세라믹 PCB: 설계 및 제조를 위한 완벽한 가이드

세라믹 PCB란 무엇인가요?

세라믹 PCB는 기존의 대신 무기 세라믹 기판을 사용합니다. FR‑4 유리섬유. 일반적인 기판 재료로는 알루미나(Al₂O₃), 질화알루미늄(AlN), 산화베릴륨(BeO) 등이 있습니다. 이러한 기판은 유기 라미네이트보다 열전도율이 훨씬 뛰어납니다. 또한 표준 알루미나의 경우 최대 350°C까지 견딜 수 있으며, SiC의 경우 이보다 훨씬 더 높은 온도까지 견딜 수 있습니다. 엔지니어들은 높은 열전도율, 고주파에서 안정적인 전기적 성능, 또는 실리콘 칩과 일치하는 열팽창 계수(CTE)가 필요할 때 세라믹 PCB를 선택합니다. 금속 코어 기판과 달리, 세라믹은 부품과 열 확산 재료 사이에 절연층이 없습니다. 부품이 세라믹 위에 직접 배치되므로 열 저항이 줄어듭니다. 이러한 직접적인 경로 덕분에 접합부 온도를 낮게 유지하고 제품 수명을 연장할 수 있습니다.

세라믹 PCB의 종류

주요 공정 계열은 세 가지가 있습니다. 각 계열은 서로 다른 성능 및 비용 목표에 적합합니다.

고온 공동 소성 세라믹(HTCC)

HTCC는 알루미나 기판에 텅스텐이나 몰리브덴과 같은 내화 금속 페이스트를 사용합니다. 우리는 그린 세라믹 테이프에 회로 패턴을 스크린 인쇄하고, 층을 적층한 다음, 환원성 가스(수소) 분위기에서 1600–1700°C로 소성합니다. 고온에서 세라믹과 금속이 소결되어 일체형 기판이 됩니다. HTCC는 소형이며 층 수가 많은 기판에 적합합니다. 그러나 극한의 소성 과정으로 인해 15–20%의 수축이 발생하므로, CAM 설계 단계에서 이러한 수축을 보정합니다. 내화 금속은 구리보다 저항률이 높기 때문에 HTCC 트레이스는 손실이 더 큽니다. 다층(최대 10층)이 필요하고 선폭이 넓어도 괜찮을 때 HTCC를 사용하십시오. 당사 공장은 수축 보정 후 100 µm의 선폭/간격(line/space)을 유지할 수 있습니다.

저온 동시 소성 세라믹(LTCC)

LTCC는 약 900°C에서 소성됩니다. 이처럼 낮은 온도 덕분에 금, 은, 또는 금-팔라듐과 같은 귀금속 페이스트를 사용할 수 있습니다. 기판은 유리-세라믹 복합 테이프로 시작됩니다. 도체를 인쇄하고, 레이저나 기계식 펀치를 사용하여 비아를 뚫은 뒤, 여기에 페이스트를 채워 넣고 층을 적층합니다. 산화 분위기 오븐에서 공동 소성 과정을 거치면 모든 구성 요소가 결합됩니다. LTCC는 HTCC보다 치수 제어력이 우수하여(수축률이 0.1–0.2%에 불과함) 더 미세한 선폭(일반적으로 75 µm 트레이스/스페이스)을 구현할 수 있습니다. 소성된 금속이 금이기 때문에, 솔더 습윤을 위해서는 특수한 패드 코팅이 필요합니다. 우리는 종종 ENIG (무전해 니켈-침지 금 도금) 최종 마감 처리로 사용됩니다. LTCC는 유전율이 균일하고 손실이 적기 때문에 RF 및 혼합 신호 응용 분야에서 뛰어난 성능을 발휘합니다.

