
저유전 소재 성장 타고 시장 확대 … 전기특성‧방열 설계 경쟁 치열
전자소재용 필러는 트렌드에 대응한 신제품 설계가 중요해지고 있다.
밀리파와 같이 고주파 대역을 사용하는 고속‧대용량 통신은 축전 가능한 전기량을 의미하는 유전률과 전기에너지 손실 정도를 나타내는 유전정접 등 전기특성이 중요한 것으로 파악된다.
주파수 대역이 높아질수록 전기신호 전송 손실량이 늘어나기 때문에 고속‧대용량 통신기기에 사용하는 프린트 기판 소재는 저유전정접이 요구되고 있다.
후지키메라 종합연구소(Fuji Chimera Research)에 따르면, 프린트 기판 소재로 사용되는 저유전 대응 동장적층판은 글로벌 시장이 2028년 5조2000억원으로 2022년 대비 4.8배 확대될 것으로 예상된다.
프린트 기판, 반도체, 패키지 기판, 반도체 봉지재 절연 소재 등에 사용되는 반도체‧전자 부품용 필러 역시 서버, 기지국 등 저유전 소재 시장 확대를 타고 성장이 기대된다.
일본 화학기업들은 연결(Connectivity), 자율주행(Autonomous), 공유(Sharing), 전동화(Electrification) 등 CASE 트렌드와 5G(5세대 이동통신) 및 6G로 대표되는 차세대 통신 확산에 맞추어 치열한 필러 고도화 경쟁을 펼치고 있다.
덴카(Denka)는 저유전정접 필러로 구형 크리스토발라이트(결정질 실리카), 구형 나노질화붕소 등을 개발하고 있으며 현재 샘플 공급에 착수한 것으로 알려졌다.
구형 크리스토발라이트 개발제품은 입경 10마이크로미터 기준 유전정접 0.0002를 달성했고 덴카 독자기술인 기상법으로 제조한 구형 나노질화붕소 역시 입경 0.5마이크로미터 기준 유전정접 0.0004를 실현해 현재 덴카가 판매하고 있는 용융 구형 실리카(Silica) 중 유전정접 타입 GT 그레이드보다 우수한 것으로 평가된다. GT 그레이드는 입경 5마이크로미터에 유전정접 0.0007 사양이다.
신제품 2종 모두 열전도율이 우수하며 저유전정접 특성 뿐만 아니라 방열성까지 함께 갖추어 차세대 패키지 소재용 수요 창출이 가능할 것으로 기대하고 있다.
덴카는 또다른 신제품으로 입경 7마이크로미터에 유전률 60, 유전정접 0.0021로 고유전률 및 저유전정접 특성을 모두 갖춘 구형 티탄산칼슘을 개발하고 있으며, 유전률이 높아질수록 내부를 통과하는 전파 파장이 짧아진다는 점에서 고유전률‧저유전정접 소재를 밀리파용 안테나 기재에 사용한다면 설계 소형화, 전송 손실 저감에 기여할 것으로 판단하고 있다.
사카이케미칼(Sakai Chemical)은 저유전정접 진주형 아몰퍼스(비정질) 실리카 신제품 Scigas-LT 시리즈를 제안하고 있다.
전자소재용 봉지재에 사용되는 진주형 아몰퍼스 실리카 Scigas 시리즈의 입도 분포 특징은 유지하면서 유전정접을 10의 마이너스 4승으로 60-70% 낮추었고 에폭시수지(Epoxy Resin) 등 다양한 수지와의 상용성을 높일 때 사용하는 표면처리에도 대응 가능한 것이 장점이다.
고유전률‧저유전정접 특성을 갖춘 이산화티타늄(TiO2: Titanium Dioxide) 신제품 Titone EX 시리즈 역시 구형 중립자(평균 입경 6마이크로미터)에 유전률 18.8%, 유전정접 0.003 사양으로 구형이라는 특성을 살려 유동성, 충진성 향상용으로 투입되면 주요 수익원으로 정착할 것으로 기대하고 5G 기지국 및 밀리파용 안테나 수요 개척을 본격화하고 있다.
후지티탄(Fuji Titanium)은 최근 고유전률 티탄산칼슘 입경 2마이크로미터와 5마이크로미터, 티탄산스트론튬 0.3마이크로미터와 2마이크로미터 사양을 안테나 등 통신기기의 유전률 조정용으로 제안하고 있다.
후지미(Fujimi)는 원통형 산화아연을 개발했다. 소재와 형태 시너지로 수지 배합 후 열전도율을 높일 수 있어 전자부품 내부에 모이는 열을 방열시키는 TIM(Thermal Interface Materials) 용도로 투입을 준비하고 있다.
우베머터리얼즈(UBE Materials)는 고열전도성 산화마그네슘 RF 시리즈의 섭씨 1800-2000도 고온소성 및 반응 조건을 변경해 산화마그네슘의 과제인 내수성을 대폭 개선했으며 TIM 및 봉지재용으로 제안하고 있다.
열전도성 필러로 사용되는 알루미나(Alumina)보다 비중이 낮아 경량화에 적합하며 경도가 낮고 제조장치 소모를 억제 가능한 것으로 평가된다. (강)