LTCC教育訓(xùn)練課件

LTCC教育訓(xùn)練資料Low-TemperatureCo-firedCeramics低溫共燒陶瓷LTCC教育訓(xùn)練何謂LTCC?定義:

LTCC係Low-TemperatureCofiredCeramics英文縮寫(xiě)。中文意思是:低溫共燒陶瓷。

LTCC係以陶瓷材料作為電路的介電層，將低容值電容、電阻、阻抗轉(zhuǎn)換器、濾波器(filter)、偶合器(coupler)等被動(dòng)元件內(nèi)埋入多層陶瓷基板中，應(yīng)用金、銀、銅等金屬當(dāng)作內(nèi)外層電極、以平行印刷模式塗佈電路，於攝氏850~900?C的燒結(jié)爐中燒結(jié)而成陶瓷元件或基板。ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練LTCC的優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用優(yōu)點(diǎn):LTCC產(chǎn)品有低介電常數(shù)，低介電損失，高頻特性良好的特點(diǎn)，適用於高頻電路.可內(nèi)埋被動(dòng)元件具有省空間、降低成本的優(yōu)點(diǎn)。且陶瓷與矽的材質(zhì)極接近，適合與IC晶片連接。應(yīng)用:目前LTCC技術(shù)的主要應(yīng)用市場(chǎng)是在體積輕薄短小的可攜式產(chǎn)品上，是無(wú)線通訊模組的技術(shù)趨勢(shì)。在未來(lái)消費(fèi)性電子產(chǎn)品輕薄短小的趨勢(shì)下，低溫共燒電子陶瓷(LTCC)製程與應(yīng)用將會(huì)更廣泛。ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練LTCC基板的剖面結(jié)構(gòu)如下圖所示:LTCC基板結(jié)構(gòu)圖DielectricsL1viaL1外層導(dǎo)體(SMDPAD)L2內(nèi)層導(dǎo)體L7外層導(dǎo)體(BGAPAD)L7防焊OvercoatglassL6viaL1L2L3L4L5L6ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練燒結(jié)前燒結(jié)後燒結(jié)前燒結(jié)後AluminaSheetConfidential無(wú)收縮製程於Greensheets最外層加Aluminasheets.控制X,Y方向收縮.無(wú)收縮製程收縮製程收縮製程與無(wú)收縮製程資料提供:MKEX,Y,Z各收縮15~20%只有Z收縮約40%ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練燒結(jié)前無(wú)收縮製程N(yùn)S-LTCC：100mm26x6=36Modules(PartSize：15mm2)傳統(tǒng)製程LTCC：100mm25x5=25Modules(PartSize：17.3mm2)

燒結(jié)後無(wú)收縮製程N(yùn)S-LTCC：100mm26x6=36Modules(PartSize：15mm2)無(wú)收縮製程LTCC：85mm25x5=25Modules(PartSize：15mm2)無(wú)收縮製程N(yùn)S-LTCC傳統(tǒng)製程LTCC收縮率：99.8%收縮率

：約85%無(wú)收縮製程N(yùn)S-LTCC可獲得比較多的產(chǎn)量(模組數(shù)).基板有效使用面積比較資料提供:MKEConfidentialLTCC教育訓(xùn)練0.12無(wú)收縮製程N(yùn)S-LTCC（％）（％）無(wú)收縮製程N(yùn)S-LTCC有低收縮率及低誤差的優(yōu)點(diǎn)收縮製程LTCC0.05150.5+/-+/-收縮率誤差無(wú)收縮製程優(yōu)點(diǎn)資料提供:MKEConfidentialLTCC教育訓(xùn)練LTCC製程流程圖低溫陶瓷粉末+有機(jī)/無(wú)機(jī)添加劑漿料刮刀成型GreensheetVia/InnerPasteFunctionalPhase/Binder/VehicleMixingPasteproductionLTCC基板製造流程ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Greensheet簡(jiǎn)介定義:Greensheet係未燒成前的生胚(陶瓷薄片).通常製作成帶狀或裁切成片.主要成分:

就目前所使用的MLS-1000Greensheet而言.主要成分是玻璃粉.氧化鋁粉.壓克力樹(shù)脂及添加特定的黏結(jié)劑及有機(jī)/無(wú)機(jī)溶劑.ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Greensheet簡(jiǎn)介製程流程:

使用球模機(jī)將原料混合攪拌成漿料.然後用刮刀成型機(jī)刮成不同厚度的Greensheet同時(shí)貼附PETfilm作為保護(hù)支撐.最後裁切成客戶指定的尺寸.尺寸規(guī)格:

