증폭기 칩, 필터, 밀봉 덮개를 갖춘 가상의 RF(radio frequency, 무선 주파수) 모듈을 생각해 보겠습니다. 세라믹 패키지는 빠른 신호를 전달하고 열을 내보내며 내부 소자를 보호해야 합니다. 세라믹 플랫폼 선택은 이 요구사항에서 시작합니다.
HTCC(high-temperature co-fired ceramic, 고온에서 세라믹과 배선을 함께 소성하는 방식)와 LTCC(low-temperature co-fired ceramic, 더 낮은 온도에서 함께 소성하는 방식)는 서로 다른 소성 공정 계열입니다. HTCC vs LTCC 선택에서는 문서로 확인한 세라믹, 도체, 형상, 조립 방식이 전기 경로, 열 경로, 밀봉 요구사항을 만족하는지 비교하고 조합을 선택하기 전에 각각의 근거를 요청하십시오.
사진: Bai 외의 Micromachines 17, 1173, 그림 8에 실린 LTCC(low-temperature co-fired ceramic, 저온 동시 소성 세라믹) 필터 연구 시제품. 2026년 10월 9일 발행, Creative Commons Attribution(CC BY, 저작자 표시 조건의 재사용 라이선스). 사진은 수정 없이 사용했으며 정확한 촬영일과 제작처는 보고되지 않았습니다. 맞춤 패키지가 아닌 필터 부품을 보여 줍니다.
1. 요구사항에서 시작해 세라믹과 도체를 비교하기
두 플랫폼 모두 co-firing(함께 소성)을 사용합니다. 세라믹 층과 내부 도체를 함께 구우며, 굽기 전의 얇은 시트는 tape casting(세라믹 슬러리를 얇은 시트로 성형하는 방법)으로 만듭니다. via(층간 도전 연결)는 구멍을 뚫어 금속 페이스트로 채우고, metallization(금속 패턴)은 각 층에 인쇄합니다. 적층 후 압착해 소성하면 sintering(소결, 열로 치밀화하는 과정)을 거쳐 하나의 고체가 됩니다. Kyocera의 다층 패키지 공정은 이후 도금과 금속 부품 brazing(브레이징, 접합되는 부품은 고체로 유지하면서 용융된 필러 금속으로 접합하는 방식)을 추가합니다.
alumina(알루미나)는 산화알루미늄이며, AlN(aluminum nitride, 질화알루미늄)은 다른 세라믹입니다. glass ceramic(유리 세라믹)은 유리와 세라믹으로 이루어진 재료 계열이며 구체적인 조성을 지정해야 합니다. Kyocera는 자사 LTCC를 알루미나와 유리의 조합으로 설명하며, 이 구성 덕분에 낮은 온도에서 소성하고 저항이 낮은 구리나 은 도체를 쓸 수 있습니다.
| 기준 | HTCC | LTCC |
|---|---|---|
| 세라믹 본체 | 알루미나. 일부 공급사는 AlN도 제시 | 유리 세라믹 계열. Kyocera의 사례는 알루미나와 유리의 조합 |
| 도체 금속 | 텅스텐(W) 같은 고융점 금속. 공급사 HTCC 배선 목록 기준 | 저항이 낮은 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au). 공급사 시스템에 따라 다름 |
| 소성 | 더 높은 온도. 분위기와 일정은 공급사 공정에 따름 | 더 낮은 온도. 일정과 분위기는 테이프와 페이스트에 따름 |
| 밀봉과 접합 | 공급사가 브레이징 호환 씰 링(seal ring, 세라믹 위에서 덮개가 접합되는 금속 프레임)과 금속 부품을 제시 | 등급에 따라 다름. 일부 구리 등급은 제한이 문서화됨 |
| 주의점 | 모델 비교에서 고주파 텅스텐 도체 손실 | 등급 간 유전 손실과 열팽창 차이가 큼 |
공급사별 사례로 NEOTech는 알루미나·AlN HTCC와 금·은·혼합 금속 LTCC 시스템을 제시합니다. 이 표는 결론이 아니라 확인할 질문의 목록입니다. 도체 구성과 등급은 공급사마다 다르며, 소성 온도는 부품을 만드는 조건일 뿐 사용 중 견딜 수 있는 온도가 아닙니다.
