LTCC మెటీరియల్ అవసరాలు
ఎల్‌టిసిసి పరికరాల మెటీరియల్ ప్రాపర్టీల అవసరాలలో ఎలక్ట్రికల్ లక్షణాలు, థర్మోమెకానికల్ లక్షణాలు మరియు ప్రాసెస్ లక్షణాలు ఉంటాయి.

విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం LTCC మెటీరియల్స్ యొక్క అత్యంత క్లిష్టమైన ఆస్తి. రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ పరికరం యొక్క ప్రాథమిక యూనిట్-ప్రతిధ్వని యొక్క పొడవు పదార్థం యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం యొక్క వర్గమూలానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది, పరికరం యొక్క పని ఫ్రీక్వెన్సీ తక్కువగా ఉన్నప్పుడు (వందల MHz వంటివి), ఒక పదార్థం అయితే తక్కువ విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం ఉపయోగించబడుతుంది, పరికరం ఉపయోగించడానికి పరిమాణం చాలా పెద్దదిగా ఉంటుంది. అందువల్ల, వివిధ ఆపరేటింగ్ పౌన .పున్యాలకు అనుగుణంగా విద్యుద్వాహక స్థిరాంకాన్ని సీరియల్ చేయడం ఉత్తమం.

విద్యుద్వాహక నష్టం అనేది రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ పరికరాల రూపకల్పనలో పరిగణించబడే ఒక ముఖ్యమైన పరామితి, మరియు ఇది నేరుగా పరికరం నష్టానికి సంబంధించినది. సిద్ధాంతంలో, చిన్నది మంచిది. విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం అనేది రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ పరికరం యొక్క విద్యుత్ పనితీరు యొక్క ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వాన్ని నిర్ణయించే ఒక ముఖ్యమైన పరామితి.

LTCC పరికరాల విశ్వసనీయతను నిర్ధారించడానికి, పదార్థాలను ఎంచుకునేటప్పుడు అనేక థర్మో-మెకానికల్ లక్షణాలను కూడా పరిగణించాలి. అత్యంత క్లిష్టమైనది థర్మల్ విస్తరణ యొక్క గుణకం, ఇది సర్క్యూట్ బోర్డ్‌ని సాధ్యమైనంత వరకు అమ్మివేయడానికి సరిపోలాలి. అదనంగా, ప్రాసెసింగ్ మరియు భవిష్యత్ అప్లికేషన్‌లను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, LTCC మెటీరియల్స్ బెండింగ్ బలం many, కాఠిన్యం Hv, ఉపరితల ఫ్లాట్‌నెస్, సాగే మాడ్యులస్ E మరియు ఫ్రాక్చర్ టఫ్‌నెస్ KIC మరియు వంటి అనేక యాంత్రిక పనితీరు అవసరాలను కూడా తీర్చాలి.

“ప్రక్రియ పనితీరు సాధారణంగా కింది అంశాలను కలిగి ఉంటుంది: మొదట, దీనిని 900 ° C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద దట్టమైన, పోరస్ కాని మైక్రోస్ట్రక్చర్‌లోకి మార్చవచ్చు. రెండవది, సిల్వర్ పేస్ట్ మరియు గ్రీన్ బెల్ట్‌లో సేంద్రీయ పదార్థాల ఉత్సర్గాన్ని నిరోధించకుండా ఉండటానికి, సాంద్రత ఉష్ణోగ్రత చాలా తక్కువగా ఉండకూడదు. మూడవది, తగిన సేంద్రీయ పదార్థాలను జోడించిన తర్వాత, దానిని ఏకరీతి, మృదువైన మరియు బలమైన ఆకుపచ్చ టేపులో వేయవచ్చు.

