씨앤지하이테크, 차세대 유리기판 대면적화 성공..."기존 습식 공정 난제 해결"

▲글라스 기판- 510 x 515 (출처=씨앤지하이테크)

씨앤지하이테크가 차세대 글라스 인쇄회로기판(Glass PCB: Printed Circuit Board)의 핵심 소재(전기 절연체인 글라스기판 위에 전기 도체인 구리 금속이 형성된 구리/글라스 기판)의 양산화를 위한 대면적화에 성공했다고 발표했다.

'Glass PCB'의 대면적화에 적용된 2가지 핵심 원천기술은 이온빔 표면처리를 이용한 구리/글라스 간의 접착력 증대와 물리적 증착기법(PVD: Physical Vapor Deposition)을 이용하여 종횡비 1:10까지의 관통홀(Through Glass Via: TGV) 내벽에 구리 박막을 형성하는 기술이다.

그리고 이러한 원천기술을 바탕으로 7N/cm 이상의 구리/글라스 간의 접착력과 종횡비 1:5의 관통홀 내벽에 완벽하게 구리 금속을 증착한 대면적 구리/글라스 기판을 다음달 4일부터 6일까지 인천 송도 컨벤시아에서 개최되는 KPCAShow 2024에서 전시·소개할 예정이다.

차세대 Glass PCB는 기판 소재를 기존의 실리콘 또는 고분자 재료에서 전기 절연성, 내열성 등이 탁월한 글라스로 대체하여 사용하는 기술이다.

하지만 표면이 매끄럽고, 내화학성을 갖는 글라스에 구리 금속과의 접착력 증대는 미세회로 패턴 구현, 형성된 회로의 내구성 증대, 회로 제작 공정의 신뢰성 확보, 등 Glass PCB 제작의 최우선 기술 지표다.

글라스 전/후면 간의 회로 연결 통로(관통홀)에 구리 금속을 채우는 기술은 가공 홀의 입구 직경/깊이의 비율(종횡비)이 클수록 단위 Glass PCB 면적당 더 많은 미세회로 연결 통로를 형성하여 고밀도 회로기판 구현이 가능하므로 고도화된 고집적 회로 제작에 필요한 공정 기술이다.

관통홀 내벽에 구리의 완벽한 충진과 내벽의 글라스와 구리 금속 간의 접착력 증대는 다양한 환경에서 인공 지능(AI) 반도체의 혁신적인 데이터처리 속도 증대, 발열 및 소비전력 감소, 신뢰성 증대, 등에 중요한 역할을 하는 미세회로 Glass PCB를 이용한 반도체 패키징에서 가장 핵심이 되는 기반 기술들이다.

기존 기술은 고 종횡비가 될수록 무전해도금, 전해도금, 화학기상증착(CVD) 등의 기술을 사용하여 관통홀 내부에 도체인 구리 금속을 채웠다. 이러한 기존의 공정은 관통홀 내벽의 유리와 구리 간의 미흡한 접착력에 의한 작동 회로의 내구성 결여, 장시간의 도금 공정, 불완전한 홀 채움에 의한 단락, 환경오염, 높은 제조단가 등 많은 문제점들이 있었다.

기존 PVD 공법으로 관통홀 내벽에 구리를 증착하는 경우, 관통홀 내부에 단락현상이 발생해 신뢰성 있는 구리배선의 형성이 어려웠으며, PVD 공정으로 1:5 이상의 종횡비를 갖는 관통홀 내부에 완벽한 구리 박막을 형성하는 것은 구현하기 어려운 것으로 여겨져 왔다.

씨앤지하이테크가 독자적으로 개발한 Glass PCB를 위한 PVD 공정 기술은 관통홀의 종횡비가 커져도 관통홀 내벽에 금속층을 균일하게 증착하여 내부 단락 방지, 홀 채움 공정의 단순화, 견고한 회로구성 등을 구현할 수 있는 획기적인 기술이다.

이 기술을 이용해 기존 습식 공정의 난제들을 일시에 해결할 수 있는 효율적인 공정으로 대면적 구리/글라스 기판을 제작하였으며, 1단계로 약 백 만개 이상의 종횡비 1:5인 관통홀을 완벽하게 채운 대면적 구리/글라스 기판을 이번 전시회에 출품한다.

씨앤지하이테크 관계자는 “현재 글라스 원소재 공급부터 패키징까지 Glass PCB 공급망 상의 여러 주요 국내외 업체들과 논의를 진행하며 협력관계를 구축해가고 있다”면서 “독자 개발한 Glass PCB용 대면적화 기술을 바탕으로 올해 연말까지 종횡비 1:5 관통홀이 있는 구리/글라스의 연속 생산 파일럿 라인을 구축하고, 종횡비 1:10의 시제품도 제작할 것”이라고 말했다.

이어 특허 출원한 2가지의 핵심 원천기술을 활용하면 다양한 응용기술 개발이 가능함에 따라, 현재 국내외 산업체, 연구기관, 학술기관과 공동 연구개발을 활발히 진행 중이라고 밝혔다.

그는 “끊임없는 관련 응용 신제품 개발과 국제적인 협력관계를 더욱 긴밀히 하여 국내외 차세대 Glass PCB 소재산업에서 확고한 위치를 확보하고 기술 집약적인 선두주자로 성장해 나갈 것”이라고 덧붙였다.