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哪些因素影响LTCC多层陶瓷基板的性能

LTCC多层陶瓷基板

                                                                 哪些因素影响LTCC多层陶瓷基板的性能

LTCC多层陶瓷电路板在射频电路系统广泛应用,LTCC多层电路基板,制作复杂且流程较长,对品质把控的难度较大,对工艺水平的要求较高。首先采用生瓷粉料通过流延形成生瓷带,然后在各层生瓷带进行冲孔、通孔金属浆料填充、电路图形印刷、电阻印刷,最后将各层生瓷片对位叠层、压合后在850℃~900℃的温度下烧结为一体,形成多层陶瓷电路。那么影响LTCC多层陶瓷电路板品质性能的影响因素都是哪些呢?

一,htcc多层陶瓷基板收缩率较偏差

LTCC收缩率与其密度有直接关系,密度越大收缩率越小,密度越小收缩率越大,反应到工艺参数上来,密度与层压压力相对应,因此可以通过调控层压压力来改变LTCC产品的收缩率,使之达到设计要求,如下图所示是LTCC材料厂商提供的本批次材料“层压压力-密度-收缩率”关系曲线。

关系曲线.png 

但是上述厂家给出的“等静压压力-收缩率”曲线是基于白瓷进行烧结后测量的,而实际LTCC 基板由于存在金属通孔、印刷金属导线,这些金属的收缩率不同于白瓷收缩率,因此相同层压压力下LTCC产品的收缩率与白瓷的收缩率有一定差异,需要进一步研究其规律,积累工艺数据,进行层压压力相应的调整。

二,htcc多层陶瓷基板的翘曲度

        htcc多层陶瓷基按的翘曲度主要有三个方面的问题:

1)烧结原因:烧结工艺与基板翘曲度、收缩率有直接关系,LTCC基板的烧结过程实际是一个放热吸热反应的过程。排胶阶段(室温至500℃左右)基板中有机物分解挥发,质量减轻;烧结阶段(700℃~850℃左右)基板发生结晶和析晶反应,伴随反应的进行,基板收缩。因此低温阶段、高温阶段的烧结时间,升温速率与基板收缩程度、翘曲程度关系密切,需要优化烧结曲线,通过试验调整排胶阶段升温速率、时间,烧结阶段升温速率、时间,各阶段空气流量等重要工艺参数。

2)基板结构及金属分布问题:LTCC 基板的结构也是决定LTCC 基板烧结翘曲度的关键因素,当LTCC 基板上存在多种规格的空腔结构时,其结构难以均衡对称,同时由于LTCC 基板上含有大量通孔及密集金属导线,这些都难以均匀分布,这样就容易导致其翘曲度超差。

3)浆料选用问题:不同银浆、金浆与生瓷带热膨胀系数匹配性不同,因此大面积印刷层选用不同浆料时对基板翘曲度的影响尤为明显。

多层陶瓷基板.jpg

三,htcc通孔层间对位偏差

LTCC 基板层间对位偏差与打孔精度、生瓷片自身收缩情况、各层印刷导体情况,叠层对位精度等众多因素相关,是控制的难点,因此需要对整个工艺流程进行监控,找出主要影响因素,进行优化控制。按照带膜工艺流程进行LTCC制造,对全过程进行错位监控,具体如表1所示:

ltcc通孔错位原因分析表.png 

 本轮试验通过全流程跟踪监测,由表1数据可知,带膜生瓷片在撕膜后会有一个应力的释放,导致较大变形,其中主要形变方向为生瓷流延方向,表现为放大,范围约为40μm~70μm,垂直于流延方向则表现为收缩,范围约为10μm~20μm,是带膜工艺通孔错位的主要原因。

由此可见,要做好HTCC多层陶瓷电路板,要通过技术能力有效的把控和优化这三个方面参数指标,以实现更好的品质性能。更多HTCC多层陶瓷基板的问题可以咨询金瑞欣特种电路。

    


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