세라믹 PCB와 기존 FR4 PCB의 차이점

2024년 5월 23일

이 문제를 논의하기 전에 먼저 세라믹 PCB와 FR4 PCB가 무엇인지 이해해 보겠습니다.

세라믹 회로 기판은 세라믹 소재를 기반으로 제조된 회로 기판의 일종으로, 세라믹 PCB(인쇄 회로 기판)라고도 합니다. 일반적인 유리 섬유 강화 플라스틱(FR-4) 기판과 달리 세라믹 회로 기판은 세라믹 기판을 사용하여 높은 온도 안정성, 우수한 기계적 강도, 뛰어난 유전 특성 및 긴 수명을 제공합니다. 세라믹 PCB는 주로 LED 조명, 전력 증폭기, 반도체 레이저, RF 송수신기, 센서 및 마이크로파 장치와 같은 고온, 고주파 및 고출력 회로에 사용됩니다.

회로기판은 전자 부품의 기본 재료를 가리키는 말로, PCB(인쇄회로기판)라고도 합니다. 비전도성 기판 위에 금속 회로 패턴을 인쇄한 후, 화학적 부식, 전해동 도금, 드릴링 등의 공정을 통해 전도성 경로를 만들어 전자 부품을 조립하는 데 사용되는 기판입니다.

다음은 세라믹 CCL과 FR4 CCL의 차이점, 장점 및 단점을 비교한 내용입니다.

형질	세라믹 CCL	FR4 CCL
재료 구성 요소	세라믹	유리섬유 강화 에폭시 수지
전도도	N	그리고
열전도율(W/mK)	10-210	0.25-0.35
두께 범위	0.1-3mm	0.1-5mm
처리 난이도	높은	낮은
제조원가	높은	낮은
장점	우수한 고온 안정성, 우수한 절연 성능, 높은 기계적 강도 및 긴 수명	일반적인 재료 사용, 낮은 제조 비용, 쉬운 가공, 저주파 응용 분야에 적합
단점	제조 비용이 높고 가공이 어려워 고주파 또는 고출력 용도에만 적합합니다.	불안정한 유전 상수, 큰 온도 변화, 낮은 기계적 강도 및 습기에 대한 민감성
프로세스	현재 세라믹 열전도성 코팅(CCL)에는 HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM 등 5가지 유형이 일반적으로 사용됩니다.	IC 캐리어 보드, 리지드-플렉스 보드, HDI 매립/블라인드 비아 보드, 단면 보드, 양면 보드, 다층 보드

세라믹 PCB

다양한 재료의 응용 분야:

알루미나 세라믹(Al2O3): 절연성, 고온 안정성, 경도 및 기계적 강도가 우수하여 고출력 전자 기기에 적합합니다.

질화알루미늄 세라믹(AlN): 높은 열전도율과 우수한 열 안정성을 지닌 소재로, 고출력 전자 기기 및 LED 조명 분야에 적합합니다.

지르코니아 세라믹(ZrO2): 높은 강도, 경도 및 내마모성을 갖추고 있어 고전압 전기 장비에 적합합니다.

다양한 프로세스의 적용 분야:

HTCC(고온 코발트 소성 세라믹): 전력 전자, 항공 우주, 위성 통신, 광통신, 의료 기기, 자동차 전자 장치, 석유화학 및 기타 산업 분야와 같은 고온 및 고출력 응용 분야에 적합합니다. 제품 예로는 고출력 LED, 전력 증폭기, 인덕터, 센서, 에너지 저장 커패시터 등이 있습니다.

LTCC(저온 동시 소성 세라믹): RF, 마이크로파, 안테나, 센서, 필터, 전력 분배기 등과 같은 마이크로파 장치 제조에 적합합니다. 또한 의료, 자동차, 항공우주, 통신, 전자 등 다양한 분야에서도 활용됩니다. 제품 예시로는 마이크로파 모듈, 안테나 모듈, 압력 센서, 가스 센서, 가속도 센서, 마이크로파 필터, 전력 분배기 등이 있습니다.

DBC(Direct Bond Copper): 우수한 열전도율과 기계적 강도를 갖추고 있어 IGBT, MOSFET, GaN, SiC 등과 같은 고출력 반도체 소자의 방열에 적합합니다. 제품 예시로는 전력 모듈, 전력 전자 장치, 전기 자동차 컨트롤러 등이 있습니다.

DPC(직접 도금 동판 다층 인쇄 회로 기판): 고강도, 높은 열전도율, 우수한 전기적 성능을 특징으로 하는 고출력 LED 조명의 방열에 주로 사용됩니다. 제품 예로는 LED 조명, UV LED, COB LED 등이 있습니다.

LAM(레이저 활성화 금속화 하이브리드 세라믹 금속 적층판): 고출력 LED 조명, 전력 모듈, 전기 자동차 및 기타 분야에서 열 방출 및 전기적 성능 최적화에 사용될 수 있습니다. 제품 예시로는 LED 조명, 전력 모듈, 전기 자동차 모터 드라이버 등이 있습니다.

FR4 PCB