▲ 금속배선 확산 방지막 소재공정기술 전망.

◇ 미세전자회로기판 제조공정기술

IT 부품의 핵심소재인 PCB의 경우, 기존 Rigid PCB로부터 연성인쇄회로기판으로 그 수요가 연평균 20% 이상 급격히 증가하고 있다. 동박적층판(CCL, Copper Claded Laminate)에 노광/에칭공정을 응용한 전통적 전자회로 제작기술인 Additive Build-up Process는 각 단위공정에서 막대한 양과 종류의 기초 원재료와 함께 다양한 유독성 화학물질과 중금속 등의 폐기물의 발생을 유발한다. 또한 이 공정은 막대한 양의 수세수 사용으로 인한 환경오염부하가 매우 높아 원가상승의 요인으로 작용한다.

이러한 동박적층판의 두께에 의한 에칭 시 발생하는 선폭간섭 효과를 최소화하기 위해 폴리머소재 상에 도전성 ABF(Ajinomoto Build-up Film)를 입힌 후 무전해 방법에 의해 회로를 구성하는 Semi-additive Build-up Process이 사용된다.

하지만 이 방법 또한 회로 동박의 PR 노광공정과 에칭공정이 회로구성에서 핵심기술이기 때문에 Additive 공법이 갖고 있는 근본적인 문제를 해결하지 못하고 있는 실정이다. 이러한 Additive 또는 Semi-Additive 회로제작 공법은 환경오염 부하와 함께 수동 및 능동소자 패키징용 전자회로 제작에 응용되는 회로 패턴 이미지 및 에칭공정 등 관련기술의 한계로 인해 고부가가치 제품의 고집적·고성능·소형화 등의 단소화를 충족시키기에는 제약에 있어 직접패턴 형성, 즉 무전해 도금 기술을 응용한 All-Additive Process 기술개발에 힘쓰고 있다.

▲ (a) Rigid-PCB와 (b) Flexible-PCB.

◇ 복합도금 표면 처리기술

미국, 일본 및 EU 국가에서는 제품의 경량화에 의한 에너지절감, 다양한 기능적 특성 부여를 통한 고부가가치화, 장수명화에 의한 원가절감에 대한 기술개발에 집중하고 있다. 경량재료의 물리적 특성 한계극복과 함께 내구성 향상은 관련부품·소재의 장수명화를 통한 원가절감 및 유한자원의 보존 측면에서 매우 중요하다.

경량재료에의 복합도금기술은 광범위하게 적용되는 추세에 있으나 실용화된 분야는 극히 제한적이어서 향후 그 수요는 매우 클 것으로 판단된다. 최근 미소입자 분산 복합재료를 수 나노크기까지 조절함으로써 특수한 기능적 특성을 부여하는 연구가 진행되고 있다. 기능성 복합도금은 내식성의 향상, 표면외관의 변화, 내마모성의 향상, 윤활성의 향상 등을 주목적으로 사용하며 그 외의 부품·소재의 다양한 기능적 특성을 부여하기 위해서 그 응용범위를 점차 확장해 나가고 있는 추세다.

▲ 분산입자의 석출기구 (1: 이온구름 형성, 2: 전달, 3: 확산, 4: 흡착, 5: 부착).

■ 기술개발의 주요이슈

◇ 친환경 Ni, Cu 무전해 도금 기술 개발

기존 무전해 니켈 도금의 경우 도금액 내에 납 티오화합물, 카드뮴 등의 중금속염이 포함돼 있다. 이들 중금속염은 분해방지, 조악한 니켈 석출 방지 및 광택부여, 도금조에의 석출방지, 석출속도 촉진 등의 효과를 유도하는 안정제 역할을 했다. 그러나 최근 EU의 ELV(폐자동차 처리지침), RoHS(특정유해물질 사용제한지침)의 유해물질 규제를 비롯한 국제 사회의 친환경 흐름에 따라 기존 사용됐던 중금속염 포함 공정에 대한 대체기술 개발이 시급하다. 무전해 구리도금의 경우에는 그동안 환원제로 사용되던 포르말린(포름알데히드)를 새로운 환원제로 대체하고자 꾸준한 노력이 지속되고 있다.

