내지-정현상수정-파랑

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1 정현상한국과학기술정보연구원부울경지원

2 차 례 Chapter 1 최근고방열소재에대한수요가증가하고있다. 5 Chapter 2 Chapter 3 전자소자의방열문제, 열전도성고분자복합재료가해답이다. 19 방열대책기술에대한요구증가로방열접착소재개발되다 년 5월 30일인쇄 2013년 6월 `1 일발행발행인 박영서지은이 정현상펴낸곳 한국과학기술정보연구원정보분석연구소주소 ( 분원 ) 서울특별시동대문구회기로 66 주소 ( 본원 ) 대전광역시유성구대학로 245 전화 팩스 ISBN 이책은저작권법에따라보호받는저작물이므로무단전재와무단복제를금지하며, 이책내용의전부또는일부를이용하려면반드시저작권자와한국과학기술정보연구원의서면동의를받아야합니다. Chapter 4 최근전자패키지에서방열문제가핵심기술로부상 39 Chapter 5 방열소재관련국내외기술동향 49 Chapter 6 방열소재관련국내외시장동향 59 Chapter 7 최근방열소재주요적용분야사업화이슈분석 71 참고문헌 80 부록. 방열접착소재논문 / 특허분석 81 이글의내용은필자의견해이며, 한국과학기술정보연구원의공식적인의견이아님을밝힘니다.

3 Chapter 1 최근고방열소재에대한수요가증가하고있다.

4 그림 1 LED 의온도변화에따른수명예측 최근고방열소재에대한수요가증가하고있다. 최근자동차, 전기 전자분야등에서사용되고있는전자기기는경량화, 박형화, 소형화, 다기능화가추구되고있다. 이러한전자소자가고집적화될수록더욱많은열이발생하는데, 이러한방출열은소자의기능을저하시킬뿐만아니라주변소자의오작동, 기판열화등의원인이되고있어방출열을제어하는기술에대해많은관심과연구가이루어지고있다. 특히고방열회로기판소재는베이스금속기판의열전도성을이용할수있어파워디바이스나 LED 모듈등고전력이소모되고열이많이발생되는부품의제작에유리하여연구개발에대한관심이증폭되고있다. LED 는약 85% 가손실로전환되며고온의방출열로인해접합부의온도가계속증가함으로서 LED 반도체의수명저하를일으킨다. < 그림 1> 에서보는바와같이오작동이일어나는평균시간은소자작용온도가 10 상승할때수명은 2배감소하는것으로알려져있다. 이를막기위해서 high power LED 의경우고방열기판을사용하고있으며, 이에따라고방열소재에대한수요가급격하게증가하고있다. 방열재료의소재성분을살펴보면탄소재료나세라믹소재같은고열전도성필러소재와고분자소재가혼합된복합소재가대부분이다. 열전도성고분자는기존고분자재료의장점인용이한가공성, 저비용, 경량화, 제품형태의다양성등을그대로유지하면서금속과세라믹재료의특성을부여할수있다. 또한복합소재를사용하는이유는고열전도성무기필러소재가열전도성이우수하나접착력이없고고분자소재는접착력은우수하나열전도성은낮기때문이다. 그러나고분자복합재료의높은열전도도를달성하기위해서는많은양의필러가들어가게되는데이러한경우에는가공조건이난해해지고제품의물리적성질이저해되는문제점이있다. 고열전도성재료의개발전자기기의고밀도화및공간절감화가급속하게진행됨에따라열에의한제품성능에미치는영향이심각해지고있다. 일반적으로히트싱크 (heat sink) 등에효율좋게열을전달하기위해실리콘고무 06 07

5 나겔등의방열시트가사용되고있다. 그러나실리콘계방열시트의경우에는저분자량의실록산에의해생성되는절연물의부착으로인하여접점불량등의문제점이발생하고있다. 최근에는전기전자기기가복잡화됨에따라방열고무및겔에대한요구도종래의단순한시트는물론 0.5mm이하의얇은두께의것이나역으로 6mm이상의두꺼운것, 또는시트형상이외에도복잡한형상의것등다종다양해지고있다. 방열재료는일반적으로열전도성이낮은수지성분 ( 매트릭스 ) 에열전도성필러를다량으로충전함으로써열전도및방열성능이얻어진다. 이와같은수법에서는매트릭스로서열가소성엘라스토머를사용한경우딱딱하고깨지기쉬울뿐만아니라특히유동성이악화되어성형성이매우나쁘게된다. 또한, 열전도성필러는알루미나로대표되는것과같이표면경도가높기때문에범용의열가소성성형기를사용하면스크루등의마모문제가발생한다. 이와같은문제점때문에지금까지열가소성엘라스토머의고열전도화가실용화되지못하고있다. 이러한문제점을해결하기위해, 일본의 Aron Kasei 사는유연성을가진특수한열전도성필러를선정하고, 독자적인열가소성엘라스토머의배합기술과컴파운드기술을이용함으로써범용의열가소성성형기로도성형이가능한고열전도성을가진열가소성엘라스토머시리즈의신제품개발에성공하였다. 이엘라스토머제품들은저분자량의실록산을함유하지않을뿐만아니라비교적자유로운설계가가능한소재이다. 방열시트는사용되는장소나사용방법에따라서시트고정시의압축률및두께가다양하게된다. 따라서이러한상황을고려하지않고시트를선정하게되면단순히열전도율이높은시트를사용하더라도실제로는열의전달성이나쁘게나타난다. 여러종류의방열 시트특성을시험한결과를보면대체적으로약간압축하여사용하는경우에는높은열전도율을가진시트가열전달특성이우수하게나타났으며, 압축률이높은경우에는유연한시트가열전달특성이우수한것으로나타났다. 또한, 비교적경질의시트는압축의영향을별로받지않고열전도율의정도에의존하는것으로나타났다. 각종방열시트간의비교에서는 Aron Kasei 사의신제품은그와동등한정도의경도및열전달률을가진실리콘계보다도열전달성이우수하였다. 방열고무및겔시트를장기간사용하는경우에는가소제의휘발등에의해서경화되거나수지가건조되어공극이발생하여열전달성이악화된다. 각경과시간별로압력을제거했을때의시험편두께와경도변화를조사한결과, 아크릴계는 500시간경과후부터수지가건조되어시트와시험기구사이에공극이발생했다. 또한, 경도변화도상당히딱딱하게되기때문에시트의설치당시보다도열전달특성이크게저하되는것이예상된다. 한편, 실리콘겔과 Aron Kasei사의신제품은모두 1,000시간경과후에도공극의발생이나경도의큰변화가없으므로장기간사용에도열전달특성이거의유지될것으로판단된다. Aron Kasei 사가신규로개발한고열전도열가소성엘라스토머시리즈는범용의열가소성성형기를사용하는것이가능할뿐만아니라다양한성형물의제작은물론두께도 0.2mm정도의얇은것에서부터 6mm이상의두꺼운것까지제작이가능하다. 또한, 2색성형이나다른재질의인서트성형등도가능하다. 성형시의주의할점으로는성형온도가높으면수지의용융점도가낮게되어필러와수지가분리되기쉽기때문에가능한한성형온도를낮게할필요가있다. 현재각신제품의특성을활용하여전자기기나 LED 관련, 자동차분야로의시장전개가활발하다

6 방열수지와그의관련기술 LED(Light Emitting Diode) 나전자기기의고출력화고기능화가급속히진전되어반도체소자의발열량이증가하는중에방열기술에대해서상당히높은관심이집중되고있다. 최근에는경량화, 전기절연, 디자인자유도, 공수저감이라고하는기능을방열과동시에만족이라고하는요구도증가하고있으며, 시장의일부를구성하고있다. 일반적으로방열판 (Heat sink) 의재질로서금속, 주로알루미늄을이용하지만, 상기의기능을추가 / 부여할수있는요구사항으로서열전도성수지로의기대가고조되고있다. 일본의 Starlight Industrial Co., Ltd. 에서는이들의요구에응답하기위해서지금까지낮은마찰재료 Esubea 로서연마한복합기술 (Compound technology) 과사출성형기술을기반으로열전도성수지 Eresabu 를개발하고시판하였다. 일반적으로수지의열전도성을향상시키는수단으로서, 탄소섬유나질화붕소 (BN) 등의고열전도필러 (Filler) 를고충전하고, 수지복합재료의열전도율을향상시키는방법이취해지고있다. 이방법에서는필러를어떻게고충전시키느냐가포인트로되지만, 고충전시킬수록수지의유동성이상실되고, 가공성, 기계특성, 비중등의특성이희생된다. Starlight Industrial Co., Ltd. 가개발한 Eresabu 는수지중에서고열전도필러가열전도경로를형성하고열이효율좋게전달되는구조가되는것으로, 이러한특성을유지시킨그대로수지복합재료의고열전도율화를가능하게하였다. 더욱재료를설계할때, 전도도를포함한복수의기능을합쳐서가지는필러를선택하고있으며, 목적으로하는기능에따라서조합시키는것으로수지복합재료의열전도율을향상시키는것과동시에다른각종기능도부여되고있 다. 이와같은방법으로신규로개발된 Eresabu 는열전도율, 전기특성, 색깔, 난연성등의특성을향상시키고있다. ES1000은 Polyphenylene sulfide(pps) 를기반으로하고, 열전도율에특화된고열전도성수지로서취급되는그레이드이다. 난연성이나고온환경에대응하는등의기능도가지고있으며, 고출력열원으로부터방열하는용도에적합하다. EN6017은 PA 를기반으로하는고열전도, 전기절연성, 백색, 저비중, 난연성 ULV-0(2mmt) 를가지는절연성열전도그레이드이다. 높은열전도율과전기절연성에추가해서, 백색이기때문에착색에도대응가능하다. EN6017은전자기기외관부품에의방열용도에적합하며, 외관과전기절연을겸비한방열부품으로서 LED 조명체에채용되고있다. 또한, PPS 를기반으로하는고온환경용의그레이드 X1104도생산하고있다 ( 색깔은회색 ). EN6025는 PA 를기반으로하고있으며, 고열전도, 전기절연성에추가해서 Eresabu 그레이드중에서도코스트를낮춘저코스트그레이드이다. 고열전도도를가지는무기필러는현재고가로, 지금까지열전도율의유지와저가격화의양립은곤란하였다. EN6025에서는필러형상, 가격, 필러고유의열전도도를밸런스좋게조합시켜서최적화시키는것으로낮은가격을실현하였다. EN6025는착색에대응할수없기때문에제품내부에설치하면방열판용도에적합하며, LED 조명내부의방열판으로서채용실적이있다. 방열부품의개발 / 제품화를진전시켜서방열성능이가장효율좋게인출되는형상이나사용조건의산출은필수이다. 그러나이들의인자를확인하여최적조건을산출하는데에는, 실제로시작품을제작하여시험 / 평가를반복하는노력이필요하다. 이방법은최종양산품에도달할때까지많은시작비용과시간이걸리며, 제품을시장에제출하는타이밍을놓치는경우도있다

