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LTCC技术在系统级封装电路领域的应用


中心议题:
  • LTCC技术在系统级封装电路领域的应用
解决方案:
  • 采用LTCC可以实现高密度的多层布线
  • 采用无源元件的基片集成

 0 引言

微电子封装经历了双列直插(DIP)封装、小外廓(SOP)封装、四边引线扁平(QPF)封装、球形阵列封装(BGA)和****尺寸(CSP)封装等,尺寸越来越小,电子器件也由分立器件、集成电路、片上系统 (SOC),发展到更为复杂的系统级封装电路(SIP)。SIP使用微组装和互连技术,能够把各种集成电路如CMOS电路、GaAs电路、SiGe电路或者光电子器件、MEMS器件以及各类无源元件如电阻、电容、电感、滤波器、耦合器等集成到一个封装体内,因而可以有效而又最便宜地使用各种工艺组合,实现整机系统的功能。

LTCC技术是近年来兴起的一种令人瞩目的整合组件技术,由于LTCC材料优异的电子、机械、热力特性,广泛用于基板、封装及微波器件等领域,是实现系统级封装的重要途径。现在已经研制出了把不同功能整合在一个器件里的产品,成功地应用在无线局域网、地面数字广播、全球定位系统接收机、微波系统等,及其他电源子功能模块、数字电路基板等方面。

本文主要讨论基于LTCC技术实现SIP的优势和特点,并结合开发的射频前端SIP给出了应用实例。

1 LTCC技术实现SIP的优势特点

LTCC技术是将低温烧结陶瓷粉末制成厚度精确而且致密的生瓷带,在生瓷带上利用冲孔或激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制作出所需要的电路图形,并可将无源元件和功能电路埋人多层陶瓷基板中,然后叠压在一起,在850~900℃下烧结,制成三维空间的高密度电路。基于LTCC的 SIP相比传统的SIP具有显著的优势,最大优点就是具有良好的高速、微波性能和极高的集成度。具体表现在以下几方面:

(1)IXCC技术采用多层互连技术,可以提高集成度,IBM实现的产品已经达到一百多层。NTT未来网络研究所以LTCC模块的形式制作出用于发送毫米波段60GHz频带的SIP产品,尺寸为12 mm×12 mm×1.2 mm,18层布线层由0.1 mm×6层和0.05 mm×12层组成,集成了带反射镜的天线、功率放大器、带通滤波器和电压控制振荡器等元件。LTCC材料厚度目前已经系列化,一般单层厚度为10~100 μm。

(2)LTCC可以制作多种结构的空腔,并且内埋置元器件、无源功能元件,通过减少连接芯片导体的长度与接点数,能集成的元件种类多,易于实现多功能化和提高组装密度。提高布线密度和元件集成度,减少了SIP外围电路元器件数目,简化了与SIP连接的外围电路设计和降低了电路组装难度和成本。

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