एलटीसीसी सामग्री की आवश्यकताएं
एलटीसीसी उपकरणों के भौतिक गुणों की आवश्यकताओं में विद्युत गुण, थर्मोमेकेनिकल गुण और प्रक्रिया गुण शामिल हैं।

ढांकता हुआ स्थिरांक LTCC सामग्री का सबसे महत्वपूर्ण गुण है। चूंकि रेडियो फ़्रीक्वेंसी डिवाइस की मूल इकाई-रेज़ोनेटर की लंबाई सामग्री के ढांकता हुआ स्थिरांक के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है, जब डिवाइस की कार्य आवृत्ति कम होती है (जैसे कि सैकड़ों मेगाहर्ट्ज), यदि कोई सामग्री कम ढांकता हुआ स्थिरांक का उपयोग किया जाता है, डिवाइस का आकार उपयोग करने के लिए बहुत बड़ा होगा। इसलिए, विभिन्न ऑपरेटिंग आवृत्तियों के अनुरूप ढांकता हुआ स्थिरांक को क्रमबद्ध करना सबसे अच्छा है।

ढांकता हुआ नुकसान भी रेडियो आवृत्ति उपकरणों के डिजाइन में माना जाने वाला एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, और यह सीधे डिवाइस के नुकसान से संबंधित है। सिद्धांत रूप में, छोटा, बेहतर। ढांकता हुआ स्थिरांक का तापमान गुणांक एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो रेडियो फ्रीक्वेंसी डिवाइस के विद्युत प्रदर्शन की तापमान स्थिरता को निर्धारित करता है।

एलटीसीसी उपकरणों की विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, सामग्री का चयन करते समय कई थर्मो-मैकेनिकल गुणों पर भी विचार किया जाना चाहिए। सबसे महत्वपूर्ण एक थर्मल विस्तार का गुणांक है, जो जितना संभव हो सके टांका लगाने के लिए सर्किट बोर्ड से मेल खाना चाहिए। इसके अलावा, प्रसंस्करण और भविष्य के अनुप्रयोगों पर विचार करते हुए, एलटीसीसी सामग्री को कई यांत्रिक प्रदर्शन आवश्यकताओं को भी पूरा करना चाहिए, जैसे झुकने की ताकत , कठोरता एचवी, सतह समतलता, लोचदार मापांक ई और फ्रैक्चर क्रूरता केआईसी और इसी तरह।

“प्रक्रिया प्रदर्शन में आम तौर पर निम्नलिखित पहलू शामिल हो सकते हैं: सबसे पहले, इसे 900 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर घने, गैर-छिद्रपूर्ण सूक्ष्म संरचना में पाप किया जा सकता है। दूसरा, घनत्व का तापमान बहुत कम नहीं होना चाहिए, ताकि चांदी के पेस्ट और ग्रीन बेल्ट में कार्बनिक पदार्थों के निर्वहन को रोका न जाए। तीसरा, उपयुक्त कार्बनिक पदार्थों को जोड़ने के बाद, इसे एक समान, चिकने और मजबूत हरे रंग के टेप में डाला जा सकता है।