7 위에서설명한바와같이, 반도체소자의고기능화나제품의소형화에의한발열량의증가에동반하여방열부품에요구되는방열성능도상당히향상되고있다. 이요구에따르기위해서수지복합재료의열전도율을더욱향상시키고있지만, 필러를대량으로충전시키는방법으로는이미설명한바와같이가공성, 기계특성, 전기적특성등이희생된다. 요즈음이들의과제를해결하기위해서각종아이디어가충만된열전도재료가각메이커로부터출시되고있다. Starlight Industrial Co., Ltd. 에서는구조적으로방열성능을향상시키는금속과하이브리드하는것으로서, 증가하는방열성능에대한요구에따르고있다. 열전도성수지의특징은일반적인수지 (0.1~0.2W/m.K) 에비해서 10배이상의열전도율 (2~3W/m.K) 로서, 수지가원래가지는방사율 ( 약 0.8) 의높이이다. 한편, 알루미늄에서는상당히높은열전도율 (100~200W/m K) 을들수있다. 이들의특징은, 바꾸어말하면방열성수지는열을계외로배출하는능력이우수하며, 알루미늄은열을전달하는능력이우수하다. 이들 2종류재질을하이브리드하면각재질의특성을활용한보다높은방열성능을실현할수있다. LED 나전자기기에서는열에의한영향이문제로되어있으며, 방열은상당히커다란관심을집중시키는분야이다. 수지를이용한방열기술에는고열전도율화이외에도실용상의장기신뢰성이나열안정성이라고말하는데이터에과제를남기는것이앞으로수요가증가하는것에따라서해소되리라고전망된다. 열전도성물질동향열전도는물질내에서온도가높은곳에서낮은곳으로열이이동하는것이다. 고체물질에서중요한두가지열전도메커니즘이있다. Phonon 전도에서는격자진동, 전자전도에서는자유전자를통 해열이전도된다. 비금속에서열의이동은주로 phonon 에의한격자진동에의해일어난다. Phonon scattering은주로열저항에의해유도되는데 phonon-phonon scattering, boundary scattering, defect or impurity scattering의결과로이어진다. Boundary scattering은계면의열장벽의존재때문에발생하는주 그림 2 다양한재료의열전도도 구분 Material Thermal Conductivity (W/mK) Beryllium oxide 260 무기재료 Aluminium niride 320 Silicon carbide 270 Alumina Air at 0 C Glass 0.8 Water 0.6 부도체 Ice 1.6 Grease Fiber-reinforced, Plastic Diamond 2000 Polyethylene HD 0.5 Styroform 0.01 Thermal grease, Ag based 2~3 Aluminium 237 Gold 315 Gopper 386 Metal Lead 35 Steinless Steel 16.3 SS Silver 406, 418, 429 Steel 50.2 Pb-Sn 50 Solder Sn-Ag-Gu 55 Sn-Zn-Al 66 Sn-Bi-Ag 21 Paste Clear paste(silicone, epoxy) ~

8 요 scattering으로설명할수있는데, 매트릭스와필러사이의 acoustic mismatch, defect 와관련되어있다. Scattering이억제되면 phonon 의이동은증가되고열전도도는최대가된다. 물질의종류에따라서열의이동은다른방식으로일어날것이다. 금속자체는 scattering이잘일어나지않으며속도가빠른자유전자메커니즘에의해열전달이이루어지기때문에 phonon 의이동에의한열전달이보다더효과적이다. 세라믹은전기절연체로자유전자가많이부족하기때문에열전달은주로 phonon 에의해일어난다. 하지만일부세라믹들은상대적으로높은열전도도를보이는것들도있다. 세라믹의열전도특성은결정구조와연관성이있다. 그예로, 다이아몬드구조를갖는물질들은 FCC 구조를갖는금속과비교하여높은열전도도값을갖는다. 높은열전도도를갖는세라믹들은작은원자질량, 강한원자간의결합력과 phonon scattering을최소화하기위한간단한결정구조를갖고있다. 대부분의고분자재료는 0.1~0.3 W/m.K 수준의낮은열전도도값을갖고있으며높은결정성을갖는고분자는비결정성고분자보다높은열전도도값을보인다. 따라서열전도성복합재료제조시결정성고분자를매트릭스로선정하는것이유리하지만비결정성고분자보다가공조건이난해한문제점이있다. < 그림 2> 에다양한재료의열전도도와고분자소재의열전도도를나타내었다. 고분자복합재료의열전도도를향상시키기위해서는매트릭스내에서열전도성필러가연속적인네트워크를형성하도록만들거나인접한필러입자들사이에서열저항접합의수를감소시키기위해서크기가큰입자를사용한다. 마지막으로열전도성필러사이의열접촉저항을줄일수있는형태의필러를사용하여열전도성필러의접촉이용이해지도록한다. 상기내용과더불어 bimodal 형태의입자크기분포를갖는필러를선택하고필러와고분자매트릭스의계면접착력및 wetting을향상시킬수있는용융점도가낮은고분자를사용하면고분자복합재료의열전도도향상에더효과적이다. 이러한제안은고분자복합재료의공극형성가능성을감소시키기위한것으로고분자와필러의상용성이좋아야한다는전제조건이있다. Thermal Interface Materials(TIM) < 그림 3> 에나타낸바와같이두개의고체표면이서로접촉할때마이크로스케일의거친계면때문에실제접촉면적은매우작다. 계면사이의공극은열전도가낮은공기로채워지고계면을통한열의전도에악영향을줄것이다. 이러한열접촉저항을최소화하기위해서는 < 그림 3> 에서보는바와같이필러가만나는표면사이에서접촉을강화시켜야한다. 일반적으로표면의거칠기는평균표면평균편차로정의되는데낮은표면열저항을갖기위한표면거칠기범위는 1.27~1.5 μm정도이다. 두물질사이의계면에서전체열저항은 TIM 의열전도도와 TIM 과두접촉표면사이의열저항으로발생하는저항의합이고다음과같은식으로표현된다. BLT 는결합선두께이고 ktim은계면열전도도이며 A는면적이다. RC1, RC2는두표면의경계에서 TIM 의접촉저항이다. 접촉저항은표면의거칠기, 평탄도, 클램핑압력과압축모듈러스등의요인에영향을받는다. 계면에서열손실을개선시키기위해서는

9 Reffecive 값을최소화해야한다. 이것은결합선두께를줄이거나열전도도가높은 TIM 을이용하여최소화할수있다. 다른방법으로는표면거칠기를줄이고압력을가하여접촉저항을줄이는방법이있다. 또한접촉면사이의저항을감소시키는한가지방법은접촉표면의프로파일과일치되는열재료를사용해서접촉면사이의공극을메우는것이다. TIM 으로사용되는열전도성재료는그리스, 반응성화합물, 엘라스토머, 접착필름등이있다. 이러한재료들은불규칙한표면에사용할수있는재료들로서공기보이드층을제거하며 TIM 을통해서흐르는열의흐름을개선해준다. 그림 3 표면거칠기에따른실제접촉면적 Material 1 Material 2 열그리스는열전도성세라믹첨가제를실리콘이나오일등에주입시켜서페이스트처럼만든것이다. 그리스를두표면중한표면에도포한후, 다른표면에눌러서밀착시키면, 그리스는다른표면의공극안으로흘러들어가며모든공극들은그리스로채워진다. 공기의열전도성은 0.03W/mK으로매우낮기때문에, 공기에의한공 극은효과적인열전도에방해가된다. 열그리스는어느정도평평한표면과표면사이에서는매우낮은열저항성을제공하지만, 두표면사이에전기전도성은제공하지않는다. 대부분의경우열은작은물리적접촉지점들을통해서이동한다. 모든연결부위는스프링클립이나장착하드웨어를사용해서연결의완벽성을유지해야한다. 그리스의마이그레이션으로인해시간이경과함에따라국부적으로뜨거운지점이생길수도있고연결부위가건조해질수도있다. 이러한현상은신뢰성을하락시킨다. 열그리스와는달리, 열전도성반응성화합물은마이그레이션문제나연결부위건조문제를초래하지않는다. 열전도성반응성화합물은부착부위에흐르며공기공극이제거되기때문에계면의열저항은감소한다. 계면형성후에는화합물이열에의해경화되며접착성을보이기시작한다. 열전도성반응성화합물은커다란공극을메우는용도로도사용할수있다. 큰공극을열그리스로메울경우에는그리스의마이그레이션특성때문에그리스가연결부위로부터흘러내린다. 열전도성엘라스토머는열전도성세라믹입자들이첨가된실리콘엘라스토머패드로서, 여기에유리섬유나유전체필름등을이용하여보강후사용하는경우가많다. 열전도성엘라스토머는전기절연성을제공하기때문에전위가서로다른두표면사이에사용할수있다. 100 psi 미만의낮은압력에서 shore A의강도를갖는기존엘라스토머로는공극을채울수없지만, 압력을증가시키면더많은수의미세한공극들이열전도성엘라스토머에의해채워지기때문에열저항은감소시킬수있다. 열전도성접착테이프는압력에민감한양면접착필름형태로서사용되는데, 열특성과접착특성의균형을유지하기위해일반적으로세라믹분말이첨가되어있다. 접착테이프는주로알루미늄호일이

10 나폴리이미드필름형태로제조되는데이는테이프를쉽게취급할수있고내구성있게제조하기위해서다. 폴리이미드형태의테이프는전기절연효과도제공한다. 엘라스토머패드처럼, 접착테이프의경우에도울퉁불퉁하게불규칙한두표면이서로밀착되도록처음에는압력을가해서눌러야하며, 평탄치않은두표면사이의큰틈들은메울수없다. 그러나표면과표면이일단밀착된후에는인터페이스의기계적또는열적완벽성을계속유지하기위해서접착테이프를기계적으로지지해야할필요는없다. 상변화재료는 2 4 W/m.K 이상의높은열전도성을제공한다. 50 까지가열할경우상변화재료는 5 psi 의낮은압력하에서도흐를수있으며재료가접촉하고있는표면의불규칙한미세공극들을채울수있다. 또한유연성이있으며실온에서는고체상태를유지하기때문에재활용이용이하다. Chapter 2 전자소자의방열문제, 열전도성고분자복합재료가해답이다. 018

