1. Rétegellenállások tervezése és technológiájuk
A vastagréteg áramkörökhöz hasonlóan az LTCC áramkörökben is a hordozóra felvitt, megfelelő elektromos tulajdonságú rétegekkel valósítják meg a rétegellenállásokat. Az LTCC technológiában a rétegellenállásokat alapvetően két csoportra lehet osztani: felületi ellenállások és belső, eltemetett rétegekben kialakított ellenállások.
A felületen kialakított ellenállások készülhetnek vékonyréteg illetve vastagréteg technológiával is. Vékonyréteg ellenállás készítésekor először polírozzák a kiégetett üveg-kerámia felületét, ezt követően párologtatják fel a kívánt formában az ellenállás réteget. Másik megoldás, hogy vastagréteg technológiával készítenek ellenállásokat a még kiégetetlen hordozó felszínén, majd a nyers üveg-kerámia hordozókat együtt égetik ki.
Az eltemetésre kerülő ellenállások nyomtatását megelőzően a vezető réteget nyomtatják fel a kiégetetlen üveg-kerámia lapokra. A nyomtatást leggyakrabban szita- vagy stencilnyomtatóval végzik. A nyers üveg-kerámia lapokat nyomtatást követően laminálják, majd 70-85 °C-on összesajtolják.
Vékonyréteg ellenállások alkalmazásakor az előállítási költségek lényegesen nagyobbak (polírozni kell a felületet). A vékonyréteg ellenállások méretei azonban pontosabbak, így az ilyen típusú ellenállások nagyobb pontosságúak.
Az LTCC áramkörök felületén kialakított ellenállások értékei lézeres trimmeléssel növelhetők. Helytakarékosság szempontjából előnyösebbek a hordozóba épített ellenállások. Eltemetett ellenállásoknál a kiégetés során nem csak a rétegellenállások geometriája módosul (a zsugorodás következtében), hanem az ellenállás anyaga és az üvegkerámia is reakcióba lép egymással. Ez az ellenállás réteg értékének a növekedéséhez vezet. Ennek a problémának a feloldására kifejlesztettek olyan védőréteg pasztákat, melyek meggátolják az ellenállás paszta és az üveg-kerámia közötti reakciót. A jelenlegi számítógépes tervezőprogramok általában a kiégetés előtti állapotban tudják tervezni az ellenállásokat, fejlesztés alatt állnak a kiégetést követő állapotot előzetesen szimuláló programok.
1.1. Ruthenium-dioxid
Manapság az LTCC technológiában leggyakrabban használt ellenállás anyag a RuO2. A ruthenium szerkezete 1025 °C-ig nem változik, körülbelül 1400 °C-ig termodinamikusan stabil, azonban magasabb hőmérsékleten anyagszerkezete alapvetően megváltozik, molekulái szétesnek, így nem használható ellenállásként.
A ruthenium-dioxid előállításakor rutheniumot, vagy ruthenium-kloridot oxigédús környezetben hevítenek. A produktum a RuO2 por, melynek legfőbb tulajdonságait az alábbi táblázat szemlélteti.
A ruthenium dioxid főbb jellemzői
Ruthenium dioxid |
|
Sűrűség |
7,06; g/cm3 |
Mol sűrűség |
18,85; cm3 |
Hőtágulási együttható (20-300 C°) |
6,32; ppm/C° |
Fajlagos ellenállás (25 C°-on) |
4 * 10-5; ohm |
Hőmérsékleti tényező |
5 * 103; ppm/C° |
Molekula-méret |
10-100; nm |
A metallikus ruthenium fajlagos ellenállásában (RuO2: 4·10-5 ohm; Ru: 7.2·10-6 ohm) és térfogatában (1 mol RuO2: 19 cm3; 1 mol Ru: 8.2 cm3) lényegesen különbözik a ruthenium-dioxidtól. Amennyiben kiégetés alatt ruthenium alakul ki, ez nagymértékben befolyásolja az ellenállásréteg elektromos és fizikai tulajdonságait. Az ellenállások értéke és zsugorodásuk mértéke csökken, melyek az előzetes számításoknak nem felelnek meg (értékük növekszik) és a kisebb mértékű zsugorodásból származó belső feszültségek miatt mechanikailag nem stabilak.
