Was ist HTCC und LTCC?

Mit dem Aufkommen und der Anwendung von Leistungsbauelementen, insbesondere Halbleitern der dritten Generation, entwickeln sich Halbleiterbauelemente allmählich in Richtung hoher Leistung, Miniaturisierung, Integration und Multifunktion, was auch höhere Anforderungen an die Leistung von Verpackungssubstraten stellt. Keramische Substrate haben die Eigenschaften hoher Wärmeleitfähigkeit, guter Wärmebeständigkeit, niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, hoher mechanischer Festigkeit, guter Isolierung, Korrosionsbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit usw. und werden häufig in der Verpackung elektronischer Geräte verwendet.

Unter ihnen werden gemeinsam gebrannte mehrschichtige Keramiksubstrate allmählich populär und in der Verpackung von Hochleistungsgeräten eingesetzt, da sie gleichzeitig für Elektrodenmaterialien, Substrate und elektronische Geräte gebrannt werden können, um eine hohe Integration zu erreichen.

Gemeinsam gebrannte mehrschichtige Keramiksubstrate werden aus vielen einteiligen Keramiksubstraten durch Laminieren, Heißpressen, Entschleimung, Sintern und andere Prozesse hergestellt. Da die Anzahl der Schichten erhöht werden kann, ist die Verdrahtungsdichte hoch und die Verbindungslänge kann so groß wie möglich sein. Daher kann es die Anforderungen der gesamten elektronischen Maschine nach Schaltungsminiaturisierung, hoher Dichte, Multifunktion, hoher Zuverlässigkeit, hoher Geschwindigkeit und hoher Leistung erfüllen.

Gemäß dem Temperaturunterschied im Herstellungsprozess können gemeinsam gebrannte Keramiksubstrate in mehrschichtige Substrate aus gemeinsam gebrannter Hochtemperaturkeramik (HTCC) und mehrschichtiges Substrat aus gemeinsam gebrannter Keramik (LTCC) bei niedriger Temperatur unterteilt werden.

(a) HTCC-Keramiksubstratprodukte (b) LTCC-Keramiksubstratprodukte

Was ist also der Unterschied zwischen diesen beiden Technologien?

Tatsächlich ist der Produktionsprozess der beiden im Grunde gleich. Sie alle müssen die Vorbereitung der Aufschlämmung, das Gießen des Grünbandes, das Trocknen des Grünkörpers, das Bohren von Durchgangslöchern, das Siebdrucken und Füllen von Löchern, das Siebdrucken von Schaltkreisen, das Laminieren, Sintern und schließlich das Schneiden und andere Nachbearbeitungsvorbereitungen durchlaufen. Prozess. Die HTCC-Technologie ist jedoch eine Co-Firing-Technologie mit einer Sintertemperatur von mehr als 1000 Grad. Üblicherweise wird die Entbinderungsbehandlung bei einer Temperatur unter 900 Grad durchgeführt und dann bei einer höheren Umgebungstemperatur von 1650 bis 1850 Grad gesintert. Verglichen mit HTCC hat LTCC eine niedrigere Sintertemperatur, im Allgemeinen niedriger als 950 Grad. Aufgrund der Nachteile einer hohen Sintertemperatur, eines enormen Energieverbrauchs und begrenzter metallischer Leitermaterialien auf HTCC-Substraten wurde die Entwicklung der LTCC-Technologie vorangetrieben.

Typisches Herstellungsverfahren für mehrschichtige Keramiksubstrate

Der Unterschied in der Sintertemperatur wirkt sich zunächst auf die Materialauswahl aus, was sich wiederum auf die Eigenschaften der hergestellten Produkte auswirkt, was dazu führt, dass die beiden Produkte für unterschiedliche Anwendungsrichtungen geeignet sind.

Aufgrund der hohen Brenntemperatur von HTCC-Substraten können Metallmaterialien mit niedrigem Schmelzpunkt wie Gold, Silber und Kupfer nicht verwendet werden. Es müssen hochschmelzende Metallmaterialien wie Wolfram, Molybdän und Mangan verwendet werden. Die Produktionskosten sind hoch und die elektrische Leitfähigkeit dieser Materialien ist gering, was zu einer Signalverzögerung führt. und andere Defekte, so dass es nicht für mikromontierte Hochgeschwindigkeits- oder Hochfrequenzschaltungssubstrate geeignet ist. Aufgrund der höheren Sintertemperatur des Materials weist es jedoch eine höhere mechanische Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit und chemische Stabilität auf. Gleichzeitig hat es die Vorteile von breiten Materialquellen, niedrigen Kosten und hoher Verdrahtungsdichte. , Das Hochleistungsverpackungsfeld mit höheren Wärmeleitfähigkeits-, Dichtungs- und Zuverlässigkeitsanforderungen hat mehr Vorteile.

Das LTCC-Substrat soll die Sintertemperatur verringern, indem der Keramikaufschlämmung amorphes Glas, kristallisiertes Glas, Oxide mit niedrigem Schmelzpunkt und andere Materialien zugesetzt werden. Als Leitermaterialien können Metalle wie Gold, Silber und Kupfer mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und niedrigem Schmelzpunkt verwendet werden. Es reduziert nicht nur die Kosten, sondern erzielt auch eine gute Leistung. Und aufgrund der niedrigen Dielektrizitätskonstante und der Hochfrequenz- und geringen Verlustleistung von Glaskeramik ist es sehr gut geeignet für die Anwendung in Hochfrequenz-, Mikrowellen- und Millimeterwellengeräten. Aufgrund der Zugabe von Glasmaterialien zur Keramikaufschlämmung ist jedoch die Wärmeleitfähigkeit des Substrats gering, und die niedrigere Sintertemperatur macht auch seine mechanische Festigkeit schlechter als die des HTCC-Substrats.

Daher ist der Unterschied zwischen HTCC und LTCC immer noch eine Situation von Leistungskompromissen. Jedes hat seine eigenen Vor- und Nachteile, und es ist notwendig, geeignete Produkte entsprechend den spezifischen Anwendungsbedingungen auszuwählen.

Der Unterschied HTCC und LTCC

Kurz gesagt, HTCC-Substrate werden aufgrund der Vorteile ausgereifter Technologie und billiger dielektrischer Materialien für lange Zeit eine wichtige Rolle im Electronic Packaging spielen. Seine natürlichen Vorteile werden stärker hervortreten und es eignet sich besser für den Entwicklungstrend von Hochfrequenz, hoher Geschwindigkeit und hoher Leistung. Allerdings haben verschiedene Substratmaterialien ihre eigenen Vor- und Nachteile. Aufgrund unterschiedlicher Anforderungen an die Anwendungsschaltung sind auch die Leistungsanforderungen an Substratmaterialien unterschiedlich. Daher werden verschiedene Substratmaterialien für lange Zeit nebeneinander existieren und sich gemeinsam entwickeln.