LTCC materjalinõuded
Nõuded LTCC -seadmete materjaliomadustele hõlmavad elektrilisi omadusi, termomehaanilisi omadusi ja protsessiomadusi.

Dielektriline konstant on LTCC materjalide kõige kriitilisem omadus. Kuna raadiosagedusseadme põhiseade-resonaatori pikkus on pöördvõrdeline materjali dielektrilise konstandi ruutjuurega, kui seadme töösagedus on madal (näiteks sadu MHz), kui materjal Kui kasutatakse väikest dielektrilist konstanti, on seadme suurus liiga suur kasutamiseks. Seetõttu on kõige parem seada dielektriline konstant erinevatele töösagedustele.

Dielektriline kadu on samuti oluline parameeter raadiosagedusseadmete projekteerimisel ja see on otseselt seotud seadme kadumisega. Teoreetiliselt, mida väiksem, seda parem. Dielektrilise konstandi temperatuurikoefitsient on oluline parameeter, mis määrab raadiosagedusseadme elektrilise jõudluse temperatuuri stabiilsuse.

LTCC-seadmete töökindluse tagamiseks tuleb materjalide valimisel arvestada ka paljude termomehaaniliste omadustega. Kõige kriitilisem on soojuspaisumistegur, mis peaks jootetavale trükkplaadile vastama nii palju kui võimalik. Lisaks sellele, arvestades töötlemist ja tulevasi rakendusi, peaksid LTCC materjalid vastama ka paljudele mehaanilistele toimivusnõuetele, nagu paindetugevus σ, kõvadus Hv, pinna tasasus, elastsusmoodul E ja murdumiskindlus KIC jne.

„Protsessi toimivus võib üldjuhul hõlmata järgmisi aspekte: esiteks saab selle paagutada temperatuuril alla 900 ° C tihedaks, mittepoorseks mikrostruktuuriks. Teiseks ei tohiks tihenemistemperatuur olla liiga madal, et mitte takistada orgaanilise aine eraldumist hõbepastas ja rohelises vöös. Kolmandaks, pärast sobivate orgaaniliste materjalide lisamist saab selle valada ühtlaseks, siledaks ja tugevaks roheliseks teibiks.

LTCC materjalide klassifikatsioon
Praegu koosnevad LTCC keraamilised materjalid peamiselt kahest süsteemist, nimelt klaaskeraamikast ja klaasist + keraamikast. Doping madala sulamistemperatuuriga oksiidi või madala sulamisklaasiga võib vähendada keraamiliste materjalide paagutamistemperatuuri, kuid paagutamistemperatuuri alandamine on piiratud ja materjali jõudlus kahjustatakse erineval määral. Madala paagutamistemperatuuriga keraamiliste materjalide otsimine on äratanud teadlaste tähelepanu. Selliste materjalide peamised sordid on baarium-tinaboraadi (BaSn (BO3) 2) seeria, germanaadi ja telluraadi seeria, BiNbO4 seeria, Bi203-Zn0-Nb205 seeria, ZnO-TiO2 seeria ja muud keraamilised materjalid. Viimastel aastatel on Zhou Ji uurimisrühm Tsinghua ülikoolis pühendunud selle valdkonna uurimisele.
LTCC materjali omadused
LTCC toodete jõudlus sõltub täielikult kasutatud materjalide toimivusest. LTCC keraamilised materjalid hõlmavad peamiselt LTCC substraatmaterjale, pakkematerjale ja mikrolaineahju materjale. Dielektriline konstant on LTCC materjalide kõige kriitilisem omadus. Dielektriline konstant tuleb järjestada vahemikus 2 kuni 20000, et see sobiks erinevatele töösagedustele. Näiteks substraat, mille suhteline läbilaskvus on 3.8, sobib kiirete digitaalsete ahelate projekteerimiseks; substraat, mille suhteline läbilaskvus on 6 kuni 80, võib kõrgsageduslike ahelate disaini hästi lõpule viia; substraat, mille suhteline läbilaskvus on kuni 20,000 3, võimaldab suure võimsusega seadmeid integreerida mitmekihilisse struktuuri. Kõrgsagedus on digitaalsete 10C -toodete arendamisel suhteliselt ilmne suundumus. Madala dielektrilise konstantse (ε≤901) LTCC materjalide väljatöötamine kõrgsageduse ja suure kiiruse nõuete täitmiseks on väljakutse LTCC materjalide kohanemiseks kõrgsageduslike rakendustega. FerroA6 ja DuPonti süsteemi 5.2 dielektriline konstant on 5.9 kuni 4110, ESL-i 70-4.3C on 4.7 kuni 3.9, NEC-i LTCC substraadi dielektriline konstant on umbes 2.5 ja dielektriline konstant kuni XNUMX on väljatöötamisel.

