[기사자료] KTECH 인더스토리-이달의 신기술-금속과 플라스틱이 하나의 가능성을 만들다
금속과 플라스틱이 하나의 가능성을 만들다 : (주)셀코스
플라스틱 고분자를 이용한 소재의 적용이 여타 산업 분야에서도 증가하고 있다. 이는 성형이 쉽고, 가벼우며, 비용이 적게 드는
플라스틱 고분자의 장점에 기인한 것도 있지만 무엇보다 최근 점차 강화되고 있는 산업 분야에서의 친환경 기조와 기술 개발
이 앞으로의 기술 경쟁력과 기업의 생존을 좌우하는 핵심이 되기 때문이다. 이런 가운데 (주)셀코스가 PCB 기판에 기존 화학도
금 공정을 대체하는 친환경 공정 기술과 부착력 확보가 어려운 플라스틱 기재에 높은 밀착력을 확보하는 전처리 기술 개발 및
상용화에 성공해 국내외에서 크게 주목받고 있다.
- 취재 조범진 사진 서범세
| 사업명 | 투자자연계형기술개발사업 |
| 연구과제명 | 미세회로(L/S 15/15/µm) 패턴 형성을 위한 대면적 Dual Ion-Beam 개발 및 이를 이용한 차세대 Rigid PCB 제작 기술 개발( |
| 제품명 | 플라스틱 기판용 In-line Sputter |
| 개발기간 | 2012.12 ~ 2.15.11(36개월) |
| 총사업비 | 1,986백만원 |
| 개발기관 | (주)셀코 |
- 경기도 화성시 동탄면 동탄산단 10길 42 / 031-293-8180/www.selcos.co.kr
- 참여연구진 백우성, 장창영, 한승철, 장문규, 이상문, 윤주섭, 신영진, 장동환, 이재철, 김영민
친환경 공정 기술 통해 선진 기업과 어깨 나란히
지금껏 PCB 기판에 미세선폭을 구현하는 기술은 기존 PCB용 프리프레그(Prepreg) 절연재료 표면에 얇은 Cu Foil Primer Resin을 이용해 부착, 일체화한 후 에칭해 패터닝하는 기술이나, 프리프레그 위에 화학도금 동박을 형성하고 Green Sheet로 패 터닝한 후 화학 동박을 Seed층으로 해 전기도금 동박을 성장시키는 기술인 SAP(Semi Additive Process)가 적용돼 왔다.
그러나 Cu Foil의 두께와 프리프레그의 거친 정도 여러 번의 도금 공정으로 인한 기재 변화로 인해 Line Space의 패턴 형성상 한계가 2525μm이하로 구현하기 어렵고, 반도체 패키지용 PCB의 주요 성능지표인 미세선폭 구현을 위해 절연기판 기재는 거친 정도가 비교적 큰 PCB용 프리프레그에서 구현하기 어려운 단점이 있다.
따라서 평탄성이 우수한 에폭시 소재로의 변경이 불가피하지만 에폭시 소재와 금속박막 간의 부착력은 매우 약하며, 더불어 플렉시블 PCB처럼 최근 사용되는 고사양의 PCB 소재에서도 동일한 어려움이 발생해 이를 해결할 수 있는 기술 개발의 필요 성이 줄곧 있어 왔다.
이런 가운데 셀코스의 이번 기술 개발 및 상용화 성공은 수요가 증가하고 활용 분야도 점점 넓어지면서 매년 지속적인 성장이 예고되는 고집적 PCB 시장에서, 중국 등 후발 산업주자들을 따돌리고 미국, 일본 등과 경쟁할 수 있는 기술력을 자체적으로 확 보했다는 측면에서 매우 큰 의의를 지닌다.
유·무기간 밀착력 향상 기술 및 공정 장치 개발 성공
셀코스 이상문 연구소장은 “기재와 전기도금을 형성하는 전극으로 쓰이는 금속 동박 사이의 부착력 향상을 위해 기재 내에 포 함된 가스층을 진공열처리해 탈포하는 과정과 강한 이온빔 처리로 패턴에 영향을 주지 않을 정도의 거친 정도를 형성해 물리 적 결합력을 형성하는 공정, 약한 플라즈마 처리로 끊어진 고분자 체인을 제거하고 화학적으로 부착력이 향상되도록 활성화 시키는 과정 등 3단계의 전처리 공정 기술을 개발 적용했다”면서 “전처리 공정을 위해 각각의 장치를 직접 개발하고 적용해 PCB 전용의 전처리 공정 장치를 구현했다”고 설명했다.
또한 “박막을 다층으로 형성하고, 박막의 밀도를 높이는 스퍼터링 증착 공정 조건을 최적화해 후속 전기도금 공정 과정에서 발 생하는 문제를 최소화했고, 이를 통해 일반 스퍼터링 공정에서는 Peeling Strength가 0.2kgf/cm 내외인 데 비해 개발된 공정을 적 용한 밀착력은 0.60kgf/cm로 향상시킬 수 있었다”고 밝혔다.
