को-फायर सिरेमिक
को-फायर सिरेमिक डिवाइस मोनोलिथिक सिस्टम हैं # हार्डवेयर में, सिरेमिक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक डिवाइस जहां पूरे सिरेमिक सपोर्ट स्ट्रक्चर और किसी भी प्रवाहकीय, प्रतिरोधी और ढांकता हुआ सामग्री को एक ही समय में भट्ठी में निकाल दिया जाता है। विशिष्ट उपकरणों में संधारित्र, कुचालक, प्रतिरोधों, ट्रांसफार्मर और हाइब्रिड इंटीग्रेटेड सर्किट शामिल हैं। प्रौद्योगिकी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में इलेक्ट्रॉनिक घटकों की बहु-परत इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग, जैसे कि सैन्य इलेक्ट्रॉनिक्स, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम, माइक्रोप्रोसेसर और आकाशवाणी आवृति अनुप्रयोगों की मजबूत असेंबली और पैकेजिंग के लिए भी किया जाता है।
को-फायर्ड चीनी मिट्टी डिवाइस को मल्टीलेयर एप्रोच का इस्तेमाल करके बनाया जाता है। प्रारंभिक सामग्री मिश्रित हरे रंग की टेप है, जिसमें सिरेमिक कणों को बहुलक बाइंडर्स के साथ मिलाया जाता है। टेप लचीले होते हैं और इन्हें मशीनीकृत किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, कटिंग, मिलिंग, पंचिंग और एम्बॉसिंग का उपयोग करना। आमतौर पर भरने और स्क्रीन प्रिंटिंग का उपयोग करके धातु संरचनाओं को परतों में जोड़ा जा सकता है। उपकरणों को भट्ठे में फैंकने से पहले अलग-अलग टेपों को एक लेमिनेशन 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-फायरिंग को निम्न-तापमान (LTCC) और उच्च-तापमान (HTCC) अनुप्रयोगों में विभाजित किया जा सकता है: निम्न तापमान का अर्थ है कि सिंटरिंग तापमान नीचे है 1,000 °C (1,830 °F), जबकि उच्च तापमान आसपास है 1,600 °C (2,910 °F).[2] एलटीसीसी सामग्री के लिए कम सिंटरिंग 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 शीट्स पर आधारित एक बहुपरत दृष्टिकोण के कारण, यह तकनीक आमतौर पर मोटी-फिल्म प्रौद्योगिकी में निर्मित एलटीसीसी बॉडी निष्क्रिय विद्युत घटकों और कंडक्टर लाइनों 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 कैपेसिटर बनाने के लिए 1950 के दशक के अंत और 1960 के दशक के प्रारंभ में को-फायर सिरेमिक को पहली बार विकसित किया गया था।[4] प्रौद्योगिकी को बाद में 1960 के दशक में मुद्रित सर्किट बोर्डों के समान बहुपरत संरचनाओं को शामिल करने के लिए विस्तारित किया गया था।[5]
अवयव
हाइब्रिड सर्किट
एलटीसीसी तकनीक विशेष रूप से आरएफ और उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद है। रेडियो फ्रीक्वेंसी और तार रहित अनुप्रयोगों में, LTCC तकनीक का उपयोग मल्टीलेयर हाइब्रिड सर्किट बनाने के लिए भी किया जाता है, जिसमें एक ही पैकेज में रेसिस्टर्स, इंडक्टर्स, कैपेसिटर और सक्रिय घटक शामिल हो सकते हैं। विस्तार से, इन अनुप्रयोगों में मोबाइल दूरसंचार उपकरण (0.8–2 GHz), वायरलेस स्थानीय नेटवर्क जैसे ब्लूटूथ (2.4 GHz) से लेकर इन-कार रडार (50–140 GHz, और 76 GHz) शामिल हैं।[3]एकीकृत परिपथ की तुलना में एलटीसीसी संकरों की प्रारंभिक (गैर आवर्ती) लागत कम होती है, जिससे वे छोटे पैमाने पर एकीकरण उपकरणों के लिए अनुप्रयोग-विशिष्ट एकीकृत परिपथों के लिए एक आकर्षक विकल्प बन जाते हैं।
इंडक्टर्स
इंडक्टर्स फेराइट (चुंबक) सिरेमिक टेप पर कंडक्टर वाइंडिंग्स को प्रिंट करके बनाए जाते हैं। वांछित अधिष्ठापन और वर्तमान ले जाने की क्षमताओं के आधार पर प्रत्येक परत पर कई वाइंडिंग के लिए आंशिक वाइंडिंग मुद्रित की जा सकती है। कुछ परिस्थितियों में, गैर-फेराइट सिरेमिक का उपयोग किया जा सकता है। यह हाइब्रिड सर्किट के लिए सबसे आम है जहां कैपेसिटर, इंडक्टर्स और रेसिस्टर्स सभी मौजूद होंगे और हाई ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी एप्लिकेशन के लिए जहां फेराइट का हिस्टैरिसीस लूप एक मुद्दा बन जाता है।
प्रतिरोध