11 전자소자의방열문제, 열전도성고분자복합재료가해답이다. 전도도를나타낸다고보고하였다. 열전도도는구리입자의크기가작은것이더높은열전도도를나타낸다고보고하였다. 그림 4 PP/Cu 복합재료의전기전도도 전자소자의고집적화로인해열밀도가급격히증가하여전자부품의수명과신뢰성에큰영향을미치고있다. 전자제품의 heat sink 소재로사용되기위해서는대략 1~30W/mK 값을가져야하고방열소재로는금속, 세라믹, 카본등의열전도성필러와고분자로이루어진복합재료를채택하여사용하는경우가증가하고있다. 그림 5 PP/Cu 복합재료의열전도도 고분자 / 금속복합재료 금속입자를필러로한고분자복합재료는열전도도와전기전도도가증가하지만밀도가증가하여경량화가요구되는분야에적용이어렵다. 열전도도를향상시키기위해사용되는금속입자들은주로 Al, Ag, Cu, Ni 등이있다. 프랑스 Paris 대학의 Boudenne 그룹은 PP 수지와크기가다른 2 종의 Cu 입자를사용하여제조한복합재료의전기전도도특성과열전도도특성을연구하였다 (< 그림 4>, < 그림 5>). 전기전도도의경우 Cu 의함량이 20% 이하인경우작은입자 ( ) 를사용한복합재료가높은전도도를나타나고, 낮은함량에서 percolation threshold 를보이는반면, 20% 이상의경우큰입자 ( ) 의경우가더높은전기 Kumlutas 그룹은 PE 에 Al 을필러로사용하여열전도성복합재료를제조하였고, Mamunya 그룹은 PVC 와 epoxy 에 Cu 와 Ni 를필러

12 로사용하여전기전도도와열전도도를측정하였다. 고분자복합재료의열전도도는충전제의열전도도및배열방향에영향을받는다고보고하였다. 그림 6 (a) 분산방식에따른 HDPE/BN 복합재료의열전도도, (b) Powder mixing 으로가공한 HDPE/BN 복합재료의 SEM 이미지 (BN 35 vol%.), (c) Melt mixing 으로가공한 HDPE/BN 복합재료의 SEM 이미지 (BN 35 vol%.). 세라믹복합재료 세라믹파우더를방열소재로사용한고분자복합재료는주로전자재료용소재로서광범위하게사용되고있다. 또한 AlN, Al2O3, BN, SiC, BeO 등의세라믹들은높은열전도도와절연특성을가지고있어열전도성소재로각광받아왔다. 일반적으로세라믹고분자복합재료의열전도도는필러의충전밀도, 입자의크기와크기분포, 표면처리, 가공방법등에의해영향을받는다. Ohashi 그룹은열전도도가우수하고실리콘과유사한열팽창계수를갖는 flake 형태의 AlN 과구형의 AlN 을필러로하여에폭시와고분자복합재료를제조하였다. 구형의 AlN 필러가 74 vol% 까지충전되며이때의열전도도는 8.2 W/m.K로보고하였다. 그러나수분에민감한 AlN 는가수분해되어 Al2O3 가되어본래의열전도도가떨어지는단점이있다. Zhou 그룹은 BN을필러로하여 HDPE 와고분자복합재료를 powder mixing과 melt mixing을통해제조하여, 가공방법에따른열전도도차이를보고하였다. < 그림 6> 에서보듯이 powder mixing 이 melt mixing보다더효과적으로필러의네트워크를형성하여복합재료의열전도도를향상시킨다. 기존에는단순히열전도성필러를첨가하여열전도도를증가시키는시도가이루어진반면, 최근들어서는새로운무기입자의제조혹은무기입자의형태나배열등을조절함으로써열전도도를증가시키는방법들이연구되고있다. 일본동경공대의 Ando 교수팀은 2종폴리 머와 ZnO nano-pyramidal입자를이용한복합체에 double percolation 개념을도입하여열전도도향상을위한연구를시도하였다 ( 그림 7(a)). 일본재료과학연구소 Zhi 박사팀은 < 그림 7(b)> 에나타난바와같이, BN nanotube (BNNT) 와 BN nanosphere (BNNS) 를이용하는이종필러시스템을이용하여열전도도의향상과점도조절이가능함을보고하였다. 츠쿠바대학의 Golberg 교수팀은 BN nanotube 와 Poly(vinyl alcohol) (PVA) 복합체를 < 그림 7(c)> 와같이 electrospinning을이용하여제조하였고, BNNT가배열된방향으

13 로열전도도가매우우수함을확인하였다. 또한, 일본고베대학의 Nishino 교수팀은나노다이아몬드를이용하여 PVA 와복합화를통해열전도도와기계적물성이향상된복합재료를제조하였다 (< 그림 7(d)>) Tanaka 그룹은고열전도도고분자복합재료의연구결과를 < 표 1> 과같이요약, 정리하였다. 1 복합재료의열전도도는고분자, 필러의열전도도가높을수록높아진다. 2 열전도도는마이크로사이즈의필러사용시급격히증가한다. 3 Coupling agent는열전도도향상에기여하고나노필러에서더효과적이다. 4 필러의배향이복합재료의열전도도를상승시킨다. 5 복합재료의열전도도는 melt < roll milled < solution < powder mixture 가공 방법순으로증가한다. < 표 1> Examples of High Thermal Conductivity Polymer Composites 그림 7 (a) Polyimide blend/zno 복합체, (b) BNNT/BNNS 하이브리드시스템, (c) Electrospinning 을이용한 PVA/BNNT 복합체, (d) PVA/nanodiamond 복합체

14 탄소복합재료그라파이트 (graphite), 탄소나노튜브 (carbon nanotube), 탄소섬유 (carbon fiber), 그래핀 (graphene) 등의탄소계필러들은열전도도가높고기계적물성이우수하며가벼워서고기능성복합재료를요하는분야에서응용이기대되는신소재로주목받고있다. 특히, 그라파이트는우수한열전도도, 저렴한가격, 양호한매트릭스내에서의분산성때문에최고의필러로인식되고있다. Expanded graphite(eg) 는두께가 20~100 nm의층으로그라파이트가박리된상태를말하며고분자의복합재료로많이사용되어왔고, 복합재료의열전도도는 EG 가박리된정도, 분산상태, 종횡비에따라달라진다고보고되고있다. 탄소나노튜브는 3,000 W/m.K 이상의우수한전기전도도값을가지고큰종횡비로인해소량의첨가만으로열전도도의향상을기대할수있다. 이러한특성으로인해고효율의 TIM 구현에탄소나노튜브를적용하려는연구가다양하게진행되어왔다. Biercuk 그룹은에폭시에단일벽탄소나노튜브를분산시킨후첨가량을변화시키며복합재료를제조해열전도도변화를관찰하였다. 시편의열전도도를측정한결과정제처리하지않은단일벽탄소나노튜브를 1wt% 첨가하였을때측정온도 40 K에서 70% 의열전도도향상을나타내었고, 상온에서는 125% 까지증가함을관찰하였다. Liu 그룹에서는정제되지않은탄소나노튜브를실리콘엘라스토머에분산시킨복합재료의열전도도를측정하였다. 탄소나노튜브첨가량이증가함에따라열전도도도증가하는경향을나타내었으며, 3.8 wt% 탄소나노튜브첨가시 65% 의향상결과를얻었다. 또한고분자매트릭스와탄소나노튜브계면의상용성을개선하기위해표면처리한탄소나노튜브를이용하여소폭의열전도도향상효과도얻었다. CNT 분산을위한표면처리에관한많은방법과연구가진행되었고복합재료의열전도도개선되었다. 최근에는다양한열전도성 소재를함께사용하여열전도도와기계적물성을높이는방법도다방면으로연구되고있다. 꿈의신소재로불리는 그래핀 은탄소원자가벌집모양으로연결된얇은막구조형태다. 두께가 0.35 nm에불과할정도로얇지만구리보다 100배높은전기전도성과다이아몬드보다 2배높은열전도도를갖고있으며강철보다강한것으로알려져있다. 그래핀이꿈의신소재로불리는이유는물리적, 화학적안정성이뛰어나고구부리거나늘려도물리적특성을잃지않기때문이다. 이에따라많은연구자들로부터방열소재로써의개발이진행되고있는것으로알려져있으나, 낮은분산성의문제로인해제약을받고있다. 따라서고분자혹은단분자에의한표면개질을통하여고분자매트릭스와복합체를형성하고이를고열전도성복합체로서방열소재로적용등이연구되고있다. 대만 National Tsing Hua대학의 Ma 교수팀은그래핀에파이렌유도체와 π-πstacking을통해에폭시매트릭스와그래핀의상용성을개선하여에폭시매트릭스와의복합체를형성하여열전도도가증가함을보고하였다 (< 그림 8>). 그래핀함량 4 phr 에서매트릭스수지대비열전도도가 10배증가하였으며, 동일함량의 MWCNT 를이용한복합체에비해열전도가 5배이상증가됨을보고하였다. Balandin 그룹은 epoxy 매트릭스에그래핀과다층의그래핀의혼합물을 10 vol% 첨가하여약 5.2 W/m.K의높은열전도도를보고하였다. 또한상업적인열그리스용도로매트릭스에그래핀과다층의그래핀의혼합물을 2 vol% 첨가시초기 5.8 W/m.K에서 14 W/m.K 까지증가함을보였다 (< 그림 9>). 향후그래핀기반고분자복합재료는전자산업분야, 에너지분야, 자동차 / 우주항공산업분야등의영역에서활발한연구가진행될것으로보이며이로인한상업화가기대된다

15 그림 8 (a) 그래핀입자의표면개질및 (b) 복합체의열전도도 (a) H2SO4/NHO3 Thermal reduction Graphite Graphite oxide Py-PGMA-Graphene Graphene The reactive oxirane ring Chapter 3 방열대책기술에대한요구증가로방열접착소재개발되다. 그림 9 에폭시와그래핀, 다층그래핀 (1~10 층 ) 혼합물복합재료의열전도도 028

