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适用于5G应用的光结构粉体
(转载:www.idcew.com)

多年来,微型化一直是电子工业的主要驱动力。这一点在陶瓷电路板上表现得尤为明显,因为陶瓷电路板的特性使其特别适合高频电路。日益苛刻的技术要求暴露了用于生产电路板导体的传统厚膜技术的局限性。然而,现在,新一代厚膜浆料及其光刻结构使制造5G应用所需的超高分辨率厚膜结构成为可能。此外,该工艺适用于大规模生产和工业应用,同时保持较低的投资成本和最低限度地延长生产时间。来自弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所IKTS的研究人员于11月12日至15日在慕尼黑的Productronica贸易博览会上展示了这种新产品(B2厅,228号展位)。


下一代移动互联网和移动电话即将到来:第五代,简称5G。韩国、瑞士和一些美国城市已经在使用5G。在德国,该标准的许可证于2019年6月拍卖。这项新技术还意味着,用于发射和接收信号的电子设备的结构必须比目前的情况精细得多。这同样适用于天线,在移至更高频率之前,天线的初始频率将为3.6 GHz。在小型化方面,目前用于生产这种电路的厚膜技术已经达到极限。就工业应用而言,50微米左右的分辨率是这种方法的绝对极限。简单地说,这意味着单个电子结构,如导体,至少有50微米宽。然而,5G标准需要20微米甚至更小的电路。

分辨率不超过20微米的结构

德累斯顿弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统IKTS研究所的研究人员与英国MOZAIK公司合作,现在已经能够解决这个问题。一份相应的许可协议于2019年6月签署。Fraunhofer IKTS公司的研究助理Kathrin Reinhardt博士解释说:“我们可以生产出分辨率不超过20微米的导体。”“该工艺适合大规模生产和工业应用,投资成本低。”这个过程是基于丝网印刷技术,这是标准的工业方法,所以公司可以继续使用他们现有的设备。丝网印刷的工作原理如下:将带有所需要的印刷图案的丝网置于基板上,然后将厚膜浆糊通过丝网上的开口进行压制,从而将图案应用于基板上。在接下来的步骤中,在基板上的层被干燥,然后在高温下烧结,这就形成了功能特性。然而,用于制造屏幕的不锈钢线不能比一定的最小厚度更薄。因此,丝网印刷只能用于创建最低分辨率为50微米的结构。

适用于5G应用的光结构粉体
显微比较显示不同的结构,范围在20到50微米之间。信贷:Fraunhofer-Gesellschaft
光成像粘贴——最多15-30秒

 

所谓的光电成像(PI)技术为标准过程增加了两个额外的步骤。莱因哈特解释说:“一旦厚膜结构在基板上干燥,我们就将掩膜与最后的结构置于基板之上。”然后用紫外线照射整个基板。光掩膜上的一种开孔模式允许紫外线通过基板上的厚膜层,在那里它可以固化膏体中包含的聚合物。基片下方没有任何开口的部分不会受到紫外线的影响,这意味着那里的聚合物仍然没有固化。下一个额外的步骤涉及使用水的湿化学开发过程。这一步除去了聚合物层中不能切割的部分——即聚合物层。,那些被掩模覆盖的区域——留下所有其他的部分附着在基板上。因此,之前的50微米宽的结构可以通过这个过程减少到所需的20微米,最终的结构由掩膜决定。这一过程现在恢复了通常的烧结基板的过程。虽然这一切听起来很复杂,但整个过程非常简单。莱因哈特说:“这两步总共只需要15到30秒。“它们可以很容易地整合到生产过程中。”PI浆糊已经可供用户使用

PI技术涉及到定制厚膜浆料的使用,这种浆料在紫外线照射下可靠地固化,但不会受到日光的影响。换句话说,一个昂贵的黄色房间是不需要的。PI专有技术包括对膏体成分的精确调整。例如,金属化浆料是由金属粉末(银、金或合金)组成,这些金属粉末会与紫外线固化聚合物和各种其他添加剂一起形成结构。如果膏体中有太多的金属,暴露在紫外线下的层将不能充分固化,结果在显影过程中会被从基板上冲洗掉。相反,如果聚合物太多,金属结构就会变得多孔,不再能发挥其功能。莱因哈特说:“我们在开发贴图时必须考虑两个额外的参数:不仅仅是功能,还有照明和开发的步骤。”弗劳恩霍夫学院的研究人员已经用含银或含金的膏状物实现了这一目标。现在他们正在研制铂和电阻贴。这项研究将于11月12日至15日在慕尼黑的Productronica贸易博览会(B2厅,228号展位)上首次亮相。

意大利公司Aurel正在开发合适的生产工厂,完全为弗劳恩霍夫IKTS公司的新型PI浆料量身定做。这些也将在Productronica (A2展厅,481展位)展出。Aurel公司的销售和市场经理Fabio Pagnotta解释说:“这项极有前途的技术可以很容易地集成到标准的厚膜工艺中,这是Aurel公司拥有50多年经验的领域。”“因此,我们选择推出一个高性能的单元,具有LED照明和喷射系统,用于小规模和大规模生产。Aurel系统可以作为一个独立单元使用,也可以作为一个集成在全自动生产线上的模块使用,它可以与标准厚膜生产线的典型周期保持一致。微细的线条和组合的结构代表了一种低成本的薄膜和固态设计,适用于高频和微波模块、传感器、芯片组件、3-D堆叠插入器和扇出基板。”

(转载:www.idcew.com)
 
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