ПЕЧАТНАЯ PCB - Классификация материалов LTCC, их преимущества и недостатки

Разработанные к настоящему времени материалы LTCC можно разделить на три основные категории с точки зрения состава и структуры.

Относительные диэлектрические постоянные различных типов материалов LTCC

1. Материалы LTCC представляют собой стеклокерамические системы, т.е. предшественником является стеклянный материал, который кристаллизуется в процессе спекания, и кристаллическая фаза выпадает из стекла, образуя саморастущую двухфазную структуру. Объемная доля стеклофазы в этом типе материалов составляет от 50 до 80%. Стеклофаза является основным носителем функциональности этих материалов, в то время как небольшое количество кристаллических компонентов играет важную роль в улучшении механических и термических свойств материала.

Этот тип материала представлен материалом Ferro A6, разработанным американской корпорацией Ferro Corporation, который характеризуется однородной микроструктурой и способен обеспечивать низкие диэлектрические постоянные и потери при гарантированных тепловых и механических свойствах. Его недостаток заключается в том, что материал является единичным, и нелегко реализовать регулирование и систематизацию производительности.

2.Материалы LTCC представляют собой стеклокерамические композиционные материалы в традиционном смысле этого слова, то есть спеченные двухфазные композитные сыпучие материалы, состоящие из стеклянного порошка и кристаллической керамической пудры в качестве исходных материалов. Объемная доля стеклофазы составляет от 20% до 50%. Свойства спекания в основном определяются стеклофазой, в то время как физические свойства определяются стеклофазой и кристаллической фазой. Типичным представителем этого типа материала является DuPont 951, разработанный компанией DuPont, его преимущество заключается в том, что существует определенное пространство для контроля производительности.

3. Материал LTCC называется "стеклокерамика на связке со стеклом" (Glass Bonded Ceramics) и является предшественником кристаллического керамического порошка в качестве основной массы с добавлением керамики с низкой температурой плавления в качестве добавки для совместного обжига. Структура аналогична структуре спеченной керамики в традиционном смысле этого слова, за исключением того, что содержание стеклофазы, которая является границей зерен, немного выше и обычно составляет от 10% до 20% материала (объемная доля).

Свойства этих материалов в основном определяются составом кристаллических фаз. Существует множество отчетов об исследованиях, посвященных этому типу материалов, но практического применения им найдено не так много. Этот тип материала позволяет получить более высокую диэлектрическую проницаемость материала, производительность регулировки пространства также очень велика, основная проблема заключается в том, что легкоплавкое стекло, играющее важную роль в поддержании горения, будет в значительной степени ухудшать характеристики материала.

LTCC

Преимущества материала LTCC

1. Керамические материалы обладают превосходными характеристиками высокочастотной, высокоскоростной передачи и широкой полосы пропускания. Керамические материалы обладают превосходными характеристиками высокочастотной, высокоскоростной передачи и широкой полосы пропускания. В зависимости от различных ингредиентов диэлектрическая проницаемость материала LTCC может изменяться в широком диапазоне, при использовании металлических материалов с высокой проводимостью в качестве проводящего материала, что способствует повышению качества системного фактора схемы, добавляя гибкости при проектировании схемы.;

2.Может адаптироваться к требованиям высоких токовых и температурных характеристик и обладает лучшей теплопроводностью, чем обычная печатная плата, что значительно оптимизирует тепловую конструкцию электронного оборудования, высокую надежность, может использоваться в суровых условиях, продлевая срок его службы.;

3.Может изготавливать очень большое количество слоев печатной платы и может быть встроен в ряд пассивных компонентов, что снижает стоимость упаковки компонентов, в очень большое количество слоев подложки для трехмерной схемы, обеспечивая пассивную и активную интеграцию, что способствует повышению производительности. плотность сборки схемы и дальнейшее уменьшение объема и веса;

4.Хорошая совместимость с другими технологиями многослойного монтажа, например, сочетание LTCC с технологией тонкопленочного монтажа позволяет повысить плотность сборки и улучшить производительность гибридных многослойных подложек и гибридных многочиповых сборок.;

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

6.Энергосбережение. Экономия материалов Защита окружающей среды стала непреодолимой тенденцией в развитии индустрии компонентов, и LTCC также отвечает этим требованиям, сводя к минимуму использование сырья, отходов и загрязнение окружающей среды в процессе производства.

LTCC

Недостатки материалов LTCC

1. Проблема усадки.Материал LTCC имеет много трудностей, связанных с надежностью, проблема согласования усадки подложки и провода при совместном обжиге и коэффициента теплового расширения является одной из важных проблем, которая связана с качеством многослойной металлизированной проводки.При совместном обжиге LTCC несоответствие характеристик спекания подложки и пасты проявляется в основном в трех аспектах:

Несоответствие температуры завершения спекания и уплотнения.

Несоответствие усадки подложки и пасты при спекании.

Несоответствие скорости спекания и уплотнения. Эти несоответствия могут легко привести к образованию неровностей на поверхности после спекания. Деформации.расслаиванию.Еще одним следствием несоответствия является снижение адгезии металлической проводки.

2. Отвод тепла. Несмотря на то, что подложка LTCC по сравнению с традиционной печатной платой в области рассеивания тепла была значительно улучшена, но благодаря высокой степени интеграции. Количество слоев. При высокой удельной мощности работы устройства отвод тепла от подложки LTCC по-прежнему остается ключевой проблемой, одним из определяющих факторов, влияющих на стабильность работы системы.

С развитием технологий микроэлектроники плотность рабочей энергии устройства становится все выше и выше, поэтому решение сложных задач, с которыми приходится сталкиваться, заключается в том, как своевременно и эффективно отводить тепло для защиты стабильности работы устройства. Использование материалов с высокой теплопроводностью и нового дизайна упаковки является распространенным методом повышения эффективности отвода тепла компонентами упаковки.

Однако очевидным недостатком материалов LTCC является низкая теплопроводность подложки (2-6 Вт/м-К), которая значительно ниже, чем у подложки AlN (≥100 Вт/м-К), и значительно ниже, чем у подложки Al2O3 (15-25 Вт/м- К). Это ограничивает применение материалов LTCC в больших объемах. Высокопроизводительные компьютерные системы.