16 방열대책기술에대한요구증가로방열접착소재개발되다. 방열성합성접착제개발 최근일렉트로닉스기술의진보에의한 PC 의성능향상이나스마트폰 / 태블릿등이보급될수록회로용소자의고집적화가진행되고있다. 고성능소자에의해발생된열이내부에가득차면전자기기로부터발연, 발화및디바이스의동작스피드가저하되어동작불량등이발생한다. 따라서그와같은발열에대한대책기술의필요성이높아지고있다. CEMEDINE CO. 의 SUPER X계 ( 상품명 ) 접착제는탄성접착제로서양호한접착성과내구성을함께가진다. 또한실록산 (siloxane) 이프리이기때문에접점장해의위험이없는장점을가져전기 / 전자용도로사용사례가많다. 신규 SUPER X계의방열성접착제를설명하기전에열대책으로는 3가지방법으로대별된다. 3 1 부재 (materials) 간의열전도율을향상시킨다. 2 히트싱크나팬등의열확산효율을향상시키는부재를설치한다. 기판이나구체 (body) 에방열성이높은재료를사용한다. 이중에서방열성접착 제를사용하는방법은주로상기의 1 로분류된다. 1의방법은공기를열전도성재료로서교체하는방법이라고말할수있다. 부재간에공극 (air void) 이있는경우공기는매우열전도 율에좋지않은물질이기때문에발열부재로부터열의확산을방해한다. 공기를대신하여열전도율이높은재료로서공극을충전하여확산을촉진한다. CEMEDINE 방열성접착제는아크릴변성특수폴리머를주성분으로하는 SX720, SX1007부터 SX1010까지의 SX1000시리즈, 고내열타입 ( 개발품 ) 의성능, 성상등을보여준다. 여기서 SX720은난연그레이드로서 1.0W/mK의열전도율, SX1000시리즈및고내열타입은 2W/mK 정도의열전도율을가진고성능제품이다. 난연성도이들방열성접착제의장점중에하나이다. SX1007을제외한 UL94V-0의상당한난연성을갖는다. SX720, SX1000시리즈의내열온도범위는 -40 ~130 이다. 고내열타입은 150 까지환경에대한내구성을갖는다. 이들도 SUPER X계탄성접착제로서특징을가지며열팽창률이다른이종재료의접착에적합하고내구성도우수하다. 특히냉열충격시험에서는 를반복시험 1,000번후에도전단접착강도의저하가보이지않는다. 방열성접착제를시트 (sheet)/ 그리스 (grease) 와비교한경우의이점에대해설명한다. 양자와비교시이점은접착제에의해부재가고정할수있는점이다. 시트나그리스는접속하는부품의고정에는기여하지않기때문에나사등고정용기구를별도로사용한다. 이에방열성접착제의경우는부재를접착시키기때문에고정용기구를삭감할수있다. 조립공정의삭감, 구조설계의간략화, 에너지절약화가가능하다. 이와같이방열성접착제는로스없이형상을변경할수있는방열시트, 또는펌프아웃이없는방열그리스이다. CEMEDINE 의방열성접착제의채용사례는 FPD(plate panel display) 내의제어기판에대한히트싱크의부착이나 PC 의광피크업 (pick up) 부분의방열접착에채용되고있다. 접착제의고열전도성은 UL94V-0 상당의난연성이포인트로되는용도이다. 또한방

17 열성접착제는광범위한종류의피착체에대해서양호한접착성을보여주고기판부품의피막과금속사이의열전도적접속이유리하다. 2개부품간에접착에한하지않고모터내집적회로의방열에대해서는경화성그리스로서표면을보호하는방법에도사용되고있다. 방열성접착제는증가하는열대책기술에대한요망에따르는제품으로서개발되었다. 방열성시트, 그리스의이점을겸비한제품이고용도는다양하게사용됨을알수있다. 방열재료의요구기능과충전제개발고분자계재료 ( 고무, 플라스틱등 ) 의고기능 고성능화에는충전제 ( 무기분말 ) 가중요한역할을한다. 특히, 전자분야에서는반도체디바이스나집적회로 (IC) 의고밀도화 고집적화에의해발열밀도가높아지므로디바이스나 IC 를냉각시키기위한열에대한대책이중요한과제이다. 열대책으로는높은열전도성을가진복합재료 ( 방열재 ) 의개발이필수이다. 방열재가높은열전도성을갖추기위해서는열전도성무기충전제의고순도화뿐아니라고충전화의기술이요구된다. 방열재료의요구기능방열재란 IC 등에국부적으로발생하는열을전자디바이스의외부로방출시키거나열의전송경로에서열이양호하게전송되도록중개적역할을하는소재이다. 방열재의형상은열대책에따라서디바이스의설계단계는물론조립시의작업성도고려하여선택해야하며, 주로시트형태나유동성이있는그리스형태의것이이용된다. 방열재의요구기능은용도에따라다양하다. 예를들면, 전원용도에서는전기절연이필수적으로요구되며 CPU 용도에서는극히적은열저항이요구된다. 열대책의목적 ( 방열재의용도 ) 은다양하지만크게 4가지로구분된다. 1 부품의기계적장해방지 : 칩의오작동이나열폭주는칩의전기저항의온도의존성에기인한다. 2 부품의수명대책 : 산화막의경시파괴나이온의이동은온도의존성이있다. 3 기계적장해방지 : 와이어본드의단선등은온도분포발생에의한장치의변형에기인한다. 4 인체에대한장해방지 : 화상, 불쾌감 ( 기기표면의온도에관한규준 ; UL1950) 등에대한대책이필요하다. 방열재의열전도율의향상을위해서는충전제의역할이중요하다. IC 칩등에서발생한열은방열재내부에함유된충전제를통해서방열판등으로전송되어방열된다. 방열재의열전도율은충전제입자의형상 ( 크기, 두께, 형태등 ), 열전도성및표면상태 ( 밀착성 ) 및고충전화기술등에의해크게영향을받는다. 충전제의특성질화물계세라믹충전제는종류별로독특한특성을가지기때문에용도에따라최적으로이용하기위해서는각각의특성을충분히이해할필요가있다. 고열전도율의방열재를개발하기위해서는우선적으로고충전화가가능한물질의선정이중요하다. 방열재의경우는수지에충전제가혼합되는복합재료의제조임으로충전제와수지간의상용성, 충전제의응집이나입도분포, 입자의형상등이우선고려되어야한다. 또한방열재제조의최적화를위해서는수지와충전제의배합조건, 혼합방법및성형방법등의프로세스의선정이중요하다. 세라믹충전제의특징은금속과는달리전기절연성이우수하다. 방열재의용도는대부분절연성이요구되기때문에세라믹충전제의이용이바람직하다. 일반적으로금속이세라믹스에비해서열전도율

18 이높지만질화알루미늄 ( 단결정 ) 의경우는열전도율이 270W/mK로금속에가깝다. 이상과같이, 질화물계물질인질화붕소및질화알루미늄은우수한고열전도성충전제로서의기능을가지고있다. 이들물질을방열재로이용하는경우의특징은다음과같이요약된다. 질화붕소 : 1 실리콘매트릭스와의상용성이비교적양호하다. 2 배향제어 ( 배향의억제또는배향의역이용 ) 가필요하다. 3 높은탭밀도 (tap density) 의분말을이용하는것이유효하다. 질화알루미늄 : 1 내가수분해성의부여가필요하다. 2 충전제의고충전화가특히유효하다. 열가소성폴리이미드방열재료의개발자동차전동화에따라파워디바이스에의한전자제어화가한층더진행되어최근에이러한차탑제용파워디바이스에대한요구가매우많다. 특히파워디바이스는고열을발생하기때문에발열재료에대한관심이높고그중에서도자동차의경량화나원가절감에공헌하는수지재료의고방열화는근년의자동차요수지개발의조류의하나이기도하다. 일본미쓰이화학 (Mitsui Chemical) 에서는독자의폴리이미드설계기술을베이스로방열성, 절연성, 접착성을가진열가소성폴리이미드방열재를개발하였다. 본재료의최대의특징은높은절연성을가지기위한박막화가가능하다는점과수분정도의단시간열압착으로접착을완료시킬수있다는점이다. 그래서고가의세라믹기판을사용하지않고실리콘이나납땜에의한접착이라는부가공정 도없기때문에대폭적인원가절감을기대할수있다. 일반적으로폴리이미드는절연신뢰성이높은내열폴리머로알려져있어전자회로기판용도로서도실적이많다. 그러나폴리이미드는비열가소성이고, 혹은열가소성이라할지라도높은유리전이온도 (Tg) 를갖기때문에저온단시간에접착하는것은곤란하여공정에대한제약이크다고하는문제가있었다. 또한편에서는폴리머에열전도성을부여하기위해서는일반적으로알루미나나질화붕소등의방열성필러를고충전하는방법이사용된다. 그러나폴리이미드는강직한골격이많아필러를고충전하면딱딱해져깨진다는문제가있었다. 미쓰이화학에서는일반적인회로기판제조공정도적용가능한 180 이하에서의단시간접착과필러를고충전할때도유연성을유지할수있는성능을목표로폴리이미드분자구조에소프트세그멘트를도입하여저 Tg 화와유연성을실현하여저온단시간접착성과필러의고충전화를가능하게하였다. 또열전도성을부여하기에이르러서는접착성유지의관점에서저충전에서도고방열성을얻을수있는질화붕소필러를채용하였다. 특히열전도성의효율향상및절연성유지를위해폴리이미드의분자구조에수소결합성관능기를도입하여수지와필러의계면결합성을향상시켰다. 이상의컨셉을기본으로방열성, 절연성, 접착성, 내열성을겸비한열가소성폴리이미드방열재를개발하였다. 열가소성폴리이미드방열재는액상타입과필름타입이있다. 개발재료는종래의폴리이미드에비교해서방열성이높고높은절연성을갖기때문에파워디바이스의박형화를실현하는냉각용절연수지로서적합하다. 특히저온단시간접착성의특성을가지기때문에본개발품을적용하는것으로제조공정의단축화 ( 저코스트화 ) 에연결된다고생각한다. 자동차의전동화가진행과함께향후파워디바이스는더고파워화

19 와고온동작화가진행된다고생각된다. 그것과함께고절연화와고내열화의요구는보다높아지고있다. 미쓰이화학에서는독자기술의폴리이미드설계기술을베이스로이러한요구에대응하기위해신규수지개발을하고있다. 차량탑재용방열재료의기술개발자동차의고성능화에따라자동차부품은전자화가급속히추진되고있다. 또한전자부품의소형화, 고밀도화에의해이들부품의발열량이현저하게증가하는경향이기때문에우수한방열성능을가진재료가요구되고있다. 자동차는사막으로부터한냉지까지가혹한환경에서사용되고, 진동을수반하므로방열재료에대해서는내열성, 내한성, 내진동성도필요하다. 이와같은요구에대응할수있는소재로서는실리콘이최적이며, 실리콘방열재료는자동차용으로서높은신뢰성을갖는다. 방열용실리콘재료는실리콘폴리머를베이스로하기때문에다른유기계폴리머와비교하여내열, 내한성, 내후성, 전기특성등이우수하다. 이때문에장기신뢰성이우수한방열재료가폭넓은용도에사용되고있다. 제품의종류는시트상성형물과페이스트상조성물로분류되며, 사용용도에따라구분되고있다. 원래자동차메이커는자동화에의한대량생산방식에적응할수있는방열그리스를사용하는경우가많지만, 최근에는방열그리스에대한요구성능이엄해지고있다. 열전도율의향상을요구하고있는것은무엇보다방열그리스의블리드아웃이나펌프아웃현상이없는타입이요구되고있다. 방열그리스는폴리머와열전도성충전제의단순혼합물이므로사용방법에따라서는냉열충격등에의해그리스가서서히펌프아웃되어방열특성이급히나빠지는단점도있다. 그러나제품의성격상블리드아웃이나펌프아웃현상을완전히없애는 것은매우곤란하다. 종래제품은히트사이클수가진행함에따라서서히펌프아웃이나블리드아웃이생기는데대하여신규개발품은전혀초기와형상이변하지않는다. 이와같은성상을가진신규개발방열그리스는도포후가열공정도필요없고, 매우안정적으로성능을발휘할수있다. 또한일반시트상성형물의방열재료에비해훨씬유연하므로응력에의한전자기기의손상도걱정할필요가없는이점도있다. 방열시트는고경도방열고무시트, 저경도방열고무시트, 열연화형페이스체인지재료로분류된다. 실리콘계방열재료는지금까지각종기기의전원, 컴퓨터의 CPU 나칩세트관계에많이사용되었지만, 최근수년은자동차전장관계의방열부품분야에폭넓게사용되고있다. 앞으로하이브리드자동차나전기자동차의분야도수요가확대될전망이므로신제품, 신기술개발을한층추진해야할것이다. 투명성방열도료개발최근에전자기기등의여러분야에서집적회로나반도체소자등에전자소자부품이사용되고있다. 전자소자부품에서는전기에너지의일부가내부저항으로인해열에너지로변환되지만장치의고성능화에따라발생하는열에너지도증대하여발열온도가높아지고있다. 전자소자부품은열에약하므로발열에의해제품의수명이저하나오작동등의작동불량이생길우려가있기때문에방열, 냉각등의방법에의해열을제거할필요가있다. 또한최근에전자기기의콤펙트화로열을제거하기위한방열효과와코스트메리트가있는방열성도료 (paint protection against heat) 가더욱주목을받고있다. 일반적으로방열성도료는높은열전도율이나복사율을가진필러를첨가하고있으나통상사용되고있는이들필러에는도료가백색이나흑색등으로되어있다. 이와

