LTCC materialkrav
Kravene til materialegenskaper til LTCC -enheter inkluderer elektriske egenskaper, termomekaniske egenskaper og prosessegenskaper.

Den dielektriske konstanten er den mest kritiske egenskapen til LTCC -materialer. Siden grunnenheten til radiofrekvensenheten-er resonatorens lengde omvendt proporsjonal med kvadratroten til materialets dielektriske konstant, når arbeidsfrekvensen til enheten er lav (for eksempel hundrevis av MHz), hvis et materiale med en lav dielektrisk konstant brukes, enheten Størrelsen vil være for stor til å brukes. Derfor er det best å serialisere den dielektriske konstanten for å passe til forskjellige driftsfrekvenser.

Dielektrisk tap er også en viktig parameter som vurderes i utformingen av radiofrekvente enheter, og det er direkte relatert til tapet av enheten. I teorien, jo mindre jo bedre. Temperaturkoeffisienten til den dielektriske konstanten er en viktig parameter som bestemmer temperaturstabiliteten til den elektriske ytelsen til radiofrekvensenheten.

For å sikre påliteligheten til LTCC-enheter må mange termomekaniske egenskaper også tas i betraktning ved valg av materialer. Den mest kritiske er termisk ekspansjonskoeffisient, som bør matche kretskortet som skal loddes så mye som mulig. I tillegg, med tanke på behandling og fremtidige applikasjoner, bør LTCC -materialer også oppfylle mange mekaniske ytelseskrav, for eksempel bøyestyrke σ, hardhet Hv, overflate flathet, elastisk modul E og bruddseighet KIC og så videre.

“Prosessytelse kan generelt inneholde følgende aspekter: For det første kan den sintres ved en temperatur under 900 ° C til en tett, ikke-porøs mikrostruktur. For det andre bør fortettingstemperaturen ikke være for lav, for ikke å forhindre utslipp av organisk materiale i sølvpastaen og det grønne beltet. For det tredje, etter tilsetning av passende organiske materialer, kan det støpes til et jevnt, glatt og sterkt grønt teip.

Klassifisering av LTCC -materialer
For tiden består LTCC keramiske materialer hovedsakelig av to systemer, nemlig “glass-keramisk” system og “glass + keramikk” system. Doping med lavtsmeltende oksid eller lavtsmeltende glass kan redusere sintringstemperaturen for keramiske materialer, men reduksjonen av sintringstemperaturen er begrenset, og materialets ytelse vil bli skadet i ulik grad. Søket etter keramiske materialer med lav sintringstemperatur har tiltrukket seg oppmerksomhet fra forskere. De viktigste varianter av slike materialer som utvikles er bariumtinnborat (BaSn (BO3) 2) serier, germanate og tellurate serier, BiNbO4 serien, Bi203-Zn0-Nb205 serien, ZnO-TiO2 serien og andre keramiske materialer. I de siste årene har Zhou Jis forskergruppe ved Tsinghua University vært engasjert i forskning på dette området.
LTCC materialegenskaper
Ytelsen til LTCC -produkter avhenger helt av ytelsen til materialene som brukes. Keramiske LTCC -materialer inkluderer hovedsakelig LTCC -substratmaterialer, emballasjematerialer og materialer for mikrobølgeovn. Dielektrisk konstant er den mest kritiske egenskapen til LTCC -materialer. Den dielektriske konstanten må serialiseres i området 2 til 20000 for å være egnet for forskjellige driftsfrekvenser. For eksempel er et substrat med en relativ permittivitet på 3.8 egnet for design av høyhastighets digitale kretser; et substrat med en relativ permittivitet på 6 til 80 kan godt fullføre utformingen av høyfrekvente kretser; et substrat med en relativ permittivitet på opptil 20,000 3 kan gjøre enheter med høy kapasitet integrert i en flerlagsstruktur. Høy frekvens er en relativt åpenbar trend i utviklingen av digitale 10C -produkter. Utviklingen av lave dielektriske konstante (ε≤901) LTCC -materialer for å oppfylle kravene til høy frekvens og høy hastighet er en utfordring for hvordan LTCC -materialer kan tilpasse seg høyfrekvente applikasjoner. Den dielektriske konstanten til 6-systemet til FerroA5.2 og DuPont er 5.9 til 4110, 70-4.3C i ESL er 4.7 til 3.9, den dielektriske konstanten til NECs LTCC-substrat er omtrent 2.5, og den dielektriske konstanten så lav som XNUMX er under utvikling.

