LTCC材料系統(tǒng)由多個層次的陶瓷層和金屬層組成，通過共燒工藝將它們結(jié)合在一起。

“這個材料包括生瓷加漿料。生瓷可以理解為一張紙，它的樣子也和紙一樣，漿料就相當(dāng)于用于紙上寫字的油墨?！敝袊ú目傇罕本┓止綥TCC團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人徐博向《中國建材》雜志記者介紹，LTCC材料系統(tǒng)可以形象地理解為漿料在生瓷這張“紙”上畫各種線，即各種電路，幾十層的“紙”疊在一起燒結(jié)之后，就成了一個很薄的陶瓷板。這薄薄的陶瓷板里面卻包含了非常復(fù)雜的電路，能夠達(dá)到高度集成，可靠性極高。

LTCC生瓷的主要組分是高品質(zhì)玻璃粉，最早在1980年由美國休斯公司用于衛(wèi)星電路基板。它需要與不同功能的金漿、銀漿、電阻漿匹配共燒，并實(shí)現(xiàn)30層以上電路的立體集成，因而具有極高技術(shù)難度。目前，LTCC主流材料主要為美國Ferro（福祿）公司的A6系列，以及美國杜邦公司的951和9K7。他們的產(chǎn)品經(jīng)過了數(shù)十年的迭代優(yōu)化，形成了匹配性優(yōu)異的生瓷和漿料體系，占據(jù)了大部分的市場份額。國內(nèi)電子企業(yè)、研究所進(jìn)口了大量的LTCC生產(chǎn)線，但作為基礎(chǔ)材料的生瓷和配套漿料長期依賴進(jìn)口，存在極大的自主保障隱患。

2016年開始，中國建材總院先后承擔(dān)了兩個有關(guān)LTCC材料研發(fā)的國家重點(diǎn)項(xiàng)目，第一個項(xiàng)目是生瓷的研發(fā)，第二個項(xiàng)目則是整套LTCC材料的攻關(guān)。2022年項(xiàng)目全部完成。

在國家重點(diǎn)項(xiàng)目支持下，通過自主研發(fā)，中國建材總院攻克了基礎(chǔ)玻璃高品質(zhì)批量制備和生瓷帶收縮率精確控制等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出耐高過載（TD17）和高頻封裝（TD20）兩類LTCC生瓷帶，性能達(dá)到或超過國外同類產(chǎn)品，并研制了系列化的配套銀漿、金漿和電阻漿料。

“我們的產(chǎn)品不是簡單的原位替代，而是在國外成熟產(chǎn)品的基礎(chǔ)上有很大的提升，中間有很多技術(shù)創(chuàng)新。主要體現(xiàn)在降低應(yīng)用成本、提高可靠性等方面。”徐博說。

與進(jìn)口產(chǎn)品相比，中國建材總院開發(fā)的銀表漿具有更為優(yōu)異的耐腐蝕性能，可制備全銀體系的電路基板，僅通過化學(xué)鍍工藝制備表面金層，避免使用昂貴的金漿，能夠降低LTCC基板生產(chǎn)成本50%～70%。

市場破局

與傳統(tǒng)印刷電路板相比，LTCC可實(shí)現(xiàn)更高集成度、更高可靠性封裝，近年來逐步用于民用5G基站、無人駕駛等領(lǐng)域的大功率集成電子器件，具有廣闊的市場前景。

我國對LTCC材料的研發(fā)高度重視，已出臺多項(xiàng)鼓勵政策。2024年2月，由國家發(fā)改委發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2024年本）》正式實(shí)施，文件明確提到要加快推進(jìn)低溫共燒陶瓷（LTCC）、高溫共燒陶瓷（HTCC）及配套漿料和相關(guān)材料等工業(yè)陶瓷技術(shù)開發(fā)與生產(chǎn)應(yīng)用。

中國建材總院是我國最早一批從事電子封裝玻璃研發(fā)的科研機(jī)構(gòu)。自上世紀(jì)60年代以來，先后承擔(dān)了50余項(xiàng)封裝玻璃科研任務(wù)，開發(fā)了60多個品種的封裝玻璃，填補(bǔ)10余項(xiàng)國內(nèi)空白，形成了系列化的電子封裝玻璃產(chǎn)品體系，為航天、航空等行業(yè)開發(fā)出多個“國內(nèi)首創(chuàng)”的電子封裝玻璃品種。

歷史積淀加上科研人員的不懈努力，也就不難理解中國建材總院為什么能實(shí)現(xiàn)LTCC材料的成功研發(fā)?？蒲械某晒κ堑谝徊?，市場應(yīng)用是中國建材總院未來要著力拓展的方向。

徐博告訴《中國建材》雜志記者，通過實(shí)際應(yīng)用，研發(fā)團(tuán)隊(duì)得到了寶貴的反饋和數(shù)據(jù)，對于后續(xù)的研發(fā)和改進(jìn)都起到了非常重要的作用。如TD20和TD17系列生瓷和銀漿、電阻漿已用于雷達(dá)微波組件的化學(xué)鍍基板，正在逐步替代昂貴的金漿，為電子、航空、航天等單位提供可靠的原材料渠道。

在LTCC研究的基礎(chǔ)上，中國建材總院還開展了電路基板3D打印成型技術(shù)研究，探索了未來電路基板成型新途徑；開發(fā)了氧化鋁黑瓷、氧化鋯增韌氧化鋁（ZTA）等HTCC材料，其中，ZTA材料的抗折強(qiáng)度可達(dá)600Mpa以上，為傳感器、電子器件管殼的小型化、輕量化提供了國產(chǎn)新材料。徐博透露，更多的用戶也開始關(guān)注國產(chǎn)材料，無鉛的TD20材料還用到了民用微器件領(lǐng)域。

“現(xiàn)有材料要做精做細(xì)，用可靠、穩(wěn)定的產(chǎn)品去服務(wù)更多客戶，另外還要把我們的長處做得更強(qiáng)?！毙觳┍硎荆琇TCC材料上游的高端原材料玻璃粉和瓷粉是中國建材總院的強(qiáng)項(xiàng)，也是國內(nèi)民用市場所欠缺的。未來，團(tuán)隊(duì)在把上游原材料做得更扎實(shí)的同時，也要往下游不斷開拓材料應(yīng)用領(lǐng)域，為國產(chǎn)LTCC材料的發(fā)展注入新的活力。