LTCC materiaalvereistes

LTCC materiaalvereistes
Die vereistes vir materiaaleienskappe van LTCC -toestelle sluit in elektriese eienskappe, termomeganiese eienskappe en proseseienskappe.

Die diëlektriese konstante is die mees kritieke eienskap van LTCC -materiale. Aangesien die basiese eenheid van die radiofrekwensie-apparaat-die lengte van die resonator omgekeerd eweredig is aan die vierkantswortel van die diëlektriese konstante van die materiaal, as die werkfrekwensie van die toestel laag is (soos honderde MHz), as ‘n materiaal met ‘n lae diëlektriese konstante word die toestel gebruik Die grootte sal te groot wees om te gebruik. Daarom is dit die beste om die diëlektriese konstante te serialiseer om by verskillende werkfrekwensies te pas.

Dielektriese verlies is ook ‘n belangrike parameter wat in die ontwerp van radiofrekwensie -toestelle in ag geneem word, en dit hou direk verband met die verlies van die toestel. In teorie, hoe kleiner hoe beter. Die temperatuurkoëffisiënt van die diëlektriese konstante is ‘n belangrike parameter wat die temperatuurstabiliteit van die elektriese werkverrigting van die radiofrekwensie -apparaat bepaal.

Om die betroubaarheid van LTCC-toestelle te verseker, moet baie termo-meganiese eienskappe ook in ag geneem word by die keuse van materiale. Die mees kritieke een is die termiese uitbreidingskoëffisiënt, wat soveel as moontlik moet ooreenstem met die kring wat soldeer moet word. Boonop moet LTCC -materiale, met inagneming van verwerking en toekomstige toepassings, ook aan baie meganiese prestasievereistes voldoen, soos buigsterkte σ, hardheid Hv, oppervlakvlak, elastiese modul E en breukhardheid KIC ensovoorts.

“Prosesprestasie kan oor die algemeen die volgende aspekte insluit: Eerstens kan dit by ‘n temperatuur onder 900 ° C in ‘n digte, nie-poreuse mikrostruktuur gesinter word. Tweedens moet die verdigtingstemperatuur nie te laag wees nie, om nie die ontslag van organiese materiaal in die silwer pasta en die groen band te voorkom nie. Derdens, nadat die toepaslike organiese materiaal bygevoeg is, kan dit in ‘n eenvormige, gladde en sterk groen plakband gegiet word.

Klassifikasie van LTCC -materiale
Tans bestaan ​​LTCC-keramiekmateriaal hoofsaaklik uit twee stelsels, naamlik die “glaskeramiek” stelsel en die “glas + keramiek” stelsel. Deur te smelt met lae-smeltende oksied of lae-smeltende glas kan die sintertemperatuur van keramiekmateriale verminder word, maar die verlaging van die sintemperatuur is beperk en die werkverrigting van die materiaal sal in verskillende mate beskadig word. Die soektog na keramiekmateriaal met ‘n lae sintertemperatuur het die aandag van navorsers getrek. Die belangrikste variëteite van sulke materiale wat ontwikkel word, is barium tinboraat (BaSn (BO3) 2), germanate en tellurate reeks, BiNbO4 reeks, Bi203-Zn0-Nb205 reeks, ZnO-TiO2 reeks en ander keramiek materiale. Die afgelope paar jaar het Zhou Ji se navorsingsgroep aan die Tsinghua Universiteit hom daartoe verbind om navorsing op hierdie gebied te doen.
LTCC materiaal eienskappe
Die prestasie van LTCC -produkte hang heeltemal af van die prestasie van die materiaal wat gebruik word. LTCC -keramiekmateriaal bevat hoofsaaklik LTCC -substraatmateriaal, verpakkingsmateriaal en materiaal vir mikrogolfoestelle. Dielektriese konstante is die mees kritieke eienskap van LTCC -materiale. Die diëlektriese konstante moet in ‘n reeks van 2 tot 20000 in reeks geneem word om geskik te wees vir verskillende werkfrekwensies. ‘N Substraat met ‘n relatiewe permittiwiteit van 3.8 is byvoorbeeld geskik vir die ontwerp van hoëspoed digitale stroombane; ‘n substraat met ‘n relatiewe permittiwiteit van 6 tot 80 kan die ontwerp van hoëfrekwensiebane goed voltooi; ‘n substraat met ‘n relatiewe permittiwiteit van tot 20,000 kan toestelle met ‘n hoë kapasiteit in ‘n meerlaagstruktuur geïntegreer word. Hoë frekwensie is ‘n relatief duidelike neiging in die ontwikkeling van digitale 3C -produkte. Die ontwikkeling van lae diëlektriese konstante (ε≤10) LTCC -materiale om aan die vereistes van hoë frekwensie en hoë spoed te voldoen, is ‘n uitdaging vir hoe LTCC -materiale kan aanpas by hoëfrekwensie -toepassings. Die diëlektriese konstante van die 901 stelsel van FerroA6 en DuPont is 5.2 tot 5.9, die 4110-70C van ESL is 4.3 tot 4.7, die diëlektriese konstante van die NEC se LTCC substraat is ongeveer 3.9, en die diëlektriese konstante so laag as 2.5 is in ontwikkeling.

