LTCC materiālu prasības
Prasības attiecībā uz LTCC ierīču materiāla īpašībām ietver elektriskās īpašības, termomehāniskās īpašības un procesa īpašības.

Dielektriskā konstante ir vissvarīgākā LTCC materiālu īpašība. Tā kā radiofrekvences ierīces pamatvienība-rezonatora garums ir apgriezti proporcionāls materiāla dielektriskās konstantes kvadrātsaknei, ja ierīces darba frekvence ir zema (piemēram, simtiem MHz), ja materiāls ja tiek izmantota zema dielektriskā konstante, ierīce izmērs būs pārāk liels, lai to varētu izmantot. Tāpēc vislabāk ir sērijveidot dielektrisko konstanti atbilstoši dažādām darba frekvencēm.

Dielektriskie zudumi ir arī svarīgs parametrs, kas tiek ņemts vērā, izstrādājot radiofrekvenču ierīces, un tas ir tieši saistīts ar ierīces zudumu. Teorētiski, jo mazāks, jo labāk. Dielektriskās konstantes temperatūras koeficients ir svarīgs parametrs, kas nosaka radiofrekvences ierīces elektriskās veiktspējas temperatūras stabilitāti.

Lai nodrošinātu LTCC ierīču uzticamību, izvēloties materiālus, jāņem vērā arī daudzas termomehāniskās īpašības. Vissvarīgākais ir termiskās izplešanās koeficients, kam pēc iespējas jāatbilst lodējamajai platei. Turklāt, ņemot vērā apstrādi un turpmākos pielietojumus, LTCC materiāliem jāatbilst arī daudzām mehāniskās veiktspējas prasībām, piemēram, lieces izturībai σ, cietībai Hv, virsmas līdzenumam, elastības modulim E un lūzuma izturībai KIC utt.

“Procesa veiktspēja parasti var ietvert šādus aspektus: Pirmkārt, to var saķepināt temperatūrā, kas zemāka par 900 ° C, blīvā, neporainā mikrostruktūrā. Otrkārt, blīvēšanas temperatūrai nevajadzētu būt pārāk zemai, lai novērstu organisko vielu izdalīšanos sudraba pastā un zaļajā joslā. Treškārt, pēc atbilstošu organisko materiālu pievienošanas to var izliet vienotā, gludā un spēcīgā zaļā lentē.

LTCC materiālu klasifikācija
Pašlaik LTCC keramikas materiāli galvenokārt sastāv no divām sistēmām, proti, “stikla keramikas” un “stikla + keramikas” sistēmas. Dopēšana ar zemu kušanas temperatūru saturošu oksīdu vai stiklu ar zemu kušanas temperatūru var samazināt keramikas materiālu saķepināšanas temperatūru, bet saķepināšanas temperatūras samazināšana ir ierobežota, un materiāla veiktspēja tiks pakāpeniski bojāta. Keramikas materiālu ar zemu saķepināšanas temperatūru meklēšana ir piesaistījusi pētnieku uzmanību. Izstrādājamo šādu materiālu galvenās šķirnes ir bārija alvas borāta (BaSn (BO3) 2) sērija, germanāta un telurāta sērija, BiNbO4 sērija, Bi203-Zn0-Nb205 sērija, ZnO-TiO2 sērija un citi keramikas materiāli. Pēdējos gados Zhou Ji pētniecības grupa Tsinghua universitātē ir apņēmusies veikt pētījumus šajā jomā.
LTCC materiāla īpašības
LTCC produktu veiktspēja ir pilnībā atkarīga no izmantoto materiālu veiktspējas. LTCC keramikas materiāli galvenokārt ietver LTCC substrāta materiālus, iepakojuma materiālus un mikroviļņu ierīču materiālus. Dielektriskā konstante ir vissvarīgākā LTCC materiālu īpašība. Dielektriskā konstante ir jāsērē diapazonā no 2 līdz 20000, lai tā būtu piemērota dažādām darba frekvencēm. Piemēram, substrāts ar relatīvo caurlaidību 3.8 ir piemērots ātrgaitas digitālo shēmu projektēšanai; substrāts ar relatīvo caurlaidību no 6 līdz 80 var labi pabeigt augstfrekvences ķēžu projektēšanu; substrāts ar relatīvo caurlaidību līdz 20,000 3 var radīt lielas jaudas ierīces, kas integrētas daudzslāņu struktūrā. Augsta frekvence ir salīdzinoši acīmredzama tendence digitālo 10C produktu izstrādē. Zemas dielektriskās konstantes (ε≤901) LTCC materiālu izstrāde, lai tie atbilstu augstfrekvences un ātrgaitas prasībām, ir izaicinājums tam, kā LTCC materiāli var pielāgoties augstas frekvences lietojumiem. FerroA6 un DuPont sistēmas 5.2 dielektriskā konstante ir no 5.9 līdz 4110, ESL 70-4.3C ir 4.7 līdz 3.9, NEC LTCC substrāta dielektriskā konstante ir aptuveni 2.5, un dielektriskā konstante līdz XNUMX tiek izstrādāta.