후막 세라믹 PCB

후막 기술은 사전 소성된 세라믹 기판(일반적으로 96% 알루미나)을 기반으로 합니다. 전도성, 저항성 및 유전체 페이스트를 층별로 스크린 인쇄합니다. 각 층은 850–1000°C에서 소성됩니다. 도체 페이스트는 금 또는 은-팔라듐이며, 유전체 페이스트는 층 간 절연 역할을 합니다. 소성 후 레이저를 사용하여 저항값을 ±1% 공차 범위 내에서 정밀하게 조정할 수 있습니다. 후막 공정은 시제품 제작 및 중간 규모의 양산에 있어 가장 비용 효율적인 세라믹 공정입니다. 다층 후막 구리 기판은 현대적인 변형 기술로, 구리 페이스트를 인쇄한 후 질소 분위기에서 소성합니다. 이를 통해 금 페이스트의 비용 및 납땜성 문제를 해결할 수 있습니다. 후막 기판은 10–15 µm의 최종 구리 두께를 지원하며, 이는 최대 10 A까지의 대부분의 전력 회로에 충분합니다.

세라믹 PCB 소재 비교

적절한 세라믹을 선택하는 것은 열적 성능과 비용에 직접적인 영향을 미칩니다.

재료	열 전도성(W/m-K)	CTE (ppm/°C)	유전체 상수	최대 작동 온도 (°C)	대표적인 사용 사례
알루미나 96%	20–24	6.5–7.0	9.4	350	LED 모듈, 하이브리드 전원 장치
알루미나 99.6%	28–30	7.0	9.8	350	RF 기판, 칩 캐리어
질화알루미늄 (AlN)	170–230	4.5	8.8	400	고출력 GaN 증폭기, 전기차 인버터
산화베릴륨 (BeO)	260	6.4	6.7	450	군용 레이더 (유해 물질—특별 취급 필요)
실리콘 카바이드 (SiC)	120‑270	4.0	40	800+	극한 고온 센서

알루미나 96%는 최고의 가성비를 제공합니다. AlN은 가격이 약 3배 더 비싸지만, 50W 설계에서 접합 온도를 20°C 이상 낮춰줍니다. 이러한 추가적인 열 여유 덕분에 시스템의 평균 고장 간격(MTBF)을 두 배로 늘릴 수 있습니다. 당사 공장에는 4인치×4인치 및 6인치×8인치 패널 형태의 96% 및 99.6% 알루미나 블랭크가 재고로 비치되어 있습니다. AlN 블랭크는 요청 시 공급 가능하며, 납기 기간이 약간 더 소요됩니다.

세라믹 PCB의 주요 장점

탁월한 열전도율

FR-4의 열전도율은 약 0.25 W/m·K입니다. 일반 알루미나(24 W/m·K)조차도 열을 96배 더 빠르게 전달합니다. 질화알루미늄의 열전도율은 170~230 W/m·K에 달합니다. 이는 세라믹 위에 1온스의 구리 평면이 효율적인 열 확산기 역할을 한다는 것을 의미합니다. 예를 들어, 폭 2mm, 두께 0.3mm의 구리 트레이스가 100A의 전류를 흘릴 경우, 알루미나 기판 위에서는 주변 온도보다 5°C만 상승합니다. 반면 FR-4 기판에 동일한 트레이스를 배치하면 과열되어 박리 현상이 발생합니다. 세라믹 기판에 부품을 직접 장착하면 열전도 인터페이스 재료 층이 필요 없어져, 접합부에서 주변 환경까지의 총 열저항을 줄일 수 있습니다.

내열성

당사의 HTCC 및 후막 알루미나 기판은 350°C에서 지속적으로 작동합니다. SiC 기판은 800°C 이상에서도 작동합니다. 기존 FR-4의 유리전이온도(Tg)는 130–170°C이며, 200°C보다 훨씬 낮은 온도에서 연화되어 성능이 저하됩니다. 이러한 높은 내열성 덕분에 세라믹 PCB는 시추공 내 드릴링 공구, 미사일 유도 시스템, 자동차 엔진룸 내 센서 등에 없어서는 안 될 필수 부품으로 자리 잡고 있습니다.

