科技專案成果

工研院 ▶ 開發低溫共燒陶瓷(LTCC)5G毫米波技術

 技術特色 
整合材料、設計、製程、量測四大面向，將低溫共燒陶瓷(LTCC)應用於5G毫米波通訊，為毫米波通訊射頻前端應用提供完整的解決方案。

 產業擴散  
整合我國射頻被動元件大廠十多家廠商，共組超低損耗低溫共燒陶瓷毫米波整合模組產業聯盟，加速布局毫米波通訊拓展與布局。

邁入智慧物聯網時代，加速未來5G進展。5G毫米波擁有更快的傳輸速率、更低延遲、更大頻寬，而被視為進階的5G通訊，亟需新的材料技術。在經濟部技術司科技專案支持下，工研院投入低溫共燒陶瓷(LTCC)技術應用於5G毫米波通訊，榮獲2022年全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)，以創新技術搶進次世代通訊市場。

工研院材化所副組長盧俊安說明，LTCC是以陶瓷作為電路基板材料，陶瓷材料具有高強度與成型性佳的優勢，LTCC技術是為了有效與低導電度且熔點低之銀或銅金屬電極共燒，故將電子級陶瓷燒結溫度從高達1,600度降至800多度的一種材料與製程技術，保持了陶瓷原有的高頻、高速傳輸、耐高溫、低損耗等特性，「應用在5G毫米波，是相當具有優勢的材料。」
 

▲ 模組化毫米波AiP天線單元，讓毫米波陣列如拼裝樂高一樣簡單有趣。
 

整合四大面向 齊備研發能量

「工研院發展低溫共燒陶瓷技術已整整超過30年！」盧俊安表示，LTCC技術包含材料、設計、製程、量測共四大面向，為了協助產業自主研發關鍵技術，工研院早在行動通訊開始起步時便積極投入，在通訊技術發展上，促成國內被動元件模組產業將LTCC導入國際手機大廠供應鏈。後續更透過長期與通訊產業合作，進一步發展出LTCC高頻量測、設計及製程等多項核心技術。

現階段工研院在5G毫米波LTCC的發展上，有兩大策略，第一是特用通訊零組件的開發，團隊成功打造世界最小的毫米波濾波器，有效縮小元件面積達50％，同時開發一系列高頻寬帶通濾波器與特規高效能濾波器、分頻器等，國內合作廠商已送樣到國際大廠進行驗證。第二是投入天線模組封裝(AiP)技術，也就是將天線模組零組件化，廠商可直接購入整顆具天線陣列之模組，縮短研發時間，目前也和國內天線模組廠展開合作。
 

▲ 材料、製程與設計的完美匹配，協助國內廠商切入高價值的毫米波通訊頻段。
 

攜手國際大廠 開發創新應用

看好我國通訊研發能量，全球LTCC材料大廠塞拉尼斯Micromax（原杜邦微電路與元件材料）三年前主動聯繫工研院，雙方展開合作，共同評估塞拉尼斯Micromax的材料，在LTCC天線封裝應用的可行性。透過工研院毫米波電路設計等技術，在雙方反覆測試、調整材料配方與驗證系統下，最終開發出可運用於5G毫米波的通訊元件時，具有優異的高效率、低功耗及高穩定性，有利廣泛應用在智慧型手機、客戶端設備、智慧工廠和5G基地台等。

盧俊安指出，藉由與國際大廠合作，不僅協助全球探索更多LTCC材料的全新應用，更能加速我國通訊產業切入「非手持式行動通訊裝置」市場，如小基站、無線射頻單元及用戶終端設備的中繼裝置。未來有助國內小型IC設計公司開發網通晶片模組，無須受限半導體的封裝及數量門檻，少量多樣也能生產，快速導入終端硬體裝置市場，搶攻全球開放式無線電接取網路(O-RAN)商機。

工研院還整合臺灣射頻被動元件大廠華新科技、台灣杜邦、円通科技及連騰科技等十多家廠商，共組超低損耗低溫共燒陶瓷毫米波整合模組產業聯盟，一起打團體戰，為我國5G產業帶來新的成長動能。
 

• 成果案例出處：2022科技專案執行年報