Poröses LTCC als Substratmaterial für Höchstfrequenzradarsensoren

Abstract:
LTCC (low temperature cofired ceramics) Glaskeramiksubstrate werden aufgrund ihrer dielektrischen Eigenschaften bevorzugt als Substratmaterial für Höchstfrequenzanwendungen verwendet. Für den Frequenzbereich über 60 GHz wäre eine einstellbare Permittivität wünschenswert, um im Bereich der Verteilnetzwerke möglichst wenig Strahlungsverluste zu generieren, andererseits im Bereich der Patchantennen eine optimierte Abstrahlcharakteristik zu erreichen. In dieser Beitrag wird das LTCC-Material CT702 von Heraeus auf die Eignung zur Porosizierung untersucht, wodurch lokal die Permittivität gesenkt werden kann. Für den nasschemischen Ätzprozess wird Phosphorsäure bei unterschiedlichen Temperaturen und verschiedenen Konzentrationen untersucht. Die anschließende Messung der Permittivität erfolgt mithilfe von Ringresonatorern. Die Resonatoren werden lithographisch aus einer hochleitfähigen Silbermetallisierung hergestellt, die auf die entstandene poröse Oberfläche abgeschieden werden. Dafür wird eine gesputterte Schicht als Startschicht verwendet, um anschließend auf diese mit dem Pulse-Plating-Verfahren eine galvanische Schicht abzuscheiden. Bei der Hochfrequenzcharakterisierung werden die Resonanzen bis 85 GHz vermessen und mittels Feldsimulation auf die relativen Permittivitäten zurückgerechnet. Dabei lässt sich eine messbare Reduktion der Permittivität konstant über den gemessenen Frequenzbereich von epsilonr = 7,4 auf epsilonr = 6,6 ablesen.