Størrelsen på resonatoren er omvendt proporsjonal med kvadratroten til den dielektriske konstanten, så når den brukes som et dielektrisk materiale, må den dielektriske konstanten være stor for å redusere enhetens størrelse. For øyeblikket er grensen for ultra-lavt tap eller ultrahøy Q-verdi, relativ permittivitet (> 100) eller til og med> 150 dielektriske materialer forskningsområder. For kretser som krever større kapasitans, kan materialer med høy dielektrisk konstant brukes, eller et dielektrisk materiallag med en større dielektrisk konstant kan klemmes inn mellom det LTCC dielektriske keramiske substratmaterialelaget, og den dielektriske konstanten kan være mellom 20 og 100. Velg mellom . Dielektrisk tap er også en viktig parameter å ta hensyn til i utformingen av radiofrekvente enheter. Det er direkte relatert til tapet av enheten. I teorien håper man at jo mindre jo bedre. For tiden er LTCC-materialer som brukes i radiofrekvensenheter hovedsakelig DuPont (951,943 6), Ferro (A6M, A700S), Heraeus (CT800, CT2000 og CTXNUMX) og elektrovitenskapelige laboratorier. De kan ikke bare levere seriell LTCC grønn keramisk tape med dielektrisk konstant, men også gi matchende ledningsmaterialer.

Et annet stort problem i forskningen på LTCC-materialer er kompatibiliteten til medfyrte materialer. Ved samtidig fyring av forskjellige dielektriske lag (kondensatorer, motstander, induktanser, ledere, etc.), bør reaksjonen og grensesnittdiffusjonen mellom forskjellige grensesnitt kontrolleres for å gjøre samfyringstilpasningen til hvert dielektrisk lag god, og tetthetshastigheten og sintringen krymping mellom grensesnittlagene Hastigheten og den termiske ekspansjonshastigheten er så konsekvent som mulig for å redusere forekomsten av defekter som spalling, vridning og sprekker.

Generelt sett er krympefrekvensen for keramiske materialer som bruker LTCC-teknologi omtrent 15-20%. Hvis sintringen av de to ikke kan matches eller være kompatibel, vil grensesnittlaget dele seg etter sintring; Hvis de to materialene reagerer ved høy temperatur, vil det resulterende reaksjonslaget påvirke de respektive materialets opprinnelige egenskaper. Forskningsfokus er forskningen på to-materialers kompatibilitet mellom to materialer med forskjellige dielektriske konstanter og sammensetninger og hvordan den gjensidige reaktiviteten kan reduseres. Når LTCC brukes i høytytende systemer, er nøkkelen til streng kontroll av krympeatferden å kontrollere sintring av krympingen av LTCC-co-fired-systemet. Krympingen av LTCC-co-fired-systemet langs XY-retningen er vanligvis 12% til 16%. Ved hjelp av trykkløs sintring eller trykkassistert sintringsteknologi oppnås materialer med null krymping i XY-retningen [17,18]. Ved sintring plasseres toppen og bunnen av LTCC-avfyringslaget på toppen og bunnen av det LTCC-avfyrte laget som et krympekontrolllag. Ved hjelp av en viss bindingseffekt mellom kontrolllaget og flerlaget og den strenge krympefrekvensen for kontrollaget, er krympeatferden til LTCC -strukturen langs X- og Y -retningene begrenset. For å kompensere for krympingstapet av substratet i XY -retningen, vil substratet bli kompensert for krymping i Z -retningen. Som et resultat er størrelsesendringen av LTCC -strukturen i X- og Y -retningen bare omtrent 0.1%, og sikrer dermed posisjonen og nøyaktigheten til ledningene og hullene etter sintring, og sikrer enhetens kvalitet.