Керамические печатные платы LTCC

Что такое керамические печатные платы LTCC?

Технология низкотемпературного совместного обжига керамики (LTCC) предполагает создание многослойной печатной платы с высокой плотностью, соединенной между собой печатью проводящих металлических рисунков на керамических лентах зеленого цвета со сквозными отверстиями, их точное выравнивание, укладку в стопку и, наконец, совместный обжиг при температуре 900°C для формирования единой трехслойной печатной платы.-размерная схема подложки. Этот процесс может также включать встроенные пассивные компоненты в схему.

Характеристики технологии LTCC

Технология LTCC позволяет встраивать пассивные компоненты во внутренние слои подложки. Это освобождает большую площадь поверхности для монтажа активных устройств и создания больших плоскостей заземления. Это дает два преимущества:

1. Увеличивается плотность сборки, что повышает эффективность производства и надежность системы.

2. Большая плоскость заземления обеспечивает превосходное микроволновое заземление, что еще больше повышает производительность на высоких частотах.

По сравнению с традиционными печатными платами, керамическая печатная плата LTCC обладает лучшей теплопроводностью, что делает ее пригодной для работы в условиях высоких токов и температур. Это также снижает тепловое напряжение между кристаллами и подложкой во время монтажа, облегчая монтаж и демонтаж.

Технология LTCC увеличивает плотность подключения, сокращает расстояния между соединениями и позволяет создавать независимые схемы на разных слоях подложки. Это удовлетворяет потребности в миниатюризации, высокой плотности, многофункциональности, высокой надежности и высокой скорости передачи в электронных системах.

Он также обеспечивает отличные температурные характеристики, такие как малый коэффициент теплового расширения и низкий температурный коэффициент диэлектрической проницаемости. Это позволяет создавать печатные платы с очень высоким содержанием слоев и шириной тонких линий менее 50 мкм.

В качестве проводников используются металлы с высокой электропроводностью, которые помогают повысить качество системы.

Производство LTCC - это непрерывный процесс, позволяющий проверять каждый слой перед совместным обжигом, что помогает улучшить качество подложки и выход продукта, сократить производственные циклы и снизить затраты.

Как изготовить керамическую печатную плату LTCC?

Процесс LTCC в основном включает в себя приготовление керамических лент, предварительную обработку перед штамповкой, пробивку, заполнение отверстий, нанесение проводящего слоя, ламинирование, изостатическое прессование, резку, дегазацию и спекание, пайку и тестирование:

1. Приготовление суспензии 
Материал обычно состоит из керамики, стеклянного порошка и органических связующих, смешанных в соответствии со специальными рецептурами для получения однородной массы с одинаковыми свойствами.

2. Ленточное литье 
Суспензия подвергается пеногашению, а затем из ленты получается керамическая лента зеленого цвета. Требования к ленте включают плотность, равномерную толщину и достаточную механическую прочность.

3. Нарезка ленты на листы 
Лента нарезается на листы определенного размера, немного большего, чем требуется для последующей обработки.

4. Пробивка. 
В зеленой ленте механически или с помощью лазера пробиваются сквозные отверстия для электрического соединения. Точность размера и расположения отверстий напрямую влияет на плотность проводки и качество подложки. При пробивке образуются сквозные отверстия диаметром 0,1-0,5 мм.

5. Заполнение отверстий 
Сквозные отверстия заполняются шпатлевкой, создавая вертикальные дорожки для электрических соединений между слоями многослойной керамической подложки.

6. Печать 
Токопроводящие пасты или диэлектрические материалы наносятся трафаретной печатью на зеленую ленту для формирования электрических соединительных линий и пассивных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы и варисторы.

7. Ламинирование 
Напечатанные зеленые листы укладываются в форму, снабженную выравнивающими штифтами для обеспечения точного выравнивания слоев.

8. Изостатическое прессование 
Заготовка из зеленой массы подвергается горячему прессованию при контролируемой температуре и давлении для обеспечения равномерного ламинирования и предотвращения расслаивания во время спекания.

9. Резка 
Перед спеканием крупную зеленую керамическую подложку разрезают на более мелкие компоненты или модули.

10. Дегазация и спекание 
Необработанные подложки помещают в печь для спекания, где они постепенно нагреваются примерно до 850-900°C. В процессе спекания удаляются газы и частицы расплавляются, обеспечивая надлежащее сцепление и механическую прочность.

11. Пайка 
Очищенные заготовки собираются и спаиваются друг с другом путем нагревания припоя до расплавленного состояния, что позволяет ему соединяться с металлическими деталями.

12. Тестирование 
Спеченные многослойные подложки LTCC проверяются на возможность соединения и функциональность с помощью зондовых тестеров, оборудования для лазерной обрезки и сортировочных устройств.

Области применения керамических плит LTCC

Технология LTCC позволяет производить как однофункциональные компоненты (такие как резисторы, катушки индуктивности, антенны, дуплексеры и фильтры), так и сложные радиочастотные интерфейсные модули, объединяющие антенны, переключатели, фильтры, дуплексеры, LNA и усилители мощности. Эти радиочастотные интерфейсные модули помогают снизить вес и габариты устройств, обеспечивая при этом низкое энергопотребление. С ростом частот связи 5G антенны и радиочастотные модули становятся все меньше и более интегрированными. На частотах выше 30 ГГц размеры антенн уменьшаются до миллиметра или меньше, что требует перехода от одиночных антенн к антенным решеткам для повышения эффективности связи.

Вот некоторые типичные области применения керамических печатных плат LTCC:
l Устройства связи, такие как смартфоны, iPad и компьютеры
l Электронные компоненты
l Базовые электростанции
l Автомобильная электроника
l Применение солнечной энергии
l Регуляторы напряжения, усилительные схемы
l Модули памяти
l Радиолокационные системы
l Аэрокосмическая и авиационная промышленность
l Высокочастотные микроволновые устройства

Керамические печатные платы LTCC,