◇ Pad Finish용 Pb-free Sn계 솔더합금 도금기술

기존의 전자 부품의 실장체계로부터 납(Pb) 프리 실장 체계로 전환하기 위해서는, PCB의 표면 처리, 부품 리드의 도금 소재 변경 및 이에 따른 제조공정기술의 변경과 더불어 소재 측면의 솔더(Solder) 조성 변경이 요구된다. Pb 프리 도금 소재는 이미 실용화돼 종래까지 적용되고 있는 Pd(납), Au(은), Sn(주석) 등의 단금속의 도금소재와 솔더의 Pb 프리화에 대응해 새로이 검토·적용되고 있는 Sn계 합금 도금소재로 나눌 수 있다.

낮은 젖음성 및 금속간 화합물 생성 등의 단점을 나타내는 단금속 도금에 비해 Sn계 합금 도금은 젖음성이 양호한 편으로, 위스커 발생 문제만 해결되면 Pd 프리화의 유력한 후보로 여겨진다.

◇ Cu 미세배선 제조 (30nm 급 trench Gap-fill)

무전해 도금은 환원제(Reducing Agents)가 금속표면에서 산화하면서 내어놓는 전자로 구리 이온이 환원해 금속 구리를 형성하는 공정이다. 구리 전착에 있어서 무전해 도금은 씨앗층을 형성하거나 PVD 방법으로 형성된 구리 씨앗층의 단차 피복율을 향상시키기 위한 방법으로 사용됐다. 최근에는 패턴의 크기가 작아짐에 따라 씨앗층 없이 무전해 도금만으로 초등각전착을 구현하기 위해 사용되기도 한다.

최근 30nm 이하의 Trench에 Cu 등의 금속의 Gap-fill을 목표로 결함 없는 충진성을 보일 수 있는 전해질 및 공정 기술이 연구되고 있다. 특히, 무전해 도금액의 안정성, 석출안정성, 속도 및 레벨링 등이 양호한 VMS(Virgin Make-up Solution) 기본조성 확보 연구뿐만 아니라, 계면활성제의 추가와 공정 제어를 통한 30nm Gap-fill에 대한 연구가 진행되고 있다.

▲ 무전해 동도금 전해질 및 공정적용 30nm급(AR 3.5) 트렌치 Defect-free 충진 결과.

◇ 금속배선 확산 방지막 소재공정기술

2015년 이후에는 배선 폭 30nm 이하에 상응하는 기술개발이 필요하다. 배선 폭이 30nm이하로 좁아지면, 금속배선의 확산을 방지하는 확산방지막(Capping Layer)의 두께도 상대적으로 얇아져야 한다. 확산방지막이 두꺼운 경우 주위 배선과 전기적으로 연결이 돼 제품의 불량의 직접적인 원인이 되기 때문이다. 따라서 3nm 크기의 얇은 두께를 유지하면서, 치밀한 조직을 구성해 확산방지막으로서의 특성에 적합한 무전해 도금 피막의 형성에 대한 연구가 절실히 요구된다.

▲ 확산방지막 두께에 대한 불량 발생 원인 .

◇ 저저항 배선을 위한 무전해 Ag(은) 도금 적용

반도체 금속 배선 공정은 선폭의 고밀도가 이루어짐에 따라 정보처리 속도를 높이기 위해 즉 RC Time Delay 감소를 목적으로 낮은 비저항의 금속을 요구하게 됐다. 이에 기존의 Al을 대신해 Cu가 배선 공정의 재료로 각광을 받고 있다. 건식식각(Dry Etching)에서 Etch Product의 비휘발성에 기인한 난관은 Damas cene 공정과 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정의 도입을 통해 해결한다. Cu는 낮은 비저항과 높은 Electro migration 저항성의 특성을 살려 배선재료로서 꾸준히 연구되고 있다
.
그러나 Cu는 Al처럼 표면 산화막에 의한 방청처리(Passivation) 효과가 크지 않아 산화막 생성이 계속되는 것으로 알려져 있다. Si 또는 SiO2 내의 확산계수가 보통의 금속에 비해 2 Order가 커 400℃ 열처리에서 소자의 파괴를 막기 위해서는 Barrier Material의 개발이 필수적이다. 무엇보다도 비저항 면에서 Cu는 극복할 수 없는 재료상의 한계점이 있다. 이에 전화에 대한 저항성이 크고 실리사이드(Silicide)가 형성되지 않으며 비저항이 가장 낮은 Ag가 배선재료로서의 최종 연구대상이 될 것으로 예상된다.

