고급 세라믹 소재로 만든 기판은 기존 인쇄 회로 기판(PCB)에서는 달성할 수 없는 성능을 갖고 있으며, 가격이 저렴해지는 제조 기술의 발전 덕분에 항공우주, 국방, 의료, 자동차, 위성 시스템을 비롯한 점점 더 많은 응용 분야에서 장기적인 신뢰성과 높은 설계 유연성에 대한 요구를 충족할 수 있기 때문입니다.
특히 기존의 수지- 기반 PCB와 달리 HIC는 세라믹 기판을 사용하여 상호 연결된 기능 구성 요소를 통합하고 패키징을 제공합니다. 이 제품은 세라믹 재료의 장점-내열성, 내식성, 우수한 기밀성 및 장기-안정성을 계승합니다. 군사 및 항공우주에서의 초기 사용 외에도 이러한 특성은 신흥 시장에서 특히 중요합니다. 예를 들어:
우주위성: 일단 발사되면 수리나 부품 교체가 불가능하다. 공간에서 극심한 온도 변화에 직면한 PCB는 칩과의 CTE(열팽창 계수) 불일치로 인한 솔더 접합 불량뿐만 아니라 가스 방출, 노후화, 오염에 민감한 구성 요소 손상 등의 문제도 겪습니다.
심장 박동기: 일단 이식되면 고장이 나지 않아야 하며 수리를 위해 개봉할 수 없습니다. 복잡한-신체 환경은 외부 충돌 및 진동과 함께 위험을 초래합니다. PCB는 천천히 가스가 빠져나가고, 전선은 쉽게 부식되며, 솔더 조인트는 진동이나 외부 힘으로 인해 균열이 생길 위험이 있어-수년간 안정적인 작동을 견딜 수 없게 됩니다.
전기 자동차(EV) 인버터: 전력 모듈은 상당한 열을 발생시키며 내부 및 외부 소스 모두에서 기계적 응력과 진동을 견뎌야 합니다. PCB의 열전도도는 약 0.2~0.4W/m·K에 불과하고 기계적 강도도 부족합니다. 어떠한 실패라도 심각한 교통사고로 이어질 수 있습니다.
기판 재료의 관점에서:
알루미나(Al2O₃)는 뛰어난 비용 효율성과 내식성을 제공합니다.-
지르코니아{0}}강화 알루미나(ZTA)는 내충격성이 향상된 업그레이드된 알루미나로 볼 수 있습니다.
질화알루미늄(AlN)은 PCB보다 열전도율이 훨씬 높고 CTE가 낮아 온도 변화가 심한 환경에 특히 적합합니다.
질화규소(Si₃N₄)는 기계적 특성과 열적 특성의 균형을 유지하며 우수한 열충격 저항성, 낮은 유전 손실, 낮은 팽창 계수-를 갖추고 있어 다재다능한 성능을 발휘한다고{1}}칭합니다.
기타 틈새 세라믹 기판 재료로는 산화베릴륨(BeO), 멀라이트(3Al2O₃·2SiO2) 및 탄화규소(SiC)가 있습니다. 각각에는 상당한 단점이 있지만 고유한 특성도 있습니다. BeO는 열 전도성이 높지만 독성이 있습니다. 멀라이트는 유전율이 극히 낮지만 열전도도가 낮습니다. SiC는 전반적으로 우수한 성능을 제공하지만 반도체 특성으로 인해 집적 회로에서 신호 간섭을 일으킬 수 있습니다. 이러한 제한으로 인해 이러한 세라믹 기판은 매우 작은 맞춤형 애플리케이션에 거의 고정되어 있습니다.
하이브리드 집적 회로의 기본 플랫폼인 세라믹 기판은 레이저 가공과 같은 후속 공정을 거쳐 비아, 홈, 컷아웃을 생성하고 3D 구조 제작을 포함하여-새로운 전자 장치의 가능성을 열어줍니다. 이어서 금속화(후막, 박막), 이어서 전극 재료, 기판 및 전자 부품을 단일 단계로 소결하여 고도의 집적도를 달성하는 공{3}}공소성 기술(HTCC, LTCC)이 이어집니다.
HIC는 소비자 가전, 통신, AI 데이터 센터, 자동차(전기 자동차 및 자동차 전기화), 에너지 부문(풍력, 태양광)의 탈탄소화 추세에 따라 증가하는 반도체 칩 수요에 보조를 맞추고 있습니다. 이는 세라믹 기판 제조 및 정밀 가공 시장도 지속적으로 확대되고 있음을 의미합니다.