LTCC materiallariga talablar

LTCC materiallariga talablar
LTCC qurilmalarining moddiy xususiyatlariga qo’yiladigan talablarga elektr xususiyatlari, termomekanik xossalari va jarayon xossalari kiradi.

Dielektrik doimiyligi LTCC materiallarining eng muhim xususiyati hisoblanadi. Radiochastotali qurilmaning asosiy birligi-rezonatorning uzunligi, materialning dielektrik konstantasining kvadrat ildiziga teskari proportsionaldir, agar qurilmaning ish chastotasi past bo’lsa (masalan, yuzlab MGts), agar material past dielektrik doimiy bilan ishlatiladi, qurilma Hajmi ishlatish uchun juda katta bo’ladi. Shuning uchun, dielektrik doimiyligini har xil ish chastotalariga mos ravishda ketma -ketlashtirish yaxshidir.

Dielektrik yo’qotilishi, shuningdek, radiochastota qurilmalarini loyihalashda hisobga olinadigan muhim parametr bo’lib, u qurilmaning yo’qolishi bilan bevosita bog’liqdir. Nazariy jihatdan, qanchalik kichik bo’lsa, shuncha yaxshi. Dielektrik konstantasining harorat koeffitsienti radiochastota qurilmasining elektr ko’rsatkichlarining harorat barqarorligini belgilovchi muhim parametrdir.

LTCC qurilmalarining ishonchliligini ta’minlash uchun material tanlashda ko’plab termo-mexanik xususiyatlarni ham hisobga olish kerak. Eng muhimi, termal kengayish koeffitsienti bo’lib, u imkon qadar lehimlanadigan elektron kartaga mos kelishi kerak. Bundan tashqari, qayta ishlash va kelgusida qo’llaniladigan dasturlarni hisobga olgan holda, LTCC materiallari egilish kuchi σ, qattiqlik Hv, sirt tekisligi, elastik moduli E va sinish tokligi KIC va boshqalar kabi ko’plab mexanik ishlash talablariga javob berishi kerak.

“Jarayonning ishlashi odatda quyidagi jihatlarni o’z ichiga olishi mumkin: Birinchidan, uni 900 ° C dan past haroratda zich, gözeneksiz mikro tuzilishga sinterlash mumkin. Ikkinchidan, kumush pasta va yashil kamarga organik moddalarning tushishiga yo’l qo’ymaslik uchun zichlash harorati juda past bo’lmasligi kerak. Uchinchidan, tegishli organik materiallarni qo’shgandan so’ng, uni bir xil, silliq va kuchli yashil lentaga quyish mumkin.

LTCC materiallarining tasnifi
Hozirgi vaqtda LTCC seramika materiallari asosan ikkita tizimdan iborat, ya’ni “shisha-keramika” tizimi va “shisha + keramika” tizimi. Eriydigan oksidi past yoki erimaydigan shisha bilan doping qilish keramik materiallarning sinterlanish haroratini pasaytirishi mumkin, lekin sinterlash haroratining pasayishi cheklangan va materialning ishlashi har xil darajada buziladi. Sinterlash harorati past bo’lgan keramik materiallarni izlash tadqiqotchilar e’tiborini tortdi. Ishlab chiqilayotgan bunday materiallarning asosiy navlari-bariy qalay borat (BaSn (BO3) 2) seriyasi, germanat va tellurat seriyasi, BiNbO4 seriyasi, Bi203-Zn0-Nb205 seriyasi, ZnO-TiO2 seriyasi va boshqa keramik materiallar. So’nggi yillarda Tszinxua universitetidagi Chjou Ji tadqiqot guruhi bu sohada izlanishlar olib bordi.
LTCC materiallarining xususiyatlari
LTCC mahsulotlarining ishlashi butunlay ishlatilgan materiallarning ishlashiga bog’liq. LTCC seramika materiallari asosan LTCC substrat materiallari, qadoqlash materiallari va mikroto’lqinli qurilma materiallarini o’z ichiga oladi. Dielektrik konstantasi – LTCC materiallarining eng muhim xususiyati. Dielektrik konstantasi har xil ish chastotalariga mos bo’lishi uchun 2 dan 20000 oralig’ida ketma -ket ketishi kerak. Masalan, nisbiy o’tkazuvchanligi 3.8 bo’lgan substrat yuqori tezlikli raqamli sxemalarni loyihalash uchun mos keladi; nisbiy o’tkazuvchanligi 6 dan 80 gacha bo’lgan substrat yuqori chastotali sxemalarning dizaynini yaxshi bajarishi mumkin; Nisbatan o’tkazuvchanligi 20,000 tagacha bo’lgan substrat yuqori sig’imli qurilmalarni ko’p qatlamli tuzilishga birlashtirishi mumkin. Yuqori chastotali raqamli 3C mahsulotlarini ishlab chiqishda nisbatan aniq tendentsiya. Yuqori chastotali va yuqori tezlik talablariga javob beradigan past dielektrik doimiy (≤10) LTCC materiallarini ishlab chiqish, LTCC materiallarining yuqori chastotali dasturlarga moslashishi uchun qiyinchilik tug’diradi. FerroA901 va DuPont 6 tizimining dielektrik konstantasi 5.2 dan 5.9 gacha, ESLning 4110-70C 4.3 dan 4.7 gacha, NEC ning LTCC substratining dielektrik konstantasi 3.9 ga yaqin, dielektrik konstantasi esa 2.5 ga yaqin ishlab chiqilmoqda.

