金属共烧的特性，实现多层陶瓷、多层布线、通孔、嵌入式无源元器件（如电阻、电感）等的一体固化。低温共烧陶瓷基板比厚膜陶瓷基板、薄膜陶瓷基板具有更高的集成密度。低温共烧陶瓷基板需要根据产品功能、性能，以及产品使用环境、可靠性等要求，结合低温共烧陶瓷材料的特性进行电性能、热性能、结构强度及可靠性等的设计。

常用高导电性金属有Cu、Au、Ag、Cu-Mo、Ag-Pd等，为使这些金属导体在与玻璃-陶瓷共烧过程中损失较小且受控，低温烧结的温度必须低于这些金属的熔点（Cu的熔点约为1083℃，Au的熔点约为1063℃、Ag的熔点约为960℃）。

低温共烧陶瓷基板的典型工艺流程图如图4-6所示。

图4-6　低温共烧陶瓷基板的典型工艺流程图

低温共烧陶瓷基板产品图及典型封装结构如图4-7所示。

图4-7　低温共烧陶瓷基板产品图及典型封装结构

低温共烧陶瓷基板主要工艺设备包括球磨机、真空脱泡机、流延机、切片机、激光打孔机（或冲孔机）、通孔印刷机、丝网印刷机、叠片机、层压机、气氛烧结炉、切割机、飞针测试仪等。

低温共烧陶瓷基板的工艺重点在于电性能参数的测试，尤其是高速、高频的阻抗、噪声等参数。

低温共烧陶瓷基板技术在向多功能、强性能、高功率密度、小型化、轻薄化发展的同时，其陶瓷材料具有了可适应更薄需求的高抗弯强度。为适应高速、高频需求的低介电常数和低介电损耗等分化，还出现了为适应倒扣焊芯片封装互连可靠性、二次组装可靠性的不同需求而提高热膨胀系数或降低热膨胀系数的分化。芯片组装、板级组装可靠性对低温共烧陶瓷基板尺寸变化率的影响如图4-8所示。

图4-8　芯片组装、板级组装可靠性对低温共烧陶瓷基板尺寸变化率的影响

调节低温共烧陶瓷基板热膨胀系数，若与Si、GaAs等芯片材料的热膨胀系数接近，则芯片与陶瓷基板封装互连可靠性高；若与高密度有机基板或FR4基板的热膨胀系数接近，则低温共烧陶瓷基板封装后的模块、微系统产品二次组装（又称为板级组装）的可靠性高。此外，低温共烧陶瓷基板技术还可以与薄膜技术结合，在低温共烧陶瓷基板内部制作电源层、接地层，埋入无源元器件而将信号线、微带线设置在基板表面，以满足高频、高速组件和微系统对陶瓷基板的要求。