도레이, PFAS 프리로 반도체 개척 … 스타트업, 독자원료 활용 차별화

PI(Polyimide)는 기능 다양화를 위한 기술 개발이 활발히 진행되고 있다.
일본 도레이(Toray)는 2025년 7월 세계 최초로 막 두께 200마이크로미터의 미세패턴을 형성할 수 있는 PFAS(Polyfluoroalkyl Substance) 프리 감광성 PI 소재를 개발했다.
최대 종횡비 7의 내열성을 갖춘 고절연성 영구막을 구현할 수 있고 NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone) 프리이며 알칼리 현상액에 대응할 수 있는 것으로 알려졌다.
2025년 양산을 목표로 샘플 평가를 진행하고 있으며 높은 종횡비가 요구되는 인덕터를 비롯한 전자부품, 두꺼운 구조소재가 요구되는 미세 전자기계 시스템(MEMS) 디바이스 수요를 흡수할 계획이다.
기존 네거티브형 감광성 소재 Stf-1000은 500마이크로미터 후막 가공이 가능하나 PFAS 프리에 대응하지는 못했고, 수요기업들은 PFAS 프리이면서 200마이크로미터에 대응하는 감광성 소재가 없어 소재를 적층하는 방식으로 두께를 충족시키고 있다.
그러나 수요기업들의 방식대로 생산하면 이물질 혼입 리스크가 크고 종횡비를 높이면 패턴이 붕괴되는 문제가 있는 것으로 알려졌다.
이에 따라 도레이는 경화 수축응력을 억제함으로써 영구막의 변형이나 균열이 발생하지 않도록 조정한 감광성 PI 소재 Stf-2000을 개발했다.
PI의 감도와 투명성을 개선해 200마이크로미터 후막을 1번의 도포·노광·현상으로 패터닝할 수 있고, 종횡비가 높으면서도 패턴이 붕괴되지 않으며 제거 후 잔사도 발생하지 않는 것으로 알려졌다.
후막 가공은 최근 수요가 증가하고 있다. 인덕터는 전기자동차(EV) 용도에서 고전류·고전압에 대응할 수 있는 고종횡비 구리 회로가 요구되고 있으며, MEMS는 센서 구조가 복잡화되면서 후막 구조재 수요가 늘어나고 있다.
반도체 패키지에 응용하는 방안도 있으며 후막 구조의 재배선층(RDL), 포토리소그래피 미세 패터닝이 가능한 두꺼운 코어용 소재 등이 용도로 부상하고 있다.
도레이는 후막 대응 시트 타입을 개발해 액상과 시트를 모두 라인업함으로써 다양한 니즈에 대응할 방침이며 스타트업과 협업하는 한편 원료 차별화를 통해 시장을 공략하고 있다.
고기능 PI 소재 설계·개발에 주력하고 있는 일본 Wingo Technology는 협업 네트워크를 확대하고 있다. 
Wingo Technology는 독자 물질특허를 보유한 원료 모노머를 중심으로 외부 파트너와 함께 반도체, 전자부품, 2차전지 분야에서 차별제품을 개발하고 있으며 2030년경 IPO(기업공개)를 추진하고 지속적인 성장을 도모하기 위해 기반 강화에 집중하고 있다.
독자 개발한 디아민(Diamine) 화합물 PHBAAB는 원료로 사용하면 용해성과 물성을 모두 확보할 수 있어 PI의 과제를 해결할 수 있고 고강도, 고탄성에 열팽창계수와 흡수율이 낮으면서 저유전 특성과 투명성까지 갖춘 가용성 PI 설계가 가능한 것으로 알려졌다.
Wingo Technology는 PHBAAB 이외에도 저유전 특성, 내열성을 극대화한 모노머 3종을 개발해 특허를 출원했으며, 독자적인 모노머를 개발하고 수요기업 또는 외부 파트너와 애플리케이션을 공동 개발해 사업화하는 비즈니스 모델을 지향하고 있다.
다이요홀딩스(Taiyo Holdings)로부터 투자를 받아 디스플레이 분야 등을 겨냥해 공동개발을 진행하고 있으며, DKS(Daiichi Kogyo Seiyaku)와도 기술제휴를 맺어 LiB(리튬이온전지) 고용량화 기술로 주목받는 실리콘(Si)계 음극재의 팽창 및 수축을 제어하는 접착제를 공동 개발했다.
뿐만 아니라 전고체전지용 고체 전해질 결착용 접착제, LiB용 분리막의 내열 기능을 높이는 무기소재 도포용 접착제도 개발하고 있다. 
반도체·전자부품 분야에서는 수요기업과 공동으로 5G(5세대 이동통신) 등 고주파 대응 플렉서블(Flexible) 회로기판, 반도체 패키지 층간 절연재, 페로브스카이트(Perovskite) 태양전지(PSC)용 실링재, 전기자동차 모터·전선 절연용 전착 바니시를 개발하고 있다.
Wingo Technology는 고기능 PI 소재 설계·개발에 집중해 원료 모노머 및 OEM(주문자 상표 부착 생산) 공급용 공동개발제품을 위탁양산할 수 있는 체제를 갖추었으며 미얀마 공장 건설을 검토하고 있다. (윤)