Ha a hordozót oxigén-dús közegben égetik ki, akkor a ruthenium körülbelül 250 °C-on elveszíti oxidjait, melyeket 400 °C felett nyer csak vissza. Ennek a jelenségnek az az oka, hogy a fent említett hőmérséklet tartományban párolognak el a pasztákban és üveg kerámiában lévő szerves kötőanyagok és oldószerek. Párolgás közben redukáló gázok keletkeznek, melyek kivonják az oxigént a közegből. Az alábbi ábra a kiégetés közbenső fázisait mutatja (a hordozót röntgen diffrakciós eszközzel vizsgálva, a kiégetést bizonyos hőmérsékleteken megszakítva).
A ruthenium oxidjainak alakulása különböző hőmérsékleteken
Ahogy a kötőanyagok elpárolognak, megszűnik az oxigén hiány a rutheniumban, így ismét RuO2 keletkezik. Amennyiben a szerves kötőanyagok nem párolognak el teljes mértékben, metallikus ruthenium részek maradnak a hordozóban (RuO2 + C → Ru + CO2), melyek az ellenállás réteget mechanikai és elektromos szempontokból is instabillá tehetik.
Az alábbi ábrán látható modell bemutatja a ruthenium-dioxid / boroszilikát üvegkeverék pasztából készült ellenállás felépítését kiégetés előtt, míg az azt követő ábrán lévő függvényen nyomon követhető a paszta négyzetes ellenállás-változása a ruthenium-dioxid tartalomtól függően.
Ruthenium dioxid - üveg szerkezet kiégetés előtt
A paszta négyzetes ellenállásának változása a ruthenium-oxid tartalomtól függően
1.2. Ellenállás réteggel szemben támasztott követelmények
A nyers üveg-kerámia hordozóra felvitt ellenállásrétegek tulajdonságai (elektromos, fizikai, mechanikai és kémiai) függenek a rétegfelvitel módjától és a szárítás, kiégetés hőprofiljától.
Az ellenállásrétegekkel szemben a következő követelményeket támasztják:
- jól tapadjanak a hordozóhoz és a vezetőréteghez,
- viszonylag nagy négyzetes ellenállásuk legyen,
- kicsi legyen a hőmérsékleti együtthatójuk,
- nagy legyen a stabilitásuk,
- egyszerű és kézben tartható legyen a rétegfelviteli technológia,
- értékük stabilan beállítható legyen.
Az LTCC technológiában alkalmazott ellenállás rétegek ellenállásértékeit és hőmérsékletfüggését azonos pasztaösszetétel és technológiai műveletek esetén nagymértékben befolyásolják a következő tényezők:
- hordozóban vagy felületén lévő szennyeződés,
- a hordozó felületének morfológiája,
- a funkcionális és üvegfázis tisztasága,
- a funkcionális fázis sztöchiometriai összetétele,
- a pasztát alkotó fém- ill. fém-oxid részecskék mérete, alakja és eloszlása,
- az üvegfázis lágyuláspontja és átkristályosodási hőmérséklete,
- a szerves oldószerek viszkozitása.
A fenti felsorolás miatt az LTCC áramkörök előállítási és gyártási technológiája megköveteli ezen paraméterek ellenőrzését.
Fontos megjegyezni, hogy az alapanyagokat (hordozók és paszták) kizárólag a jelzett szavatossági időpontig és a javasolt tárolási körülmények betartásával szabad felhasználni. Ezek a követelmények általában nagy odafigyelést és drága gépeket igényelnek, viszont az előállított áramkörök reprodukálható minősége kizárólag így biztosítható.
