Prezentacja programu PowerPoint

TECHNOLOGIA GRUBOWARSTWOWA

Plan wykładu:

1. Informacje ogólne

Etapy wytwarzania

3. Układy wysokotemperaturowe

4. Układy niskotemperaturowe

(polimerowe)

Układy wielowarstwowe typu MCM

(LTCC)

stacking

laminating

filing vias

preconditionin
g

slitting

blanking

forming vias

printing

cofiring

post-firing

post-
printing

Etapy wytwarzania układu

LTCC

J.Kita 13th European Microelectronics and Packaging Conference, Strasbourg 2001

Du Pont 943-A5 Green

Tape

Low loss, lead free glass/ceramic tape compatible with

Au, Ag and mixed metal conductors

Dielectric constant at 10 GHz

7.4

Loss tangent at 10 GHz

0.001

Breakdown voltage

> 1 kV/25 μm

TCE

4.5 ppm/K

Density

3.2 g/cm

Camber

< 75 μm/in

Surface smoothness

< 40 μin

Thermal conductivity

4.8 W/mK

Via diameter

100 μm

Line/space resolution

100 μm

Fired thickness

112 μm

Since 1989 Murata has delivered over 950 million pcs of multilayer LTCC based

components

(LC Filters , Baluns, Couplers, Chip Antenna, RF Diode SW, Rx Devices)

SUBSTRATE

length and width

max 10 mm

thickness

1 – 2 mm

layer thickness

50 m (25, 100, 150 m optional)

CONDUCTOR

line width/space

100 m / 100 m

via diameter

130 m

RESISTOR

range

50  - 100 k

tolerance

5%

TCR

300 ppm/K

BURIED CAPACITOR

1 pF/mm

x layer

tolerance

5%

TCC

80  20 ppm/K

STRIP LINE INDUCTANCE

impedance

100  max

spiral or radial

100 nH max

Murata LTCC

RF receive device used in Sanyo PDC phone:

1.1 mm thick, 20 layers, integrated L and C, 3 $

SOREP LTCC

switch diplexer module for dual band GSM

Siemens mobile phone, 200 000 units/month 1.5 $ – 2 $ each

5 layers, integrated L, C for filter and diplexer

Chiang S-K, Proc. IEMT/IMC, Japan 2000

MURATA



fine line patterning

 micromachining of LTCC tapes

 lamination

 making of cavities, holes and channels

 bonding of LTCC tapes to other materials

LTCC processing for microsystems

FINE LINE PATTERNING



fine line printing



FODEL photosensitive pastes (etching of unfired films)



photoimageable paste (etching of fired films)



gravure printing method



laser patterning



jet printing



laser micromachining



numerically contolled milling

method



jet vapor etching



photolithographic patterning



using of photoformable LTCC

tapes



casting



embossing

MIC

ROMACHINING OF LTCC TAPES

MAKING OF CAVITIES, HOLES AND CHANNELS



deposition of thick films to compensate auto-

supported

structures



use of sacrificial materials



use of fugitive paste



bonding of fired LTCC tapes

J. Kita et al., European Microelectronics Packaging and Interconnection Symposium, IMAPS CRACOW

2002, 16-18 June

= 2P

0.1 mm width

0.5 mm width

1 mm width

Construction of channels

Influence of lamination pressure on channel quality

Thick-Film Microsystems Laboratory, Wroclaw University of
Technology, Poland

CZUJNIKI I

PRZETWORNIKI

Czujnik temperatury

Czujnik gazu

Układ grzejny

Układ chłodzący

Czujnik ciśnienia

Czujnik przepływu

Czujnik zbliżeniowy

Mikrozawór

Mikropompa

J. Kita et al.. European Microelectronics Packaging and Interconnection Symposium, IMAPS CRACOW

2002, 16-18 June

Układ chłodzący

cross-

section

water cooler

top view

Układ chłodzący (Micro Jet

Array)

K. Saxena et al., 14th European IMAPS Conf. 2003

Cross section of LTCC based MJA

Silicon based thermal test chip

Test set up

Micro Jet array

Top layers of MJA

Cross section of MJA cooling package

G. Wang et al., IMAPS Cer. Interconnect Technology Conf., Denver 2004

Block diagram of
proximity sensor

Coil geometry and

interconnection for

proximity sensor

Czujnik zbliżeniowy

Fabricated set with six multilayer proximity sensors

and its response to aluminum target.

M. R. Gongora-Rubio et al. Sens. Act.

2000

Inne zastosowania

Reaktor przepływowy PCR

Ogniwa paliwowe

Fotonika

Spektrometr

Obudowy MEMS i MOEMS

Osłony ceramiczne

95 C

52 C

72 C

D.L. Wilcox and M. Oliver, IMAPS ATW Providence RI,
USA, May 2002
Motorola Labs

Chou C.F. et al., Microel. Eng. 2002

Reaktor przepływowy PCR (

Polymerase

Chain Reactor)

Photonic

package

Principle of demonstrator module

K. Kautio et al., IMAPS Cer. Interconnect Technology Conf., Denver 2004

Demonstrator module

Schemat of modeled system

Photoimaged fiber grooves

Punched and laminated fiber

grooves on LTCC – V or U-shape

Laser die and fiber

Processing of photoimaged

alignment grooves

200

400

600

800

1000

200

250

300

350

400

Wavelength (nm)

