HTCC và LTCC là gì

Với sự gia tăng và ứng dụng của các thiết bị điện, đặc biệt là bán dẫn thế hệ thứ ba, các thiết bị bán dẫn đang dần phát triển theo hướng công suất cao, thu nhỏ, tích hợp và đa chức năng, điều này cũng đặt ra yêu cầu cao hơn về hiệu suất của chất nền bao bì. Nền gốm có các đặc tính dẫn nhiệt cao, chịu nhiệt tốt, hệ số giãn nở nhiệt thấp, độ bền cơ học cao, cách nhiệt tốt, chống ăn mòn, chống bức xạ ... nên được sử dụng rộng rãi trong bao bì thiết bị điện tử.

Trong số đó, đế gốm nhiều lớp đồng nung dần được phổ biến và ứng dụng trong đóng gói thiết bị công suất lớn vì có thể nung một lúc cho các vật liệu điện cực, đế, thiết bị điện tử để đạt được tính tích hợp cao.

Nền gốm nhiều lớp đồng nung được làm từ nhiều chất nền gốm một mảnh thông qua cán, ép nóng, khử khí, thiêu kết và các quy trình khác. Vì số lượng lớp có thể được làm nhiều hơn, mật độ dây cao và chiều dài kết nối có thể càng nhiều càng tốt. Do đó, nó có thể đáp ứng các yêu cầu của toàn bộ máy điện tử về thu nhỏ mạch, mật độ cao, đa chức năng, độ tin cậy cao, tốc độ cao và công suất cao.

Theo sự chênh lệch nhiệt độ trong quá trình chuẩn bị, chất nền gốm đồng nung có thể được chia thành chất nền đa lớp gốm đồng nung nhiệt độ cao (HTCC) và chất nền đa lớp gốm đồng nung nhiệt độ thấp (LTCC).

(a) Sản phẩm nền gốm HTCC (b) Sản phẩm nền gốm LTCC

Vậy sự khác biệt giữa hai công nghệ này là gì?

Trên thực tế, quy trình sản xuất của cả hai về cơ bản là giống nhau. Tất cả đều phải trải qua công đoạn chuẩn bị bùn, đúc băng xanh, làm khô thân lục, khoan lỗ, in lụa và lấp lỗ, mạch in lưới, thiêu kết cán màng, cuối cùng là cắt lát và các công đoạn chuẩn bị sau chế biến khác. quá trình. Tuy nhiên, công nghệ HTCC là công nghệ đồng nung với nhiệt độ thiêu kết lớn hơn 1000 độ. Thông thường, xử lý debinding được thực hiện ở nhiệt độ dưới 900 độ, và sau đó thiêu kết ở môi trường nhiệt độ cao hơn từ 1650 đến 1850 độ. So với HTCC, LTCC có nhiệt độ thiêu kết thấp hơn, thường thấp hơn 950 độ. Do nhược điểm của nhiệt độ thiêu kết cao, tiêu thụ năng lượng lớn và vật liệu dẫn kim loại hạn chế trên đế HTCC, nên sự phát triển của công nghệ LTCC đã được đẩy mạnh.

Quy trình sản xuất nền gốm đa lớp điển hình

Sự khác biệt về nhiệt độ thiêu kết trước hết ảnh hưởng đến việc lựa chọn nguyên liệu, do đó ảnh hưởng đến tính chất của các sản phẩm chuẩn bị, dẫn đến hai sản phẩm phù hợp với các hướng ứng dụng khác nhau.

Do nhiệt độ nung của đế HTCC cao, không thể sử dụng các vật liệu kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp như vàng, bạc và đồng. Phải sử dụng các vật liệu kim loại chịu lửa như vonfram, molypden và mangan. Giá thành sản xuất cao, độ dẫn điện của những vật liệu này thấp sẽ gây ra hiện tượng trễ tín hiệu. và các khuyết tật khác, vì vậy nó không thích hợp cho các đế mạch lắp ráp vi mô tốc độ cao hoặc tần số cao. Tuy nhiên, do nhiệt độ thiêu kết của vật liệu cao hơn, nó có độ bền cơ học, dẫn nhiệt và ổn định hóa học cao hơn. Đồng thời, nó có ưu điểm là nguồn nguyên liệu rộng rãi, giá thành rẻ, mật độ đi dây cao. , Lĩnh vực đóng gói công suất cao với các yêu cầu về độ dẫn nhiệt, niêm phong và độ tin cậy cao hơn có nhiều lợi thế hơn.

Chất nền LTCC là để giảm nhiệt độ thiêu kết bằng cách thêm thủy tinh vô định hình, thủy tinh kết tinh, oxit có điểm nóng chảy thấp và các vật liệu khác vào bùn gốm. Các kim loại như vàng, bạc và đồng có độ dẫn điện cao và nhiệt độ nóng chảy thấp có thể được sử dụng làm vật liệu dẫn điện. Nó không chỉ giảm chi phí mà còn đạt được hiệu quả tốt. Và do hằng số điện môi thấp và tần số cao và hiệu suất tổn thất thấp của gốm thủy tinh, nó rất thích hợp để ứng dụng trong các thiết bị tần số vô tuyến, vi sóng và sóng milimet. Tuy nhiên, do thêm vật liệu thủy tinh vào bùn gốm, độ dẫn nhiệt của chất nền sẽ thấp, và nhiệt độ thiêu kết thấp hơn cũng làm cho độ bền cơ học của nó kém hơn so với chất nền HTCC.

Do đó, sự khác biệt giữa HTCC và LTCC vẫn là tình huống đánh đổi hiệu quả hoạt động. Mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng, tùy theo điều kiện ứng dụng cụ thể cần lựa chọn sản phẩm phù hợp.

Sự khác biệt HTCC và LTCC

Tóm lại, chất nền HTCC sẽ đóng một vai trò chính trong bao bì điện tử trong một thời gian dài do lợi thế của công nghệ phát triển và vật liệu điện môi rẻ tiền. Lợi thế tự nhiên của nó sẽ nổi bật hơn, phù hợp hơn với xu thế phát triển của tần số cao, tốc độ cao và công suất lớn. Tuy nhiên, các vật liệu nền khác nhau có những ưu và nhược điểm riêng. Do các yêu cầu về mạch ứng dụng khác nhau, các yêu cầu về hiệu suất của vật liệu nền cũng khác nhau. Vì vậy, các vật liệu nền khác nhau sẽ cùng tồn tại và phát triển cùng nhau lâu dài.