LTCC материалдарына қойылатын талаптар
LTCC құрылғыларының материалдық қасиеттеріне қойылатын талаптар электрлік қасиеттерді, термомеханикалық қасиеттерді және технологиялық қасиеттерді қамтиды.

Диэлектрлік тұрақтылық LTCC материалдарының ең маңызды қасиеті болып табылады. Радиожиіліктің негізгі қондырғысы-резонатордың ұзындығы материалдың диэлектрлік тұрақтысының квадрат түбіріне кері пропорционал, егер құрылғының жұмыс жиілігі төмен болса (мысалы, жүздеген МГц), егер материал төмен диэлектрлік тұрақты пайдаланылады, құрылғы Өлшемі тым үлкен болады. Сондықтан әр түрлі жұмыс жиіліктеріне сәйкес диэлектрлік тұрақтылықты серияландырған дұрыс.

Диэлектрлік шығын радиожиілікті құрылғыларды жобалау кезінде қарастырылатын маңызды параметр болып табылады және ол құрылғының жоғалуына тікелей байланысты. Теорияда кіші болған сайын жақсы. Диэлектрлік тұрақтылықтың температуралық коэффициенті радиожиілік құрылғысының электрлік жұмысының температуралық тұрақтылығын анықтайтын маңызды параметр болып табылады.

LTCC құрылғыларының сенімділігін қамтамасыз ету үшін материалдарды таңдау кезінде көптеген термеханикалық қасиеттерді де ескеру қажет. Ең маңыздысы – термиялық кеңею коэффициенті, ол максималды түрде дәнекерленетін схемаға сәйкес келуі керек. Сонымен қатар, өңдеуді және болашақ қосымшаларды ескере отырып, LTCC материалдары сонымен қатар иілу беріктігі σ, қаттылық Hv, бетінің тегістігі, серпімділік модулі Е және сыну қаттылығы KIC сияқты көптеген механикалық талаптарға жауап беруі керек.

«Процесс өнімділігі әдетте келесі аспектілерді қамтуы мүмкін: Біріншіден, оны 900 ° C төмен температурада тығыз, кеуекті емес микроқұрылымға біріктіруге болады. Екіншіден, күміс пастасы мен жасыл белдеуде органикалық заттардың ағып кетуіне жол бермеу үшін тығыздау температурасы тым төмен болмауы керек. Үшіншіден, тиісті органикалық материалдарды қосқаннан кейін оны біркелкі, тегіс және берік жасыл таспаға құюға болады.

LTCC материалдарының жіктелуі
Қазіргі уақытта LTCC керамикалық материалдары негізінен екі жүйеден тұрады, атап айтқанда «шыны керамика» жүйесі мен «шыны + керамика» жүйесі. Аз балқитын оксидпен немесе аз еритін әйнекпен допинг керамикалық материалдардың агломерациялау температурасын төмендетуі мүмкін, бірақ агломерация температурасының төмендеуі шектелген, ал материалдың өнімділігі әр түрлі дәрежеде бұзылады. Күйдіру температурасы төмен керамикалық материалдарды іздестіру зерттеушілердің назарын аударды. Әзірленетін осындай материалдардың негізгі сорттары-барий қалайы бораты (BaSn (BO3) 2) сериясы, германат және теллурат сериясы, BiNbO4 сериясы, Bi203-Zn0-Nb205 сериясы, ZnO-TiO2 сериясы және басқа керамикалық материалдар. Соңғы жылдары Цзинхуа университетіндегі Чжоу Джидің зерттеу тобы осы бағытта зерттеулер жүргізуге бел буды.
LTCC материалдық қасиеттері
LTCC өнімдерінің өнімділігі толығымен қолданылатын материалдардың өнімділігіне байланысты. LTCC керамикалық материалдарына негізінен LTCC субстрат материалдары, орау материалдары мен микротолқынды құрылғы материалдары кіреді. Диэлектрлік тұрақтылық LTCC материалдарының ең маңызды қасиеті болып табылады. Әр түрлі жұмыс жиіліктеріне жарамды болу үшін диэлектрлік тұрақты 2 -ден 20000 -ға дейінгі аралықта сериялануы қажет. Мысалы, салыстырмалы өткізгіштігі 3.8 болатын субстрат жоғары жылдамдықты цифрлық схемаларды жобалауға жарамды; салыстырмалы өткізгіштігі 6-дан 80-ге дейінгі субстрат жоғары жиілікті схемалардың конструкциясын жақсы аяқтай алады; салыстырмалы өткізгіштігі 20,000 3-ға дейінгі субстрат жоғары қабатты құрылғыларды көп қабатты құрылымға біріктіруге мүмкіндік береді. Жоғары жиілік – цифрлық 10С өнімдерін әзірлеудегі салыстырмалы түрде айқын тенденция. Жоғары жиіліктегі және жоғары жылдамдықтағы талаптарды қанағаттандыру үшін төмен диэлектрлік тұрақты (ε≤901) LTCC материалдарын жасау LTCC материалдарының жоғары жиілікті қосымшаларға қалай бейімделуі үшін қиындық туғызады. 6 FerroA5.2 мен DuPont жүйесінің диэлектрлік тұрақтылығы 5.9-4110, ESL 70-4.3C-4.7-3.9, NEC LTCC субстратының диэлектрлік тұрақтысы-шамамен 2.5, ал диэлектрлік тұрақтысы XNUMX-тен төмен дамуда.

