Requisiti materiali LTCC
I requisiti per e pruprietà materiali di i dispositivi LTCC includenu proprietà elettriche, proprietà termomeccaniche è proprietà di prucessu.

A custante dielettrica hè a pruprietà a più critica di i materiali LTCC. Dapoi l’unità di basa di u dispositivu di frequenza radio-a lunghezza di u risonatore hè inversamente proporzionale à a radice quadrata di a costante dielettrica di u materiale, quandu a frequenza di travagliu di u dispositivu hè bassa (cume centinaie di MHz), se un materiale cù una bassa costante dielettrica hè aduprata, u dispusitivu A dimensione serà troppu grande da aduprà. Dunque, hè megliu serializà a costante dielettrica per adattassi à diverse frequenze operative.

A perdita dielettrica hè ancu un parametru impurtante cunsideratu in a cuncezzione di dispositivi à frequenza radio, è hè direttamente legata à a perdita di u dispositivu. In teoria, u più chjucu u megliu. U coefficiente di temperatura di a costante dielettrica hè un parametru impurtante chì determina a stabilità di a temperatura di e prestazioni elettriche di u dispositivu di radiofrequenza.

Per assicurà l’affidabilità di i dispositivi LTCC, parechje pruprietà termo-meccaniche devenu ancu esse cunsiderate à a selezzione di i materiali. U più criticu hè u coefficiente di espansione termica, chì duveria currisponde à u circuitu per esse saldatu u più pussibule. Inoltre, tenendu in considerazione l’elaborazione è l’applicazioni future, i materiali LTCC devenu ancu risponde à parechje esigenze di prestazioni meccaniche, cume a forza di curvatura σ, a durezza Hv, a pianezza superficiale, u modulu elasticu E è a durezza di frattura KIC ecc.

«A prestazione di u prucessu pò generalmente include l’aspetti seguenti: Prima, pò esse sinterizata à una temperatura sottu à 900 ° C in una microstruttura densa, non porosa. Dopu, a temperatura di densificazione ùn deve esse troppu bassa, per ùn impedisce a scarica di materia urganica in a pasta d’argentu è a cintura verde. Terzu, dopu avè aghjuntu materiali urganichi adatti, pò esse ghjittatu in una cinta verde uniforme, liscia è forte.

Classificazione di i materiali LTCC
Attualmente, i materiali ceramici LTCC sò cumposti principalmente da dui sistemi, vale à dì u sistema “vetru-ceramica” è u sistema “vetru + ceramica”. Doping cun ossidu à bassa fusione o vetru à bassa fusione pò riduce a temperatura di sinterizazione di i materiali ceramichi, ma a riduzione di a temperatura di sinterizazione hè limitata, è e prestazioni di u materiale saranu danneggiate à gradi diversi. A ricerca di materiali ceramichi cù bassa temperatura di sinterizazione hà attiratu l’attenzione di i circadori. E varietà principali di tali materiali chì sò sviluppati sò serie di boratu di stagnu di bariu (BaSn (BO3) 2), serie germanate è tellurate, serie BiNbO4, serie Bi203-Zn0-Nb205, serie ZnO-TiO2 è altri materiali ceramici. In l’ultimi anni, u gruppu di ricerca di Zhou Ji à l’Università di Tsinghua s’impegna per a ricerca in questu spaziu.
Proprietà materiale LTCC
A prestazione di i prudutti LTCC dipende interamente da e prestazioni di i materiali aduprati. I materiali ceramici LTCC includenu principalmente materiali substrati LTCC, materiali di imballu è materiali per dispositivi microonde. A costante dielettrica hè a pruprietà più critica di i materiali LTCC. A costante dielettrica hè necessaria per esse serializzata in a gamma da 2 à 20000 per esse adatta per diverse frequenze operative. Per esempiu, un sustratu cù una permittività relativa di 3.8 hè adattatu per a cuncezzione di circuiti numerichi à grande velocità; un sustratu cù una permittività relativa di 6 à 80 pò cumplettà bè a cuncezzione di circuiti à alta frequenza; un sustratu cù una permittività relativa finu à 20,000 pò fà chì i dispositivi ad alta capacità sò integrati in una struttura multistrato. L’alta frequenza hè una tendenza relativamente evidente in u sviluppu di i prudutti digitali 3C. U sviluppu di materiali LTCC à bassa costanza dielettrica (ε≤10) per soddisfà i requisiti di alta frequenza è alta velocità hè una sfida per cume i materiali LTCC si ponu adattà à applicazioni di alta frequenza. A costante dielettrica di u sistema 901 di FerroA6 è DuPont hè da 5.2 à 5.9, u 4110-70C di ESL hè da 4.3 à 4.7, a costante dielettrica di u substratu LTCC di NEC hè di circa 3.9, è a costante dielettrica finu à 2.5 hè in corsu di sviluppu.