20 같은도료를사용하여제품설계를하는경우에는의장성 (design) 의제한등의문제가발생하는경우가있다. 이러한문제점을해결할수있는투명성방열도료가일본합동잉크 ( 주 ) 에의해개발되었다. 투명성방열도료는방열성필러와수지바인더를주성분으로하는도료이다. 필러의입자경이나분산성및배합비율을최적화하여투명하고방열성이있는도료가된다. 유성락카타입도료의도막두께는 10μm로서투과율의측정결과는전광선투과율 90% 이상으로된다. 더욱이 Haze는 5% 미만의투명성을가지고있다. 또한방열성은 Alumite 와비교시동등이상의성능을가진다. 기재는알루미늄이권장되나그외에금속, 수지등도가능하다. 단, 밀착성, 열전도도등의확인이필요하다. 현재도료의타입으로는유성락카, 베이킹 (160 ) 및수성락카타입이있다. 투명성방열도료의방열메커니즘은주로열방사에의해서도장물의온도를저하시키는것이다. 열방사에의한방열이란것은피도장물상에형성한투명성방열도료의도막이피도장물로부터열을흡수하여온도가상승하면도막을구성하고있는분자나원자가들뜬상태 (excited state) 로된다. 이불안정한들뜬상태의분자나원자는전자파 ( 적외선 ) 의형태로서에너지를방출하여안정한상태로돌아오려고하기때문에도막및피도장물의온도가저하하는현상이다. 일본은지진재해의영향으로인한원자력발전소의가동정지에따른절전요구, 개정된에너지관련법시행등으로기업에서는조명의 LED 화등이보다가속화되고있다. 그러나열에의한기능저하가커서문제가된다. 특히와트수가큰것은효과적인방열방법이필요하다. 이때문에 LED 에관련방열의문의가많고앞으로더욱확대될것으로기대된다. 종래의방열도료에서는불가능하였던용도, 부가가치를높이기위한용도전개를목표로하고있다. 또한기본적인방열성이높은것부터투명성이특히필요치않은부분과방열성이필요한분야전반에거처용도전개와과제로서대응하고있다. Chapter 4 최근전자패키지에서방열문제가핵심기술로부상 038

21 최근전자패키지에서방열문제가핵심기술로부상 흐름에따라여분의전자와정공이발광성재결합에의해빛이발생한다. 그림 10 SMD 형 LED 패키지구조 (a) 와 LED 칩의구조 (b) LED 패키징기술 최근들어발광다이오드를이용한조명시장산업의발전이가시화되면서이의기술적선점을위한국가간기업간의경쟁이날로뜨거워지고있는추세이다. 모든기술이그렇듯이이러한 LED 기술역시기술장벽과원천적핵심기술들이존재하며그중에중요한하나가바로패키징기술이라할수있다. 발광다이오드 (LED) 는크게 SMD타입과램프타입으로구분된다. 램프타입의경우주로투명한몰드 (mold) 로싸여져있으며내부에 LED 칩이들어있다. 표면실장소자 (Surface Mount Device) 는부품의다리를인쇄회로기판 (PCB) 의구멍에끼워서납땜하지않고부품을회로기판에얹어놓은상태로납땜하여사용한다. 따라서 SMD 타입 LED 는소형화가가능해주로휴대폰등모바일기기에사용되고있다. LED 패키지구성요소 LED 패키지는크게칩, 접착제, 봉지재, 형광체및방열부속품등으로구성되어있다. LED 칩은빛이발생하는부분으로기본적으로 < 그림 10> 과같이되어있고 p-n 접합구조를가지고있어전류의 접착제는 LED 패키지에서각물질들간의접착에주로사용한다. 주요기능은칩과패키지, 패키지와기판또는기판과히트싱크등의면과의기계적접촉, 기판이나패키지와의전기전도, 열방출이다. 금속을이용한 LED 칩의접착은합금을이용한솔더링공정을이용한다. 최근상용화되는 LED 칩용접착제는대부분에폭시계열의고분자접착제가사용되고있다. 봉지재의경우는기본적으로 LED 칩을보호하고빛을투과시켜외부로빛을방출시키는기능을하고있다. LED 봉지용수지는에폭시계열과실리콘계열이주류를이루고있다. 최근의고출력 LED 패키지물질로실리콘봉지재가대부분사용되고있다. 실리콘봉지재는기존의에폭시에비하여청색이나자외선에내구성이강하며열적으로나습기에도매우강한면모를보이고있다. LED 형광체는염료, 반도체등의파장변환물질중대표적인것으로, 전자선, X-선, 자외선등의에너지를흡수한후흡수한에너지의일부를가시광선으로방출하는물질을말한다. LED 패키

22 지가백색조명으로성장하는데매우중요한역할을하였다. 형광체를제조하는방법으로는고상법, 기상법, 액상법이있으며, LED 용형광체의제조는경제성을이유로대부분고상법을이용한다. 마지막으로 LED 패키지를구성하는요소는방열부속품이다. LED 패키지에서의방열은 LED 패키지의수명과밀접한관련이있기때문에매우중요한요소이다. LED 패키지의방열부속품에는여러가지가있는데, 대표적으로수냉식, 공랭식, TEC 를이용한강제대류, 강제전도방식이있고자연대류를이용한 heat sink와 slug 가있다. < 그림 11> 은방열부속품중하나인 heat sink에대한것이다. 에따라수명이급격히저하된다. 미국의한통계자료에의하면전자소자의고장은 55% 정도가온도에의하여, 19% 정도는습도에의하여야기되는것으로나타났다. LED 패키지역시온도에따른특성변화가심하게나타나고있다. < 그림 13> 에서도나타나듯이정션온도가증가함에따라 LED 의효율은감소하게된다. LED 의효율감소는 LED 수명저하로이어지기때문에발열문제의해결은소자의신뢰성을제고하는제일중요한요소이다. 그림 12 전자소자의고장을유발하는요소 그림 11 LED 패키지의방열부속품 (Heat Sink) 그림 13 정션온도에따른 LED 패키지의효율 방열설계의중요성실제로 LED 가백열등과형광등을대체하는조명용으로사용되려면광출력을현재보다더많이높여야하는데고출력 LED 의경우, 소비전력이높아발생되는열을해결하기위해방열이필수적이다. 그렇지못하고생성된열을내부에서지속적으로지니게되면소자의온도가상승하여효율적인광방출을저해하게되고열적스트레스

23 고방열소재에대한연구동향및이슈에대해내용으로, 방열소재는방열설계를하는데있어핵심요소이기때문에 LED 패키지에있어서매우중요한요소이다. 방열소재기술은크게두가지로나눌수있다. 소재자체의기술과소재를평가하는기술이다. 소재자체의기술로는고출력 LED 용고방열금속 PCB 기술과고방열복합소재기술그리고하이브리드구조성형기술이여기에속한다. 그리고소재평가기술은계면 / 접합부공정제어기술및측정평가기술등이있다 칩본딩에따른열설계패키지물질에따른열설계고출력멀티칩위한열설계주변환경및구동조건을고려한열설계그림 14 세라믹패키지공정도 세부적인고방열소재기술은 3D 구조형성및도금기술 HDI-Via 형성및 Thin insulator 기술후막배선응용및고열전도성피막코팅기술 Sheet casting Sheet casting Printing Coating Stacking Cutting 선택적방열구조형성및고방열 filler 기술 5 Package on Package 지지구조형성기술등이있다. < 그림 14> 는최근고방열소재로각광받고있는세라믹패키지공정도이다. 세라믹패키지의경우 chip 의팽창계수와비슷하여 delamination 현상이적으며열전도도역시우수하여고방열소재의하나로그연구가활발하다. 계면 / 접합부공정기술은 TIM(Thermal Interface Material) 의기술개발로그연구가활발하다. 방열설계연구동향 LED 패키지에있어방열설계는앞서말한바와같이 LED 패키지의신뢰성을가름하는매우중요한요소이다. 이러한 LED 패키지의방열설계연구는크게 4가지로나누어설명할수있다. Firing Breaking 우선칩본딩에따른열설계의경우칩레벨에서의열방출경로를조절하여 LED 패키지의열방출을최대로하는연구가진행중에있다. 칩의형태에따라 epi-up 방식의논플립칩 (non-flip chip) 과 epi-down 방식의플립칩 (flip chip) 으로나누어방열설계가진행되며각각 Au 범프와패드를칩의실장에따라디자인하여열설계를할수있다. < 그림 15> 는칩본딩 ( 논플립칩 ) 에따라설계가능한칩디자인을제시한그림이다. 논플립칩의경우플립칩에비하여접합온도가높게나타나고있다. 그이유는논플립칩샘플에서사파이어기판의취약한방열특성이전체패키지의열특성에영향을미쳤