LTCC పదార్థాల వర్గీకరణ
ప్రస్తుతం, LTCC సిరామిక్ మెటీరియల్స్ ప్రధానంగా “గ్లాస్-సిరామిక్” సిస్టమ్ మరియు “గ్లాస్ + సిరామిక్” సిస్టమ్ అనే రెండు సిస్టమ్‌లతో కూడి ఉంటాయి. తక్కువ ద్రవీభవన ఆక్సైడ్ లేదా తక్కువ ద్రవీభవన గ్లాస్‌తో డోపింగ్ చేయడం వలన సిరామిక్ పదార్థాల సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించవచ్చు, అయితే సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రత తగ్గింపు పరిమితం, మరియు పదార్థం యొక్క పనితీరు వివిధ స్థాయిలలో దెబ్బతింటుంది. తక్కువ సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రతతో సిరామిక్ పదార్థాల కోసం శోధించడం పరిశోధకుల దృష్టిని ఆకర్షించింది. బేరియం టిన్ బోరేట్ (BaSn (BO3) 2) సిరీస్, జెర్మేనేట్ మరియు టెల్ల్యురేట్ సిరీస్, BiNbO4 సిరీస్, Bi203-Zn0-Nb205 సిరీస్, ZnO-TiO2 సిరీస్ మరియు ఇతర సిరామిక్ మెటీరియల్స్ అభివృద్ధి చేయబడుతున్నాయి. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, సింఘువా విశ్వవిద్యాలయంలోని జౌ జీ పరిశోధన బృందం ఈ ప్రాంతంలో పరిశోధనలకు కట్టుబడి ఉంది.
LTCC మెటీరియల్ లక్షణాలు
LTCC ఉత్పత్తుల పనితీరు పూర్తిగా ఉపయోగించిన పదార్థాల పనితీరుపై ఆధారపడి ఉంటుంది. LTCC సిరామిక్ మెటీరియల్స్‌లో ప్రధానంగా LTCC సబ్‌స్ట్రేట్ మెటీరియల్స్, ప్యాకేజింగ్ మెటీరియల్స్ మరియు మైక్రోవేవ్ డివైజ్ మెటీరియల్స్ ఉన్నాయి. ఎల్‌టిసిసి మెటీరియల్స్‌లో డైఎలెక్ట్రిక్ స్థిరాంకం అత్యంత కీలకమైన ఆస్తి. విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం వివిధ ఆపరేటింగ్ పౌన .పున్యాలకు అనుకూలంగా ఉండటానికి 2 నుండి 20000 పరిధిలో సీరియల్ చేయవలసి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, హై-స్పీడ్ డిజిటల్ సర్క్యూట్‌ల రూపకల్పనకు సాపేక్ష పర్మిటివిటీ 3.8 ఉన్న సబ్‌స్ట్రేట్ అనుకూలంగా ఉంటుంది; 6 నుండి 80 వరకు సాపేక్ష పర్మిటివిటీ ఉన్న సబ్‌స్ట్రేట్ హై-ఫ్రీక్వెన్సీ సర్క్యూట్‌ల రూపకల్పనను పూర్తి చేయగలదు; 20,000 వరకు సాపేక్ష అనుమతి ఉన్న సబ్‌స్ట్రేట్ అధిక సామర్థ్యం గల పరికరాలను బహుళస్థాయి నిర్మాణంలో విలీనం చేయగలదు. అధిక పౌన frequencyపున్యం అనేది డిజిటల్ 3C ఉత్పత్తుల అభివృద్ధిలో సాపేక్షంగా స్పష్టమైన ధోరణి. అధిక పౌన frequencyపున్యం మరియు అధిక వేగం యొక్క అవసరాలను తీర్చడానికి తక్కువ విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం (ε≤10) LTCC సామగ్రిని అభివృద్ధి చేయడం అనేది LTCC పదార్థాలు అధిక పౌన frequencyపున్య అనువర్తనాలకు ఎలా అనుగుణంగా ఉంటాయి అనేదానికి ఒక సవాలు. FerroA901 మరియు DuPont యొక్క 6 వ్యవస్థ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం 5.2 నుండి 5.9, ESL యొక్క 4110-70C 4.3 నుండి 4.7 వరకు ఉంటుంది, NEC యొక్క LTCC సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం సుమారు 3.9, మరియు 2.5 కంటే తక్కువ విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం అభివృద్ధిలో ఉంది.

ప్రతిధ్వని యొక్క పరిమాణం విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం యొక్క వర్గమూలానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది, కాబట్టి విద్యుద్వాహక పదార్థంగా ఉపయోగించినప్పుడు, పరికర పరిమాణాన్ని తగ్గించడానికి విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం పెద్దదిగా ఉండాలి. ప్రస్తుతం, అల్ట్రా-తక్కువ నష్టం లేదా అల్ట్రా-అధిక Q విలువ, సాపేక్ష అనుమతి (> 100) లేదా> 150 విద్యుద్వాహక పదార్థాల పరిమితి పరిశోధన హాట్‌స్పాట్‌లు. పెద్ద కెపాసిటెన్స్ అవసరమయ్యే సర్క్యూట్‌ల కోసం, అధిక విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం ఉన్న పదార్థాలను ఉపయోగించవచ్చు లేదా పెద్ద విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం కలిగిన విద్యుద్వాహక పదార్థ పొరను LTCC విద్యుద్వాహక సిరామిక్ సబ్‌స్ట్రేట్ మెటీరియల్ లేయర్ మధ్య శాండ్‌విచ్ చేయవచ్చు మరియు విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం 20 మరియు 100 మధ్య ఉంటుంది. . రేడియో పౌన frequencyపున్యం పరికరాల రూపకల్పనలో పరిగణించవలసిన ఒక ముఖ్యమైన పరామితి విద్యుద్వాహక నష్టం కూడా. ఇది నేరుగా పరికరం నష్టానికి సంబంధించినది. సిద్ధాంతంలో, చిన్నది మంచిదని భావిస్తున్నారు. ప్రస్తుతం, రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ పరికరాలలో ఉపయోగించే LTCC మెటీరియల్స్ ప్రధానంగా డుపోంట్ (951,943), ఫెర్రో (A6M, A6S), హెరేయస్ (CT700, CT800 మరియు CT2000) మరియు ఎలక్ట్రో-సైన్స్ లాబొరేటరీలు. వారు విద్యుద్వాహక స్థిరాంకంతో సీరియలైజ్డ్ ఎల్‌టిసిసి గ్రీన్ సిరామిక్ టేప్‌ను అందించడమే కాకుండా, సరిపోయే వైరింగ్ మెటీరియల్‌లను కూడా అందించగలరు.

