[비교컨텐츠] Co fired Ceramic HTCC Vs. LTCC

안녕하세요, 츄느(CHUNNEE)입니다. 

 

최근에 회사에서 일을 하면서 ceramic에 대한 공부를 짬짬이 하고 있다 보니 HTCC와 LTCC의 차이에 대해서 굉장히 궁금한 부분이 많아 공부하고 포스팅하게 되었습니다. 너무 전문적인 지식을 공유하기보다는 구분할 수 있는 방향으로 작성해 보겠습니다.

What is Co-fired Ceramic?

CC(Co-fired Ceramic)은 한국어로 공*소성 세라믹입니다. 마이크로스트립, 스트립 라인 등 신호 연결을 하기 위해 금속화 및 세라믹이 함께 소성되는 경질 기판 재료입니다. 온도에 따라 LTCC, HTCC로 저온, 고온으로 구분되고 특성과 활용 영역에 따라 사용할 수 있는 범위가 차이가 있습니다. 예를 들어 반도체 패키징 분야에서 다기능, 고 신뢰성의 회로기판이나 모듈을 제작할 수 있는 기술이기도 합니다. 

기본 재료에 소결조제를 첨가하여 세라믹 시트를 만들고 인쇄된 전극과 함께 적층하고 *소결 하여 제품을 만들게 됩니다.

 

다음 그림은 HTCC를 만드는 제조 공정입니다. LTCC도 위와 유사하며 기본 재료나 기타 전극 재료들이 차이가 있을 뿐입니다.

전극을 형성하고 소성, 소결 작업까지 한꺼번에 이루어지는 일체화 작업을 통해서 접착력을 강화하고 더 치밀하게 만들 수 있습니다.

▲ 세라믹 HTCC 제조 공정

*소성 : 쉽게 말해 구워 만들어지는 것으로 열처리를 통해 변형되는 것으로 보면 됩니다.

*소결 : 분말 입자들이 열변형 등을 통해서 하나의 덩어리가 되는 과정

 

Why, How use it is?

최근에는 반도체, LED, 이동통신(안테나, RF) 영역에서도 다양하게 활용되고 있습니다. 아래 이미지는 HTCC의 응용 제품인데, 반도체 패키징, LED 등 활용됩니다. LTCC의 경우, 우수한 전기적 특성 때문에 무선, 마이크로파 쪽 분야에서 많이 개발되어 활용되고 있습니다. 최근에 소형화 추세에 맞춰 다층 세라믹 적층하여 3D 형태로 제작이 가능해 다기능, 소형화 제품을 완성하기도 합니다.

어떤 제품이 확실히 낫다라기 보다는 상황이나 용도에 맞춰서 Ceramic 선택도 달라질 것으로 보입니다. 

유명한 기업으론 일본이 꽉 잡고 있습니다. Murata, Kyosera가 대표적입니다. 일본 산업의 발전되면서 재료, 공정 등 요소 기술에 대한 고도 기술이 있기 때문에 전통 있는 기업들이 많기 때문에 국내는 중견기업 수준으로 기술력이 많이 부족한 게 현실입니다. 하지만 향후에는 이런 고신뢰성 제품을 통해 의료기기, 국방용 전자, 적외선 센서, 우주항공 등 고부가가치 산업에서도 활용 가치는 무궁무진합니다. 기존에는 적용하지 못했지만 많은 기술력을 요하는 분야에서 활용하기 위해 요소 기술부터 많은 기술 개발이 필요할 것으로 판단됩니다. 
 

▲ 세라믹 HTCC 응용 제품

What is difference between HTCC and LTCC?

다음 표를 통해서 차이점을 한눈에 알아볼 수 있습니다. 그리고 추가 설명을 더 붙이겠습니다.

	HTCC	LTCC
기본 재료	알루미나, AIN	Al2O3+glass혼합
Temperature(ºc)	> 1500ºc	< 1000ºc
열전도성	유리	불리
내열성	유리	불리
기계적 강도	유리	불리
고주파 대응	불리(손실 큼)	유리(손실 적음)
내부 저항 대응	어려움	상대적으로 쉬움
내화학성	유리	불리
기타 특징	유전율 한계 있음	저유전율(높은 신호 전달) 낮은 유전 손실(신호 불안정 최소) 3D 패키징 유리함
활용	반도체 패키징 기판 LED 실장용 Probe card	RF, 안테나 모듈

추가 내용으로 HTCC는 회로 밀도가 높고, 고온, 높은 열전도, 내화학성, 기계적 강도가 강해 반도체와 같이 주변 환경에 민감한 기기를 보호하는 능력이 좋습니다. 다만 패키지 내부에 L, R, C 성분을 구성할 수 있는 LTCC 공법에 비해 L 성분만 구현이 가능하므로(내부 저항 형성 어려움) 3D 패키징의 유연성에서는 불리합니다.
그리고 일반적으로 디자인 검증, proto 샘플제작에 필요한 마스크 및 금형제작 그리고 특성시험을 포함한 초기 개발비용(NRE cost)은 LTCC에 비해 공정비용은 비슷하나 전극재와 시트재료의 차이로 재료비에서 유리합니다. (상황이나 비용 등 종합적으로 고려해서 판단해야겠죠??)

 

저는 반도체 종사자로 패키징과 테스트 분야에 관심이 많이 있습니다. 그러다 보니 세라믹 재질을 활용한 기판 제작을 많이 하게 되는데 HTCC와 LTCC의 차이가 계속 헷갈리고 궁금했기 때문에 이렇게 시간을 들여 공부를 하게 되었으니 다른 많은 분들도 참고가 되셨으면 좋겠습니다.

 

Reference

LTCC 참고 자료

HTCC 참고 자료