열팽창 계수(CTE)가 낮은 실리콘 및 세라믹 패키지

실리콘 칩은 약 2.6 ppm/°C의 팽창률을 보입니다. 무리드 세라믹 칩 캐리어(LCCC)의 열팽창 계수(CTE)는 6~7 ppm/°C입니다. FR-4는 14~17 ppm/°C의 팽창률을 보입니다. 이러한 열팽창 계수의 불일치는 열 사이클링 과정에서 솔더 접합부의 피로를 유발합니다. 열팽창 계수가 6.5 ppm/°C인 세라믹 PCB는 패키지와 거의 완벽하게 일치합니다. 당사의 신뢰성 테스트 결과, 세라믹과 LCCC 간의 솔더 접합부는 균열 확산 없이 2,000회의 열충격 사이클(−55°C ~ +125°C)을 견뎌낸 반면, FR-4 상의 동일한 접합부는 500회 사이클 후에 파손되었습니다.

뛰어난 전기 절연성 및 고주파 성능

알루미나 상에서 절연 강도는 20 kV/mm를 초과합니다. 유전율은 온도와 주파수에 관계없이 안정적으로 유지되며, 손실 탄젠트가 낮습니다. 이를 통해 최대 20 GHz의 RF용 고임피던스 제어 트레이스를 구현할 수 있습니다. 혼합 신호 LTCC 기판의 경우, FR-4 설계에 비해 기생 정전용량이 거의 90%까지 감소할 수 있습니다. 이러한 감소로 인해 크로스톡이 줄어들고 아날로그-디지털 변환 정확도가 향상됩니다.

기계적 강도 및 장기 안정성

세라믹 기판은 취성이 있지만 높은 압축 강도(알루미나 ~2,000 MPa)를 지닙니다. 또한 연료, 산, 세정 용매로 인한 화학적 침식을 잘 견딥니다. 수분 흡수율이 거의 제로에 가까워 전기적 특성이 변하지 않습니다. 당사의 기판은 다음 요건을 충족합니다. IPC‑TM‑650 열화 현상 없이 내습성 시험을 수행할 수 있습니다.

고집적화 및 소형화

당사는 직경 0.06mm까지의 레이저 드릴링 마이크로비아를 사용합니다. 미세 라인 LTCC 공정(75 µm 라인/스페이스)과 결합하면 더 작은 면적에 더 많은 부품을 집적할 수 있습니다. 다층 동시 소성 공정을 통해 소성 과정에서 저항기, 커패시터와 같은 수동 소자를 기판 내부에 내장할 수 있습니다. 이를 통해 능동 칩과 커넥터를 배치할 표면 공간을 확보할 수 있습니다. 단일 LTCC 기판 하나로 여러 장의 FR-4 기판으로 구성된 어셈블리 전체를 대체할 수 있어, 무게와 부피를 줄일 수 있습니다.

다른 기판 대신 세라믹 PCB를 사용해야 하는 이유는 무엇일까요?

열전도도: 실제 수치

FR‑4: 0.25 W/m·K. MCPCB(알루미늄 백): 1‑2 W/m·K이지만, 여전히 유전체 절연층을 사용하기 때문에 열 전달의 병목 현상이 발생합니다. 알루미나 세라믹: 24 W/m·K이며, 절연층이 없습니다. 따라서 열은 소자 패드에서 세라믹 본체로 즉시 전달됩니다. MCPCB에 장착된 10 W LED의 접합 온도는 120°C에 달할 수 있지만, 알루미나에 장착된 동일한 LED는 100°C 미만으로 유지됩니다. 이러한 저온 작동 덕분에 루멘 유지 수명이 두 배로 늘어납니다.

가격 비교 및 총 소유 비용

세라믹 기판은 단위 면적당 비용이 더 비쌉니다. 2층 구조의 96% 알루미나 기판(100 × 80 mm)은 대량 구매 시(100개 이상) 단위 면적당 약 $0.8–1.2/cm²의 비용이 듭니다. 이에 상응하는 FR-4 4층 기판의 가격은 $0.10/cm²입니다. 하지만 시스템 비용 측면에서는 사정이 다릅니다. 세라믹을 사용하면 열 패드, 열 확산기, 대형 방열판이 필요하지 않습니다. 50W 전원 공급 장치의 경우, 냉각 하드웨어 및 조립 인건비 절감액이 개당 $10을 초과하는 경우가 많습니다. 또한 세라믹 버전은 현장 반품률도 낮춥니다. 제품 수명 주기 전체를 고려할 때, 세라믹은 총 소유 비용을 절감해 줍니다.

