Processo de fabricação de substrato de cerâmica multicamadas para PCB: Tecnologia HTCC e LTCC
Multicamadas substrato cerâmico também é conhecido como casca de cerâmica, escudo de tubo cerâmico. Atualmente, a maioria dos substratos cerâmicos multicamadas são fabricados usando tecnologia de cerâmica co-queimada – tecnologia de cerâmica co-queimada de alta temperatura (HTCC), tecnologia cerâmica coqueimada de baixa temperatura (LTCC) para alcançar o mainstream da fabricação em larga escala de substratos cerâmicos multicamadas.
Neste artigo, vamos nos concentrar na análise das vantagens e aplicações dos dois processos HTCC e LTCC, para facilitar a seleção de processos de fabricação que tenham uma direção mais clara. Os detalhes são os seguintes:
O que é HTCC?
HTCC (Cerâmica co-queimada de alta temperatura), usando materiais como tungstênio, molibdênio, molibdênio, pasta de resistor de aquecimento de metal de alto ponto de fusão e manganês de acordo com os requisitos do projeto do circuito de aquecimento impresso em 92 ~ 96% do tarugo de cerâmica fundida em alumina, 4 ~ 8% aditivos de sinterização, e então empilhado em várias camadas, a uma temperatura elevada de 1,500 ~ 1,600 ℃ co-disparado em um. O produto é co-queimado abaixo de 1500~1600°C.
Portanto, tem as vantagens da resistência à corrosão, resistência a altas temperaturas, longa vida útil, alta eficiência e economia de energia, temperatura uniforme, boa condutividade térmica, compensação térmica rápida, etc.. Além disso, não contém chumbo, cádmio, mercúrio, cromo hexavalente, bifenilos polibromados (OBP), éteres difenílicos polibromados (PBDEs), e outras substâncias perigosas, e está em conformidade com os requisitos de proteção ambiental da União Europeia, como RoHS.
Devido à alta temperatura de queima, HTCC não pode usar materiais metálicos de baixo ponto de fusão, como ouro, prata, cobre, etc.. Materiais metálicos refratários, como tungstênio, molibdênio, manganês, etc.. deve ser usado, e a baixa condutividade elétrica desses materiais causará defeitos como sinais atrasados, e, portanto, não são adequados para fazer o substrato de circuitos de micromontagem de alta velocidade ou alta frequência. No entanto, Os substratos HTCC têm uma ampla gama de aplicações em circuitos de micromontagem de alta potência devido às suas vantagens de alta resistência estrutural, alta condutividade térmica, boa estabilidade química e alta densidade de fiação.
O que é LTCC?
Tecnologia cerâmica co-queimada de baixa temperatura LTCC (Cerâmica coqueimada de baixa temperatura) é um pó cerâmico sinterizado de baixa temperatura feito de fita cerâmica bruta com espessura e densidade precisas, na fita cerâmica bruta usando perfuração a laser, injeção de pasta de microvia, impressão de pasta de condutor de precisão e outros processos para fazer os gráficos de circuito necessários, e uma série de componentes passivos (Por exemplo, capacitores de baixa tolerância, resistores, filtros.), conversores de impedância, acopladores, etc.. enterrado em um substrato cerâmico multicamadas, e depois empilhados juntos, Conversor de impedância, acoplador, etc.) enterrado em um substrato cerâmico multicamadas, e depois empilhados juntos, os eletrodos interno e externo podem ser usados respectivamente prata, cobre, ouro e outros metais, sinterizado em 900 ℃, feito de espaço tridimensional não interfere nos circuitos de alta densidade um do outro, mas também feito de componentes passivos integrados do substrato do circuito tridimensional, cuja superfície pode ser montada no IC e em dispositivos ativos, feito de módulos funcionais integrados passivos/ativos, pode ser um circuito adicional Isso torna possível miniaturizar ainda mais os circuitos e aumentar a densidade, e é particularmente adequado para componentes de comunicação de alta frequência.
Os componentes integrados do LTCC incluem uma variedade de substratos transportando ou incorporados em uma variedade de componentes ativos ou passivos do produto, O programa de produtos de componentes integrados inclui componentes, substratos e módulos.
