એલટીસીસી સામગ્રી જરૂરિયાતો
એલટીસીસી ઉપકરણોની ભૌતિક ગુણધર્મો માટેની આવશ્યકતાઓમાં વિદ્યુત ગુણધર્મો, થર્મોમેકનિકલ ગુણધર્મો અને પ્રક્રિયા ગુણધર્મોનો સમાવેશ થાય છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક સતત એલટીસીસી સામગ્રીની સૌથી મહત્વપૂર્ણ મિલકત છે. રેડિયો ફ્રીક્વન્સી ડિવાઇસનું મૂળ એકમ હોવાથી-રેઝોનેટરની લંબાઈ સામગ્રીના ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટના વર્ગમૂળના વિપરીત પ્રમાણમાં હોય છે, જ્યારે ઉપકરણની કાર્યકારી આવર્તન ઓછી હોય (જેમ કે સેંકડો મેગાહર્ટઝ), જો સામગ્રી નીચા ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટનો ઉપયોગ થાય છે, ઉપકરણ વાપરવા માટે કદ ખૂબ મોટું હશે. તેથી, વિવિધ ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સીને અનુરૂપ ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટને ક્રમબદ્ધ કરવું શ્રેષ્ઠ છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન પણ રેડિયો ફ્રીક્વન્સી ડિવાઇસની ડિઝાઇનમાં ગણવામાં આવેલું એક મહત્વનું પરિમાણ છે, અને તે સીધા ઉપકરણના નુકસાન સાથે સંબંધિત છે. સિદ્ધાંતમાં, નાનું વધુ સારું. ડાઇલેક્ટ્રિક સતતનું તાપમાન ગુણાંક એ એક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે જે રેડિયો ફ્રીક્વન્સી ડિવાઇસના વિદ્યુત પ્રદર્શનની તાપમાન સ્થિરતા નક્કી કરે છે.

એલટીસીસી ઉપકરણોની વિશ્વસનીયતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે, સામગ્રી પસંદ કરતી વખતે ઘણી થર્મો-મિકેનિકલ ગુણધર્મો પણ ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ. સૌથી જટિલ એક થર્મલ વિસ્તરણનું ગુણાંક છે, જે સર્કિટ બોર્ડને શક્ય તેટલું સોલ્ડર કરવા માટે મેચ થવું જોઈએ. વધુમાં, પ્રોસેસિંગ અને ભવિષ્યની એપ્લિકેશન્સને ધ્યાનમાં લેતા, એલટીસીસી સામગ્રીએ ઘણી યાંત્રિક કામગીરીની જરૂરિયાતો પણ પૂરી કરવી જોઈએ, જેમ કે બેન્ડિંગ સ્ટ્રેન્થ hard, કઠિનતા એચવી, સપાટીની સપાટતા, સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ ઇ અને ફ્રેક્ચર કઠિનતા કેઆઇસી અને તેથી વધુ.

“પ્રક્રિયાના પ્રદર્શનમાં સામાન્ય રીતે નીચેના પાસાઓ શામેલ હોઈ શકે છે: પ્રથમ, તેને 900 ° C થી નીચે તાપમાન પર ગાtered, બિન-છિદ્રાળુ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરમાં સિન્ટર કરી શકાય છે. બીજું, ઘનતાનું તાપમાન ખૂબ ઓછું હોવું જોઈએ નહીં, જેથી ચાંદીની પેસ્ટ અને ગ્રીન બેલ્ટમાં કાર્બનિક પદાર્થોના વિસર્જનને અટકાવવું નહીં. ત્રીજું, યોગ્ય કાર્બનિક સામગ્રી ઉમેર્યા પછી, તેને એક સમાન, સરળ અને મજબૂત લીલા ટેપમાં નાખી શકાય છે.