기술 사례: 세라믹이 빛을 발할 때

다음과 같은 경우에는 세라믹을 사용하십시오:

• 주변 온도가 높은 경우 접합 온도는 150°C 이하로 유지되어야 합니다.
• 이 설계에는 열팽창 계수(CTE)에 민감한 부품(베어 다이, 세라믹 패키지 IC)이 다수 포함되어 있습니다.
• 5 GHz 이상의 RF 성능이 필요합니다.
• 이 제품은 심한 진동이나 부식성 환경에 노출됩니다.
• 소형화를 위해서는 블라인드/매립 비아와 내장형 수동 소자가 필요합니다.

발열이 그다지 심하지 않고 비용이 가장 중요한 고려 사항이라면, MCPCB나 두꺼운 구리층이 적용된 FR-4로도 충분할 수 있습니다. 하지만 열적 한계에 도달하면 세라믹이 이 문제를 해결해 줍니다.

세라믹 PCB는 어떻게 제조하나요?

저희 공장에서는 네 가지 주요 생산 공정을 사용하고 있습니다. 각 공정에 대해 간단히 설명해 드리겠습니다.

HTCC 공정

1. 테이프 캐스팅: 알루미나 분말을 유기 결합제와 혼합한 뒤 얇은 미소성 시트로 성형합니다.
2. 블랭킹 및 비아 펀칭: 시트를 패널 크기로 절단하고, 펀치 또는 레이저 드릴링을 통해 비아를 뚫습니다.
3. 충전 및 인쇄를 통해: 비아를 텅스텐 페이스트로 채웁니다. 각 층에 도체 트레이스를 스크린 인쇄합니다.
4. 라미네이션: 가열기와 압력을 이용해 프레스 안에서 층을 쌓아 올립니다.
5. 혼소: 적층된 스택을 수소-질소 제어 분위기에서 1600–1700°C로 32–48시간 동안 가열한다. 이 과정에서 바인더가 연소되고, 세라믹이 금속과 함께 소결된다.
6. 후처리: 매립형 저항기는 레이저로 다듬습니다. 필요한 경우 표면 처리(ENIG, 침지 은도금)를 추가합니다.

LTCC 공정

동일한 공정을 거치되, 유리 세라믹 테이프와 금 페이스트를 사용하고, 공기 중에서 900°C로 소성합니다. 수소는 필요하지 않습니다. 비아 크기는 0.1 mm까지 줄일 수 있습니다. 스택 내부에 인덕터와 커패시터를 내장할 수 있습니다.

후막 공정

1. 사전 소성된 알루미나 기판을 사용하십시오.
2. 스크린 인쇄로 도체층(금 또는 은-팔라듐)을 형성한 후 건조시키고, 850–1000°C에서 소성합니다.
3. 절연용 유전체 층을 인쇄한 다음 소성합니다.
4. 각 층마다 이 과정을 반복합니다. 두꺼운 구리 필름의 경우, 질소 분위기에서 인쇄 및 소성합니다.
5. 필요한 경우 최종 오버글레이즈 또는 솔더 마스크를 도포합니다.
6. 레이저를 사용하여 저항값에 맞춰 트리밍합니다.

일반적인 후막 회로 기판 사양: 라인/스페이스 125 µm, 비아 직경 0.3 mm, 최대 4개의 도체 층, 층당 최종 구리 두께 10–15 µm.