Rezonatorning o’lchami dielektrik konstantasining kvadrat ildiziga teskari proportsionaldir, shuning uchun dielektrik material sifatida ishlatilganda, qurilma o’lchamini kamaytirish uchun dielektrik konstantasi katta bo’lishi talab qilinadi. Hozirgi vaqtda o’ta past yo’qotish yoki o’ta yuqori Q qiymatining chegarasi, nisbiy o’tkazuvchanlik (> 100) yoki hatto> 150 dielektrik materiallar tadqiqot nuqtalari hisoblanadi. Kattaroq sig’im talab qilinadigan sxemalar uchun dielektrik doimiyligi yuqori bo’lgan materiallardan foydalanish mumkin yoki dielektrik doimiyligi kattaroq bo’lgan dielektrik material qatlami LTCC dielektrikli keramik substratli material qatlami orasiga joylashtirilishi mumkin va dielektrik konstantasi 20 dan 100 gacha bo’lishi mumkin. . Dielektrik yo’qotilishi, shuningdek, radiochastota qurilmalarini loyihalashda e’tiborga olinadigan muhim parametrdir. Bu to’g’ridan -to’g’ri qurilmaning yo’qolishi bilan bog’liq. Nazariy jihatdan, qanchalik kichik bo’lsa, shuncha yaxshi. Hozirgi vaqtda radiochastota qurilmalarida ishlatiladigan LTCC materiallari asosan DuPont (951,943), Ferro (A6M, A6S), Heraeus (CT700, CT800 va CT2000) va Electro-fan laboratoriyalaridir. Ular nafaqat dielektrik konstantali seriyali LTCC yashil seramika tasmasini, balki mos keladigan simli materiallarni ham ta’minlay olmaydi.

LTCC materiallarini tadqiq qilishda yana bir dolzarb masala-yondirilgan materiallarning mosligi. Har xil dielektrik qatlamlarni (kondansatörler, qarshiliklar, indüktanslar, o’tkazgichlar va boshqalar) birgalikda yondirganda, har bir dielektrik qatlamining bir-biriga mos kelishini, zichlik tezligi va sinterlanishini ta’minlash uchun turli interfeyslar orasidagi reaktsiya va interfeys diffuziyasini nazorat qilish kerak. interfeys qatlamlari orasidagi qisqarish Tezlik va issiqlik kengayish tezligi chayqalish, burilish va yorilish kabi nuqsonlarning paydo bo’lishini kamaytirish uchun iloji boricha mos keladi.

Umuman aytganda, LTCC texnologiyasidan foydalangan holda keramik materiallarning qisqarish tezligi taxminan 15-20%ni tashkil qiladi. Agar ikkalasining sinterlanishi mos kelmasa yoki mos kelmasa, interfeys qatlami sinterlashdan keyin bo’linadi; agar ikkita material yuqori haroratda reaksiyaga kirsa, natijada paydo bo’ladigan reaksiya qatlami tegishli materiallarning asl xususiyatlariga ta’sir qiladi. Turli xil dielektrik konstantalar va kompozitsiyalarga ega bo’lgan ikkita materialning o’zaro muvofiqligi va o’zaro reaktivlikni qanday kamaytirish tadqiqotning diqqat markazida. LTCC yuqori samarali tizimlarda ishlatilganda, qisqarish xatti-harakatlarini qattiq nazorat qilishning kaliti LTCC yonuvchi tizimining sinterli qisqarishini nazorat qilishdir. XY yo’nalishi bo’yicha LTCC yonish tizimining qisqarishi odatda 12% dan 16% gacha. Bosimsiz sinterlash yoki bosim yordamida sinterlash texnologiyasi yordamida XY yo’nalishi bo’yicha nol qisqaruvchi materiallar olinadi [17,18]. Sinterlashda LTCC yonuvchi qatlamining yuqori va pastki qismi qisqarish nazorat qatlami sifatida LTCC yonuvchi qatlamining yuqori va pastki qismiga joylashtiriladi. Boshqarish qatlami va ko’p qatlamli va nazorat qatlamining qattiq qisqarish tezligi o’rtasida ma’lum bir bog’lanish effekti yordamida LTCC strukturasining X va Y yo’nalishidagi qisqarish harakati cheklangan. Substratning XY yo’nalishi bo’yicha qisqarishining yo’qolishini qoplash uchun, substrat Z yo’nalishi bo’yicha qisqarishi uchun kompensatsiya qilinadi. Natijada, X va Y yo’nalishidagi LTCC strukturasining o’lchamining o’zgarishi atigi 0.1%ni tashkil etadi, shu bilan sinterlashdan keyin simlar va teshiklarning holati va aniqligi ta’minlanadi va qurilmaning sifati ta’minlanadi.