前言：在微电子技术向三维异构集成演进的关键阶段，低温共烧陶瓷（LTCC）和高温共烧陶瓷（HTCC）技术在规模化生产中占主导，但其二维层压-烧结工艺存在局限性，导致电气布线受限，面临几何自由度不足、集成密度瓶颈和异质集成障碍等挑战，特别是在红外焦平面阵列（FPA）的异质集成中，传统平面中介层难以满足曲面探测器的精准对接需求，导致信号路径和阻抗匹配问题。
3D打印优势：成本低，研发周期短
传统工艺（干压成型、流延层压）面临两大瓶颈：一是复杂结构难实现（内部微通道直径 <0.5mm 时成型率 < 50%）；二是小批量成本高（模具费 5-10 万元，研发周期 3-6 个月）。而陶瓷增材制造技术（尤其是光固化陶瓷 3D 打印、SLA 陶瓷技术）凭借 “无模成型 + 微米级精度”，将封装壳研发周期缩短至 1-2 周，小批量成本降低 60%。
LTCC 3D 打印的技术原理与核心步骤
LTCC 3D 打印的核心是 “光敏 LTCC 浆料的逐层固化 + 低温共烧”，需精准控制材料、成型、后处理三大环节。
图源：奇迹三维
(1) 光敏 LTCC 浆料制备
LTCC 浆料由陶瓷粉体（如 Al₂O₃、堇青石）、玻璃相（如硼硅酸盐玻璃）、光敏树脂及分散剂组成。
•玻璃相占比 20-40%（决定共烧温度，占比越高烧温越低），陶瓷粉体粒径控制在 1-5μm（保证浆料流动性与烧结致密性）；
•光敏树脂需匹配陶瓷粉体折射率，避免固化时出现 “光散射”，调整环氧丙烯酸酯树脂配比，使浆料固化深度偏差≤3μm；
•浆料黏度需稳定在 3000-6000cP（适配光固化打印喷头），在实践中，针对浆料沉降问题，通过添加改性磷酸酯类分散剂，可将粉体沉降速率降低 80% 以上。
(2) 光固化成型
采用 SLA 陶瓷技术或 DLP（数字光处理）技术
•层厚设置为 20-50μm（兼顾打印效率与结构精度），成型精度可达 ±5μm，能实现直径≥100μm 的内部微通道；
•曝光能量需根据浆料陶瓷含量调整（如陶瓷含量 60% 时，曝光能量控制在 15-20mJ/cm²），避免因能量不足导致层间结合差；
•针对复杂构件（如多层 LTCC 基板），采用 “支撑结构优化设计”，减少打印后支撑去除对构件的损伤。
(3) 脱脂与共烧
•脱脂阶段：采用 “分段升温” 策略，从室温升至 450℃，升温速率 0.3-0.8℃/min，避免树脂快速分解产生开裂，脱脂率可达 95% 以上；
•共烧阶段：峰值温度 800-880℃，保温 2-4h，升温速率 1-2℃/min，通过预烧陶瓷粉体（预烧温度 600-700℃），可将总收缩率控制在 8-12%，远低于传统工艺的 15-20%。
未来发展
LTCC 3D 打印技术正朝着 “多层集成化”（如集成传感器、天线的一体化 LTCC 构件）、“大尺寸制备”（如尺寸≥300mm 的基板）、“多功能化”（如兼具介电与导热功能）方向发展，未来将在 6G 通信、新能源汽车电子等领域释放更大价值，但行业仍面临挑战：一是高频率（≥10GHz）下 3D 打印 LTCC 的介电损耗控制难度大；二是大尺寸构件共烧时的温度场均匀性难以保障；三是光敏 LTCC 浆料的成本高于传统浆料（约 1.5-2 倍）。
来源：奇迹三维
推荐活动一：展会同期论坛-第六届LTCC/HTCC产业论坛
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