1.3. Eltemetett rétegellenállások tervezése az LTCC technológiában
Az eltemetett ellenállások méretezése komoly és összetett mérnöki feladat. A technológia megköveteli, hogy az ellenállás topológiai tervezése előtt már ismert legyen az ellenálláspaszta anyaga, a négyzetes ellenállás tűrése, értékbeállíthatósága, TK-ja, stb. Ezért minden eltemetett vagy felszíni rétegellenállás tervezése minimum két, egymástól jól elkülöníthető tervezési lépést igényel: legelőször az ellenállás pasztát kell megválasztani, majd a megfelelő négyzetes ellenállású és anyagú pasztából a legelőnyösebb topológiai tervet kell előállítani, betartva a tervezési szabályokat.
A modern vastagréteg és LTCC áramkör tervező szoftverek beépített paszta-adatbázist tartalmaznak és statisztikai adatokkal könnyítik meg az ellenállás-számításokat és szimulációkat. Az alábbi ábrán a mi általunk is használt HYDE program LTCC moduljának a paszta-adatbázis mezeje látható.
HYDE vastagréteg és LTCC áramkör tervező szoftver paszta adatbázis rendszere
Az általános geometriai paraméterek (mint átlagos hossz, szélesség, vastagság, összefüggések a tervezett és a valós méretekkel, síkbeli eloszlás, stb..) összefüggésben vannak az alapvető villamos ellenállás paraméterekkel, mint az ellenállás értéke, hőmérséklet együttható, teljesítmény és ezek eloszlásai.
A megfelelő négyzetes ellenállású paszta megválasztását követően az ellenállás értékét a felhordott paszta geometriai alakja (szélessége, hossza és vastagsága) adja meg. A gyártók a paszták tulajdonságait általában 18-25 μm rétegvastagság mellett adják meg, így ha ezt a vastagságot sikerül betartanunk, a szélesség és hosszúság bizonyos határok közötti variálásával az ellenállás kiégetés utáni értéke (a megadott tűrésen belül) becsülhető. A vastagság változtatása szintén lehetséges, azonban a túl vékony (<15 μm) rétegnél számolni kell a kiégetés során reakcióba lépő ellenállásanyag és az üveg-kerámia hordozó anyag hatásával és túl nagy (>40 μm) ellenállás rétegvastagságnál probléma lehet a kiégetett réteg töredezése. Az előbbi eset a tényleges ellenállás-réteg vastagságát csökkenti, ezzel ellenállás-értéknövekedést, és stabilitás csökkenést idézve elő, míg az utóbbi eset szakadáshoz vezethet.
A topológiai tervezésnél az ellenállásokat általában a végső ellenállásérték alá tervezik 40-70%-kal, ugyanis utólagos értékbeállítással könnyen növelhetők a rétegellenállások értékei, az utólagos értékcsökkentés viszont nagyon nehéz. Ellenállás tervezésekor a következő szempontokat kell figyelembe venni, illetve a specifikációban megadni:
- az ellenállás értékét,
- az értéktűrést,
- a maximális teljesítményt,
- a maximális feszültséget,
- a TK-t,
- a zajt,
- a parazita hatásokat (frekvencia karakterisztika),
- a stabilitást.
Topológia tervezésekor a következő képlettel számolható az eltemetett passzív ellenállások értéke:
ahol „
” a fajlagos ellenállás, ohm·mm; „l” a réteg hosszúsága, mm; „d” a réteg szélessége, mm; „v” a réteg vastagsága és
a négyzetes ellenállás.
A rétegellenállások fontos jellemzője a négyzetes ellenálláson kívül a hőmérsékleti tényező (Termikus Koefficiens - TK) értéke:
1/C
ahol „R” az ellenállás 25 °C-on mért értéke, „dR” a legalacsonyabb és a legmagasabb hőmérsékleten mért ellenállás-értékkülönbség, míg a „dT” a mérési hőmérsékletek különbsége. Az LTCC hordozók helyes működése sokszor megköveteli a kicsi vagy adott értékű TK értéket az R hálózatban. Az ellenállás rétegek TK értéke döntően a réteg és hordozó hő-kiterjedési mértékének a függvénye.
