ТЕХНОЛОГИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ КЕРАМИКИ (LTCC) презентация

подбору необходимого оборудования для производства многослойных керамических печатных плат на основе LTCC.

LTCC является аббревиатурой слов Low Temperature Cofired Ceramic, что означает низкотемпературная совместно спеченная керамика.

Гибкие стеклокерамические ленты производятся из шихты, состоящей из стеклянного порошка, керамического порошка или смеси этих порошков. Также в шихте присутствует заполнитель и пластификаторы, выгорающие при последующей обработке.

Ленты – также известные, как зеленые (сырые) ленты имеют толщину от 0.05 до 1.5 мм и могут быть подвергнуты механической обработке – резке, прошивке отверстий, сверлению и т.п.

конструкции
- возможность интеграции пассивных компонентов
- объемный дизайн цепей (ВЧ / СВЧ модули и коммутационные трехмерные платы)
- непосредственная установка компонентов на плату
Высокие технические характеристики и надежность
- высокая добротность и малые потери
- контролируемый импеданс цепей
- стабильность к внешним воздействиям
Высокая повторяемость параметров
Расширенный (по отношению к многослой-
ным печатным платам) диапазон рабочих
температур и механических нагрузок
Быстрая разработка прототипа
Возможность организации массового
производства с последующим изменением
параметров
Низкая стоимость

Ceramics) в настоящее время быстро развивается и успешно применяется для различных приложений, например, для производства ВЧ и СВЧ микросхем низкой и средней степени интеграции.

В относительно низкой частотной области на базе LTCC подложек изготавливаются устройства для GSM, CDMA, TDMA и Bluetooth приложений, а в области миллиметровых волн популярными становятся MMDS и LMDS приложения.

Технология LTCC обеспечивает недорогое решение для массового производства электронных устройств для коммерческой и военной областей электронной промышленности.

представляет из себя «бутерброд» из нескольких слоев керамического материала, запекаемый в печи обжига для фиксации многослойной структуры.

В отличие от типичных многослойных печатных плат на основе фторопласта или высокотемпературной керамики, где каждый слой уже имеет проводящий рисунок и полностью подготовлен к прессовке, в LTCC технологии проводящие чернила, формирующие рисунок топологии, наносятся на листы сырой керамики еще до операции спекания.

Далее в слоях перфорируются отверстия, которые заполняются токопроводящей пастой, обеспечивающей электрическую связь между слоями и теплоотвод.

В общем случае каждый отдельный слой в пакете LTCC подложки может иметь уникальную толщину и диэлектрические характеристики, что дает разработчику широкие возможности реализации каждого многослойного компонента.

раскатывается, формуется и разрезается на листы фиксированного размера. Далее отбирается необходимое количество листов заданной толщины с требуемым значением диэлектрической проницаемости.

В листах пробивается необходимое количество отверстий для межслойных проводящих и теплопроводящих переходов, а также выполняется дополнительная механическая обработка листов, например, краям придается специальная форма согласно конструкции изделия. Далее отверстия заполняются специальным проводящим составом, а на поверхность наносится проводящий рисунок топологии.

После этого выполняется сборка многослойной структуры подложки с тщательным совмещением многослойных переходных отверстий, причем в качестве связующего слоя используется закристаллизированное стекло. Затем на верхний и нижний слои наносится защитный слой, и вся структура подвергается термообработке, в результате которой происходит ее спекание.

После этого выполняется механическая обработка наружных слоев структуры (шлифование), в ходе которой снимается защитное покрытие, а сама поверхность становится плоской. Далее на очищенную поверхность верхнего и нижнего слоев наносится проводящий рисунок, а также резистивные элементы, причем для резисторов больших и малых сопротивлений используются разные резистивные чернила с соответствующим удельным сопротивлением.

После финального обжига наружных слоев выполняется лазерная подгонка номиналов резисторов, и подложка становится полностью подготовленной для поверхностного монтажа навесных компонентов.

многослойных керамических печатных плат включает в себя следующие этапы:

Формирование «сырой» керамической ленты
Обрубка заготовок
Температурная стабилизация керамических заготовок
Формирование переходных контактных отверстий под межслойные контактные соединения
Заполнение переходных контактных отверстий электропроводящим материалом
Трафаретная печать проводящих цепей
Формирование окон под монтаж компонентов
Сборка слоев в пакет
Прессование пакета
Обрубка пакета до процесса обжига
Спекание и обжиг
Нарезка обожженного пакета на модули
Дополнительная обработка после обжига
Тестирование и контроль модулей

следующие ключевые этапы:

каждой отдельно взятой заготовке. Стандартные размеры диаметра отверстий в заготовках – 4, 6, 8, 10, 15 и 20 миллидюймов. В процессе обжига пакета отверстия, заполненные проводящим материалом, увеличивают линейные размеры от 4% до 7%, в то время, как окружающая керамическая матрица изменяет соответствующие размеры от 12% до 15%.

