Keperluan bahan LTCC
Keperluan untuk sifat material peranti LTCC merangkumi sifat elektrik, sifat termomekanik dan sifat proses.

Pemalar dielektrik adalah sifat paling kritikal bagi bahan LTCC. Oleh kerana unit asas peranti frekuensi radio-panjang resonator berkadar terbalik dengan akar kuasa dua pemalar dielektrik bahan, apabila frekuensi kerja peranti rendah (seperti ratusan MHz), jika bahan dengan pemalar dielektrik rendah digunakan, ukuran peranti terlalu besar untuk digunakan. Oleh itu, yang terbaik adalah membuat siri pemalar dielektrik agar sesuai dengan frekuensi operasi yang berbeza.

Kehilangan dielektrik juga merupakan parameter penting yang dipertimbangkan dalam reka bentuk peranti frekuensi radio, dan secara langsung berkaitan dengan kehilangan peranti. Secara teori, semakin kecil semakin baik. Pekali suhu pemalar dielektrik adalah parameter penting yang menentukan kestabilan suhu prestasi elektrik peranti frekuensi radio.

Untuk memastikan kebolehpercayaan peranti LTCC, banyak sifat termo-mekanikal juga harus dipertimbangkan ketika memilih bahan. Yang paling kritikal adalah pekali pengembangan haba, yang harus sepadan dengan papan litar untuk disolder sebanyak mungkin. Di samping itu, dengan mempertimbangkan pemprosesan dan aplikasi masa depan, bahan LTCC juga harus memenuhi banyak syarat prestasi mekanikal, seperti kekuatan lenturan σ, kekerasan Hv, kerataan permukaan, modulus elastik E dan ketegangan patah KIC dan sebagainya.

“Prestasi proses secara umum dapat merangkumi aspek-aspek berikut: Pertama, dapat disinter pada suhu di bawah 900 ° C menjadi struktur mikro yang tidak berpori padat. Kedua, suhu pemadatan tidak boleh terlalu rendah, agar tidak menghalang pembuangan bahan organik dalam pasta perak dan tali pinggang hijau. Ketiga, setelah menambahkan bahan organik yang sesuai, ia boleh dilekatkan ke dalam pita hijau yang seragam, halus dan kuat.

Pengelasan bahan LTCC
Pada masa ini, bahan seramik LTCC terutama terdiri dari dua sistem, yaitu sistem “kaca-seramik” dan sistem “kaca + seramik”. Doping dengan oksida lebur rendah atau kaca lebur rendah dapat mengurangkan suhu sintering bahan seramik, tetapi pengurangan suhu sintering adalah terhad, dan prestasi bahan tersebut akan mengalami kerosakan hingga berbagai tahap. Pencarian bahan seramik dengan suhu sintering yang rendah telah menarik perhatian para penyelidik. Varieti utama bahan-bahan tersebut yang sedang dikembangkan adalah siri barium tin borate (BaSn (BO3) 2), siri germanate dan Tellurate, siri BiNbO4, siri Bi203-Zn0-Nb205, siri ZnO-TiO2 dan bahan seramik lain. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kumpulan penyelidikan Zhou Ji di Tsinghua University telah berkomitmen untuk melakukan penyelidikan di bidang ini.
Sifat bahan LTCC
Prestasi produk LTCC bergantung sepenuhnya pada prestasi bahan yang digunakan. Bahan seramik LTCC terutamanya merangkumi bahan substrat LTCC, bahan pembungkusan dan bahan peranti gelombang mikro. Pemalar dielektrik adalah sifat paling kritikal bagi bahan LTCC. Pemalar dielektrik dikehendaki bersiri dalam lingkungan 2 hingga 20000 agar sesuai untuk frekuensi operasi yang berbeza. Sebagai contoh, substrat dengan ketelusan relatif 3.8 sesuai untuk reka bentuk litar digital berkelajuan tinggi; substrat dengan kebolehtelapan relatif 6 hingga 80 dapat melengkapkan reka bentuk litar frekuensi tinggi; substrat dengan permitiviti relatif hingga 20,000 dapat menjadikan peranti berkapasiti tinggi disatukan ke dalam struktur berbilang lapisan. Frekuensi tinggi adalah trend yang agak jelas dalam pengembangan produk digital 3C. Pengembangan bahan LTCC pemalar dielektrik rendah (ε≤10) untuk memenuhi keperluan frekuensi tinggi dan kelajuan tinggi adalah cabaran bagaimana bahan LTCC dapat menyesuaikan diri dengan aplikasi frekuensi tinggi. Pemalar dielektrik dari sistem 901 FerroA6 dan DuPont adalah 5.2 hingga 5.9, 4110-70C ESL adalah 4.3 hingga 4.7, pemalar dielektrik substrat LTCC NEC adalah sekitar 3.9, dan pemalar dielektrik serendah 2.5 sedang dikembangkan.

