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LTCC |
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Die LTCC (Low Temperature
co-fired Ceramic) ist ein keramischer Verdrahtungsträger
im Mehrlagenaufbau. Als Basis wird ein flexibles Rohmaterial
(Green Tape) verwendet. Diese ungesinterte Folie besteht aus
einem Gemisch aus Glas, Keramik und organischen Lösungsmitteln.
Lieferanten dieses Rohmaterials sind z.B. die Firmen Heraeus,
DuPont und Ferro.
Bei der Herstellung einer LTCC-Keramik wird mit dem Zuschnitt
der Green Tapes für eine entsprechende Anzahl an Lagen
begonnen. Einige Materialien erfordern vor der Weiterverarbeitung
einen zusätzlichen Temper-Prozess bei ca. 120 °C.
Als zweiten Schritt werden die unterschiedlichen Lagen mechanisch
bearbeitet. D.h. es werden Justage- und Durchkontaktierungslöcher
(Vias) in die Tapes gestanzt. Danach erfolgen ein Via-Füllungsdruck
und die Aufbringung der Metallisierungen, Widerstände
und der anderen Schichten mittels Dickschicht-Siebdruckprozess.
Übliche Leitbahnmaterialien sind Gold, Silber, Platin-
bzw. Palladiumlegierungen. Die Verpressen der Lagen und das
anschließende Sintern bei ca. 850 °C - 900 °C
ergeben den fertigen Multilayer.
Durch das Sintern schrumpft das LTCC-Material um ca. 12% in x/y- und 17% in z-Richtung. Besonders das Schrumpfen in der x/y-Ebene wirkt sich nachteilig auf die Einhaltung der Strukturgenauigkeiten aus. Um dies zu verhindern, wurde Material ohne Schrumpfung in x/y-Richtung (0,1%) entwickelt. Dieser positive Effekt wird durch eine Kombination von speziell entwickelten Tape-Materialien erreicht. Bei dem Einsatz dieses Materials darf die Zunahme der Schrumpfung z-Richtung (ca. 45%), insbesondere bei Verwendung von Löchern und Ausschnitten, nicht vernachlässigt werden. Findet dies bei der Konstruktion und Verarbeitung Beachtung, stellt das 0-Shrinkage-Tape einen Fortschritt im Vergleich zu einem herkömmlichen LTCC-Tapematerial dar.
Vorteile
Durch die Möglichkeit die Lagen vor dem Sintern einzeln und in verschiedener Weise zu bearbeiten, kann die LTCC auch als Konstruktionselement im Packaging genutzt werden. So sind Vertiefungen, Kanäle und andere Formen realisierbar. Mit dieser Technologie sind in einfacher Weise Mehrlagenaufbauten mit integrierten passiven Komponenten realisierbar. Darüber hinaus besitzt die LTCC, mit Ausnahme der Wärmeleitfähigkeit, die gleichen positiven Eigenschaften wie eine Dickschichtschaltung. Die Ableitung von Verlustwärme muss gegebenenfalls über thermische Vias realisiert werden.
Anwendungen
LTCC-Lösungen werden für Schaltungen mit hohen bzw. tiefen Umgebungstemperaturen und starker Temperaturwechselbeanspruchung bei gleich- zeitiger Realisierung von Packagingaufgaben verwendet. Die LTCC stellt eine kostengünstige Lösung für größere, wie z.B. in der Automobil- branche übliche, Stückzahlen dar.
Mit einer auf der Oberseite geätzten Dickschicht oder in Dünnschicht aufgebrachten Metallisierung ist der Einsatz für Hochfrequenzapplikationen ebenfalls denkbar.
Details zur Technologie |
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