को-फायर सिरेमिक: Difference between revisions
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[[File:KL Hybrid Circuit b.jpg|right|200px]]सह-ज्वालित | [[File:KL Hybrid Circuit b.jpg|right|200px]]सह-ज्वालित सिरेमिक उपकरण विशालकाय सिरेमिक सूक्ष्मइलेक्ट्रॉनिकी प्रणाली हैं जहां पूरे सिरेमिक आश्रय संरचना और किसी भी प्रवाहकीय, प्रतिरोधी और परावैघ्दुत सामग्री को एक ही समय में भट्ठी में ज्वालित किया जाता है। विशिष्ट उपकरणों में [[संधारित्र]], [[कुचालक|विप्रेरक]], [[प्रतिरोधों|प्रतिरोधक]], [[ट्रांसफार्मर|परिणामित्र]] और [[हाइब्रिड इंटीग्रेटेड सर्किट|संकर परिपथ]] सम्मिलित हैं। प्रौद्योगिकी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में इलेक्ट्रॉनिक घटकों की बहु-परत [[इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग|इलेक्ट्रॉनिक संवेष्टन]], जैसे कि सैन्य इलेक्ट्रॉनिक्स, [[माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम|सूक्ष्मइलेक्ट्रॉनिकी प्रणाली]], [[माइक्रोप्रोसेसर|सूक्ष्मप्रक्रमक]] और RF अनुप्रयोगों की शक्तिशालि समन्वायोजन और संवेष्टन के लिए भी किया जाता है। | ||
सह-ज्वालित | सह-ज्वालित सिरेमिक उपकरण को बहुपरती उपागम का प्रयोग करके बनाया जाता है। प्रारंभिक सामग्री मिश्रित हरे रंग की टेप है, जिसमें सिरेमिक कणों को बहुलक बाइंडर्स के साथ मिलाया जाता है। टेप लचीली होती हैं और इन्हें मशीनीकृत किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, कतरन, पेषण, छिद्रण और समुद्भरण का उपयोग करना। सामान्यतः भरण और आवरण मुद्रण का उपयोग करके धातु संरचनाओं को परतों में जोड़ा जा सकता है। उपकरणों को भट्ठे में ज्वालित करने से पहले अलग-अलग टेप को एक पटलीकरण प्रक्रिया में एक साथ बांधा जाता है, जहां टेप के बहुलक भाग का दहन होता है और सिरेमिक कण एक साथ एक कठोर और घने सिरेमिक घटक बनाते हैं।<ref name=":0">{{Cite journal |last1=Jurków |first1=Dominik |last2=Maeder |first2=Thomas |last3=Dąbrowski |first3=Arkadiusz |last4=Zarnik |first4=Marina Santo |last5=Belavič |first5=Darko |last6=Bartsch |first6=Heike |last7=Müller |first7=Jens |date=September 2015 |title=Overview on low temperature co-fired ceramic sensors |journal=Sensors and Actuators A: Physical |volume=233 |pages=125–146 |doi=10.1016/j.sna.2015.05.023 |url=http://infoscience.epfl.ch/record/208760}}</ref> | ||
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== इतिहास == | == इतिहास == | ||
अधिक मजबूत संधारित्र बनाने के लिए 1950 के दशक के अंत और 1960 के दशक के प्रारंभ में सह-ज्वालित | अधिक मजबूत संधारित्र बनाने के लिए 1950 के दशक के अंत और 1960 के दशक के प्रारंभ में सह-ज्वालित सिरेमिक को पहली बार विकसित किया गया था।<ref>{{cite patent | inventor1-last = Rodriguez | inventor1-first = Antonio R. | inventor2-last = Wallace | inventor2-first = Arthur B. | title = Ceramic capacitor and method of making it | issue-date = 10/10/1961 | patent-number = 3004197 | country-code = US}}</ref> प्रौद्योगिकी को बाद में 1960 के दशक में मुद्रित परिपथ पटल के समान बहुपरत संरचनाओं को सम्मिलित करने के लिए विस्तारित किया गया था।<ref>{{cite patent | inventor1-last = Stetson | inventor1-first = Harold W. | title = Method of making multilayer circuits | issue-date = 06/22/1965 | patent-number = 3189978 | country-code = US}}</ref> | ||