직접 도금 구리(DPC) 및 직접 접합 구리(DCB)

이는 단면 또는 양면 기판에 적용할 수 있는 보다 간단한 방법입니다. DPC 공법은 세라믹 위에 구리 시드 층을 스퍼터 증착한 다음, 원하는 두께가 될 때까지 전기 도금합니다. DCB 공법은 질소 분위기에서 고온으로 알루미나 또는 AlN 위에 두꺼운 구리 포일(0.1~0.3 mm)을 직접 접합합니다. 당사는 LED 패키지에는 DPC를, 고전류 IGBT 모듈에는 DCB를 사용합니다. 두 방법 모두 최대 300 µm 두께의 구리층을 형성하여 뛰어난 열 성능을 제공합니다.

당사 공장은 4″×4″, 5″×5″, 6″×8″, 8″×10″의 표준 패널 크기를 취급합니다. 층 수는 후막의 경우 1~6층, HTCC/LTCC의 경우 최대 10층까지 가능합니다. 당사는 LTCC에서 75 µm, HTCC에서 100 µm의 라인/스페이스 간격을 구현합니다. 표면 마감 처리로는 ENIG, ENEPIG, 침지 은도금, 그리고 와이어 본딩이 가능한 순금 소프트 골드가 있습니다.

세라믹 PCB 설계 지침 및 DFM 체크리스트

도자기로 디자인할 때는 균열을 방지하고 수율 저하를 막기 위해 각별한 주의가 필요합니다. 저희 공장의 15년 경험을 바탕으로 가장 중요한 규칙들을 알려드리겠습니다.

Via-to-Edge 간격

가장 흔히 발생하는 결함은 기판 가장자리 근처의 비아 균열입니다. 세라믹은 취성이 강합니다. 다이아몬드 톱이나 레이저를 사용하여 패널화된 기판을 분리할 때 미세 균열이 내부로 확산될 수 있습니다. 모든 비아의 중심을 최종 기판 가장자리로부터 최소 2.0 mm 이상 떨어뜨려야 합니다. 설계상 비아를 더 가까이 배치해야 하는 경우, 물방울 모양 패드를 사용하여 보강하십시오. 패드 직경의 0.5배 길이의 물방울 모양 패드를 적용하면 균열 저항성이 크게 향상됩니다.

패드 및 홀 설계를 통해

모든 비아와 SMD 패드에는 티어드롭(tear-drops)을 적용하십시오. 이렇게 하면 기계적 응력이 분산됩니다. Class 3 신뢰성 등급의 경우, 최소 환형 링(annular ring)의 크기는 0.15 mm여야 합니다. 열 사이클링 시 응력이 집중되는 BGA 모서리 아래에는 비아를 배치하지 마십시오.

납땜 프로파일

세라믹은 열용량과 열전도율이 높습니다. 예열 과정이 매우 중요합니다. 당사의 조립 공장은 SAC305 솔더의 경우 2.5°C/초의 온도 상승 속도, 150–170°C에서 90초간 유지, 그리고 245°C의 최고 리플로우 온도를 적용합니다. 민감한 부품의 과열을 방지하기 위해 기판은 217°C 이상에서 단 45~60초 동안만 유지되어야 합니다. THT의 경우, 온도 조절이 가능한 납땜 인두를 사용하여 기판의 특정 부위를 국부적으로 예열하십시오. 절대로 화염을 직접 가해서는 안 됩니다.

부품 배치 및 취급

무거운 부품(변압기, 고전력 저항기)은 가장자리나 모서리에서 멀리 떨어진 곳에 배치하십시오. 대형 BGA 패키지의 경우, 세라믹 기판과 칩의 유기 기판 간의 열팽창 계수(CTE) 차이를 보정하기 위해 언더필을 사용하십시오. 수작업으로 취급할 때는 끝이 부드러운 ESD 방지 핀셋을 사용하십시오. 세라믹 가장자리는 날카로우므로 장갑을 착용하십시오. 당사 작업자들은 대형 패널을 이동할 때 진공 척을 사용합니다.

임피던스 제어 및 RF 트레이스

세라믹의 유전율(9.4–9.8)은 FR‑4(4.5)와 다릅니다. 일반적인 FR‑4 계산기가 아닌 적절한 전계 해석기를 사용하여 트레이스 치수를 항상 재계산해야 합니다. 두께 0.635 mm의 96% 알루미나 기판에 50 Ω 마이크로스트립을 구현할 경우, 트레이스 폭은 약 0.6 mm입니다. 당사는 최대 20 GHz까지의 차동 쌍에 대한 스택업 데이터 및 제어 임피던스 테스트를 제공합니다.