그리고 이 소장은 “진공에서 여러 과정을 거쳐야 하는 공정이므로 이를 각각의 기능을 갖는 5개의 챔버가 연결된 진공 In-line 시스템으로 직접 제작해 일괄 공정으로 구현했으며, 이를 통해 20분마다 4장의 기판을 양산할 수 있는 높은 생산성을 확보할 수 있다”며 “본개발 공정을 통해 PCB 기판에 Line과 Spacing을 각각 1515μm로 구현했으며, 더욱 미세한 패턴들도 본 공정을 통해 구현할 수 있을 것으로 예상된다”고 말했다.
재료별 진공증착 공정 기술 확보 노력, 스타 기업이 목표
한편 사업화와 관련해 백우성 대표는 “삼성전자에서 기존 습식화학도금으로 생산해 오던 PC-PCB 기재의 사출물 표면 금속코 팅을 본 과제를 통해 제작한 연구개발용 프로토타입 장치와 공정 기술로 고객사의 진공 스퍼터링 공정으로 검증했으며, 본기 술을 적용한 설비들을 제작 및 납품하고 북미, 동남아시아, 유럽 법인에서 습식도금을 대체한 코팅 제품을 양산하고 있다”고 밝혔다.
더불어 백 대표는 “현재는 일반 가전제품의 외장을 금속 소재나 도금 처리하던 것에서 벗어나 진공증착된 사출재 공정으로 확 대적용하도록 추가적인 사업화를 진행하고 있으며, 이와 같은 공정 방식을 따르고자 하는 중국 후발 전자업체들도 기술 도입 에 많은 관심을 보이고 있다”면서 “PCB 분야에서 레이저를 이용한 패터닝 공정 도입을 검토하고 있어 이에 최적화된 재료 및 친환경 진공증착 공법으로 공정 장비 및 코팅 서비스로 사업화를 진행하고 있다. 현재는 반도체 패키징용 PCB 공정, Chip 저 항, Chip 인덕터 등의 기판제작 공정에 적용하는 단계이며 당초 수요 기업의 사업화와 생산 장비 내재화를 단계적으로 추진하 고 있다”고 덧붙였다.
앞으로의 계획 및 목표에 대해 백 대표는 “본기술개발의 핵심 내용은 플라스틱 고분자 기재와 금속 박막 또는 세라믹 박막 간 의 유무기 소재 간 밀착력 향상 기술이다. 여러 산업 분야에서 플라스틱 고분자 소재의 사용이 많아지는 추세이므로 플라스틱 재료 종류에 따른 전처리 공정의 최적화 방법을 폭넓게 확보하고 이를 바탕으로 신뢰성이 높은 금속 박막 또는 세라믹 박막의 증착 기술을 확보하고자 한다”며 “여기에 습식도금 공정, 특히 화학도금 공정은 높은 기준의 친환경 인증을 요구하는 무역장 벽을 통과하기 어려운 상황이어서 재료별 습식도금의 성능에 필적하는 진공증착 공정 기술을 확보하고자 하며, 이러한 것을 통해 관련 분야의 스타기업이 되는 게 목표”라고 말했다.
How to
부착력을 향상시키는 데 예상보다 시간이 많이 걸렸지만 생소한 플라스틱 소재에 대한 공부와 도금 공정을 상세히 알아가는
과정에서 답을 찾을 수 있었고, 이를 통해 기술은 한 가지만 잘한다고 되는 것이 아니라 주변의 여러 기술을 잘 파악하고 융합 하는 것이 중요하다는 사실을 깨닫게 됐다.
PCB
인쇄회로기판(Printed Circuit Board).
회로설계를 근거로 부품을 접속하기 위해 도체회로를 절연 기판의 표면 또는 내부에 형성하는 기판.
전문가 코멘트_임영목 한국산업기술평가관리원 금속재료 PD
“전자제품의 소형, 정밀화에 필요한 미세회로 배선기판 제조의 핵심 기술로, 구리 증착박막의 밀착력 향상을 위한 이온빔 표면 처리와 열처리 및 스퍼터링을 일괄 공정화한 장비 개발에 성공했다. 기존의 동박기판용 습식화학 공정에 비해 친환경 공정인 진공기술을 활용했으며, 반도체 및 디스플레이 부품 생산용 진공설비 기술 국산화에도 크게 기여한 것으로 판단된다. 해당 기 술은 외장재 등 다양한 분야에 적용 가능해 파급효과도 클 것으로 기대된다.”
KTECH에서 발간 된 웹진에 셀코스 수상내역과 대표님의 인터뷰 기사가 실렸습니다.
[기사 원문보기]
이 외에도 같은 내용으로 아주 경제에도 기사가 실렸습니다.
아주경제 : 산기평이 지원한 부산대/셀코스 ‘9월의 산업기술상 산업부 장관상’ 수상