2. 전기 경로와 열 경로
RF 성능은 dielectric constant(유전율, 재료가 진공에 비해 전기 에너지를 얼마나 저장하는지), loss tangent(손실 탄젠트, 유전 손실의 척도), 도체 손실, 형상, transition(비아나 패키지 입출력부처럼 연결 구조가 바뀌는 지점)에 좌우됩니다. 계열 이름만으로는 이 중 어느 것도 정해지지 않습니다. 한 공급사의 LTCC 등급 목록만 보아도 2 GHz(2 gigahertz, 초당 20억 사이클)에서 대표 손실 탄젠트가 세 배 넘게 다르고, CTE(coefficient of thermal expansion, 온도 변화 1도당 상대적인 길이 변화)도 다르며 칩 쪽과 기판 쪽의 정합 우선순위도 다릅니다. 이는 재료의 대표값이지 완성 회로의 결과가 아니므로 밀리미터파(millimeter-wave, 자유공간 파장이 약 1~10밀리미터에 해당하는 약 30~300 GHz 대역)로 확장해서는 안 됩니다.
Kyocera 저자들의 논문은 발행일이 확인되지 않았으며, 선택한 재료와 형상 조합을 10 GHz에서 모델링합니다. 이 모델에서 금 LTCC 도체는 텅스텐 HTCC 도체보다 도체 손실이 낮지만, 중간 손실 LTCC 유전체는 선폭이 넓어질수록 합산 손실이 알루미나를 넘을 수 있습니다. 결과는 측정이 아니라 모델이며 transition 손실은 제외되었습니다. 이 논문은 순위가 아니라, 해당 조합에 맞는 모델과 실측 시험 구조를 요청해야 하는 이유로 사용하십시오.
열 경로는 별도의 문제입니다. 열전도율은 재료 특성이지만 칩 온도는 전체 경로에 달려 있습니다. die attach(칩을 고정하는 접합부), 세라믹 두께, 열 비아, 열 확산 금속, 계면, 냉각 경계를 함께 평가하십시오. 소성 방식 이름만으로 열 성능의 승자가 정해지지 않습니다. 신호와 전력은 feedthrough(밀폐 구조의 경계를 통과하는 전기 연결)를 통해 외함 벽도 지나며, 이는 다음 절에서 다룹니다.
3. 덮개, 밀봉, 피드스루, 수명
세라믹 본체만으로 기밀 부품이 되지는 않으며, 완성된 조립체가 결정합니다. 덮개(lid, 캐비티를 닫는 뚜껑), 씰 링(seal ring, 세라믹 위에 놓여 덮개가 접합되는 금속 프레임), feedthrough, 접합 공정, 시험이 모두 포함됩니다. Kyocera의 북미 페이지는 알루미나 HTCC와 일부 LTCC에 브레이징 호환 씰 링을 제시하되 구리 LTCC는 예외로 두며, 일본어 페이지는 구리 등급 세 가지에 대해 이종 재료 접합을 불가로 표시합니다. 이 페이지들만으로 해당 구리 등급의 브레이징 밀봉 공정이 확립되지는 않으므로 실제 공정을 확인하십시오.
seam welding(심 용접, 금속 덮개 둘레를 따라 롤러 전극으로 겹치는 용접점을 만드는 방식)은 많은 금속 덮개의 밀봉에 쓰입니다. AMADA WELD TECH는 병렬 심 실링을 금속 덮개를 금속 패키지 또는 세라믹 패키지의 금속 씰 링에 저항 접합하는 방식으로 설명합니다. 회전하는 두 개의 휠 전극이 둘레를 따라 이동하며 전류와 가압력이 겹치는 용접점을 만듭니다. 이는 공정 설명일 뿐 특정 세라믹 조합과의 호환성이나 달성된 누설률을 보여 주지는 않습니다. 완성품의 누설 시험 근거를 요청하십시오. fine leak와 gross leak 방법(작은 누설과 큰 누설 검사), tracer gas(누설을 찾는 데 쓰는 검출 가능한 기체), 합격 기준이 필요합니다.