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विप्रेरक [[फेराइट (चुंबक)]] | विप्रेरक [[फेराइट (चुंबक)]] सिरेमिक टेप पर संवाहक आवलन को मुद्राँकन करके बनाए जाते हैं। वांछित अधिष्ठापन और विद्युत प्रवाह ले जाने की क्षमताओं के आधार पर प्रत्येक परत पर कई आवलन के लिए आंशिक आवलन मुद्रित की जा सकती है। कुछ परिस्थितियों में, गैर-फेराइट सिरेमिक का उपयोग किया जा सकता है। यह संकर परिपथ के लिए सबसे सामान्य है जहां संधारित्र, विप्रेरक और प्रतिरोधक सभी उपस्थित होंगे और उच्च परिचालन आवृत्ति अनुप्रयोग के लिए जहां फेराइट का [[हिस्टैरिसीस|शैथिल्य]] प्रस्पंद एक विवाद बन जाता है। | ||
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उच्च तापमान वाली सह-ज्वालित सहित अन्य संवेष्टन तकनीकों की तुलना में निम्न-तापमान सह-प्रज्वलन तकनीक लाभ प्रस्तुत करती है: सामग्री की एक विशेष संरचना के कारण | उच्च तापमान वाली सह-ज्वालित सहित अन्य संवेष्टन तकनीकों की तुलना में निम्न-तापमान सह-प्रज्वलन तकनीक लाभ प्रस्तुत करती है: सामग्री की एक विशेष संरचना के कारण सिरेमिक को सामान्यतः 1,000 डिग्री सेल्सियस से नीचे जलाया जाता है। यह अत्यधिक प्रवाहकीय सामग्री (चांदी, तांबा और सोना) के साथ सह-ज्वालित की अनुमति देता है। LTCC निष्क्रिय तत्वों को अंत:स्थापित करने की क्षमता भी प्रस्तुत करता है, जैसे प्रतिरोधी, संधारित्र और विप्रेरक सिरेमिक संकुल में, पूर्ण प्रतिरूपक के आकार को कम करते हैं। | ||
HTCC घटकों में सामान्यतः प्लेटिनम, टंगस्टन और मोलिमैंगनीज धातुकरण के साथ [[अल्यूमिनियम ऑक्साइड]] या [[ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड]] की बहुपरतें होती हैं। संवेष्टन प्रौद्योगिकी में HTCC के लाभों में यांत्रिक कठोरता और [[हर्मेटिक सील|हेर्मेटिसिटी]] सम्मिलित हैं, जो दोनों उच्च-विश्वसनीयता और पर्यावरणीय रूप से तनावपूर्ण अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण हैं। एक अन्य लाभ HTCC की ऊष्मीय अपव्यय क्षमता है, जो इसे विशेष रूप से उच्च प्रदर्शन वाले संसाधक के लिए एक सूक्ष्मप्रक्रमक संवेष्टन पसंद बनाती है।<ref>[http://www.mptcorp.com/downloads/articles/millimeteraluminapackages.pdf Millimeter-wave Performance of Alumina High Temperature Cofired Ceramics IC Packages]. {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120904091103/http://www.mptcorp.com/downloads/articles/millimeteraluminapackages.pdf |date=2012-09-04 }}, Rick Sturdivant, 2006 IMAPS Conference, San Diego, CA.</ref> | HTCC घटकों में सामान्यतः प्लेटिनम, टंगस्टन और मोलिमैंगनीज धातुकरण के साथ [[अल्यूमिनियम ऑक्साइड]] या [[ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड]] की बहुपरतें होती हैं। संवेष्टन प्रौद्योगिकी में HTCC के लाभों में यांत्रिक कठोरता और [[हर्मेटिक सील|हेर्मेटिसिटी]] सम्मिलित हैं, जो दोनों उच्च-विश्वसनीयता और पर्यावरणीय रूप से तनावपूर्ण अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण हैं। एक अन्य लाभ HTCC की ऊष्मीय अपव्यय क्षमता है, जो इसे विशेष रूप से उच्च प्रदर्शन वाले संसाधक के लिए एक सूक्ष्मप्रक्रमक संवेष्टन पसंद बनाती है।<ref>[http://www.mptcorp.com/downloads/articles/millimeteraluminapackages.pdf Millimeter-wave Performance of Alumina High Temperature Cofired Ceramics IC Packages]. {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120904091103/http://www.mptcorp.com/downloads/articles/millimeteraluminapackages.pdf |date=2012-09-04 }}, Rick Sturdivant, 2006 IMAPS Conference, San Diego, CA.</ref> | ||