Az ellenállások értékének feszültségfüggését a feszültségtényező (VK) fejezi ki:
1/V
ahol „R” egy adott feszültségen mért ellenállásérték, „dR” a legalacsonyabb és a legmagasabb feszültségen mért ellenállás-értékkülönbség, míg „dU” a mérési feszültségek különbsége.
A működési paraméterek szempontjából fontos tényező az ellenállások stabilitása, mely az időegységre eső ellenállás-változást százalékban adja meg. Ez a változó nem lineáris az idő függvényében, ugyanis az ellenállás időbeni megváltozását az oxidáció és a belső rétegszerkezeti változások okozzák.
A rétegellenállásokra jellemző érték a teljesítménysűrűség (felületegységre eső teljesítmény), melynek értéke meghatározza egy adott hordozónál a réteghőmérsékletet, így döntően befolyásolhatja az ellenállások stabilitását. Amennyiben ismertek a teljesítmény paraméterek, az ellenállások hosszabbik (l) és rövidebbik (d) méretét az alábbi képlettel számolhatjuk:
; mm
; mm
; mm
ahol „d” az ellenállás rövidebb mérete, „l” a hosszabbik méret, „P” az ellenállás által leadott teljesítmény maximális környezeti hőmérsékleten, Pf a fajlagos teljesítmény, „Ri” a beállítatlan ellenállásérték, „Rn”=R□ a négyzetes ellenállásérték, „q” a felületi teljesítménysűrűség maximális környezeti hőmérsékleten.
Ha a számolások során bármely (l vagy d) érték a technológiai minimum (szitanyomtatásnál 200 μm) alatt van, azt meg kell növelni legalább a technológiai minimumra, majd ennek ismeretében kell a másik paramétert is növelni. Az 5 mm-nél hosszabb méreteknél a hordozó morfológiája is szerepet játszik. Optimálisak az ellenállás-méretek, ha az l/d arány közel van 1-hez, és a kisebbik oldal hossza 1 mm és 3 mm közé esik. A minimális méretek a termikus megfontoláson kívül a rétegfelviteli technológiától függenek.
Az ellenállások geometriai formáját tekintve számos topológiát támogatnak a számítógépes tervező szoftverek. Az áramkörön az alkalmazott geometriai formát elektronikai és fizikai paraméterek figyelembevételével tudjuk eldönteni. A következő ábrán láthatjuk a Graffy-HYDE tervezőszoftverben támogatott rétegellenállás-topológiákat.
HYDE tervező program által támogatott rétegellenállás topológiák
A fent bemutatott ellenállás geometriai formák kiegészíthetők hőkompenzált bekötésekkel, ezeket általában a vezető pályák tervezésekor kell kialakítani. Az alábbi ábra ilyen bekötéseket ábrázol egyszerű téglalap alakú rétegellenállásoknál.
Eltemetett ellenállásoknál alkalmazott hőkompenzált bekötő vezetékek
A parazita hatások csökkentése érdekében, ahol lehet, célszerű az egyszerű struktúrákat alkalmazni. A legegyszerűbb forma a téglalapforma. Tervezés szempontjából azonban már itt is sok szabályt kell betartani. A következőkben ezen szabályok közül sorolok fel néhányat a teljesség igénye nélkül:
- szitanyomtatással felvitt ellenállásrétegnél a vezető és az ellenállásréteg érintkezésénél az átlapolódás 125…250 μm hosszúságú kell, hogy legyen,
- kiégetés közben az ellenállásréteg értéke megváltozik, melynek fő oka, hogy az LTCC hordozóban lévő üveg kölcsönhatásba lép az ellenállás pasztával. Ez megváltoztatja az ellenállásréteg üveggel érintkező részének a vezetési tulajdonságait, négyzetes ellenállását és hőtágulási tényezőjét,
- téglalap alakú ellenállás hossz és szélesség tervezésekor figyelembe kell venni a 0,2 < l/d < 5 arányt. Amennyiben ebből a tartományból ki kell lépnünk, célszerű más négyzetes ellenállású pasztát használni, vagy áttérni a cilinder illetve meander geometriai formákra. A trimmelt cilinder formájú rétegellenállással az alkalmazott ellenállás paszta négyzetes ellenállás értékének akár a 20…30-szorosa is megközelíthető.