24 기때문이라보고있다. 이에반해플립칩의경우칩들이각각열전도도를갖는열접착물질 (Ag paste) 을통해알루미늄금속기판위에직접실장되기때문에알루미늄금속기판은칩에서발생한열의방출을위한방열판역할과외부전극과의연결을위한 chip on board 역할을한다. 그렇기때문에상대적으로열적특성이우수하다. < 그림 16> 은플립칩을디자인한그림이다. 이렇듯칩본딩의경우칩의형태및패턴등에따라열설계연구가진행중에있다. 다음은패키지물질에따른열설계연구동향이다. 패키지물질의경우기존의 PPA 를대신하여최근에세라믹패키지에대한연구가 그림 15 LED 패키지칩디자인 ( 논플립칩 ) 그림 16 LED 패키지칩디자인 ( 플립칩 ) 활발히진행되고있다. 이는세라믹패키지가갖는장점때문인데세라믹패키지의장점으로는기존 PPA 에비하여열전도도가 6배정도우수하며열팽창계수가 LED 칩과유사하다. 그렇기때문에해당재료를통해내부에서발생하는열의분산방열및외부에서발생한열로부터내부에 LED 칩을보호할수있는기능도병행하고있다. 세라믹패키지를활용하기위하여 LTCC(Low Temp. Cofired Ceramic) 기술이응용되고있으며보다우수한방열특성을구현하기위하여 thermal via 를설계하고이를조정하여보다양호한열특성을구현하고자노력하고있다. 이와더불어세라믹에 PCB 와같은회로구현및여러개의패키지를하나의세라믹보드에집약하는기술도연구중에있다. 다음으로는고출력멀티칩패키지를위한열설계기술이다. 이기술은 LED 패키지가앞으로고출력이요구되고있는시점에서동일패키지내에많은수의칩을집적하여보다고출력을얻기위한연구의일환으로최근연구중에있는연구분야이다. 고출력멀티칩의열설계를위해서칩의수, 칩의배열, 칩의크기등다양한요소들에대해서연구가이루어지고있다. < 그림 17> 은칩의수에따른 LED 패키지의정션온도에대한그림이다. 칩의개수에따라정션온도가변화하는것을확인할수있다. 이처럼고출력멀티칩의열설계를위해서다양한연구가진행되고있으며앞으로도보다많은연구가필요하다. 마지막으로주변환경및구동조건에따른열설계기술이다. LED 패키지는경우에따라여러가지주변환경에서작동한다. 그러므로열설계시미리주변환경이 LED 패키지에주는영향을파악해야한다. LED 패키지에영향을주는주변환경은주변온도, 냉각방식 ( 강제대류, 강제전도, 자연대류 ), 계면물질과압력등이있다. LED 패키지의냉각방식에따른연구는일정수준정립되어있다

25 그림 17 칩개수에따른정션온도의변화 LED(Light Emitting Diode, 발광다이오드 ) 소자 LED 는반도체로빛을발생시키는소자로 LED 조명및응용제품의성능을결정하는핵심인자이다. LED 는반도체로빛을발생시키는소자로기존광원대비고효율, 저전력, 장수명 ( 반영구적 ), 빠른응답속도, 친환경성 ( 무수은 ) 등의장점을지니고있어각종전자기기와조명기기, 자동차계기판의전자표시판에주로활용된다. 그림 18 LED 패키지의불연속구동모드 자연대류를인가하는방식은 JEDEC 51-2에규정되어있다. 주변온도및계면물질과압력등도 LED 패키지의열특성에미치는영향이크기때문에앞으로연구가더욱필요한분야이다. 주변환경과함께 LED 패키지에인가되는구동환경역시 LED 패키지의열특성을좌우하는중요한요소이다. 지금까지의 LED 패키지는 DC 모드하에서구동되어왔다. 하지만 LED 의응용분야가넓어짐에따라 AC 모드에가구동되는 LED 패키지의연구가활발하다. AC 모드에서의 LED 구동은 LED 패키지의응용분야확대뿐만아니라 LED 패키지의열설계에있어서도매우중요한계기가되었다. LED 에서열이발생하는원인인전력을조절함으로써보다효율적인열설계가가능하기때문이다. < 그림 18> 은 LED 패키지의불연속구동모드를나타낸그림이다. 시간에따라전류를조절해줄수있기때문에 LED 에서발생하는열을최소로할수있다. 아직이분야에대한연구는활발히진행되고있지는않지만앞으로의응용성을고려하였을때매우중요한기술이될것으로전망된다. LED 산업은 LED 소자산업, LED 조명 응용산업, LED 부품소재산업, LED 장비산업으로구성된다. 이중 LED 소자산업은기판으로부터에피웨이퍼를가공하여 LED 칩 / 패키지및모듈을생산하는일련의산업을의미한다. LED 소자는 LED 조명및응용제품의성능을 1차적으로결정하는핵심소자이다. LED 소자제조공정은기판위에단결정의얇은막을성장시키는웨이퍼 (Wafer) 및에피웨이퍼 (Epitaxy) 공정, 에피웨이퍼에전극을형성시키고각각의소자로절단하는칩공정 (Fabrication), LED 칩이빛을발산하도록접착, 배선등을통해 LED 램프등을만드는패키징 (Packaging) 공정, 다양한애플리케이션과접목되어제기능을하도록하는모듈공정등으로나눌수있다. LED 기판인웨이퍼는 LED 에피웨이퍼를만들기위한반도체기판

26 이다. 기판은반도체의성장을결정하는기반이되는것으로주로사파이어 (Sapphire), GaN, SiC, GaAs기판들이웨이퍼로사용되며이들기판중가격경쟁력이있는사파이어와 SiC 가주로사용되고있다. 에피는기판위에금속유기화학증착장비 (MOCVD) 를사용하여화합물반도체를성장시켜에피웨이퍼를제조하는단계이다. 이는 LED 의휘도를결정하고 LED 의품질을결정하는핵심적인단계로기술적난이도가가장높고부가가치가높은공정이다. 칩은 LED 개별소자를말하는것으로, 칩의구조는발광효율을극대화하는방향으로발전해왔는데전극의종류, 배치형태, 칩형태를설계하는연구가진행되고있다. 패키지는내부에 LED 칩을실장하고칩과리드 (lead) 를연결하며 PCB 에부착이가능하도록제작된소자이다. Chapter 5 방열소재관련국내외기술동향 그림 19 LED 제조공정 절단 / 가공 MOCVD Reaction Slicing/Dicing Packaging 조립 [ 기판 ] [Wafer] [Epi-Wafer] [LED Chip] [Package] [Module] Sapphire, GaN, SiC, SI, GaAs (In, Al) GaN( 청, 녹, UV), InAlGap( 적, 황 ), AlGaAs( 적,IR) Standard, S/V, H/O PKG, Array PKG 050

27 기술동향 방열소재관련국내외기술동향 고방열회로기판소재에대한국외기술동향을살펴보면, 에너지산업성장에따라방열대책용소재및기판관련수요급성장추세이며, 방열기판을이용한부품개발이활발하게진행되고있다. 특히, 일반 PCB 유전체층을그대로이용하면서열전달을위해 Thermal Via 를만드는경우도있는데이를위한소재개발도진행되고있다. Thermagon, Denka 그리고 TT Electronics 등에서우수한열전도도를갖고고방열절연체소재를기반으로회로기판사업을추진하고있으며, Laird Tech( 미 ), Berquist( 미 ) 는세라믹또는질화붕소와실리콘의합성소재로 2~5 W/mK 급의열전도도를갖는접합제를개발및상용화하였다. 고방열회로기판소재에대한국내기술동향을살펴보면, 방열시스템에대한관심과회로기판연구는활발하나, 핵심소재인고방열및절연성을동시에만족하는기술부족으로대부분수입에의존하고있다. 두산전자에서 2 W/m.K 회로기판용 CCL(Copper Clad Laminate) 기판을개발하여판매중이나시장점유율은미미한상황이다. 고방열열가소성패키지소재에대한국외기술동향을살펴보면, 사출성형가능한열전도성수지및 Elastmer 개발이진행되고있으며, 금속이나세라믹을배합해열전도성을높인수지를출시하였지만, 열전도율 (W/mK) 의값은모두한자리대값에머물러있는수준이다. CoolPolymer 사는기존의메탈또는세라믹을 LCP, PA46, PC, PPS 등의다양한플라스틱수지로대체하려는움직이있으며, Teijin 사는고열전도성탄소섬유필러 Rapeama 의시장에출시하여저열팽창성, 고강성으로전자, 자동차분야에응용하고있다. 고방열열가소성패키지소재에대한국내기술동향을살펴보면, 국내기업은열전도성소재를이용한열전도성플라스틱 5W급열전도복합수지를개발하였으나낮은열전도율로시장적용에는어려움이있다. 현재열전도성수지및고열전도성 Elastomer 개발은미흡한상황이다. 고열전도성접착소재에대한국외기술동향을살펴보면, 전자패키지용필름형접착필름분야에서는일본업체가대부분의시장을장악하고있다. 특히, 반도체패키지용 DAF(Die Attach Film) 제품의경우, 히다치케미칼이세계시장의 70% 정도를점유하고있으며, 열전도도가 2 W/mK 수준에접착필름두께가 50 um 정도로높은기술력을보유하고있다. LED 패키지용접착필름의경우도일본업체가대부분시장을장악하고있으며, 마쯔우라사에서최고 2W/mK 수준, 제품두께가 0.5 mm ~ 2.0 mm 수준의접착필름을생산하고있다. 고열전도성접착소재에대한국내기술동향을살펴보면, 패키지용접착필름개발및시판은거의전무한상태이며, DAF 분야에서제일모직, 에이스인더스트리등의일부업체에서 1 W/mK급수준의제품개발을진행하고있는수준이다. 기존조명에대한 LED 조명의

28 대체율이증가하면서 LED 패키지에사용되는접착필름에대한수요가증가하고있다. 두성산업, 써모텍등의업체들에서열전도도 1~2 W/mK 수준의접착제개발이진행중에있지만아직상품화되지는않았다. 고방열고내열하이브리드점착소재에대한국외기술동향을살펴보면, 최근연구되어지고있는실리콘점착제의경우높은점착강도, 열안정성의물성이요구되고있어, 실리케이트, 알루미늄옥사이드등하이브리드나노파티클을이용하여방열특성을부여하는복합기능성점착제연구가선진업체에서진행되고있다. 철산화물에망간, 니켈, 구리등을도핑시킨나노파티클이 Microwave 를흡수하여 Ferromagnetic Resonance에의한열이발생되어나일론, ABS, 테프론등난점착분야에적용가능하여이에대한연구가활발히진행중이다. 고방열고내열하이브리드점착소재에대한국내기술동향을살펴보면, 전기전자용점착제는고온에서품질에민감한제품으로현재국내기술접근이어려운상황이며, 향후디스플레이분야등에서활용성이높아질것으로예상되어개발의중요성이대두되고있다. 기술분석고방열회로기판소재는베이스금속기판의열전도성을이용할수있어파워디바이스나 LED 모듈등고전력이소모되고열이많이발생되는부품의제작에유리하여연구개발에대한관심이증폭되고있다. 특히, 응용분야중 LED 는약 85% 가손실로전환되며고온의방출열로인해정션 (Junction) 온도가계속증가함으로서 LED 반도체의수명저하를일으킨다. 이를막기위해서 High Power LED 의경우고방열기판을사용하 고있으며, 이에따라고방열소재에대한수요가급격하게증가하고있지만, 이들소재는대부분외국에서수입에의존하고있는실정이다. 또한자동차분야에있어서도방열 PCB 의응용가능성이매우높다. LED 헤드램프는발광다이오드를적용한헤드램프의경우에현재는특수차량및일부고가자동차에사용되고있으며, 수년내자동차에보편적으로사용될것을보이지만, LED 칩의발열량은상당한수준이기때문에방열대책을마련하지않으면 LED 칩의온도가너무높아져칩자체또는패키징소재의열화가발생되어기능이저하되고, 이를해결하기위한열방출 PCB 절연소재에대한기술개발이시급하게요구되고있다. 고방열열가소성패키지소재의경우기존의실리콘시트, 그라파이트시트, 방열그리그같은방열재료로는다양한성형이불가능하고금속대체물성이부족하다. 기존메탈캐스팅으로구현하기힘든경량화및유연성가능한재료개발기술이필요하다. 고열전도성접착소재는 LCD, PDP, LED를포함한디스플레이부품뿐만아니라휴대폰, PDA 등과같은소형 IT 기기에서수평방향으로의열전달이중요한시점이되었으며, 이에대한핵심소재의개발이중요한기술적이슈가되고있다. 휴대폰의 MSM(Mobile Solution Module) 칩의경우, Full 모드로구동시칩의최고온도가 80 를넘어설정도로온도상승이크다. 휴대폰과같이슬림형디지털기기에는 Heat Sink를장착할공간적인여유가없기때문에열확산기구를사용하여열집중점 (Hot spot) 의온도를전체공간으로퍼뜨려평균온도를낮추는방법이가장효과적이다. 이에따라수평방향으로의열전도성이높으면서기존의접착필름과같이유연하고, 접착성이우수한시트형태로제조하는기술개발이필요하다. 고방열고내열하이브리드점착소재는각국에서전기전자용에서

