الزامات مواد LTCC
الزامات خواص مواد دستگاه LTCC شامل خواص الکتریکی ، خواص ترمومکانیکی و ویژگی های فرآیند است.

ثابت دی الکتریک مهمترین ویژگی مواد LTCC است. از آنجایی که واحد اصلی دستگاه فرکانس رادیویی-طول رزوناتور با ریشه مربع ثابت دی الکتریک ماده معکوس است ، در صورتی که فرکانس کار دستگاه کم باشد (مانند صدها مگاهرتز) ، اگر یک ماده با ثابت دی الکتریک پایین استفاده می شود ، اندازه دستگاه برای استفاده بسیار بزرگ خواهد بود. بنابراین ، بهتر است ثابت دی الکتریک را متناسب با فرکانس های مختلف کار ، سریالی کنید.

از دست دادن دی الکتریک نیز پارامتر مهمی است که در طراحی دستگاه های فرکانس رادیویی مورد توجه قرار می گیرد و ارتباط مستقیمی با از بین رفتن دستگاه دارد. از لحاظ تئوری هرچه کوچکتر بهتر. ضریب دمای ثابت دی الکتریک یک پارامتر مهم است که ثبات دمایی عملکرد الکتریکی دستگاه فرکانس رادیویی را تعیین می کند.

به منظور اطمینان از قابلیت اطمینان دستگاه های LTCC ، هنگام انتخاب مصالح ، بسیاری از خواص ترمو مکانیکی نیز باید در نظر گرفته شود. مهمترین ضریب ضریب انبساط حرارتی است که باید با برد مدار مطابقت داشته باشد تا آنجا که ممکن است لحیم شود. علاوه بر این ، با توجه به پردازش و کاربردهای آینده ، مواد LTCC همچنین باید بسیاری از الزامات عملکرد مکانیکی ، مانند مقاومت خمشی σ ، سختی Hv ، صافی سطح ، مدول الاستیک E و چقرمگی شکست KIC و غیره را برآورده کنند.

عملکرد فرآیند به طور کلی می تواند شامل جنبه های زیر باشد: اول ، می توان آن را در دمای زیر 900 درجه سانتی گراد به عنوان یک ساختار ریز متراکم و غیر متخلخل متخلخل کرد. ثانیاً ، دمای متراکم سازی نباید خیلی پایین باشد تا مانع از تخلیه مواد آلی در خمیر نقره و کمربند سبز نشود. سوم ، پس از افزودن مواد ارگانیک مناسب ، می توان آن را در یک نوار سبز یکنواخت ، صاف و قوی قرار داد.

طبقه بندی مواد LTCC
در حال حاضر ، مواد سرامیکی LTCC عمدتا از دو سیستم تشکیل شده است ، یعنی سیستم “شیشه سرامیک” و سیستم “شیشه + سرامیک”. دوپینگ با اکسید کم ذوب یا شیشه کم ذوب می تواند دمای پخت مواد سرامیکی را کاهش دهد ، اما کاهش دمای پخت محدود است و عملکرد مواد به درجات مختلف آسیب می بیند. جستجوی مواد سرامیکی با دمای پخت پایین توجه محققان را به خود جلب کرده است. انواع اصلی چنین موادی در حال توسعه عبارتند از: بورات قلع باریم (BaSn (BO3) 2) ، سری germanate و tellurate ، سری BiNbO4 ، سری Bi203-Zn0-Nb205 ، سری ZnO-TiO2 و سایر مواد سرامیکی. در سال های اخیر ، گروه تحقیقاتی ژو جی در دانشگاه Tsinghua متعهد شده است که در این زمینه تحقیق کند.
خواص مواد LTCC
عملکرد محصولات LTCC کاملاً به عملکرد مواد مورد استفاده بستگی دارد. مواد سرامیکی LTCC عمدتا شامل مواد بستر LTCC ، مواد بسته بندی و مواد دستگاه مایکروویو است. ثابت دی الکتریک مهمترین ویژگی مواد LTCC است. ثابت دی الکتریک باید در محدوده 2 تا 20000 به صورت سریالی باشد تا برای فرکانس های مختلف عملکرد مناسب باشد. به عنوان مثال ، یک بستر با بازده نسبی 3.8 برای طراحی مدارهای دیجیتالی با سرعت بالا مناسب است. یک بستر با بازده نسبی 6 تا 80 می تواند به خوبی طراحی مدارهای فرکانس بالا را تکمیل کند. یک بستر با مجاز مجاز نسبی تا 20,000 می تواند دستگاههای با ظرفیت بالا را در یک ساختار چند لایه یکپارچه کند. فرکانس بالا یک روند نسبتاً آشکار در توسعه محصولات دیجیتال 3C است. توسعه مواد دی الکتریک کم (ε≤10) LTCC برای برآوردن الزامات فرکانس بالا و سرعت بالا یک چالش برای چگونگی سازگاری مواد LTCC با برنامه های فرکانس بالا است. ثابت دی الکتریک سیستم 901 FerroA6 و DuPont 5.2 تا 5.9 ، 4110-70C ESL 4.3 تا 4.7 ، ثابت دی الکتریک بستر LTCC NEC حدود 3.9 است و ثابت دی الکتریک تا 2.5 در حال توسعه است.

