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1、LTCC教育訓練資料Low-Temperature Co-fired Ceramics 低溫共燒陶瓷何謂LTCC?定義: LTCC係 Low-Temperature Cofired Ceramics 英文縮寫。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、阻抗轉換器、濾波器(filter)、偶合器(coupler)等被動元件內埋入多層陶瓷基板中，應用金、銀、銅等金屬當作內外層電極、以平行印刷模式塗佈電路，於攝氏850900C 的燒結爐中燒結而成陶瓷元件或基板。ConfidentialLTCC的優點與應用優點: LTCC產品有低介電常數，低介電損失，高頻特
2、性良好的特點，適用於高頻電路.可內埋被動元件具有省空間、降低成本的優點。且陶瓷與矽的材質極接近，適合與IC晶片連接。應用: 目前LTCC技術的主要應用市場是在體積輕薄短小的可攜式產品上，是無線通訊模組的技術趨勢。在未來消費性電子產品輕薄短小的趨勢下，低溫共燒電子陶瓷(LTCC)製程與應用將會更廣泛。 ConfidentialLTCC基板的剖面結構如下圖所示:LTCC基板結構圖DielectricsL1 viaL1 外層導體 (SMD PAD)L2 內層導體L7 外層導體(BGA PAD)L7 防焊 Overcoat glassL6 viaL1L2L3L4L5L6Confidential燒結前燒
3、結後燒結前燒結後Alumina SheetConfidential無收縮製程於Green sheets最外層加Alumina sheets.控制X,Y方向收縮.無收縮製程無收縮製程收縮製程收縮製程收縮製程與無收縮製程資料提供:MKEX,Y,Z 各收縮1520%只有Z收縮約40%Confidential燒結前無收縮製程 NS-LTCC：100mm 6x6=36Modules(Part Size：15mm ) 傳統製程 LTCC：100mm 5x5=25Modules (Part Size：17.3mm )燒結後無收縮製程 NS-LTCC：100mm 6x6=36Modules(Part Size
4、：15mm)無收縮製程 LTCC：85mm 5x5=25Modules(Part Size：15mm)無收縮製程NS-LTCC傳統製程LTCC收縮率收縮率 ：99.8%收縮率收縮率 ：約約85%無收縮製程 NS-LTCC 可獲得比較多的產量(模組數).基板有效使用面積比較資料提供:MKEConfidential0.12無收縮製程NS-LTCC（）（）無收縮製程NS-LTCC有低收縮率及低誤差的優點收縮製程LTCC0.05150.5+/-+/-收縮率誤差無收縮製程優點資料提供:MKEConfidentialLTCC製程流程圖低溫陶瓷粉末+有機/無機添加劑漿料刮刀成型Green sheet Via
5、/Inner Paste Functional Phase /Binder/VehicleMixingPaste productionLTCC基板製造流程ConfidentialGreen sheet簡介定義: Green sheet 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-1000 Green sheet而言.主要成分是玻璃粉.氧化鋁粉.壓克力樹脂及添加特定的黏結劑及有機/無機溶劑.ConfidentialGreen sheet簡介製程流程: 使用球模機將原料混合攪拌成漿料.然後用刮刀成型機刮成不同厚度的Green sheet同時貼附PET
6、film 作為保護支撐. 最後裁切成客戶指定的尺寸.尺寸規格: 目前量產的LSCR6001&5970系列產品所使用的green sheet (LSZECN 175AB)規格為126mm(長)* 126mm(寬)*175um(厚).用來支撐Green sheet的PET film約為70um.Total約245um.PET film126mm低溫陶瓷粉末+有機/無機添加劑漿料刮刀成型Confidential NC Puncher簡介 NC puncher:使用沖床原理.用指定尺寸的 pin & die將green sheet打穿.(Pin & Die規格:0.13.0mm)優點:孔徑準確.缺點:
