LTCC-Hochfrequenzschaltungen und Antennen bis 100 GHz

Keramische Werkstoffe sind mit ihren optimalen HF-Kenndaten (ϵ_r, Tan б) bei gleichzeitig hoher thermischer Leitfähigkeit zur Entwärmung der HF-Elektronik die optimale Wahl. Multilayerkeramiken bieten hierfür eine attraktive Lösung, da innerhalb der Keramik Umverdrahtungen oder zur Signalkonditionierung notwendige Widerstände und Kondensatoren eingebettet werden können. Durch die Herstellung in größeren Panelstrukturen und die Tauglichkeit zur Massenproduktion stellen HF-Komponenten dieser Art auch eine wirtschaftlich sinnvolle Alternative dar.

Ein Beispiel einer im IKTS hergestellten in 6x6 Zoll gefertigten Hochfrequenzstruktur aus dem Material DuPont-9k7 zeigt die Abbildung 1.  

Entscheidende Faktoren zur Herstellung von keramischen HF-Strukturen sind die Auswahl und Charakterisierung von geeigneten Materialien zur Integration sowie die Optimierung der Fertigungstechnologien zur Erzeugung konturtreuer und passgenauer HF-Strukturen. Besonderes Augenmerk ist auf die geometrische Genauigkeit der gedruckten Strukturen und der erzeugten Kavitäten zur Aufnahme der HF-Halbleiter zu legen.

Die Abbildungen 2 und 3 zeigen Beispiele für im IKTS gefertigte optimierte HF- Strukturen.

Ein großer Vorteil der Multilayerkeramiken im Vergleich zu den standardisierten Rogers-Materialien ist, neben der Möglichkeit zur Einbettung von passiven und aktiven Bauelementen in Kavitäten und innerhalb der Keramik, die Fähigkeit zur Fertigung komplexer freitragender dreidimensionaler Strukturen. Ein Beispiel dafür zeigt die Abbildung 4 mit parallelen freitragenden Vivaldi Antennen auf einem Substrat mit integrierter Stufe.