29 요구하는고내열성 / 고방열제품에대한요구가커져 2014년이후면유기소재시장에서고내열성 / 고방열의하이브리드점착소재시장이크게각광을받을것으로전망된다. 그러나현재의시장상황및국내기술력을고려할때선진업체의장벽을넘기어렵고원재료의원천기술의이전기피로점착제의가장중요한소재들이지속적으로해외기업에의존할수밖에없을것이다. 이에따라, 정책적으로기술개발지원이필요하며, 지원시보다빠른시일안에국내기업이경쟁력을가져원천소재시장의선진국귀속상태에서독립할수있을것으로전망된다. 디지털기기의소형화및슬림화가급속하게진행되면서 IC, 전원, 부품으로부터발생되는열의영향이커다란문제가되고있다. 이에대한해결을주는방열소재기술은열에따라전자기기이성능및수명에좌우할핵심기술로서기술개발이시급한분야이다. 특히최근 LED TV의급성장으로관련소재에대한수요가폭발적으로증가하고있으나, 원천기술부족으로인해일본으로부터핵심절연체소재를수입에의존하고있는상황이다. 현재전자기기의본체나섀시, 방열판등에금속을이용해열을확산시키고있지만여기에서문제가되고있는경량화및부품저가격화이다. 가격경쟁력이높은아시아각국이나중국등에서밀려드는저가격화압력은높아만가고있으며, 최근현재까지이용해온금속부품에까지가격삭감을요구하는조치가취해질정도가된것이다. 향후세계조명시장을 mzrp 지배할수있는 LED 조명분야에필수적으로사용되는소재로서기술자립에의한파급효과는매우지대할것이다. 친환경자동차등의분야에적용가능성이매우높아큰파급효과가예상된다. 또한자동차용램프및가정용조명으로확대가예상되는 LED 모듈에적용이가능하다. 이외에고전압상태에서도각종신호를안정적으로처리할수있어순간고전압에고속 회전을요구하는각종모터용 PCB 로도폭넓게사용될것으로기대된다. 고열전도성접착소재개발로수평방향으로의열전도성이우수하면서내열성이우수한소재를확보하여향후도래될것으로예상되는통신, 우주항공, 교통및군사용기기분야에서도유용한소재로활용될것으로전망된다. 최근에너지분야에의관심이높아지는추세에따라방열소재에대한관심이전세계적으로증폭되기시작하는단계로서기술적으로도입기에있다고할수있다. 고방열 10 W/mK 이상의고방열회로기판소재기술은기본원리가응용기술로전이되어원천소재의합성, 조합을통한기본성능검증의단계에있으며, 사출형소재의전도율은 2 W/mK ~5 W/mK가구현되고있으나, 다양한열가소성수지와고열전도성필러특성개발이필요하다. 차세대열확산접착소재는가요성흑연시트제조은일부기업에서유사기술을개발하고있으나, 고특성을충족하지못하는상황이며, 고방열 / 고내열하이브리드점착소재는기술성숙도측면에서도입기이다. 고방열회로기판소재의경우일본의덴카사는고방열필러소재를공급하고있으며, 필러를폴리머와복합화한방열시트, 방열스페이서등의다양한형태의제품을개발하여이미시장을장악하고있다. 또한, 일본에서는 8 W/mK의고방열회로기판소재를출시하여차세대제품화기술을선도하고있다. 국내에서는두산이최근회로기판용 CCL 를개발하고있으나, 초고방열소재개발을위한필러의선정및표면처리, 폴리머소재및구조설계기술등의영역에서일본의선진사와기술격차를보이고있어관련기술의확보가시급한상황이다. 고방열패키지소재에대하여두성산업등기존방열소재업체를중심으로연구가진행되었으나, 일본업체들과의기술격차가커서시

30 장진입에실패하였다. 따라서일본업체들과의기술차별화를통한특허회피전략으로조기에기술개발을완료하여향후도래할시장에대비하여야할것으로판단된다. 고신뢰성을요하는반도체패키지분야에서고열전도성접착소재는아직까지국내제품이시장에서의점유율은미미한수준이다. 따라서, 현재까지보고되어있지않기때문에기술선도국과비교에서 10% 미만으로판단한다. LED 패키지분야에서는현재두산 PCB 에서일본세키수이제품을대체하고자접착필름을개발하여시장에출시하였으나, 품질수준이일본제품의 50% 수준에머물러있는상황이다. 현재기존방열소재업체와점접착제업체를중심으로일본업체제품수준을타겟으로연구개발이진행되고있다. Chapter 6 방열소재관련국내외시장동향 < 표 2> 기술수준및격차 관련기술명기술선도국및기업 / 연구소상대적수준 (%) 기술격차 ( 년 ) 회로기판용 CCL 및절연필름고방열열가소성패키지소재 일본 / 덴카 60 4 미국 Cool Polymer 20 3 DAF 일본히다치케미칼 60 4 LED 용접착제일본세키수이 50 3 LED 용방열필름일본마쯔우라 50 3 열분해흑연시트일본패나소닉 40 3 실리콘점착제소재미국 Dow Corning

31 LED 패키지시장 방열소재관련국내외시장동향 2012년 LED 패키지시장은 2,117억개, 1조 3,466억엔을기록하였다. 수량기준으로는백색 LED 패키지가중소형 LCD 백라이트용및조명용을중심으로전년대비 20% 이상증가하였고, 다른패키지도대체로플러스성장을이룬점에서전년대비 11.6 % 증가하였다. 한편, 금액기준으로는전체의 3/4을차지하는백색 LED 패키지가수량기준으로성장했음에도불구하고, 대폭적인가격하락으로전년대비 0.9 % 감소하였다. 2020년 LED 패키지시장은 2012년대비 46.1% 증가한 3,092억개, 1.6% 증가한 1 조 3,682억엔으로예측된다. 수량기준으로는백라이트와조명을중심으로확대하는백색 LED 패키지가향후시장을견인할전망이다. 현재가장시장규모가큰것은유색 LED 패키지이다. 유색 LED 패키지는휴대폰의키라이트와 TV 등일부영역에서는수요가정체되는감도있지만식물공장에서사용하는인공조명이나어업에사용하는집어등등신규영역에서도수요가증가하고있다. 그러나, 시장이성장안정성장기에있기때문에시장의가중치는백색 LED 패키지의확장과함께내려간다. 한편, 금액기준으로는패키지의가격하락이진행된다. 백라이트용 LED 패키지 2012년시장에서는수량기준으로 TV LCD(Liquid Crystal Display) 용이전년대비마이너스를기록했지만, IT용, LCD 용, 중소형 LCD 용은플러스가되었다. TV용 LCD 수요는전년대비약간증가했지만발광효율이높은 2칩패키지의채용이증가함으로써마이너스가되었다. IT용 LCD 수출에서는 IT 용 LCD 수요가태블릿증가, 고해상도화에따른탑재수량증가, 모니터의 LED 백라이트비율상승으로플러스를기록하였다. 중소형 LCD 용하이엔드스마트폰에 OLED 가증가하는등외에도디지털카메라, 디지털포토프레임등이전년보다밑돌게출하되었지만, 디스플레이의대형화가진행된결과, 평균탑재개수가증가하였다. LED 경관조명 LED 패키지일본에서 LED 조명기구시장은점포조명과가정용조명을중심으로급속히확대하고있다. 또한방열과비용의관점에서천장조명및베이스라이트등수많은조명기기가급속하게성장하고있기때문에 LED 패키지수요도급증하고있다. 그러나앞으로는보급률상승과교체기간의장기화에따른 LED 조명기구도입요구하락과 LED 패키지의고효율화진전에따른점등감소로인해 LED 패키지수요증가도둔화될것으로전망된다. 해외에서는시설조명과옥외조명 LED 화가진행되고있다. 그러나일본만큼의보급률은아니다. 향후백열전구의단계적폐지가각국 지역에서진행될전망이고 LED 저가격화로인해 LED 조명기구시장은확대되고 LED 패키지수요도높아질것으로예상된다. LED 조명기구의본격보급은 2016년이후가될전망이다

32 LED 패키지재료시장 2012년 LED 패키지재료시장은전년대비 33.2% 증가한 2,150억엔을기록하였다. 중국에서특히 SMD 타입 ( 표면실장 ) 의 LED 패키지생산이활발하고, 형광체및리드프레임시장이성장하였다. 앞으로도당분간은백색 LED 패키지시장의성장에힘입어확대될것으로전망된다. 형광체시장은 2012년에전년대비 28.9% 의 58톤, 19.1% 증가한 393억엔을기록하였다. 주류인 YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 형광체의가격이유지되고알론등단가가높은형광체의출하가증가하였다. 백색 LED 패키지에필수적인실리콘수지봉지재시장은 2012년에전년대비 4.2% 증가한 500톤이되었지만, 금액기준으로는 3.2% 감소한 215억엔으로전년을밑돌았다. 대형 LCD 백라이트유닛은 TV의저가격화가진행되고있기때문에부재에대해서도가격하락을보이고있다. LED 소자시장 Strategies Unlimited( ) 보고서에따르면세계 LED 소자시장은 2009년 53억달러규모에서 2010년 TV부문의백라이트장치애플리케이션의선전으로전년대비 108% 성장한 112억달러를달성하였다. 세계 LED 소자시장은 2010년 112억달러, 2014년최고 162억달러기록후 2015년에는 153억달러까지떨어질전망이나이후조명시장이성장동력으로작용하며회복할것으로전망된다. 국내 LED 소자시장은 2010년 2조 3,937억원에서 2015년 9조 2,000억원으로성장할전망이다. 그러나 2011년 LED 소자시장은 LED 칩공급과잉, 단가인하압력증가, 효율증가에따른 LED 칩수요감소, LED 조명시장의더딘성장세등의이유로전년대비 9.8% 성장한 123억달러수준 으로전망되고있다. 그리고 2014년최고 162억달러를기록한후 2015년에는 153억달러까지떨어질것으로전망된다 년의시장규모하락은일시적현상으로그해이후조명시장이성장동력으로작용하며시장이회복될것으로보인다. < 표 3> 세계 LED 소자시장전망 구분 < 표 4> 국내 LED 소자시장전망 ( 단위 : 억달러 ) CAGR ( 10~ 15) LED 소자 % 자료 : Strategies Unlimited(2011.9) 구분 ( 단위 : 억원 ) CAGR ( 10~ 15) LED 소자 8,275 23,937 54,600 92, % 자료 : 한국광산업진흥회 (2011.8) LED 소자가격은헤드램프와같은특수애플리케이션을제외하고 20%~40% 까지하락했다. 따라서가격경쟁에서살아남지못한중국의몇몇신규업체들은시장에서퇴출될것이고, 대표업체들만불안정한시장에서살아남게될것이다. 간판용 LED 소자시장은대다수의간판생산이중국에서이루어지고있어중국의제조시장동향에영향을받을것이다. 전세계의간판산업은 2010년 34억달러의급격한성장을이루었고, 중국시장은 2010년 19억달러에서 2015년까지연평균성장률 14% 로예측된다. 간판용 LED 소자시장은 2010년 11억달러로이는 2015년 16억달러까지증가할전망이다

