低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)技術(shù)是20世紀80年代中期美國首先推出的集互聯(lián)、無源元件和封裝于一體的多層陶瓷制造技術(shù)。從材料組成和結(jié)構(gòu)劃分，迄今發(fā)展起來的LTCC材料系統(tǒng)可分為三大類，如圖所示：

　　LTCC的分類

　　1、材料體系是玻璃陶瓷體系，即前驅(qū)體為玻璃材料，在燒結(jié)過程中晶化，晶相從玻璃中析出，形成一種自生長的兩相結(jié)構(gòu)。這類材料玻璃相的體積分數(shù)為50%～80%。玻璃相是這類材料功能的主要載體，而少量的晶化組分所起到的主要作用是改善材料的力學性能和熱性能。

　　這類材料以美國Ferro 公司開發(fā)的Ferro A6 為代表，其特點是材料顯微結(jié)構(gòu)均勻，能夠?qū)崿F(xiàn)低介電常數(shù)和較低損耗，熱性能和力學性能均有保證。其缺點是材料體系單一，不容易實現(xiàn)性能的調(diào)控和系列化。

　　2、這類材料以美國Ferro 公司開發(fā)的Ferro A6 為代表，其特點是材料顯微結(jié)構(gòu)均勻，能夠?qū)崿F(xiàn)低介電常數(shù)和較低損耗，熱性能和力學性能均有保證。其缺點是材料體系單一，不容易實現(xiàn)性能的調(diào)控和系列化。

　　3、材料體系被稱為“玻璃鍵合陶瓷(Glass Bonded Ceramics)”，其前驅(qū)體以晶態(tài)陶瓷粉為主體，加入低熔點陶瓷作為助燒劑。其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)意義上的陶瓷燒結(jié)體較為相似，只是作為晶界的玻璃相成分略高，一般占到材料的10%～20%(體積分數(shù))。

　　這類材料的性質(zhì)主要決定于晶相組分。目前關(guān)于這類材料的研究報道很多，但取得實際應(yīng)用的較少。這類材料是能夠獲得較高介電常數(shù)的材料體系，性能的調(diào)控空間也很大，其主要問題是具有較強助燒作用的低熔玻璃都會在很大程度上劣化材料性能。

　　LTCC的優(yōu)點

　　1、電子陶瓷材料具有優(yōu)良的高頻、高速傳輸以及寬通帶的特性。根據(jù)配料的不同，LTCC材料的介電常數(shù)可以在很大范圍內(nèi)變動，配合使用高電導率的金屬材料作為導體材料，有利于提高電路系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)，增加了電路設(shè)計的靈活性;

　　2、可以適應(yīng)大電流及耐高溫特性要求，并具備比普通PCB電路基板更優(yōu)良的熱傳導性，極大地優(yōu)化了電子設(shè)備的散熱設(shè)計，可靠性高，可應(yīng)用于惡劣環(huán)境，延長了其使用壽命;

　　3、可以制作層數(shù)很高的電路基板，并可將多個無源元件埋入其中，免除了封裝組件的成本，在層數(shù)很高的三維電路基板上，實現(xiàn)無源和有源的集成，有利于提高電路的組裝密度，進一步減小體積和重量;

　　4、與其他多層布線技術(shù)具有良好的兼容性，例如將LTCC與薄膜布線技術(shù)結(jié)合可實現(xiàn)更高組裝密度和更好性能的混合多層基板和混合型多芯片組件;

　　5、非連續(xù)式的生產(chǎn)工藝，便于成品制成前對每一層布線和互連通孔進行質(zhì)量檢查，有利于提高多層基板的成品率和質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低成本。

　　6、節(jié)能、節(jié)材、綠色、環(huán)保已經(jīng)成為元件行業(yè)發(fā)展勢不可擋的潮流，LTCC也正是迎合了這一發(fā)展需求，最大程度上降低了原料，廢料和生產(chǎn)過程中帶來的環(huán)境污染。

　　LTCC的缺點

　　1、收縮率問題。LTCC 存在許多涉及可靠性的難點，基板與布線共燒時的收縮率及熱膨脹系數(shù)匹配問題即是其中的一個重要挑戰(zhàn)，它關(guān)系到多層金屬化布線的質(zhì)量。LTCC 共燒時，基板與漿料的燒結(jié)特性不匹配主要體現(xiàn)在三個方面：

　　①、燒結(jié)致密化完成溫度不一致;

　?、?、基板與漿料的燒結(jié)收縮率不一致;

　?、邸Y(jié)致密化速度不匹配。這些不匹配容易導致燒成后基板表面不平整、翹曲、分層。不匹配的另一個后果是金屬布線的附著力下降。

　　2、散熱問題。雖然LTCC 基板比傳統(tǒng)的PCB 板在散熱方面已經(jīng)有了很大的改進，但由于集成度高、層數(shù)多、器件工作功率密度高，LTCC基板的散熱仍是一個關(guān)鍵問題，成為影響系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的決定因素之一。

　　隨著微電子技術(shù)的進步，器件工作能量密度越來越高，如何把熱量及時有效地散發(fā)出去，保障器件的穩(wěn)定工作，是封裝所面臨的艱巨挑戰(zhàn)。采用高導熱率的材料及新型的封裝設(shè)計是提高封裝部件散熱效率的常用方法。

　　但對LTCC來說，其明顯的不足之處就是基片的導熱率低(2-6W/m· K)，遠低于氮化鋁基片的導熱率(≥100W/m· K)，比氧化鋁基片的導熱率(15-25W/m·K)也低了不少。這限制了LTCC在大型、高性能計算機系統(tǒng)中的應(yīng)用。