7、作業速度慢.耗材昂貴.PET filmGreen sheetPinDieVacuumConfidentialLaser Puncher簡介Laser puncher:使用雷射光束將green sheet 燒穿.(孔徑較大者必須使用環繞方式作業).優點:速度快.耗材少.缺點:孔徑有Taper問題.精確度較NC差.以光熱能燃燒方式作業.容易產生異物.雷射光束PET filmGreen sheetVacuum雷射打孔切片寫真ConfidentialMitsubishi雷射打孔機系統構造X-Y 床台掃描鏡折射鏡fLensY YX XGreen sheet雷射光束發振器像轉映光学系NC 控制器XY 準直
8、鏡Mask双光束装置(特別附件)資料提供:新武機械ConfidentialMitsubishi雷射打孔機掃描方式資料提供:新武機械ConfidentialVia printing 填孔印刷工程簡介目的:將Via Paste (DuPont 6418)填入 via hole中.作為層與層之間電路相連接的垂直電路.作業方式如下圖所示:Porous table多孔台板Special paperDB squeegeeVia paste DuPont 6418Vacuum 真空吸引Metal mask 印刷鋼版DB squeegee DB50ConfidentialVia filling 填孔印刷工程要
9、點製程要點:1.印刷時,必須每印1片,就更換special paper.因為via paste會透過via hole沾附於special paper上. 若沒更換. 會污染下一張 green sheet.2.Green sheet擺放方向:印刷時PET film朝上.印完後,拿取動作必須注意.避免Green sheet 回黏到Special paper 造成雙影.3.置放時間:印刷後3小時內進行乾燥工程.4.乾燥條件: 60C 5C 35 5分鐘5.堆疊前Green sheet應避免放至於空調送風口.或長時間暴露於流通的空氣中.以免導體發生氧化作用.(變色)ConfidentialInner
10、printing內層印刷工程簡介內層印刷項目:內層導體/介電體/側面電極/保護體.等印刷.製程要點:1.整面佈滿的線路層(例:L4,L14).印刷中停滯時間不可太久.否則網板上的paste容易蔓延開來造成短路或間距不足.2.置放時間:印刷後3小時內進行乾燥工程.3.乾燥條件: 60C 5C 35 5分鐘4.堆疊前Green sheet應避免放至於空調送風口.或長時間暴露於流通的空氣中.以免導體發生氧化作用.(變色)Micro squeegee B70ConfidentialPre-lamination 預壓工程簡介堆疊:以2.0mm 孔套於堆疊定位pin上作為定位.並以0.5mm 孔作為疊層對
11、位基準,將內層依序疊合起來.預壓:預熱85 5C.以6kg/cm壓力進行預壓(持壓15秒).目的在確保堆疊完成的green sheet在脫離堆疊治具後,不會散開或疊層偏移. X2Al2o3 Sheet X2PET filmPET filmConfidentialPre-cutting預切工程簡介目的: 預壓後將Green sheets 與 alumina sheets的四邊切齊.以確保產品壓合時.不會因Green sheets參差過大而無法放入壓合治具. 預切尺寸過大容易造成基板內縮.太小則容易造成基板外擴.)ConfidentialLamination壓合工程簡介壓合製程流程: 將預壓完成的
12、Green sheet 逐段預熱加熱至85 5C使其軟化並增加黏性.以155kg/cm壓力加壓持壓2分鐘.將Alumina sheets與Green sheets緊密壓實.壓合完成後冷卻降溫至40C以下,使治具不燙手易於作業,且降溫後使產品硬化不易變形.載入/取出 預熱 壓合 冷卻4085C8540C85C40C 自動壓合機流程ConfidentialLamination壓合工程簡介影響壓合結果的因素:1.加熱(產品)溫度.2.壓合壓力,持壓時間.3.治具尺寸,預切尺寸.4.治具平面度, 壓合模具平行度與平面度.TOP NO:1 NO:2 NO:3NO:4 NO:5 產品Figure -1壓合
