Processus de fabrication du substrat PCB en céramique multicouche: Technologie HTCC et LTCC
Multicouche substrat en céramique est également connu sous le nom de coque en céramique, coque de tube en céramique. À l'heure actuelle, la plupart des substrats céramiques multicouches sont fabriqués à l'aide de la technologie céramique cocuite – technologie céramique cocuite à haute température (HTCC), technologie céramique cocuite à basse température (LTCC) pour généraliser la fabrication à grande échelle de substrats céramiques multicouches.
Dans cet article, nous nous concentrerons sur l'analyse des avantages et des applications des deux processus HTCC et LTCC, pour faciliter la sélection de procédés de fabrication ayant une direction plus claire. Les détails sont les suivants:
Qu'est-ce que le HTCC?
HTCC (Céramique cocuite haute température), en utilisant des matériaux tels que le tungstène, molybdène, molybdène, manganèse et autre pâte de résistance chauffante métallique à point de fusion élevé conformément aux exigences de la conception du circuit de chauffage imprimée sur 92 ~ 96% de la billette de céramique coulée en alumine, 4 ~ 8% additifs de frittage, puis multicouche empilé, à une température élevée de 1,500 ~ 1,600 ℃ co-tiré en un seul. Le produit est co-cuit à une température inférieure à 1 500 ～ 1 600 ℃.
Donc, il présente les avantages de la résistance à la corrosion, résistance aux hautes températures, longue durée de vie, haute efficacité et économie d'énergie, température uniforme, bonne conductivité thermique, compensation thermique rapide, etc.. De plus, il ne contient pas de plomb, cadmium, mercure, chrome hexavalent, biphényles polybromés (PBB), éthers diphényliques polybromés (PBDE), et autres substances dangereuses, et il est conforme aux exigences de protection de l'environnement de l'Union européenne, comme RoHS.
En raison de la température de cuisson élevée, HTCC ne peut pas utiliser de matériaux métalliques à bas point de fusion tels que l'or., argent, cuivre, etc.. Matériaux métalliques réfractaires tels que le tungstène, molybdène, manganèse, etc.. doit être utilisé, et la faible conductivité électrique de ces matériaux provoquera des défauts tels que des signaux retardés, et donc ils ne sont pas adaptés à la réalisation du substrat de circuits de microassemblages à grande vitesse ou haute fréquence. Cependant, Les substrats HTCC ont une large gamme d'applications dans les circuits de micro-assemblages haute puissance en raison de leurs avantages de haute résistance structurelle, conductivité thermique élevée, bonne stabilité chimique et densité de câblage élevée.
Qu'est-ce que le LTCC?
Technologie céramique cocuite basse température LTCC (Céramique cocuite à basse température) est une poudre céramique frittée à basse température composée d'un ruban céramique brut d'une épaisseur et d'une densité précises, dans le ruban céramique brut par perforation laser, injection de boue de microvia, impression de pâte conductrice de précision et autres processus pour réaliser les graphiques de circuit requis, et un certain nombre de composants passifs (Par exemple, condensateurs à faible tolérance, résistances, filtres.), convertisseurs d'impédance, coupleurs, etc.. enterré dans un substrat céramique multicouche, puis empilés ensemble, Convertisseur d'impédance, coupleur, etc.) enterré dans un substrat céramique multicouche, puis empilés ensemble, les électrodes intérieures et extérieures peuvent être utilisées respectivement en argent, cuivre, or et autres métaux, fritté à 900 ℃, constitué d'un espace tridimensionnel n'interfère pas avec les circuits haute densité des uns et des autres, mais également constitué de composants passifs intégrés du substrat de circuit tridimensionnel, dont la surface peut être montée sur le circuit intégré et les dispositifs actifs, composé de modules fonctionnels intégrés passifs/actifs, peut être un circuit supplémentaire. Cela permet de miniaturiser davantage les circuits et d'augmenter la densité., et est particulièrement adapté aux composants de communication haute fréquence.
Les composants intégrés LTCC comprennent une variété de substrats portant ou intégrés dans une variété de composants actifs ou passifs du produit, le programme de produits de composants intégrés comprend des composants, substrats et modules.