ఎల్‌టిసిసి మెటీరియల్స్ పరిశోధనలో మరో హాట్ ఇష్యూ కో-ఫైర్డ్ మెటీరియల్స్ యొక్క అనుకూలత. వివిధ విద్యుద్వాహక పొరలను (కెపాసిటర్లు, నిరోధకాలు, ఇండక్టెన్సులు, కండక్టర్లు, మొదలైనవి) సహ-ఫైరింగ్ చేసినప్పుడు, ప్రతి విద్యుద్వాహక పొర యొక్క సహ-ఫైరింగ్ సరిపోలికను మరియు సాంద్రత రేటు మరియు సింటరింగ్‌ని చేయడానికి వివిధ ఇంటర్‌ఫేస్‌ల మధ్య ప్రతిచర్య మరియు ఇంటర్‌ఫేస్ విస్తరణను నియంత్రించాలి. ఇంటర్ఫేస్ పొరల మధ్య సంకోచం రేట్లు మరియు థర్మల్ విస్తరణ రేటు స్పాల్లింగ్, వార్పింగ్ మరియు క్రాకింగ్ వంటి లోపాల సంభవనీయతను తగ్గించడానికి వీలైనంత స్థిరంగా ఉంటాయి.

సాధారణంగా చెప్పాలంటే, LTCC టెక్నాలజీని ఉపయోగించి సిరామిక్ పదార్థాల సంకోచం రేటు 15-20%. రెండింటి సింటరింగ్ సరిపోలడం లేదా సరిపోలడం సాధ్యం కాకపోతే, సింటరింగ్ తర్వాత ఇంటర్‌ఫేస్ పొర విడిపోతుంది; రెండు పదార్థాలు అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద ప్రతిస్పందిస్తే, ఫలిత ప్రతిచర్య పొర సంబంధిత పదార్థాల అసలు లక్షణాలను ప్రభావితం చేస్తుంది. విభిన్న విద్యుద్వాహక స్థిరాంకాలు మరియు కూర్పులతో రెండు పదార్థాల కో-ఫైరింగ్ అనుకూలత మరియు పరస్పర రియాక్టివిటీని ఎలా తగ్గించాలి అనేవి పరిశోధనలో దృష్టి కేంద్రీకరించబడ్డాయి. ఎల్‌టిసిసిని అధిక పనితీరు కలిగిన సిస్టమ్‌లలో ఉపయోగించినప్పుడు, ఎల్‌టిసిసి కో-ఫైర్డ్ సిస్టమ్ యొక్క సింటరింగ్ సంకోచాన్ని నియంత్రించడమే సంకోచ ప్రవర్తన యొక్క కఠినమైన నియంత్రణకు కీలకం. XY దిశలో LTCC కో-ఫైర్డ్ సిస్టమ్ యొక్క సంకోచం సాధారణంగా 12% నుండి 16% వరకు ఉంటుంది. ప్రెజర్‌లెస్ సింటరింగ్ లేదా ప్రెజర్-అసిస్టెడ్ సింటరింగ్ టెక్నాలజీ సహాయంతో, XY దిశలో సున్నా సంకోచం ఉన్న పదార్థాలు పొందబడతాయి [17,18]. సింటరింగ్ చేసేటప్పుడు, ఎల్‌టిసిసి కో-ఫైర్డ్ లేయర్ యొక్క ఎగువ మరియు దిగువన ఎల్‌టిసిసి కో-ఫైర్డ్ లేయర్ పైన మరియు దిగువన ష్రింకేజ్ కంట్రోల్ లేయర్‌గా ఉంచబడతాయి. కంట్రోల్ లేయర్ మరియు మల్టీలేయర్ మరియు కంట్రోల్ లేయర్ యొక్క కఠినమైన సంకోచం రేట్ మధ్య ఒక నిర్దిష్ట బాండింగ్ ఎఫెక్ట్ సహాయంతో, X మరియు Y ఆదేశాలతో పాటు LTCC నిర్మాణం యొక్క సంకోచ ప్రవర్తన పరిమితం చేయబడింది. XY దిశలో ఉపరితల సంకోచ నష్టాన్ని భర్తీ చేయడానికి, Z దిశలో సంకోచం కోసం సబ్‌స్ట్రేట్ భర్తీ చేయబడుతుంది. తత్ఫలితంగా, X మరియు Y దిశలలో LTCC నిర్మాణం యొక్క పరిమాణ మార్పు కేవలం 0.1%మాత్రమే ఉంటుంది, తద్వారా సింటరింగ్ తర్వాత వైరింగ్ మరియు రంధ్రాల స్థానం మరియు ఖచ్చితత్వాన్ని నిర్ధారిస్తుంది మరియు పరికరం యొక్క నాణ్యతను నిర్ధారిస్తుంది.