국내 중소기업이 구리-다이아몬드 금속복합 소재 반도체 패키지용 고성능 방열기판을 국산화했다. 세계 최고 열전도도와 낮은 열팽창계수로 국내외 5·6세대(G) 무선통신과 전기자동차 방열 소재 시장에 진출하고 있다.

반도체 소자 제조기업 더굿시스템(대표 조명환)은 구리-다이아몬드(Cu-Diamond) 금속복합 소재 개발에 성공해 양산 체제에 돌입했다고 23일 밝혔다.

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<더굿시스템 구리-다이아몬드 금속복합소재 반도체 패키지용 고성능 방열기판을 국부적으로 에칭한 표면.>

이 회사는 5·6G 무선통신용 고주파(RF) 파워 트랜지스터와 전기차용 고출력 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 방열 소재로서 800W/mK급 열전도도와 8PPM 열팽창계수를 갖는 세계 최고 방열 특성을 구현했다.

최근 정보 고속화·대용량화로 정보통신과 전력 분야에서 사용하는 고출력 반도체 모듈은 단위 면적당 출력 및 탑재된 반도체 칩 수가 증가하고 있으며 발열 문제 또한 중요한 이슈로 부상했다. 높은 열전도도와 낮은 열팽창 특성을 실현하기 위해 금속-다이아몬드 복합소재가 주목받고 있다. 하지만 금속과 다이아몬드 두 입자의 큰 밀도 차이로 두 소재 균일한 분산 및 합성이 어려워 상용화되지 못했다.

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<더굿시스템 구리-다이아몬드의 열팽창계수와 열전도의 관계.>

더굿시스템은 기존 제조 기술과 원천적으로 차별화된 독자 기술로 세계 유수의 소재 기업조차 성공하지 못한 구리-다이아몬드 금속 복합소재 개발을 실현했다. 수입에만 의존했던 국내 방열 소재 산업의 큰 전기를 마련했다. 특히 핵심 소재인 양질의 공업용 다이아몬드 분말을 안정적으로 공급해 국내 소재만으로 생산할 수 있게 됐다.

이 회사의 핵심 보유기술은 다이아몬드 분말 특수 코팅과 균일한 분산 기술, 제품의 자유로운 가공 및 제품 설계, 열 충격 시험에서도 입증한 안정적 신뢰성, 독자 제조 방식에 의한 높은 제조 수율, 낮은 제조원가 등이다. 알카디아(arCuDia)와 에스비에스-다이아(SbS-Dia) 두 제품은 세계 최고의 방열 특성과 함께 고객 사양에 맞춰 방열 특성 설계가 가능하다는 점이 글로벌 경쟁력으로 꼽히고 있다. 37건의 지적재산권을 확보했다.

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<더굿시스템의 다양한 구리-다이아몬드 금속복합소재 반도체 패키지용 고성능 방열기판 제품들.>

현재 차세대 무선통신과 우주항공 등 고성능 방열 소재 응용 분야의 해외 고객사가 관심을 갖고 있다. 미국·이스라엘 등의 기업에서 제품 평가가 이뤄지고 있다. 지난달 '독일 뉴렌버그 동력기술 전시회(pcim Europe)'에 이어 6월 '국제 마이크로웨이브 심포지엄(IMS) 덴버 2022 전시회'에 참가해 제품 마케팅을 벌인다.

조명환 대표는 “고출력 반도체 칩 성능과 고성능 방열기판은 동시에 구현돼야만 하며 기존 방열 소재는 낮은 열전도도에 의해 고출력 모듈에 적용하는 데 한계를 보였다”면서 “국내에서는 유일하게 개발한 고성능 구리-다이아몬드 금속 복합소재는 위성 통신을 이용한 6G 통신을 비롯해 전기 자율주행차 등이 상용화되는 시점에서 전 세계 수요가 폭발적으로 증가할 것으로 예측한다”고 말했다.

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<더굿시스템의 arCuDia(위)와 SbS-Dia.>

김한식기자 hskim@etnews.com