Resonaatori suurus on pöördvõrdeline dielektrilise konstandi ruutjuurega, nii et kui seda kasutatakse dielektrilise materjalina, peab dielektriline konstant olema seadme suuruse vähendamiseks suur. Praegu on ülimadala kadu või ülikõrge Q-väärtuse piir, suhteline läbilaskvus (> 100) või isegi> 150 dielektrilist materjali uurimispunktid. Suuremat mahtuvust vajavate vooluahelate puhul saab kasutada kõrge dielektrilise konstandiga materjale või suurema dielektrilise konstandiga dielektrilise materjali kihi saab asetada LTCC dielektrilise keraamilise alusmaterjali kihi vahele ja dielektriline konstant võib olla vahemikus 20 kuni 100. Valige . Dielektriline kadu on samuti oluline parameeter, mida tuleb raadiosagedusseadmete projekteerimisel arvestada. See on otseselt seotud seadme kadumisega. Teoreetiliselt loodetakse, et mida väiksem, seda parem. Praegu on raadiosagedusseadmetes kasutatavad LTCC materjalid peamiselt DuPont (951,943 6), Ferro (A6M, A700S), Heraeus (CT800, CT2000 ja CTXNUMX) ja Electro-science Laboratories. Nad ei saa pakkuda mitte ainult dielektrilise konstandiga LTCC rohelist keraamilist linti, vaid ka sobivaid juhtmestiku materjale.

Teine kuum teema LTCC materjalide uurimisel on kaaspõletatud materjalide ühilduvus. Erinevate dielektriliste kihtide (kondensaatorid, takistused, induktiivsused, juhid jne) koospõletamisel tuleks kontrollida erinevate liideste vahelist reaktsiooni ja liidese difusiooni, et muuta iga dielektrilise kihi koospõletus sobivaks ning tihedus ja paagutamine liidese kihtide vaheline kokkutõmbumine Kiirus ja soojuspaisumiskiirus on võimalikult ühtlased, et vähendada selliste defektide tekkimist nagu lagunemine, väändumine ja pragunemine.

Üldiselt on keraamiliste materjalide kokkutõmbumiskiirus LTCC tehnoloogiat kasutades umbes 15-20%. Kui nende kahe paagutamist ei saa sobitada või ühildada, lõheneb liidesekiht pärast paagutamist; kui kaks materjali reageerivad kõrgel temperatuuril, mõjutab saadud reaktsioonikiht vastavate materjalide algseid omadusi. Uurimistöö keskmes on kahe erineva dielektrilise konstandi ja koostisega materjali koospõletamise ühilduvus ning see, kuidas vähendada vastastikust reaktsioonivõimet. Kui LTCC-d kasutatakse suure jõudlusega süsteemides, on kokkutõmbumiskäitumise range kontrolli võti LTCC koospõletussüsteemi paagutava kokkutõmbumise juhtimine. LTCC kaasküttesüsteemi kokkutõmbumine XY suunas on tavaliselt 12% kuni 16%. Surveteta paagutamise või rõhu abil toimuva paagutamise tehnoloogia abil saadakse materjalid, mille kokkutõmbumine XY suunas on null [17,18]. Paagutamisel asetatakse LTCC koos põletatud kihi ülemine ja alumine osa kokkutõmbumise kihi üla- ja alaosale kokkutõmbumise kontrollkihina. Juhtkihi ja mitmekihilise vahelise kindla sidemefekti ja kontrollkihi range kokkutõmbumiskiiruse abil on LTCC struktuuri kokkutõmbumisomadused X ja Y suunas piiratud. Selleks, et kompenseerida substraadi kokkutõmbumise kadu XY suunas, kompenseeritakse aluspinnale kokkutõmbumine Z suunas. Selle tulemusena on LTCC struktuuri suuruse muutus X ja Y suunas ainult umbes 0.1%, tagades seeläbi juhtmestiku ja aukude asukoha ja täpsuse pärast paagutamist ning tagades seadme kvaliteedi.