Ukuran resonator berbanding terbalik dengan punca kuasa dua pemalar dielektrik, jadi apabila digunakan sebagai bahan dielektrik, pemalar dielektrik harus besar untuk mengurangkan ukuran peranti. Pada masa ini, had kehilangan nilai ultra rendah atau nilai Q yang sangat tinggi, kebolehtelapan relatif (> 100) atau bahkan> 150 bahan dielektrik adalah kawasan penyelidikan. Untuk litar yang memerlukan kapasitansi yang lebih besar, bahan dengan pemalar dielektrik yang tinggi dapat digunakan, atau lapisan bahan dielektrik dengan pemalar dielektrik yang lebih besar dapat diapit antara lapisan bahan substrat seramik dielektrik LTCC, dan pemalar dielektrik dapat antara 20 dan 100. Pilih antara . Kehilangan dielektrik juga merupakan parameter penting untuk dipertimbangkan dalam reka bentuk peranti frekuensi radio. Ia secara langsung berkaitan dengan kehilangan peranti. Secara teori, diharapkan semakin kecil semakin baik. Pada masa ini, bahan LTCC yang digunakan dalam peranti frekuensi radio terutamanya DuPont (951,943), Ferro (A6M, A6S), Heraeus (CT700, CT800 dan CT2000) dan Makmal Elektro-sains. Mereka tidak hanya dapat menyediakan pita seramik hijau LTCC bersiri dengan pemalar dielektrik, tetapi juga menyediakan bahan pendawaian yang sepadan.

Isu panas lain dalam penyelidikan bahan LTCC adalah keserasian bahan bakar bersama. Apabila bersama-sama menembakkan lapisan dielektrik yang berbeza (kapasitor, rintangan, induktansi, konduktor, dan lain-lain), tindak balas dan penyebaran antara muka antara antara muka yang berbeza harus dikendalikan untuk menjadikan pemadanan bersama setiap lapisan dielektrik baik, dan kadar ketumpatan dan pemadatan pengecutan antara lapisan antara muka Kadar dan kadar pengembangan termal selaras mungkin untuk mengurangkan berlakunya kecacatan seperti spalling, warping dan retak.

Secara amnya, kadar penyusutan bahan seramik yang menggunakan teknologi LTCC adalah sekitar 15-20%. Sekiranya sintering keduanya tidak dapat dipadankan atau serasi, lapisan antara muka akan terbelah selepas sintering; jika kedua-dua bahan tersebut bertindak balas pada suhu tinggi, lapisan tindak balas yang dihasilkan akan mempengaruhi ciri-ciri asal bahan masing-masing. Keserasian penggabungan dua bahan dengan pemalar dan komposisi dielektrik yang berbeza dan cara mengurangkan kereaktifan bersama adalah fokus penyelidikan. Apabila LTCC digunakan dalam sistem berprestasi tinggi, kunci untuk mengawal tingkah laku penyusutan yang ketat adalah untuk mengawal penyusutan sintering sistem pembakaran bersama LTCC. Pengecutan sistem pembakaran bersama LTCC di sepanjang arah XY umumnya 12% hingga 16%. Dengan bantuan teknologi sintering tanpa tekanan atau sintering tekanan, bahan dengan pengecutan sifar dalam arah XY diperoleh [17,18]. Semasa melakukan sintering, bahagian atas dan bawah lapisan pembakaran bersama LTCC diletakkan di bahagian atas dan bawah lapisan pembakaran bersama LTCC sebagai lapisan kawalan penyusutan. Dengan bantuan kesan ikatan tertentu antara lapisan kawalan dan lapisan pelbagai dan kadar pengecutan ketat dari lapisan kawalan, tingkah laku pengecutan struktur LTCC di sepanjang arah X dan Y dihalang. Untuk mengimbangi kehilangan pengecutan substrat dalam arah XY, substrat akan dikompensasi untuk penyusutan pada arah Z. Akibatnya, perubahan ukuran struktur LTCC dalam arah X dan Y hanya sekitar 0.1%, sehingga memastikan kedudukan dan ketepatan pendawaian dan lubang setelah sintering, dan memastikan kualiti peranti.