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Revision as of 14:45, 11 February 2023
सह-ज्वालित सिरेमिक उपकरण विशालकाय सिरेमिक सूक्ष्मइलेक्ट्रॉनिकी प्रणाली हैं जहां पूरे सिरेमिक आश्रय संरचना और किसी भी प्रवाहकीय, प्रतिरोधी और परावैघ्दुत सामग्री को एक ही समय में भट्ठी में ज्वालित किया जाता है। विशिष्ट उपकरणों में संधारित्र, विप्रेरक, प्रतिरोधक, परिणामित्र और संकर परिपथ सम्मिलित हैं। प्रौद्योगिकी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में इलेक्ट्रॉनिक घटकों की बहु-परत इलेक्ट्रॉनिक संवेष्टन, जैसे कि सैन्य इलेक्ट्रॉनिक्स, सूक्ष्मइलेक्ट्रॉनिकी प्रणाली, सूक्ष्मप्रक्रमक और RF अनुप्रयोगों की शक्तिशालि समन्वायोजन और संवेष्टन के लिए भी किया जाता है।
सह-ज्वालित सिरेमिक उपकरण को बहुपरती उपागम का प्रयोग करके बनाया जाता है। प्रारंभिक सामग्री मिश्रित हरे रंग की टेप है, जिसमें सिरेमिक कणों को बहुलक बाइंडर्स के साथ मिलाया जाता है। टेप लचीली होती हैं और इन्हें मशीनीकृत किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, कतरन, पेषण, छिद्रण और समुद्भरण का उपयोग करना। सामान्यतः भरण और आवरण मुद्रण का उपयोग करके धातु संरचनाओं को परतों में जोड़ा जा सकता है। उपकरणों को भट्ठे में ज्वालित करने से पहले अलग-अलग टेप को एक पटलीकरण प्रक्रिया में एक साथ बांधा जाता है, जहां टेप के बहुलक भाग का दहन होता है और सिरेमिक कण एक साथ एक कठोर और घने सिरेमिक घटक बनाते हैं।[1]
सह-ज्वालित को निम्न-तापमान (LTCC) और उच्च-तापमान (HTCC) अनुप्रयोगों में विभाजित किया जा सकता है: निम्न तापमान का अर्थ है कि निसादन तापमान 1,000 °C (1,830 °F) नीचे है, जबकि उच्च तापमान 1,600 °C (2,910 °F) के आसपास है।[2] LTCC सामग्री के लिए कम निसादन तापमान सिरेमिक के लिए कांच के चरण को जोड़कर संभव बनाया गया है, जो इसके पिघलने के तापमान को कम करता है।[1]
ग्लास-सिरेमिक पत्रक पर आधारित एक बहुपरत दृष्टिकोण के कारण, यह तकनीक सामान्यतः सघन-परत प्रौद्योगिकी में निर्मित LTCC मण्डल निष्क्रिय विद्युत घटकों और संवाहक पंक्तियों में एकीकृत करने की संभावना प्रदान करती है।[3] यह अर्धचालक उपकरण निर्माण से अलग है, जहां परतों को क्रमिक रूप से संसाधित किया जाता है, और प्रत्येक नई परत को पिछली परतों के ऊपर गढ़ा जाता है।
इतिहास
अधिक मजबूत संधारित्र बनाने के लिए 1950 के दशक के अंत और 1960 के दशक के प्रारंभ में सह-ज्वालित सिरेमिक को पहली बार विकसित किया गया था।[4] प्रौद्योगिकी को बाद में 1960 के दशक में मुद्रित परिपथ पटल के समान बहुपरत संरचनाओं को सम्मिलित करने के लिए विस्तारित किया गया था।[5]
अवयव
संकर परिपथ
LTCC तकनीक विशेष रूप से RF और उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए लाभकारी है। विकिरण मापी आवृत्ति और तार रहित अनुप्रयोगों में, LTCC तकनीक का उपयोग बहुपरती संकर परिपथ बनाने के लिए भी किया जाता है, जिसमें एक ही संकुल में प्रतिरोधक, विप्रेरक, संधारित्र और सक्रिय घटक सम्मिलित हो सकते हैं। विस्तार से, इन अनुप्रयोगों में मोबाइल दूरसंचार उपकरण (0.8–2 GHz), वायरलेस स्थानीय संजाल जैसे ब्लूटूथ (2.4 GHz) से लेकर इन-कार रडार (50–140 GHz, और 76 GHz) सम्मिलित हैं।[3] एकीकृत परिपथ की तुलना में LTCC संकरों की प्रारंभिक (गैर आवर्ती) लागत कम होती है, जिससे वे छोटे मापक्रम पर एकीकरण उपकरणों के लिए अनुप्रयोग-विशिष्ट एकीकृत परिपथों के लिए एक आकर्षक विकल्प बन जाते हैं।
