LTCC zahtjevi materijala
Zahtjevi za svojstva materijala LTCC uređaja uključuju električna svojstva, termomehanička svojstva i svojstva procesa.

Dielektrična konstanta je najkritičnije svojstvo LTCC materijala. Budući da je osnovna jedinica radiofrekvencijskog uređaja-duljina rezonatora obrnuto proporcionalna kvadratnom korijenu dielektrične konstante materijala, kada je radna frekvencija uređaja niska (poput stotina MHz), ako je materijal s niskom dielektričnom konstantom, uređaj će biti prevelik za uporabu. Stoga je najbolje serijalizirati dielektričnu konstantu tako da odgovara različitim radnim frekvencijama.

Dielektrični gubici također su važan parametar koji se uzima u obzir pri projektiranju radiofrekvencijskih uređaja, a izravno je povezan s gubitkom uređaja. U teoriji, što je manje, to bolje. Temperaturni koeficijent dielektrične konstante važan je parametar koji određuje temperaturnu stabilnost električnih svojstava radiofrekvencijskog uređaja.

Kako bi se osigurala pouzdanost LTCC uređaja, pri odabiru materijala moraju se uzeti u obzir i mnoga termomehanička svojstva. Najkritičniji je koeficijent toplinskog širenja, koji bi trebao odgovarati ploči koja se lemi što je više moguće. Osim toga, s obzirom na obradu i buduće primjene, LTCC materijali također bi trebali zadovoljiti mnoge zahtjeve mehaničkih performansi, kao što su čvrstoća na savijanje σ, tvrdoća Hv, ravnost površine, modul elastičnosti E i žilavost loma KIC, itd.

„Učinkovitost procesa općenito može uključivati ​​sljedeće aspekte: Prvo, može se sinterirati na temperaturi ispod 900 ° C u gustu, neporoznu mikrostrukturu. Drugo, temperatura zgušnjavanja ne smije biti preniska kako se ne bi spriječilo ispuštanje organske tvari u srebrnu pastu i zeleni pojas. Treće, nakon dodavanja odgovarajućih organskih materijala, može se lijevati u jednoličnu, glatku i jaku zelenu traku.

Klasifikacija LTCC materijala
Trenutno se LTCC keramički materijali uglavnom sastoje od dva sustava, naime sustava „staklokeramika“ i sustava „staklo + keramika“. Dopiranje oksidom s niskim taljenjem ili staklom s niskim topljenjem može smanjiti temperaturu sinterovanja keramičkih materijala, ali je smanjenje temperature sinteriranja ograničeno, a performanse materijala bit će oštećene u različitim stupnjevima. Potraga za keramičkim materijalima s niskom temperaturom sinteriranja privukla je pozornost istraživača. Glavne vrste takvih materijala koji se razvijaju su serija barij kositar borata (BaSn (BO3) 2), serija germinata i telurata, serija BiNbO4, serija Bi203-Zn0-Nb205, serija ZnO-TiO2 i drugi keramički materijali. Posljednjih godina Zhou Jijeva istraživačka skupina na Sveučilištu Tsinghua predana je istraživanju na ovom području.
LTCC svojstva materijala
Učinkovitost LTCC proizvoda u potpunosti ovisi o izvedbi korištenih materijala. LTCC keramički materijali uglavnom uključuju materijale LTCC podloge, materijale za pakiranje i materijale za mikrovalne uređaje. Dielektrična konstanta je najkritičnije svojstvo LTCC materijala. Dielektrična konstanta se mora serijalizirati u rasponu od 2 do 20000 kako bi bila prikladna za različite radne frekvencije. Na primjer, podloga s relativnom propustljivošću od 3.8 prikladna je za projektiranje brzih digitalnih sklopova; podloga s relativnom propustljivošću od 6 do 80 može dobro dovršiti projektiranje visokofrekventnih krugova; podloga s relativnom propusnošću do 20,000 može učiniti da su uređaji velikog kapaciteta integrirani u višeslojnu strukturu. Visoka frekvencija relativno je očit trend u razvoju digitalnih 3C proizvoda. Razvoj LTCC materijala niske dielektrične konstante (ε≤10) za zadovoljavanje zahtjeva visoke frekvencije i velike brzine izazov je za prilagodbu LTCC materijala visokofrekventnim aplikacijama. Dielektrična konstanta sustava 901 FerroA6 i DuPonta iznosi 5.2 do 5.9, 4110-70C ESL-a je 4.3 do 4.7, dielektrična konstanta NEC-ove LTCC podloge je oko 3.9, a dielektrična konstanta od 2.5 je u razvoju.

