Специальные схема - LTCC (низкотемпературная керамика совместного обжига)

Технология керамической подложки LTCC использует новые керамические материалы и технологию интеграции толстых микроволновых пленок для реализации технологии трехмерной интеграции сложных микроволновых и цифровых схем. С быстрым развитием технологии монолитной интеграции уровень интеграции активных устройств становится все выше и выше, достигая беспрецедентного уровня, что делает интеграцию пассивных устройств очень важной. Технология LTCC может удовлетворить потребности в интеграции пассивных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, фильтры и соединители.

Сопротивления керамической подложки LTCC составляют 10 Ом, 100 Ом, 1 КОМ и 10 Ком соответственно. Точность метода регулировки поверхностного сопротивления составляет менее 1%, а точность встроенного сопротивления - менее 30%. Другие пассивные компоненты могут быть изготовлены в соответствии с соответствующими параметрами материала. Подложка LTCC может быть выполнена в несколько слоев, до 40 слоев.

Низкотемпературная керамическая печатная плата совместного обжига (LTCC PCB)

В последние годы технология изготовления керамических подложек получила стремительное развитие. В частности, на основе традиционных керамических подложек были разработаны керамические подложки для высокотемпературного совместного обжига и низкотемпературные керамические подложки для совместного обжига, что позволяет использовать керамические подложки более широко и с высокой плотностью сборки для мощных цепей. Более широкое применение. Многослойная подложка с низкотемпературным совместным обжигом - это недавно разработанная микросборная подложка, которая сочетает в себе преимущества технологии толстых пленок и высокотемпературного совместного обжига. За последнее десятилетие эта подложка быстро развивалась. Как печатная плата высокой плотности и быстродействия, она широко используется в компьютерах, средствах связи, ракетах-носителях, радарах и других областях. Например, компания DuPont в Соединенных Штатах использовала 8-слойную низкотемпературную многослойную подложку с совместным обжигом при испытаниях ракеты Stinger. Японская компания Fuji General использовала 61-слойные низкотемпературные керамические подложки совместного обжига для производства многокристальных модулей суперкомпьютеров серии vp2000, в то время как NEC выпустила 78-слойные низкотемпературные многослойные подложки совместного обжига площадью 225 × 225 квадратных миллиметров. Он содержит 11 540 терминалов ввода-вывода и может устанавливать до 100 микросхем СБИС.

Многослойные керамические подложки для низкотемпературного совместного обжига состоят из множества отдельных керамических подложек. Каждая керамическая подложка состоит из слоя керамического материала и проводящей цепи, прикрепленной к керамическому слою, которую часто называют проводящей лентой. Отверстия в керамическом слое заполнены проводящим материалом. Он соединяет проводящие полосы в разных слоях керамики, образуя трехмерную электрическую сеть. Микросхема установлена на верхнем слое многослойной керамики. Интегрированный блок припаян к схеме на многослойной керамической подложке с помощью контактов, образуя соединительную схему. Металлический проводящий слой на поверхности подложки предварительно формируется в процессе спекания керамической подложки, а в нижней части подложки имеются игольчатые клеммы. Таким образом, многослойные керамические подложки, подвергнутые совместному обжигу, используются для сборки микрокомпонентов с образованием трехмерной структуры высокой плотности, скорости и надежности.

Типичная структура керамической печатной платы LTCC

С точки зрения химического состава, используемые в настоящее время керамические материалы, способные к низкотемпературному спеканию, в основном включают системы из кристаллизованного стекла, композиционные системы стекло + керамика и системы из аморфного стекла. Среди них наиболее популярными в последние годы являются системы из кристаллизованного стекла и композитные системы стекло + керамика. В центре внимания исследований была разработка серий (Mg, Ca) TiO3, BaO- TiO2, ZnO- TiO2, BaN-Nd2O3- TiO2, (Zr, Sn) TiO3, (Zn, Sn) TiO3 (существует множество систем материалов LTCC, таких как Ba, Nb) серия TiO3 и боросиликатная серия.

