微系统应用中的LTCC

图1

典型的层压参数是200巴，70 ℃，10分钟。层压过程后，结构分两步共烧(图1),第一步，在500 ℃左右，粘结剂烧尽;第二步，在850 ℃下，形成最终结构。烧制后的零件通常在x和y方向收缩12±0.2%，在z方向收缩17±2%,在共烧之后，可以在顶面和底面上制造厚膜或薄膜元件，并且使用各种组装方法添加额外的有源或无源元件,银和金导线的薄层电阻等于2 + 5 mQ/sq,无源元件可以放置在衬底的顶部(表面)或结构内部(掩埋),掩埋元件形成为平面(2D)或三维(3D) /8-13/,图2显示了2D和3D LTCC电阻的横截面示意图,为了增加最终电感，LTCC集成电感可以制成平面绕组或多层结构,电容器通常由两个或多个平板电极组成，其间有介电层。高k电介质(钛酸钡或弛豫材料)广泛用于电容器浆料。

图2

在LTCC模块的加工中，悬挂结构的下垂是一个问题，塑性变形发生在层压或共烧过程中，利用聚酯薄膜插件或使用较低的层压压力可防止层压变形，在不同压力下层压的激光切割通道的横截面。

图3

图3显示了一个在LTCC膜上带有厚膜压敏电阻的压力传感器的例子,有三种主要的不同类型的LTCC微型阀:带有加热器和加热液体的移动阀，带有移动压电薄膜和带有磁铁和LTCC线圈的混合内含硅薄膜。LTCC液体混合器和泵,采用了磁流变(MHD)效应。LTCC的另一个有趣的应用是微型系统的三维壳体,静磁驱动的弯曲LTCC壳用于三自由度球形步进电机。加热和冷却系统是LTCC微系统公司的重要组成部分,加热器由典型的厚膜电阻或印刷成曲折图案的铂基导体制成,第二种加热器可以另外用于测量温度,激光切割LTCC铂加热器的例子,热管和液冷系统是LTCC冷却设备中最常用的,获得等于80 ℃的最高结构温度所需的电源如图4所示,图中比较了各种类型的冷却方法。

图4

生产微型甲醇燃料电池系统有两种方法:直接甲醇转化(DMFC)和基于微型重整器的系统,化学微反应器的开发是燃料电池微系统的关键要素, LTCC技术可应用于构建用于药物输送、生物参数监测、气相或液相色谱仪、冷却和热交换器、颗粒分离器、聚合酶链式反应(PCR)装置和微燃烧室的微系统。LTCC聚合酶链反应装置用于使用外部蠕动泵进行基因分型实验的DNA扩增,已经开发了三级LTCC微放电装置，其有效长度约为0.27毫米，圆柱形放电通道直径为140-150微米，并在氖气体/55/中运行,它可用作生物分子分析操作中的紫外光源，其中目标分子在紫外光下发出荧光,LTCC栅被用作场发射阵列中的聚焦电极，以获得高亮度和小电子束尺寸,LTCC材料将用于光纤和电光的下一代封装,光电系统需要使用光纤、同轴和/或其他互连方法通过封装直接输入/输出光、射频和其他敏感信号。