加熱ラボプレスはこのバランスを達成します。温度と圧力が層間のガラスセラミックコンポーネントの相互浸透を誘発する特定の熱間圧着環境を調整することによって。これにより、中空の内部機能を維持するために力を慎重に制限しながら、永久的な接合が作成されます。
LTCCラミネーションにおける重要な課題は、流路のような空の内部空間を維持しながら、永久的な接合を確保することです。成功は、圧力が層間界面を排除し、剥離を防ぐのに十分な高さでありながら、内部サポートが弱い構造領域を押しつぶさないように制御されていることを保証するために、保持パラメータを最適化することにかかっています。
接合のメカニズム
ガラスセラミックの相互浸透
加熱プレスは、個々のグリーンテープ層を単一のブロックに融合させることを主な目的としています。熱（通常約70°C）と圧力（約22 MPa）を印加することにより、機械はテープ内の有機バインダーを軟化させます。
界面の除去
この「熱間圧着」は、ガラスセラミック粒子を積層された層の境界線を越えて押し出します。この相互浸透は不可欠です。シート間の物理的な界面を排除します。
剥離の防止
この界面の除去が不完全な場合、基板は後続の焼成プロセス中に故障します。十分な圧力は、セラミックが焼結中に剛構造を作成する際に剥離を抑制するのに十分な層の統合を保証します。
内部形状の維持
流路の課題
高圧は接合には良いですが、内部流路や導波路を備えた複雑な設計には危険です。これらの領域には、基板の固体部分に見られる内部サポートがありません。
保持パラメータの制御
これらのチャネルを保護するために、プレスは最適化された保持パラメータ、つまり圧力と温度を保持する特定の時間を使用します。最大圧力が印加される時間を厳密に制限することにより、プレスはチャネル壁の崩壊を防ぎます。
トレードオフの理解：プレスの選択
一軸圧着 vs 等方圧着
複雑な形状の場合、印加される力の*種類*は力の量と同じくらい重要です。等方圧着はあらゆる方向から圧力を印加しますが、これは中空の空洞に悪影響を与える可能性があります。
端部変形の最小化
一軸加熱ラボプレスは、アンテナアレイのような事前に作られた空洞を持つ基板に一般的に好まれます。圧力は単一の垂直方向に印加されるため、等方圧着方法と比較して空洞の端部への変形が大幅に少なくなります。
導波路の保護
この方向制御は、導波路形状の正確な寸法を維持するために不可欠です。一軸圧着により、3D微細構造は全方向からの圧力で内側に歪むのではなく、設計仕様に忠実であり続けます。
目標に合わせた適切な選択
欠陥のないLTCC基板を実現するには、設計の複雑さに基づいて特定のパラメータを優先する必要があります。
- 主な焦点が接合強度の場合：ガラスセラミックの相互浸透を促進し、焼結剥離を防ぐために、圧力設定が十分であることを確認してください（例：22 MPa）。
- 主な焦点が中空チャネルの構造的完全性の場合：圧力時間を制限して保持パラメータを厳密に最適化し、内部サポートが弱い領域での崩壊を防ぎます。
- 主な焦点が空洞の幾何学的精度の場合：等方圧着装置ではなく一軸プレスを使用して、導波路や3D微細構造の端部変形を最小限に抑えます。
ラミネーションの精度は力だけではありません。それは、正しい方向に、正確な時間だけ、適切な量の力を印加することです。
概要表：
| パラメータ | LTCCラミネーションにおける役割 | 最終基板への影響 |
|---|---|---|
| 温度（約70°C） | 有機バインダーを軟化させる | ガラスセラミックの相互浸透を促進する |
| 圧力（約22 MPa） | 層間界面を排除する | 焼結中の剥離を防ぐ |
| 保持時間 | 力の持続時間を制御する | 中空チャネルの崩壊から保護する |
| プレスタイプ | 一軸 vs 等方圧着 | 一軸圧着は空洞の端部変形を最小限に抑える |
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参考文献
- Eszter Horváth, Gábor Harsányi. Optimization of fluidic microchannel manufacturing processes in low temperature co-fired ceramic substrates. DOI: 10.3311/pp.ee.2010-1-2.08
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
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