एलटीसीसी सामग्री का वर्गीकरण
वर्तमान में, एलटीसीसी सिरेमिक सामग्री मुख्य रूप से दो प्रणालियों से बना है, अर्थात् “ग्लास-सिरेमिक” प्रणाली और “ग्लास + सिरेमिक” प्रणाली। कम पिघलने वाले ऑक्साइड या कम पिघलने वाले ग्लास के साथ डोपिंग सिरेमिक सामग्री के सिंटरिंग तापमान को कम कर सकता है, लेकिन सिंटरिंग तापमान में कमी सीमित है, और सामग्री का प्रदर्शन अलग-अलग डिग्री तक क्षतिग्रस्त हो जाएगा। कम सिंटरिंग तापमान वाले सिरेमिक पदार्थों की खोज ने शोधकर्ताओं का ध्यान आकर्षित किया है। विकसित की जा रही ऐसी सामग्रियों की मुख्य किस्में बेरियम टिन बोरेट (बीएएसएन (बीओ 3) 2) श्रृंखला, जर्मेनेट और टेल्यूरेट श्रृंखला, बीएनबीओ 4 श्रृंखला, बीआई 203-जेएन0-एनबी 205 श्रृंखला, जेडएनओ-टीआईओ 2 श्रृंखला और अन्य सिरेमिक सामग्री हैं। हाल के वर्षों में, सिंघुआ विश्वविद्यालय में झोउ जी का शोध समूह इस क्षेत्र में शोध करने के लिए प्रतिबद्ध है।
एलटीसीसी सामग्री गुण
एलटीसीसी उत्पादों का प्रदर्शन पूरी तरह से प्रयुक्त सामग्री के प्रदर्शन पर निर्भर करता है। LTCC सिरेमिक सामग्री में मुख्य रूप से LTCC सब्सट्रेट सामग्री, पैकेजिंग सामग्री और माइक्रोवेव डिवाइस सामग्री शामिल हैं। ढांकता हुआ स्थिरांक LTCC सामग्री का सबसे महत्वपूर्ण गुण है। विभिन्न ऑपरेटिंग आवृत्तियों के लिए उपयुक्त होने के लिए ढांकता हुआ स्थिरांक को 2 से 20000 की सीमा में क्रमबद्ध करने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, 3.8 की सापेक्ष पारगम्यता वाला एक सब्सट्रेट हाई-स्पीड डिजिटल सर्किट के डिजाइन के लिए उपयुक्त है; 6 से 80 की सापेक्ष पारगम्यता वाला एक सब्सट्रेट उच्च आवृत्ति सर्किट के डिजाइन को अच्छी तरह से पूरा कर सकता है; २०,००० तक की सापेक्ष पारगम्यता वाला एक सब्सट्रेट उच्च क्षमता वाले उपकरणों को एक बहुपरत संरचना में एकीकृत कर सकता है। डिजिटल 20,000C उत्पादों के विकास में उच्च आवृत्ति अपेक्षाकृत स्पष्ट प्रवृत्ति है। उच्च आवृत्ति और उच्च गति की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कम ढांकता हुआ स्थिरांक (ε≤3) एलटीसीसी सामग्री का विकास एक चुनौती है कि एलटीसीसी सामग्री उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों के अनुकूल कैसे हो सकती है। FerroA10 और ड्यूपॉन्ट की 901 प्रणाली का ढांकता हुआ स्थिरांक 6 से 5.2 है, ESL का 5.9-4110C 70 से 4.3 है, NEC के LTCC सब्सट्रेट का ढांकता हुआ स्थिरांक लगभग 4.7 है, और ढांकता हुआ स्थिरांक 3.9 जितना कम विकास के अधीन है।

गुंजयमान यंत्र का आकार ढांकता हुआ स्थिरांक के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होता है, इसलिए जब एक ढांकता हुआ सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है, तो उपकरण के आकार को कम करने के लिए ढांकता हुआ स्थिरांक बड़ा होना आवश्यक है। वर्तमान में, अल्ट्रा-लो लॉस या अल्ट्रा-हाई क्यू वैल्यू की सीमा, सापेक्ष पारगम्यता (> 100) या यहां तक ​​​​कि> 150 ढांकता हुआ सामग्री अनुसंधान हॉटस्पॉट हैं। बड़ी धारिता की आवश्यकता वाले सर्किटों के लिए, उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक वाली सामग्री का उपयोग किया जा सकता है, या एक बड़े ढांकता हुआ स्थिरांक के साथ एक ढांकता हुआ सामग्री परत को LTCC ढांकता हुआ सिरेमिक सब्सट्रेट सामग्री परत के बीच सैंडविच किया जा सकता है, और ढांकता हुआ स्थिरांक 20 और 100 के बीच हो सकता है। इनमें से चुनें . रेडियो फ्रीक्वेंसी उपकरणों के डिजाइन में विचार करने के लिए ढांकता हुआ नुकसान भी एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। यह सीधे डिवाइस के नुकसान से संबंधित है। सिद्धांत रूप में, यह आशा की जाती है कि जितना छोटा बेहतर होगा। वर्तमान में, रेडियो फ्रीक्वेंसी उपकरणों में उपयोग की जाने वाली LTCC सामग्री मुख्य रूप से ड्यूपॉन्ट (951,943), फेरो (A6M, A6S), हेरियस (CT700, CT800 और CT2000) और इलेक्ट्रो-साइंस लेबोरेटरीज हैं। वे न केवल ढांकता हुआ स्थिरांक के साथ क्रमबद्ध एलटीसीसी हरी सिरेमिक टेप प्रदान कर सकते हैं, बल्कि मिलान तारों की सामग्री भी प्रदान कर सकते हैं।

