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2020-02-27 00:00
LTCC技术与TCR测试系统

LTCC技术与TCR测试系统

低温共烧陶瓷的英文字头简写:LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic),是一种由美国休斯公司于1982年开发的新型材料技术。
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2023-06-08 00:00

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LTCC技术与TCR测试系统

发布日期:1970-01-01 08:00
信息摘要:
低温共烧陶瓷的英文字头简写:LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic),是一种由美国休斯公司于1982年开发的新型材料技术。

一、LTCC是什么?

低温共烧陶瓷的英文字头简写:LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic),是一种由美国休斯公司于1982年开发的新型材料技术。

LTCC陶瓷材料主要包括LTCC 基板材料、封装材料和微波器件材料。按照材料分类为玻璃陶瓷、陶瓷-玻璃复合材料、玻璃键合陶瓷体系三大类。

图 LTCC材料分类

其中,以玻璃-陶瓷的低温烧结为主,通过改进配方、改善工艺条件实现基板与金属布线的共烧。此外,采用低熔点氧化物或低熔点玻璃的掺杂可以降低陶瓷材料的烧结温度,此类材料,正在开发的主要品种为硼酸锡钡(BaSn(BO3)2)系和锗酸盐和碲酸盐系、BiNbO4系、Bi203-Zn0-Nb205系、ZnO-TIO2系等陶瓷材料。

图 LTCC基板

1. LTCC的制作过程

LTCC是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确且致密的生瓷带,在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形,并将多个无源器件嵌入其中进行叠压,最后在1000℃以下进行烧结,在其表面可以贴装IC和有源器件,从而形成LTCC无源/有源集成的功能模块。

图 LTCC制备工艺流程

图 完成品

2. LTCC的应用

长期以来。但是由于阻、容、感、滤波器等基于陶瓷材质的无源器件需要高温烧结,LTCC工艺的必要性显现,电路中多采用PCB板实现电气互联,因此无法集成在多层PCB板中。

LTCC可以实现三大基础元器件(电阻、电容、电感)及其各种无源器件(如滤波器、变压器等)封装于多层布线基板中,并与有源器件(如晶体管、IC模块、功率MOS等)共同集成为完整的电路系统。

现已广泛应用于各种制式的手机、汽车、蓝牙、GPS模块、WLAN模块、WIFI模块等;此外、在汽车电子、通讯、航空航天与军事、微机电系统、传感器技术等领域的应用也日益上升,由于其产品的高可靠性。LTCC 基板材料广泛应用于通信领域、车载电子设备、雷达、天线、滤波器等。

LTCC技术在汽车电子领域的应用也非常广泛。由于LTCC器件具有密封性能优、耐高温和抗振动等性能优势。因此可以被应用在汽车发动机控制ECU模块、制动防抱死ABS模块和各类传感器模块中。在医疗领域、由于其具有体积小、可靠性高和对人体没有副作用等特点,LTCC技术同样应用得很多。因而可以广泛地应用在心脏起搏器和助听器等各类医疗检测仪器设备中。在燃料电池领域,作为实现燃料电池系统的技术载体,LTCC技术主要用在微电子机械系统(MEMS)中。把驱动电路、单片机和其他电子元件等控制电路模块安装在LTCC器件中。

二、TCR是什么?

现已广泛应用于各种制式的手机、汽车、蓝牙、GPS模块、WLAN模块、WIFI模块等;此外、在汽车电子、通讯、航空航天与军事、微机电系统、传感器技术等领域的应用也日益上升,由于其产品的高可靠性。LTCC 基板材料广泛应用于通信领域、车载电子设备、雷达、天线、滤波器等。

1. 电阻温度系数的英文字头简写:TCR(Temperature Coefficient of Resistance),是凯发k8官方登录独立研发的测试系统。

2. 电阻温度系数的定义:环境温度造成电阻值的变化。表示电阻当温度改变1度时,电阻值的相对变化(ΔR/ R) TCR计算公式

TCR为材料的温度系数,单位ppm /℃、常用α代替TCR; R1为在室温下的电阻、单位为欧姆,单位为欧姆;R2为工作温度下的电阻。T1为室温、单位为℃;T2为工 作温度,单位为℃。

三、LTCC与TCR的关系?

1. 借助TCR,测试LTCC共烧不同介质层(电容、电阻、电感、导体等)时,其中的电阻温度系数的变化。

2. 原因说明

LTCC材料研究中的一个难点问题就是共烧材料的匹配性。将不同介质层(电容、电阻、电感、导体等)共烧时,减少层裂、翘曲和裂纹等缺陷的产生,界面层间在致密化速率、烧结收缩率及热膨胀速率等方面尽量达到一致,要控制不同界面间的反应和界面扩散,使各介质层的共烧匹配性良好。

3.TCR解决方案

系统构成如右图所示。

图左边:高低温试验箱,为LTCC样品提供所需的温度环境。

图右边:电阻温度系数测试系统。

特点:

1)具备高温、低温、高低温变化下的任意电阻工矿试验条件

2)带有自动检测功能,自动剔除测试序列

3)有定电流和电流自动调节两种模式可选

4)自动计算电阻变化率功能,可设阀值判定

5)电脑全程测试,数据自动存储,无需人工干预

6)系统自带UPS,确保外部断电不影响测试及数据保存

7)中文软件操作界面,良好的定制化人机操作界面

型号

TCR系列

测试通道

120384通道,根据测试夹具的具体定义通道数

测试范围

1mΩ10MΩ

测试方法

4线法

电阻测量精度

±0.05%RD±5µΩ

电阻测试速度

1秒/通道

UPS保护时间

30分钟

温度范围

-70℃ +180℃,可定制扩展高温范围至200℃

工作室容积

100升150升

温度稳定度

±0.5℃

升温速率

标准2℃/分钟(非线性),可选5℃/分钟(非线性)/10℃/分钟(非线性)

降温速率

标准1℃/分钟(非线性),可选5℃/分钟(非线性)/10℃/分钟(非线性)

工作噪声

56dB

工作时间

19999小时

测试数据

实时显示,并自动计算电阻变化率等参数,数据自动以文件方式保存在数据库中

测试电缆

耐高低温镀银铜线

测试夹具

采用标准金手指接插件以及安装板,并带有编号指示

系统尺寸

测试系统:1800×600×1000(mm)试验箱根据升降温速率来决定其箱体的大小

工作环境

环境温度:+10℃ +40℃环境湿度:≤65%

系统供电

测试系统:220VAC/50Hz环境试验箱:380VAC/50Hz

四、现状及前途

随着技术的发展对电子元器件和组件的性能和功能的要求越来越高。LTCC技术恰好能满足这两方面的要求,因而其在微电子领域得到了广泛的应用,而对于产品的尺寸却要求其越来越小。

由于LTCC技术在无线通信领域具有的性能优势,国内外的半导体厂商在无线通信产品中应用了多种LTCC功能模块。LTCC正成为满足 5G 基站、终端性能要求的核心工艺路径之一。

TCR电阻温度系数测试系统将为LTCC提供准确可靠的试验数据,进而提高LTCC各功能模块的品质。

本文信息来源

1)第十四届上海先进陶瓷展览会论坛资料

2)凯发k8官方登录TCR技术规格书

3)西安宏星电子浆料科技股份有限公司电阻温度系数测试系统(TCR)

4)西北工业大学宁波研究院电阻温度系数测试系统(TCR)