(

Dia. =250 m

Separation = 190 m

Gas: XeI
V = 300 V
I = 150 A

Pressure = 20-60 Torr

Ceramic Micro Hollow Cathode Discharge

Integrated UV

Light Source

Collaboration with G. Eden, B. Vojak,

Univ. of Illinois, Urbana, Illinois

XeI*

B-X

253
nm

Iodine
206 nm

XeI*

B-A

320
nm

342
nm

D.L. Wilcox and M. Oliver, IMAPS ATW Providence RI,
USA, May 2002
Motorola Labs

Fotonika

(wyładowanie katodowe)

Ion Mobility Spectrometer

D. Plumlee et al., IMAPS Cer. Interconnect Technology Conf., Denver 2004

Fired prototype device

Tyndall gate segment

Multi-segment assembly of IMS

LTCC IMS segment layout

Novel

structures

K. Peterson et al., IMAPS Cer. Interconnect Technology Conf., Denver 2003

Integral windows

Window structure

Integral transparent window

Prototype

Screen printed and

direct write tubes

IMS tube with integral

resistors and electrodes

Integral transparent window

Rolled Ion Mobility Spectrometer

M. Massiot, B. Roesner, Proc.

14th Europen

IMAPS

Conference,

Friedrichshafen 2003

www.vtt.fi/ict/publica

tions

Obudowy

Obudowy układów MEMS

D.A. Ramsey et al., IMAPS Cer. Interconnect Technology Conf., Denver 2003

Optical cross-connect

Blocker LTCC substrate

Equalization and blocking device

Complete blocker subsystem

Equalizer/blocker schematic

Packaged 256x256 MEMS array

MEMS mirror arrays

OXC configuration

Laboratorium

Mikrosystemów

Grubowarstwowych

ul. Długa, budynek M3 http://www.tml.wemif.net

Tematy prac badawczych:

elementy bierne w modułach LTCC

generacja pól temperatury w strukturach grubowarstwowych

zintegrowane mikrosystemy przepływowe

elementy reaktora PCR (Łańcuchowa Reakcja Polimerazy)

zastosowanie technologii LTCC w optoelektronice

Laboratorium Mikrosystemów

Grubowarstwowych

Henryk Roguszczak

Andrzej Dziedzic

Marcin

Stefanow

Tomasz Zawada

Leszek Golonka

http://www.tml.wemif.net

Karol

Malecha

Piotr

Markowski

Edward

Miś

Grzegorz

Ostromęcki

Wojciech

Gryniewicz

odległość – 80 m

minimalna szerokość –
100 m

Wykorzystanie systemu

laserowego

przetwornik DC-DC

- korekcja rezystorów

- wycinanie otworów

- wykonywanie kanałów

- formowanie ścieżek

INFRA-RED SCANNING

SYSTEM

• The developed system consists of:

– High-speed IR detecting head
– XY table (10 m step)
– PC with data acquisition card

XY table

detecting head

• Basic parameters:

– Temperature range: 20-230C
– Accuracy: 2C
– Geometrical resolution: 300300

m

– Scanning area: 200200 mm

Thick-Film Microsystems Laboratory, Wroclaw University of Technology, Poland

Elementy bierne

Surface planar

component

Buried (embedded)

planar component

Electrodes

LTCC tape

Surface 3D

component

Buried 3D

component

Electrodes

LTCC tape

A g c o n d u c t o r p a s t e

L T C C T a p e

J. Kita et al., European Microelectronics Packaging and Interconnection Symposium,
IMAPS CRACOW 2002

DP 951 LTCC
tape

four-layer
structure

Channels in one
and two layers

Channels width:

100 m - 5 mm

Channels width:

100 m - 5 mm

Kanały

Zintegrowany mikrosystem
przepływowy

Płytka z m ikrokanałem
przys tosowanym do detekcji
s ygnału w układzie
transmis yjnym

V-rowek do m ontażu

ś wiatłowodów

Płytka z m ikrokanałem

przys tosowanym do
detete kcji fluores cencji

Ś wiatłowody

Mikroukład LTCC z detektorami optycznymi do pomiarów intensywności fluorescencji oraz absorbancji:

- wycięte laserowo mikrokanały o szerokości około 100 m,
- układ grzejny,

- czujnik temperatury,

- zintegrowane optyczne elementy detekcyjne

meander heat source

optimized

heater

Temperature field of heater

measured by IR thermo-

scanner

Układ grzejny

Tomasz Zawada

Współpraca :

•

University of Technology, Ilmenau (Niemcy) – Elementy bierne

•

Josef Stefan Institute, Ljubljana (Słowenia) - Mikrosystemy LTCC

•

University of Oulu (Finlandia) - Mikrosystemy LTCC, folie LTCC

•

Politechnika Warszawska (Wydział Chemiczny) – Mikrosystemy

przepływowe (grant KBN)

•

Akademia Medyczna Wrocław – PCR

•

Instytut Elektrotechniki Wrocław – warystory

•

Akademia Rolnicza Wrocław – dyspersyjność układów koloidalnych

1st joint ACerS/IMAPS

International Conference on Ceramic

Interconnect and Ceramic Microsystems

Technologies

(CICMT)

Baltimore, April 10-13, 2005

Document Outline