एलटीसीसी सामग्री के अनुसंधान में एक और गर्म मुद्दा सह-निकालित सामग्रियों की अनुकूलता है। जब विभिन्न ढांकता हुआ परतों (संधारित्र, प्रतिरोध, अधिष्ठापन, कंडक्टर, आदि) को सह-फायरिंग करते हैं, तो प्रत्येक ढांकता हुआ परत के सह-फायरिंग मिलान को अच्छा बनाने के लिए विभिन्न इंटरफेस के बीच प्रतिक्रिया और इंटरफ़ेस प्रसार को नियंत्रित किया जाना चाहिए, और घनत्व दर और सिंटरिंग इंटरफ़ेस परतों के बीच संकोचन दर और थर्मल विस्तार दर, स्पॉलिंग, वारपिंग और क्रैकिंग जैसे दोषों की घटना को कम करने के लिए यथासंभव सुसंगत हैं।

सामान्यतया, एलटीसीसी तकनीक का उपयोग कर सिरेमिक सामग्री की संकोचन दर लगभग 15-20% है। यदि दोनों के सिंटरिंग का मिलान या संगत नहीं किया जा सकता है, तो सिंटरिंग के बाद इंटरफ़ेस परत विभाजित हो जाएगी; यदि दो सामग्री उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया करती है, तो परिणामी प्रतिक्रिया परत संबंधित सामग्रियों की मूल विशेषताओं को प्रभावित करेगी। अलग-अलग ढांकता हुआ स्थिरांक और रचनाओं के साथ दो सामग्रियों की सह-फायरिंग संगतता और पारस्परिक प्रतिक्रियाशीलता को कैसे कम किया जाए, अनुसंधान का फोकस है। जब उच्च-प्रदर्शन प्रणालियों में LTCC का उपयोग किया जाता है, तो संकोचन व्यवहार के सख्त नियंत्रण की कुंजी LTCC सह-निकालित प्रणाली के सिंटरिंग संकोचन को नियंत्रित करना है। XY दिशा के साथ LTCC को-फायर्ड सिस्टम का संकोचन आम तौर पर 12% से 16% होता है। प्रेशरलेस सिंटरिंग या प्रेशर-असिस्टेड सिंटरिंग तकनीक की मदद से, XY दिशा में शून्य संकोचन वाली सामग्री प्राप्त की जाती है [17,18]। सिंटरिंग करते समय, LTCC को-फायर्ड लेयर के ऊपर और नीचे LTCC को-फायर्ड लेयर के ऊपर और नीचे एक सिकुड़न नियंत्रण परत के रूप में रखा जाता है। नियंत्रण परत और बहुपरत के बीच एक निश्चित संबंध प्रभाव और नियंत्रण परत की सख्त संकोचन दर की मदद से, X और Y दिशाओं के साथ LTCC संरचना का संकोचन व्यवहार प्रतिबंधित है। XY दिशा में सब्सट्रेट के संकोचन नुकसान की भरपाई करने के लिए, सब्सट्रेट को Z दिशा में सिकुड़न के लिए मुआवजा दिया जाएगा। नतीजतन, एक्स और वाई दिशाओं में एलटीसीसी संरचना का आकार परिवर्तन केवल 0.1% है, जिससे सिंटरिंग के बाद तारों और छिद्रों की स्थिति और सटीकता सुनिश्चित होती है, और डिवाइस की गुणवत्ता सुनिश्चित होती है।