LTCC medžiagų reikalavimai
LTCC prietaisų medžiagų savybių reikalavimai apima elektrines savybes, termomechanines ir proceso savybes.

Dielektrinė konstanta yra svarbiausia LTCC medžiagų savybė. Kadangi pagrindinis radijo dažnio įtaiso įrenginys-rezonatoriaus ilgis yra atvirkščiai proporcingas medžiagos dielektrinės konstantos kvadratinei šaknei, kai prietaiso darbinis dažnis yra mažas (pvz., Šimtai MHz), jei medžiaga kai naudojama maža dielektrinė konstanta, prietaisas bus per didelis naudoti. Todėl geriausia dielektrinę konstantą suskirstyti serijiniu būdu, kad ji atitiktų skirtingus veikimo dažnius.

Dielektriniai nuostoliai taip pat yra svarbus parametras, į kurį atsižvelgiama projektuojant radijo dažnių įrenginius, ir tai tiesiogiai susiję su prietaiso praradimu. Teoriškai kuo mažesnis, tuo geriau. Dielektrinės konstantos temperatūros koeficientas yra svarbus parametras, lemiantis radijo dažnio įtaiso elektrinio veikimo temperatūros stabilumą.

Siekiant užtikrinti LTCC prietaisų patikimumą, renkantis medžiagas taip pat reikia atsižvelgti į daugelį termomechaninių savybių. Kritiškiausias yra šiluminio plėtimosi koeficientas, kuris turėtų kuo labiau atitikti lituotiną plokštę. Be to, atsižvelgiant į apdorojimą ir būsimą pritaikymą, LTCC medžiagos taip pat turėtų atitikti daugelį mechaninių savybių reikalavimų, tokių kaip lenkimo stipris σ, kietumas Hv, paviršiaus lygumas, elastingumo modulis E ir atsparumas lūžiams KIC ir pan.

„Proceso veikimas paprastai gali apimti šiuos aspektus: pirma, jis gali būti sukepintas žemesnėje nei 900 ° C temperatūroje į tankią, neporinę mikrostruktūrą. Antra, tankinimo temperatūra neturėtų būti per žema, kad būtų išvengta organinių medžiagų išsiskyrimo sidabro pasta ir žaliojoje juostoje. Trečia, pridėjus atitinkamų organinių medžiagų, jis gali būti suformuotas į vienodą, lygią ir stiprią žalią juostą.

LTCC medžiagų klasifikacija
Šiuo metu LTCC keramines medžiagas daugiausia sudaro dvi sistemos, būtent „stiklo keramikos“ ir „stiklo + keramikos“ sistema. Dopingas naudojant mažai tirpstantį oksidą arba mažai tirpstantį stiklą gali sumažinti keraminių medžiagų sukepinimo temperatūrą, tačiau sukepinimo temperatūros sumažinimas yra ribotas, o medžiagos savybės bus nevienodai pažeistos. Keraminių medžiagų, turinčių žemą sukepinimo temperatūrą, paieška patraukė tyrėjų dėmesį. Pagrindinės tokių medžiagų rūšys yra bario alavo borato (BaSn (BO3) 2) serijos, germanato ir teluatro serijos, „BiNbO4“ serijos, „Bi203-Zn0-Nb205“ serijos, „ZnO-TiO2“ serijos ir kitos keraminės medžiagos. Pastaraisiais metais Zhou Ji tyrimų grupė Tsinghua universitete buvo pasiryžusi atlikti šios srities tyrimus.
LTCC medžiagos savybės
LTCC gaminių našumas visiškai priklauso nuo naudojamų medžiagų našumo. LTCC keraminės medžiagos daugiausia apima LTCC substrato medžiagas, pakavimo medžiagas ir mikrobangų prietaisų medžiagas. Dielektrinė konstanta yra svarbiausia LTCC medžiagų savybė. Dielektrinė konstanta turi būti serijuojama nuo 2 iki 20000, kad ji būtų tinkama skirtingiems veikimo dažniams. Pavyzdžiui, substratas, kurio santykinis pralaidumas yra 3.8, yra tinkamas didelės spartos skaitmeninėms grandinėms projektuoti; substratas, kurio santykinis pralaidumas yra nuo 6 iki 80, gali gerai užbaigti aukšto dažnio grandinių projektavimą; substratas, kurio santykinis pralaidumas yra iki 20,000 3, gali padaryti didelės talpos įrenginius, integruotus į daugiasluoksnę struktūrą. Aukštas dažnis yra gana akivaizdi skaitmeninių 10C produktų kūrimo tendencija. Žemos dielektrinės konstantos (ε≤901) LTCC medžiagų kūrimas, kad atitiktų aukšto dažnio ir didelio greičio reikalavimus, yra iššūkis, kaip LTCC medžiagos gali prisitaikyti prie aukšto dažnio programų. „FerroA6“ ir „DuPont“ sistemos 5.2 dielektrinė konstanta yra nuo 5.9 iki 4110, ESL 70-4.3C yra nuo 4.7 iki 3.9, NEC LTCC substrato dielektrinė konstanta yra apie 2.5, o dielektrinė konstanta yra kuriama iki XNUMX.