Печатная плата LTCC обладает многими преимуществами по сравнению с другими технологиями изготовления печатных плат

1. Керамические материалы обладают превосходными характеристиками, такими как высокая частота, высокая скорость передачи и широкая полоса пропускания. Диэлектрическая проницаемость материалов LTCC может варьироваться в широком диапазоне в зависимости от состава. Использование металлических материалов с высокой электропроводностью в качестве проводящих материалов может повысить добротность схемотехнической системы и повысить гибкость проектирования схем;

2. Он может адаптироваться к требованиям высокой стойкости к току и высоким температурам и обладает лучшей теплопроводностью, чем обычные печатные платы. Значительно оптимизирует конструкцию рассеивания тепла электронного оборудования, обеспечивает высокую надежность, может использоваться в суровых условиях и продлевает срок службы;

3. Можно изготавливать высокоуровневые печатные платы, встраивать множество пассивных компонентов и избегать затрат на упаковку компонентов. На высокоуровневых трехмерных печатных платах может быть достигнута пассивная и активная интеграция, что способствует увеличению плотности сборки схем и дальнейшему снижению объема и веса;

4. Он обладает хорошей совместимостью с другими технологиями многослойного монтажа. Например, сочетание LTCC и технологии тонкопленочного монтажа позволяет повысить плотность сборки и производительность гибридных многослойных подложек и гибридных многокристальных модулей;

5. Непрерывный производственный процесс облегчает проверку качества каждого слоя проводов и соединительных отверстий перед изготовлением готовых изделий, что способствует повышению выхода и качества многослойных подложек, сокращению производственного цикла и снижению затрат.

6. Энергосбережение, экономия материалов, экологичность и защита окружающей среды стали непреодолимой тенденцией в развитии индустрии запчастей. LTCC также удовлетворяет эти потребности, сводя к минимуму загрязнение окружающей среды сырьем, отходами и производственными процессами.

Продукция LTCC имеет широкий спектр применений, таких как мобильные телефоны различных стандартов, модули Bluetooth, GPS, КПК, цифровые камеры, беспроводные сети, автомобильная электроника, проигрыватели оптических дисков и т.д. Среди них основная доля приходится на мобильные телефоны - более 80%, за ними следуют модули Bluetooth и WLAN. Благодаря высокой надежности продуктов LTCC их применение в автомобильной электронике также расширяется. Продукты LTCC, используемые в мобильных телефонах, включают в себя LC-фильтры, дуплексеры, функциональные модули, функциональные модули переключения приемопередатчиков, балансно-несимметричные преобразователи, ответвители, делители мощности, синфазные дроссели и т.д.

Целью использования технологии LTCC в SMD является увеличение плотности сборки, уменьшение объема, веса, добавление новых функций, повышение надежности и эффективности, а также сокращение цикла сборки. Генератор, управляемый напряжением (VCO), является ключевым компонентом оборудования мобильной связи. VCO может быть создан с использованием технологии LTCC для удовлетворения требований мобильной связи к небольшому размеру, легкому весу, низкому энергопотреблению и низкому уровню фазовых шумов (высокое соотношение C/N). На международном уровне технология LTCC была применена для создания высокопроизводительных видеорегистраторов для поверхностного монтажа, и была создана серия продуктов. Благодаря использованию технологии LTCC объем видеорегистраторов был значительно сокращен. С 1996 по 2000 год объем ГУН уменьшился более чем на 90%. Объем этого ГУН поверхностного монтажа составляет всего 1/5-1/20 от объема оригинального ГУН с выводами. Новый VCO, изготовленный по технологии LTCC, обладает такими преимуществами, как небольшие размеры, низкое энергопотребление, хорошие высокочастотные характеристики, низкий фазовый шум, подходит для поверхностного монтажа и широко используется в области мобильной связи. Этот тип миниатюрного VCO широко используется в терминалах цифровых систем связи, таких как GSM, DCS, CDMA и PDC, а также в терминалах, связанных со спутниковой связью, таких как Глобальная система позиционирования (GPS).

Стремительное развитие мобильной связи еще больше способствовало миниатюризации DC/DC преобразователей, обеспечив широкий рынок применения SMD DC/DC преобразователей. Многие зарубежные производители источников питания используют технологию LTCC для активной разработки стандартных SMD DC/DC преобразователей с номинальной мощностью от 5 до 30 Вт и различными универсальными входными и выходными напряжениями. Некоторые новые конструкции DC/DC преобразователей также обеспечивают более короткое время запуска. Кроме того, технология LTCC также использовалась для производства многослойных антенн, компонентов Bluetooth, аттенюаторов с усилением радиочастот, управляемых напряжением, усилителей мощности, фазовращателей и других устройств для наземного монтажа для мобильной связи.

Модули LTCC привлекли к себе большое внимание и широко используются в военной и аэрокосмической технике благодаря своей компактной конструкции и высокой устойчивости к механическим и тепловым ударам. В будущем их применение в автомобильной электронике будет очень широким.