Qu’est-ce que HTCC et LTCC

Avec l’essor et l’application des dispositifs de puissance, en particulier des semi-conducteurs de troisième génération, les dispositifs semi-conducteurs se développent progressivement dans le sens de la haute puissance, de la miniaturisation, de l’intégration et de la multifonction, ce qui impose également des exigences plus élevées pour la performance des substrats d’emballage. Les substrats céramiques ont les caractéristiques d’une conductivité thermique élevée, d’une bonne résistance à la chaleur, d’un faible coefficient de dilatation thermique, d’une résistance mécanique élevée, d’une bonne isolation, d’une résistance à la corrosion, d’une résistance aux radiations, etc., et sont largement utilisés dans les emballages d’appareils électroniques.

Parmi eux, les substrats céramiques multicouches co-cuits sont progressivement popularisés et appliqués dans des emballages de dispositifs à haute puissance, car ils peuvent être cuits en même temps pour les matériaux d’électrode, les substrats et les dispositifs électroniques afin d’obtenir une intégration élevée.

Les substrats céramiques multicouches cocuites sont constitués de nombreux substrats céramiques monoblocs par laminage, pressage à chaud, dégommage, frittage et autres procédés. Étant donné que le nombre de couches peut être augmenté, la densité de câblage est élevée et la longueur d’interconnexion peut être aussi élevée que possible. Par conséquent, il peut répondre aux exigences de l’ensemble de la machine électronique pour la miniaturisation de circuits, haute densité, multifonction, haute fiabilité, haute vitesse et haute puissance.

Selon la différence de température dans le processus de préparation, les substrats céramiques co-cuits peuvent être divisés en substrats multicouches en céramique co-cuite à haute température (HTCC) et en substrats multicouches en céramique co-cuite à basse température (LTCC).

a) Produits de substrat céramique HTCC (b) Produits de substrat céramique LTCC

Alors, quelle est la différence entre ces deux technologies?

En fait, le processus de production des deux est fondamentalement le même. Ils doivent tous passer par la préparation de la boue, la coulée de ruban vert, le séchage du corps vert, le perçage par trous, la sérigraphie et les trous de remplissage, les circuits de sérigraphie, le frittage par laminage et enfin le tranchage et d’autres préparations de post-traitement. processus. Cependant, la technologie HTCC est une technologie de co-cuisson avec une température de frittage supérieure à 1000 °C. Habituellement, le traitement de déliantage est effectué à une température inférieure à 900 ° C, puis fritté à une température plus élevée de 1650 à 1850 ° C. Comparé au HTCC, le LTCC a une température de frittage inférieure, généralement inférieure à 950 °C. En raison des inconvénients de la température de frittage élevée, de l’énorme consommation d’énergie et des matériaux conducteurs métalliques limités sur les substrats HTCC, le développement de la technologie LTCC a été encouragé.

Processus de fabrication de substrat céramique multicouche typique

La différence de température de frittage affecte d’abord le choix des matériaux, ce qui affecte à son tour les propriétés des produits préparés, ce qui fait que les deux produits sont adaptés à des directions d’application différentes.

En raison de la température de cuisson élevée des substrats HTCC, les matériaux métalliques à faible point de fusion tels que l’or, l’argent et le cuivre ne peuvent pas être utilisés. Des matériaux métalliques réfractaires tels que le tungstène, le molybdène et le manganèse doivent être utilisés. Le coût de production est élevé et la conductivité électrique de ces matériaux est faible, ce qui entraînera un retard du signal. et d’autres défauts, de sorte qu’il ne convient pas aux substrats de circuits micro-assemblés à haute vitesse ou à haute fréquence. Cependant, en raison de la température de frittage plus élevée du matériau, il a une résistance mécanique, une conductivité thermique et une stabilité chimique plus élevées. Dans le même temps, il présente les avantages de larges sources de matériaux, d’un faible coût et d’une densité de câblage élevée. , Le domaine de l’emballage haute puissance avec des exigences plus élevées en matière de conductivité thermique, d’étanchéité et de fiabilité présente plus d’avantages.

Le substrat LTCC consiste à réduire la température de frittage en ajoutant du verre amorphe, du verre cristallisé, de l’oxyde à faible point de fusion et d’autres matériaux à la boue céramique. Des métaux tels que l’or, l’argent et le cuivre avec une conductivité électrique élevée et un faible point de fusion peuvent être utilisés comme matériaux conducteurs. Il réduit non seulement le coût, mais obtient également de bonnes performances. Et en raison de la faible constante diélectrique et des performances de haute fréquence et de faible perte de la vitrocéramique, il est très approprié pour une application dans les appareils à radiofréquence, à micro-ondes et à ondes millimétriques. Cependant, en raison de l’ajout de matériaux en verre à la boue céramique, la conductivité thermique du substrat sera faible et la température de frittage inférieure à celle du substrat HTCC.

Par conséquent, la différence entre HTCC et LTCC est toujours une situation de compromis en matière de performance. Chacun a ses propres avantages et inconvénients, et il est nécessaire de sélectionner des produits appropriés en fonction de conditions d’application spécifiques.

La différence HTCC et LTCC

En bref, les substrats HTCC joueront un rôle majeur dans l’emballage électronique pendant longtemps en raison des avantages de la technologie mature et des matériaux diélectriques bon marché. Ses avantages naturels seront plus importants et conviennent mieux à la tendance de développement de la haute fréquence, de la haute vitesse et de la haute puissance. Cependant, divers matériaux de substrat ont leurs propres avantages et inconvénients. En raison des différentes exigences du circuit d’application, les exigences de performance des matériaux de substrat sont également différentes. Par conséquent, divers matériaux de substrat coexisteront et se développeront ensemble pendant longtemps.