◇ 무전해 도금의 미세배선 적용을 위한 활성화 공정개발

배선제조를 위한 무전해 도금은 트렌치 표면의 확산 방지막인 TiN, Ta 및 TaN 등의 표면에서의 무전해 도금을 통해 이루어진다. 그러나 환원제의 산화를 통한 무전해 도금은 용액 전체에서 일어나는 균일한 반응이므로 이 반응을 확산방지막 표면 위에 한정하기 위해 표면 활성화 방법이 필요하게 됐다.

표면 활성화는 일반적으로 한 단계로 이루어진 Pd 치환반응이나 Sn-Pd 활성화 반응 또는 두 단계로 이루어진 Sn 민감화(Sensitization)-Pd 활성화 반응으로 나누어진다. 이 과정에서 표면 활성화 공정을 통해 Pd나 Sn-Pd 나노 입자를 흡착시켜, 금속의 석출이 시작되는 사이트(Site)를 제공한다. 그러므로 성장핵과 활성화 사이트로 사용되는 나노 입자들의 밀도가 높아야 하며 크기는 작아야 한다. 기존 결과에 따르면, 일반적인 활성화 방법을 이용한 경우 최소 15nm 정도의 입자 크기를 나타낸다. 최근 배선폭이 30nm인 점을 감안하면 활성화를 통한 Pd 입자의 크기는 5nm 정도로 축소돼야만 하는데 이를 위한 다각도의 연구가 진행되고 있다.

▲ 활성화 공정 제어를 통한 Pd 분산 강화 효과 .

◇ FPCB 금속회로 패턴 형성 기술

고분자 필름 위에 금속회로 패턴 형성을 위한 전통적 전자회로 제작기술인 Additive Build-up Process는 각 단위공정에서 발생하는 재료 손실 및 폐기물 발생을 유발하는 문제점이 있다. 최근 자외선 조사를 통한 광화학 반응을 이용해 필름위에 무전해 도금으로 회로 패턴을 직접 형성하는 All-Additive Process 기술개발에 힘쓰고 있다. 이 기술개발에 중요한 이슈는 다음과 같다.

○ 난도금성 폴리머 기판의 표면개질 기술

비전도성 유전체상의 집적회로 형성을 위해 폴리이미드(PI) 및 PET 등 비전도성 유전체는 일반적으로 알칼리 에칭을 통해 표면개질 된다. 그러나 최근 들어 표면개질 효과를 높이기 위해 산성 조건하에서의 에칭뿐만 아니라 다양한 혼합조건에서의 표면개질이 시도되고 있다. 이와 더불어 분위기 조건에서 플라즈마 처리 등의 건식 표면개질 법에 대한 연구도 활발하다.

○ 선택적 금속회로 Direct 패터닝 기술

고분자 필름 표면에 광화학반응이 용이한 금속화합물(Ti, Mo, W, Ge, Sn, Pb, Pd 등)을 흡착시키는 공정인 감광성(Sensitizing) 공정과 포토마스크(Photomask)와 자외선 또는 전자선을 이용해 선택적인 금속화합물의 산화반응을 유도하는 광화학 반응 공정을 개선해, 이 후 활성화 과정에서 원하는 영역에만 금속석출 싸이트를 분포시키는 연구가 요구된다.

○ ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold)용 고연성 Ni 도금 기술

솔더링을 위한 표면처리로 ENIG 공법이 주로 사용된다. 우선 구리 배선위에 무전해 니켈을 약 5마이크로미터 가량 도금하고 0.03마이크로미터 가량의 금을 치환한다. 그러나 커넥터 삽입부분과 같이 연성이 요구되는 부분에는 니켈의 취성특성으로 인해, 원가가 높은 금도금을 직접 진행해왔다. 이러한 문제를 보안하고자 도금중 Ni를 수직성장을 유도해 파괴 시 응력을 분산시키는 고연성 Ni에 대한 연구가 요구된다.

