ULTCC-Keramiken (Ultra Low Temperature Co-fired Ceramics)

ULTCC-Keramiken sind neuartige Mehrlagenkeramiken, die eine Vielzahl von Vorteilen aufweisen. Zum einen können ULTCCs bei sehr niedrigen Temperaturen von 400 °C bis 700 °C gesintert werden, wodurch sich ihr Herstellprozess sehr energieeffizient gestalten lässt. Zum anderen können aufgrund dieser niedrigen Sintertemperaturen günstige und umweltfreundliche Leitermaterialien für die Funktionalisierung verwendet werden. Es ist zudem möglich, elektrische Schaltungen und Packages in die Keramik einzubetten und einzusintern. Dadurch lassen sich Herstellungskosten reduzieren und somit das Einsatzspektrum von ULTCC-Komponenten bedeutend erweitern. ULTCC-Komponenten sind hervorragend geeignet als Umverdrahtungsträger elektronischer Bauelemente, für die Gehäuse- und Verkapselungstechnologie oder als Substrat für Anwendungen der Hochfrequenztechnik wie Antennen, Filter und Zirkulatoren.

Das Fraunhofer IKTS entwickelt RoHS- und REACH-konforme ULTCC-Materialien auf Basis von Glas/Keramik-Werkstoffen (glasgebundene Keramiken, Glas-Keramik-Komposite und Glaskeramiken). Dabei besteht die besondere Herausforderung darin, Binder- und Pastensystem sowie die Herstellprozesse so aufeinander abzustimmen, dass die Materialien im genannten Temperaturbereich co-sinterfähig sind.

 

Technische Kenndaten

 

  • Sintertemperaturen im Bereich von 400 °C bis 700 °C (Ausbrand der organischen Bestandteile bei 200 °C bis 300 °C)
  • Hochfrequenzeigenschaften: εr (4–50) und tanδ (0.005–0.0001) bei < 30 GHz
  • Thermische Eigenschaften: thermischer Ausdehnungskoeffizient 3–10 ppm/K; thermische Leitfähigkeit 1–20 W/mK
  • Integration von Leitbahnen (Ag/Al) und Halbleiterelementen (Si/SiC)
  • Hoher Freiheitsgrad bei der Anpassung von Materialeigenschaften
  • RoHS- und REACH-konforme Materialien und Prozesse

 

Leistungsangebot

 

  • Entwicklung bleifreier ULTCC-Materialien
  • Entwicklung ULTCC-basierter Halbzeuge (Pasten, Tinten, Folien) und Komponenten (z. B. für Hochfrequenzanwendungen)
  • Herstellung hybrider Substrate durch die Integration von leitfähigen, dielektrischen, magnetischen oder piezoelektrischen Materialien
  • Dielektrische Charakterisierung von ULTCC-Materialien (εr, tanδ)
  • Charakterisierung mechanischer und thermischer Eigenschaften
  • Untersuchung des Schwindungsverhaltens
© Fraunhofer IKTS
ULTCC-Materialien.
© Fraunhofer IKTS
ULTCC-Applikationen.