Технология PCB - Классификация и исследование СВЧ-диэлектрической керамики на основе LTCC

1. Технические характеристики СВЧ-диэлектрической керамики LTCC и их значение

Параметрами, характеризующими характеристики СВЧ-диэлектрической керамики, являются диэлектрическая постоянная (ε)

Произведение добротности и резонансной частоты (Q × f), r

Температурный коэффициент резонансной частоты (τ). f

Диэлектрическая проницаемость - это название поляризационной способности диэлектрика, чем сильнее поляризационная способность диэлектрика, тем выше диэлектрическая проницаемость. Каналы поляризации в неорганических диэлектриках включают поляризацию смещения электронов, поляризацию смещения ионов, поляризацию релаксации электронов, поляризацию релаксации ионов и поляризацию пространственного заряда, и -15-12-13-2-9 спонтанная поляризация также существует в сегнетоэлектрических данных. В таком порядке время нарастания поляризации составляет 10 секунд, 10-10 секунд, 10-10 секунд, -2-510- 10 секунд и от нескольких секунд до десятков часов. В диапазоне СВЧ-частот (частота более 300 МГц) направление электрического поля СВЧ-сигнала в квадрате 9 времени перехода почти полностью составляет менее 10 с, время установления поляризации нескольких видов поляризационного трубопровода может не соответствовать ритму изменения электрического поля, вклад в диэлектрическую постоянная не может играть никакой роли, только поляризация электронного смещения и поляризация ионного смещения влияют на диэлектрическую проницаемость диэлектрика. По сравнению с поляризацией смещения ионов вклад диэлектрической проницаемости в поляризацию электронного смещения очень мал, поэтому диэлектрическая проницаемость керамики с микроволновым диэлектриком в основном определяется поляризацией смещения ионов.

Коэффициент качества (Q) - это показатель рассеивания энергии диэлектрической системой СВЧ, но Q зависит от резонансной частоты или объема компонента, и в диапазоне микроволновых частот произведение коэффициента качества и резонансной частоты Q × f является фиксированным значением.

Температурный коэффициент резонансной частоты (τ) представляет собой характеристику изменения резонансной частоты данных в зависимости от температуры, которая отражает стабильность микроволновых диэлектрических керамических компонентов f.

2. Классификация СВЧ-диэлектрической керамики LTCC

Керамические материалы LTCC можно классифицировать в соответствии с их функциями: данные о подложке и упаковке LTCC, данные о СВЧ-компонентах LTCC.

Подложки и упаковочные материалы LTCC в основном делятся на три категории: композитные системы из стекла и керамики, системы из микрокристаллического стекла и керамические системы без стекла. Стеклокерамическая композитная система из стекла с низкой диэлектрической проницаемостью, низкой температурой размягчения стекла в процессе спекания играет роль, способствуя растворению в процессе спекания, это связано с температурой спекания и скоростью усадки подложки, а также с тем, что подложка имеет низкую диэлектрическую проницаемость. Сопротивление изоляции стеклофазы должно быть высоким, химическая стойкость - хорошей, а температура размягчения - не слишком низкой. Керамическая фаза-наполнитель обладает низкой диэлектрической проницаемостью и высокой теплопроводностью. В процессе спекания подложка играет роль каркаса и опоры, придает подложке определенную механическую прочность и изоляцию, может предотвратить размягчение стекла при спекании, вызванное короблением подложки и другими деформациями. Этими керамическими наполнителями в основном являются Al2O3, SiO2, кордиерит и муллит. Микрокристаллическое стекло изготавливается из силикатного стекла или пенсиликатного стекла путем образования кристаллов в стеклянной затравке после термообработки при определенном температурном режиме. Для микрокристаллического стекла очень важен размер зерна и процентное содержание кристаллической фазы, размер зерен и высокий процент механической прочности микрокристаллического стекла, потери на высокой частоте невелики. Подходящее время зародышеобразования благоприятно для получения достаточной концентрации зародышеобразования, чтобы получить более высокое содержание кристаллической фазы и мелкие зерна. Температура роста кристаллов и время выдержки также важны. Правильный режим термообработки является одним из ключевых факторов, определяющих производительность данных. Основными микрокристаллическими стеклами являются кордиерит (2MgO?2AlO?5SiO), силлиманит 232 (CaO?SiO), пироксен лития (LiO?AlO?4SiO) и кальциевый полевой шпат (CaO?AlO?2SiO). Керамические системы без стекла 22232232 не содержат стеклофаз, которые приводят к высоким потерям, и часто обладают хорошими диэлектрическими свойствами в микроволновой печи. Простой состав систем повышает стабильность и надежность данных в процессе подготовки.