PTH 및 비아 필

당사는 공동 소성 과정에서 비아를 전도성 페이스트로 채웁니다. 후막 기술에서는 비아를 유전체로 채우거나 개방된 상태로 둡니다. 비아를 채우고 도금 처리해야 하는 경우, ‘비아-인-패드(via-in-pad)’ 설계를 지정해 주십시오. 당사는 미세 피치 BGA의 경우 연마 공정을 통해 표면을 평탄화할 수 있습니다.

세라믹 PCB의 응용 분야

메모리 모듈 및 고속 디지털

고속 DDR 메모리 모듈은 세라믹의 낮은 유전 손실과 열적 안정성 덕분에 이점을 얻습니다. 당사의 고객사들은 LTCC 기판을 사용하여 스큐를 최소화하면서 64비트 버스를 배선합니다. 일정한 유전율은 기호 간 간섭을 줄여줍니다.

수신/송신 모듈 (RF)

위성 통신 송수신기에는 저손실 기판이 필요합니다. 0.06 mm 레이저 비아가 적용된 알루미나 및 AlN 기판을 사용하면 소형 위상 배열 안테나를 구현할 수 있습니다. 50 W 위성 전력 증폭기의 경우, AlN 기판을 사용함으로써 최고 온도를 150°C 미만으로 유지할 수 있었습니다. 이 설계는 대류 냉각 없이도 진공 환경에서 안정적으로 작동했습니다.

다층 상호연결 기판

HTCC/LTCC를 활용하여 6층 기판 내부에 최대 30개의 내장형 수동 소자를 통합합니다. 이를 통해 4개의 FR-4 기판으로 구성된 스택을 하나의 세라믹 모듈로 축소할 수 있습니다. 항공우주 분야의 한 고객사는 이를 통해 무게를 70% 줄이고 연결 밀도를 5배 높였습니다.

아날로그/디지털 혼합 신호 PCB

기생 정전용량은 ADC 성능에 악영향을 미칩니다. LTCC를 적용함으로써 FR-4 기판상의 동일 회로에 비해 아날로그 및 디지털 섹션 간의 기생 정전용량을 약 90% 줄였습니다. 그 결과 기판의 노이즈 플로어가 12 dB 낮아졌습니다.

항공우주 및 항공전자공학

미사일 제어 시스템은 300°C의 주변 온도에서 작동합니다. 당사의 HTCC 기판은 수천 회의 충격 및 진동 사이클을 견뎌냅니다. 세라믹은 불활성 물질이기 때문에 콘포멀 코팅이 필요하지 않습니다.

자동차 및 전기차 전력 전자 장치

전기차 충전소는 AlN DCB 기판을 사용하여 200 A의 전류를 지속적으로 처리합니다. 온도 상승은 20°C 미만으로 유지됩니다. 이 기판은 IATF 16949 인증을 획득했습니다.

고출력 LED 조명

당사의 후막 알루미나 기판에 장착된 10W LED의 접합부 온도는 105°C로, 120°C의 한계치보다 훨씬 낮습니다. 반면 MCPCB에 장착된 동일한 LED의 접합부 온도는 130°C에 달합니다. 이러한 직접 접합 방식은 루멘 출력과 수명을 향상시킵니다.

세라믹 PCB 조달: 비용, 리드 타임 및 최소 주문 수량(MOQ)

현실적인 수치를 바탕으로 프로젝트 예산과 일정을 계획할 수 있습니다.

세라믹 PCB 비용 내역

• 2층 96% 알루미나, 후막 은 도체, 100×80 mm, ENIG 마감: 100개 단위당 $8‑12.
• 2층 96% 알루미나, 후막 구리: $10‑15/개.
• 4층 LTCC 금 도체, 동일 크기: $25‑40/개 (공정 단계가 더 많기 때문).
• LED용 1층 AlN DPC 기판: cm²당 $1‑2. 이 가격에는 금형 비용이 포함되어 있지 않습니다. 금형(스크린 금형, 포토마스크) 비용은 일반적으로 $500‑1,000이며, 당사는 이를 생산량에 따라 분할 상각합니다.

