LTCC изисквания за материали
Изискванията за свойствата на материалите на LTCC устройства включват електрически свойства, термомеханични свойства и свойства на процеса.

Диелектричната константа е най -критичното свойство на LTCC материалите. Тъй като основната единица на радиочестотното устройство-дължината на резонатора е обратно пропорционална на квадратния корен от диелектричната константа на материала, когато работната честота на устройството е ниска (например стотици MHz), ако материал с ниска диелектрична константа се използва устройството Размерът ще бъде твърде голям за използване. Ето защо е най -добре диелектричната константа да се сериализира, за да отговаря на различни работни честоти.

Диелектричните загуби също са важен параметър, който се взема предвид при проектирането на радиочестотни устройства и е пряко свързан със загубата на устройството. На теория, колкото по -малък, толкова по -добре. Температурният коефициент на диелектричната константа е важен параметър, който определя температурната стабилност на електрическите характеристики на радиочестотното устройство.

За да се гарантира надеждността на LTCC устройствата, при избора на материали трябва да се вземат предвид и много термомеханични свойства. Най -критичният е коефициентът на термично разширение, който трябва да съответства на печатната платка възможно най -много. Освен това, като се има предвид обработката и бъдещите приложения, LTCC материалите също трябва да отговарят на много изисквания за механични характеристики, като якост на огъване σ, твърдост Hv, плоскост на повърхността, модул на еластичност E и якост на счупване KIC и така нататък.

„Производителността на процеса обикновено може да включва следните аспекти: Първо, той може да бъде синтерован при температура под 900 ° C в плътна, непореста микроструктура. Второ, температурата на уплътняване не трябва да бъде твърде ниска, за да не се предотврати изхвърлянето на органични вещества в сребърната паста и зеления пояс. Трето, след добавяне на подходящи органични материали, тя може да бъде отлита в еднаква, гладка и здрава зелена лента.

Класификация на LTCC материали
Понастоящем LTCC керамичните материали се състоят главно от две системи, а именно системата „стъклокерамика“ и системата „стъкло + керамика“. Легирането с ниско топящ се оксид или ниско топящо се стъкло може да намали температурата на синтероване на керамични материали, но намаляването на температурата на синтероване е ограничено и работата на материала ще бъде повредена в различна степен. Търсенето на керамични материали с ниска температура на синтероване привлича вниманието на изследователите. Основните разновидности на такива материали, които се разработват, са серия от бариев калай борат (BaSn (BO3) 2), серия от германат и телурат, серия BiNbO4, серия Bi203-Zn0-Nb205, серия ZnO-TiO2 и други керамични материали. През последните години изследователската група на Zhou Ji в университета Tsinghua се ангажира с изследвания в тази област.
LTCC свойства на материала
Работата на продуктите LTCC зависи изцяло от производителността на използваните материали. LTCC керамичните материали включват основно LTCC субстратни материали, опаковъчни материали и материали за микровълнови устройства. Диелектричната константа е най -критичното свойство на LTCC материалите. Диелектричната константа се изисква да бъде сериализирана в диапазона от 2 до 20000, за да е подходяща за различни работни честоти. Например, субстрат с относителна проницаемост 3.8 е подходящ за проектиране на високоскоростни цифрови схеми; субстрат с относителна проницаемост от 6 до 80 може добре да завърши проектирането на високочестотни схеми; субстрат с относителна проницаемост до 20,000 3 може да направи устройства с голям капацитет интегрирани в многослойна структура. Високата честота е относително очевидна тенденция в развитието на цифрови 10C продукти. Разработването на LTCC материали с ниска диелектрична константа (ε≤901), за да отговорят на изискванията за висока честота и висока скорост, е предизвикателство за това как LTCC материалите могат да се адаптират към високочестотни приложения. Диелектричната константа на системата 6 на FerroA5.2 и DuPont е 5.9 до 4110, 70-4.3C на ESL е 4.7 до 3.9, диелектричната константа на LTCC субстрата на NEC е около 2.5, а диелектричната константа едва XNUMX се развива.

Размерът на резонатора е обратно пропорционален на квадратния корен на диелектричната константа, така че когато се използва като диелектричен материал, се изисква диелектричната константа да бъде голяма, за да се намали размерът на устройството. Понастоящем границата на свръхниска загуба или свръхвиска Q стойност, относителна диелектрична проницаемост (> 100) или дори> 150 диелектрични материали са горещи точки за изследване. За вериги, изискващи по -голям капацитет, могат да се използват материали с висока диелектрична константа или слой от диелектричен материал с по -голяма диелектрична константа може да бъде поставен между слоя LTCC диелектричен керамичен субстратен материал, а диелектричната константа може да бъде между 20 и 100. Изберете между . Диелектричните загуби също са важен параметър, който трябва да се вземе предвид при проектирането на радиочестотни устройства. Тя е пряко свързана със загубата на устройството. На теория се надяваме, че колкото по -малък, толкова по -добре. Понастоящем LTCC материалите, използвани в радиочестотни устройства, са предимно DuPont (951,943), Ferro (A6M, A6S), Heraeus (CT700, CT800 и CT2000) и Лаборатории по електротехника. Те не само могат да осигурят сериализирана LTCC зелена керамична лента с диелектрична константа, но и да осигурят съвпадащи материали за окабеляване.

Друг горещ въпрос при изследването на LTCC материали е съвместимостта на материалите, работещи съвместно. При съвместно изгаряне на различни диелектрични слоеве (кондензатори, съпротивления, индуктивности, проводници и т.н.), реакцията и дифузията на интерфейса между различните интерфейси трябва да се контролират, за да се подобри съвпадението на съвместното изпичане на всеки диелектричен слой, скоростта на плътност и синтероването свиване между слоевете на интерфейса Скоростта и скоростта на термично разширение са възможно най -последователни, за да се намали появата на дефекти като отчупване, изкривяване и напукване.

Най-общо казано, степента на свиване на керамични материали, използващи LTCC технология, е около 15-20%. Ако синтероването на двете не може да бъде съпоставено или съвместимо, интерфейсният слой ще се раздели след синтероването; ако двата материала реагират при висока температура, полученият реакционен слой ще повлияе на първоначалните характеристики на съответните материали. Съвместимостта при съвместно изгаряне на два материала с различни диелектрични константи и състави и как да се намали взаимната реактивност са в центъра на изследването. Когато LTCC се използва в високопроизводителни системи, ключът към стриктния контрол на поведението на свиване е да се контролира свиването на синтероване на системата LTCC с изгаряне. Свиването на системата за съвместно изгаряне LTCC по посока XY обикновено е от 12% до 16%. С помощта на синтероване под налягане или технология на агломерация под налягане, се получават материали с нулево свиване в посока XY [17,18]. Когато се синтероват, горната и долната част на слоя LTCC с изгаряне се поставят отгоре и отдолу на слоя LTCC, работещ като изгаряне, като слой за контрол на свиването. С помощта на определен свързващ ефект между контролния слой и многослойния и стриктната скорост на свиване на контролния слой, поведението на свиване на LTCC структурата по X и Y посоките е ограничено. За да се компенсира загубата на свиване на субстрата в посока XY, субстратът ще бъде компенсиран за свиване в посока Z. В резултат на това промяната в размера на структурата LTCC в посоките X и Y е само около 0.1%, като по този начин се гарантира позицията и точността на окабеляването и отворите след синтероването и се гарантира качеството на устройството.