Seite 30 - WIRTSCHAFTSSPIEGEL Thüringen

Technische Keramik

30

Mit den Vorteilen der modernen AVT-Technologie „LTCC“ – Low

temperature cofiring ceramics – erarbeitet sich die Micro-Hybrid

Electronic GmbH aus Hermsdorf derzeit interessante Märkte im

Maschinen- und Anlagenbau sowie für medizintechnische Anwen-

dungen und Spezialaufgaben in Automotive. Die LTCC-Technologie

führt zu einer enormen Bandbreite im Mikrosystem-Bereich, weil

sie auf kleinstem Raum mehrlagige 3D-Aufbauten bei höchster

Stabilität auf keramischen Trägern ermöglicht, die PCBs in Sachen

Langzeitstabilität, Zuverlässigkeit, Integrierbarkeit und Thermo-

mechanik weit übertreffen. In der Messtechnik für Abstand, Lage,

IR-Sensorik oder Gas- und Flüssigkeitsmessung sind die LTCCs für

Anwendungen bis zu 200°C einsetzbar. Hierbei sind weniger die

Keramik selbst, sondern meist die Bauelemente und AVT-Ma-

terialien der limitierende Faktor.

LTCC – Keramischer Spezialist

für raue Umgebungen

Zur Anwendung kommen die Mehrla-

genkeramiken zum Beispiel als hoch-

komplexe Schaltungsträger, Packaging-

elemente oder Multichip-Module, die

auch bereits funktionale Elemente wie

passive Bauteile, 3-D-Strukturen, Kanä-

le oder Hochfrequenzstrukturen enthal-

ten können. Wegen des ausgezeichne-

ten Verhaltens einiger LTCC-Materialien

bei hohen Frequenzen bis weit in den

zweistelligen Gigahertzbereich sind

Anwendungsfelder entstanden, wo die

sonstigen Vorzüge von Keramik um spe-

ziell diese Eigenschaft ergänzt werden.

So entstehen zum Beispiel Module für

Radarmesstechnik, Mobil- und Richt-

funk, Sende- und Empfangsgeräte für

Breitband- und Datenkommunikation.

Keramische Trägermaterialien sind für

solche Anwendungen die beste Lösung,

bei denen stabile und höchst zuverläs-

sige physikalische und elektrische Ei-

genschaften benötigt werden. Mit der

LTCC-Technologie können Schaltungs-

träger neben der thermischen Bestän-

digkeit sowohl chemische als auch Va-

kuumresistenz bieten, was attraktive

neue Anwendungsmöglichkeiten eröff-

net. Ihre gute thermische Leitfähigkeit

und geringe Ausdehnung sorgen dafür,

dass aufgebrachte Bauteile und Halb-

leiter weniger belastet werden. „Wir se-

hen eine der Stärken dieser Technolo-

gie im Bereich der rauen Umgebungen

auf Grund ihrer Resistenz gegen mecha-

nischen und thermischen Stress“, so

Thomas Bartnitzek, Teamleiter AVT, der

zu diesem Thema erst kürzlich einen

Workshop-Vortrag am Fraunhofer Insti-

tut Duisburg (IMS) halten konnte.

Der spezielle Prozess der LTCC-Fer-

tigung ist komplex und mehrstufig. Das

in Folienform vorliegende keramische

Rohmaterial wird zuerst durch Laser-

schneiden oder CNC-Stanzen mit Öff-

nungen und kleinsten Löchern verse-

hen, die später zu Kavitäten oder

vertikalen Verbindungen werden. Ein

hoher Miniaturisierungsgrad wird durch

bis zu 50 Mikrometer dünne Einzel-

schichten erreicht. Im Siebdruckver-

fahren werden die elektrischen Ver-

bindungen mit Pasten aus Palladium-,

Gold-, Silber- oder Platinlegierungen

aufgebracht. Für das 3D-Packaging

nutzt man die Möglichkeit, jede der

Einzelschichten geometrisch verschie-

den zu strukturieren und so nach dem

Stapeln und Verpressen die gewünsch-

te räumliche Form zu erhalten. Die

Micro-Hybrid Electronic GmbH verfügt

inzwischen über die Expertise von Auf-

bauten mit 40 Lagen, die auch passive

Bauelemente wie Widerstände, Kapa-

zitäten oder Induktivitäten sowie Wel-

lenleiter enthalten können. Das ab-

schließende Sintern der LTCCs findet

bei Temperaturen von knapp 900°C

statt. Der mehrstündige Sinterprozess

erfolgt in Spezialöfen. Wie beim PCB

und klassischen Keramikhybrid können

nun weitere Leiterbahnen und Wider-

stände aufgedruckt werden. Die verein-

zelten und getesteten Substrate werden

anschließend in Löt-, Bond- und Klebe-

verfahren bestückt, um ihre finale elek-

trische Funktion zu erhalten.

Die so entstandenen keramischen

Schaltungen sind in ihren Eigenschaf-

ten sehr langzeitstabil und erfüllen ex-

trem hohe Lebensdauererwartungen,

auch unter anspruchsvollen Umge-

bungsbedingungen. Besonders die her-

vorragenden HF-Eigenschaften machen

dieses Verfahren zu einem wichtigen

Zukunftsbaustein der Sensorik und Mik-

rosystemtechnik.

LTCC-PROCESSING

Blanking

Green Tape

Via Punching

Conductor Prin-

ting/Fine Line

Collating/

Stacking Process

Via Filling

Laminating

Trimming

Post Processing/

Post Firing

Singulation/

Final Test

Co-Firing

®

Micro-Hybrid Electronic GmbH

Heinrich-Hertz-Str. 8, 07629 Hermsdorf

www.micro-hybrid.de

Anzeige

Seite 30 - WIRTSCHAFTSSPIEGEL Thüringen - Ausgabe 01 / 2013