विप्रेरक
विप्रेरक फेराइट (चुंबक) सिरेमिक टेप पर संवाहक आवलन को मुद्राँकन करके बनाए जाते हैं। वांछित अधिष्ठापन और विद्युत प्रवाह ले जाने की क्षमताओं के आधार पर प्रत्येक परत पर कई आवलन के लिए आंशिक आवलन मुद्रित की जा सकती है। कुछ परिस्थितियों में, गैर-फेराइट सिरेमिक का उपयोग किया जा सकता है। यह संकर परिपथ के लिए सबसे सामान्य है जहां संधारित्र, विप्रेरक और प्रतिरोधक सभी उपस्थित होंगे और उच्च परिचालन आवृत्ति अनुप्रयोग के लिए जहां फेराइट का शैथिल्य प्रस्पंद एक विवाद बन जाता है।
प्रतिरोध
प्रतिरोधों को अंत:स्थापित किया जा सकता है या ज्वालित के बाद शीर्ष परत में जोड़ा जा सकता है। आवरण मुद्रण का उपयोग करते हुए, LTCC सतह पर एक प्रतिरोधी लेई मुद्रित किया जाता है, जिससे विद्युत् परिपथ में आवश्यक प्रतिरोध उत्पन्न होते हैं। जब इसे ज्वालित किया जाता है, तो ये प्रतिरोधक अपने प्रारुप मूल्य (±25%) से विचलित हो जाते हैं और इसलिए अंतिम सहनशीलता को पूरा करने के लिए समायोजन की आवश्यकता होती है। लेजर समाकृंतन के साथ इन प्रतिरोधों को अलग-अलग कर्त रूपों के साथ सटीक वांछित प्रतिरोध मान (± 1%) के साथ प्राप्त किया जा सकता है। इस प्रक्रिया के साथ, अतिरिक्त असतत प्रतिरोधों की आवश्यकता को कम किया जा सकता है, जिससे मुद्रित विद्युत् परिपथ पट्ट के एक और लघुकरण की अनुमति मिलती है।
परिवर्तक
दो या दो से अधिक आवलन वाले परिवर्तक के अलावा LTCC परिवर्तक LTCC संकेतक के समान होते हैं। LTCC परिवर्तक की विशालकाय प्रकृति पारंपरिक तार कुंडलित परिणामित्र की तुलना में कम ऊंचाई की ओर ले जाती है। इसके अतिरिक्त, एकीकृत केंद्र भाग और कुंडलन का अर्थ है कि ये परिणामित्र उच्च यांत्रिक तनाव वाले वातावरण में तार टूटने जैसी विफलताओं से ग्रस्त नहीं हैं।[6]
संवेदक
एक अनुखंड के अंदर घनिष्ठ-परत निष्क्रिय घटकों और 3D यांत्रिक संरचनाओं का एकीकरण परिष्कृत 3D LTCC संवेदक के निर्माण की अनुमति देता है उदा. त्वरणमापी।[7]
स्थूल तंत्र
कई विभिन्न निष्क्रिय घनिष्ठ-परत घटकों, संवेदक और 3D यांत्रिक संरचनाओं के निर्माण की संभावना ने बहुपरत LTCC लघुप्रणाली के निर्माण को सक्षम किया।
HTCC प्रौद्योगिकी का उपयोग करते हुए, 1000 डिग्री सेल्सियस कार्यवाहक तापमान जैसे कठोर वातावरण के लिए लघुप्रणाली का निर्माण किया गया है।[8]
अनुप्रयोग
LTCC क्रियाधार का उपयोग लघु उपकरणों और मजबूत क्रियाधार की प्राप्ति के लिए सबसे अधिक लाभकारी रूप से किया जा सकता है। LTCC तकनीक अलग-अलग कार्यात्मकताओं के साथ अलग-अलग परतों के संयोजन की अनुमति देती है जैसे उच्च पारगम्यता और कम परावैद्युत हानि एक एकल बहुपरत आवरणयुक्त संकुल में और इस तरह उच्च एकीकरण और अंतःसंबंध स्तर के साथ संयोजन में बहु-कार्यक्षमता प्राप्त करने के लिए संयोजन की अनुमति देती है। यह त्रि आयामी, मजबूत संरचनाओं को गढ़ने की संभावना भी प्रदान करता है जो घनिष्ठ परत प्रौद्योगिकी के संयोजन में निष्क्रिय, इलेक्ट्रॉनिक घटकों, जैसे संधारित्र, प्रतिरोधक और प्रेरकों को एक ही उपकरण में एकीकृत करने में सक्षम बनाता है।[9]
तुलना
उच्च तापमान वाली सह-ज्वालित सहित अन्य संवेष्टन तकनीकों की तुलना में निम्न-तापमान सह-प्रज्वलन तकनीक लाभ प्रस्तुत करती है: सामग्री की एक विशेष संरचना के कारण सिरेमिक को सामान्यतः 1,000 डिग्री सेल्सियस से नीचे जलाया जाता है। यह अत्यधिक प्रवाहकीय सामग्री (चांदी, तांबा और सोना) के साथ सह-ज्वालित की अनुमति देता है। LTCC निष्क्रिय तत्वों को अंत:स्थापित करने की क्षमता भी प्रस्तुत करता है, जैसे प्रतिरोधी, संधारित्र और विप्रेरक सिरेमिक संकुल में, पूर्ण प्रतिरूपक के आकार को कम करते हैं।