13、治具與產品擺放作業標準Confidential上圖是信通量產使用之green sheet(175AA)與 alumina sheet(300AA)的溫度重量關係曲線.1.溫度上升至150C時.材料重量有些微下降.此時乃部分揮發性溶劑開始排出.2.300C400C之間重量急速下降.顯示此時有大量的有機無機溶劑被排出.3.400C 以上則重量變化趨於緩和.脫脂工程參考TG曲線及Via & inner paste 特性作成 Burnout profile. Green sheet TG 曲線圖 資料提供:NEGConfidential脫脂工程要點:1.溫度曲線 Temperature profile
14、 (27hours burnout profile :如下圖)2.排氣流量 air flow (3.6M/sec)3.產品擺放位置.温度（）時間（）条件：開將TG曲線變化最劇烈的升溫區段時間拉長.降低溶劑瞬間大量排出對產品的衝擊(Via void氣孔.板彎.破裂.等等)Burnout 脫脂工程要點資料提供:MKEConfidentialSintering 基板燒結工程簡介目的:基板經脫脂工程將有機&無機添加劑排出後.升溫至900 並持溫15分鐘,使基板中玻璃.氧化鋁.paste.等等進行共燒(Co-fired)結合.溫度曲線:下圖是目前信通量產所使用的燒結溫度曲線.01020304050607
15、080901001101201301402004006008001000INOUTABC条件A分分温度域、deg分分分CB資料提供:MKEConfidentialAlumina removing 水洗工程簡介目的:將(Alumina sheet) 氧化鋁層以噴沙水洗方式去除. (前面提到過,使用氧化鋁層(Alumina sheet)目的是在控制收縮,所以脫脂燒結後. Alumina sheet便已功成身退,必須將其洗淨以便進行外層印刷.)水洗工程要點:1.氧化鋁漿濃度 Slurry concentration (120130g/100CC)2.輸送帶速度Conveyer speed3.搖擺速度
16、Swing speed4.噴槍壓力Pressure (46Mpa)5.噴槍高度Gap(45 Cm)6.品質重點:外觀及基板厚度 (1.34 0.1mm)ConfidentialScriber 外形切割工程簡介目的:脫脂燒成後,板邊容易產生彎翹現象.將此部分切除以利外層印刷.(Scriber 使用鑽石刀片在基板上畫線.破壞基板表面結構.並非切斷.)下圖為Scriber程式分段設定說明:ABCDEF118mm+0.50-0.100-1.512-2 -10+1.51.34mmConfidentialScriber切割尺寸標準外形切割尺寸標準:X=110mm,Y=100mm,C=3mm,公差= 0.5
17、mm.折板方向:由切割面L1折向L15.33C3L1L15切割線折板治具折板方向ConfidentialTop printing 外層印刷簡介外層印刷泛指印在基板表層的導體或非導體.依功能性大致可分為下列幾種:導體: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SMD PAD或線路為主) 及焊錫面Solder side(下層:一般以印刷BGA或線路為主).誘電體:一般以黑色絕緣paste為主.主要功能是作為一些 SMT.O/S tester 或其他後處理製程對位點的底色記號.防焊層(over-coat glass):一般以綠色絕緣paste為主
18、.主要功能是防止銲錫時,兩個相鄰的電路形成錫橋(Bridge)導致短路.文字層:一般以白色絕緣paste主:主要功能是零件名稱.編號.版本標示記號或其他文字敘述.電阻體(Resistor):一般以黑色電阻體paste為主.用以取代SMD電阻.Confidential模組電路測試流程: 夾板CCD模組對位測試(OPEN 上/下/左/右偏移30um複測)列表.測試項目:1.導通測試:主要測試與外層電路相通的電路(導通阻抗50以下)測試電壓250V.2.絕緣測試:主要測試相鄰且不導通的電路之間的絕緣阻抗(絕緣阻抗10M 以上)測試電壓250V.NG 找點時,請參照RJ-1758點位圖找出問題點.判斷是外觀不良或內層不良.各點詳細電路連接內容.必須使用IGI CAM作分析.通常NG發生可能原因有:外層電路.內層電路.VIA.或測試治具不良. Module模組電路測試Confidential