प्रतिरोधों को एम्बेड किया जा सकता है या फायरिंग के बाद शीर्ष परत में जोड़ा जा सकता है। स्क्रीन प्रिंटिंग का उपयोग करते हुए, एलटीसीसी सतह पर एक प्रतिरोधी पेस्ट मुद्रित किया जाता है, जिससे सर्किट में आवश्यक प्रतिरोध उत्पन्न होते हैं। जब निकाल दिया जाता है, तो ये प्रतिरोधक अपने डिजाइन मूल्य (±25%) से विचलित हो जाते हैं और इसलिए अंतिम सहनशीलता को पूरा करने के लिए समायोजन की आवश्यकता होती है। लेजर ट्रिमिंग के साथ इन प्रतिरोधों को अलग-अलग कट रूपों के साथ सटीक प्रतिरोध मान (± 1%) वांछित के साथ प्राप्त किया जा सकता है। इस प्रक्रिया के साथ, अतिरिक्त असतत प्रतिरोधों की आवश्यकता को कम किया जा सकता है, जिससे मुद्रित सर्किट बोर्डों के एक और लघुकरण की अनुमति मिलती है।
ट्रांसफॉर्मर
एलटीसीसी ट्रांसफॉर्मर एलटीसीसी इंडिकेटर्स के समान होते हैं सिवाय ट्रांसफॉर्मर में दो या दो से अधिक वाइंडिंग होते हैं। घुमावदार ट्रांसफॉर्मर के बीच युग्मन में सुधार करने के लिए प्रत्येक परत पर घुमावदार पर मुद्रित कम पारगम्यता ढांकता हुआ पदार्थ शामिल होता है। एलटीसीसी ट्रांसफॉर्मर की अखंड प्रकृति पारंपरिक तार घाव ट्रांसफार्मर की तुलना में कम ऊंचाई की ओर ले जाती है। इसके अलावा, एकीकृत कोर और वाइंडिंग्स का मतलब है कि ये ट्रांसफार्मर उच्च यांत्रिक तनाव वाले वातावरण में वायर ब्रेक विफलताओं से ग्रस्त नहीं हैं।[6]
सेंसर
एक मॉड्यूल के अंदर मोटी-फिल्म निष्क्रिय घटकों और 3डी यांत्रिक संरचनाओं का एकीकरण परिष्कृत 3डी एलटीसीसी सेंसर के निर्माण की अनुमति देता है उदा। एक्सेलेरोमीटर।[7]
माइक्रोसिस्टम्स
कई विभिन्न निष्क्रिय मोटी-फिल्म घटकों, सेंसर और 3डी यांत्रिक संरचनाओं के निर्माण की संभावना ने बहुपरत एलटीसीसी माइक्रोसिस्टम्स के निर्माण को सक्षम किया।[citation needed] एचटीसीसी प्रौद्योगिकी का उपयोग करते हुए, 1000 डिग्री सेल्सियस के कामकाजी तापमान जैसे कठोर वातावरण के लिए माइक्रोसिस्टम्स का निर्माण किया गया है।[8]
अनुप्रयोग
LTCC सबस्ट्रेट्स का उपयोग लघु उपकरणों और मजबूत सबस्ट्रेट्स की प्राप्ति के लिए सबसे अधिक लाभकारी रूप से किया जा सकता है। एलटीसीसी तकनीक अलग-अलग कार्यात्मकताओं के साथ अलग-अलग परतों के संयोजन की अनुमति देती है जैसे उच्च पारगम्यता और कम ढांकता हुआ नुकसान एक एकल बहुपरत टुकड़े टुकड़े पैकेज में और इस तरह उच्च एकीकरण और इंटरकनेक्शन स्तर के साथ संयोजन में बहु-कार्यक्षमता प्राप्त करने के लिए। यह तीन आयामी, मजबूत संरचनाओं को गढ़ने की संभावना भी प्रदान करता है जो मोटी फिल्म प्रौद्योगिकी के संयोजन में निष्क्रिय, इलेक्ट्रॉनिक घटकों, जैसे कैपेसिटर, प्रतिरोधों और प्रेरकों को एक ही उपकरण में एकीकृत करने में सक्षम बनाता है।[9]
तुलना
उच्च तापमान वाली को-फायरिंग सहित अन्य पैकेजिंग तकनीकों की तुलना में निम्न-तापमान सह-प्रज्वलन तकनीक लाभ प्रस्तुत करती है: सामग्री की एक विशेष संरचना के कारण सिरेमिक को आमतौर पर 1,000 डिग्री सेल्सियस से नीचे जलाया जाता है। यह अत्यधिक प्रवाहकीय सामग्री (चांदी, तांबा और सोना) के साथ सह-फायरिंग की अनुमति देता है। एलटीसीसी निष्क्रिय तत्वों को एम्बेड करने की क्षमता भी पेश करता है, जैसे प्रतिरोधी, कैपेसिटर और इंडक्टर्स सिरेमिक पैकेज में, पूर्ण मॉड्यूल के आकार को कम करते हैं।
एचटीसीसी घटकों में आमतौर पर प्लेटिनम, टंगस्टन और मोलिमैंगनीज धातुकरण के साथ अल्यूमिनियम ऑक्साइड या ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड की बहुपरतें होती हैं। पैकेजिंग प्रौद्योगिकी में HTCC के लाभों में यांत्रिक कठोरता और हर्मेटिक सील शामिल हैं, जो दोनों उच्च-विश्वसनीयता और पर्यावरणीय रूप से तनावपूर्ण अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण हैं। एक अन्य लाभ एचटीसीसी की थर्मल अपव्यय क्षमता है, जो इसे एक माइक्रोप्रोसेसर पैकेजिंग पसंद बनाती है, विशेष रूप से उच्च प्रदर्शन वाले प्रोसेसर के लिए।[10] LTCC की तुलना में, HTCC में उच्च-विद्युत प्रतिरोध प्रवाहकीय परतें हैं।
यह भी देखें
- टेप कास्टिंग
- लेजर ट्रिमिंग
- हाइब्रिड इंटीग्रेटेड सर्किट
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.