Резонатордың өлшемі диэлектрлік тұрақтылықтың квадрат түбіріне кері пропорционалды, сондықтан диэлектрлік материал ретінде қолданылғанда, құрылғы көлемін кішірейту үшін диэлектрлік тұрақтылық үлкен болуы қажет. Қазіргі уақытта өте төмен шығын немесе өте жоғары Q мәнінің шегі, салыстырмалы өткізгіштік (> 100) немесе тіпті> 150 диэлектрлік материалдар зерттеу нүктелері болып табылады. Үлкен сыйымдылықты қажет ететін тізбектер үшін диэлектрлік өтімділігі жоғары материалдарды қолдануға болады немесе диэлектрлік тұрақтылығы үлкен диэлектрлік материал қабатын LTCC диэлектрлік керамикалық субстрат материал қабаты арасында қысуға болады, ал диэлектрлік тұрақтылық 20 мен 100 аралығында болуы мүмкін. . Диэлектрлік шығын радиожиілікті құрылғыларды жобалау кезінде ескеру қажет маңызды параметр болып табылады. Бұл құрылғының жоғалуына тікелей байланысты. Теория бойынша, кіші болған сайын жақсы болады деп үміттенеміз. Қазіргі уақытта радиожиілік құрылғыларында қолданылатын LTCC материалдары негізінен DuPont (951,943), Ferro (A6M, A6S), Heraeus (CT700, CT800 және CT2000) және Electro-science Laboratories болып табылады. Олар диэлектрлік тұрақты серияланған LTCC жасыл керамикалық таспаны ғана емес, сонымен қатар сәйкес келетін сым материалдарын да бере алады.

LTCC материалдарын зерттеудегі тағы бір өзекті мәселе-жанатын материалдардың үйлесімділігі. Әр түрлі диэлектрлік қабаттарды (конденсаторлар, кедергілер, индуктивтіліктер, өткізгіштер және т. интерфейс қабаттары арасындағы шөгу жылдамдығы мен термиялық кеңею жылдамдығы шашырау, майысу және крекинг сияқты ақаулардың пайда болуын азайту үшін мүмкіндігінше сәйкес келеді.

Жалпы айтқанда, LTCC технологиясын қолданатын керамикалық материалдардың шөгу жылдамдығы шамамен 15-20%құрайды. Егер екеуінің қосылуы сәйкес келмесе немесе үйлесімді болмаса, интерфейс қабаты агломерациядан кейін бөлінеді; егер екі материал жоғары температурада әсер етсе, нәтижесінде алынған реакция қабаты сәйкес материалдардың бастапқы сипаттамаларына әсер етеді. Әр түрлі диэлектрлік константалары мен құрамы бар екі материалдың бір-бірімен үйлесімділігі және өзара реактивтілікті қалай төмендетуге болатыны зерттеудің басты бағыты болып табылады. LTCC жоғары өнімділік жүйелерінде қолданылған кезде, шөгу тәртібін қатаң бақылаудың кілті LTCC қосарланған жүйенің агломерациялық шөгуін бақылау болып табылады. XY бағыты бойынша LTCC жанатын жүйесінің шөгуі әдетте 12% -дан 16% -ға дейін. Қысымсыз агломерация немесе қысыммен агломерациялау технологиясының көмегімен XY бағытында нөлдік шөгілетін материалдар алынады [17,18]. Агломерация кезінде LTCC қосарланған қабатының үстіңгі және астыңғы бөлігі шөгуді бақылау қабаты ретінде LTCC қосарланған қабатының жоғарғы және төменгі жағына қойылады. Басқару қабаты мен көп қабатты арасындағы белгілі бір байланыстырушы әсердің және бақылау қабатының қатаң жиырылу жылдамдығының көмегімен LTCC құрылымының X және Y бағыттары бойынша шөгу әрекеті шектеледі. XY бағытта субстраттың шөгуінің жоғалуын өтеу үшін субстрат Z бағытында шөгуінің орнын толтырады. Нәтижесінде, X және Y бағыттарындағы LTCC құрылымының өлшемдерінің өзгеруі шамамен 0.1%құрайды, осылайша стерлингтен кейін сымдар мен тесіктердің орналасуы мен дәлдігін қамтамасыз етеді және құрылғының сапасын қамтамасыз етеді.