多层片式复合器件的技术的研究.pdfVIP

2004年中国电子学会第十三届电子元件学术年会论文集 多层片式复合器件的技术研究 缪春林周济齐西伟崔学民 清华大学新型陶瓷与精细加工国家重点实验室 材料科学与工程学系 北京 100084 摘要： 本文主要研究了多层片式复合器件实现的两种技术途经．通过阐述、分析、比较 两种途经的优缺点，总结出多．层片武复合器件研究的技术关键。 关麓词：片武复合器件LC_媾波嚣界面 1．引言 现代电子信息技术向集成化、微型化、轻量化、数字化和多功能化与组装生产过程自动化 发展。推动电子元器件也向小型化、轻量化、多功能、高稳定方向发展，以适应整机生产自动 插装和高密度表面安装(SMT)的需要；从而使陶瓷元器件多层化，多层元件片式化，片式 元件集成化，集成元件模块化和多功能化成为发展的总趋势。目前开发人员正在加速开发高频、 超高速数字系统和微型小型化设计等电路元器件新技术，与此同时，元器件厂商也在全力提高 各种电路的元器件安装密度，因此发展复合元器件已成为当今发展的主流方向之一。 多层片式复合元件采用独石工艺将铁氧体、导体层、屏蔽层、陶瓷介质层和功能层交替叠 合共烧为一体可以构成多种复合元件，具有三端或多端电极引出和规则外行．避免各种异型结 构。实现自动高速贴装。电子器件的发展方向是向组件化、模块化、多功能化、无源元件集成 化、无源／有源元器件集成化发展。采用片式多层技术制备元器件具备低成本、大批量化优势． 例如将多层电容器与多层电感器复合、多层电容器与多层压敏电阻器复合后构成抗噪声EMI 滤波器等。目前己经出现了各种K／L／C组合件，国外著名公司采用LTCC(低温陶瓷共烧)技 术、薄膜集成技术、PCB集成技术、MCM多芯片组装技术做出了多种无源／有源集成模块， 并已付之应用．其发展前景不可限量。前些年TDK、MURATA等公司利用叠层共烧技术将 若干个L和C集成在一起．制出叠层型片式LC组合件，如低通滤波器、高通滤波器、带通 滤波器、陷波器、延迟线等【11。近几年技术上又有很大发展，尤其是LC滤波器在移动通信和 EMI对策中得到广泛的应用。村田公司生产的LC滤波器品种很多．频率覆盖范围从几十MHz 率(3GHz以上)开拓。为了适应电磁兼容的需求，TDK开发了多种EMI对策滤波器。并使之阵 列化，如将8个T形LC滤波器集成在8×2×2(ram)的装封内。预期达到的目标使用片式复合 电子元器件大大提高了电子线路的组装密度，提高了电子线路工作速度，改善了整机功能。 2多层片式复合器件实现的两种方法及其优缺点 2．1第一种方式 多层片式复合元件的第～种方式：是采用功能复合材料。该材料同时具有铁磁性和铁电性， 对外呈现良好的电感和电容特性。把该复合材料采用现有的名旱片考电感的生产工艺(流延工 艺)，在电路设计和印制内电极部分在现有丝网印刷稍作改进，就可以生产出多层片式Lc滤 波器。目前，国外在这方面已有相关的产品问世．如Delphi公司采用铁氧体和铁电体的复合 材料已生产出1206尺寸的产品。 采用多层片式复合元件的第一种方式的关键在于选择适宜的电感和电容材料。但相对与第 二种方式，由于采用复合材料，大量晶界的存在使得应力和应变得以有效抑制。由于自然界很 少存在这样的材料体系．因此。对于该材料的研究主要集中在两个方面：第一方面是采 用固溶体的方式；第二个方面是采用两相复合的方法。对于采用固溶体的方法．已有许多文献 报道【2—5】，研究的热点在于从本质上揭示铁电铁磁共存图的本质以及潜在的应用。该方法的 不足在于所制备的材料的电磁性能太小如在室温剩余极化强度Pr仅为2 5p_C／cm，剩余磁化强 度Mr仅为o 2emu／g。此外，无法利用现有的MLCI工艺生产出真正的产品。 而对于采用两相复合的方法来实现电感和电容两种特性复合材料的报道则很少，虽然有产 理论上对铁电、铁磁复合材料的复合磁导率和介电常数进行了计算，和试验数据在某些频段能 够很好的拟合；但在他们的理论公式中，没有和材料显微结构相关的参数，实际材料体系显微 结构千差万别。局限了该理论的应用。南策文教授等人【8】对铁电、铁磁复合材料的耦合性能． 基于多重散射的方法，采用格林函数和材料的本征参数，提出了他们的理论，并能够对复合材 料的耦合性能如压电系数、热释电系数以