일본 수입 의존해온 반도체 소재 '에폭시 밀봉재' 국산화

생산기술연 "열팽창 제어 성능 우수"…삼화페인트공업, 톤 단위 생산

한국생산기술연구원은 반도체 패키징 공정에 쓰이는 에폭시 밀봉재 제조 원천기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

반도체 패키징은 회로가 새겨진 반도체 칩에 전기적 연결을 해주고 외부 충격으로부터 안전하게 보호하는 밀봉 공정이다.

에폭시 수지는 반도체 칩을 밀봉해 열이나 습기 등으로부터 보호하는 역할을 하는데, 대부분 일본산 제품을 수입하고 있다.

세계시장 규모가 1조5천억원 정도로, 반도체 공정에 사용되는 유기 소재 가운데 가장 크지만 대일 의존도가 87%에 달했다.

연구원은 일본산 제품보다 열팽창 제어 성능이 우수한 에폭시 밀봉재를 국산화하는 데 성공했다.

반도체 패키징 공정 신뢰성을 높이기 위해서는 에폭시의 열팽창 계수(온도 상승에 따른 부피 변화 값)를 줄이는 것이 중요하다.

일본산 상용 에폭시는 반도체 칩보다 훨씬 높은 열팽창 계수 때문에 패키징 과정에서 부품이 휘는 등 불량이 생기는 문제가 있었다.

전현애 박사 연구팀은 새로운 화학 구조의 에폭시를 설계, 세계 최고 수준의 낮은 열팽창 계수를 갖는 에폭시 소재를 제작했다.

기존에는 보충재인 실리카 함량을 높여 열팽창 계수를 낮추려는 연구가 시도돼 왔지만, 점도가 지나치게 높아 공정이 쉽지 않았다.

연구팀은 에폭시 수지 자체의 구조만 변화시켜 공정을 쉽게 하면서도 열팽창 계수를 반도체 칩과 거의 유사한 수준(1도당 3ppm)까지 조절하는 데 성공했다.

연구팀이 개발한 에폭시 밀봉재는 일본산 제품의 한계였던 12인치 이상 대면적 패키징이 가능해 앞으로 인공지능, 자율주행차용 고성능 반도체 제작에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

이 기술은 2018년 10월 도료 제조 전문기업 삼화페인트공업에 이전됐다.

삼화페인트공업은 최근 에폭시 수지 4종을 톤 단위로 양산할 수 있는 생산시설을 구축했다.

/연합뉴스