Laser micromachined LTCC gas sensors

• Autorzy: Bieńkowski A. , Gaudyn J. , Zaraska K. , Rydosz A. , Maziarz W. , Malecha K.

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie obróbki laserowej do wykonania czujnika gazu w technologii LTCC

• Konferencja: Electron Technology Conference ELTE 2010. 10 ; International Microelectronics and Packing IMAPS-CPMT. 34 ; 22-25.09.2010 ; Wrocław, Poland
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

We present work related to producing conductive layers for LTCC gas sensors via laser patterning. The sensor structure is made of Heraeus CT700 substrate material, with three metallization layers: contact layer (Ag, bottom), heater layer (PdAg, middle) and electrode layer (Ag, top). On the top layer, a gas sensitive layer is subsequently deposited in a separate thin-film process. All of the metallization layers are produced by the process of selective laser ablation, i.e. first a uniform paste layer is screen printed on the substrate and then a Nd:YAG laser (λ=355 nm) is used to selectively ablate the conductor material, producing a desired pattern. A careful selection of laser machining parameters ensures that all of the conductor material is ablated while minimizing the losses of substrate material. The sheets are subsequently stacked, laminated and cofired. The laser patterning method compares favorably with screen printing, allowing us to produce high density patterns (line width 70-100 µm), with errors on the level of 10 µm. Furthermore, it eliminates the photochemical process of screen preparation, which makes it an attractive choice for rapid prototyping applications. Optical microscopy and precision X-ray imaging are used to determine the final geometry of fired structures.

PL

W artykule opisano zastosowanie obróbki laserowej do wytwarzania ścieżek przewodzących w technologii LTCC. Zaprezentowano strukturę czujnika gazu wykonaną z trzech warstw folii ceramicznej Heraeus CT700, na których znajdują się ścieżki przewodzące. Warstwa gazoczuła naniesiona została na elektrody w osobnym procesie cienkowarstwowym. Wzory warstw metalizowanych wykonano wykorzystując selektywną ablację laserową tzn. na podłoże nadrukowano jednorodne pola pasty przewodzącej, a następnie przy pomocy lasera Nd:YAG o długości fali 355 nm usunięto zbędne obszary pasty, uzyskując pożądany (zaprojektowany) wzór. Staranny dobór parametrów pracy lasera pozwolił na całkowite usunięcie pasty przewodzącej z powierzchni surowej taśmy ceramicznej przy minimalnych stratach materiału podłoża. Uzyskiwanie wzorów metodą selektywnej ablacji laserowej jest wygodną alternatywą dla procesu sitodruku, zwłaszcza na etapie tworzenia prototypu, gdyż eliminuje potrzebę wykonywania nowego sita przy każdej modyfikacji projektu. Ponadto pozwala na otrzymywanie bardzo precyzyjnych wzorów (szerokość linii 70-100 µm) z dokładnością na poziomie 10 µm. Do kontroli geometrii gotowych struktur LTCC wykorzystano mikroskop optyczny oraz precyzyjne obrazowanie promieniowaniem rentgenowskim.

Słowa kluczowe

EN

LTCC; laser micromachining; heaters; gas sensors

PL

LTCC; obróbka laserowa; czujnik gazu; grzejnik

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 52, nr 3
• Strony: 90--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., wykr.

Twórcy

autor

Bieńkowski A.

autor

Gaudyn J.

autor

Zaraska K.

autor

Rydosz A.

autor

Maziarz W.

autor

Malecha K.

• Instytut Technologii Elektronowej - Oddział w Krakowie, Kraków

Bibliografia

• [1] Golonka L. J.: Applications of LTCC Ceramics in Microelectronics. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2001.
• [2] Pisarkiewicz T. et al.: Microsensor based on low temperature cofired ceramics and gas-sensitive thin film. Thin Solid Films 436, 2003, 84-89.
• [3] Tetrycz H. et al.: New design of an SnO2 gas sensor on low temperature cofiring ceramics. Sensors and Actuators B: Chemical, Volume47, Issues 1-3, 1998, 100-103.
• [4] Peterson, K. A. et al.: LTCC in microelectronics, microsystems, and sensors. Proc. 15th Int. Conf. Mixed Design of Integrated Circuits and Systems 2008. MIXDES 2008, 19-21 June 2008, Poznań, Poland, 23-27.