Rezonatora izmērs ir apgriezti proporcionāls dielektriskās konstantes kvadrātsaknei, tāpēc, ja to izmanto kā dielektrisko materiālu, dielektriskajai konstantei jābūt lielai, lai samazinātu ierīces izmēru. Pašlaik ļoti zemu zudumu vai īpaši augstas Q vērtības robeža, relatīvā caurlaidība (> 100) vai pat> 150 dielektriskie materiāli ir pētniecības punkti. Ķēdēm, kurām nepieciešama lielāka kapacitāte, var izmantot materiālus ar augstu dielektrisko konstanti vai starp LTCC dielektriskās keramikas pamatnes materiāla slāni var ievietot dielektrisko materiālu slāni ar lielāku dielektrisko konstanti, un dielektriskā konstante var būt no 20 līdz 100. Izvēlieties starp . Dielektriskie zudumi ir arī svarīgs parametrs, kas jāņem vērā, izstrādājot radiofrekvenču ierīces. Tas ir tieši saistīts ar ierīces zudumu. Teorētiski tiek cerēts, ka jo mazāks, jo labāk. Pašlaik radiofrekvences ierīcēs izmantotie LTCC materiāli galvenokārt ir DuPont (951,943 6), Ferro (A6M, A700S), Heraeus (CT800, CT2000 un CTXNUMX) un Electro-science Laboratories. Tie var ne tikai nodrošināt sērijveida LTCC zaļo keramikas lenti ar dielektrisko konstanti, bet arī nodrošināt atbilstošus elektroinstalācijas materiālus.

Vēl viens karsts jautājums LTCC materiālu izpētē ir sadedzināto materiālu saderība. Sadedzinot dažādus dielektriskos slāņus (kondensatorus, pretestības, induktivitātes, vadītājus utt.), Jākontrolē reakcijas un saskarnes difūzija starp dažādām saskarnēm, lai katra dielektriskā slāņa sadedzināšanas atbilstība būtu laba, un blīvums un saķepināšana saraušanās starp saskarnes slāņiem Ātrums un termiskās izplešanās ātrums ir pēc iespējas konsekventi, lai samazinātu tādu defektu rašanos kā izkrišana, deformācija un plaisāšana.

Vispārīgi runājot, keramikas materiālu saraušanās ātrums, izmantojot LTCC tehnoloģiju, ir aptuveni 15-20%. Ja abu saķepināšanu nevar saskaņot vai savietot, saskarnes slānis pēc saķepināšanas sadalīsies; ja abi materiāli reaģē augstā temperatūrā, iegūtais reakcijas slānis ietekmēs attiecīgo materiālu sākotnējās īpašības. Pētījuma uzmanības centrā ir divu materiālu sadedzināšana ar dažādām dielektriskām konstantēm un kompozīcijām un tas, kā samazināt savstarpējo reaktivitāti. Ja LTCC izmanto augstas veiktspējas sistēmās, saraušanās uzvedības stingras kontroles atslēga ir LTCC līdzdedzināšanas sistēmas saķepināšanas saraušanās kontrole. LTCC līdzdedzināšanas sistēmas saraušanās XY virzienā parasti ir no 12% līdz 16%. Ar bezspiediena saķepināšanas vai ar spiedienu palīdzību saķepināšanas tehnoloģijas palīdzību tiek iegūti materiāli ar nulles saraušanos XY virzienā [17,18]. Saķepinot, LTCC līdzdedzinātā slāņa augšējā un apakšējā daļa tiek novietota uz LTCC līdzdedzinātā slāņa augšējās un apakšējās daļas kā saraušanās kontroles slānis. Izmantojot noteiktu savienojuma efektu starp kontroles slāni un daudzslāņu slāni un stingru kontroles slāņa saraušanās ātrumu, tiek ierobežota LTCC struktūras saraušanās uzvedība gar X un Y virzienu. Lai kompensētu pamatnes saraušanās zudumus XY virzienā, pamatnei tiks kompensēta saraušanās Z virzienā. Rezultātā LTCC struktūras izmēru maiņa X un Y virzienos ir tikai aptuveni 0.1%, tādējādi nodrošinot elektroinstalācijas un caurumu stāvokli un precizitāti pēc saķepināšanas, kā arī nodrošinot ierīces kvalitāti.