◇ 무전해 나노 복합도금

무전해 복합도금(Electroless Compo site Coating)이란, 무전해 도금에 의한 석출금속의 매트릭스(Matrix)에 제 2상으로서 작은 입자와 섬유상물질을 공석시켜 복합피막을 형성하는 기술이다. 복합도금기술로서 1960년대 초반부터 다이아몬드입자 외에 니켈도금액과 반응하지 않는 물질을 공석시키는 니켈분산도금기술이 상업적으로 광범위하게 활용됐다. 또한 이 기술은 도금 피막의 내마모성·내열성·내식성·윤활성·비점착성 등을 향상시키는 목적으로 응용범위가 확대됐다.

복합도금은 도금액에 미세한 크기의 분산제인 탄화규소(SiC), 알루미나(Al2O3), 석영, 티타늄산화물, 탄화티타늄, 지르콘, 흑연 그리고 폴리머입자 등의 미립체를 분산시켜 전해액을 교반하면서 미립자가 부유해 니켈이나 구리 등의 도금이 진행될 때 같이 공석돼 도금층이 형성되는 것을 말한다.

최근에 이르러 제 2상, 즉 분산입자로서 수~수십nm 크기의 나노입자를 사용하는 나노복합 도금에 대한 연구가 활발하다. 나노분말은 벌크재료와 다른 뛰어난 특성을 나타내는 장점이 있지만, 도금 용액 중에서 쉽게 뭉치는 성질이 있기 때문에, 균일하게 분산된 나노분말을 공성시키는 새로운 무전해 복합도금 공정에 대한 개발이 요구된다.

Ni·Cu 무전해 도금 2010년 세계시장 22억4,500만불

원천기술 확보 위해 단기 아닌 장기적 연구개발 필요

◇ ENIG 대체공정 개발

ENIG는 패키징 산업에서 솔더링을 위한 최종표면처리 공정으로 사용돼 왔다. 무연(Pb-Free) 솔더링 공정을 본격 채택, 융점이 상승하면서 최종표면처리에 있어 기존 유기보호피막(OSP)이나 이머젼 틴(Immersion Tin)의 사용 시 Cu-Sn 금속간화합물이 생성되는 점과 달리, ENIG의 Ni 피막은 구리배선의 확산을 최소화 하는 배리어로 작용한다. 그러나 공정조건에 따라 Ni 피막이 치환형 Au에 침식당해, ‘블랙패드’ 불량이 발생하는 문제점이 있다. 기존 ENIG 공정을 대체하고자, EN/IG 두 단계의 도금 공정을 일회 도금으로 간소화 할 수 있는 EGPA(Electroless Gold-Palladium Alloy)도금이나, 고가의 Au를 Pd으로 대체하는 ENEP(Electroless Nickel/Electro less Palladium) 도금 공정 등 신공정 개발이 요구된다.

■ 국외 동향

◇ 연구개발현황

무전해 도금 기술은 미세배선형성, 부식방지, 우수한 경도, 윤활성 증가 및 남땜성·접착성 향상 등을 목적으로 전자부품산업, 자동차/항공 산업 및 산업기계 등에 널리 사용된다. 따라서 무전해 도금 기술은 다양한 관련 분야에서 미국·일본·유럽을 중심으로 연구개발이 꾸준히 진행돼 왔다.

미국에서는 반도체, 통신부품의 고집적화를 목적으로 무전해 도금을 이용한 미세배선에 대한 연구가 수행됐으며, 미세한 부품 표면의 고강도화를 목적으로 무전해 도금을 미세표면처리 기술(MEMS/MF 등)에 적용하고 있다. 이와 더불어 광기전 복합제품에 응용해 제품의 극소화를 추진하고 있으며, 무전해 Ni-P 및 복합, 합금도금에 대한 연구를 통해 다양한 산업분야에 응용하고 있다.

