Kërkesat materiale të LTCC
Kërkesat për vetitë materiale të pajisjeve LTCC përfshijnë vetitë elektrike, vetitë termomekanike dhe vetitë e procesit.

Konstanta dielektrike është vetia më kritike e materialeve LTCC. Meqenëse njësia bazë e pajisjes së frekuencës radio-gjatësia e rezonatorit është anasjelltas proporcionale me rrënjën katrore të konstantës dielektrike të materialit, kur frekuenca e punës e pajisjes është e ulët (siç janë qindra MHz), nëse një material me një konstante të ulët dielektrike përdoret, pajisja Madhësia do të jetë shumë e madhe për t’u përdorur. Prandaj, është mirë të serializoni konstantën dielektrike që i përshtatet frekuencave të ndryshme të funksionimit.

Humbja dielektrike është gjithashtu një parametër i rëndësishëm i konsideruar në hartimin e pajisjeve të frekuencës radio, dhe lidhet drejtpërdrejt me humbjen e pajisjes. Në teori, sa më i vogël aq më mirë. Koeficienti i temperaturës së konstantës dielektrike është një parametër i rëndësishëm që përcakton qëndrueshmërinë e temperaturës së performancës elektrike të pajisjes së radio frekuencës.

Për të siguruar besueshmërinë e pajisjeve LTCC, shumë veti termo-mekanike gjithashtu duhet të merren parasysh gjatë përzgjedhjes së materialeve. Më kritiku është koeficienti i zgjerimit termik, i cili duhet të përputhet me tabelën për t’u bashkuar sa më shumë që të jetë e mundur. Përveç kësaj, duke marrë parasysh përpunimin dhe aplikimet e ardhshme, materialet LTCC duhet të plotësojnë gjithashtu shumë kërkesa të performancës mekanike, të tilla si forca e përkuljes σ, fortësia Hv, rrafshësia e sipërfaqes, moduli elastik E dhe qëndrueshmëria e thyerjes KIC etj.

“Performanca e procesit në përgjithësi mund të përfshijë aspektet e mëposhtme: Së pari, mund të sinterizohet në një temperaturë nën 900 ° C në një mikrostrukturë të dendur, jo poroze. Së dyti, temperatura e dendësimit nuk duhet të jetë shumë e ulët, në mënyrë që të mos parandalohet shkarkimi i lëndës organike në pastën e argjendit dhe rripin e gjelbër. Së treti, pas shtimit të materialeve organike të përshtatshme, mund të hidhet në një shirit të gjelbër uniform, të lëmuar dhe të fortë.

Klasifikimi i materialeve LTCC
Aktualisht, materialet qeramike LTCC përbëhen kryesisht nga dy sisteme, përkatësisht sistemi “qelqe-qeramikë” dhe sistemi “qelqi + qeramikë”. Përdorimi i oksidit me shkrirje të ulët ose qelqi me shkrirje të ulët mund të zvogëlojë temperaturën e sinterimit të materialeve qeramike, por zvogëlimi i temperaturës së sinterimit është i kufizuar dhe performanca e materialit do të dëmtohet në shkallë të ndryshme. Kërkimi i materialeve qeramike me temperaturë të ulët të sinterimit ka tërhequr vëmendjen e studiuesve. Varietetet kryesore të materialeve të tilla që po zhvillohen janë seritë e boratit të kaliumit të bariumit (BaSn (BO3) 2), seritë gjermane dhe teluratore, seritë BiNbO4, seritë Bi203-Zn0-Nb205, seritë ZnO-TiO2 dhe materiale të tjera qeramike. Vitet e fundit, grupi kërkimor i Zhou Ji në Universitetin Tsinghua është angazhuar për kërkime në këtë fushë.
Karakteristikat e materialit LTCC
Performanca e produkteve LTCC varet tërësisht nga performanca e materialeve të përdorura. Materialet qeramike të LTCC përfshijnë kryesisht materialet e substratit LTCC, materialet e paketimit dhe materialet e pajisjes me mikrovalë. Konstanta dielektrike është vetia më kritike e materialeve LTCC. Konstanta dielektrike kërkohet të serializohet në intervalin 2 deri në 20000 për të qenë e përshtatshme për frekuenca të ndryshme operimi. Për shembull, një substrat me një lejueshmëri relative prej 3.8 është i përshtatshëm për hartimin e qarqeve dixhitale me shpejtësi të lartë; një substrat me një lejueshmëri relative prej 6 deri në 80 mund të përfundojë mirë projektimin e qarqeve me frekuencë të lartë; një substrat me një lejueshmëri relative deri në 20,000 mund të bëjë që pajisjet me kapacitet të lartë të integrohen në një strukturë me shumë shtresa. Frekuenca e lartë është një prirje relativisht e dukshme në zhvillimin e produkteve dixhitale 3C. Zhvillimi i materialeve të ulëta konstante dielektrike (ε≤10) LTCC për të përmbushur kërkesat e frekuencës së lartë dhe shpejtësisë së lartë është një sfidë për mënyrën sesi materialet LTCC mund të përshtaten me aplikimet me frekuencë të lartë. Konstanta dielektrike e sistemit 901 të FerroA6 dhe DuPont është 5.2 në 5.9, 4110-70C e ESL është 4.3 në 4.7, konstanta dielektrike e substratit LTCC të NEC është rreth 3.9, dhe konstanta dielektrike aq e ulët sa 2.5 është në zhvillim.