HTCC घटकों में सामान्यतः प्लेटिनम, टंगस्टन और मोलिमैंगनीज धातुकरण के साथ अल्यूमिनियम ऑक्साइड या ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड की बहुपरतें होती हैं। संवेष्टन प्रौद्योगिकी में HTCC के लाभों में यांत्रिक कठोरता और हेर्मेटिसिटी सम्मिलित हैं, जो दोनों उच्च-विश्वसनीयता और पर्यावरणीय रूप से तनावपूर्ण अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण हैं। एक अन्य लाभ HTCC की ऊष्मीय अपव्यय क्षमता है, जो इसे विशेष रूप से उच्च प्रदर्शन वाले संसाधक के लिए एक सूक्ष्मप्रक्रमक संवेष्टन पसंद बनाती है।[10]
LTCC की तुलना में, HTCC में उच्च-विद्युत प्रतिरोध प्रवाहकीय परतें हैं।
यह भी देखें
- टेप कास्टिंग
- लेजर परिकर्तन
- संकर परिपथ
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 Jurków, Dominik; Maeder, Thomas; Dąbrowski, Arkadiusz; Zarnik, Marina Santo; Belavič, Darko; Bartsch, Heike; Müller, Jens (September 2015). "Overview on low temperature co-fired ceramic sensors". Sensors and Actuators A: Physical. 233: 125–146. doi:10.1016/j.sna.2015.05.023.
- ↑ "High Temperature Cofired Ceramics". AMETEK AEGIS.
- ↑ 3.0 3.1 Hajian, Ali; Stöger-Pollach, Michael; Schneider, Michael; Müftüoglu, Doruk; Crunwell, Frank K.; Schmid, Ulrich (2018). "Porosification behaviour of LTCC substrates with potassium hydroxide". Journal of the European Ceramic Society. 38 (5): 2369–2377. doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2018.01.017.
- ↑ US 3004197, Rodriguez, Antonio R. & Wallace, Arthur B., "Ceramic capacitor and method of making it", issued 10/10/1961
- ↑ US 3189978, Stetson, Harold W., "Method of making multilayer circuits", issued 06/22/1965
- ↑ Roesler, Alexander W.; Schare, Joshua M.; Glass, S Jill; Ewsuk, Kevin G.; Slama, George; Abel, David; Schofield, Daryl (2010). "Planar LTCC Transformers for High-Voltage Flyback Converters". IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies (Submitted manuscript). 33 (2): 359–372. doi:10.1109/tcapt.2009.2031872.
- ↑ Jurków, Dominik (2013). "Three axial low temperature cofired ceramic accelerometer". Microelectronics International. 30 (3): 125–133. doi:10.1108/MI-11-2012-0077.
- ↑ Sturesson, P; Khaji, Z; Knaust, S; Klintberg, L; Thornell, G (2015-09-01). "Thermomechanical properties and performance of ceramic resonators for wireless pressure reading at high temperatures". Journal of Micromechanics and Microengineering. 25 (9): 095016. Bibcode:2015JMiMi..25i5016S. doi:10.1088/0960-1317/25/9/095016. ISSN 0960-1317.
- ↑ Hajian, Ali; Müftüoglu, Doruk; Konegger, Thomas; Schneider, Michael; Schmid, Ulrich (2019). "On the porosification of LTCC substrates with sodium hydroxide". Composites Part B: Engineering. 157: 14–23. doi:10.1016/j.compositesb.2018.08.071.
- ↑ Millimeter-wave Performance of Alumina High Temperature Cofired Ceramics IC Packages. Archived 2012-09-04 at the Wayback Machine, Rick Sturdivant, 2006 IMAPS Conference, San Diego, CA.
