Low-Temperature Co-Fired Ceramic (LTCC)-Filter werden aufgrund ihrer hervorragenden Leistung und Miniaturisierung häufig in HF- und Mikrowellenanwendungen eingesetzt. Zu den für die Herstellung von LTCC-Filtern verwendeten Materialien gehören:

1. Keramiksubstrat (Glas-Keramik-Verbundwerkstoff)

Hauptbestandteile: Aluminiumoxid (Al₂O₄), Siliciumdioxid (SiO₂) und glasbildende Oxide (z. B. Borosilikatglas).

Warum Beneficial?

Niedrige Sintertemperatur (~850–900 °C): Ermöglicht das gemeinsame Brennen mit hochleitfähigen Metallen wie Silber (Ag) oder Gold (Au).

Thermische Stabilität: Erhält die strukturelle Integrität unter thermischer Belastung.

Geringer dielektrischer Verlust (tan δ ~0,002–0,005): Verbessert die Signalintegrität bei hohen Frequenzen.

2. Leitfähige Materialien (Elektroden und Leiterbahnen)

Silber (Ag), Gold (Au) oder Kupfer (Cu):

Warum Beneficial?

Hohe Leitfähigkeit: Minimiert den Einfügungsverlust bei HF-/Mikrowellenanwendungen.

Kompatibilität mit der LTCC-Verarbeitung: Diese Metalle oxidieren bei den LTCC-Sintertemperaturen nicht übermäßig.

3. Dielektrische Additive (zur Abstimmung der Eigenschaften)

TiO₂, BaTiO₃ oder ZrO₂:

Warum Beneficial?

Einstellbare Permittivität (εεΣ ~5–50): Ermöglicht kompakte Filterdesigns durch Steuerung der Wellenlängenskalierung.

Temperaturstabilität: Reduziert die Frequenzdrift bei Temperaturschwankungen.

4. Organische Bindemittel und Lösungsmittel (temporäre Verarbeitungshilfsmittel)

Polyvinylalkohol (PVA), Acryl:

Warum Beneficial?

Erleichtert das Foliengießen: Ermöglicht das Formen der Keramik zu dünnen grünen Folien vor dem Brennen.

Sauberes Ausbrennen: Keine Ascherückstände nach dem Sintern.

Hauptvorteile von LTCC-Filtern:

Miniaturisierung: Mehrschichtintegration reduziert den Platzbedarf.
Hochfrequenzleistung: Geringer Verlust und stabile dielektrische Eigenschaften bis zu mmWellenfrequenzen.
Thermische und mechanische Robustheit: Geeignet für raue Umgebungen (Automobil, Luft- und Raumfahrt).
Designflexibilität: 3D-Strukturen mit eingebetteten passiven Elementen (Induktoren, Kondensatoren) sind möglich.

Aufgrund dieser Materialvorteile wird die LTCC-Technologie in den Bereichen 5G, IoT und Satellitenkommunikation bevorzugt.

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