اندازه رزوناتور نسبت معکوس با ریشه مربع ثابت دی الکتریک دارد ، بنابراین وقتی از آن به عنوان یک ماده دی الکتریک استفاده می شود ، ثابت دی الکتریک لازم است بزرگ باشد تا اندازه دستگاه کاهش یابد. در حال حاضر ، حد از دست دادن بسیار کم یا مقدار Q بسیار فوق العاده ، نفوذ نسبی (> 100) یا حتی> 150 ماده دی الکتریک نقاط داغ تحقیق هستند. برای مدارهایی که نیاز به خازن بیشتری دارند ، می توان از موادی با ثابت دی الکتریک بالا استفاده کرد ، یا می توان از یک لایه مواد دی الکتریک با ثابت دی الکتریک بزرگتر بین لایه مواد بستر سرامیکی دی الکتریک LTCC و ثابت دی الکتریک بین 20 تا 100 استفاده کرد. به از دست دادن دی الکتریک نیز پارامتر مهمی است که باید در طراحی دستگاه های فرکانس رادیویی مورد توجه قرار گیرد. این ارتباط مستقیم با از دست دادن دستگاه دارد. از نظر تئوری ، امید می رود که کوچکتر بهتر باشد. در حال حاضر ، مواد LTCC مورد استفاده در دستگاههای فرکانس رادیویی عمدتاً DuPont (951,943،6) ، Ferro (A6M ، A700S) ، Heraeus (CT800 ، CT2000 و CTXNUMX) و آزمایشگاههای علم علوم است. آنها نه تنها می توانند نوار سرامیکی سبز LTCC با ثابت دی الکتریک ارائه دهند ، بلکه مواد سیم کشی مطابق را نیز ارائه می دهند.

یکی دیگر از موضوعات داغ در تحقیقات مواد LTCC ، سازگاری مواد مشتق شده است. هنگام شلیک همزمان لایه های دی الکتریک مختلف (خازن ها ، مقاومت ها ، سلف ها ، رساناها و غیره) ، واکنش و انتشار واسط بین رابط های مختلف باید کنترل شود تا تطابق همزمان هر لایه دی الکتریک مطابقت خوبی داشته باشد و میزان چگالی و پخت انقباض بین لایه های رابط سرعت و نرخ انبساط حرارتی تا حد ممکن برای کاهش عیوب مانند ریزش ، پیچ خوردگی و ترک خوردگی سازگار است.

به طور کلی ، میزان انقباض مواد سرامیکی با استفاده از فناوری LTCC حدود 15-20 است. اگر پخت این دو نتواند با هم مطابقت داشته باشد یا سازگار نباشد ، لایه رابط پس از پختن تقسیم می شود. اگر دو ماده در دمای بالا واکنش نشان دهند ، لایه واکنش حاصله بر ویژگی های اولیه مواد مربوطه تأثیر می گذارد. سازگاری همزمان دو ماده با ثابت ها و ترکیبات مختلف دی الکتریک و نحوه کاهش واکنش پذیری متقابل ، موضوع تحقیق است. هنگامی که LTCC در سیستم های با کارایی بالا مورد استفاده قرار می گیرد ، کلید کنترل دقیق رفتار انقباض ، کنترل انقباض پخت و پز شدن سیستم همکار LTCC است. جمع شدن سیستم شلیک LTCC در راستای XY به طور کلی 12 تا 16 درصد است. با استفاده از فناوری پخت بدون فشار یا فن آوری پخت فشار ، موادی با انقباض صفر در جهت XY بدست می آید [17,18،0.1]. هنگام پخت ، بالا و پایین لایه مشترک LTCC به عنوان یک لایه کنترل انقباض ، در بالا و پایین لایه مشترک LTCC قرار می گیرد. با کمک یک اثر اتصال خاص بین لایه کنترل و چند لایه و میزان انقباض شدید لایه کنترل ، رفتار انقباض ساختار LTCC در امتداد جهت X و Y محدود می شود. به منظور جبران کاهش انقباض بستر در جهت XY ، بستر برای انقباض در جهت Z جبران می شود. در نتیجه ، تغییر اندازه ساختار LTCC در جهت X و Y فقط حدود XNUMX درصد است ، در نتیجه از موقعیت و دقت سیم کشی و سوراخ ها پس از پخت اطمینان حاصل می شود و از کیفیت دستگاه اطمینان حاصل می شود.