LTCC materialekrav
Kravene til materialegenskaber for LTCC -enheder omfatter elektriske egenskaber, termomekaniske egenskaber og procesegenskaber.

Den dielektriske konstant er den mest kritiske egenskab ved LTCC -materialer. Da grundenheden for radiofrekvensenheden-resonatorens længde er omvendt proportional med kvadratroden af ​​materialets dielektriske konstant, når enhedens arbejdsfrekvens er lav (f.eks. Hundredvis af MHz), hvis et materiale med en lav dielektrisk konstant bruges, enheden Størrelsen vil være for stor til at bruges. Derfor er det bedst at serialisere den dielektriske konstant, så den passer til forskellige driftsfrekvenser.

Dielektrisk tab er også en vigtig parameter, der overvejes i designet af radiofrekvente enheder, og det er direkte relateret til tabet af enheden. I teorien, jo mindre jo bedre. Temperaturkoefficienten for den dielektriske konstant er en vigtig parameter, der bestemmer temperaturstabiliteten for radiofrekvensanordningens elektriske ydeevne.

For at sikre pålideligheden af ​​LTCC-enheder skal mange termomekaniske egenskaber også overvejes ved valg af materialer. Den mest kritiske er termisk ekspansionskoefficient, som skal matche kredsløbskortet, der skal loddes så meget som muligt. Desuden bør LTCC -materialer i betragtning af behandling og fremtidige applikationer også opfylde mange mekaniske krav til ydeevne, såsom bøjningsstyrke σ, hårdhed Hv, overfladefladhed, elastisk modul E og brudsejhed KIC og så videre.

“Procesydelse kan generelt omfatte følgende aspekter: For det første kan det sintres ved en temperatur under 900 ° C i en tæt, ikke-porøs mikrostruktur. For det andet bør fortætningstemperaturen ikke være for lav for ikke at forhindre udledning af organisk stof i sølvpastaen og det grønne bælte. For det tredje, efter tilsætning af passende organiske materialer, kan det støbes til et ensartet, glat og stærkt grønt tape.

Klassificering af LTCC -materialer
På nuværende tidspunkt består LTCC-keramiske materialer hovedsageligt af to systemer, nemlig “glaskeramik” -systemet og “glas + keramik” -systemet. Doping med lavtsmeltende oxid eller lavsmeltende glas kan reducere sintringstemperaturen for keramiske materialer, men reduktionen af ​​sintringstemperaturen er begrænset, og materialets ydeevne vil blive beskadiget i varierende grad. Søgningen efter keramiske materialer med lav sintringstemperatur har tiltrukket forskernes opmærksomhed. De vigtigste sorter af sådanne materialer, der udvikles, er barium tinborat (BaSn (BO3) 2) serier, germanate og tellurate serier, BiNbO4 serier, Bi203-Zn0-Nb205 serier, ZnO-TiO2 serier og andre keramiske materialer. I de senere år har Zhou Jis forskningsgruppe ved Tsinghua University været engageret i forskning inden for dette område.
LTCC materialegenskaber
LTCC -produkternes ydeevne afhænger helt af ydeevnen af ​​de anvendte materialer. LTCC -keramiske materialer omfatter hovedsageligt LTCC -substratmaterialer, emballeringsmaterialer og materialer til mikrobølgeenheder. Dielektrisk konstant er den mest kritiske egenskab ved LTCC -materialer. Den dielektriske konstant skal serialiseres i området 2 til 20000 for at være egnet til forskellige driftsfrekvenser. For eksempel er et substrat med en relativ permittivitet på 3.8 egnet til design af højhastigheds digitale kredsløb; et substrat med en relativ permittivitet på 6 til 80 kan godt fuldføre designet af højfrekvente kredsløb; et substrat med en relativ permittivitet på op til 20,000 kan gøre enheder med høj kapacitet integreret i en flerlagsstruktur. Høj frekvens er en relativt tydelig tendens i udviklingen af ​​digitale 3C -produkter. Udviklingen af ​​lave dielektriske konstante (ε≤10) LTCC -materialer til at opfylde kravene til højfrekvent og høj hastighed er en udfordring for, hvordan LTCC -materialer kan tilpasse sig højfrekvente applikationer. Den dielektriske konstant for 901-systemet på FerroA6 og DuPont er 5.2 til 5.9, 4110-70C for ESL er 4.3 til 4.7, den dielektriske konstant af NEC’s LTCC-substrat er omkring 3.9, og den dielektriske konstant så lav som 2.5 er under udvikling.

