28 GHz 대역 LTCC기반의 다층기판 기술을 활용하여 upper-mid 대역에서 사용가능한 초소형 대역통과필터를 설계함
- LTCC는 수동소자의 내장이 가능하여 모듈의 소형화와 저가격화가 가능하여 마이크로파 대역의 부품과 패키징에 사용되고 있으나 밀리미터파 대역에서는 국내의 업체의 밀리미터파 대역 설계기술이 부족하여 응용에 제한을 받고 있음.
- 특히 LTCC 기술은 다층기판을 활용하기 때문에 대역통과필터와 같은 수동소자의 제작에 활용하는 경우 소자의 크기를 획기적으로 줄여줄 수 있음.
- 이전에 LTCC의 다층 기판 특성을 활용하여 초소형 크기의 28GHz에서 동작하는 5G 이동통신용 대역통과필터를 개발하여 기술이전을 통하여 상용화를 진행중임.
- 그러나 국내 5G 이동통신 서비스를 제공하는 통신서비스사들이 28GHz 대역의 서비스를 제공하지 않기로 결정함에 따라서 28GHz에서 동작하는 대역통과필터의 시장이 열리지 않고 있음.
- LTCC 기술을 활용한 대역통과필터의 설계를 보완하여 다양한 주파수에서 동작하는 필터의 설계를 진행하였으며 특히 향후 6G 이동통신에서 활용이 예상되는 upper-mid 대역에서 동작하는 필터의 설계 기술을 개발하였음.
- 특히 당 설계기술을 활용하면 X-대역, Ku-대역, Ka-대역 등의 다양한 주파수 대역에서 동작하는 대역통과필터의 개발이 가능함.
- 또한 현재 국가에서 주도적으로 개발을 진행중인 6G 이동통신 서비스와 관련하여 핵심 부품을 조기에 개발 완료하여 공급함으로서 6G 이동통신 서비스의 조기 상용화에 기여할 수 있음.
- 현재 LTCC 기술을 활용한 RF필터 시장은 매년 10% 이상의 성장률이 예상되며 2030년 기준 6억 달러 이상의 시장규모를 이룰 것으로 예상됨.
- ETRI에서 개발한 LTCC 대역통과필터 기술을 산업체에 적용하여 국내 LTCC 산업의 밀 모듈 및 패키징 제품의 생산기반을 확립하고 이를 기반으로 제품의 상용화를 통하여 국내수요를 대체하고 해외시장에 진출하고자 함.
- 국내의 LTCC 산업 활성화를 통해서 RF 통신 부품 산업 기반을 조성함
- LTCC 기술은 고주파 대역에서 기존의 FR4기반의 소재보다 우수한 유전 특성을 가지는 세라믹 다층 기판을 활용하여 고주파 대역에서 저손실 특성을 가지며,
저항, 커패시터, 인덕터 등의 수동 부품을 기판 내부에 실장이 가능한 SiP(System in Package) 형태로 모듈의 소형화를 추진하여야 제품이 경쟁력이 있음
- LTCC 기술은 세라믹 기반의 기판을 이용하는 것으로 기존의 폴리머 기판에 비해서 유전율이 높기 때문에 필터를 구성하는 공진기의 크기를 줄일 수 있으며 다층기판을 사용하므로 공진기를 여러층에 적층이 가능하여 소자의 소형화에 유리.
- 주파수가 증가하면서 소자의 소형화가 가능해지고 또한 필터를 패키지를 집적하는 System-in-package 형태의 모듈제작이 가능해져서 전체 모듈의 소형화 및 저가격화가 가능
-IDT (interdigital transduver) 형태의 공진기를 활용하여 사분의 일 파장길이의 공진기를 활용하므로 필터의 크기를 줄일 수 있음.
- IDT 공진기 내부에 대역차단용 전송선로 공진기를 위치시켜서 통과대역 주변의 주파수 차단 특성을 향상 시킬수 있음.
- IDT 공진기를 평면이 아니라 3차원으로 배열하여 필터의 크기를 소형화 할 수 있음
upper-mid 대역 LTCC기반 대역통과필터 설계 기술
- 설계용 기판 물성: 유전율:5.9, tanδ: 0.002 (기술이전 업체보유 기판)
- Insertion Loss @7.75 ~ 8.4GHz : < 2dB
- Returen Loss @7.75 ~ 8.4GHz : > 15dB
- passband ripple @7.75 ~ 8.4GHz : < 1dB
upper-mid 대역 LTCC기반 대역통과필터 설계 기술
- upper-mid 대역 LTCC기반 초소형 대역통과필터 설계 기술 (마스크 도면)
- upper-mid 대역 LTCC기반 초소형 대역통과필터 구조 특허
- upper-mid 대역 LTCC기반 대역통과필터 시험결과서
- 관련 기술문서 (TM/TDP)
- LTCC기반 upper-mid 대역 6G 이동통신용 대역통과필터의 상용화를 통해 본격적인 국내 6G 서비스 활성화에 기여하고 적용 주파수 대역을 확대하여 해외 시장에 수출이 가능