Die grootte van die resonator is omgekeerd eweredig aan die vierkantswortel van die diëlektriese konstante, dus as dit as ‘n diëlektriese materiaal gebruik word, moet die diëlektriese konstante groot wees om die grootte van die toestel te verminder. Tans is die grens vir ultra-lae verlies of ultra-hoë Q-waarde, relatiewe permittiwiteit (> 100) of selfs> 150 diëlektriese materiale navorsingspunte. Vir kringe wat groter kapasitansie benodig, kan materiale met ‘n hoë diëlektriese konstante gebruik word, of ‘n diëlektriese materiaallaag met ‘n groter diëlektriese konstante kan tussen die LTCC -diëlektriese keramiese substraatmateriaallaag geplaas word, en die diëlektriese konstante kan tussen 20 en 100 wees. Kies tussen . Dielektriese verlies is ook ‘n belangrike parameter wat in ag geneem moet word by die ontwerp van radiofrekwensie -toestelle. Dit hou direk verband met die verlies van die toestel. In teorie word gehoop dat hoe kleiner hoe beter. Tans is LTCC-materiale wat gebruik word in radiofrekwensie-toestelle hoofsaaklik DuPont (951,943), Ferro (A6M, A6S), Heraeus (CT700, CT800 en CT2000) en Elektro-wetenskaplike laboratoriums. Hulle kan nie net ‘n seriële LTCC -groen keramiekband met diëlektriese konstante voorsien nie, maar ook ooreenstemmende bedradingmateriaal.

‘N Ander kwessie in die navorsing van LTCC-materiale is die verenigbaarheid van saamgebrande materiale. By die afvuur van verskillende diëlektriese lae (kondensators, weerstande, induktansies, geleiers, ens.), Moet die reaksie en koppelvlakverspreiding tussen verskillende koppelvlakke beheer word om die byvuring van elke diëlektriese laag goed te maak, en die digtheidstempo en sintering krimp tussen die koppelvlaklae Die tempo en termiese uitbreidingstempo is so konsekwent as moontlik om die voorkoms van gebreke soos uitbarsting, skeef en krake te verminder.

Oor die algemeen is die krimpkoers van keramiekmateriaal met behulp van LTCC-tegnologie ongeveer 15-20%. As die sintering van die twee nie ooreenstem of versoenbaar is nie, verdeel die koppelvlaklaag na sintering; as die twee materiale teen ‘n hoë temperatuur reageer, sal die resulterende reaksielaag die oorspronklike eienskappe van die onderskeie materiale beïnvloed. Die fokus van navorsing is die samehangende verenigbaarheid van twee materiale met verskillende diëlektriese konstantes en samestellings en hoe om die onderlinge reaktiwiteit te verminder. As LTCC in hoëprestasiestelsels gebruik word, is die sleutel tot streng beheer van die krimpgedrag om die sinterkrimping van die LTCC-afgevuurde stelsel te beheer. Die krimping van die LTCC-saamgevuurde stelsel in die XY-rigting is oor die algemeen 12% tot 16%. Met behulp van druklose sintering of sintertegnologie sonder druk word materiaal met geen krimp in die XY-rigting verkry [17,18]. By sintering word die bokant en onderkant van die LTCC-afgevuurde laag bo-en onderkant van die LTCC-afgevuurde laag geplaas as ‘n krimpbeheerlaag. Met behulp van ‘n sekere bindingseffek tussen die kontrolelaag en die meerlaag en die streng krimpingsnelheid van die kontrolelaag, word die krimpgedrag van die LTCC -struktuur langs die X- en Y -rigtings beperk. Om die krimpverlies van die substraat in die XY -rigting te kompenseer, word die substraat vergoed vir krimping in die Z -rigting. As gevolg hiervan is die grootteverandering van die LTCC -struktuur in die X- en Y -rigtings slegs ongeveer 0.1%, wat die posisie en akkuraatheid van die bedrading en gate na sintering verseker en die kwaliteit van die toestel verseker.