수명은 별개의 질문입니다. 열 사이클, 습도, 금속 패턴 접착력, 비아 연속성은 실제 조합과 예상 사용 스트레스 및 수명 조건에서 입증되어야 합니다. 고전압 절연에는 지속적으로 인가되는 사용 전압, 규정된 시험 전압, 간격, 유전체 두께, partial discharge(부분 방전, 절연 전체를 관통하지 않는 국부 방전) 한계가 필요합니다. 전류는 도체와 비아의 한계, 그리고 실측 온도 상승으로 확인합니다. HTCC라고 이러한 성능이 보장되는 것은 아니며, LTCC라고 배제되지도 않습니다.
4. 생산 역할과 중국 관련 맥락
세라믹 패키지에는 본체 제작, 금속 부품 브레이징과 도금, 조립과 덮개 밀봉, 시험과 적격성 검증이 관여하며, 한 회사의 페이지가 네 가지를 모두 다루는 경우는 드뭅니다. 맞춤 패키지(내 칩에 맞춰 설계한 본체)와 완성 부품(기능이 정해진 카탈로그 부품)도 구분하십시오.
중국 기업의 공개 페이지는 서로 다른 역할을 보여 줍니다. 허베이성 스자좡의 Hebei Sinopack은 테이프 성형, 펀칭, 인쇄, 적층·압착, 소결, 도금, 브레이징을 포함한 알루미나와 AlN 다층 패키지 공정을 설명합니다. Shanghai Xintao Micro New Materials는 날짜가 없는 페이지에서 텅스텐 배선과 심 용접을 포함한 접합 옵션을 갖춘 HTCC 기판과 패키지를 게시합니다. 선전의 Sunlord는 이동통신과 기지국용 표면 실장 LTCC 저역 통과 필터(낮은 주파수만 통과시키는 부품)의 데이터시트를 2026년 5월 6일자로 개정해 공개했습니다.
이는 각 회사가 밝힌 역할일 뿐입니다. 중국에서 맞춤 LTCC 패키지를 제작할 수 있다는 것, 생산 능력, 적격성 검증, 가격, 구매자 접근성을 보여 주지 않습니다. Sunlord 필터는 완성 부품이지 패키지 서비스가 아니며, 대표 사진에도 같은 구분이 적용됩니다.
5. 다음 단계를 위한 다섯 가지 질문
이 질문은 어느 지역의 공급사에도 적용됩니다.
- 견적은 정확히 어떤 세라믹, 도체, 표면 처리를 전제로 하며, 어떤 소성 일정과 분위기가 적격성 검증되었습니까?
- 내 주파수 대역, 선로 형상, transition, 온도 범위를 다루는 모델이나 측정 자료는 무엇입니까?
- 내 die attach와 냉각 경계를 반영해 열 경로를 어떻게 모델링하고 측정했습니까?
- 어떤 덮개, 밀봉, feedthrough, 누설 시험 방법과 기준이 적용되며, 스트레스 후 결과는 있습니까?
- 제작, 밀봉, 시험은 누가 책임지며, 축별 공칭 수축률과 보정 및 완성 형상의 공차, NRE(non-recurring engineering, 일회성 설계와 금형 비용), 수율, 납기는 어떻습니까?
질문을 보내기 전에 주파수 대역, 전력, 전압, 전류, 캐비티 크기, 환경, 물량을 담은 요구사항 표를 먼저 작성하십시오. 관련 배경은 RF 모듈 패키징 선택지와 고전압 IC(integrated circuit, 집적회로)용 세라믹 패키지의 열과 절연 글을 참고하십시오.
6. 주요 출처
- Kyocera, LTCC 기판과 패키지란: 재료 정의, 등급별 특성, 접합 관련 표기.
- NEOTech, 세라믹 기판 플랫폼: 공급사별 알루미나·AlN HTCC 및 LTCC 도체 시스템.
- Kyocera North America, 세라믹 패키징 재료: 씰 링 접합 관련 설명.
- Kyocera 저자, 세라믹 송수신 모듈의 재료 선택: 모델링 기반 RF 비교.
- AMADA WELD TECH, 병렬 심 실러: 심 용접 공정.
- Hebei Sinopack, 회사 소개.
- Shanghai Xintao Micro New Materials, HTCC 기판 및 패키지 목록.
- Sunlord, SLFL 시리즈 데이터시트, 2026년 5월 6일 개정.
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