도레이, 반도체‧전자용 개척 … MGC는 차세대 디스플레이 주목

폴리이미드(PI: Polyimide)는 PFAS(Polyfluoroalkyl Substance) 대응을 가속화하고 있다.
도레이(Toray)는 최근 NMP(N-Methyl Pyrrolidone) 프리인 동시에 PFAS 프리까지 실현한 PI 개발을 완료하고 차세대 반도체 패키지용 재배선층(RDL) 용도로 제안하고 있으며, MGC(Mitsubishi Gas Chemical)는 PFAS 프리 투명 PI를 차세대 디스플레이용으로 공급하기 위해 고내열, 고탄성, 저복굴절 등 다양한 그레이드를 테스트하고 있다.
도레이는 유기계를 사용하지 않는 알칼리 현상 대응제품으로 감광성, 비감광성 그레이드 모두 샘플을 공급하고 있으며 반도체 패키지에 적용하면 분자연동 억제, 극성기 저감을 통해 불소 프리 및 저유전화를 실현할 것으로 기대하고 있다.
이미 NMP 프리 PI를 RDL용 고주파 모듈용으로 공급하고 있으나 최근 차세대 패키지 분야에서 PFAS 프리 요구가 확대됨에 따라 PFAS 프리 기능을 추가한 신제품 개발에 나선 것으로 알려졌다.
OLED(Organic Light Emitting Diode) 분야에서는 산업계 표준 등극에 도전하고 있는 평탄화막과 화소 분리막 분야에서 NMP‧PFAS 프리 PI 공세를 강화하고 있다.
2024년 양산, 2025년 본격 공급을 목표로 하고 있는 가운데 폴더블(Foldable) 기기용 화소 분리막용 채용을 확보했으며 잉크젯 대응 발액 뱅크도 불소 프리 신제품을 개발하고 있어 OLED 소재 전반을 친환경제품으로 전환하는 것으로 파악된다.
PI 소재 자체를 친환경 PI로 전환하기 위해 2024년 양산 및 2025년 주력제품으로 정착시키는 것을 목표로 SAW(표면탄성파) 필터나 인덕터 지붕‧기둥 소재에 사용되는 액상 PI와 시트형 PI를 NMP‧PFAS 프리로 개발하고 있다.
마이크로 LED 디스플레이 분야에서는 RDL용 PI 뿐만 아니라 접합 소재, 뱅크 소재, 흑색 소재에서 NMP‧PFAS 프리 그레이드를 제안하며 일부 채용 확보에 성공하고 있다.
반도체산업은 포토레지스트, 에칭 소재 등 대부분의 소재에서 PFAS를 사용하며 RDL은 고속‧대용량 통신을 실현하기 위해 전송 손실이 낮은 불소계 PI를 사용하는 추세가 확대되고 있다.
다만, 유럽을 중심으로 세계 각국이 PFAS 규제를 본격화하고 있으며 애플(Apple)은 PFAS를 규제물질 리스트에 추가하고 소재 공급기업에게 사용량 감축 및 PFAS 프리 소재 채용을 요구하고 있어 관련 산업 전반에서 PFAS 프리화가 본격화될 것으로 예상된다.
MGC는 독자기술을 활용해 불소 모노머를 사용하지 않는 PFAS 프리 PI Neopulim 시리즈를 개발하고 차세대 디스플레이 분야를 주요 타깃으로 주목하고 있다.
PI는 일반적으로 무수피로멜리트산(PMDA) 등으로 불소 모노머를 대체해 투명화시키나 MGC는 PMDA를 수소화시킨 HPMDA로 투명 PI를 제조해 투명성과 PFAS 프리 특성을 함께 달성한 것으로 알려졌다.
Neopulim 전체 시리즈 가운데 약 95%가 PFAS 프리 그레이드이며 나머지 5%도 PFAS 프리 그레이드로 전환하기 위해 기술을 개발하고 있다. 특히, 고내열 그레이드는 섭씨 약 450도 공정에 대한 내열성을 갖춘 것으로 알려졌다.
현재까지 상용화된 투명 PI 가운데 PFAS 프리인 것은 Neopulim이 유일하기 때문에 다양한 분야에서 거래 문의가 계속되고 있다.
MGC는 차세대 디스플레이용 소재 가운데 투명성이 요구되는 분야에서 테스트를 진행하고 있으며 빠르면 2025년경 사업화가 가능할 것으로 기대하고 현재 폴더블 디스플레이 커버용으로 사용되는 UTG(Ultra Thin Glass) 등을 투명 PI로 대체하기 위해 고탄성 그레이드를 라인업에 추가했다.
특히, 태블릿·노트북 등 중형 패널을 폴더블 기기로 설계할 때 커버로 UTG 대신 투명 PI를 사용하기 용이할 것으로 판단하고 제안을 강화하고 있다.
아울러 이미지 왜곡 방지에 기여하는 저복굴절 그레이드도 라인업해 PFAS 프리 디스플레이 소재로 시장 개척에 나서고 있다.
최근 PFAS 프리 차세대 디스플레이 소재에 대한 니즈가 확대되는 가운데 JSR은 평탄화막과 뱅크재를 개발해 샘플을 공급을 추진하고 있으며 PI 메이저 우베(UBE) 역시 PFAS 프리 소재 개발에 주력하고 있다. (강) (윤)