LTCC materialne zahteve
Zahteve za lastnosti materialov naprav LTCC vključujejo električne lastnosti, termomehanske lastnosti in lastnosti procesa.

Dielektrična konstanta je najbolj kritična lastnost LTCC materialov. Ker je osnovna enota radiofrekvenčne naprave-dolžina resonatorja obratno sorazmerna s kvadratnim korenom dielektrične konstante materiala, kadar je delovna frekvenca naprave nizka (na primer stotine MHz), če je material z nizko dielektrično konstanto, bo naprava velikost prevelika za uporabo. Zato je dielektrično konstanto najbolje serializirati tako, da ustreza različnim delovnim frekvencam.

Dielektrična izguba je tudi pomemben parameter, ki se upošteva pri načrtovanju radijskih frekvenčnih naprav, in je neposredno povezan z izgubo naprave. Teoretično, čim manjši, tem bolje. Temperaturni koeficient dielektrične konstante je pomemben parameter, ki določa temperaturno stabilnost električne zmogljivosti radijske frekvence.

Da bi zagotovili zanesljivost naprav LTCC, je treba pri izbiri materialov upoštevati tudi številne termomehanske lastnosti. Najbolj kritičen je koeficient toplotnega raztezanja, ki bi se moral čim bolj ujemati z vezjem. Poleg tega bi morali materiali LTCC glede predelave in prihodnjih aplikacij izpolnjevati tudi številne zahteve glede mehanskih lastnosti, kot so upogibna trdnost σ, trdota Hv, ravnost površine, modul elastičnosti E in lomna žilavost KIC itd.

„Učinkovitost procesa lahko na splošno vključuje naslednje vidike: Prvič, lahko se ga sintra pri temperaturi pod 900 ° C v gosto, neporozno mikrostrukturo. Drugič, temperatura zgoščevanja ne sme biti prenizka, da ne bi preprečili izpusta organskih snovi v srebrno pasto in zeleni pas. Tretjič, po dodajanju ustreznih organskih materialov ga lahko vlijemo v enoten, gladek in močan zeleni trak.

Razvrstitev materialov LTCC
Trenutno so keramični materiali LTCC sestavljeni predvsem iz dveh sistemov, in sicer sistema “steklokeramika” in sistema “steklo + keramika”. Dopiranje z nizko talilnim oksidom ali nizko talilnim steklom lahko zniža temperaturo sintranja keramičnih materialov, vendar je znižanje temperature sintranja omejeno, zmogljivost materiala pa bo v različni meri poškodovana. Pozornost raziskovalcev je pritegnilo iskanje keramičnih materialov z nizko temperaturo sintranja. Glavne sorte takšnih materialov, ki se razvijajo, so serija barijevega kositra borata (BaSn (BO3) 2), serija germanata in telurata, serija BiNbO4, serija Bi203-Zn0-Nb205, serija ZnO-TiO2 in drugi keramični materiali. V zadnjih letih se je raziskovalna skupina Zhou Jija na univerzi Tsinghua zavezala k raziskavam na tem področju.
Lastnosti materiala LTCC
Učinkovitost izdelkov LTCC je v celoti odvisna od učinkovitosti uporabljenih materialov. Keramični materiali LTCC v glavnem vključujejo substratne materiale LTCC, embalažne materiale in materiale za mikrovalovne naprave. Dielektrična konstanta je najbolj kritična lastnost LTCC materialov. Dielektrično konstanto je treba serializirati v razponu od 2 do 20000, da je primerna za različne delovne frekvence. Na primer, substrat z relativno prepustnostjo 3.8 je primeren za oblikovanje hitrih digitalnih vezij; substrat z relativno prepustnostjo od 6 do 80 lahko dokonča načrtovanje visokofrekvenčnih vezij; substrat z relativno prepustnostjo do 20,000 lahko naredi naprave z visoko zmogljivostjo integrirane v večplastno strukturo. Visoke frekvence so relativno očiten trend pri razvoju digitalnih 3C izdelkov. Razvoj materialov LTCC z nizko dielektrično konstanto (ε≤10) za izpolnjevanje zahtev visoke frekvence in visoke hitrosti je izziv, kako se lahko materiali LTCC prilagodijo visokofrekvenčnim aplikacijam. Dielektrična konstanta sistema 901 FerroA6 in DuPont je 5.2 do 5.9, 4110-70C ESL je 4.3 do 4.7, dielektrična konstanta NEC-jevega substrata LTCC je približno 3.9, dielektrična konstanta pa 2.5 se razvija.