Rezonatoriaus dydis yra atvirkščiai proporcingas dielektrinės konstantos kvadratinei šakniai, todėl, kai naudojama kaip dielektrinė medžiaga, dielektrinė konstanta turi būti didelė, kad sumažėtų prietaiso dydis. Šiuo metu itin mažo praradimo ar itin didelės Q vertės riba, santykinis pralaidumas (> 100) ar net> 150 dielektrinių medžiagų yra tyrimų taškai. Grandinėms, kurioms reikia didesnės talpos, gali būti naudojamos medžiagos su didele dielektrine konstanta arba dielektrinės medžiagos sluoksnis su didesne dielektrine konstanta gali būti įterptas tarp LTCC dielektrinio keraminio pagrindo medžiagos sluoksnio, o dielektrinė konstanta gali būti nuo 20 iki 100. Pasirinkite tarp . Dielektriniai nuostoliai taip pat yra svarbus parametras, į kurį reikia atsižvelgti projektuojant radijo dažnių įrenginius. Tai tiesiogiai susiję su prietaiso praradimu. Teoriškai tikimasi, kad kuo mažesnis, tuo geriau. Šiuo metu radijo dažnio prietaisuose naudojamos LTCC medžiagos daugiausia yra „DuPont“ (951,943 6), „Ferro“ (A6M, A700S), „Heraeus“ (CT800, CT2000 ir CTXNUMX) ir „Electro-science Laboratories“. Jie gali ne tik pateikti serijinę LTCC žalią keraminę juostą su dielektrine konstanta, bet ir pateikti tinkamas laidų medžiagas.

Kita karšta LTCC medžiagų tyrimo problema yra kartu deginamų medžiagų suderinamumas. Kai kūrenami skirtingi dielektriniai sluoksniai (kondensatoriai, varžos, induktyvumai, laidininkai ir kt.), Reikėtų kontroliuoti reakciją ir sąsajos sklaidą tarp skirtingų sąsajų, kad būtų gerai suderintas kiekvieno dielektrinio sluoksnio degimas, o tankis ir sukepinimas susitraukimas tarp sąsajos sluoksnių Greitis ir šiluminio išsiplėtimo greitis yra kiek įmanoma nuoseklesni, kad sumažėtų defektų, tokių kaip plyšimas, deformavimas ir įtrūkimai, atsiradimas.

Paprastai tariant, keraminių medžiagų susitraukimo greitis naudojant LTCC technologiją yra apie 15-20%. Jei abiejų sukepinimas negali būti suderintas ar suderinamas, po sukepinimo sąsajos sluoksnis suskaidomas; jei abi medžiagos reaguoja aukštoje temperatūroje, susidaręs reakcijos sluoksnis paveiks pradines atitinkamų medžiagų charakteristikas. Tyrimo tikslas yra dviejų medžiagų, turinčių skirtingas dielektrines konstantas ir sudėtis, suderinamumas kartu ir kaip sumažinti tarpusavio reaktyvumą. Kai LTCC naudojamas didelio našumo sistemose, griežtos susitraukimo elgsenos kontrolės raktas yra valdyti LTCC kartu kūrenamos sistemos sukepinimo susitraukimą. Bendrai kūrenamos LTCC sistemos susitraukimas XY kryptimi paprastai yra nuo 12% iki 16%. Naudojant beslėgio sukepinimo arba sukepinimo be suspaudimo technologiją, gaunamos medžiagos, kurių susitraukimas XY kryptimi visiškai nesitraukia [17,18]. Kai sukepinama, LTCC kartu kūrenamo sluoksnio viršutinė ir apatinė dalys dedamos ant LTCC kartu kūrenamo sluoksnio viršaus ir apačios kaip susitraukimo kontrolės sluoksnis. Naudojant tam tikrą jungiamąjį efektą tarp valdymo sluoksnio ir daugiasluoksnio bei griežtą kontrolinio sluoksnio susitraukimo greitį, LTCC struktūros susitraukimo elgsena X ir Y kryptimis yra apribota. Siekiant kompensuoti substrato susitraukimo nuostolius XY kryptimi, substratas bus kompensuojamas dėl susitraukimo Z kryptimi. Dėl to LTCC struktūros dydžio pokytis X ir Y kryptimis yra tik apie 0.1%, taip užtikrinant laidų ir skylių padėtį bei tikslumą po sukepinimo ir užtikrinant prietaiso kokybę.