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材料是低溫共燒陶瓷(LTCC)技術的核心,從材料的物理性質和應用領域劃分,LTCC材料基本上可以分為兩大類:①低介電常數材料(εr低于10),主要用于無源集成、系統級封裝及多層電路基板。從原理上講,這類材料的介電常數應盡可能低,以滿足電路中信號高速傳輸的要求;②具有中高介電常數(εr在10以上)的材料,主要用于滿足各類微波器件的特殊需要。從材料組成和結構劃分,目前低溫共燒陶瓷材料系統可分為三大類:玻璃陶瓷、陶瓷-玻璃復合材料和玻璃鍵合陶瓷。
低溫共燒陶瓷(LTCC)三大材料體系介紹
三大類LTCC材料

1.? 玻璃陶瓷體系

玻璃陶瓷體系即前驅體為玻璃材料,在燒結過程中晶化,晶體從玻璃中析出,形成一種自生長的兩相結構。這類材料玻璃相的體積分數為50%~80%。玻璃相是這類材料功能的主要載體,而少了的晶化組分所起到的作用是改善材料的力學性能和熱性能。
代表產品:A6M LTCC系列
低溫共燒陶瓷(LTCC)三大材料體系介紹

2.? 玻璃+陶瓷復合體系

玻璃+陶瓷復合體系是目前應用最廣泛的體系。玻璃/陶瓷復合系采用玻璃粉和晶態陶瓷粉體作為前驅體,燒結出兩相復合的塊體材料。特點是在陶瓷相中加入玻璃相,利用玻璃相軟化點和熔點低的特性,增加液相傳質,達到降低燒結溫度的目的。玻璃主要是各種晶化玻璃,玻璃相所占體積分數為20%~50%,陶瓷填充相主要是Al2O3、SiO2、堇青石、莫來石等。其中 Al2O3 具有良好的介電性能和化學穩定性, 且相對廉價,因此使用最為普遍。
低溫共燒陶瓷(LTCC)三大材料體系介紹

圖源:塞拉尼斯

該材料體系的低燒結溫度是由低熔點的玻璃提供,而力學性能、介電性能、熱膨脹性能等則由兩者共同決定,影響因素包括:兩者的體積分數、粒度分布、各自的熱膨脹系數和介電常數等。玻璃/陶瓷復合體系明顯的優點在于材料的可設計性,因為陶瓷填料在燒結過程中較為穩定,僅表層發生溶解,因此可以通過改變玻璃和陶瓷相的成分、粒徑、二者比例等來設計調整復合材料的性能。
代表產品:GreenTape? 951(Al2O3+硼硅酸鉛玻璃)
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3.? 玻璃鍵合陶瓷

玻璃鍵合陶瓷其前驅體以晶態陶瓷粉為主體,加入低熔點陶瓷作為助燒劑。其結構與傳統意義上的陶瓷燒結體較為想死,只是作為晶界的玻璃相成分略高,一般所占體積分數為10%~20%。這類材料的性質主要決定于晶相組分。這類材料是能夠獲得較高介電常數的材料體系,性能的調控空間也很大,其主要問題是具有較強助燒作用的低熔玻璃都會在很大程度上劣化材料性能,較少取得實際應用。

資料來源:

低溫共燒陶瓷(LTCC )介質的材料科學與設計策略,周濟;

低溫共燒陶瓷用玻璃材料研究進展,曹禹等:
艾邦建有LTCC交流群,誠邀LTCC生產企業、設備、材料企業參與。

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推薦展會:第六屆精密陶瓷暨功率半導體產業鏈展覽會

同期舉辦:熱管理材料展

2024年8月28日-30日??

深圳國際會展中心7號館(寶安新館)
展出2萬平米、1,000個攤位、500多家展商、50,000名專業觀眾;匯聚IGBT/SiC功率半導體產業鏈;熱管理材料產業鏈,精密陶瓷、電子陶瓷、陶瓷基板、薄膜/厚膜陶瓷電路板、陶瓷封裝管殼、LTCC/HTCC/MLCC加工產業鏈等產業鏈上下游企業!

