哪些因素影響LTCC多層陶瓷基板的性能
LTCC多層陶瓷電路板在射頻電路系統(tǒng)廣泛應用,LTCC多層電路基板,制作復雜且流程較長,對品質(zhì)把控的難度較大,對工藝水平的要求較高。首先采用生瓷粉料通過流延形成生瓷帶,然后在各層生瓷帶進行沖孔、通孔金屬漿料填充、電路圖形印刷、電阻印刷,最后將各層生瓷片對位疊層、壓合后在850℃~900℃的溫度下燒結(jié)為一體,形成多層陶瓷電路。那么影響LTCC多層陶瓷電路板品質(zhì)性能的影響因素都是哪些呢?
一,htcc多層陶瓷基板收縮率較偏差
LTCC收縮率與其密度有直接關系,密度越大收縮率越小,密度越小收縮率越大,反應到工藝參數(shù)上來,密度與層壓壓力相對應,因此可以通過調(diào)控層壓壓力來改變LTCC產(chǎn)品的收縮率,使之達到設計要求,如下圖所示是LTCC材料廠商提供的本批次材料“層壓壓力-密度-收縮率”關系曲線。
但是上述廠家給出的“等靜壓壓力-收縮率”曲線是基于白瓷進行燒結(jié)后測量的,而實際LTCC 基板由于存在金屬通孔、印刷金屬導線,這些金屬的收縮率不同于白瓷收縮率,因此相同層壓壓力下LTCC產(chǎn)品的收縮率與白瓷的收縮率有一定差異,需要進一步研究其規(guī)律,積累工藝數(shù)據(jù),進行層壓壓力相應的調(diào)整。
二,htcc多層陶瓷基板的翹曲度
htcc多層陶瓷基按的翹曲度主要有三個方面的問題:
(1)燒結(jié)原因:燒結(jié)工藝與基板翹曲度、收縮率有直接關系,LTCC基板的燒結(jié)過程實際是一個放熱吸熱反應的過程。排膠階段(室溫至500℃左右)基板中有機物分解揮發(fā),質(zhì)量減輕;燒結(jié)階段(700℃~850℃左右)基板發(fā)生結(jié)晶和析晶反應,伴隨反應的進行,基板收縮。因此低溫階段、高溫階段的燒結(jié)時間,升溫速率與基板收縮程度、翹曲程度關系密切,需要優(yōu)化燒結(jié)曲線,通過試驗調(diào)整排膠階段升溫速率、時間,燒結(jié)階段升溫速率、時間,各階段空氣流量等重要工藝參數(shù)。
(2)基板結(jié)構(gòu)及金屬分布問題:LTCC 基板的結(jié)構(gòu)也是決定LTCC 基板燒結(jié)翹曲度的關鍵因素,當LTCC 基板上存在多種規(guī)格的空腔結(jié)構(gòu)時,其結(jié)構(gòu)難以均衡對稱,同時由于LTCC 基板上含有大量通孔及密集金屬導線,這些都難以均勻分布,這樣就容易導致其翹曲度超差。
(3)漿料選用問題:不同銀漿、金漿與生瓷帶熱膨脹系數(shù)匹配性不同,因此大面積印刷層選用不同漿料時對基板翹曲度的影響尤為明顯。
三,htcc通孔層間對位偏差
LTCC 基板層間對位偏差與打孔精度、生瓷片自身收縮情況、各層印刷導體情況,疊層對位精度等眾多因素相關,是控制的難點,因此需要對整個工藝流程進行監(jiān)控,找出主要影響因素,進行優(yōu)化控制。按照帶膜工藝流程進行LTCC制造,對全過程進行錯位監(jiān)控,具體如表1所示:
本輪試驗通過全流程跟蹤監(jiān)測,由表1數(shù)據(jù)可知,帶膜生瓷片在撕膜后會有一個應力的釋放,導致較大變形,其中主要形變方向為生瓷流延方向,表現(xiàn)為放大,范圍約為40μm~70μm,垂直于流延方向則表現(xiàn)為收縮,范圍約為10μm~20μm,是帶膜工藝通孔錯位的主要原因。
由此可見,要做好HTCC多層陶瓷電路板,要通過技術(shù)能力有效的把控和優(yōu)化這三個方面參數(shù)指標,以實現(xiàn)更好的品質(zhì)性能。更多HTCC多層陶瓷基板的問題可以咨詢金瑞欣特種電路。