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LTCC – Mehrlagenkeramik

Elektronische Schaltungen sind oft besonderen Belastungen ausgesetzt. Für anspruchsvolle Anwendungen in rauen Umgebungen bietet LTCC- Mehrlagen-Keramiktechnologie einzigartige Realisierungs-Möglichkeiten.

Schema Integrierte Funktionen einer LTCC Schaltung

Low temperature cofired ceramics sind Mehrlagenschaltungen aus einzelnen Keramiklagen. Durch das Bedrucken der einzelnen Keramiklagen können Leiterbahnen, Widerstände sowie kapazitive und induktive Funktionalitäten erzeugt werden. Zur Herstellung von Mehrlagenschaltungen müssen die Keramikträger verpresst und abschließend bei 850 bis 900°C gesintert werden. 

Anwendungen

Wann ist LTCC die optimale Substrattechnologie für eine Schaltung?

Bei zahlreichen Anwendungen bestehen besondere Anforderungen an die elektronischen Schaltungen und Bauteile. LTCC wird eingesetzt, wenn folgendes gefordert wird: 

  • ideale Wärmeleitung in großen Temperaturbereich (-100 °C … + 200 °C)
  • Hochfrequenzstabilität
  • dauerhafte Hermetizität
  • Langzeitstabilität (> 20 Jahre)
  • hohe Durchschlagsfestigkeit & mechanische Festigkeit
  • Resistenzen gegen Plasma oder Ionen-Beschuss
  • Hoher Grad an Miniaturisierung - 3-D-Funktionen wie Kavitäten, gestufte Bondebenen, Kanäle und Membranen
LTCC-Multichipmodul mit Gehäusefunktionalität im Einsatz als Strahlungssensor eines Satelliten
Anwendungsbeispiel: LTCC-Multichipmodul mit Gehäusefunktionalität im Einsatz als Strahlungssensor eines Satelliten

Gegenüber herkömmlichen Schaltungsträgern wie z.B. FR4 kann die LTCC-Technologie genau diese Anforderungen erfüllen.  Typische Anwendungsgebiete liegen unter anderem im Bereich der Medizintechnik, Automobil- und HF-Industrie.

Grafik LTCC in harsh envornments

Daten und Fakten

  • Materialsysteme DuPont 951 + 9K7 - Niedriger thermischer Ausdehnungskoeffizient, 5,8 ppm/K (DuPont 951), 4,4 ppm/K (DuPont 9K7)
  • Kompatibilität mit verschiedenen Edelmetall-Pasten (für sehr zuverlässige Leiter)
  • Dicke einer einzelnen Lage: 40 μm -200 μm
  • Lagenanzahl 3….40
  • Nutzengröße : 6“ x 6“ (ungesinterter Zustand)

Typischer Aufabau einer LTCC Schaltung

LTCC Herstellung

Für die Fertigung von LTCC werden vorgefertigte Grünfolien verwendet. Abhängig vom vorgegebenen Design werden Löcher an vorgegebene Positionen gestanzt und mit einer Metallpaste befüllt. Diese sogenannten Vias bilden im Multilagenaufbau die vertikale Kontaktierung. Anschließend werden mittels Siebdruck die Metallpasten auf die Grünfolie aufgebracht, welche die planaren elektrischen Leiterbahnen bilden. Nach dem Aufbringen der Metallstrukturen werden die Grünfolien in einer vorgegebenen Reihenfolge aufeinander gepresst und zwischen 850-900°C gesintert. Empfindliche Strukturen bzw. Oberflächenbauelemente können zusätzlich noch aufgebracht bzw. bestückt werden. Darauffolgend werden die LTCC-Substrate vereinzelt und auf Ihre Funktionalität geprüft.   

Grafik Produktionsschritte LTCC Herstellung
Produktionsschritte
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