一、精密陶瓷產業鏈:

1、陶瓷器件及材料MLCC、LTCC、HTCC、微波介質陶瓷、壓電陶瓷、鈦酸鋇、碳酸鋇、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、玻璃粉、氮化鋁、LTCC介質陶瓷粉體、稀土氧化物、生瓷帶等;

2、精密陶瓷:氧化鋯、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、碳化硅、氧化釔、結構陶瓷、高溫陶瓷、透明陶瓷、陶瓷微珠、新能源陶瓷、陶瓷軸承、陶瓷球、半導體陶瓷(搬運臂、陶瓷劈刀、靜電卡盤、蝕刻環……)、3D打印陶瓷、燃料電池(SOFC)隔膜片、穿戴陶瓷、光纖陶瓷插芯、陶瓷套筒、CIM、生物陶瓷等。

3、陶瓷基板及封裝外殼:陶瓷封裝外殼、DPC、DBC、AMB、HTCC基板、LTCC基板、薄膜電路板、厚膜電路板、陶瓷封裝基座、熱沉、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、氧化鈹、莫來石粉體及基板等;

4、金屬材料:銀粉、金粉、銅粉、鎳粉、焊料(焊片、焊膏)、MLCC用內/外電極漿料、LTCC銀漿、金漿、鎢鉬漿料、銅漿、靶材、無氧銅帶、可伐合金、金屬沖壓件等;

5、助劑:陶瓷和導電漿料用分散劑、黏合劑、增塑劑、絮凝劑、礦化劑、消泡劑、潤滑劑、燒結助劑等;

6、設備:

陶瓷加工設備:砂磨機、球磨機、真空脫泡機、三輥機、噴霧造粒機、干壓機、流延機、注塑機、3D打印機、模具、干燥設備、研磨機、精雕機、裁片機、激光設備、打孔機、填孔機、絲網印刷機、疊層機、層壓機、等靜壓機、熱切機、整平機、排膠爐、燒結爐、釬焊設備、電鍍設備、化學鍍、噴銀機、浸銀機、端銀機、真空鍍膜設備、顯影設備、去膜設備、蝕刻機、濕制程設備、等離子清洗、超聲波清洗、自動化設備、剝離強度測試儀、AOI檢測設備、打標機;

封裝測試設備:貼片機、引線鍵合機、封蓋機、平行縫焊封帽、切筋機、釬焊設備、激光調阻機、網絡分析儀、熱循環測試設備、測厚儀、氦氣檢漏儀、老化設備、外觀檢測、超聲波掃描顯微鏡、X-光檢測、激光打標、分選設備、測包編帶機等;

7、耗材:離型膜、載帶(塑料和紙質)、耐火材料、承燒板/匣缽(氧化鋁、剛玉莫來石、氮化硼等)、承燒網、發泡膠、研磨耗材(金剛石微粉、研磨液)、精密網版、清洗劑、電鍍藥水等。

二、熱管理產業鏈:

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1、熱管理材料:氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、石墨烯、石墨、碳納米管、空心玻璃微珠、導熱粉體、散熱基板、熱沉(鎢銅、鉬銅、氮化鋁、金剛石等)、鋁碳化硅AlSiC、相變材料、導熱凝膠、導熱界面材料、導熱墊片、導熱膠帶、灌封膠、熱管/均熱板;

2、散熱器件:半導體制冷片(TEC)、IGBT散熱器(銅、鋁)、大功率晶體管散熱器、通信基站散熱殼體、液態金屬散熱器、插針式散熱器等;

3、設備:壓延機、涂布機、分條機、模切機、復卷機、切片機,CNC設備、壓鑄/沖壓設備、熱分析儀器、激光導熱儀、導熱系數儀、強度試驗機、檢測設備、自動化等。

三、功率半導體器件封裝產業鏈:

1、材料:碳化硅,陶瓷襯板(DBC、AMB)、封裝管殼、鍵合絲、散熱基板(銅、鋁碳化硅AlSiC)、導熱硅凝膠、環氧灌封膠、焊料(預制焊片)、銀膜/銀膏、散熱器(銅、鋁)、功率引出端子(銅端子)、外殼(工程塑料PPS、PBT、高溫尼龍)、清洗劑等;

2、設備及配件:真空焊接爐、貼片機、固晶機、引線鍵合機、X-ray、推拉力測試機、等離子清洗設備、點膠機、絲網印刷機、超聲波掃描設備、動靜態測試機、點/灌膠機、銀燒結設備、垂直固化爐、甲酸真空共晶爐、自動封蓋設備、高速插針機、彎折設備、超聲波焊接機、視覺檢測設備、推拉力測試機、高低溫沖擊設備、功率循環測試設備、打標機、檢驗平臺、治具等;

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展會預定:

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龍小姐:18318676293(同微信)
郵箱:ab036@aibang.com

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低溫共燒陶瓷(LTCC)三大材料體系介紹

原文始發于微信公眾號(艾邦陶瓷展):低溫共燒陶瓷(LTCC)三大材料體系介紹

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作者 gan, lanjie

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