- az ellenállás terhelhetősége arányos a méretével, azonban a túl nagy helyfelhasználás esetleg a többi, azonos rétegen eltemetett komponens rovására mehet.
Az ellenállás rétegek szitanyomtatása során elkerülhetetlen a lenyomat vastagságának szórása. A rétegvastagság a szita meshszáma, az emulzióréteg vastagsága mellett függ a nyomtatókés sebességétől, nyomásától és a dőlésszögétől is. A vastagságot ezeken kívül befolyásolja a szita és a hordozó közötti távolság is. Az alábbi ábrán az ellenállás értékének változását mutatjuk be néhány paraméter függvényében.
Rétegellenállások értékeinek változása néhány paraméter függvényében
a) ellenállás változása a szita – hordozó távolságának függvényében; b) ellenállás réteg vastagságának változása a nyomtatási sebesség függvényében; c) ellenállás változása a kenőkés nyomásszögének függvényében; d) ellenállás változás a kés nyomási erő függvényében; e) rétegvastagság függvényében az ellenállás változás (DuPont 2031 paszta); f) rétegvastagság függvényében a hőmérsékleti tényező változása (DuPont 2031 paszta)
A fenti a) ábrán a rétegellenállások értékváltozása követhető nyomon a szita és a hordozó távolságának függvényében. Gyakorlatilag, minél jobban rányomódik a szita szövete a hordozóra, annál vékonyabb lenyomatot képez a paszta a hordozón, így az ellenállásréteg is vékonyabb lesz, ami nagyobb ellenállásértékhez vezet. Az optimális távolság 0.7…1 mm között van.
A fenti b) ábra a nyomtatási sebesség hatását mutatja a rétegvastagságra. Az 1. görbe egy lágyabb anyagú, míg a 2. görbe egy keményebb anyagú kenőkés hatását reprezentálja.
A fenti c) ábra a kés dőlésszögének ellenállás értékre gyakorolt hatását ábrázolja. Az LTCC technológiában a 45°-os kés dőlésszöget javasolják.
A fenti d) ábra a nyomtatási erő és a rétegellenállás értéke közötti összefüggést ábrázolja éles és elkopott nyomókés alkalmazásakor. Az éles kés jobban számítható nyomtatást eredményez.
A fenti. e) és f) ábra a DuPont 2031 ellenállás paszta rétegvastagság-ellenállásérték és rétegvastagság-TK érték összefüggéseit ábrázolja. A gyártó 3 pontban mérte az értékeket, ez alapján lehet következtetni különböző rétegvastagságok mellett a fent említett paraméterek változására.
Az LTCC technológiában a topológiai tervezés pontossága ellenére is nagy az így készített rétegellenállások értékszórása. Ennek okai egyrészt a változó környezeti paraméterek, másrészt pedig a vastagréteg technológiából ismert rétegnyomtatási eljárások bizonytalanságai. Egy adott áramkör gyártása előtt mindenképpen érdemes készíteni egy előgyártást, mely során az elkészült kis szériából egy értékszórási statisztika készíthető. A tényleges gyártás ennek a statisztikának a birtokában és a megfelelő módosítások beiktatásával jobban kézben tartható.
