LTCC产品性能好坏完全依赖所用材料的性能。LTCC陶瓷材料主
要包括，LTCC基板材料、封装材料和微波器件材料。

　　介电常数是LTCC材料关键指标

　　介电常数是LTCC材料最关健的性能。要求介电常数在2～20000
范围内系列化以适用于不同的工作频率。例如相对介电常数为3.8的
基板适用于高速数字电路的设计；相对介电常数为6～80的基板可很
好地完成高频线路的设计；相对介电常数高达20000的基板，则可以
使高容性器件集成到多层结构中。高频化是数字3C产品发展必然的趋
势，发展低介电常数(ε≤10)的LTCC材料以满足高频和高速的要求是
LTCC材料如何适应高频应用的一个挑战。FerroA6和DuPont的901
系统介电常数为5.2～5.9，ESL公司的4110-70C为4.3～4.7，NEC
公司LTCC基板介电常数为3.9左右，介电常数低达2.5的正在开发。
　　谐振器的尺寸大小与介电常数的平方根成反比，因此作为介质材
料时，要求介电常数要大，以减小器件尺寸。目前，超低损耗的极限
或超高Q值、相对介电常数(>100)乃至>150的介质材料是研究的热点。
需要较大电容量的电路，可以采用高介电常数的材料，也可在LTCC介
质陶瓷基板材料层中夹入有较大介电常数的介质材料层，其介电常数
可在20～100之间选择。介电损耗也是射频器件设计时一个重要考虑
参数，它直接与器件的损耗相关，理论上希望越小越好。目前，生产
用于射频器件的LTCC材料主要有DuPont(951，943)，Ferro(A6M，
A6S)，Heraeus(CT700，CT800和CT2000)和Electro
-science Laboratories。他们不仅可以提供介电常数系列化的LTCC
生瓷带，而且也提供与其相匹配的布线材料。

　　热机械性能影响LTCC可靠性

　　材料的许多热机械性能也是影响LTCC器件可靠性的一个主要因素，
其中最关健的是热膨胀系数，应尽可能与其要焊接的电路板相匹配。
LTCC、氧化铝和其他陶瓷材料的TCE接近Si、砷化镓及磷化铟的TCE值，
从而可以减小机械应力，应用在大尺寸的晶片上不需要使用有机叠层。
同时，减小热不匹配性可以增强机械的整体性，降低温度特性的变化，
以及增加数位、光学和电子技术的集成能力。
　　谐振频率的温度系数(τf)尽可能的小，大约在10-6数量级，最
好为零。此外，考虑到加工及以后的应用，LTCC材料还应满足许多机
械性能的要求，如弯曲强度σ、硬度Hv、表面平整度、弹性模量E及
断裂韧性KIC等等。
　　目前，LTCC陶瓷材料主要是两个体系，即“微晶玻璃”系和“玻
璃+陶瓷”系。采用低熔点氧化物或低熔点玻璃的掺杂可以降低陶瓷
材料的烧结温度，但是降低烧结温度有限，而且不同程度地会损坏材
料性能，寻找自身具有烧结温度低的陶瓷材料引起研究人员的重视。
此类材料，正在开发的主要品种为硼酸锡钡(BaSn(BO3)2)系和锗酸盐
和碲酸盐系、BiNbO4系、Bi203-ZnO-Nb205系、ZnO-TiO2系等陶瓷
材料。近年来，清华大学周济课题组一直致力于这方面的研究。

　　共烧材料的匹配是热点

　　Cu、Ni、Ag LTCC材料研究中的另一个热点问题就是共烧材料
的匹配性。将不同介质层(电容、电阻、电感、导体等)共烧时，要控
制不同界面间的反应和界面扩散，使各介质层的共烧匹配性良好，界
面层间在致密化速率、烧结收缩率及热膨胀速率等方面尽量达到一致，
减少层裂、翘曲和裂纹等缺陷的产生。
　　一般说，利用LTCC技术的陶瓷材料收缩率大约为15%～20%左右。
若两者烧结无法匹配或兼容，烧结之后将会出现界面层分裂的现象；
如果两种材料发生高温反应，其生成的反应层又将影响原来各自材料
的特性。对于不同介电常数和组成的两种材料的共烧匹配性以及如何
减少相互间的反应活性等是研究的重点。
    Dupont公司研发的控制收缩烧结技术已应用于60%LTCC基板和30%
的LTCC电路产品中。
　　目前，如何实现基片与布线共烧时的收缩率及热膨胀系数匹配问
题是重要挑战，它关系到多层金属化布线的质量。LTCC共烧时，基片
与浆料的烧结特性不匹配主要体现在三个方面：第一，烧结致密化完
成温度不一致；第二，基片与浆料的烧结收缩率不一致；第三，烧结
致密化速度不匹配。这些不匹配容易导致烧成后基片表面不平整、翘
曲、分层。不匹配的另一个后果是金属布线的附着力下降。Heraeus
公司由于推出HeraLocktape系统而排名第一。这种LTCC材料和银
导线完全和目前LTCC工艺兼容，在X-Y方向上有小于0.2%的收缩，收
缩的变化量小于0.014%。对于传统材料，8英寸的薄片在边缘就会有
8mil配准误差。这种新的材料，配准误差小于0.5mil。Heraeus公
司已推出零收缩的CT800系列产品。