씨알에이치엠(CRHM)이 세라믹 소재와 잉크젯 프린팅 기술을 활용해 6세대(G) 통신 안테나용 초고주파 기판을 개발했다. 10㎓ 이상 초고주파를 사용하는 차세대 통신과 인공위성 안테나 대응으로 개발한 기술이다. 기존 기판 소재와 공정인 에폭시와 포토리소그래피도 대체했다.
CRHM은 6G용 28㎓ 안테나와 인공위성용 14㎓ 안테나용 기판 제조에 성공했다고 10일 밝혔다. 회사는 알루미나(Al2O3) 세라믹 분말과 레진(Resin)으로 제작한 잉크를 정확한 위치에 뿌리는 '드롭온디맨드(DOD)' 방식 잉크젯 프린팅 공정으로 절연체 막을 동박적층판(CCL) 기판에 형성했다고 설명했다.
주파수가 높을수록 데이터를 많고 더 빠르게 전송할 수 있다. 하지만 신호 손실과 속도 저하가 나타난다. 이를 개선하려면 고주파에 적합한 회로기판과 안테나 등 관련 소재부품이 필요하다.
현재 5G 통신의 주파수 대역은 6㎓다. 기존 에폭시 소재는 6㎓ 이상의 주파수 대역에서 삽입 손실값이 크다. CRHM은 절연체 소재인 세라믹과 생산단가와 공정시간을 단축할 수 있는 잉크젯 프린팅 공정으로 고주파에서 날 수 있는 단점을 개선했다고 강조했다.
김종희 CRHM 대표는 “세라믹은 차세대 고주파 통신 안테나 기판 절연체 소재로 꼽히는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)나 액정고분사(LCP)에 비해 저렴하면서도 대등한 수준으로 유전손실이 낮다”면서 “열을 활용하는 저온동시소성세라믹(LTCC) 공법의 깨지고 부서지는 한계도 잉크젯 프린팅 기술을 통해 소결하지 않고 극복하는 데 성공했다”고 설명했다.
잉크젯은 기존 기판 제작 방식인 포토리소그래피에 비해 회로 형성시간을 절반에서 3분의 2로 줄일 수 있다. 포토리소그래피가 인쇄회로기판(PCB)·터치스크린패널(TSP)·반도체 등을 제조할 때 전기회로를 형성하기 위해 증착·코팅·노광·현상·에칭 등의 복잡한 단계를 거치는 것과 달리 잉크를 고르게 분사하는 것만으로 공정이 완성되기 때문이다. 비용 절감 효과가 나타난다.
김 대표는 “중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU)용 기판의 전극 폭이 2~3마이크로미터(㎛)인 반면 고주파 안테나용은 70~150㎛으로 커서 잉크젯 프린팅 공정을 채택했다”면서 “초고주파 안테나용 기판은 CPU, GPU용과는 달리 강한 출력을 통해 방대한 데이터를 빠르게 전송하는 게 목적이기 때문에 전극 폭이 크다”고 설명했다.
업계에 따르면 초고주파 통신 안테나 시장은 2030년 100조원 규모에 이를 것으로 추정된다. 미국 로저스는 PTFE 소재를 활용해 국방산업 일부 안테나에 기판을 상용화했고, 일본 무라타제작소는 이 시장을 겨냥해 LCP 소재를 활용한 기판 양산에 2조5000억원을 투자한 것으로 알려졌다.
김 대표는 “국내에서는 시장이 열리기 전이라 우선 미국 시장으로 진출할 계획”이라면서 “국내에서도 시장 선점을 위해 기업들과 정부가 국가 역량을 집중했으면 한다”고 전했다.
김영호 기자 lloydmind@etnews.com
