综述：用于LTCC的低损耗介电说明材料.doc

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1、《lowlossdielectricmaterialsforLTCCapplications:areview》《综述：用于LTCC的低损耗介电材料》A、摘要。随着无线通讯系统和微波器件的电子消费品市场的快速增长，微型、轻便、多功能化的电子元件正吸引人们越来越多的关注。因此、器件生产商把注意力投向了更先进的集成、封装和连接技术领域，其中一种好的解决方案就是低温共烧陶瓷（LTCC）技术。LTCC技术能在三维上设计陶瓷模块，使其具有低介电损耗并能同时嵌入银电极。在过去的15年里，研究人员已开发出了大量的用于高频条件使用的LTCC；在LTCC及相关技术领域发表了大约1000篇论文

2、及约500篇的专利。尽管如此，这些材料的技术数据却很分散，所以本文的一个主要目的就是集中论述和比较相关材料的理论及数据，这对全世界的LTCC研究者和技术人员都是非常有帮助的。文章列出了商用LTCC、低损耗玻璃相和已在研究中的新型材料的相关性能参数。另外，还把他们的高频性能及热性能与其它一些基质材料（如高温烧结陶瓷、聚合物）的相关性能进行了比较。最后讨论了如何进一步提升材料性能。B、介绍。传统微波装置常由金属来加工，而同轴RF连接采用的连接件缺点是：成本昂贵、过于笨重且封装庞大。这些金属封装都不能满足移动的、低价的、具有多层外部输入输出接口的模块的市场要求。另外、如今的移动

3、设备产业、电子娱乐业和远程通讯等所用的电子线路都需要在尽可能小的空间里集成尽可能多的功能。所以在开发复杂的微电路方面，引入了柔性玻璃陶瓷带，即所谓的LTCC瓷带，它作为一种基础材料，扮演了非常重要的角色。LTCC面世15年来，已经成为开发各种模块和基底的重要材料。LTCC技术原理是：组合了许多陶瓷和导体的薄层，成为多层模块，大量地使用在设计三维布线时（使用低介电组分，通常εr≈4~9）。另外还可以将多功能的、混合使用的被动式微波元件如：带状传输线、电介质条状线、天线、滤波器、谐振器、电容、电感、移相器、分频器等和整个母块一起设计，这在常规的氧化铝或其它软基底上是无法实现的

4、。这些集成的元件在模块中是通过3D线路相互连接的。在各种通过LTCC封装来实现的器件中，谐振器（resonator）和内电容（internalcapacitor）是最新技术的应用热点。可以要求内电容在LTCC封装中，做成为单片地解耦电容。同时亦可做出用于LTCC层上的1/4波长滤波器的谐振器。谐振器和内电容合适的相对介电常数应在20~100范围。将这些被动式元素嵌入模块中，减小了其支座，为其它主动式元件的安装节约了表面面积。LTCC技术具有的低烧结温度契合了当今微电子、微系统以及微波模块的封装新概念。因为LTCC能在较低温度烧结（＜950℃），所以嵌入式微波器件和传输线就

5、能够使用高导性、相对低价的金属（如银、铜）来制作，这些金属在高频下具有低的导体损耗和低的电阻抗。这是一个相对于其他技术的突出优点。近来，材料专家研究了新型LTCC材料，具有低介电损耗、低tanδ（或高Q）以及具有温度补偿的相对介电性。如果考虑到LTCC的低热膨胀性（接近于硅的），高机械强度和高热导性，可以说：这种技术相对于聚合物材料更显优势，特别是在：当要求材料具有低损耗时，当要求在高速数据传输的情况下使用高频线路时，LTCC优势更明显。Table1基底材料性质小结材料εrtanδ备注FR-4~4.00.0250——RogersRO40033.380.0027陶瓷添加聚四

6、氟乙烯（PTFE）RogersRT/duroid58802.20.0009陶瓷添加聚四氟乙烯（PTFE）ArlonAR6006.00.0035聚四氟乙烯/有机织物纤维玻璃-陶瓷ArlonAR100010.00.0035聚四氟乙烯/有机织物纤维玻璃-陶瓷99.6%alumina9.90.0004陶瓷Dupont9517.850.0063玻璃-陶瓷Dupont9437.50.0020玻璃-陶瓷FerroA65.70.0012玻璃-陶瓷HeraeusCT8007.680.0039——35EmcaT880B7.940.0063——TaconicRF-604.10.0028聚四氟乙

7、烯有机织物纤维玻璃-陶瓷TaconicCER105.00.0035聚四氟乙烯有机织物纤维玻璃-陶瓷本文的主要目的是综述已有的研究及成果，讨论不同复合物配方的实际效果，提出进一步研究的指导原则。Table1是一些基底材料性质小结。为了便于应用，特别讨论了那些具有低介电常数的、用于制作“可在高速条件下使用的器件”的材料。另外、因为具有了高相对介电常数、低的介电损耗以及电性能的温度稳定性等电性能，微波滤波器显示出更方便的尺寸、匹配的阻抗、低的插入损耗、陡峭的工作曲线，还有应付操作环境改变的相对稳定性。Figure1中a图表示关于LT