Charakterisierung und Optimierung von LTCC-Substraten und Metallisierungssystemen für Höchstfrequenzanwendungen

Auf Grund gesetzlicher Regelungen müssen ab 2013 zukünftige Radarsensoren für die „on board“ Umfeld- und Umgebungserfassung im automobilen Bereich sowie in der Luftfahrt das Frequenzband zwischen 77 - 79 GHz nutzen. Um eine hohe Effizienz der Sensoren zu erzielen, muss der Aufbau möglichst kompakt und verlustarm gestaltet sein. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neuartiger Ansatz entwickelt, Glaskeramik-Substrate im gebrannten Zustand mittels selektiven, nasschemischen Ätzens mit Phosphorsäure bis zu einer Eindringtiefe von 35 μm porosizieren zu können. Mit Hilfe dieses Verfahrens kann die Permittivität lokal erniedrigt werden, um so die Antennenverluste zu minimieren und eine heterogene Materialkombination mit organischen Substraten zu vermeiden. Hochfrequenzmessungen im Vergleich mit Simulationen zeigen eine Abnahme der Permittivität von ursprünglich 7,8 auf 5,2 mit einer Porosiziertiefe von 35 μm. Neben der Optimierung der LTCC-Substrateigenschaften wurden Dünnfilmmetallisierungssysteme aus Silber hinsichtlich ihres Einsatzes für Leiterbahnen auf LTCC-Substraten elektrisch charakterisiert. Um die Langzeitstabilität der auf LTCC neuen Dünnschichtstrukturen erfassen zu können, wurden Elektromigrationstests bei hohen Stromdichten und erhöhten Temperaturen durchgeführt, um Bedingungen zu schaffen, wie sie für eine beschleunigte Alterung benötigt werden. Die Messergebnisse sind stark von den Substrateigenschaften und der Textur des Silberfilms abhängig. Letztere wird nachhaltig durch die Sputterleistung beeinflusst.