Az elektronikában a hordozók az áramkörök minőségét, megbízhatóságát, működési sebességét, alkatrészsűrűségét és árát alapvetően meghatározzák. A szerelési technológia fejlődésének köszönhetően megjelentek a multichip modulok, melyek több IC chipet tartalmazó modul áramkörök. Ezekben a modulokban általában több, nagy bonyolultságú IC chip található. A nagy bonyolultságú IC chipek, amelyek nagyszámú ki- és bemeneti csatlakozóponttal (I/O) rendelkeznek, többrétegű huzalozású hálózatot igényelnek. Szükség volt tehát egy olyan szerelőlemezre, melyben kettőnél több huzalozásréteget lehet megvalósítani.

Megjelentek a többrétegű PWB hordozók. A korszerű szerelőlemez többrétegű nyomtatott huzalozású lemez, amelynek kontaktus felületeire a passzív alkatrészeket diszkrét elemekként, SMD formában ültetik be. Egy SMD ellenállás beültetéséhez 2 forraszkötés létesítése szükséges. Egy új korszerű, kidolgozott technológiával a passzív alkatrészeket (R; C) a belső huzalozási rétegbe integráljuk. Ezeket a passzív alkatrészeket, az ún. eltemetett (embedded) ellenállásokat és kondenzátorokat rétegtechnológiával állítjuk elő. Ezt a technológiát angolul EPT-nek (Embedded Passive Technology) hívjuk.

Passzív elemek

Az eltemetett passzív alkatrészeket tartalmazó áramkörök előnyei az SMD alkatrészekhez képest:

• a forrasztott kötések darabszámának csökkenésével növekszik a megbízhatóság,
• kevesebb alkatrészt kell beültetni és bekötni,
• csökken a szerelő lemez mérete,
• növekszik a jelterjedési sebesség,
• hatásosabb elektromágneses zavarvédelem,
• csökken az előállítási költség.

Ha ezeknél a műanyag hordozóknál jobb anyagra van szükség, kerámiából vagy üveg-kerámiából kell a hordozót készíteni. A többrétegű huzalozású kerámia szerelőlemezeket az angol nyelvben MLC (Multi-Layer Ceramic) betűszóval nevezik. Az MLC hordozók gyártásához réteganyagként felhasználható kiégetetlen, azaz nyers kerámiáknak két alaptípusa létezik:

• magas hőmérsékleten (T ≥ 1500 °C-on) kiégethető kerámiák. Az angol szakirodalom az ebből felépített hordozót HTCC-nek (High Temperature Cofired Ceramic) nevezi,
• alacsony hőmérsékleten (T ≤ 1000 °C-on) kiégethető kerámiák. Az angol szakirodalom az ebből felépített hordozót LTCC-nek (Low Temperature Cofired Ceramic) nevezi.

A HTCC-k alapanyaga általában Al2O3. A HTCC hordozók nyers kerámia lapok. Az Al2O3 kerámia nagy kiégetési hőmérséklete miatt az eltemetett huzalozásrétegek anyaga csak nagy olvadáspontú fém: volfrám, molidbén vagy mangán lehet. A hordozó alkalmatlan a passzív áramköri elemek eltemetésére, azonban a HTCC kerámia hordozó felületén vastagréteg hálózatok, illetve áramkörök állíthatók elő.

A HTCC hordozók gyártására kizárólag csak a kerámia technológiával rendelkező cégek vállalkozhattak. Az elektronikai ipar számára a nagy áttörést az jelentette, mikor - a kerámia zagyhoz üveg hozzáadásával - sikerült a kerámia-üveg hordozók kiégetési hőmérsékletét 850 °C-ra csökkenteni, így az előállításukhoz felhasznált anyagok a hagyományos vastagréteg-technika gyártóberendezéseivel feldolgozhatók lettek. Az LTCC technológia egyesíti a vastagréteg-technika lehetőségeit és a HTCC technológia nyújtotta előnyöket. Ezáltal a kis kiégetési hőmérséklet (850 °C) miatt a hordozóban eltemetett, ill. a hordozó felületén kialakított huzalozás és ellenállásrétegek előállításához ugyanazokat az anyagokat használják, mint a vastagréteg hibrid IC-khez (pl. Au, Ag, PdAg vagy Cu huzalozást RuO2 alapanyagú ellenállásrétegekkel). Továbbá előnyt jelent, hogy a kiégetés oxigéndús atmoszférában is végezhető, szemben a nagy hőmérsékleten kiégethető kerámiákkal, ahol redukáló gázt alkalmaznak.

Az üveg komponenseit oly módon választják meg, hogy az abból előállított üveg 850 °C-on kristályosodjon, nagy hajlítószilárdsága és jó villamos tulajdonságai legyenek. A kiégetés során az üveg megömlik, és a vezető, valamint a kerámia szemcséi szinterelődnek. Az alábbi ábra az LTCC üveg-kerámia hordozókban lévő üvegszemcsék eloszlását szemlélteti kiégetés előtt és után.

LTCC hordozók szerkezetében az üveg megolvadásakor létrejövő kötés

Az LTCC hordozók felületén hibrid integrált áramkörök valósíthatók meg. A belsejükben eltemetve passzív áramköri elemeket is tartalmazhat, valamint az e célra kialakított süllyesztékeibe félvezető chipek is ültethetők. Néhány alkalmazásban (ilyenek pl. a mikrofluidikás alkalmazások) a hordozóban eltemetve csatornákat alakítanak ki. A rétegek száma akár 40 is lehet. A szerelt LTCC áramkör keresztmetszeti képe az alábbi ábrán látható.

Komplex LTCC áramkör szerkezeti felépítése

Az LTCC technológia számos előnyei közül alább felsorolunk néhányat:

• A hagyományos vastagréteg hordozóknál gazdaságosabb gyártási folyamat,
• tömeggyártásra alkalmas, magas kihozatallal (számos technológiai lépés automatizálható),
• gyártása egyszerű és költségkímélő,
• széles anyagválasztéka van,
• az elektronikus áramkörök integrálhatóak,
• lehetővé teszi 3 dimenziós struktúrák létrehozását,
• lehetőség van a hordozó méretének szabad megválasztására,
• az alkatrészek hordozóba való eltemetésével méretcsökkentés érhető el (a PCB technológiánál 50 %-al kisebb),
• a rétegek száma szinte korlátlan lehet,
• akár a 30 GHz feletti muködést is lehetővé teszi,
• magas üzemi hőmérsékleten is alkalmazható (350 °C),
• a PCB-nél jobb termikus vezetőképesség,
• kompatibilis a vastagréteg technológia gyártóberendezéseivel,
• a használható anyagok elektromos tulajdonságai kiválóak (arany, ezüst, stb).