Tecnologia HTCC versus tecnologia LTCC
Tecnologia cerâmica coqueimada de alta temperatura
▶Materiais isolantes: alumina, nitreto de alumínio, chapeamento de óxido, etc..
▶Material condutor: tungstênio, platina, platina-manganês, etc..
▶Temperatura de coqueima: superior a 1400 ℃
▶Vantagens: alta resistência mecânica, alta condutividade térmica, baixo custo de materiais, quimicamente estável.
▶Desvantagens: alta resistência, alto custo de fabricação
Tecnologia cerâmica coqueimada de baixa temperatura
▶Materiais isolantes: vidro microcristalino, cerâmica + sistema composto de vidro, vidro amorfo, etc..
▶Materiais condutores: ouro, prata, cobre, vantagem – prata, etc..
▶Temperatura de coqueima: abaixo de 900°C
▶Vantagens: baixa resistência, baixo custo de fabricação, baixo coeficiente de expansão térmica, baixa constante dielétrica e fácil de ajustar, podem ser enterrados dispositivos passivos, características de alta frequência são excelentes, e pode ser produzido com uma largura de linha tão baixa quanto 50 hum de circuitos finos.
▶Desvantagens: baixa resistência mecânica, baixa condutividade térmica, alto custo de material.
Benefícios tecnológicos
Vantagens da tecnologia HTCC
HTCC devido ao uso de tungstênio, platina, e outros metais de alto ponto de fusão, esses metais aumentam muito a perda de RF do componente. As vantagens são alta resistência estrutural, boa estabilidade química e alta densidade de fiação, e sua condutividade térmica é tão alta quanto 20W/mK, que é muito maior do que a eficiência térmica do substrato LTCC. Em contraste, a condutividade térmica do substrato LTCC é de apenas 3W/mK, o que dificulta a dissipação de calor na estrutura de placas de alta densidade e facilmente danifica o chip.
Vantagens da tecnologia LTCC
(1) tem boas propriedades elétricas e mecânicas, como características de alta frequência, boa estabilidade de temperatura da frequência ressonante, a constante dielétrica cobre uma ampla faixa, o coeficiente de expansão térmica é próximo ao silício.
(2) Possui alta estabilidade e confiabilidade do sistema.
(3)Pode produzir microestruturas 3D, incluindo cavidades e canais.
(4)Possui alto nível de características de integração (sensores, motoristas, controle microfluídico, sistemas eletrônicos e optoeletrônicos para LTCC, etc.) ;e
(5) Muito boas características em alta tensão.
(6) Características de alta tensão e alto vácuo. Além disso, A indústria de manufatura LTCC é simples, rápido e barato, com baixo investimento de capital, tempo de ciclo curto e alta lucratividade.
Aplicação da tecnologia HTCC
Os produtos cerâmicos co-queimados de alta temperatura incluem principalmente substratos cerâmicos multicamadas, conchas para embalagens de cerâmica, Suportes UVLED, Colchetes VCSEL, vários tipos de almofadas de aquecimento, pontes térmicas, etc., que são usados principalmente em embalagens de dispositivos de microondas, embalagem de circuito integrado em grande escala, empacotamento de circuito integrado híbrido, embalagem de dispositivos optoeletrônicos, Embalagem SMD, Embalagem de chips LED, embalagens de semicondutores e outros campos de embalagens. O substrato cerâmico HTCC pode ser sinterizado com materiais metálicos, como liga de desmatamento, para fazer a embalagem HTCC, o que economiza muito o espaço de fiação.
Aplicação da tecnologia LTCC
Os produtos LTCC têm uma ampla gama de aplicações, como vários tipos de telefones celulares, Módulos Bluetooth, GPS, PDA, câmeras digitais, WLAN, eletrônica automotiva, unidades ópticas e assim por diante. Entre eles, o uso do celular ocupa a maior parte, sobre 80% acima; seguido pelo módulo Bluetooth e WLAN. devido à alta confiabilidade dos produtos LTCC, a aplicação em eletrônica automotiva também está aumentando. Os produtos LTCC usados em telefones celulares incluem filtros LC, duplexadores, módulos de função, módulos de função de comutação de transceptor, conversores balanceados-desbalanceados, acopladores, divisores de energia, indutores de modo comum e assim por diante.
