[인더스트리뉴스 김관모 기자] 과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관인 재료연구소(KIMS, 소장 이정환) 표면기술연구본부 김만 박사 연구팀이 연성인쇄회로기판(FPCB, 유연성을 가진 절연기판을 사용한 배선판) 제조 시 기존의 에칭공정 대신 금속몰드를 활용한 전주도금 공정을 사용하는 금속미세회로(MMP: Metal Micro Pattern) 기술을 개발해, 이를 세계 최초로 사업화하는데 성공했다.

기존의 FPCB는 회로를 제작할 때마다 동박(copper foil)이 코팅된 폴리이미드 필름에 포토레지스트(photoresist)를 도포하고, 여기에 노광/현상/건조/베이킹/에칭 등 복잡한 공정과 고가의 장비를 사용하는 등 생산성이 낮고 제조원가가 상승한다는 단점이 있었다.

연구팀은 이를 해결하고자, 미세회로를 금속몰드로 제작해 금속몰드에 형성된 회로부분에만 전주도금으로 회로를 형성시킨 후 이를 필름에 전사해 제조하는 방법을 택했다. 제작된 금속몰드는 수십에서 수백 회 재사용함으로써 공정비용을 획기적으로 감소시켰다. 또한, 연구팀은 금속몰드를 원통형으로 제작해 연속적으로 전주도금해 미세회로를 형성하는 기술도 함께 개발에 성공했다.

이뿐만 아니라 연구팀은 본 기술을 S사에 이전해 휴대폰의 마이크로 스피커 핵심부품을 양산화하는데 성공했다. 기술안정성과 양산성이 인증된 만큼 향후 그 수요는 지속적으로 증가할 것으로 보인다.

본 기술은 전기자동차용 케이블하네스와 자율주행을 위한 5G 안테나, 태양전지용 구리 전극, 초고속통신용 케이블 등에 활용이 기대된다. 또한, 초미세 금속몰드 제작 시, 터치스크린패널(TSP), 태양전지 투명전극 등 전도성 투명기판은 물론 전극대체용 초미세 금속메쉬 제조에도 활용이 가능할 것으로 전망된다.

FPCB 관련 세계시장 규모는 2020년 기준 124.1억 USD이며, 국내점유율은 약 14% 정도로 17.37억 USD를 형성하고 있다. 기존의 전기전자시장은 정체되고 있으나, 자동차용(연평균 17.44% 성장)과 웨어러블 기기용(연평균 12.98% 성장) 시장에서 가파른 상승세를 보이고 있다. 향후 베이스필름의 다양화와 특성화된 미세회로 및 금속메쉬로 세계시장을 공략할 경우, 세계시장의 1% 정도인 약 1,500억 원의 매출 증대가 기대된다.

연구책임자인 김만 책임연구원은 “본 금속몰드를 활용한 FPCB 대체기술을 통해 향후 베이스필름을 기존의 폴리이미드에만 국한하지 말고 제품의 특성에 적합한 다양한 필름으로 교체하고 회로 도금층을 합금화 또는 다층화한다면 보다 다양한 제품에의 활용을 기대할 수 있을 것”이라고 말했다.

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