최소 주문 수량 (MOQ)

표준 후막 공정의 경우, 최소 10개부터 주문을 받습니다. LTCC 및 HTCC의 경우, 공동 소성 배치 크기가 고정되어 있으므로 최소 주문 수량(MOQ)은 50개입니다. 시제품 생산은 더 짧은 리드 타임으로 가능합니다.

리드 타임

• 후막 2층 시제품: 10~12 영업일 (레이저 트리밍 포함)
• LTCC 4층 시제품: 18~20 영업일
• 생산 주문: 수량에 따라 15~25일 소요
• 신속 서비스: 미리 재고로 확보된 블랭크 크기를 사용할 경우, 두꺼운 필름의 경우 5~7일 내 납품이 가능합니다.

Gerber 파일과 스택업 정보를 수령한 후 24시간 이내에 신속한 견적을 제공해 드립니다.

세라믹 PCB의 품질 및 신뢰성 기준

모든 세라믹 기판이 “신뢰성이 높다”고 단정해서는 안 됩니다. 인증 여부가 중요합니다.

IPC‑6012 클래스 3 인증

당사는 미션 크리티컬(mission-critical) 용도를 위해 IPC-6012 Class 3 규격에 따라 세라믹 PCB를 제작합니다. Class 3 규격에서는 열충격 시험 후 비아 단면에 대한 100% 검사를 요구합니다. 당사 공장에서는 −65°C에서 +150°C까지 6회의 열충격 시험을 수행한 후 비아의 미세 단면 검사를 실시합니다. 균열이나 내부 층 분리 현상은 절대 허용되지 않습니다. 외부 패드의 환형 링은 최소 0.050 mm 이상이어야 합니다.

당사에서 실시하는 추가 검사

• 288°C에서 10초간 솔더 플로트 테스트: 박리 현상 없음, 기포 없음.
• 와이어 본드 패드의 인발 강도가 5 gf 이상이어야 합니다.
• 이온 오염도: NaCl 환산 기준 1.5 µg/cm² 미만.
• 두꺼운 필름의 경우 500 V DC, 공동 소성 제품의 경우 1,500 V의 유전 내전압.

당사 공장은 ISO 9001 및 IATF 16949 인증을 취득했습니다. 또한 RoHS 및 REACH 지침을 준수하고 있습니다. 모든 다층 LTCC 기판에 대해 X선 검사를 실시하여 비아 정렬 상태를 확인합니다.

과제와 고려 사항

세라믹은 단순히 기존 제품을 그대로 대체할 수 있는 소재가 아닙니다. 신중한 설계가 필요합니다.

• 취성: 세라믹은 기계적 충격으로 인해 균열이 발생할 수 있습니다. 캔틸레버 방식의 장착은 피하십시오. 브라켓을 사용하거나 기판 전체를 금속 캐리어에 접착하십시오.
• 보드 크기 제한: 동시 소성 시 발생하는 뒤틀림 현상으로 인해 단일 패널의 최대 크기는 약 200×200 mm입니다. 이보다 큰 조립체의 경우 모듈식 설계를 사용해야 합니다.
• 맞춤형 자재의 리드 타임: 베릴륨 산화물 및 AlN 블랭크의 경우, 기판 제조업체로부터 납품까지 4~6주가 소요될 수 있습니다. 미리 계획을 세우시기 바랍니다.
• 납땜 공정: 예열하지 않으면 열충격으로 인해 기판에 균열이 생길 수 있습니다. 항상 납의 녹는점보다 100°C 낮은 온도까지 예열하십시오.
• 비용: 대량 소비용 제품의 경우, 세라믹 소재는 사양이 과도할 수 있습니다. 열적 또는 RF 성능상의 이점이 투자 비용을 상쇄할 수 있는 경우에만 사용하십시오.