Слишком близкое расположение отверстий может привести к появлению трещин между ними в сырой заготовке, а чересчур высокая плотность расположения отверстий может привести к искажению геометрических координат межслойных соединений при обжиге.

При выборе размеров контактных отверстий следует учитывать, что использование отверстий очень малых диаметров не всегда обеспечивают надежную металлизацию, в то время как слишком большой диаметр может вызвать «проваливание» заполняющего вещества.

Варианты совмещения отверстий с контактными площадками

керамической заготовки к диаметру заполняемого отверстия.

ФОРМИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ПЕРЕХОДНЫХ ОТВЕРСТИЙ

Формирование металлизации переходных отверстий производится посредством заполнения отверстий в керамической заготовке специальными смесями электропроводящих материалов с использованием технологии шаблонной печати. При этом используются высокоточные шаблоны, изготовленные из нержавеющей стали.

Качество заполнения оценивается по следующим параметрам:

Полнота заполнения переходного отверстия
Точность нанесения заполняющего материала

Переходное отверстие в печатной плате после металлизации

керамической заготовки. По сравнению с традиционной толстопленочной технологией преимуществом данного метода является более высокое разрешение печати цепей, что обусловлено следующими факторами:

Печать производится на плоской поверхности керамической заготовки (отсутствует топография, характерная для толстопленочной технологии).

Электропроводящие пасты наносятся на мелкопористую поверхность, препятствующую их растеканию.

приспособление, обеспечивающее их совмещение. После сборки пакет слоев проходит через специальную прессовку при строго определенных давлении, температуре и временных циклах. На этом этапе пакет называется необожженным.


Обрубка пакета до процесса обжига

Перед обжигом пакета производится обрубка технологических полей. В том случае, когда конфигурация конечных модулей не является простой ортогональной структурой, производится вырубка отдельных модулей из необожженного пакета.

или отдельных модулей. При этом протекают два параллельных процесса выжигание проводящих рисунков и спекание керамической массы. На первой стадии обжига также происходит разложение и удаление технологической связки.


Нарезка обожженного пакета на модули

Нарезка обожженного пакета на модули производится алмазными дисками, обеспечивающими высокую точность размеров модулей. Этот процесс применяется для изготовления модулей ортогональной конфигурации.

метод 2032 Класс B (используется как минимум микроскоп с 10-кратным увеличением)

Пространственный AQL (допустимый уровень качества)
• Проверка правильности нанесения слоя при помощи трафарета: микроскоп
• Проверка подложки: микрометр и набор калибров

Проверка резисторов AQL (допустимый уровень качества)
Двухконтактный пробник.

Проверка адгезии AQL (допустимый уровень качества)
Тест на отрыв специальной ленты.

Прочие методы
Определяются при необходимости заказчиком.

бериллия • Никель (Ni)
• Диэлектрики • Алюминий (Al)
• Ферриты • Золото (Au)
• Кварц
• Сапфир и др. Формирование цепей подложки:
• Нанесение фотолитографического шаблона
Материалы барьерных слоев: с последующим травлением
• Титан/Вольфрам (Ti/W) и/или
• Никель (Ni) • Селективное электрохимическое осаждение
с последующим химическим травлением подслоёв
Материалы адгезионных слоев:
• Хром (Cr) Обработка подложки:
• Титан (Ti) • Лазерная обработка
• Титан/Вольфрам (Ti/W) • Обработка прецизионным алмазным резаком
• Никель/Хром (Ni/Cr) • Ультразвуковая обработка

Материалы резистивных слоев:
• Нитрид Тантала (TaN)
• Никель/Хром (Ni/Cr)

обработки ее поверхности и допуски на размеры.

Резисторы: Необходимо указать тип, номинал резистора, точность резистора после термической обработки, время и температуру термической обработки.

Проводящие пленки: Необходимо указать тип, толщину и допуск на размеры.

Общие требования: Спецификации и критерии тестирования готового
изделия.

Схема слоев (чертежи слоев): Чертежи всех слоев в едином масштабе или компьютерный файл соответствующего формата.

Методы обработки: Температурные режимы обработки, типы пайки и т.д.