LTCC：信息功能陶瓷材料及应用的重要分支

    LTCC（低温共烧陶瓷）是一种将未烧结的流延陶瓷材料叠层在一起而制成的多层电路，内有印制互联导体、元件和电路，并将该结构烧结成一个集成式陶瓷多层材料。主要包括LTCC基板材料、封装材料和微波器件材料。

    LTCC是以陶瓷作为电路基板材料，而陶瓷与硅的材质相当接近，适合与芯片连接，具有耐电流、耐高温、体积小、高频特性、被动元件集成化等特点，特别适合应用在高频、短波的5G环境以及讲究轻薄的便携式电子产品上。LTCC还被认为是未来整合元件和高频应用基板材料最具发展前景的技术。

LTCC的优势

与其他封装技术相比，LTCC技术的主要优势在于:

① LTCC材料具有优良的高频、高速传输和宽带通的特性。其介电常数可通过改变材料配方来调控，增加了电路设计的灵活性；

② 以电导率高的金属材料作为布线导体，有利于提高电路系统的品质因数；

③ 热传导性比普通PCB电路板好，热膨胀系数低，有助于提高集成系统的可靠性及耐高温和承受大电流的能力；

④ 可通过多层互联内埋多个无源器件，并结合表面贴装技术，实现有源无源集成，极大地提高电路的组装密度；

⑤ 与其他多层布线技术兼容性好，可进行混合多芯片组件技术的开发；

⑥ 非连续性生产工艺，便于进行质量检查，有利于提高成品率，降低成本。

LTCC技术的应用

    LTCC技术已广泛应用于无线通信、消费电子、医疗机械、汽车电子、航空航天以及国防军工等领域。利用LTCC技术，既可制造单一功能元件（如电阻、电感、天线、双工器、滤波器等），还可以整合前端元件，（如天线、开关、滤波器、双工器、LNA、功率放大器等制成RF前端模块），可有效地降低产品重量及体积，达到产品轻、薄、短、小、低功耗的要求。其在产品中应用主要分为四类：

① 高精度片式元件

    高精度片式元件如高精度片式电感器、电阻器、片式微波电容器等，以及这些元件的阵列等。近年来，以LTCC技术为基础的片式元件已经向多层片式发展。

    随着手机的小型化、多功能化，对于用于高频电路/高频模块中的积层芯片电感器小型化和高Q特性提出要求。日本TDK公司的积层芯片电感器MLG0402Q系列，利用LTCC多层基板加工技术，在尺寸为0402（0.4x0.2mm）以及0603（0.6x0.3mm）的极小的芯片元件上，用高精度位置控制技术研制的内部电极。实现了高High-Q特性。

② 无源集成功能器件

    无源集成功能器件如片式射频无源集成组件，包括LC滤波器及其阵列、定向耦合器、功分器、功率合成器、Balun、天线、延迟线、衰减器，共模扼流圈及其阵列等。

    传统的无源器件大都以单个的元件（如片阻、片容、片感等）或阵列化（如电阻排）的模式应用于各种电子系统中。LTCC技术采用多层陶瓷结构，并以金、银、铜等电阻率很小的优良金属作为互连导体，多层介质结构和良好的金属导体可以有效地解决信号之间的串扰，将不同的无源器件集成在同一块基板内。在较高的频率下，LTCC技术可以更好地设计电路传输线（或波导）的分布参数，形成R/C或L/C的功能化无源网络。

LTCC技术非常适合设计和生产具有较好高频特性的内埋式无源器件，尤其是电感和电容以及由他们组成的滤波器，以代替传统的分离式器件。LTCC技术的重要应用就是无源器件的功能化集成，包括电感、电容、滤波器以及天线和双工器等。功能化的微波无源器件在军用电子器件中具有十分广泛的应用，如相控阵雷达分布参数带通滤波器就是一个LC网络。

③ 无源集成基板

    无源集成基板如蓝牙模块基板、手机前端模块基板、集中参数环行器基板等。LTCC技术是一种低成本封装的解决方法，具有研制周期短的特点低温共烧陶瓷技术可满足后者轻、薄、短、小的需求。若能将部分无源元件集成到基板中，则不仅有利于系统的小型化，提高电路的组装密度，还有利于提高系统的可靠性。采用LTCC工艺制作的基板具有可实现集成电路芯片封装、内埋置无源元件及高密度电路组装的功能。

    日本村田通过采用薄型LTCC基板，在多层结构部中嵌入了周边的功能元件（耦合器、电容器和电感器）成功地实现了更小型化（比原有产品削减了50%的占板面积是世界最小的发射模块）。同时通过内置磁稳定器（隔离器功能）的设计，成功地抑制了手机在使用环境发生变化时的最大约20%的消耗电流，实现了低耗电的发射模块。利用这些特性，可以达到简化手机和智能手机的设计工作。

④ 功能模块

    功能模块如蓝牙模块、手机前端模块、天线开关模块、功能模块等。由于电子工业向高度集成化发展，各种LTCC功能模块研制成为人们研究的焦点。Avantware公司采用LTCC技术，在单一LTCC衬底集成了天线、不平衡变压器-滤波器、阻抗匹配电感和电容，结合CRS公司的蓝牙芯片，研制的蓝牙模块，比现有的蓝牙快3倍。

发展现状及趋势分析

    LTCC是用在手机上的关键元件之一，受惠于5G应用强劲，手机更新换代速度快，LTCC的需求大增。据悉，1个4G手机需要用到的LTCC是3至5颗，1个5G手机需要用到的LTCC是10至18颗，以量来说，就是以前的3倍了。

此外，LTCC还被广泛应用在汽车、GPS模块、WLAN模块、WIFI模块、航天航空及军事等领域，再加上网通、基站建设及新能源汽车市场的升温，同步促进LTCC的需求大涨，导致LTCC供需缺口进一步扩大。

    在全球的LTCC市场上，日本厂商占据着主导，其市场占有率约为50%，国内的LTCC厂商主要有风华高科、佳利电子、麦捷科技等。其中，麦捷科技2021年定增了13.40亿元用于高端小尺寸系列电感扩产、射频滤波器扩产、研发中心建设项目及补充流动资金，年产LTCC射频元器件11亿只、SAW滤波器14亿只，把握住5G发展风口坚实基础，项目达产后，预计可实现年产值6.61亿元。

    目前，由于低温共烧对技术的要求较高，共烧材料匹配性控制难度大，且低温共烧陶瓷基板具有高硬度和易碎的特性，切割难度高，国内量产LTCC的企业并不多。据中国台湾的LTCC龙头供应厂商华新科表示，2020年全球LTCC的单季需求量已超60亿颗，但单季产能却只有50亿颗，从而形成了单季10亿颗的供给缺口规模。对此，各大厂商已瞄准了这个空洞，纷纷展开扩产计划，预计2022年LTCC可增长近20%。