표면처리에 대한 기술뿐만 아니라 무전해 도금을 위한 원ㆍ부재료 제조기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 반도체 배선 및 확산방지막에 적용 가능한 고안정·저저항 구리, 은 및 니켈 합금 도금액이 지속적으로 개발·보안되고 있다. 특히 최근의 친환경 추세에 발맞춰 포르말린, 시안계 프리 무전해 도금액 및 무연솔더에 대한 연구가 수행되고 있다. 또한 친환경 추세에 맞춰 생분해성 고성능 탈지제에 대한 개발이나 무전해 도금 공정 중 또는 공정 후 발생되는 유해물질의 분리회수용 Membrane기술에 대한 연구가 진행되고 있으며, PCB 도금 요소장치 및 무인자동화, 도금공정 자동제어용 센서기술 등의 자동화 기술개발 또한 꾸준히 진행되고 있다.

일본의 경우에는 미세배선용 무전해 도금 및 합금기술에 대한 연구가 활발하며, 이를 응용해 전자·반도체 부품제조에 박차를 가하고 있다. 또한, 초음파 등의 외부기기를 활용한 도금공정의 고속화에 대해 꾸준히 연구를 수행하고 있으며, 무전해 도금을 고용량 자기매체인 광자기 디스크에 적용하려는 시도도 진행되고 있다. 또한 다수의 일본 연구팀이 무전해 Ni-P, Ni-Metal 합금도금 및 용도에 따라 제2상을 공석시키는 복합도금에 대한 연구결과를 축적해 산업 각 분야에 활용하고 있다. 특히 일본은 무전해 니켈 및 구리 합금 및 복합도금의 원·부재료 합성에 대한 연구를 통해, 안정적인 공정액 보급 및 신기술 공정액 개발에 대한 실용적인 결과를 도출하고 있으며, 친환경 도금액에 대한 다수의 특허를 보유하고 있다.

일본은 국가적 지원 하에 친환경기술에 대한 연구가 심도 있게 진행되고 있다. 특히, 무전해 도금 공정에 의한 도금패수의 후처리 및 안정화에 대한 기술과 이를 다시 산업에 사용가능한 형태로 복구하는 재활용기술에 대한 연구가 활발하다. 또한 이들 기술을 위한 도금폐수 처리용 분리막 제조 기술 등의 제반 기술의 개발도 동반되고 있다. 뿐만 아니라, 희귀금속의 고부가화로 인해 귀금속 및 유가금속 회수기술에 대한 연구도 활발하다.

유럽의 무전해 도금 기술 개발은 관련 기술에 대한 깊은 역사를 갖고 있는 독일이 주도하고 있다. 독일을 필두로 프랑스, 이탈리아 등의 다수 국가에 의해서 무전해 도금의 기본적인 이론 및 활용에 대한 연구가 진행되고 있다. 특히, 반도체, 전자재료 및 부품 소재의 소형화를 충족시키기 위한 무전해 정밀선택도금이 활발히 연구되고 있으며, 공정속도 향상을 위한 초음파 적용 고속도금 공정에 대한 노력도 진행되고 있다. 니켈 관련 도금의 경우 무전해 Ni-B 및 Ni 합금도금과 고강도·고내마모성을 위한 Ni-다이아몬드 등의 복합도금 기술개발이 지속적으로 이뤄지고 있다.

이 외에도, 독일의 경우 시안계를 사용하지 않는 친환경 무전해 아연도금의 도금액 및 공정조건 최적화에 대한 연구 및 무전해 도금을 통한 고내식성 은합금의 도금액에 대한 연구가 진행되고 있다. 특히, 무전해 도금액 내의 첨가제에 대한 다양한 실험을 통해 현장에 적용가능한 데이터를 축적하고 이를 통해 최적의 광택제 및 첨가제를 결정하는 노력은 오래전부터 지속되고 있다. 유럽 또한 친환경 추세에 따라 유해물질 분리회수용 이온 교환 기술 등의 녹색기술에 대한 연구가 활발하며, 희귀금속의 회수기술 또한 연구의 중심에 있다.