એલટીસીસી સામગ્રીનું વર્ગીકરણ
હાલમાં, એલટીસીસી સિરામિક સામગ્રી મુખ્યત્વે બે સિસ્ટમોથી બનેલી છે, એટલે કે “ગ્લાસ-સિરામિક” સિસ્ટમ અને “ગ્લાસ + સિરામિક” સિસ્ટમ. ઓછા પીગળતા ઓક્સાઇડ અથવા ઓછા ગલનવાળા કાચ સાથે ડોપ કરવાથી સિરામિક સામગ્રીનું સિન્ટરિંગ તાપમાન ઘટાડી શકાય છે, પરંતુ સિન્ટરિંગ તાપમાનમાં ઘટાડો મર્યાદિત છે, અને સામગ્રીનું પ્રદર્શન વિવિધ ડિગ્રીઓને નુકસાન પહોંચાડશે. નીચા સિન્ટરિંગ તાપમાન સાથે સિરામિક સામગ્રીની શોધ સંશોધકોનું ધ્યાન આકર્ષિત કરે છે. આવી સામગ્રીની મુખ્ય જાતો વિકસાવવામાં આવી રહી છે બેરિયમ ટીન બોરેટ (BaSn (BO3) 2) શ્રેણી, જર્મનેટ અને ટેલ્યુરેટ શ્રેણી, BiNbO4 શ્રેણી, Bi203-Zn0-Nb205 શ્રેણી, ZnO-TiO2 શ્રેણી અને અન્ય સિરામિક સામગ્રી. તાજેતરના વર્ષોમાં, સિંઘુઆ યુનિવર્સિટીમાં ઝોઉ જીનું સંશોધન જૂથ આ ક્ષેત્રમાં સંશોધન માટે પ્રતિબદ્ધ છે.
એલટીસીસી સામગ્રી ગુણધર્મો
એલટીસીસી ઉત્પાદનોનું પ્રદર્શન સંપૂર્ણપણે વપરાયેલી સામગ્રીના પ્રદર્શન પર આધારિત છે. એલટીસીસી સિરામિક સામગ્રીમાં મુખ્યત્વે એલટીસીસી સબસ્ટ્રેટ સામગ્રી, પેકેજિંગ સામગ્રી અને માઇક્રોવેવ ઉપકરણ સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે. ડાઇલેક્ટ્રિક સતત એલટીસીસી સામગ્રીની સૌથી મહત્વપૂર્ણ મિલકત છે. વિવિધ ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સીઝ માટે યોગ્ય બનવા માટે ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટને 2 થી 20000 ની શ્રેણીમાં ક્રમાંકિત કરવું જરૂરી છે. ઉદાહરણ તરીકે, 3.8 ની સાપેક્ષ પરવાનગી સાથેનો સબસ્ટ્રેટ હાઇ-સ્પીડ ડિજિટલ સર્કિટની ડિઝાઇન માટે યોગ્ય છે; 6 થી 80 ની સંબંધિત અનુમતિ સાથેનો સબસ્ટ્રેટ ઉચ્ચ આવર્તન સર્કિટની ડિઝાઇનને સારી રીતે પૂર્ણ કરી શકે છે; 20,000 સુધીની સંબંધિત અનુમતિ સાથેનો સબસ્ટ્રેટ ઉચ્ચ ક્ષમતાવાળા ઉપકરણોને મલ્ટિલેયર સ્ટ્રક્ચરમાં સંકલિત કરી શકે છે. ડિજિટલ 3C ઉત્પાદનોના વિકાસમાં ઉચ્ચ આવર્તન પ્રમાણમાં સ્પષ્ટ વલણ છે. ઉચ્ચ આવર્તન અને હાઇ સ્પીડની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે ઓછી ડાઇલેક્ટ્રિક સતત (ε≤10) એલટીસીસી સામગ્રીનો વિકાસ એ એલટીસીસી સામગ્રી ઉચ્ચ આવર્તન એપ્લિકેશન્સને કેવી રીતે અનુકૂળ કરી શકે તે માટે એક પડકાર છે. FerroA901 અને DuPont ની 6 સિસ્ટમનું ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ 5.2 થી 5.9, ESL નું 4110-70C 4.3 થી 4.7, NEC ના LTCC સબસ્ટ્રેટનું ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ લગભગ 3.9 છે, અને 2.5 જેટલું ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ વિકાસ હેઠળ છે.

રેઝોનેટરનું કદ ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટના સ્ક્વેર રૂટથી verseલટું પ્રમાણસર છે, તેથી જ્યારે ડાઇલેક્ટ્રિક મટિરિયલ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે, ત્યારે ડિવાઇસનું કદ ઘટાડવા માટે ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ મોટું હોવું જરૂરી છે. હાલમાં, અલ્ટ્રા-લો લોસ અથવા અલ્ટ્રા-હાઇ ક્યૂ વેલ્યુની મર્યાદા, સંબંધિત પરવાનગી (> 100) અથવા તો> 150 ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી સંશોધન હોટસ્પોટ છે. મોટા કેપેસીટન્સની જરૂર હોય તેવા સર્કિટ માટે, ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ ધરાવતી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, અથવા મોટા ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ સાથે ડાઇલેક્ટ્રિક મટિરિયલ લેયર LTCC ડાઇલેક્ટ્રિક સિરામિક સબસ્ટ્રેટ મટિરિયલ લેયર વચ્ચે સેન્ડવિચ કરી શકાય છે, અને ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ 20 થી 100 વચ્ચે હોઇ શકે છે. . ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન રેડિયો ફ્રીક્વન્સી ડિવાઇસની ડિઝાઇનમાં ધ્યાનમાં લેવા માટેનું એક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ પણ છે. તે સીધા ઉપકરણના નુકસાન સાથે સંબંધિત છે. સિદ્ધાંતમાં, એવી આશા છે કે નાનું વધુ સારું. હાલમાં, રેડિયો ફ્રીક્વન્સી ડિવાઇસમાં વપરાતી એલટીસીસી સામગ્રી મુખ્યત્વે ડ્યુપોન્ટ (951,943), ફેરો (એ 6 એમ, એ 6 એસ), હેરેયસ (સીટી 700, સીટી 800 અને સીટી 2000) અને ઇલેક્ટ્રો-સાયન્સ લેબોરેટરીઝ છે. તેઓ માત્ર ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ સાથે સીરીયલાઇઝ્ડ એલટીસીસી ગ્રીન સિરામિક ટેપ આપી શકતા નથી, પણ મેચિંગ વાયરિંગ મટિરિયલ્સ પણ આપી શકે છે.