В дополнение к хорошим диэлектрическим характеристикам СВЧ-компонентов для удовлетворения потребностей различных функций, данные СВЧ-компоненты LTCC должны быть спечены при температуре ниже 950 ℃ и спечены без взаимодействия с Ag, а порошок должен легко поддаваться литью. В настоящее время данные о СВЧ-компонентах LTCC в основном касаются существующих СВЧ-диэлектрических керамических материалов, спеченных при пониженной температуре. По мере того как технология LTCC становится все более и более распространенной, разработка новых СВЧ-компонентов LTCC становится актуальной для исследований. Исследования развиваются в нескольких направлениях, с одной стороны, с целью повышения производительности устройства для разработки системы передачи данных с высоким коэффициентом качества, в то же время, с целью адаптации к тенденциям развития беспроводной связи и сетей для дальнейшего развития в направлении высокочастотных и широкополосная связь, разработка сверхнизких диэлектрических потерь и сверхнизкой диэлектрической проницаемости данных СВЧ-компонентов LTCC стали важной тенденцией развития.

3. Прогресс в исследованиях микроволновой диэлектрической керамики LTCC

Керамические материалы LTCC для СВЧ-диэлектриков используются для изготовления СВЧ-компонентов LTCC, СВЧ-компоненты LTCC в основном включают диэлектрические подложки LTCC, антенны LTCC, волноводы, резонаторы и конденсаторы LTCC и их комбинированные устройства. Среди них СВЧ-резонатор LTCC является наиболее важным и базовым приложением, на основе СВЧ-резонатора LTCC можно изготовить ряд компонентов, таких как СВЧ-фильтры LTCC, дуплексеры, генераторы и сбалансированный несимметричный преобразователь. Микроволновые резонаторы LTCC требуют соответствующей диэлектрической проницаемости керамических диэлектрических данных, обычно 20 ~ 60, чтобы обеспечить высокий коэффициент качества (Q) пользователя в случае высокой диэлектрической проницаемости данных, уменьшая размер компонента. Температурный коэффициент резонансной частоты керамики должен быть небольшим. Температура спекания керамики должна быть ниже 950°C. Керамические порошки легко поддаются литью и не вступают в реакцию с электродами из Ag во время спекания.

Обычные керамические материалы с диэлектрическими свойствами для СВЧ-излучения обладают превосходными диэлектрическими свойствами для СВЧ-излучения, но их внутренняя температура спекания высока, обычно превышает 1300? Распространенные низкотемпературные спеченные микроволновые диэлектрические керамические материалы включают Ca[(LiNb)Ti]O, BiNbO4, 1/32/31-xx3- δ ZnTiO, ZnNbO и LiO-NbO-TiO и т.д., собственные температуры спекания которых находятся в диапазоне 950~ 1200? Эти керамические материалы не могут соответствовать требованиям LTCC к температуре спекания. Чтобы обеспечить пригодность для технологии LTCC и совместного обжига на воздухе с Ag, Cu и другими металлическими проводниками, температуру спекания вышеуказанных систем диэлектрической керамики для СВЧ-излучения необходимо дополнительно снизить до уровня ниже 950°с. Диэлектрическая керамика для СВЧ-излучения спекается при температуре около 900°с. могут быть получены следующими способами: (1) добавление стекла с низкой температурой плавления или оксидов (например, CuO, VO, BiO, BO, ZnO и т.д.) к обычной микроволновой диэлектрической керамике; (2) синтез микроволновой диэлектрической керамики мокрым химическим методом. (3) Поиск новой микроволновой диэлектрической керамики с низкой температурой спекания.

Исследование низкотемпературной микроволновой диэлектрической керамики совместного обжига LTCC в основном проводится следующими двумя способами: один из них заключается в выборе более высокой температуры спекания, но простого фазового состава, стабильной фазовой структуры, превосходных СВЧ-диэлектрических характеристик керамических материалов из СВЧ-диэлектрика в качестве подложки, добавлении более низких температур спекания. температура плавления стекла, спеченного при низких температурах, составляет около 900°с и при этом сохраняет значительные диэлектрические характеристики; выбор необходимой температуры спекания является низким, и при низкотемпературном спекании примерно за 900 °с могут быть достигнуты хорошие диэлектрические характеристики керамических материалов для микроволновой печи в качестве подложки, меньшее количество стеклофазы или низкая температура плавления оксида. Один из них заключается в выборе в качестве подложки СВЧ-диэлектрической керамики с изначально низкой температурой спекания и хорошими СВЧ-диэлектрическими характеристиками, а также в добавлении меньшего количества стеклофазы или оксидов с низкой температурой плавления для обеспечения низкотемпературного спекания при температуре около 900? Добавление добавок для спекания (стекла или оксидов с низкой температурой плавления) часто приводит к ухудшению СВЧ-диэлектрических характеристик данных материалов, и количество добавок для спекания в составе керамики должно быть уменьшено, поэтому разработка новой системы СВЧ-диэлектрической керамики с изначально низкой температурой спекания имеет важное значение. практическое и важное значение. Новые экологически чистые низкотемпературные керамические фильтры для СВЧ-диэлектриков с совместным нагревом могут быть использованы в многофазных композитах, а также в нескольких низкотемпературных оксидах, полученных из комбинации соединений. Разработка стекол с низкими потерями и синтез добавок для спекания с использованием мокрой химии являются важными направлениями исследований.

Чтобы узнать больше о продуктах LTCC (Низкотемпературная керамика совместного обжига), пожалуйста, нажмите

: LTCC (Низкотемпературная керамика совместного обжига) Печатные платы.