EN
LTCC流延成型工艺解析与精密流延设备应用
2026年08月11日

LTCC(低温共烧陶瓷)技术是射频器件、多层陶瓷基板、无源集成器件、传感器封装领域的核心制造工艺。流延成型作为 LTCC 生瓷带制备的关键工序,直接决定生坯厚度均匀性、内部微观结构、烧结收缩一致性,深刻影响最终陶瓷器件的介电性能、尺寸精度与生产良率。本文系统梳理 LTCC 流延成型核心工艺理论,并结合量产装备,介绍适配 LTCC 生产的精密流延设备技术特点。

一、LTCC 流延成型工艺原理

流延成型(刮刀涂布法)是目前制备大面积、薄层陶瓷生坯最成熟的工艺路线。整套工序衔接于浆料制备之后、生瓷带裁切加工之前。
将经过球磨、充分分散、真空脱泡后的玻璃陶瓷复合浆料,通过稳压输送系统送至涂布工位;浆料均匀铺展在连续运转的 PET 承载膜上,依靠高精度刮刀控制湿膜厚度。带有湿浆料的载带持续进入分段式烘箱,溶剂按照预设曲线缓慢挥发,有机粘结剂在陶瓷颗粒之间形成连续网络结构,形成具备柔韧性、可进行打孔、印刷、叠压加工的陶瓷生瓷带。

流延成型工艺的核心目标:获得无气泡、无针孔、厚度均匀、内应力低、微观结构均匀的连续生坯带,尽可能降低后续烧结过程中翘曲、变形、介电性能波动等问题。

二、LTCC 流延浆料体系构成

适配 LTCC 工艺的浆料一般由无机粉体、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂五大组分组成。

1. 无机粉体:玻璃 - 陶瓷复合粉体,是 LTCC 生坯主体,保障材料介电指标,实现 900℃以下低温共烧;

2. 溶剂体系:多采用二元混合溶剂,调控挥发速率,匹配干燥工艺窗口;

3. 分散剂:改善粉体分散状态,抑制颗粒团聚,保证浆料稳定的流变特性;

4. 粘结剂:主流为 PVB 体系,赋予生坯足够机械强度,支撑后续多道加工工序;

5. 增塑剂:提升生坯韧性,缓解干燥产生的内应力,减少生带开裂、卷曲缺陷。

大量工艺研究表明,LTCC 流延浆料固相含量通常控制在 40%50% 区间,适宜粘度区间 8001200 mPas。浆料具备合适的触变性至关重要:粘度过高易引发陶瓷颗粒定向排布,产生烧结各向异性;粘度偏低则容易出现浆料流淌、表面缺陷增多。

三、LTCC 流延工序关键工艺控制要点

1. 涂布厚度控制

刮刀间隙是湿膜厚度最核心调节参数,干燥后生瓷带厚度遵循湿膜厚度乘以固相收缩系数。对于射频类高精度 LTCC 产品,生坯厚度微米级波动都会传导至成品基板,因此对刮刀调节精度、整机运行稳定性提出严苛要求。

2. 生产线运行速度

运行速度直接改变浆料受到的剪切作用。速度过快,陶瓷颗粒容易沿运动方向定向排列,造成平面两个方向收缩率不一致,器件烧结后出现翘曲;速度过低不仅降低产能,还易造成湿膜表层溶剂快速挥发,形成表面结皮,内部气体无法排出,诱发气泡、针孔。

3. 分段梯度干燥制度

梯度烘干是 LTCC 流延工艺重中之重。行业通用工艺思路为前段低温、中段升温、后段缓冷。前段低温缓慢挥发表层溶剂,避免表层快速固化封闭内部;中段完成大部分溶剂脱除;后段逐步降温释放生坯内部应力,降低卷曲、裂纹风险。单一恒定高温烘干极易造成生坯分层、鼓泡与纵向裂纹。

4. 生产环境与载带控制

流延工序建议在洁净环境内开展,粉尘会造成生坯表面麻点、杂质缺陷。同时车间温湿度需要稳定管控,湿度过高会造成浆料吸水,粘度持续漂移;载带采用恒张力控制,防止基带拉伸、抖动带来横向厚薄偏差。

图源:德龙实验型流延机

四、流延工艺缺陷对 LTCC 产品的影响

1. 厚度一致性差:多层基板叠层对位精度下降,通孔、线路图形出现偏移;

2. 颗粒取向与各向异性收缩:滤波器、天线等射频器件尺寸超差,批次一致性下降;

3. 坯体内部气孔、气泡:烧结后形成封闭气孔,增大介电损耗,降低击穿电压;

4. 生坯韧性不足、存在微裂纹:在裁切、打孔、丝网印刷阶段出现破损,直接拉低生产良率。

常见流延典型缺陷包含针孔、纵向条纹、厚薄不均、生带卷曲、表面麻点等,成因集中在浆料预处理、刮刀状态、烘干曲线、设备稳定性、车间洁净度五大维度。

五、适配 LTCC 量产的精密流延设备

图源:LTCC-浙江德龙流延机

工艺理论的落地,需要高性能自动化流延装备作为载体。浙江德龙科技 DL-LYJ 系列全自动精密陶瓷流延生产线,面向 LTCC 低温共烧陶瓷、HTCC 高温陶瓷、MLCC、压电陶瓷等先进电子陶瓷材料,兼顾研发打样与规模化量产需求,实现浆料供给、精密涂布、梯度干燥、在线测厚、分切、成品收卷一体化自动化运行。

整条产线由多个核心功能单元构成:密闭加压供料机组、伺服恒张力放卷单元、精密刮刀涂布单元、多分区独立控温烘箱、伺服纠偏系统、激光在线测厚单元、精密分切机构、成品收卷与边料回收机构。

核心设备优势

1. 微米级精密涂布单元
采用伺服驱动逗号刮刀,间隙调节精度可达 0.001 mm,支持超薄生坯稳定制备,可实现 5μm1200μm 区间生瓷带生产,覆盖绝大多数 LTCC 产品规格。

2. 分区独立可控热风烘箱
模块化分段加热结构,热风循环与温度分区独立可调,能够灵活设置 LTCC 材料专属梯度干燥曲线;烘箱负压排风设计,溶剂有序排出,有效抑制湿膜表面结皮、气泡缺陷。

3. 激光在线闭环测厚系统
实时连续采集干燥后生瓷带厚度数据,厚度异常自动预警,数据可联动刮刀调节,形成厚度闭环控制,持续稳定大批量生产状态下的厚度精度。

4. 全流程伺服恒张力输送系统
放卷、涂布、收卷全程张力精准管控,减少载带拉伸与震动,保障超薄生坯横向厚度均匀性,降低生坯形变概率。

5. 密闭防尘整机结构与工艺存储功能
封闭式机身结构适配洁净车间使用,减少粉尘引入;设备支持多套材料工艺参数存储,针对不同介电特性 LTCC 浆料可实现参数一键调用,方便材料迭代与快速换产。

主流量产机型有效涂布宽度可按需定制,生产线运行速度区间 0.0220 m/min,同时兼容低速研发试样与高速量产工况;适配浆料粘度范围广,能够匹配市面上各类商用 LTCC 玻璃陶瓷浆料体系。