1.4. Rétegellenállások parazitahatásai
A rétegellenállás tervezése során nem szabad figyelmen kívül hagyni a parazitahatásokat. Az alábbi ábra szemlélteti egy rétegellenállás matematikai helyettesítő modelljét. A két szélső modul (L2;C2) az ellenállásréteg és a vezetőréteg kontaktus felületét modellezi, a középső modul (L1;C1) magát az ellenállást, míg a C3 kapacitások a dielektrikum hatását reprezentálják.
Az eltemetett rétegellenállások matematikai közelítő modellje
A parazita induktivitások és kapacitások
Nagyfrekvencián (>10 MHz) a kis értékű parazita induktivitásokkal már számolni kell. A rétegellenállások induktivitása az alábbi képlettel számolható:
, H
ahol μ0= 4π · 10-7; H/m, a szabad tér permeabilitása, „l” a rétegellenállás hossza mm-ben, míg „d” a szélessége szintén mm-ben.
A méretek csökkenésével az l/d arány nem változik, azonban az induktivitás lineárisan csökken. A hossz csökkentése, vagy a szélesség növelése az eddig elhanyagolt sorfejtés tagjait megnöveli. Cilinder és meander formáknál a saját induktivitás mellett a kölcsönös induktivitásokkal is számolni kell.
Magában álló egyenes ellenállás kapacitása igen kicsi. A kapacitás értékét megnöveli, ha az ellenállások nagy relatív permittivitású hordozón helyezkednek el. Több párhuzamosan vezetett ellenállás (ill. vezető) esetén nemcsak a szomszédos vezetékek kapacitása jelentkezik, hanem a részkapacitások értékeivel is számolni kell.
Ellenállások kontaktusai
Az ellenálláskontaktusok alapvetően két módon befolyásolják az ellenállásértékeket: a kontaktus által átfedett ellenállásréteg árameloszlása inhomogénné válik és a kontaktus és az ellenállásréteg közötti nagy ellenállású átmeneti réteg alakul ki.
Az áram inhomogén eloszlásának figyelembevételével a következő képlettel számolhatunk:
ahol „Rn”=R□, a négyzetes ellenállás ohm-ban; „rk” a réteg átmeneti ellenállása ohm·mm2-ben; „v” a lenyomat vastagsága μm-ben; „d” az átlapolás szélessége μm-ben;
1.5. Rétegellenállások hőmérséklet függése
Az eltemetett rétegellenállások elterjedésének egyik oka az ellenállások kicsiny hőmérsékleti tényezője (TK). A TK-t az eredeti ellenállás értékére vonatkoztatott ellenállás-változásként definiálják egy adott hőmérséklettartományban, ppm/°C-ban kifejezve. Számolására az alábbi képletet használhatjuk:
TK = ΔR/(R25·ΔT)·106; ppm/°C ,
ahol ΔR ellenállás-változás a ΔT hőmérséklet-változás eredménye, és R25 a 25 °C-os, szobahőmérsékletet reprezentálja.
Szélesebb hőmérsékleti tartományban vizsgálva kiderül, hogy alacsony hőmérsékleten negatív, magas hőmérsékleten pozitív ez a tényező. A szélsőérték helye függ a fajlagos ellenállástól, melynek néhány esetét a következő ábrán szemléltetjük.
A 300 Ohm-os; 1 Kohm-os és 20 Kohm-os rétegellenállások hőmérséklet függése
A rétegellenállások TK értéke ±100-tól ±300 ppm/°C határok között kell, hogy mozogjon, függetlenül az ellenállások tényleges értékeitől.
Az ellenállásokat fajlagos ellenállásuk és a hőmérsékleti együtthatójuk mérésével minősítik. Mivel ezeket a paramétereket befolyásolja a vezető huzalozás anyaga és a beégetési hőprofil, az adatlapon feltűntetett értékek csak a megadott technológiai paraméterek esetén érhetők el.
2. Eltemetett kapacitások az LTCC hordozókban
A síkkondenzátoroknál a kapacitás az alábbi képlettel számítható:
F
ahol e0 = 8,84·10-12 C2/N·m2, a vákuum permittivitása; „er” a dielektrikum permittivitása, C2/N·m2; „d” a dielektrum vastagsága, mm ; „A” a fegyverzet területe, mm2.
