소재 기업 비아코아(대표 서승일)와 레이저 장비 기업 아큐레이저(대표 최지훈)가 '저선팽창 폴리이미드(Low CTE PI)'와 '분자 접합(Molecular Bonding)'을 결합한 일괄 적층 기판 기술을 개발했다. 기존 유기 기판의 경제성과 유리 기판의 안정성을 동시에 충족하는 것이 목표다.
현재 반도체 패키징 분야의 주요 과제는 소재 간 선팽창계수(CTE) 차이에서 비롯되는 기판 휨(Warpage) 현상이다. 실리콘 칩은 열팽창이 적지만 이를 지지하는 기존 유기 기판(PCB)은 팽창 수치가 6~8배 높아 고온 공정에서 기판이 휘거나 범프 연결부가 파손되는 문제가 발생한다. 40GHz 이상 고주파 영역에서는 기판 소재의 전기적 특성에 따른 신호 감쇠도 병목으로 작용한다.
비아코아는 다이치코리아, 일본 다이치(DAICHI)와 협력해 PI 기판의 선팽창계수를 유리·실리콘과 유사한 수준으로 낮췄다. 기존 유기 기판 대비 3~4배 안정적인 수치다. 서승일 비아코아 대표는 "저선팽창 PI 기술로 대면적 패키징 공정에서도 평탄도를 유지할 수 있다"며 "고온 공정 후에도 기판 치수가 변하지 않아 미세 배선의 위치 정밀도를 높일 수 있고, 이는 반도체 수율 향상에 직결된다"고 설명했다.
신호 손실 문제에 대해서는 분자 접합 기술로 대응했다. 기존에는 접착제를 사용해 소재를 결합했으나 비아코아는 재료 표면의 관능기를 활성화해 화학적 결합을 유도하는 방식을 적용했다. 업체에 따르면 이 방식은 초평탄 구리박과도 결합력을 유지해 고주파 신호 손실을 기존 대비 40% 이상 줄인다. 접착층을 수 나노미터 수준으로 최소화해 재료 본연의 유전 특성을 보존하고 레이저 가공 시 수지 흐름 현상이 발생하지 않아 미세 홀(Via) 가공도 용이해진다는 설명이다.
서 대표는 "기존 PCB 가공 인프라를 그대로 활용할 수 있어 유리 기판 대비 제조 비용을 약 40% 이상 절감할 수 있다"며 "소비자 가전 및 범용 AI(인공지능) 서버 시장에서 유리 기판을 대체할 현실적 방안이 될 것"이라고 말했다.
앞으로 이 기술은 6G 안테나 모듈(AiP)과 저궤도 위성 통신, 항공우주 분야에도 적용할 수 있을 것으로 업체 측은 전망했다. PI 소재가 유리의 1% 수준 무게와 극한 환경에서의 안정성을 갖추고 있기 때문이다.
비아코아는 2026년 하반기 국내 생산라인을 구축하고 일본으로부터 제조 기술 이전과 지식재산(IP) 공유를 완료할 계획이다. 아큐레이저가 레이저 드릴 공정을, 비아코아가 적층·설계를 담당해 제품 생산에 나선다.