자주 묻는 질문

세라믹 PCB에 납땜을 할 수 있나요?

네. 솔더는 ENIG, 은-팔라듐, 두꺼운 필름 구리 등의 표면 마감재에 잘 접착됩니다. 열충격을 방지하기 위해 로진 기반 플럭스를 사용하고 예열 온도를 적절히 조절하십시오. 골드 페이스트 LTCC의 경우, 솔더가 적절히 젖어들 수 있도록 패드에 ENIG 도금을 합니다.

세라믹 PCB의 유전율은 얼마입니까?

알루미나 96%의 유전율은 9.4~9.8이며, AlN은 약 8.8, BeO는 6.7입니다. RF 설계의 경우, 이 높은 유전율 덕분에 FR-4에 비해 동일한 임피던스를 유지할 때 더 좁은 트레이스를 사용할 수 있습니다.

세라믹 PCB의 최대 온도는 얼마입니까?

알루미나 및 AlN 기판은 350°C에서 연속적으로 작동할 수 있습니다. SiC 기판은 800°C를 초과합니다. 온도 한계는 대개 금속 페이스트(금은 녹지 않지만, 은은 직류 바이어스 상태에서 고온 시 이동할 수 있음)와 조립된 부품들에 의해 결정됩니다.

세라믹 PCB는 어떻게 절단하나요?

당사는 레이저 스크라이빙 또는 다이아몬드 톱 다이싱 공정을 사용합니다. 수작업으로 직선을 그어 꺾어낼 수는 있지만, 가장자리가 거칠어질 수 있습니다. 시제품의 경우, 공장에서 최종 윤곽 라우팅이 완료된 기판을 주문하시기 바랍니다.

세라믹 PCB의 두께는 얼마나 되나요?

표준 기판 두께는 0.25 mm, 0.38 mm, 0.5 mm, 0.635 mm, 1.0 mm입니다. 고전압 절연을 위해서는 최대 2.0 mm 두께의 기판도 사용할 수 있습니다.

FR-4와 비교했을 때 세라믹 PCB의 가격은 얼마인가요?

세라믹 기판은 단위 면적당 가격이 FR-4보다 5~30배 비싸지만, 열 관리 하드웨어를 제거하고 신뢰성을 높이면 시스템 전체 비용은 더 낮아질 수 있습니다.

세라믹 PCB는 2층 이상으로 만들 수 있나요?

네. HTCC와 LTCC는 4~10층 구조를 쉽게 구현할 수 있습니다. 내부에 수동 소자를 내장함으로써 기능 밀도를 높일 수 있습니다.

주요 내용

• 세라믹 PCB 기판(알루미나, AlN 등)은 FR-4보다 열 전도 속도가 100배 더 빠릅니다.
• 낮은 열팽창 계수(CTE)는 실리콘 및 세라믹 패키지와 일치하여 솔더 피로를 방지합니다.
• 적절한 제조 공정을 선택하십시오: 비용 효율을 중시한다면 후막 공정을, 정밀도/RF 용도라면 LTCC를, 극고온 다층 구조용이라면 HTCC를 선택하십시오.
• DFM 규칙 적용: 비아를 가장자리에서 2mm 떨어진 곳에 배치하고, 물방울 모양을 사용하며, 납땜 전에 예열하십시오.
• 기판 가격뿐만 아니라 총 비용을 고려하십시오. 세라믹 소재는 냉각 비용과 현장 고장으로 인한 비용을 절감해 줍니다.
• IPC-6012 Class 3 인증을 보유하고 현실적인 납기 일정을 제시하는 제조업체와 협력하십시오.

저희 팀은 15년 이상의 세라믹 PCB 제조 경험을 보유하고 있습니다. 소재 선정부터 시제품 검사까지 전 과정을 지원해 드립니다. 설계 파일이나 요구 사항을 저희 엔지니어에게 보내주시면 무료 설계 검토 및 견적 서비스를 제공해 드립니다. 가장 혹독한 환경에서도 안정적인 성능을 발휘하는 세라믹 기판을 공급해 드립니다.