무수축 LTCC(저온동시소성세라믹) 공법

　무수축 저온동시소성세라믹(LTCC) 공법이 차세대 이동통신부품 핵심기술의 하나로 각광받고 있다.

　이동통신 부품은 800∼900℃ 온도 범위에서 구워내야 하지만 기존의 LTCC공법은 굽는 과정에서 서로 다른 성질을 가진 재료들의 수축률이 달라 정밀도가 떨어지는 단점이 있었다. 그러나 각종 재료들의 수축이 없는 LTCC공법의 탄생으로 이동통신부품의 경박단소화·다기능화·고주파화·모듈화 추세가 급진전될 전망이다.

　◇LTCC공법, 정밀도가 난제=LTCC공법은 전자 제품의 다기능화·경박단소화 등 요구에 대응하고자 적층공정과 함께 개발됐다. 즉 이동통신부품의 고집적화·고용량화를 위해서는 적층시트 내부에 회로를 설계해야 한다. 이 경우 구리·은 등의 금속을 세라믹과 동시에 소성해야 한다. 그러나 세라믹 소성 온도는 1200℃, 은·구리 등 금속의 녹는점 온도는 약 960℃로 다르다. 따라서 세라믹 소성 온도를 낮추고자 유리 재료를 50∼60% 가량 혼합해 소성하는 LTCC공법이 개발됐다. 하지만 소성 시 유리의 수축 때문에 이동통신부품 회로에 적지 않은 영향을 줘 정밀도가 떨어지는 단점이 있었다.

　일례로 이동통신부품의 고용량화를 위해 특정 값을 보이는 은을 이용, 전극 회로를 설계했을 때 소성 시 적층시트가 수축되면서 휨 현상이 발생해 제대로 된 용량이 구현되지 않는다. 특히 위성DMB 등에 이러한 부품을 사용하게 되면 서비스의 질이 현저히 떨어진다.

　◇무수축 LTCC공법의 등장=LTCC용 적층 시트가 가로·세로 방향으로 무수축의 특성을 띠게 되면 이동통신부품의 내부 회로에 영향을 주지 않는다. 특히 기존 LTCC 기술을 활용하면 이동통신부품의 2차 원 면적 오차 범위가 13±0.1%에 달하는 반면 무수축 LTCC 기술의 경우 2차원 면적 오차 범위가 0.2±0.01%로 극히 적어 고정밀도를 요구하는 이동통신부품에 적합한 것으로 평가되고 있다.

　또 무수축 LTCC는 다기능의 복합모듈 부품에 적합하다. 복합 모듈을 생산하기 위해선 서로 다른 기능의 세라믹 재료를 사용, 소성하게 되는데 이때 재료 간 수축률 차이로 인해 접합성이 떨어져 복합 모듈이 제 기능을 발휘하지 못한다.

　◇치열한 무수축 LTCC 개발 경쟁=독일 헤라우스·미국 듀폰에 이어 우리나라 벤처기업인 태멘이 뛰어들었다.

　듀폰은 이미 알루미나란 재료를 이동통신 부품 양면에 코팅하는 무수축 LTTC공법을 선보이고 있지만 소성 후 외관상 부품의 표면이 거칠어지는 단점이 있는 것으로 알려지고 있다. 이와 함께 소성과정에서 알루미나가 소각되는 등 불필요한 부자재 사용으로 생산 원가가 올라가는 단점을 안고 있다.

　이에 반해 한국의 태멘과 독일의 헤라우스가 선보인 LTCC는 부자재를 사용하지 않고도 무수축성을 띠는 기술로 알려져 부품 업체의 원가 경쟁력을 높여줄 것으로 기대된다. 특히 국내 업체가 보유한 무수축 LTCC는 독일 헤라우스가 이제 양산을 준비하고 있어 선진국 의존도가 높은 IT 재료 시장에서 선전이 기대된다.

　 안수민기자@전자신문, smahn@