Was ist LTCC-Technologie?

Was ist die Low Temperature Co-Fired Ceramic (LTCC)-Technologie?

LTCC (Low Temperature Co-Fired Ceramic)Die LTCC-Technologie ermöglicht die Herstellung von Mehrschichtschaltungen aus Keramiksubstraten. Ein typisches LTCC-Bauelement besteht aus mehreren dielektrischen Schichten, siebgedruckten oder fotobelichteten verlustarmen Leitern, eingebetteten Baluns, Widerständen und Kondensatoren sowie Durchgangslöchern zur Verbindung der mehreren Schichten.

LTCC-Bauelemente werden hergestellt, indem je nach Bedarf leitfähige, dielektrische und resistive Metallpasten auf jede Keramiksubstratplatte oder jedes Keramiksubstratband aufgetragen und dann in einer festgelegten Reihenfolge zusammengepresst und laminiert werden. Mit LTCC-Technologie hergestellte Module haben eine hermetische und monolithische Struktur. Diese Keramikplatte aus bedrucktem Metall wird dann gebrannt oder „gesintert“, was bei „niedrigen Temperaturen“ von etwa 850 °C (weniger als 1000 °C) geschieht. Dieser Temperaturbereich ermöglicht die Zugabe von Leitermaterialien mit niedrigem Widerstand wie Silber und Gold anstelle der üblicherweise bei Hochtemperatur-Cofired-Ceramic-Prozessen (HTCC) verwendeten Molybdän- und Wolframmaterialien. LTCC ist ein wiederholbarer Prozess und kann zur zuverlässigen Herstellung großer Mengen von HF- und Mikrowellenkomponenten verwendet werden, die nur einen Bruchteil der Größe von Komponenten aus herkömmlichen Substratmaterialien aufweisen.

Die LTCC-Technologie ermöglicht hochintegrierte oberflächenmontierbare Bauelemente, die wiederum als Plattform für die Montage aktiver Komponenten wie Transistoren, Diodenvierer und monolithischer Verstärker zu einer miniaturisierten Multifunktionsbaugruppe dienen können. Das resultierende Gehäuse ist ein mehrschichtiges, dreidimensionales Design, das deutlich kompakter ist als herkömmliche planare Mikrowellenkomponenten. Dank der hohen Integration können LTCC-Komponenten in einem miniaturisierten oberflächenmontierbaren Gehäuse kombiniert werden, wodurch viele externe Komponenten überflüssig werden. Darüber hinaus können in LTCC-Designs Schaltungselemente in Chipform verwendet werden, um die Größe weiter zu reduzieren. Da die in LTCC-Designs verwendeten Keramikmaterialien von Natur aus sehr temperaturstabil sind, reduziert sich auch der Bedarf an Temperaturschwankungen deutlich.

Vorteile der LTCC-Technologie
● Geringe Permittivitätstoleranz
● Gute Wärmeleitfähigkeit
● Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient oder TCE (angepasst an Silizium und GaAs)
● Sehr gut geeignet für Multilayer-Module
● Integration von Hohlräumen und passiven Bauelementen wie R-, L- und C-Komponenten
● Sehr robust gegen mechanische und thermische Belastungen (hermetisch dicht)
● Zusammensetzbar mit fluidischen, chemischen, thermischen und mechanischen Funktionalitäten
● Geringe Materialkosten für Silberleiterbahnen
● Niedrige Produktionskosten für mittlere und große Stückzahlen

Hauptmerkmale der LTCC-Technologie
Viele Anwendungen stellen besondere Anforderungen an elektronische Schaltungen und Komponenten und LTCC eignet sich unter folgenden Bedingungen:
● Ideale Wärmeleitung in einem weiten Temperaturbereich (-100 °C ... + 200 °C)
● Hohe Frequenzstabilität
● Lang anhaltende Hermetik
● Langzeitstabilität (> 20 Jahre)
● Hohe Durchschlagsfestigkeit und mechanische Festigkeit
● Beständigkeit gegen Plasma- oder Ionenbeschuss
● Hoher Miniaturisierungsgrad – 3D-Funktionen wie Hohlräume, gestufte Verbindungsebenen, Kanäle und Membranen

Im Vergleich zu herkömmlichen Schaltungsträgern wie FR4 können LTCC-Gehäuse genau diese Anforderungen erfüllen. Die LTCC-Technologie wird häufig verwendet, um HF-Filter, Induktivitäten und Kondensatoren. Darüber hinaus kann es für eine Vielzahl anderer Geräte verwendet werden. Typische Anwendungsgebiete sind die Medizintechnik, die Automobilindustrie, die Hochfrequenztechnik, die Raumfahrttechnik und die Kommunikationstechnik.