Новости PCB - В настоящее время широко используется керамическая плита совместного обжига

Компоненты и узлы керамических плит совместного обжига можно разделить на два типа: высокотемпературная керамика совместного обжига (HTCC) и низкотемпературная керамика совместного обжига (LTCC). HTCC относится к керамической плате совместного обжига с характеристиками электрического соединения, спеченной вместе с металлами с более высокой температурой плавления, превышающей 1450 ℃. С развитием технологий передачи данных в направлении высоких частот и скоростей появилась технология LTCC, позволяющая получать упаковку с низкими потерями, высокой скоростью и высокой плотностью при температуре спекания около 900 ℃.Однако научные исследования никогда не прекращались. С развитием технологий и постоянным повышением социального спроса люди открыли для себя новую концепцию керамики, получаемой при сверхнизких температурах совместного обжига. Керамика, получаемая при сверхнизких температурах совместного обжига (ULTRACC) - это новый тип диэлектрического материала, получаемого из керамики, получаемой при низких температурах совместного обжига.

Керамика совместного обжига при сверхнизких температурах - это новый тип многослойной керамики, обладающий многочисленными преимуществами

Его можно спекать при экстремально низких температурах в диапазоне от 400 до 700 ℃.Сверхнизкая температура спекания позволяет диэлектрику совместно спекаться с алюминиевыми электродами и различными электронными устройствами для достижения интеграции и многофункциональности электронных устройств. В то же время это позволяет снизить затраты и сэкономить энергию, что делает его пригодным для интеграции электронных компонентов. А низкая температура спекания позволяет использовать более широкий спектр проводниковых данных для функционализации, что позволяет комбинировать технологии (транзисторные технологии, производство микросхем на основе полимеров).

Один из наиболее важных процессов в технологии низкотемпературного совместного обжига керамики - спекание

Керамическая плита низкотемпературного совместного обжига представляет собой трехмерную взаимосвязанную контурную подложку, сформированную путем параллельного сверления, заливки, печати и других процессов на разных слоях керамических лент, затем укладки различных слоев керамических лент друг на друга и, наконец, их спекания.Спекание является одним из наиболее важных процессов в технологии LTCC, который непосредственно влияет на микроструктуру керамики и впоследствии влияет на различные эксплуатационные показатели керамики. Процесс спекания включает в себя сложные физические и химические изменения, а скорость нагрева, максимальная температура и время выдержки являются тремя важными параметрами в процессе спекания.Неправильный выбор скорости нагрева может легко привести к деформации или даже растрескиванию подложки. Данные LTCC можно разделить на три категории в зависимости от состава и структуры, первая категория - стеклокерамические системы.Второй тип - традиционная стеклокерамическая композитная система.Третий тип - стеклокерамическая система на основе стеклокерамики. Первый тип керамики в настоящее время широко используется.

Керамическая доска

Изменение диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь в зависимости от скорости нагрева связано с изменением микроструктуры керамики

Скорость нагрева увеличилась с 4 ℃/мин до 16 ℃/мин, и внутренняя плотность керамики постепенно уменьшалась, в то время как пористость постепенно увеличивалась.Образцы, спеченные при скоростях нагрева 4 ℃/мин и 8 ℃/мин, стали более плотными. При скорости нагрева 12 ℃/мин внутри появляются заметные поры.При скорости нагрева 16 ℃/мин поры в поперечном сечении образца увеличиваются еще больше.Это связано с тем, что после завершения экструзии каучука, из-за низкой скорости нагрева, стеклокерамический материал может упорядоченно увеличиваться с повышением температуры. С добавлением кристаллических фаз и ростом зерен внутренние поры могут медленно заполняться, что приводит к уплотнению стеклокерамического материала. При слишком высокой скорости нагрева внутренняя кристаллическая фаза не успевает полностью кристаллизоваться и внутренние поры не могут быть своевременно заполнены, что приводит к увеличению объема внутренних пор.Согласно закону смешения диэлектрических постоянных в композиционных материалах, введение веществ с низкой диэлектрической проницаемостью приведет к снижению диэлектрической проницаемости композиционного материала.Из-за того, что диэлектрическая проницаемость воздуха равна 1, что ниже, чем диэлектрическая проницаемость кристаллических фаз, таких как CaSiO3 и CaB2O4, при увеличении скорости нагрева, диэлектрическая проницаемость уменьшается, а диэлектрические потери увеличиваются.

Различные скорости нагрева влияют на деформацию подложки.

При скорости нагрева от 4 ℃/мин до 8 ℃/мин деформация подложки составляет около 0,21%. По мере увеличения скорости нагрева с 12 ℃/мин до 16 ℃/мин деформация подложки также постепенно увеличивается. При температуре 16 ℃/мин деформация составляет около 0,82%.