유럽의 경우, 대학-연구소-기업 사이의 연계를 통해 무전해 도금 실용화에 대한 다양한 연구 또한 현실적인 접근이 이뤄지고 있다. 특히 니켈-다이아몬드 무전해 자동 복합도금 공정이 개발 중에 있다. 또한, 무전해 도금조의 장수명화 및 자동조절 장치의 설계기술, 그리고 도금 공정 및 제품 설계의 데이터베이스화 기술은 세계최고의 수준을 보인다.

▲ 무전해 도금 - 해외 선도 연구기관.

■ 국내 동향

◇ 연구개발현황

국내에서는 1990년대 초까지 기능 인력에 의한 제품생산으로 기술개발 보다는 선진국의 약품 수입과 작업자의 기능에 의존했다. 최근에는 기술개발에 대한 인식이 높아지는 추세이다. 3D 업종이고 업체가 대부분 영세하기 때문에 외부의 기술력 보다는 자체 개발을 추진하고 있으나 기술개발 능력이 부족한 실정이다. 중견기업의 경우 정부의 지원 등에 의한 기술 개발을 추진하고 있으나 그 수가 많지 않다. 도금약품 및 장치의 경우 수입에 의존하고 있어 국가경쟁력에 장애요소가 되고 있다.

국내의 무전해 도금 기술은 선진국의 표면 처리기술에 대한 모방 기술개발이 주종이며 고부가가치화 보다는 기존의 표면처리공정 개선에 의한 작업이 가능한 것 위주로 한 기술개발이 대부분이었다. 최근 산업기반기술개발, 청정생산기술개발 및 전자부품관련기술개발 등의 연구개발이 추진되고 있으나 타 산업분야에 비해서는 그 양과 질이 낮은 상태이다.

국내외 표면처리 업체는 상당수 단지화가 이루어지고 있는 단계이지만 환경규제가 심화되고 있는 상황에서 선진국 수준으로 규제를 시행하는 경우 대응하기가 어려운 상태이다. 특히, 전처리 및 무전해 도금 용액 제조를 위한 약품의 유해성이 심각하나 친환경 도금액 및 공정 제조기술에 대한 개발이 부족하기 때문에, 기술교육 및 기술개발에 대한 지원이 필요한 상태이다.

공정 자동화의 측면에서는 무전해 도금 장비의 일부는 국산화가 정착돼 있으나 장치의 정밀도 및 내구성 등에 대한 지속적인 개발이 요구된다. 국내의 자동화 장치 분야는 선진국의 장치를 모방하는 상태로 다양 제품개발에 대응하는 장치산업의 개발이 필요한 상태이며, 정밀화학, 도금액 제조 기술은 설계능력이 부족해 이에 대한 기술개발이 난항을 겪고 있다.

이와 같이 국내 무전해 도금 관련 기술이 선진국과 많은 차이를 보이고 있음에도 불구하고, 최근 몇몇 연구팀 및 기업에서는 선도국가와 필적하거나 더 우수한 무전해 도금액 및 공정기술을 개발하고 있다.

▲ 무전해 도금 - 국내 선도 연구기관.

■ 국내외 주요 기업의 생산활동

무전해 도금기술 관련 습식표면처리 산업은 타 기반산업에서 차지하는 비중 및 연계성이 매우 큰 핵심 기반기술산업으로 PCB 부품산업(20조원/년) 제조원가의 30%, 금속제조업은 10%, 자동차산업(80조원/년)은 3.1%, 정보통신(50조원/년) 4.0% 차지한다.

▲ 국내 표면처리관련 전문기업현황(자료 : 한국생산기술연구원, 국내표면처리관련 전문기업현황, 2010).

▲ 무전해 도금 - 국내외 주요 기업의 생산활동.

■ 시장규모 및 전망

무전해 도금기술은 부품 혹은 완성품에 내재돼 그 시장규모를 예측하기 어려우나, 무전해 니켈 및 동제품을 기준으로 무전해 도금 세계시장의 규모는 2010년 약 22억4,500만달러로 추정된다. 무전해 도금기술은 대부분 니켈과 동 관련 기술이 주류를 이루고 있으나 금·은·팔라듐·주석 등은 IT부품의 수요 확대에 따라 시장규모는 급격히 성장이 예상된다.

