스미토모, 파워반도체 나노구리 양산… CuALL 출범

일본 스미토모금속광산이 도쿄 오메사업소에서 차세대 파워반도체용 나노 구리 분말의 상업 양산 체제를 구축하고 본격 공급에 나섰다.

일본전문매체 모노이스트는 2일 회사가 신규 기능성 소재 브랜드 'CuALL(큐오르)'을 공식 출범시키며 연간 수 톤 규모의 생산을 시작했다고 보도했다.


스미토모금속광산이 도쿄도 오메시에 자리 잡은 오메사업소에서 파워반도체용 나노 구리 분말의 양산을 개시했다.
회사는 기능성 소재 사업부문의 구리 제품군과 첨단 가공 기술을 하나로 통합한 신규 브랜드 'CuALL(큐오르)'을 전면에 내걸었다.

초기 생산 능력은 연간 수 톤 규모로 출발하며 향후 전력반도체 시장 수요 확대에 발맞춰 중장기 증설도 함께 검토할 계획이다.

CuALL 공식 발표에 따르면 브랜드 목적은 '구리를 진화시켜 빛나는 내일을 모두에게'라는 슬로건으로 압축된다.

인류 역사와 함께해 온 구리라는 전통 금속을 고도화된 합성 기술로 탈바꿈시켜 글로벌 기술 혁신의 과실을 널리 나누겠다는 지향점을 담았다.
기존 소결 소재 시장에서 은(Ag) 페이스트가 지배하던 고가 접합재 시장을 가격 경쟁력이 뛰어난 나노 구리로 대체하려는 포석이다.


이번에 양산에 돌입한 나노 구리 분말은 스미토모금속광산이 장기간 축적해 온 분체 제어 기술과 특수 표면 처리 기술의 결정체다.

핵심 물성은 세 가지 차별화 요소를 지닌다.
첫째는 우수한 저온 소결성으로, 열에 민감한 반도체 칩 실장 공정에서 기판에 가해지는 열 부하를 크게 낮춘다.

둘째는 고온 환경에서도 입자의 변색과 전도도 저하를 막아주는 뛰어난 내산화성이다.

셋째는 균일한 입도 분포를 확보해 대량 양산 시 일정한 품질 균일도를 유지할 수 있다는 점이다.

이러한 물성에 힘입어 작동 온도가 200도 이상으로 치솟는 전기차용 파워반도체의 접합 재료로 널리 활용될 수 있을 것이라는 관측이 나온다.

스미토모금속광산은 접합재 영역을 넘어 나노 구리 분말에 금속 착체 잉크를 결합한 고성능 전도성 페이스트 제품군도 함께 전개한다.

기술 사양서에 따르면 필름 기판 위에 미세 회로를 직접 인쇄해 형성하는 유연 배선 재료 분야로 응용 범위를 확장한다는 구상이다.

귀금속인 은 기반 소재와 대등한 전기 전도성을 유지하면서도 원자재 가격은 수분의 일 수준으로 낮출 수 있어 상용화 파급력이 크다는 분석이다. 차세대 파워 모듈 패키징 시장의 원가 절감 요구에 부응하는 맞춤형 해법으로 통한다.


일본 소재 거인의 나노 구리 분말 상용화는 차세대 실리콘카바이드(SiC) 전력반도체 생태계를 키우는 한국 전장 부품업계에도 파장을 미친다.

한국 완성차와 부품 기업들은 800볼트(V) 고전압 전기차 시스템 도입에 따라 고열을 견디는 소결 접합재 확보에 집중하고 있다.

기존 은 소결재 대비 원가 절감 효과가 뚜렷한 나노 구리 소재의 등장은 전력 모듈 원가 구조를 개선하는 기회이자, 한국 소재 기업들의 분체 기술 고도화를 재촉하는 요인이다.

올가을에는 글로벌 전장 부품사들의 신뢰성 평가 통과 여부에 따라 나노 구리 접합재 시나리오의 성패가 갈릴 전망이다. 나아가 고온 내구성이 검증되면 차세대 전력반도체의 표준 소재 채택 시나리오가 힘을 얻을 수 있다. 다만 미세 공정에서 구리 산화 방지 한계가 돌출하고 계면 박리 문제가 발생할 경우 이 대체 시나리오는 성립하지 않을 수 있다.

글로벌 반도체 소재 전문가들은 고출력 전력반도체 시장에서 방열과 접합 신뢰성이 칩 성능을 좌우하는 핵심 병목이라고 평가했다.

스미토모금속광산 기술진은 "구리 소재의 물리 한계를 정밀 합성 공정으로 극복했다"라며 "단순한 가격 우위를 넘어 고신뢰성을 요구하는 전장 시장에서 필수 부품소재로 자리매김할 것"이라고 강조했다.


이용수 글로벌이코노믹 기자 piscrait@g-enews.com