低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-Fired Ceramics,LTCC)封装能将不同种类的芯片等元器件组装集成于同一封装体内以实现系统的某些功能，是实现系统小型化、集成化、多功能化和高可靠性的重要手段。
LTCC 封装材料是指用于承载电子元器件及其相互连线，起到机械支撑、密封环境保护、信号传递、散热和屏蔽等作用的基体材料，包括 LTCC 基板、布线、壳体、框架、热沉、盖板、焊料等材料，总体上分为LTCC 基板材料、封装金属材料和焊接材料三大类。艾邦建有LTCC交流群，诚邀LTCC生产企业、设备、材料企业参与。
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LTCC 基板材料包括 LTCC 生瓷带和与生瓷带配套的导体和电阻等材料。
LTCC所用的布线和通孔连接的导体材料以 Au、Ag、Pd、Pt等贵金属或它们的合金(二元合金或三元合金 PdAg、PtAg、PtAu、PtPdAu等)为导电相，其性能稳定，工艺成熟，可在空气气氛下烧结。Cu 也是高电导率材料，导热率较高，焊接性能优异，适合低温烧结，但由于 Cu 在空气中受热后极易氧化，故与 Au、Ag 等贵金属材料不同，在烧结时需有中性气氛(常用氮气)做保护气体。
表 LTCC 与 HTCC 主要导体材料比较
LTCC 封装用生瓷带主要有玻璃陶瓷系(微晶玻璃)和玻璃+陶瓷系两类。
● 玻璃陶瓷系在基板烧结时析出低介电常数低损耗微晶相，适合制作高频组件或模块用基板中。
● 玻璃+陶瓷系以玻璃作为低温烧结助剂，陶瓷作为主晶相，改善基板力学和热性能，其介电常数和介电损耗一般比微晶玻璃要大，主要用于中低频电路基板。
表 LTCC材料基本性能
对传输线路来说，低介电常数有利于信号的高速传输(信号的传输延迟时间正比于介电常数的方根)。更高的介电常数意味着更小的波长，也意味着使用高介电常数可以使微波器件的尺寸做得更小。
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LTCC 封装金属材料主要根据金属封装材料特性进行选择，需要综合考虑金属材料的热导率、热膨胀系数、密度、可焊性、工艺成熟性等。
表 封装金属材料基本特性
含镍 29%、钴 18% 的 Fe-Ni-Co 系合金称为可伐(Kovar)合金，其热膨胀系数较小，与常用 LTCC 基片热膨胀系数相匹配，具有较好的加工性，成本较低，是一种较常用的金属管壳材料。
但其热导率不高，这也限制了它作为金属管壳封装的应用范围。
CuW 和 CuMo 合金则结合了 WMo 和Cu 的许多优异特性，从而具有良好的导热导电性、耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和耐高温、抗氧化性等特点，并且热膨胀系数可在一定范围内选择，主要应用于大规模集成电路和大功率微波器件中，作为热控板、散热元件(热沉材料)和引线框架使用。
但因 CuW 和 CuMo 密度较大等原因，使用范围受限，不适于在便携式电子产品和航空航天装备中应用，在要求电子设备轻量化的 LTCC 封装中应用越来越少。
铝硅合金材料具有质量轻、热膨胀系数较低、热传导性能良好、强度和刚度高等优点，且与金、银、镍可镀，硅与铝润湿良好，具有易于精密机加工、无毒、成本低廉等优越性能，受到国内外学者的广泛关注，成为具有广阔应用前景的电子封装材料之一。
AlSiC 具有高热导率、低膨胀系数、高强度、低密度、良好的导电性等特点，正被越来越多的学者所关注，ASiC 作为基板或热沉材料在国内封装领域已得到批量应用。
LTCC 封装焊接材料主要作为连接材料，用于 LTCC 基板与金属底板、金属围框、引脚的焊接，基板上元器件组装、焊球连接及基板垂直互连等。LTCC 封装用焊接材料熔点一般低于 450 ℃，属于软钎料。
LTCC 封装在生产过程中，需进行金属与陶瓷焊接、元器件组装、焊球阵列制作、垂直互连等工序，这些组装和封装过程常常是通过多步焊接完成的。为了使后道工序不影响前道工序焊接结果(元件回熔和移位)，不同工序所用焊料的熔点往往要有一定的温度差，形成温度梯度。
● 有铅焊料主要是铅锡焊料，其工艺成熟，常用的 Sn63Pb37 焊料焊点可靠性、光泽度及一些机械性能优于无铅焊料。
● 无铅焊料主要指金系焊料和锡银系焊料。虽然无铅焊料工艺、物理等某些特性不如铅锡焊料，但无铅焊料在某些方面也表现出良好的特性，如锡银铜焊料具有铅锡焊料 1.5~2.0 倍的抗张强度和优秀的抗热疲劳性能，金锡焊料具有比铅锡焊料高得多的抗拉强度和优异的抗氧化性。无铅化也是电子材料的一个发展方向。
LTCC 封装焊接材料有焊膏和焊片，焊膏更适合微小元器件和焊球等多点位置的焊接，焊片常用于围框、基板等面积相对较大的焊件和精确尺寸(焊料逸出少)焊件的焊接。Au80Sn20 、Au88Ge12 等焊料需在氮气保护或真空气氛下焊接，其成本较高，主要用于金属与 LTCC 基板气密性焊接；铅锡焊料、锡银系焊料等可在空气气氛中焊接，主要用于元器件焊接和垂直互连等。
来源：LTCC 封装技术研究现状与发展趋势，李建辉，丁小聪.
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原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：低温共烧陶瓷（LTCC）封装材料介绍