Velikost resonatorja je obratno sorazmerna s kvadratnim korenom dielektrične konstante, zato mora biti pri uporabi kot dielektrični material dielektrična konstanta velika, da se zmanjša velikost naprave. Trenutno so meja ultra majhne izgube ali ultra visoke vrednosti Q, relativne prepustnosti (> 100) ali celo> 150 dielektričnih materialov raziskovalna žarišča. Za vezja, ki zahtevajo večjo kapacitivnost, se lahko uporabijo materiali z visoko dielektrično konstanto ali pa se plast dielektričnega materiala z večjo dielektrično konstanto stisne med plast materiala LTCC dielektrične keramične podlage, dielektrična konstanta pa je lahko med 20 in 100. Izberite med . Dielektrična izguba je tudi pomemben parameter, ki ga je treba upoštevati pri načrtovanju radijskih frekvenčnih naprav. To je neposredno povezano z izgubo naprave. Teoretično upamo, da čim manjši, tem bolje. Trenutno so materiali LTCC, ki se uporabljajo v radijskih frekvenčnih napravah, predvsem DuPont (951,943), Ferro (A6M, A6S), Heraeus (CT700, CT800 in CT2000) in Laboratoriji za elektrotehniko. Ne morejo samo zagotoviti zaporednega LTCC zelenega keramičnega traku z dielektrično konstanto, ampak tudi zagotoviti ustrezne materiale ožičenja.

Drugo vroče vprašanje pri raziskovanju materialov LTCC je združljivost materialov, ki se uporabljajo skupaj. Pri sožigu različnih dielektričnih slojev (kondenzatorji, upori, induktivnosti, prevodniki itd.) Je treba nadzorovati reakcijo in vmesno difuzijo med različnimi vmesniki, da bo sožiganje vsake dielektrične plasti dobro, stopnja gostote in sintranje pa dobra. krčenje med vmesnimi plastmi Hitrost in stopnja toplotnega raztezanja sta kar se da skladni, da zmanjšata pojav napak, kot so luščenje, upogibanje in razpokanje.

Na splošno je stopnja krčenja keramičnih materialov po tehnologiji LTCC približno 15-20%. Če sintranja obeh ni mogoče ujemati ali združiti, se bo vmesni sloj po sintranju razcepil; če oba materiala reagirata pri visoki temperaturi, bo nastala reakcijska plast vplivala na prvotne lastnosti zadevnih materialov. V središču raziskav je združljivost dveh materialov z različnimi dielektričnimi konstantami in sestavami ter način zmanjšanja medsebojne reaktivnosti. Ko se LTCC uporablja v visokozmogljivih sistemih, je ključ do strogega nadzora nad krčenjem nadzor nad krčenjem sintranja v sistemu LTCC, ki deluje na sožig. Krčenje sistema LTCC, ki deluje na sožig, vzdolž smeri XY je na splošno 12% do 16%. S pomočjo sintracije brez pritiska ali tehnologije sintranja s pritiskom pod pritiskom se pridobijo materiali z ničelnim krčenjem v smeri XY [17,18]. Pri sintranju sta zgornji in spodnji del sloja LTCC, ki je vžgan, nameščena na zgornji in spodnji del sloja LTCC, ki deluje kot krmilni sloj za krčenje. S pomočjo določenega veznega učinka med nadzorno plastjo in večplastnostjo ter strogim krčenjem krmilne plasti je omejeno krčenje strukture LTCC vzdolž smeri X in Y. Da bi nadomestili izgubo krčenja podlage v smeri XY, bo substrat kompenziran zaradi krčenja v smeri Z. Posledično je sprememba velikosti strukture LTCC v smeri X in Y le približno 0.1%, s čimer se zagotovi položaj in natančnost ožičenja in lukenj po sintranju ter kakovost naprave.