포스트 No.12 유리기판과 PCB의 특징 및 강점

 

반도체 시장에서 유리기판(Glass Substrate)은 기존의 PCB(Printed Circuit Board) 기판과 몇 가지 중요한 점에서 다르고, 특정 강점을 가지고 있으며, 이를 아래와 같이 정리할 수 있다.

유리기판의 특징과 강점

1. 고주파 특성:

▶ 낮은 유전 손실: 유리기판은 매우 낮은 유전 손실을 가지고 있어 고주파 신호를 다룰 때 신호의 손실이 적다. 이는 5G 통신, RF(Radio Frequency) 기기, 고속 데이터 통신 등에 유리하다.

▶우수한 절연 특성: 유리는 절연체로서 전기적 특성이 우수하여 고주파 특성을 개선한다.

2. 열적 안정성:

▶ 낮은 열팽창 계수: 유리기판은 열팽창 계수가 낮아 온도 변화에 따른 기판의 변형이 적다. 이는 정밀한 회로 패턴 유지에 중요하다.

▶ 우수한 내열성: 높은 온도에서도 물리적, 전기적 특성이 잘 유지된다.

3. 기계적 특성:

▶ 높은 경도와 강도: 유리는 매우 단단하고 강해 물리적 손상에 강하다. 이는 기판의 내구성을 높이는 데 기여한다.

4. 화학적 안정성:

▶ 내식성: 유리는 화학적으로 안정하여 부식에 강하다. 이는 장기적인 신뢰성을 높인다.

PCB 기판의 특징과 강점

1. 비용 효율성:

▶ 저렴한 재료비: PCB 기판은 주로 에폭시 수지와 같은 저렴한 재료로 만들어져 대량 생산 시 비용이 적게 든다.

▶ 능숙한 제조 기술: PCB 제조 공정은 오랜 기간 동안 발전해 왔기 때문에 생산기술이 안정적이고 비용 효율적이다.

2. 제작 용이성:

▶ 다층 구조 제작: PCB는 다층 구조로 쉽게 제작할 수 있어 복잡한 회로 설계에 유리하다.

▶유연성: 유연한(Flexible) PCB는 유연성이 있어 다양한 기기 형태에 맞출 수 있다.

3. 설계 유연성:

▶ 다양한 두께와 크기: PCB는 다양한 두께와 크기로 제작할 수 있어 설계의 유연성을 제공한다.

▶ 다양한 응용 분야: 가전제품, 컴퓨터, 자동차 전장 등 광범위한 분야에 적용 가능하다.


유리기판과 PCB 기판의 차이점

1 .재료:

▶ 유리기판: 주로 고순도 실리카(Silica Dioxide)로 만들어지며, 매우 높은 열적 및 화학적 안정성을 가진다.

▶ PCB 기판: 에폭시 수지와 유리 섬유의 혼합물인 FR4 같은 복합재료로 만들어지며, 상대적으로 유연하고 가공이 용이합니다.

[ ※ FR4는 PCB 제작에 널리 사용되는 복합 소재. 'Flame Retardant 4'의 약자로, 불연성(Fire Retardant) 소재이며, 전기적 절연성과 기계적 강도가 뛰어난 것이 특징이다. 주로 유리섬유(Fiberglass)와 에폭시 수지(Epoxy resin)를 혼합하여 만든다.]

2. 열적 특성:

▶ 유리기판: 높은 열적 안정성과 낮은 열팽창 계수를 가지고 있어 고온 환경에서도 변형이 적다.

▶ PCB 기판: 열팽창 계수가 높아 고온 환경에서 변형될 수 있다.

3. 전기적 특성:

▶유리기판: 매우 낮은 유전 손실과 높은 절연 저항을 가지고 있어 고주파 및 고속 신호 전송에 유리하다.

▶PCB 기판: 상대적으로 높은 유전 손실과 낮은 절연 저항을 가진다.

4. 표면 품질:

▶ 유리기판: 매우 평탄하고 매끄러운 표면을 제공하여, 고밀도 회로 및 미세 패턴을 구현하기에 적합하다.

▶ PCB 기판: 표면 품질이 상대적으로 거칠고 불균일할 수 있다.

5. 가공성:

▶ 유리기판: 매우 단단하고 취성(깨지기 쉬운 성질)이 있어 가공이 어렵고 비용이 많이 든다.

▶ PCB 기판: 비교적 유연하고 가공이 용이하여 대량 생산에 적합하다.

결론

유리기판과 PCB 기판은 각각의 특성과 용도에 따라 선택이 달라진다. 유리기판은 높은 열적 및 전기적 특성이 요구되는 고성능 응용 분야에서 특히 유리하며, PCB 기판은 대량 생산과 비용 효율성이 중요한 분야에서 널리 사용된다.