目前量產(chǎn)的LSCR6001&5970系列產(chǎn)品所使用的greensheet(LSZECN175AB)規(guī)格為126mm(長(zhǎng))*126mm(寬)*175um(厚).用來(lái)支撐Greensheet的PETfilm約為70um.Total約245um.PETfilm126mm低溫陶瓷粉末+有機(jī)/無(wú)機(jī)添加劑漿料刮刀成型ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練

NCPuncher簡(jiǎn)介

NCpuncher:使用沖床原理.用指定尺寸的pin&die將greensheet打穿.(Pin&Die規(guī)格:0.1~3.0mm)優(yōu)點(diǎn):孔徑準(zhǔn)確.缺點(diǎn):作業(yè)速度慢.耗材昂貴.PETfilmGreensheetPinDieVacuumConfidentialLTCC教育訓(xùn)練LaserPuncher簡(jiǎn)介L(zhǎng)aserpuncher:使用雷射光束將greensheet燒穿.(孔徑較大者必須使用環(huán)繞方式作業(yè)).優(yōu)點(diǎn):速度快.耗材少.缺點(diǎn):孔徑有Taper問(wèn)題.精確度較NC差.以光熱能燃燒方式作業(yè).容易產(chǎn)生異物.雷射光束PETfilmGreensheetVacuum雷射打孔切片寫(xiě)真ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Mitsubishi雷射打孔機(jī)系統(tǒng)構(gòu)造X-Y床臺(tái)掃描鏡折射鏡fθLensYXGreensheet雷射光束發(fā)振器像轉(zhuǎn)映光學(xué)系NC控制器ＣＣＤXY

準(zhǔn)直鏡Mask雙光束裝置

(特別附件)資料提供:新武機(jī)械ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Mitsubishi雷射打孔機(jī)掃描方式資料提供:新武機(jī)械ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Viaprinting填孔印刷工程簡(jiǎn)介目的:將ViaPaste(DuPont6418)填入viahole中.作為層與層之間電路相連接的垂直電路.作業(yè)方式如下圖所示:Poroustable多孔臺(tái)板SpecialpaperDBsqueegeeViapasteDuPont6418Vacuum真空吸引Metalmask印刷鋼版DBsqueegeeDB50ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Viafilling填孔印刷工程要點(diǎn)製程要點(diǎn):印刷時(shí),必須每印1片,就更換specialpaper.因?yàn)関iapaste會(huì)透過(guò)viahole沾附於specialpaper上.若沒(méi)更換.會(huì)污染下一張greensheet.Greensheet擺放方向:印刷時(shí)PETfilm朝上.印完後,拿取動(dòng)作必須注意.避免Greensheet回黏到Specialpaper造成雙影.置放時(shí)間:印刷後3小時(shí)內(nèi)進(jìn)行乾燥工程.乾燥條件:60?C±5?C35±5分鐘堆疊前Greensheet應(yīng)避免放至於空調(diào)送風(fēng)口.或長(zhǎng)時(shí)間暴露於流通的空氣中.以免導(dǎo)體發(fā)生氧化作用.(變色)ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Innerprinting內(nèi)層印刷工程簡(jiǎn)介內(nèi)層印刷項(xiàng)目:內(nèi)層導(dǎo)體/介電體/側(cè)面電極/保護(hù)體.等印刷.製程要點(diǎn):整面佈滿的線路層(例:L4,L14).印刷中停滯時(shí)間不可太久.否則網(wǎng)板上的paste容易蔓延開(kāi)來(lái)造成短路或間距不足.置放時(shí)間:印刷後3小時(shí)內(nèi)進(jìn)行乾燥工程.乾燥條件:60?C±5?C35±5分鐘堆疊前Greensheet應(yīng)避免放至於空調(diào)送風(fēng)口.或長(zhǎng)時(shí)間暴露於流通的空氣中.以免導(dǎo)體發(fā)生氧化作用.(變色)MicrosqueegeeB70ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Pre-lamination預(yù)壓工程簡(jiǎn)介堆疊:以Φ2.0mm孔套於堆疊定位pin上作為定位.並以Φ0.5mm孔作為疊層對(duì)位基準(zhǔn),將內(nèi)層依序疊合起來(lái).預(yù)壓:預(yù)熱85?±5?C.以6kg/cm2壓力進(jìn)行預(yù)壓(持壓15秒).目的在確保堆疊完成的greensheet在脫離堆疊治具後,不會(huì)散開(kāi)或疊層偏移.X2Al2o3SheetX2PETfilmPETfilmConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Pre-cutting預(yù)切工程簡(jiǎn)介目的:

預(yù)壓後將Greensheets與aluminasheets的四邊切齊.以確保產(chǎn)品壓合時(shí).不會(huì)因Greensheets參差過(guò)大而無(wú)法放入壓合治具.預(yù)切尺寸過(guò)大容易造成基板內(nèi)縮.太小則容易造成基板外擴(kuò).)ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Lamination壓合工程簡(jiǎn)介壓合製程流程:

