積層セラミック技術 (HTCCおよびLTCC)

コンセプト

現在、エレクトロニクスや通信の分野で小型化の傾向が顕著になり、常により複雑なソリューションが求められるようになっています。従来の気密パッケージ(GTMS)のサイズを小型化できる新しい革新的なアプローチが必要とされてきました。

セラミックと金属の封止(CerTMS®)は、そのようなアプローチの代表的なものであり、さらなる発展の可能性があります。この封止方法では、さまざまな種類の電気的フィードスルーを特殊セラミック素材に組み込むことができ、電気システムと光電子システムを複合化しカプセル化できる新たな可能性を提供できます。

積層セラミックフィードスルーを用いた革新的パッケージソリューションの開発を推進する要因としては、次の項目があげられます。
  • 小型化
  • コスト削減
  • HF(高周波)用途
積層セラミックの製造

積層セラミックの製造には 同時焼成アルミナセラミックを使用します。このセラミックの生産工程では、特定の組成のセラミックーガラス粉末、少量の結合剤と溶剤を混合して、均質なスラリーを生成します。次にこのスラリーを成膜装置により均一な厚さ(約100 μm~500 μm)のシートに成形します。これを乾燥させ、いわゆるグリーンシートを得ます。このグリーンシートは簡単に切断したり、搬送のためにロール状に巻いたり、加工を施したりすることができます。

次の生産工程では、電気回路パターンを形成します。電気的構造的設計に基づき、グリーンシートを打ち抜いて 中空壁構造を形成し金属ペーストの充填が可能なビアを形成します。このビアにより、電気フィードスルーのための上下層間の電気的接合を形成します。グリーンシート上にはスクリーン印刷法により電気回路パターンを形成します。回路パターン形成には高融点金属ペーストを用います。

各シートで金属パターン構造を形成後、セラミックシートを積み重ね、ラミネート処理します。このプロセスにより、二次元的に各シートを接合しながら、最終的には気密性のある電気フィードスルーを備えた三次元構造を形成します。データ通信用途の場合、この三次元構造の断面の形が「T」字状になることが多いことから、完成したセラミック製電気フィードスルーのことをT-バーと呼んでいます。

積層セラミックは高温で同時焼成され、固体で気密性のセラミック部品を形成することができます。高温同時焼成セラミック(HTCC)の場合、表層のメタライズ金属表面に仕上げの金属コーティング(Niめっき、Ni/Auコーティングなど)を施せば、(AgCu共晶などを使用した)高温ろう付け処理や低温はんだ付け処理(AuSn共晶など)の処理を施すことができます。それにより、セラミックフィードスルー部品をさらに複雑な金属ハウジングと組み合わせ、さまざまな機械的機能や電気的機能、光学的機能、熱的機能をカスタマイズした極めて信頼性の高い気密パッケージを実現することができます。
長所:
  • さまざまな製造プロセスに基づいてカスタマイズされたソリューション。
  • 製品開発サイクルの開始時から行われる高度な設計支援による効率的なソリューション。
  • 各種の機械的シミュレーションツール、熱的シミュレーションツール(ANSYS、ABACUS)、光学的シミュレーションツール(ZEMAX)、電気的シミュレーションツール(HFSS、ADS)が利用可能。
  • 技術コンピタンスセンターを通じて、現地の製造施設による全世界のお客様へのサポート。
HTCCの特性:
  • 優れた機械的安定性。
  • 熱膨張係数が適合しているため、金属ハウジングへの組み込みが容易。
  • 高い熱伝導率。
  • 卑金属ペーストを使用。
  • めっき処理を追加することにより、表面へのはんだ付けやワイヤボンディングが可能。

LTCCの特性:
  • 低い誘電損失と高伝導度金属による優れた高周波特性。
  • 金属パターンの高い電気伝導度。
  • フラックスレスはんだ付けプロセスによる気密パッケージの実現。
  • 受動素子(抵抗、コイル、コンデンサ)の内蔵による小型化設計方法の提供。
  • 各種のテープ/金属ペーストシステムを活用し多様な製品オプションの利用が可能。
見本市 & イベント
30.
May
展示会 Materials, Veldhoven, Netherlands, 2018-05-30 - 05-31
26.
June
展示会 World Nuclear Exhibition, Paris, France, 2018-06-26 - 04-28
05.
September
展示会 CIOE - China International Optoelectronic Expo, Shenzhen, 中国, 2018-09-05 - 09-08
17.
September
展示会 Gastech, Barcelona, España, 2018-09-17 - 09-20
お問い合わせ
ショット日本株式会社
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