[기계신문] 재료연구소(KIMS) 표면기술연구본부 김 만 박사 연구팀이 연성인쇄회로기판(FPCB) 제조 시 기존의 에칭공정 대신 금속몰드를 활용한 전주도금 공정을 사용하는 금속미세회로(MMP, Metal Micro Pattern) 기술을 개발, 이를 세계 최초로 사업화하는 데 성공했다.
연성인쇄회로기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)은 유연성을 가진 절연기판을 사용한 배선판으로, 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 해결하기 위해 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 전주도금하여 미세회로를 형성하는 기술도 함께 개발하는 데 성공했다.
아울러 연구팀은 이 기술을 S사에 이전함으로써 휴대폰의 마이크로 스피커 핵심 부품을 양산하는 데 성공했다. 기술 안정성과 양산성이 인증된 만큼 향후 그 수요는 지속 증가할 것으로 보인다.
이번 기술은 전기자동차용 케이블하네스와 자율주행을 위한 5G안테나, 태양전지용 구리전극, 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.
한편, FPCB 관련 세계 시장 규모는 2020년 기준 124.1억 달러이며, 국내 점유율은 약 14% 정도로 17.37억 달러를 형성하고 있다. 기존 전기전자 시장은 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 세계 시장을 공략할 경우, 세계 시장의 1% 정도인 약 1,500억 원의 매출 증대가 기대된다.
재료연구소 김 만 책임연구원은 “이번 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 밝혔다.
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