Madhësia e rezonatorit është në përpjesëtim të kundërt me rrënjën katrore të konstantes dielektrike, kështu që kur përdoret si material dielektrik, konstanta dielektrike kërkohet të jetë e madhe për të zvogëluar madhësinë e pajisjes. Aktualisht, kufiri i humbjes ultra të ulët ose vlera ultra të lartë Q, lejueshmëria relative (> 100) apo edhe> 150 materiale dielektrike janë pikat e nxehta të kërkimit. Për qarqet që kërkojnë kapacitet më të madh, mund të përdoren materiale me konstante të lartë dielektrike, ose një shtresë e materialit dielektrik me një konstante më të madhe dielektrike mund të vendoset midis shtresës së substratit të substratit qeramik dielektrik LTCC dhe konstanta dielektrike mund të jetë midis 20 dhe 100. Zgjidhni midis Me Humbja dielektrike është gjithashtu një parametër i rëndësishëm që duhet marrë parasysh në hartimin e pajisjeve të frekuencës radio. Ajo lidhet drejtpërdrejt me humbjen e pajisjes. Në teori, shpresohet që sa më i vogël aq më mirë. Aktualisht, materialet LTCC të përdorura në pajisjet e frekuencës radio janë kryesisht DuPont (951,943), Ferro (A6M, A6S), Heraeus (CT700, CT800 dhe CT2000) dhe Laboratoret Elektro-shkencore. Ato jo vetëm që mund të sigurojnë shirit qeramik të gjelbër të serializuar LTCC me konstante dielektrike, por gjithashtu të sigurojnë materiale të lidhura me tela.

Një çështje tjetër e nxehtë në hulumtimin e materialeve LTCC është përputhshmëria e materialeve të pjekura bashkë. Kur qitni së bashku shtresa të ndryshme dielektrike (kondensatorë, rezistenca, induktancë, përcjellës, etj.), Përhapja e reagimit dhe ndërfaqes midis ndërfaqeve të ndryshme duhet të kontrollohet për të bërë përputhjen e secilës shtresë dielektrike të mirë, dhe shkallën e densitetit dhe sinterimin tkurrja midis shtresave të ndërfaqes Shkalla dhe shkalla e zgjerimit termik janë sa më të qëndrueshme që të jetë e mundur për të zvogëluar shfaqjen e defekteve të tilla si spalling, warping dhe plasaritje.

Në përgjithësi, shkalla e tkurrjes së materialeve qeramike duke përdorur teknologjinë LTCC është rreth 15-20%. Nëse sinterizimi i të dyjave nuk mund të krahasohet ose të jetë i pajtueshëm, shtresa e ndërfaqes do të ndahet pas sinterimit; nëse të dy materialet reagojnë në një temperaturë të lartë, shtresa e reagimit që rezulton do të ndikojë në karakteristikat origjinale të materialeve përkatëse. Pajtueshmëria e dy materialeve me konstante dhe përbërje të ndryshme dielektrike dhe mënyra për të zvogëluar reaktivitetin reciprok janë fokusi i kërkimit. Kur LTCC përdoret në sisteme me performancë të lartë, çelësi i kontrollit të rreptë të sjelljes së tkurrjes është kontrolli i tkurrjes së sinterimit të sistemit të bashkëfunksionuar të LTCC. Tkurrja e sistemit të bashkë-shkarkuar LTCC përgjatë drejtimit XY është në përgjithësi 12% në 16%. Me ndihmën e sinterimit pa presion ose teknologjisë së sinterimit të ndihmuar nga presioni, përftohen materiale me tkurrje zero në drejtimin XY [17,18]. Kur sinterizohet, pjesa e sipërme dhe e poshtme e shtresës së bashkë-ndezur LTCC vendosen në pjesën e sipërme dhe të poshtme të shtresës së bashkë-shkarkuar LTCC si një shtresë kontrolli e tkurrjes. Me ndihmën e një efekti të caktuar lidhës midis shtresës së kontrollit dhe shumë shtresës dhe shkallës së rreptë të tkurrjes të shtresës së kontrollit, sjellja e tkurrjes së strukturës LTCC përgjatë drejtimeve X dhe Y është e kufizuar. Për të kompensuar humbjen e tkurrjes së substratit në drejtimin XY, substrati do të kompensohet për tkurrjen në drejtimin Z. Si rezultat, ndryshimi i madhësisë së strukturës LTCC në drejtimet X dhe Y është vetëm rreth 0.1%, duke siguruar kështu pozicionin dhe saktësinë e instalimeve elektrike dhe vrimave pas sinterimit, dhe duke siguruar cilësinë e pajisjes.