Syarat matérial LTCC

Syarat matérial LTCC
Sarat pikeun pasipatan matéri alat LTCC kalebet sipat listrik, sipat thermomekanis sareng sipat prosés.

Konstanta diéléktrik mangrupikeun sipat paling kritis pikeun bahan LTCC. Kusabab unit dasar alat frékuénsi radio-panjang résonator saimbang tibalik sareng akar kuadrat tina konstanta diéléktrik bahan, nalika frékuénsi damel alat na handap (sapertos ratusan MHz), upami bahan kalayan konstanta diéléktrik anu handap dianggo, alat Ukuran na ageung teuing kanggo dianggo. Kituna, langkung saé pikeun serialisasi konstanta diéléktrik pikeun cocog sareng frékuénsi operasi anu béda.

Karugian diéléktrik ogé mangrupikeun parameter anu penting anu dianggap dina desain alat-alat frékuénsi radio, sareng éta hubungan langsung sareng leungitna alat. Dina tiori, langkung alit langkung saé. Koefisien suhu konstanta diéléktrik mangrupikeun parameter anu penting anu tangtukeun stabilitas suhu kinerja listrik alat frékuénsi radio.

Pikeun mastikeun reliabilitas alat LTCC, seueur pasipatan termo-mékanis ogé kedah diperhatoskeun nalika milih bahan. Anu paling kritis nyaéta koefisien ékspansi termal, anu kedah cocog sareng papan sirkuit pikeun disolatkeun sabisa-bisa. Salaku tambahan, tempo ngolah sareng aplikasi ka hareup, bahan LTCC ogé kedah nyumponan seueur sarat kinerja mékanis, sapertos kakuatan bending σ, teu karasa Hv, permukaan rata, modulus elastis E sareng kateguhan narekahan KIC sareng sajabina.

“Kinerja prosés umumna tiasa kalebet aspek-aspek ieu: Kahiji, éta tiasa disinter dina suhu di handapeun 900 ° C kana mikrostruktur anu padet sareng teu porous. Kadua, suhu padet henteu kedah lemah teuing, supados henteu nyegah pembuangan bahan organik dina témpél pérak sareng sabuk héjo. Katilu, saatos nambihan bahan organik anu pas, éta tiasa dialungkeun kana pita héjo anu seragam, lemes, sareng kuat.

Klasifikasi bahan LTCC
Ayeuna, bahan keramik LTCC utamina diwangun ku dua sistem, nyaéta sistem “gelas-keramik” sareng sistem “gelas + keramik”. Doping sareng low-lebur oksida atanapi gelas low-lebur tiasa ngirangan suhu sinter tina bahan keramik, tapi pangirangan suhu sinter diwatesan, sareng kinerja matéri bakal rusak janten tingkat anu bénten-bénten. Milarian bahan keramik kalayan suhu sinter anu rendah parantos narik perhatian panaliti. Variétas utama bahan sapertos anu dikembangkeun nyaéta barium tin borate (BaSn (BO3) 2) séri, séri germanate sareng Tellurate, séri BiNbO4, séri Bi203-Zn0-Nb205, séri ZnO-TiO2 sareng bahan keramik anu sanés. Dina taun-taun ayeuna, grup panilitian Zhou Ji di Universitas Tsinghua parantos komitmen pikeun panilitian di daérah ieu.
Pasipatan matérial LTCC
Kinerja produk LTCC gumantung pisan kana kinerja bahan anu digunakeun. Bahan keramik LTCC utamina kalebet bahan substrat LTCC, bahan kemasan sareng bahan alat gelombang mikro. Konstél diéléktrik mangrupikeun sipat paling kritis pikeun bahan LTCC. Konstanta diéléktrik diperyogikeun janten sérial dina kisaran 2 dugi ka 20000 supados cocog pikeun frékuénsi operasi anu béda. Salaku conto, substrat anu gaduh permittivity relatif 3.8 cocog pikeun desain sirkuit digital gancang-gancang; substrat kalayan permittivity relatif 6 dugi 80 tiasa ngalengkepan desain sirkuit frékuénsi luhur; substrat kalayan permittivity relatif dugi ka 20,000 tiasa ngadamel alat-alat Kapasitas tinggi diintegrasikeun kana struktur multilayer. Frékuénsi luhur mangrupikeun tren anu kawilang atra dina pamekaran produk 3C digital. Pangwangunan bahan konstanta diéléktrik low (ε≤10) bahan LTCC pikeun minuhan sarat frekuensi tinggi sareng kecepatan luhur mangrupikeun tantangan pikeun kumaha bahan LTCC tiasa adaptasi sareng aplikasi frékuénsi luhur. Konstanta diéléktrik sistem 901 FerroA6 sareng DuPont nyaéta 5.2 dugi 5.9, 4110-70C ESL nyaéta 4.3 dugi 4.7, konstanta diéléktrik substrat NCC’s LTCC sakitar 3.9, sareng konstanta diéléktrik sakumaha handap 2.5 aya dina pamekaran.