એલટીસીસી મટિરિયલ્સના સંશોધનમાં બીજો ગરમ મુદ્દો સહ-કા firedી નાખેલી સામગ્રીની સુસંગતતા છે. જ્યારે વિવિધ ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તરો (કેપેસિટર, રેઝિસ્ટન્સ, ઇન્ડક્ટન્સ, કંડક્ટર, વગેરે) ને કો-ફાયરિંગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રત્યેક ડાઇલેક્ટ્રિક લેયરની કો-ફાયરિંગ મેચિંગ સારી બનાવવા માટે વિવિધ ઇન્ટરફેસ વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા અને ઇન્ટરફેસ પ્રસારને નિયંત્રિત કરવો જોઇએ, અને ઘનતા દર અને સિન્ટરિંગ ઈન્ટરફેસ સ્તરો વચ્ચે સંકોચન દર અને થર્મલ વિસ્તરણ દર શક્ય તેટલી સુસંગત છે જેમ કે સ્ફલિંગ, વpingરિંગ અને ક્રેકીંગ જેવી ખામીઓની ઘટનાને ઘટાડે છે.

સામાન્ય રીતે કહીએ તો, એલટીસીસી તકનીકનો ઉપયોગ કરીને સિરામિક સામગ્રીનો સંકોચન દર લગભગ 15-20%છે. જો બેનું સિન્ટરિંગ મેળ ખાતું કે સુસંગત ન હોઈ શકે, તો ઇન્ટરફેસ લેયર સિન્ટરિંગ પછી વિભાજીત થશે; જો બે સામગ્રી temperatureંચા તાપમાને પ્રતિક્રિયા આપે છે, તો પરિણામી પ્રતિક્રિયા સ્તર સંબંધિત સામગ્રીની મૂળ લાક્ષણિકતાઓને અસર કરશે. વિવિધ ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંકો અને રચનાઓ સાથે બે સામગ્રીની સહ-ફાયરિંગ સુસંગતતા અને પરસ્પર પ્રતિક્રિયા કેવી રીતે ઘટાડવી તે સંશોધનનું કેન્દ્ર છે. જ્યારે એલટીસીસીનો ઉપયોગ હાઇ-પર્ફોર્મન્સ સિસ્ટમ્સમાં થાય છે, ત્યારે સંકોચન વર્તણૂકના કડક નિયંત્રણની ચાવી એ એલટીસીસી કો-ફાયર્ડ સિસ્ટમના સિન્ટરિંગ સંકોચને નિયંત્રિત કરવાનું છે. XY દિશામાં LTCC કો-ફાયર્ડ સિસ્ટમનું સંકોચન સામાન્ય રીતે 12% થી 16% છે. પ્રેશરલેસ સિન્ટરિંગ અથવા પ્રેશર-આસિસ્ટેડ સિન્ટરિંગ ટેકનોલોજીની મદદથી, XY દિશામાં શૂન્ય સંકોચન ધરાવતી સામગ્રી મેળવવામાં આવે છે [17,18]. સિન્ટરિંગ કરતી વખતે, એલટીસીસી કો-ફાયર્ડ લેયરની ઉપર અને નીચે એલટીસીસી કો-ફાયર્ડ લેયરની ઉપર અને નીચે સંકોચન નિયંત્રણ સ્તર તરીકે મૂકવામાં આવે છે. કંટ્રોલ લેયર અને મલ્ટિલેયર અને કંટ્રોલ લેયરના કડક સંકોચન દર વચ્ચે ચોક્કસ બોન્ડિંગ ઇફેક્ટની મદદથી, X અને Y દિશાઓ સાથે LTCC સ્ટ્રક્ચરનું સંકોચન વર્તન પ્રતિબંધિત છે. XY દિશામાં સબસ્ટ્રેટના સંકોચન નુકશાનની ભરપાઈ કરવા માટે, સબસ્ટ્રેટને Z દિશામાં સંકોચન માટે વળતર આપવામાં આવશે. પરિણામે, X અને Y દિશામાં એલટીસીસી માળખાના કદમાં ફેરફાર માત્ર 0.1%છે, જેનાથી સિન્ટરિંગ પછી વાયરિંગ અને છિદ્રોની સ્થિતિ અને ચોકસાઈ સુનિશ્ચિત થાય છે અને ઉપકરણની ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત થાય છે.