Низкотемпературная совместно обжигаемая керамика (LTCC). Преимущества. Технология. Материалы.
11 Апреля 2011
Технология низкотемпературной совместно обжигаемой керамики (LTCC) используется в различных отраслях промышленности на протяжении многих лет. Усовершенствование LTCC материалов, технологических процессов и методов производства привело к снижению стоимости и улучшению технических характеристик электронных изделий. Это существенно увеличило интерес к LTCC технологии со стороны производителей высокочастотной техники, оптоэлектроники и микроэлектромеханических систем. Новые возможности открываются для производства электронных изделий в таких направлениях как телекоммуникации, медицина, автомобильная, военная и космическая техника. В данной статье мы рассмотрим основные преимущества, особенности и свойства материалов для LTCC технологии.
Основными материалами для производства многослойных печатных плат традиционно являлись органические материалы с низкими значениями диэлектрической проницаемости (FR-4, εr = 3,5 - 4,5) и керамика с высокими значениями диэлектрической проницаемости (εr = 10 - 12). Увеличение рабочих частот электронных приборов требовало создания нового материала, который бы, с одной стороны, позволял легко создавать многослойные печатные платы, и, с другой стороны, на высоких частотах имел бы характеристики, схожие с керамикой. Новый материал получил название низкотемпературная совместно обжигаемая керамика (Low Temperature Cofired Ceramic (LTCC)).
Многослойные керамические платы первоначально изготавливались из оксида алюминия Al2O3 (High Temperature Cofired Ceramic - HTCC-технология). Данный материал обжигался при высоких температурах (Т ≥15000C), поэтому слои металлизации выполнялись только из тугоплавких металлов: вольфрама и молибдена. Это вносило ряд ограничений в функциональные возможности приборов, в усовершенствование технологии и снижение стоимости производства. Своё дальнейшее развитие многослойная керамика получила с внедрением технологии LTCC, когда керамику начали смешивать со специальными стеклами (рис. 1). Температура обжига керамики снизилась до 8500С, что привело к существенному упрощению производственного процесса. В настоящее время к технологии LTCC относят керамику, обжигаемую при температурах ниже 10000C.
Рис. 1 Структура низкотемпературной керамики
Низкие потери СВЧ и относительно невысокая стоимость производства являются ключевыми преимуществами LTCC технологии для ВЧ и СВЧ приборов. По стоимости LTCC технология приближается к технологии изготовления печатных плат на основе FR-4, а по своим диэлектрическим характеристикам низкотемпературная керамика сопоставима с алюмооксидной керамикой.