LTCC მატერიალური მოთხოვნები
LTCC მოწყობილობების მატერიალური თვისებების მოთხოვნები მოიცავს ელექტრო თვისებებს, თერმომექანიკურ თვისებებს და პროცესის თვისებებს.

დიელექტრიკული მუდმივა არის LTCC მასალების ყველაზე კრიტიკული თვისება. ვინაიდან რადიოსიხშირული მოწყობილობის ძირითადი ერთეული-რეზონატორის სიგრძე უკუპროპორციულია მასალის დიელექტრიკული მუდმივის კვადრატულ ფესვთან, როდესაც მოწყობილობის სამუშაო სიხშირე დაბალია (მაგალითად, ასობით MHz), თუ მასალა დაბალი დიელექტრიკული მუდმივი გამოიყენება, მოწყობილობა ზომა იქნება ძალიან დიდი გამოსაყენებლად. აქედან გამომდინარე, უმჯობესია დიელექტრიკული მუდმივის სერიალიზაცია მოხდეს სხვადასხვა ოპერაციული სიხშირის შესაბამისად.

დიელექტრიკული დანაკარგი ასევე არის მნიშვნელოვანი პარამეტრი, რომელიც გათვალისწინებულია რადიოსიხშირული მოწყობილობების დიზაინში და ის პირდაპირ კავშირშია მოწყობილობის დაკარგვასთან. თეორიულად, რაც უფრო პატარაა, მით უკეთესი. დიელექტრიკული მუდმივის ტემპერატურის კოეფიციენტი არის მნიშვნელოვანი პარამეტრი, რომელიც განსაზღვრავს რადიოსიხშირული მოწყობილობის ელექტრული შესრულების ტემპერატურულ სტაბილურობას.

LTCC მოწყობილობების საიმედოობის უზრუნველსაყოფად, მასალების შერჩევისას უნდა იქნას გათვალისწინებული მრავალი თერმო-მექანიკური თვისება. ყველაზე კრიტიკული არის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი, რომელიც უნდა ემთხვეოდეს მიკროსქემის დაფას მაქსიმალურად გასაყიდად. გარდა ამისა, დამუშავების და სამომავლო პროგრამების გათვალისწინებით, LTCC მასალები ასევე უნდა აკმაყოფილებდეს მექანიკურ შესრულების ბევრ მოთხოვნას, როგორიცაა მოხრის ძალა σ, სიმტკიცე Hv, ზედაპირის სიბრტყე, ელასტიური მოდული E და მოტეხილობის სიმტკიცე KIC და ა.

”პროცესის შესრულება შეიძლება ზოგადად შეიცავდეს შემდეგ ასპექტებს: პირველ რიგში, ის შეიძლება დაიხუროს 900 ° C- ზე დაბალ ტემპერატურაზე მკვრივ, არა ფოროვან მიკროსტრუქტურაში. მეორე, დენსიფიკაციის ტემპერატურა არ უნდა იყოს ძალიან დაბალი, ისე რომ არ შეაფერხოს ორგანული ნივთიერებების ჩაშვება ვერცხლის პასტაში და მწვანე სარტყელში. მესამე, შესაბამისი ორგანული მასალების დამატების შემდეგ, ის შეიძლება ჩაისვას ერთგვაროვან, გლუვ და ძლიერ მწვანე ლენტად.