A dimensione di u risonatore hè inversamente prupurziunale à a radica quadrata di a costante dielettrica, dunque quandu hè aduprata cum’è materiale dielettricu, a costante dielettrica hè necessaria per esse grande per riduce a dimensione di u dispositivu. Attualmente, u limitu di perdita ultra-bassa o valore ultra-altu Q, permittività relativa (> 100) o ancu> 150 materiali dielettrici sò punti di ricerca. Per i circuiti chì necessitanu una capacità più grande, ponu esse aduprati materiali cun alta costante dielettrica, o un stratu di materiale dielettricu cun una costante dielettrica più grande pò esse inseritu trà u stratu di materiale di substratu di ceramica dielettrica LTCC, è a costante dielettrica pò esse trà 20 è 100. Sceglite trà . A perdita dielettrica hè ancu un parametru impurtante da cunsiderà in a cuncezzione di dispositivi à frequenza radio. Hè direttamente ligata à a perdita di u dispositivu. In teoria, si spera chì u più chjucu u megliu. Attualmente, i materiali LTCC aduprati in dispositivi à radiofrequenza sò principalmente DuPont (951,943), Ferro (A6M, A6S), Heraeus (CT700, CT800 è CT2000) è Laboratori di Elettroscienza. Ùn ponu micca solu furnisce una cinta ceramica verde serializzata LTCC cun costante dielettrica, ma furniscenu ancu materiali di cablaggio currispondenti.

Un altru prublema impurtante in a ricerca di materiali LTCC hè a cumpatibilità di i materiali co-fired. Quandu si co-sparanu sfarenti strati dielettrici (condensatori, resistenze, induttanze, conduttori, ecc.), A reazione è a diffusione di l’interfaccia trà e diverse interfacce devenu esse cuntrullate per fà a co-fucilazione di ogni stratu dielettricu bè, è a densità è a sinterizazione calata trà i strati di l’interfaccia U tassu è u tassu di espansione termica sò u più cunsistenti pussibule per riduce l’occorrenza di difetti cum’è spalling, warping and cracking.

In generale, a percentuale di calata di i materiali ceramichi cù a tecnulugia LTCC hè di circa 15-20%. Se a sinterizazione di i dui ùn pò micca esse abbinata o compatibile, u stratu di l’interfaccia si divide dopu a sinterizazione; se i dui materiali reagiscenu à alta temperatura, u stratu di reazione resultante influenzerà e caratteristiche originali di i rispettivi materiali. A cumpatibilità di co-firing di dui materiali cù diverse costanti dielettriche è cumpusizioni è cumu riduce a reattività reciproca sò u focu di ricerca. Quandu LTCC hè adupratu in sistemi ad alte prestazioni, a chjave per un rigore cuntrollu di u comportamentu di calata hè di cuntrullà a calata di sinterizazione di u sistema co-sparatu LTCC. A calata di u sistema co-sparatu LTCC longu à a direzzione XY hè generalmente 12% à 16%. Cù l’aiutu di a sinterizazione senza pressione o di a tecnulugia di sinterizazione assistita da pressione, si ottenenu materiali cun contracciu zero in direzzione XY [17,18]. Quandu si sinterizeghja, a cima è u fondu di u stratu di focu LTCC sò posti nantu à a cima è u fondu di u stratu di focu LTCC cum’è un stratu di cuntrollu di calata. Cù l’aiutu di un certu effettu di ligame trà u stratu di cuntrollu è u multistratu è u tassu strettu di calata di u stratu di cuntrollu, u cumpurtamentu di calata di a struttura LTCC longu à e direzzioni X è Y hè ristrettu. Per cumpensà a perdita di restringimentu di u substratu in a direzione XY, u substratu serà compensatu per a restrazione in a direzione Z. Di conseguenza, u cambiamentu di dimensione di a struttura LTCC in e direzzioni X è Y hè solu circa 0.1%, assicurendu cusì a pusizione è a precisione di u filu è di i fori dopu a sinterizazione, è assicurendu a qualità di u dispusitivu.