Ukuran résonator sabanding tibalik sareng akar pasagi konstanta diéléktrik, janten nalika dianggo salaku bahan diéléktrik, konstanta diéléktrik diperyogikeun ageung pikeun ngirangan ukuran alat. Ayeuna, wates karugian ultra-low atanapi nilai Q ultra-tinggi, permittivity relatif (> 100) atanapi bahkan> 150 bahan diéléktrik mangrupikeun hotspot panilitian. Pikeun sirkuit anu peryogi kapasitansi anu langkung ageung, bahan kalayan konstanta diéléktrik tinggi tiasa dianggo, atanapi lapisan bahan diéléktrik kalayan konstanta diéléktrik anu langkung ageung tiasa dilangkungan antara lapisan bahan substrat keramik diéléktrik LTCC, sareng konstanta diéléktrik tiasa antara 20 sareng 100. Pilih antara . Kaleungitan diéléktrik ogé mangrupikeun parameter anu penting pikeun diperhatoskeun dina desain alat-alat frékuénsi radio. Éta hubungan langsung sareng leungitna alat. Dina tiori, dipiharep langkung alit langkung saé. Ayeuna, bahan LTCC anu dianggo dina alat frékuénsi radio utamina DuPont (951,943), Ferro (A6M, A6S), Heraeus (CT700, CT800 sareng CT2000) sareng Laboratorium Éléktro-élmu. Éta henteu ngan ukur tiasa nyayogikeun sérial keramik héjo serial serial LTCC kalayan konstanta diéléktrik, tapi ogé nyayogikeun bahan kabel anu cocog.

Masalah panas sanés dina panilitian matérial LTCC nyaéta kasaluyuan bahan co-fired. Nalika ko-firing lapisan diéléktrik anu béda (kapasitor, resistansi, induktansi, konduktor, sareng sajabana), réaksi sareng antarmuka difusi antar interfaces anu béda kedah dikawasa pikeun ngajantenkeun co-firing cocog unggal lapisan diéléktrik saé, sareng tingkat kapadetan sareng sinter nyusut antara lapisan antar muka Laju sareng tingkat ékspansi termal sakumaha konsistén mungkin pikeun ngirangan ayana cacad sapertos spalling, warping sareng cracking.

Sacara umum, laju nyusut bahan keramik nganggo téknologi LTCC sakitar 15-20%. Upami ngagentos dua henteu tiasa dicocogkeun atanapi cocog, lapisan panganteur bakal beulah saatos disalin; upami dua bahan ngaréaksikeun dina suhu anu luhur, lapisan réaksi anu dihasilkeun bakal mangaruhan ciri aslina tina matéri masing-masing. Kasaluyuan ko-firing tina dua matéri kalayan konstanta diéléktrik anu béda sareng komposisi sareng kumaha ngirangan réaktipitas silih mangrupikeun fokus tina panilitian. Nalika LTCC digunakeun dina sistem kinerja tinggi, konci pikeun ngadalikeun paripolah panyusutan ketat nyaéta ngendalikeun panyusutan sinter tina sistem co-fired LTCC. Panyusutan sistem co-fired LTCC sapanjang arah XY umumna 12% dugi ka 16%. Kalayan bantuan téknologi sinter tanpa tekanan atanapi tekanan anu dibantosan ku tekanan, bahan sareng enol nyusut dina arah XY diala [17,18]. Nalika sinter, luhur sareng handapeun lapisan co-fired LTCC disimpen dina luhur sareng handapeun lapisan co-fired LTCC salaku lapisan kontrol panyusutan. Kalayan bantosan pangaruh beungkeutan anu tangtu antara lapisan kontrol sareng multilayer sareng laju nyusut anu ketat tina lapisan kontrol, paripolah panyusutan struktur LTCC sapanjang arah X sareng Y dibatesan. Dina raraga ngimbangan leungitna ngaleutikan substrat dina arah XY, substrat bakal dibales nyusutan arah Z. Hasilna, ukuran ukuran struktur LTCC dina arah X sareng Y ngan ukur ngeunaan 0.1%, sahingga mastikeun posisi sareng akurasi kabel sareng liang saatos disinter, sareng mastikeun kualitas alat.