在5G高频通信时代,电子产品向微小型化和多功能化方向发展,对电子元器件的集成和封装提出了更高的要求。低温共烧陶瓷(LTCC)技术作为无源元器件集成的关键技术,在开发高频、高性能、高集成度的电子元器件方面具有显著优势,对我国高频通信的发展有着举足轻重的作用。
与微波相比,5G和毫米波元器件尺寸要小得多,而且设备的多功能化使得产品中元器件数量成倍增加。为了满足高可靠性和高稳定性的要求,元器件的模块化和高度集成化成了必然的趋势和选择。
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低温共烧陶瓷(LTCC)技术是无源元器件集成的关键技术。
将低温烧结陶瓷粉用流延法制成厚度精确而且致密的生瓷带,在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形,并将多个无源器件嵌入其中,多层叠压后在900℃以下进行烧结,制成三维空间互不干扰的高密度电路基板。
通过LTCC可以实现三大无源器件(电阻、电容、电感)及其他各种无源器件(如天线、滤波器等)封装于多层布线基板中,并与有源器件(如功率MOS、晶体管、IC模块等)共同集成为完整的电路系统。
LTCC材料到器件的研发是一个非常复杂的过程,需要从材料配方设计、粉体制备、生瓷带流延到器件设计、加工及性能测试等环节进行反复实验,研发周期长、难度大。自1982年美国休斯公司开发出LTCC技术以来,世界各国在LTCC材料制备、LTCC生瓷带、生瓷带与金属电极浆料的共烧匹配性等方面投入巨资进行了研发。
Ferro(福禄)、DuPont(杜邦)、NEC(日本电气)、HitachiMetal(日立金属)、山村等公司都相继开始研制LTCC材料,开发出各种自有配方的低介电、低损耗的LTCC材料体系,并逐渐形成了陶瓷粉研发制备、生瓷带流延开发、LTCC器件制备及应用的整个产业链。国外厂商由于投入已久,在低温共烧介质材料、共烧工艺、产品质量和专利标准等方面均占领先优势。
随着LTCC市场的稳步增长,海外企业形成寡头垄断格局。从全球LTCC市场的占有情况来看,排名前9的厂商占据近90%市场份额,主要技术掌握在日本、美国和部分欧洲国家手中,产业集中度较高。以LTCC生产地区来看,全球第一大产区为日本,约占全球LTCC市场份额的60%,其次为欧洲与美国地区,约占全球LTCC市场份额的17%。
从厂商市占率来观察,全球第一大生产厂商为日系厂商村田,全球市占率约为30%,第二大厂商为日系厂商京瓷,全球市占率约为16%,第三大厂商为德国的博世,全球市占率约为8%,其他大厂还有日本TDK、太阳诱电和美国的CTS西迪斯公司。日本厂商位于全球LTCC产品市场与技术的主导地位。
日本村田是全球规模最大的MLCC厂商。自从LTCC出现以来,日本村田就一直保持世界第一的地位,全球市场占有率一直高于26%,在高端市场的占有率更高。村田公司采用低介电陶瓷材料和低阻抗银导体开发出独特的“零收缩LTCC”,能够将陶瓷收缩局限于Z方向(厚度方向),而且确保极佳的尺寸精度和表面光坦度,可靠性高,适用于汽车电子和射频电路。
图源自京瓷官网
京瓷公司生产出高强度材料(LTCCHard):GL330,该材料抗下落冲击能力强,是非常适用于移动电子设备用模块基板的材料。根据京瓷材料对比测试结果,如果将原来的LTCC替换为LTCC Hard,由于弯曲强度能提高一倍,在保持同等基板强度的条件下,基板厚度可减少约30%。
TDK公司提供LTCC技术的天线、滤波器、耦合器、双工器、平衡器等高频元件,在WLAN、蓝牙连接、导航以及汽车电子等应用中发挥着关键作用。该公司LTCC产品的最大优势在于能够将滤波器的尺寸做到很小,2017年研制的LTCC低通滤波器的尺寸仅为0.65mm×0.5mm。与以往的1005形状产品(长1.0mm&TImes;宽0.5mm&TImes;高0.4mm)相比体积减少51%。应用于智能手机、平板终端等移动设备的LTE高频电路部位
上述LTCC厂商在产品类别方面各有特点,日本村田主要研究低烧结收缩率的LTCC材料,京瓷公司主要生产LTCC陶瓷材料和LTCC基板。TDK公司研究LTCC器件的小型化,在智能手机和便携式移动终端等应用中具有优势。
随着电子信息技术的发展,全球LTCC市场规模逐年上升,仅9年时间LTCC总产值便翻了一倍,从2010年的6.2亿美元上升到2019年的12.4亿美元,年均复合增长率达到10%,到2022年有望达到15亿美元。
为了获得更大的带宽和更快的传输速率,无线通信系统的工作频率越来越高,5G和毫米波技术是正在大力发展的通信技术。同时,手机、智能可穿戴设备等消费电子产品的功能越来越复杂,体积也越来越小,这些因素均使得LTCC组件不断向模块化、小型化及高频化等方向发展。因此,开发具有更好温度稳定性、更低介电损耗、更低烧结温度的可适用于高频场景的低温共烧介质陶瓷材料,提升LTCC工艺技术水平和内部线路设计能力,减小LTCC元器件尺寸并进行更高密度集成是未来LTCC技术的发展趋势。
7月9日,风华高科LTCC事业部经理/技术总监黄昆将在第二届高端电子陶瓷MLCC、LTCC产业高峰论坛带来“浅谈我国无源元器件的机遇与挑战”的主题演讲,将全面分析我国无源元器件的发展及现状进行深度解析,欢迎大家前来分享交流。
活动推荐:
第二届高端电子陶瓷MLCC、LTCC产业高峰论坛
2021年7月9日(周五)
深圳 观澜 格兰云天酒店
时间
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议题
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演讲单位
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09:00-09:25
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开场介绍
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艾邦智造 江耀贵 创始人
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09:25-09:50
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浅谈MLCC未来发展趋势
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宇阳科技 陈永学 战略总监
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9:50-10:15
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MLCC高端关键生产装备国产化解决方案
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宏华电子 梁国衡 副总工程师
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10:15-10:40
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茶歇
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10:40-11:05
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应用于电子陶瓷领域的毕克产品介绍
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毕克化学 王玉立 博士
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11:05-11:30