▲ 무전해 도금 공정기술의 국내외 시장 규모(단위: 백만달러).

■ 미래의 연구방향 및 국내 산업이 나아갈 방향

◇ 미래의 연구방향

무전해 도금기술은 다양한 부품의 형태와 재료 특성에 무관하게 균일하고 견고한 금속피막을 표면에 형성할 수 있는 특성을 가지고 있어 장식 및 외장부품의 도금은 물론 첨단 부품·소재에 기능성 피막특성을 부여 할 수 있는 독특한 도금기술로서 그 응용범위는 무한하다고 볼 수 있다.

자동차 및 정밀기계 부품의 내구성 향상을 위한 무전해 경질피막 도금 및 복합도금, 다양한 엔지니어링 플라스틱의 무전해 금속화 공정 및 폴리머기판에의 무전해 도금기술 응용 직접 금속회로 형성기술, PCB부품 및 반도체패키지, TSV, 반도체 배선 등에 응용되는 패드접합, 회로배선, 비아충진용 초박막 무전해 도금 등은 전방 부품산업의 고기능적 요구 특성에 따라 신개념의 무전해 도금기술의 연구가 필요한 분야로 대두 되고 있다.

국제환경, 무역규제 등 환경적 이슈에 따라 기능적 도금피막의 특성 저하 없이 환경 및 인체 유해물질이 없는, 즉 포르말린, 할로겐족 원소 혹은 납, 카드늄 등이 없는 무전해 도금용액의 조성물 및 첨가제 개발이 지속적으로 시장에서 요구되고 있다.

IT부품의 초소형화에 따른 전기도금기술의 한계상황은 전기도금 대체 무전해 도금기술의 고효율성에 대한 연구와 기존 치환형 무전해 도금 대체 환원형 고속 무전해 도금에 대한 연구개발의 요구가 시장에서 요구되고 있다.

▲ 나노주형(Nanomold, 담배모자이크 바이러스)에 무전해 도금기술을 응용한 원자 10개 두께, 0.5㎛길이의 나노선 제조 (TEM, 독일MPI).

최근 선진국에서는 나노소재, 초소형부품(MEMS), 생체재료, 에너지부품, 바이오(BT) 및 IT 등과 접목하는 퓨전테크놀로지로서의 무전해 도금기술에 대해 폭넓게 산업적 응용연구가 진행되고 있어 이에 대한 심도있는 산업적 응용연구가 필요하다.

▲ 무전해 도금 관련 중소기업형 핵심 요소기술 .

◇ 국내 산업이 나아갈 방향

우리 습식표면처리 산업은 국가주력산업을 지탱하는 뿌리산업으로서 그 중요성과 역할이 강조되고 있다. 이 산업은 전방산업의 비약적 발전에 힘입어 양적 성장은 크게 달성했으나 원천기술의 개발과 응용보다는 현장작업자의 경험에 의존하는 기능집약형으로 발달돼 지식기반산업으로의 전환이 시급히 요구되는 산업구조를 가지고 있다.

도금·표면처리기술은 제조공정, 원·부재료 및 소재의 종류·형태·용도 등에 따라 다양한 공정노하우와 원천기술이 적용되는 복합 제조기반기술로서 지속적인 핵심공정 개발과 기술축적 없이는 전방산업에서 요구되는 기술적 특성과 시장 경쟁력 확보가 어려운 실정이다. 따라서 우리 표면처리산업의 낮은 원천기술 축적률과 취약한 기술하부구조를 개선하고 선진국에 종속적인 기술구조를 타파하기 위해서는 단기성과 위주의 생산현장형 공정기술 개발보다는 신성장 산업 및 미래시장 대응 산업원천형 핵심 뿌리기술 개발에 연구역량을 집중하고 범국가적 차원에서 인내를 갖고 꾸준히 우수한 인력을 양성하고 연구개발을 지원하고 관련 산업을 육성해야 할 것이다.