차세대 이동통신용 소재는 뛰어난 전기특성 및 난연성이 요구될 것으로 예상된다.
다이셀(Daicel)은 5G(5세대 이동통신) 이후 고속통신에 대응할 수 있는 리지드 기판 소재 개발을 본격화하고 있으며 현재 저유전화를 위해 투입되고 있는 PPE(Polyphenylene Ether) 계열을 능가하는 전기특성을 확립하고 난연성까지 부여할 수 있는 독자적인 구조를 개발해 2027년경 양산하는 것을 목표로 하고 있다.
다이셀은 2021년 일본 신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO) 프로젝트로 와세다(Waseda) 대학과 공동연구에 착수했으며 기지국, 데이터센터용 하이엔드 기판에 사용할 수 있는 차세대 고기능 저유전 소재 개발을 추진하고 있다.
MI(Materials Informatics)를 활용해 기본 소재 선정을 마치고 최근 주력 대상을 1종으로 좁혔으며 어떠한 계열을 선택했는지 공개하지 않았으나 PPE, 불소계 등 기존 카테고리에 없는 신골격 열경화성 수지이며 종합 연구소인 효고현(Hyogo) 소재 이노베이션 파크에서 연구실 스케일로 합성 및 배합을 검토하고 있다.
단독 전기특성으로는 10GHz 및 40GHz 조건에서 경화 상태 비유전율(Dk) 2.8, 유전정접(Df) 0.001 이하를 달성했으며 검증 단계에서 개발한 열가소성 수지 상태에서 기존 결과를 상회하는 전기특성 달성까지 성공한 것으로 알려졌다.
연구 결과를 바탕으로 열경화성 수지 개량을 진행하며 Df가 0.002 전후인 PPE를 능가하는 수준으로 완성할 계획이며 차별화 요소로 난연 구조를 부여하기 위해서는 변성 PPE를 벤치마킹하고 있다.
프린트 기판 등 전자부품은 일반적으로 최종 수지 조성물을 통해 난연규격 UL94 V-O를 취득해야 한다.
하지만, 난연제를 첨가하면 조성물의 저유전특성이 저해될 위험이 있어 다이셀은 할로겐 프리 난연제 첨가나 첨가량을 감축하는 방안을 검토하고 있다.
이밖에 프리프레그 제조공정에서 기본이 되는 유기용제에 대한 용해성이나 개질제 등 다양한 폴리머와의 상용성, 동배선에 대한 투입성 등 다수의 요구조건을 동시에 충족시키는 것을 목표로 하고 있다.
NEDO 프로젝트에서는 저유전 수지와 평활도체의 고신뢰성 접합에도 도전하고 있다.
차세대 수지를 개발해도 동회로와 접착성 확보가 과제이기 때문으로 Iokagaku Research Institute와 IBMM으로 알려진 화학결합 기술을 사용하는 방안을 검토하고 있다.
현재까지 양호한 결과를 얻었고 열경화성 수지로 설계할 때에도 접합성에는 큰 문제가 없을 것으로 기대되고 있다.
개발제품은 조만간 CCL(동장적층판) 및 기판 생산기업에게 제안할 예정이며 2023년부터 수요기업 평가가 시작되면 2027년 양산화를 거쳐 다층 기지드 기판 주요 소재로서 지위를 확립할 수 있을 것으로 예상된다.
반도체 패키지 기판이나 자동차 레이더 기판 등으로 횡적 전개하는 방안 역시 검토하고 있다. (K)