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浅谈我国无源元器件的机遇与挑战
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风华高科 黄昆 LTCC事业部经理/技术总监
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11:30-11:55
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微波毫米波无源集成关键材料与技术
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南方科技大学工学院党委书记/副院长 汪宏 教授
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11:55-14:00
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午餐
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14:00-14:25
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封接玻璃作用机理及在电子元器件应用研究进展
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华东理工大学 曾惠丹 教授/博导
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14:25-14:50
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LTCC高频低介电常数陶瓷生料带
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上海晶材新材料 汪九山 总经理
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14:50-15:15
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稀土在先进电子陶瓷电容材料中的研究进展
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晶世新材料 程佳吉 教授
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15:15-15:40
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高性能电容器材料的应用研究
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上海硅酸盐研究所 陈学锋 研究员/博士
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15:40-16:05
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茶歇
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16:05-16:30
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MLCC产品失效分析和检测手段
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深圳纳科科技 段建林 总经理
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16:30-16:55
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物理气相法制备MLCC内外电极金属粉体
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江苏博迁新材料 江益龙 总经理
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16:55-17:20
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如何提升LTCC激光开孔效果对后段工艺良率影响
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东莞盛雄激光 王耀波 高级项目总监
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17:20-17:45
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MLCC在5G基站的应用及可靠性评估方法
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中兴 杨航 材料技术质量高级工程师
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17:45-20:00
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晚宴
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方式1:在线登记报名
报名链接:复制到浏览器报名或者扫描下方二维码即可报名
https://www.aibang360.com/m/100080?ref=109108
艾果果: 133 1291 7301;
邮箱:ruanjiaqi@aibang360.com
收费标准:
参会人数
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1~2个人
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3个人及以上
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7月7日前付款
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2500元/人
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2400元/人
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现场付款
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2800元/人
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2500元/人
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★费用包括会议门票、全套会议资料、午餐、茶歇等,但不包括住宿。
汇款方式及账户:(均可开增值税普通发票)
公对公账户:
名称:深圳市艾邦智造资讯有限公司
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注意:每位参会者均需要提供信息;
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原文始发于微信公众号(艾邦陶瓷展):LTCC材料及器件国外总体发展情况