LTCC მასალების კლასიფიკაცია
ამჟამად, LTCC კერამიკული მასალები ძირითადად ორი სისტემისგან შედგება, კერძოდ “მინის კერამიკული” სისტემისა და “მინის + კერამიკის” სისტემისგან. დაბალი დნობის ოქსიდის ან დაბალი დნობის მინის დოპინგმა შეიძლება შეამციროს კერამიკული მასალების შეწოვის ტემპერატურა, მაგრამ დაბალ ტემპერატურაზე შემცირება შეზღუდულია და მასალის შესრულება სხვადასხვა ხარისხით დაზიანდება. დაბალი კერამიკული ტემპერატურის მქონე კერამიკული მასალების ძიებამ მიიქცია მკვლევართა ყურადღება. ამგვარი მასალების შემუშავების ძირითადი სახეობებია ბარიუმის კალის ბორატი (BaSn (BO3) 2) სერიები, გერმანული და ტელერატული სერიები, BiNbO4 სერიები, Bi203-Zn0-Nb205 სერიები, ZnO-TiO2 სერიები და სხვა კერამიკული მასალები. ბოლო წლებში, ჟოუ ჯიის კვლევითი ჯგუფი ცინგუას უნივერსიტეტში მოწოდებულია ჩაატაროს კვლევები ამ სფეროში.
LTCC მასალის თვისებები
LTCC პროდუქტების შესრულება მთლიანად დამოკიდებულია გამოყენებული მასალების შესრულებაზე. LTCC კერამიკული მასალები ძირითადად მოიცავს LTCC სუბსტრატის მასალებს, შეფუთვის მასალებს და მიკროტალღოვანი მოწყობილობის მასალებს. დიელექტრიკული მუდმივა არის LTCC მასალების ყველაზე კრიტიკული თვისება. დიელექტრიკული მუდმივი უნდა იყოს სერიალიზებული 2 -დან 20000 -მდე დიაპაზონში, რომ იყოს შესაფერისი სხვადასხვა ოპერაციული სიხშირეებისთვის. მაგალითად, 3.8-ის ფარდობითი გამტარობის სუბსტრატი შესაფერისია მაღალსიჩქარიანი ციფრული სქემების დიზაინისთვის; სუბსტრატს, რომლის ფარდობითი გამტარობა 6-დან 80-მდეა, კარგად შეუძლია დაასრულოს მაღალი სიხშირის სქემების დიზაინი; სუბსტრატს, რომლის ფარდობითი გამტარობა 20,000 3-მდეა, შეუძლია შექმნას მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობები ინტეგრირებული მრავალშრიანი სტრუქტურაში. მაღალი სიხშირე ციფრული 10C პროდუქტების განვითარების შედარებით აშკარა ტენდენციაა. დაბალი დიელექტრიკული მუდმივის (ε≤901) LTCC მასალების განვითარება მაღალი სიხშირისა და მაღალი სიჩქარის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად არის გამოწვევა იმისა, თუ როგორ შეუძლია LTCC მასალებს მოერგოს მაღალი სიხშირის პროგრამებს. FerroA6- ისა და DuPont- ის 5.2 სისტემის დიელექტრიკული მუდმივი არის 5.9-დან 4110-მდე, ESL- ის 70-4.3C არის 4.7-დან 3.9-მდე, NEC- ის LTCC სუბსტრატის დიელექტრიკული მუდმივაა დაახლოებით 2.5, ხოლო დიელექტრიკული მუდმივი, როგორც დაბალი XNUMX-ის დამუშავების პროცესში.

რეზონატორის ზომა უკუპროპორციულია დიელექტრიკული მუდმივის კვადრატულ ფესვთან, ამიტომ როდესაც გამოიყენება დიელექტრიკული მასალის სახით, დიელექტრიკული მუდმივი დიდი უნდა იყოს მოწყობილობის ზომის შესამცირებლად. ამჟამად, ულტრა დაბალი ზარალის ან ულტრა მაღალი Q მნიშვნელობის ზღვარი, ფარდობითი გამტარობა (> 100) ან თუნდაც> 150 დიელექტრიკული მასალა არის კვლევის ცხელი წერტილები. სქემებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ უფრო დიდ ტევადობას, შეიძლება გამოყენებულ იქნეს მაღალი დიელექტრიკული მუდმივის მქონე მასალები, ან დიელექტრიკული მასალის ფენა უფრო დიდი დიელექტრიკული მუდმივობით შეიძლება მოთავსდეს LTCC დიელექტრიკული კერამიკული სუბსტრატის მასალის ფენას შორის და დიელექტრიკული მუდმივი იყოს 20 -დან 100 -მდე. რა დიელექტრიკული დანაკარგი ასევე მნიშვნელოვანი პარამეტრია გასათვალისწინებელი რადიოსიხშირული მოწყობილობების დიზაინში. ეს პირდაპირ კავშირშია მოწყობილობის დაკარგვასთან. თეორიულად, იმედოვნებენ, რომ რაც უფრო პატარაა, მით უკეთესი. ამჟამად, რადიო სიხშირის მოწყობილობებში გამოყენებული LTCC მასალებია ძირითადად DuPont (951,943), Ferro (A6M, A6S), Heraeus (CT700, CT800 და CT2000) და ელექტრო მეცნიერების ლაბორატორიები. მათ შეუძლიათ არა მხოლოდ უზრუნველყონ სერიული LTCC მწვანე კერამიკული ლენტი დიელექტრიკული მუდმივით, არამედ უზრუნველყონ შესაბამისი გაყვანილობის მასალები.