Resonatorens størrelse er omvendt proportional med kvadratroden af ​​den dielektriske konstant, så når den bruges som et dielektrisk materiale, skal den dielektriske konstant være stor for at reducere enhedens størrelse. På nuværende tidspunkt er grænsen for ultra-lavt tab eller ultrahøj Q-værdi, relativ permittivitet (> 100) eller endda> 150 dielektriske materialer forsknings-hotspots. Til kredsløb, der kræver større kapacitans, kan materialer med høj dielektrisk konstant bruges, eller et dielektrisk materialelag med en større dielektrisk konstant kan klemmes mellem det LTCC -dielektriske keramiske substratmaterialelag, og den dielektriske konstant kan være mellem 20 og 100. Vælg mellem . Dielektrisk tab er også en vigtig parameter at overveje i designet af radiofrekvensanordninger. Det er direkte relateret til tabet af enheden. I teorien håber man, at jo mindre jo bedre. I øjeblikket er LTCC-materialer, der bruges i radiofrekvensudstyr, hovedsageligt DuPont (951,943), Ferro (A6M, A6S), Heraeus (CT700, CT800 og CT2000) og Elektro-videnskabelige laboratorier. De kan ikke kun levere serieliseret LTCC grøn keramisk tape med dielektrisk konstant, men også levere matchende ledningsmaterialer.

Et andet varmt problem inden for forskning af LTCC-materialer er kompatibilitet af co-fired materialer. Ved samtidig fyring af forskellige dielektriske lag (kondensatorer, modstande, induktanser, ledere osv.), Bør reaktionen og grænsefladespredning mellem forskellige grænseflader styres for at gøre co-firing-matchningen af ​​hvert dielektrisk lag god, og densitetshastigheden og sintringen krympning mellem grænsefladelagene. Hastigheden og den termiske ekspansionshastighed er så konsekvente som muligt for at reducere forekomsten af ​​defekter som f.eks. spalning, vridning og revner.

Generelt er krympningshastigheden for keramiske materialer ved hjælp af LTCC-teknologi ca. 15-20%. Hvis sintringen af ​​de to ikke kan matches eller er kompatibel, vil grænsefladelaget splitte efter sintring; hvis de to materialer reagerer ved en høj temperatur, vil det resulterende reaktionslag påvirke de respektive materialers oprindelige egenskaber. Forskningen fokuserer på to-materialers kompatibilitet mellem to materialer med forskellige dielektriske konstanter og sammensætninger og hvordan man reducerer den gensidige reaktivitet. Når LTCC bruges i højtydende systemer, er nøglen til streng kontrol med krympeadfærden at kontrollere sintringskrympningen af ​​LTCC-co-fired-systemet. Krympningen af ​​LTCC-co-fired-systemet langs XY-retningen er generelt 12% til 16%. Ved hjælp af trykløs sintring eller trykassisteret sintringsteknologi opnås materialer med nul krympning i XY-retningen [17,18]. Ved sintring placeres toppen og bunden af ​​LTCC-co-fired laget på toppen og bunden af ​​LTCC co-fired laget som et krympningskontrollag. Ved hjælp af en vis bindingseffekt mellem kontrollaget og flerlaget og kontrollagets strenge krympningshastighed er LTCC -strukturens krympeadfærd langs X- og Y -retningerne begrænset. For at kompensere for krympningstabet af substratet i XY -retningen kompenseres substratet for krympning i Z -retningen. Som følge heraf er størrelsesændringen af ​​LTCC -strukturen i X- og Y -retningen kun ca. 0.1%, hvilket sikrer placering og nøjagtighed af ledninger og huller efter sintring og sikrer enhedens kvalitet.