Egy kondenzátor tervezésekor számos paramétert figyelembe kell venni.
Az eltemetett kondenzátorok geometriai paraméteri:
- dielektrikum vastagság,
- fegyverzetek területe.
Az eltemetett kondenzátorok elektromos paraméterei:
- permittivitás,
- kapacitás,
- disszipációs faktor,
- átütési szilárdság,
- szigetelési ellenállás,
- a kapacitás hőmérsékleti tényezője.
Az eltemetett kondenzátor dielektrikum anyagaként általában BaTiO3, BaTiO3-epoxi, polimer-kerámia, epoxi-üveg keveréket használnak. A dielektrikum rétegek kialakítására többféle pasztatípust kínálnak a gyártók. Egy eltemetett síkkondenzátor három rétegből épül fel: dielektrikum rétegből és két darab fegyverzetből. A fegyverzet és dielektrikum rétegeket szitanyomtatással hordják fel és a szárítás, illetve préselés után a hordozóval együtt égetik ki.
Az eltemetett kapacitások tervezése és helyettesítő modellje
a) kapacitás-tervezési megoldások; b) Valós kapacitást közelítő matematikai modell
3. Eltemetett induktivitások az LTCC hordozókban
Jelenleg még kis mértékben használnak az LTCC technológiában eltemetett induktivitásokat (körülbelül 10%-a az eltemetett passzív elemeknek), ugyanis ilyen módon csak kis induktivitás értékek (néhányszor 10 μH) valósíthatók meg. Ezek az elemek finom rajzolatot (25-50 μm vonalvastagság), kis átmérőjű via-átvezetéseket (25-50 μm), és vékony vezetékek közötti híd távolságot (25-50 μm) igényelnek. Előállításukra kizárólag a szitanyomtatásnál finomabb technológiák alkalmasak (pl: speciális pasztafelvivő illetve rajzoló berendezések, és a paszták fotolitográfián alapuló felvitele).
A legtöbb esetben az eltemetett induktivitások rádiófrekvenciás alkalmazásokban kerülnek beépítésre, de az anyagjellemzők miatt szinte lehetetlen egyetlen rétegen megvalósítani ezeket. Az LTCC hordozóknál lehetőség nyílik 3d struktúrák létrehozására, melynek egy lehetséges elrendezését az alábbi ábrán mutatjuk be.
Háromdimenziós induktivitás struktúra az LTCC hordozóban
ahol: „lw” a vonal szélessége; „wd” az ablak mérete; „l” a struktúra magassága; „h” a hordozó aljától mért távolság.
Ezek a struktúrák jobb minőségűek, mint az egy rétegen elhelyezett, nagyobb méretű induktivitások, azonban ügyelni kell, hogy a táp-vezető rétegeket kellőképpen távolra kell tervezni az eltemetett induktivitásoktól, a parazitahatásokat így lehet mérsékelni. Nagyfrekvenciás alkalmazásoknál a skin-effektust figyelembe kell venni.
Az eltemetett LTCC induktivitásokat általában alacsony ellenállású ezüst vezető pasztákból valósítják meg. (Ha ezek hagyományos módon lennének kialakítva, a legtöbb alkalmazásban túl nagyok lennének az így létrejövő veszteségek.) A háromdimenziós eltemetett induktivitások előállítása a következő ábrán követhető nyomon, míg az azt követő ábrán az áramkörben eltemetett induktivitások kivitelezési megoldásait és matematikai modelljét tüntettük fel.
Eltemetett induktivitások gyártástechnológiája
Induktivitások az LTCC technológiában
a) induktivitás tervezési megoldások az LTCC áramkörökben; b) megvalósított háromdimenziós és egy rétegen elhelyezett induktivitások; c) valós induktivitást jól közelítő matematikai modell; d) induktivitás frekvencia függése