將預(yù)壓完成的Greensheet逐段預(yù)熱加熱至85?±5?C使其軟化並增加黏性.以155kg/cm2壓力加壓持壓2分鐘.將Aluminasheets與Greensheets緊密壓實(shí).壓合完成後冷卻降溫至40?C以下,使治具不燙手易於作業(yè),且降溫後使產(chǎn)品硬化不易變形.載入/取出

預(yù)熱

壓合

冷卻40~85?C85~40?C85?C40?C

自動(dòng)壓合機(jī)流程ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Lamination壓合工程簡(jiǎn)介影響壓合結(jié)果的因素:加熱(產(chǎn)品)溫度.壓合壓力,持壓時(shí)間.治具尺寸,預(yù)切尺寸.治具平面度,壓合模具平行度與平面度.TOPNO:1NO:2NO:3NO:4NO:5產(chǎn)品Figure-1壓合治具與產(chǎn)品擺放作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練上圖是信通量產(chǎn)使用之greensheet(175AA)與aluminasheet(300AA)的溫度重量關(guān)係曲線.溫度上升至150?C時(shí).材料重量有些微下降.此時(shí)乃部分揮發(fā)性溶劑開(kāi)始排出.300?C~400?C之間重量急速下降.顯示此時(shí)有大量的有機(jī)無(wú)機(jī)溶劑被排出.400?C以上則重量變化趨於緩和.脫脂工程參考TG曲線及Via&innerpaste特性作成Burnoutprofile.

GreensheetTG曲線圖

資料提供:NEGConfidentialLTCC教育訓(xùn)練脫脂工程要點(diǎn):溫度曲線Temperatureprofile(27hoursburnoutprofile:如下圖)排氣流量airflow(3.6M/sec)產(chǎn)品擺放位置.溫度（℃）時(shí)間（ｈｒ）２００６６５２１２２８條件：ダンパー開(kāi)５００３將TG曲線變化最劇烈的升溫區(qū)段時(shí)間拉長(zhǎng).降低溶劑瞬間大量排出對(duì)產(chǎn)品的衝擊(Viavoid氣孔.板彎.破裂..等等)Burnout脫脂工程要點(diǎn)資料提供:MKEConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Sintering基板燒結(jié)工程簡(jiǎn)介目的:基板經(jīng)脫脂工程將有機(jī)&無(wú)機(jī)添加劑排出後.升溫至900℃並持溫15分鐘,使基板中玻璃.氧化鋁.paste..等等進(jìn)行共燒(Co-fired)結(jié)合.溫度曲線:下圖是目前信通量產(chǎn)所使用的燒結(jié)溫度曲線.01020304050607080901001101201301402004006008001000INOUTABCポイント條件A１２０分±５分６００～７５０℃溫度域は、≦１０deg／分９００℃－５＋１０℃１５分±５分CB資料提供:MKEConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Aluminaremoving水洗工程簡(jiǎn)介目的:將(Aluminasheet)氧化鋁層以噴沙水洗方式去除.(前面提到過(guò),使用氧化鋁層(Aluminasheet)目的是在控制收縮,所以脫脂燒結(jié)後.Aluminasheet便已功成身退,必須將其洗淨(jìng)以便進(jìn)行外層印刷.)水洗工程要點(diǎn):氧化鋁漿濃度Slurryconcentration(120~130g/100CC)輸送帶速度Conveyerspeed搖擺速度Swingspeed噴槍壓力Pressure(4~6Mpa)噴槍高度Gap(4~5Cm)品質(zhì)重點(diǎn):外觀及基板厚度(1.34±0.1mm)ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Scriber外形切割工程簡(jiǎn)介目的:脫脂燒成後,板邊容易產(chǎn)生彎翹現(xiàn)象.將此部分切除以利外層印刷.(Scriber使用鑽石刀片在基板上畫(huà)線.破壞基板表面結(jié)構(gòu).並非切斷.)下圖為Scriber程式分段設(shè)定說(shuō)明:ABCDEF118mm+0.50-0.100-1.512-2-10+1.51.34mmConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Scriber切割尺寸標(biāo)準(zhǔn)外形切割尺寸標(biāo)準(zhǔn):X=110mm,Y=100mm,C=3mm,公差=±0.5mm.折板方向:由切割面L1折向L15.33C3L1L15切割線折板治具折板方向ConfidentialLTCC教育訓(xùn)練Topprinting

外層印刷簡(jiǎn)介外層印刷泛指印在基板表層的導(dǎo)體或非導(dǎo)體.依功能性大致可分為下列幾種:導(dǎo)體:一般使用金.銀.銅Paste為主.基板分為元件面Component

side(上層:一般以印刷SMDPAD或線路為主)及焊錫面Solderside(下層