Керамическая PCB - LTCC (Низкотемпературная керамика совместного обжига)

LTCC (Низкотемпературная керамика совместного обжига) - это замечательная технология производства интегрированных компонентов, которая начала развиваться в 1982 году. Она стала основной технологией пассивной интеграции и направлением развития в области производства пассивных компонентов, а также новой точкой экономического роста для индустрии компонентов.

Продукция LTCC имеет широкий спектр применений, таких как мобильные телефоны различных стандартов, модули Bluetooth, GPS, КПК, цифровые камеры, беспроводные сети, автомобильная электроника, проигрыватели оптических дисков и т.д. Среди них основная доля приходится на мобильные телефоны - более 80%, за ними следуют модули Bluetooth и WLAN. Благодаря высокой надежности продуктов LTCC их применение в автомобильной электронике также расширяется. Продукты LTCC, используемые в мобильных телефонах, включают в себя LC-фильтры, дуплексеры, функциональные модули, функциональные модули переключения приемопередатчиков, балансно-несимметричные преобразователи, ответвители, делители мощности, синфазные дроссели и т.д.

Целью использования технологии LTCC в SMD является увеличение плотности сборки, уменьшение объема, веса, добавление новых функций, повышение надежности и эффективности, а также сокращение цикла сборки. Генератор, управляемый напряжением (VCO), является ключевым компонентом оборудования мобильной связи. VCO может быть создан с использованием технологии LTCC для удовлетворения требований мобильной связи к небольшому размеру, легкому весу, низкому энергопотреблению и низкому уровню фазовых шумов (высокое соотношение C/N). На международном уровне технология LTCC была применена для создания высокопроизводительных видеорегистраторов для поверхностного монтажа, и была создана серия продуктов. Благодаря использованию технологии LTCC объем видеорегистраторов был значительно сокращен. С 1996 по 2000 год объем ГУН уменьшился более чем на 90%. Объем этого ГУН поверхностного монтажа составляет всего 1/5-1/20 от объема оригинального ГУН с выводами. Новый VCO, изготовленный по технологии LTCC, обладает такими преимуществами, как небольшие размеры, низкое энергопотребление, хорошие высокочастотные характеристики, низкий фазовый шум, подходит для поверхностного монтажа и широко используется в области мобильной связи. Этот тип миниатюрного VCO широко используется в терминалах цифровых систем связи, таких как GSM, DCS, CDMA и PDC, а также в терминалах, связанных со спутниковой связью, таких как Глобальная система позиционирования (GPS).

Стремительное развитие мобильной связи еще больше способствовало миниатюризации DC/DC преобразователей, обеспечив широкий рынок применения SMD DC/DC преобразователей. Многие зарубежные производители источников питания используют технологию LTCC для активной разработки стандартных SMD DC/DC преобразователей с номинальной мощностью от 5 до 30 Вт и различными универсальными входными и выходными напряжениями. Некоторые новые конструкции DC/DC преобразователей также обеспечивают более короткое время запуска. Кроме того, технология LTCC также использовалась для производства многослойных антенн, компонентов Bluetooth, аттенюаторов с усилением радиочастот, управляемых напряжением, усилителей мощности, фазовращателей и других устройств для наземного монтажа для мобильной связи.

Модули LTCC привлекли к себе большое внимание и широко используются в военной и аэрокосмической технике благодаря своей компактной конструкции и высокой устойчивости к механическим и тепловым ударам. В будущем их применение в автомобильной электронике будет очень широким.

Устройства LTCC можно условно разделить на компоненты LTCC, функциональные устройства LTCC, упаковочные подложки LTCC и модульные подложки LTCC в зависимости от количества компонентов, которые они содержат, и их роли в схеме.

Функциональные устройства LTCC: В ранних продуктах связи фильтры и дуплексеры были в основном громоздкими диэлектрическими фильтрами и дуплексерами. Фильтры в мобильных телефонах GSM и CDMA были заменены поверхностными акустическими фильтрами или встроены в подложки модулей, в то время как фильтры в PHS и беспроводных телефонах в основном представляют собой LC-фильтры, изготовленные из LTCC, которые отличаются небольшими размерами и низкой ценой. В Bluetooth и беспроводных сетевых картах с самого начала использовались LC-фильтры.

Фильтры, изготовленные из LTCC, включают полосовые, высокочастотные и низкочастотные фильтры с частотами от десятков МГц до 5,8 ГГц. ЖК-фильтры обладают беспрецедентными преимуществами с точки зрения объема, цены и температурной стабильности, и нетрудно понять, почему они продолжают привлекать всеобщее внимание.

Вышеупомянутые радиочастотные устройства, производимые LTCC, имеют многолетнюю историю. Японские компании Murata, Dongguang, TDK, Shuangxin Electric, тайваньская Huaxin Technology, ACX, южнокорейская Samsung и т.д. производятся и продаются серийно. Китай начал разрабатывать аналогичные продукты только в 2003 году.

