¿Qué es HTCC y LTCC?

Con el auge y la aplicación de dispositivos de potencia, especialmente los semiconductores de tercera generación, los dispositivos semiconductores se están desarrollando gradualmente en la dirección de alta potencia, miniaturización, integración y multifunción, lo que también presenta mayores requisitos para el rendimiento de los sustratos de empaque. Los sustratos cerámicos tienen las características de alta conductividad térmica, buena resistencia al calor, bajo coeficiente de expansión térmica, alta resistencia mecánica, buen aislamiento, resistencia a la corrosión, resistencia a la radiación, etc., y son ampliamente utilizados en el empaque de dispositivos electrónicos.

Entre ellos, los sustratos cerámicos multicapa de co-cocción se popularizan gradualmente y se aplican en empaques de dispositivos de alta potencia porque se pueden cocer al mismo tiempo para materiales de electrodos, sustratos y dispositivos electrónicos para lograr una alta integración.

Los sustratos cerámicos multicapa de co-cocción están hechos de muchos sustratos cerámicos de una sola pieza mediante laminación, prensado en caliente, desgomado, sinterización y otros procesos. Dado que la cantidad de capas se puede hacer más, la densidad del cableado es alta y la longitud de interconexión puede ser la mayor posible. Por lo tanto, puede cumplir con los requisitos de toda la máquina electrónica para miniaturización de circuitos, alta densidad, multifunción, alta confiabilidad, alta velocidad y alta potencia.

Según la diferencia de temperatura en el proceso de preparación, los sustratos de cerámica cocida se pueden dividir en sustratos multicapa de cerámica cocida a alta temperatura (HTCC) y sustratos multicapa de cerámica cocida a baja temperatura (LTCC).

(a) Productos de sustrato cerámico HTCC (b) Productos de sustrato cerámico LTCC

Entonces, ¿cuál es la diferencia entre estas dos tecnologías?

De hecho, el proceso de producción de los dos es básicamente el mismo. Todos tienen que pasar por la preparación de la suspensión, la fundición de la cinta verde, el secado del cuerpo verde, la perforación de orificios, la serigrafía y el llenado de orificios, los circuitos de serigrafía, la sinterización de laminación y, finalmente, el corte y otras preparaciones de procesamiento posterior. proceso. Sin embargo, la tecnología HTCC es una tecnología de cocción conjunta con una temperatura de sinterización superior a 1000 grados. Por lo general, el tratamiento de desaglomerado se realiza a una temperatura inferior a 900 grados y luego se sinteriza a una temperatura ambiente más alta de 1650 a 1850 grados. En comparación con HTCC, LTCC tiene una temperatura de sinterización más baja, generalmente inferior a 950 grados. Debido a las desventajas de la alta temperatura de sinterización, el enorme consumo de energía y los limitados materiales conductores de metal en los sustratos HTCC, se ha promovido el desarrollo de la tecnología LTCC.

Proceso típico de fabricación de sustrato cerámico multicapa

La diferencia en la temperatura de sinterización afecta primero la elección de los materiales, lo que a su vez afecta las propiedades de los productos preparados, lo que hace que los dos productos sean adecuados para diferentes direcciones de aplicación.

Debido a la alta temperatura de cocción de los sustratos HTCC, no se pueden utilizar materiales metálicos de bajo punto de fusión como el oro, la plata y el cobre. Se deben utilizar materiales metálicos refractarios como tungsteno, molibdeno y manganeso. El costo de producción es alto y la conductividad eléctrica de estos materiales es baja, lo que provocará un retraso en la señal. y otros defectos, por lo que no es adecuado para sustratos de circuitos microensamblados de alta velocidad o alta frecuencia. Sin embargo, debido a la mayor temperatura de sinterización del material, tiene mayor resistencia mecánica, conductividad térmica y estabilidad química. Al mismo tiempo, tiene las ventajas de amplias fuentes de material, bajo costo y alta densidad de cableado. , El campo de envasado de alta potencia con mayores requisitos de conductividad térmica, sellado y confiabilidad tiene más ventajas.

El sustrato LTCC es para reducir la temperatura de sinterización mediante la adición de vidrio amorfo, vidrio cristalizado, óxido de bajo punto de fusión y otros materiales a la suspensión de cerámica. Los metales como el oro, la plata y el cobre con alta conductividad eléctrica y bajo punto de fusión se pueden utilizar como materiales conductores. No solo reduce el costo, sino que también obtiene un buen rendimiento. Y debido a la baja constante dieléctrica y el rendimiento de alta frecuencia y baja pérdida de la vitrocerámica, es muy adecuado para su aplicación en dispositivos de radiofrecuencia, microondas y ondas milimétricas. Sin embargo, debido a la adición de materiales de vidrio a la suspensión cerámica, la conductividad térmica del sustrato será baja y la temperatura de sinterización más baja también hace que su resistencia mecánica sea inferior a la del sustrato HTCC.

Por lo tanto, la diferencia entre HTCC y LTCC sigue siendo una situación de compensación en el rendimiento. Cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas, y es necesario seleccionar los productos adecuados según las condiciones de aplicación específicas.

La diferencia HTCC y LTCC

En resumen, los sustratos HTCC desempeñarán un papel importante en el empaquetado electrónico durante mucho tiempo debido a las ventajas de la tecnología madura y los materiales dieléctricos baratos. Sus ventajas naturales serán más prominentes y es más adecuado para la tendencia de desarrollo de alta frecuencia, alta velocidad y alta potencia. Sin embargo, varios materiales de sustrato tienen sus propias ventajas y desventajas. Debido a los diferentes requisitos del circuito de aplicación, los requisitos de rendimiento de los materiales del sustrato también son diferentes. Por lo tanto, varios materiales de sustrato coexistirán y se desarrollarán juntos durante mucho tiempo.