Из этого видно, что плоскостность лучше при скорости нагрева 8 ℃/мин, а средний выступ заметен при скорости нагрева 16 ℃/мин. Это происходит главным образом потому, что стеклокерамический материал и серебряная электронная паста нагреваются и спекаются вместе. При скорости нагрева от 4 °C в минуту до 8 °C в минуту скорость усадки серебряной электронной пасты при спекании близка к скорости усадки стеклокерамики. Однако при увеличении скорости нагрева с 12 °C/мин до 16 °C/мин скорость усадки серебряной электронной пасты при спекании значительно выше, чем у стеклокерамического материала, что приводит к серьезному несоответствию при спекании и выгибанию подложки.

Различные скорости нагрева будут влиять на адгезию слоя пленки

С увеличением скорости нагрева адгезия слоя пленки для припоя имеет тенденцию к снижению.Это связано с тем, что при скорости нагрева от 4 ℃/мин до 8 ℃/мин при спекании керамики образуется больше жидкой фазы, которая может обеспечить хорошую адгезию со слоем металлической пленки.В то же время керамический корпус получается более плотным, с меньшим количеством пор, а также меньшим количеством пор между слоем металлической пленки и керамикой, что приводит к более высокой прочности сцепления. Однако при увеличении скорости нагрева с 12 ℃/мин до 16 ℃/мин содержание жидкой фазы, образующейся при спекании керамики, уменьшается, и между слоем металлической пленки и керамикой появляется больше пор, что снижает силу сцепления между слоем металлической пленки и керамикой. По мере увеличения скорости нагрева совместимость при совместном обжиге между металлической суспензией и керамикой может ухудшаться, что также может привести к уменьшению силы сцепления между слоем металлической пленки и керамикой.

LTCC- жидкофазное спекание

Данные LTCC, как правило, состоят из стеклокерамики или стеклокомпозитных керамических порошков с высоким содержанием стекла.Таким образом, спекание LTCC относится к жидкофазному спеканию.Когда данные LTCC находятся в диапазоне высоких температур (≥ 500 ℃), стеклянная фаза размягчается, превращаясь в вязкую жидкость, которая все больше сближает частицы керамического порошка и активирует их.За счет разности концентраций и межфазного натяжения это способствует увеличению пор и стеклообразованию в подложке, достигается объемная усадка керамики и уплотнение подложки.Однослойные керамические ленты LTCC формуются путем литья, в то время как многослойные керамические ленты формуются в плотные тела путем изостатического прессования.После того, как подложка LTCC была подвергнута воздействию максимальной температуры 450 ℃ для экструзии клея, сырая масса после вспенивания при экструзии стала относительно рыхлой, и большинство частиц находились в разделенном состоянии с большим количеством промежутков между ними.По мере повышения температуры спекания и увеличения времени спекания, кривая DSC для керамического порошка показывает, что керамический порошок начинает поглощать тепло и размягчаться, особенно при температуре стеклования 668 ℃. В течение этого периода керамические частицы непрерывно соприкасаются и перестраиваются, крупные поры постепенно исчезают, а процесс массообмена между веществами ускоряется. постепенно начинается.Состояние контакта между частицами постепенно расширяется от точечного контакта к поверхностному, площадь контакта твердого тела с твердым телом увеличивается, а площадь поверхности твердого газа соответственно уменьшается.

заключение

(1) Скорость нагрева при спекании существенно влияет на микроструктуру подложек LTCC. С увеличением скорости нагрева при спекании внутренние поры готовой керамической плиты увеличиваются, что приводит к значительному снижению диэлектрической проницаемости подложки, увеличению диэлектрических потерь и снижению адгезии и ударопрочности пленочного слоя. При скорости нагрева при спекании 8 ℃/мин подготовленная подложка LTCC обладает не только низкой пористостью и высокой прочностью, но и хорошими диэлектрическими и термодинамическими свойствами.

(2) Скорость нагрева при спекании существенно влияет на соответствие усадки при спекании серебряной электронной пасты и стеклокерамики.Когда скорость нагрева при спекании увеличилась с 4 ℃/мин до 16 ℃/мин, степень коробления увеличилась с 0,21% до 0,82%, что привело к короблению керамической подложки и несоответствию скорости усадки при спекании серебряной электронной пасты и стеклокерамики.

(3) Для спекания керамических подложек LTCC требуется соответствующая скорость нагрева. Скорость нагрева влияет на массообмен, рост кристаллов, выделение пор и уплотнение в процессе спекания, что влияет на механические и электрические свойства.