Technologie HTCC vs technologie LTCC
Technologie céramique cocuite à haute température
▶Matériaux isolants: alumine, nitrure d'aluminium, placage d'oxyde, etc..
▶Matériau conducteur: tungstène, platine, platine-manganèse, etc..
▶Température de co-cuisson: supérieur à 1400 ℃
▶Avantages: haute résistance mécanique, conductivité thermique élevée, faible coût du matériel, chimiquement stable.
▶Inconvénients: haute résistance à l'état passant, coût de fabrication élevé
Technologie céramique cocuite à basse température
▶Matériaux isolants: verre microcristallin, céramique + système composite de verre, verre amorphe, etc..
▶Matériaux conducteurs: or, argent, cuivre, avantage – argent, etc..
▶Température de co-cuisson: en dessous de 900°C
▶Avantages: faible résistance à l'état passant, faible coût de fabrication, faible coefficient de dilatation thermique, faible constante diélectrique et facile à régler, peut être enterré des appareils passifs, les caractéristiques haute fréquence sont excellentes, et peut être produit avec une largeur de ligne aussi faible que 50 euh de beaux circuits.
▶Inconvénients: faible résistance mécanique, faible conductivité thermique, coût matériel élevé.
Avantages technologiques
Avantages de la technologie HTCC
HTCC en raison de l'utilisation du tungstène, platine, et autres métaux à point de fusion élevé, ces métaux augmentent considérablement la perte RF du composant. Les avantages sont une résistance structurelle élevée, bonne stabilité chimique et densité de câblage élevée, et sa conductivité thermique atteint 20 W/mK, ce qui est bien supérieur à l'efficacité thermique du substrat LTCC. En revanche, la conductivité thermique du substrat LTCC n'est que de 3 W/mK, ce qui rend difficile la dissipation de la chaleur dans la structure des cartes haute densité et endommage facilement la puce.
Avantages de la technologie LTCC
(1) possède de bonnes propriétés électriques et mécaniques, telles que les caractéristiques haute fréquence, bonne stabilité en température de la fréquence de résonance, la constante diélectrique couvre une large plage, le coefficient de dilatation thermique est proche du silicium.
(2) Possède une stabilité et une fiabilité élevées du système.
(3)Peut produire des microstructures 3D comprenant des cavités et des canaux.
(4)Possède un haut niveau de caractéristiques d'intégration (capteurs, conducteurs, contrôle microfluidique, systèmes électroniques et optoélectroniques pour LTCC, etc.) ;et
(5) Très bonnes caractéristiques à haute tension.
(6) Caractéristiques haute tension et vide poussé. En outre, L’industrie manufacturière LTCC est simple, rapide et pas cher, avec un faible investissement en capital, temps de cycle court et rentabilité élevée.
Application de la technologie HTCC
Les produits céramiques cocuits à haute température comprennent principalement des substrats multicouches en céramique, coques d'emballage en céramique, Supports UVLED, Supports VCSEL, différents types de coussins chauffants, ponts thermiques, etc., qui sont principalement utilisés dans l'emballage des appareils à micro-ondes, emballage de circuits intégrés à grande échelle, emballage de circuit intégré hybride, emballage de dispositifs optoélectroniques, Emballage CMS, Emballage de puce LED, emballage de semi-conducteurs et autres domaines d'emballage. Le substrat en céramique HTCC peut être fritté avec des matériaux métalliques tels qu'un alliage de déforestation pour fabriquer la coque du boîtier HTCC., ce qui économise considérablement l'espace de câblage.
Application de la technologie LTCC
Les produits LTCC ont une large gamme d'applications, comme divers types de téléphones portables, Modules Bluetooth, GPS, PDA, caméras numériques, Wi-Fi, électronique automobile, lecteurs optiques et ainsi de suite. Parmi eux, l'utilisation des téléphones portables occupe l'essentiel, à propos 80% au-dessus de; suivi du module Bluetooth et du WLAN. en raison de la grande fiabilité des produits LTCC, l'application dans l'électronique automobile est également en augmentation. Les produits LTCC utilisés dans les téléphones portables incluent des filtres LC, recto verso, modules de fonction, modules de fonction de commutation d'émetteur-récepteur, convertisseurs symétriques-asymétriques, coupleurs, diviseurs de puissance, selfs de mode commun et ainsi de suite.