LTCC მასალების კვლევის კიდევ ერთი მწვავე საკითხია თანაბარი ცეცხლის მასალების თავსებადობა. სხვადასხვა დიელექტრიკული ფენის (კონდენსატორები, წინააღმდეგობები, ინდუქციურობა, გამტარები და ა.შ.) თანადაფრქვევისას, რეაქცია და ინტერფეისის დიფუზია სხვადასხვა ინტერფეისს შორის უნდა კონტროლდებოდეს, რათა თითოეული დიელექტრიკული ფენის თანადაფრქვევა იყოს კარგი, სიმკვრივის მაჩვენებელი და აგლერობა შემცირება ინტერფეისის ფენებს შორის სიჩქარე და თერმული გაფართოების სიჩქარე მაქსიმალურად თანმიმდევრულია, რათა შემცირდეს ისეთი დეფექტები, როგორიცაა გაფრქვევა, გადახრა და გახეთქვა.

საერთოდ, კერამიკული მასალების შემცირების მაჩვენებელი LTCC ტექნოლოგიის გამოყენებით არის დაახლოებით 15-20%. თუ ორივეს აგლომერაცია ვერ იქნება შესატყვისი ან თავსებადი, ინტერფეისის ფენა დანაწევრების შემდეგ გაიყოფა; თუ ორი მასალა რეაგირებს მაღალ ტემპერატურაზე, შედეგად მიღებული რეაქციის ფენა გავლენას მოახდენს შესაბამისი მასალების თავდაპირველ მახასიათებლებზე. ორი მასალის ერთმანეთთან შეთავსება სხვადასხვა დიელექტრიკული მუდმივებითა და კომპოზიციებით და როგორ უნდა შემცირდეს ორმხრივი რეაქტიულობა კვლევის ყურადღების ცენტრშია. როდესაც LTCC გამოიყენება მაღალი ხარისხის სისტემებში, შემცირების ქცევის მკაცრი კონტროლის გასაღები არის LTCC თანაბარი სისტემის შემკვრელი შემცირების კონტროლი. LTCC თანაბარი ცეცხლის სისტემის შემცირება XY მიმართულებით, ჩვეულებრივ, 12% -დან 16% -მდეა. წნევის შემწოვი ან წნევის დამწევი ტექნოლოგიის დახმარებით მიიღება მასალები XY მიმართულებით ნულოვანი შემცირებით [17,18]. აგლომერაციისას, LTCC თანაწვის ფენის ზედა და ქვედა ნაწილი მოთავსებულია LTCC თანაწვის ფენის ზედა და ქვედა ნაწილში, როგორც შემცირების კონტროლის ფენა. საკონტროლო ფენასა და მრავალ ფენას შორის გარკვეული შემაერთებელი ეფექტისა და საკონტროლო ფენის მკაცრი შემცირების სიჩქარის წყალობით, LTCC სტრუქტურის შემცირების ქცევა X და Y მიმართულებებით იზღუდება. სუბსტრატის შემცირების დაკარგვის კომპენსირების მიზნით XY მიმართულებით, სუბსტრატი კომპენსირდება Z მიმართულებით შემცირებისათვის. შედეგად, LTCC სტრუქტურის ზომის შეცვლა X და Y მიმართულებით არის მხოლოდ 0.1%, რითაც უზრუნველყოფილია გაყვანილობისა და ხვრელების პოზიცია და სიზუსტე დაბნეულობის შემდეგ და უზრუნველყოფილია მოწყობილობის ხარისხი.