Veličina rezonatora obrnuto je proporcionalna kvadratnom korijenu dielektrične konstante, pa je potrebno koristiti dielektričnu konstantu za smanjenje veličine uređaja kada se koristi kao dielektrični materijal. Trenutno su granica ultra-niskih gubitaka ili ultra-visokih vrijednosti Q, relativne permitivnosti (> 100) ili čak> 150 dielektričnih materijala žarišta istraživanja. Za krugove koji zahtijevaju veći kapacitet, mogu se koristiti materijali s visokom dielektričnom konstantom ili se sloj dielektričnog materijala s većom dielektričnom konstantom može utisnuti između sloja materijala LTCC dielektrične keramičke podloge, a dielektrična konstanta može biti između 20 i 100. Odaberite između . Dielektrični gubici također su važan parametar koji treba uzeti u obzir pri projektiranju radiofrekvencijskih uređaja. To je izravno povezano s gubitkom uređaja. U teoriji se nadamo da što je manje, to bolje. Trenutno su LTCC materijali koji se koriste u radiofrekvencijskim uređajima uglavnom DuPont (951,943), Ferro (A6M, A6S), Heraeus (CT700, CT800 i CT2000) i Laboratoriji za elektrotehniku. Oni ne samo da mogu osigurati serijsku LTCC zelenu keramičku traku s dielektričnom konstantom, već i osigurati odgovarajuće materijale ožičenja.

Još jedno vruće pitanje u istraživanju materijala LTCC-a je kompatibilnost materijala koji se koriste zajedno. Prilikom suspaljivanja različitih dielektričnih slojeva (kondenzatori, otpori, induktivnosti, vodiči, itd.), Treba kontrolirati reakciju i difuziju sučelja između različitih sučelja kako bi se postiglo dobro podudaranje suspaljivanja svakog dielektričnog sloja, te brzina gustoće i sinteriranje skupljanje između slojeva sučelja Brzina i brzina toplinskog širenja su što dosljedniji kako bi se smanjila pojava grešaka poput rasipanja, savijanja i pucanja.

Općenito govoreći, stopa skupljanja keramičkih materijala pomoću LTCC tehnologije iznosi oko 15-20%. Ako se sinteriranje ova dva ne može uskladiti ili uskladiti, sloj sučelja će se nakon sinteriranja podijeliti; ako dva materijala reagiraju na visokoj temperaturi, rezultirajući reakcijski sloj utjecat će na izvorne karakteristike dotičnih materijala. Kompatibilnost su-paljenja dva materijala s različitim dielektričnim konstantama i sastavima te kako smanjiti međusobnu reaktivnost u središtu su istraživanja. Kada se LTCC koristi u sustavima visokih performansi, ključ za strogu kontrolu ponašanja skupljanja je kontrola skupljanja od sinterovanja LTCC sustava na suzgajanje. Skupljanje LTCC sustava s potpalu duž smjera XY općenito je 12% do 16%. Uz pomoć sinteriranja bez pritiska ili tehnologije sinteriranja potpomognuto tlakom dobivaju se materijali s nultim skupljanjem u smjeru XY [17,18]. Prilikom sinteriranja, gornji i donji dio složenog LTCC-a sa sužarom postavljaju se na gornji i donji dio LTCC-slojenog sloja kao suzbijanje skupljanja. Uz pomoć određenog efekta vezivanja između kontrolnog sloja i višeslojnog i stroge stope skupljanja kontrolnog sloja, ponašanje skupljanja LTCC strukture duž smjerova X i Y je ograničeno. Kako bi se nadoknadio gubitak skupljanja podloge u smjeru XY, podloga će se kompenzirati zbog skupljanja u smjeru Z. Zbog toga je promjena veličine LTCC strukture u smjerovima X i Y samo oko 0.1%, čime se osigurava položaj i točnost ožičenja i rupa nakon sinteriranja, te osigurava kvaliteta uređaja.