반도체소자 접합공정용 소재 및 기술 100% 국산화 추진

(좌)비시안 금도금액에 의한 웨이퍼 범프 형상 예(폭 30㎛), (우)액정 패널용 구동 IC의 웨이퍼. (자료제공: KIMS)

한국재료연구원(KIMS, 원장 이정환)은 ㈜LT메탈, 경북대학교, 안동대학교, 한양대학교, STECO 등 6개 기관이 함께 반도체소자 접합공정용 무(無)시안 금 범프 소재 및 도금 공정기술 개발(주관기관 ㈜LT메탈)에 나선다고 지난달 8일 밝혔다. 6개 기관이 추진하게 될 연구과제는 산업통상자원부 소재부품기술개발사업(패키지형)에 선정되어 2021년 7월부터 2022년 12월까지, 1년 6개월간 정부의 지원을 받게 될 예정이다.
현행 PCB 및 커넥터 금 도금공정은 시안(Cyanide) 타입이 주를 이루고 있지만 환경 측면에서의 문제로 무시안 금 도금액의 개발 필요성이 대두되고 있다. 청산가리로 불리는 시안이 포함된 금 도금액은 위험물, 독극물로 분류되어 환경적 부하가 큰 제품이기도 하다. 현재 무시안 금 범프 도금액 시장은 100% 일본산 제품이 차지하고 있으며 국내 개발 및 양산 이력을 찾아보기 어렵다.
재료연은 지난 2020년 6월, 이와 같은 문제를 직시하고 이의 국산화 추진을 위해 ㈜LT메탈과 관련 논의를 시작했다. ㈜LT메탈은 금 도금액 제조시설을 비롯해 도금액 평가를 위한 인프라를 구축하고 있어 개발된 도금약품의 평가 및 성능 시험을 신속하게 수행하는 것이 가능하다. 또한 친환경 무시안 금 도금 프로세스에 사용되는 아황산금나트륨(Na3Au(SO3)2)은 전 세계적으로 일본기업인 EEJA, Metalor 이외에 국내기업인 ㈜LT메탈, 총 3개 기업만이 양산 가능한 고난이도 기술이다.
사업을 추진하는 6개 기관은 앞으로 △무시안 금 범프 도금액 개발, △도금 공정기술 개발, △금 범프 접합 공정 개발, △신뢰성 평가 기술 개발, △차세대 기술 개발 등을 최종 목표로 연구개발 협력을 진행할 예정이다.
무시안 금 범프 도금액의 국산화는 전방산업인 TV, 모바일, 전장용 디스플레이 패널을 포함해 후방산업인 기계산업, 소재산업, 전자산업에도 연관되어 있으며, 현재 주요 산업군뿐만 아니라 3D 고집적 반도체를 중심으로 한 미래 주요 성장동력 산업에도 파급 효과가 클 것으로 예상된다.
재료연 이정환 원장은 “무시안 금 범프 도금액은 환경유해물질을 대체할 재료로 높은 관심을 받고 있다”며, “해외로의 수출기반 구축 등 환경친화적 및 사회적 가치를 동시에 구현할 수 있도록 긴밀히 협력해 빠른 시일 내 목표를 달성하겠다”고 말했다.