Антенна на чипе LTCC: устройства WLAN и Bluetooth имеют небольшие расстояния связи, низкую мощность передачи и приема, а также низкие требования к мощности антенны и характеристикам передачи и приема. Однако к площади печатной платы и стоимости антенны предъявляются строгие требования. Чип-антенна, разработанная компанией LTCC, обладает значительными преимуществами, такими как небольшой размер, простота поверхностного монтажа, высокая надежность и низкая стоимость, и широко используется в беспроводных сетях WLAN и Bluetooth.

Модульная подложка LTCC: Модульизация электронных компонентов стала неоспоримым фактом в отрасли, и LTCC является предпочтительным методом. Доступные подложки для модулей включают LTCC, HTCC (высокотемпературную керамику совместного обжига), традиционные печатные платы, такие как FR4, и PTFE (высокоэффективный политетрафторэтилен). Температура спекания HTCC превышает 1500 ℃, а соответствующие тугоплавкие металлы, такие как вольфрам, молибден/марганец, обладают низкой электропроводностью, и усадку при спекании не так легко контролировать, как LTCC. Диэлектрические потери в LTCC на порядок ниже, чем в RF4. ПТФЭ обладает меньшими потерями, но худшими изоляционными свойствами. LTCC позволяет лучше контролировать точность, чем большинство органических материалов подложек. Не существует органического материала, который можно было бы в полной мере сравнить с высокочастотными характеристиками, размерами и стоимостью подложек LTCC.

Исследования подложек для LTCC-модулей находятся на подъеме, и уже существуют различные коммерческие производства и области применения LTCC-модулей. Более десяти компаний, включая Murata, Mitsubishi Electric, Kyocera, TDK, Epcos, Hitachi, Avx, производят только модули коммутации антенн для мобильных телефонов (ASM). Кроме того, модули Bluetooth от таких компаний, как NEC, Murata и Ericsson, а также усилительные модули от таких компаний, как Hitachi, производятся с использованием технологии LTCC.

Модули LTCC получили большое внимание и широкое применение в военной и аэрокосмической технике благодаря своей компактной конструкции, высокой стойкости к механическим и термическим воздействиям. В будущем их применение в автомобильной электронике будет очень широким

Функциональные устройства и модули LTCC в основном используются в средствах связи, таких как мобильные телефоны GSM, CDMA, PHS, беспроводные телефоны, WLAN и Bluetooth. За исключением беспроводных телефонов с пропускной способностью более 40 Мбит/с, эти типы продуктов появились только за последние 5 лет. Для того, чтобы как можно скорее завоевать рынок, закупается большинство исходных схем проектирования терминальных продуктов, и даже сами схемы комплектуются компонентами для закупки. Все приобретенные схемы используют готовые компоненты. В последние несколько лет основной целью производителей терминальной продукции было расширение доли рынка, но ценовое давление было невысоким, и они не могли принять во внимание локализацию компонентов в Китае. В связи с переизбытком терминальных продуктов ценовая конкуренция будет становиться все более жесткой, что открывает хорошие рыночные возможности для разработки устройств TCC.

LTCC - это тенденция в будущих процессах производства компонентов, и тенденция к интеграции очень очевидна. По сравнению с другими интегрированными технологиями LTCC обладает следующими характеристиками: диэлектрическая проницаемость материала LTCC может широко варьироваться в зависимости от различных ингредиентов, что повышает гибкость проектирования схем; Керамические материалы обладают превосходными высокочастотными характеристиками, высокой добротностью и высокоскоростными передающими свойствами; Использование металлических материалов с высокой проводимостью в качестве использование проводниковых материалов полезно для повышения добротности электрических систем; Изготавливать печатные платы с большим количеством слоев, сокращать длину и количество соединительных проводников микросхем и создавать тонкостенные линейные структурированные схемы с шириной линии менее 50 мкм, обеспечивая большее количество слоев проводки, интегрируя различные компоненты с широким диапазоном параметров, что упрощает достижение многофункциональности и повышает плотность сборки; Может адаптироваться к высоким требованиям к токовой и термостойкости, обладает хорошими температурными характеристиками; Он обладает хорошей совместимостью с технологией тонкопленочной многослойной проводки, и их сочетание позволяет добиться более высокой плотности сборки и лучшей производительности гибридных многослойных компонентов LTCC и гибридных многокристальных компонентов; Простота реализации многослойной проводки и интегрированной структуры упаковки, дальнейшее уменьшение объема и веса, повышение надежности, высокая производительность. устойчив к перепадам температур и высокой влажности и может применяться в суровых условиях; Внедрение непрерывного производственного процесса облегчает проверку качества каждого слоя проводов и соединительных отверстий перед обжигом подложки, что способствует повышению выхода и качества многослойного LTCC, сокращению производственного цикла и снижению затрат.