33 스마트폰과태블릿PC 를제외한휴대폰, 노트북등의모바일어플라이언스시장은포화상태에도달하여가격이하락함에따라모바일어플라이언스 LED 소자시장은전년대비약 4.1% 감소할전망이다. 자동차부문의 LED 소자시장은중국시장의성장으로인해 2010년전년대비 7.8% 성장한 11억달러에도달하였다. 그러나시장과열양상및일본쓰나미영향으로공급에차질이있어 2011년에는약 5% 성장한 11.55억달러가예상된다. 낮시간용조명및헤드램프의 LED 사용증가로외부자동차조명시장의성장은매년 10% 를기록할것이다. 그러나가격하락및자동차계기판의 LED 사용이포화상태를이루고있어 LED 소자시장성장률은이보다낮을것으로보인다. 우리나라의경우에는 2010년삼성LED, LG이노텍등기업을중심으로대규모투자가이루어졌으며, 이를바탕으로 LED 소자생산순위가 2009년세계 4위에서 2010년 2위로올라섰다. 이에따라국내 LED 소자시장은 2010년 2조 3,937억원에서 2015년 9 조 2,000억원으로성장할전망이다. 아지고있다. 이에따라 LED 관련제품생산기업들은발열문제해결을위해방열제품그레이드확충에박차를가하고있다. 다만, LED TV 및조명시장이개화기여서발열문제에대한실질적인연구개발과제품평가기준이미미해근본적인대책이요구되고있다. 방열제품이급부상함에따라일부에서는무조건제품을내놓고보자는의식이강해품질검증에대한문제도제기되고있다. 그림 20 국내 LED 방열소재시장규모자료 : CMRI 방열소재시장국내방열제품생산기업들이 LED(Light Emitting Diode) 붐을타고특수소재를이용한차별화제품으로승부를걸고있다. LED TV 를시작으로최근 LED 조명시장이열리면서발열문제가핵심해결과제로떠오르고있기때문이다. 특히, LED 모듈에서발생하는열을적절하게배출하지못하면 LED 제품의기능저하에따른수명단축이발생할수있어문제가되고있다. 따라서, LED 제품이점차고출력, 고휘도, COB(Chip On Board) 패턴으로바뀌고있어다양한형태의방열제품에대한필요성이높 디스플레이뱅크에따르면, 국내방열제품시장규모는 2009년 700억 ~ 800억원에서 2010년 2,500억 ~ 3,000억원으로 2 배이상성장할것으로예상된다. LED 방열제품은 BLU(Back Light Unit), 카메라플래시등핸드셋제품, 노트북, 모니터, TV 등중대형 LCD(Liquid Crystal Display) BLU, 자동차의실내조명및전조등, 산업조명등에사용되고있다. 방열제품의종류로는기존 PCB(Printed Circuit Board) 에 MCCL( 금속동박적판층 ) 을씌운 Metal PCB, PCB에부착되는방열판인히트싱크 (Heat sink), 열이나는부품이나제품에부착하는방열시트 (Sheet) 나방열그리스, 히트싱크에발라열을방출하는방열

34 그림 21 LED 응용기기수요비중 산기업들이개발에열을올리고있는가운데기존 PCB 에 MCCL을씌운 Metal PCB, PCB에부착되는방열판인히트싱크, 열을발생시키는부품이나제품에부착하는방열시트가가장널리사용되고있다. 그림 22 국내 LED 시장전망 자료 : LED 보급협회 도료등이있으며, Metal PCB와히트싱크, 방열시트가가장널리사용되고있다. LED TV를타고 LED 방열제품시장이거침없이성장하고있다. 삼성이 2009년 LED TV를출시하면서 LED 바람이불더니 LED TV 세계판매량이 2009년 450만대에서 2010년 1500만대로연평균 100% 이상성장하고있다. 방열기술은 LED 칩, 패키지, 모듈등 LED 제품전반의효율및수명에큰영향을미치기때문에최근 LED 제품생산기업들의가장큰관심사는열을빠르게많이배출해광효율을높이는것이다. 특히, 고출력 LED 사용이확대되면서방열설계와고방열소재및구조에대한관심이더욱높아지고있다. LED 의발열문제를해결해장기적신뢰성을확보하는것이야말로지속적인성장을위한필수요소이기때문이다. LED TV나조명이소비자들의선택을받기위해서는비싸지만오래쓸수있다는인식을심어주어야한다. 하지만, 현재의패키징기술로는발열문제를해결할수없어반영구적인수명을유지하기어려운것이현실이다. 방열제품이야말로 LED 성장과함께새롭게떠오르는블루오션이될것전망되며, 이에따라 LED 방열제품생 자료 : 한국광기술원 방열부재및소재세계시장동향 LED 및각종반도체, 전자전기부품, 자동차관련부품의수요증가에의해방열부재는 2011년대비 38.3% 증가된 4,219억엔, 방열소재는 3.4배증가된 37억엔으로보고되고있다. 일본후지경제는전자전기부품및반도체등고출력화, 경량화, 박막화, 소형화등에따른니즈 (needs) 가높아진방열부재및소재의세계시장을조사하였다. 그결과를보고서 2012년열제어및방열부재시장의현황과신용도전개 에정리하였다. 이보고서에서는방열시트및방열기판, 방열접착제, 봉지재등방열부재 22개품목과방열고성능플라스틱및방열탄성중합체 (elastomer) 등방열소재 2개품목, 충진제 (filler) 및질화알루미늄, 질화붕소등방열부재및소재원료 6개품목에관하여시장을분석

35 하였다. 또한, 동시에방열부재, 소재를채용하고있는제품 (6개품목 ) 및디바이스 (4개품목 ) 의시장에관하여분석하였다. 방열부재및소재의세계시장 2011년방열부재시장은 2010년대비 7.5% 증가된 3,051억엔이었다. 특히, 방열기판의신장이시장확대를견인하였다 년에는 2011년대비 38.3% 증가된 4,219억엔이예측된다. 알루미늄베이스회로기판, 질화알루미늄베이스회로기판, 질화규소베이스회로기판과같은방열기판은반도체생산증가에의해수요가증가하고시장도확대되고있다. 파워디바이스용봉지재, LED 용다이본드 (die bond) 재와같은접착및봉지재는단가가높은고열전도품의시장이확대되고있다. 방열시트및그래파이트시트, 히트파이프등은단가가하락하고있지만, 전자전기부품및반도체와자동차관련부품에대한수요가확대되고있어시장은견조하게확대되고있다. 2011년방열소재시장은 2010년대비 37.5% 증가된 11억엔이었다. 2017년에는 2011년대비 3.4배인 37억엔으로예측된다. 방열엔지니어링플라스틱의수요는 2009년까지는온도센서가중심이었지만, 2011 년은 LED 관련제품이약 50% 를차지하였다. LED 조명시장규모는확대되고있으며, 경량화 와 제조비용저감 을위해방열엔지니어링플라스틱을채용하는제품비율의증가가기대되기때문에앞으로도대폭적인시장확대가예상된다. 방열탄성중합체는 2011년까지샘플출하였지만, 2012년에는전자전기부품, 자동차관련부품관련시장이형성될것으로예상된다. 방열탄성중합체는실록산 (siloxane) 이포함되어있지않으며, 시트형태또는사출성형에의한복잡한형상의부품제조가가능함으로주로실리콘계방열시드를대책하는시장전개가예상된다. 방열부재및소재의주요원료의세계시장 2011년필러재, 세라믹기판원료의시장은 2010년대비 8.0% 증가된 284억엔이었다. 실리카가시장의 80% 정도를차지하고있다. 열전도율은그다지높지않지만, 고내열, 저유전, 전기절연에뛰어나기때문에주로반도체봉지재료의방열필러로서이용되고있다. 알루미나는열전도율이높고, 가격도저렴하기때문에필러재, 세라믹기판원료로서많이이용된다. 질화알루미늄은세락믹기판원료로서의용도가대부분이다. 열전도율이높은소재인필러재로서의수요가기대된다. 내습성이낮다는것이과제이다. 질화붕소는알루미나보다도열전도율이우수하며화확적으로도안정되어있어필러재로서이용된다. 단, 질화알루미늄이상의높은가격이보급의장애가되고있다. 특수탄소섬유는방열엔지니어링플라스틱의열전도필러로서수요가증가하고있다. 수지이외로의용도개척이도모되고있다. 방열시트 ( 방열부재 ) 방열시트는유기계바인더에무기계의열전도성필러를고충전시킨시트상방열부재이다. 2011년시장은 2010년대비 5.0% 증가된 167억엔이었다. CPU 및각종반도체, LED, 전기자동차및하이브리드자동차용배터리등과관련되어시장이확대될것으로예상된다. 특히, 자동차부품은 1대당사용량이많기때문에생산대수의증가에따라대폭적인증가가기대된다. 한편, 전자전기부품은비용저감의요구가강하며, 방열시트가격은하락경향에있다. 때문에수요확대에비해시장의성장은완만하다. 또한, 방열시트를사용하지않는설계및열대책기술의개발도진행되고있다

36 질화알루미늄베이스회로기판 ( 방열부재 ) 질화알루미늄베이스회로기판은질화알루미늄기재로알루미늄박또는구리박으로형성된금속적층판에에칭으로패턴을형성한회로기판이다. 2011년시장은 2010년대비 11.4% 증가된 117억엔이었다. 아시아지역에서는에너지절약화의니즈가높아지고있어산업기기용반도체를위한제품이증가하여시장이확대되고있다. 유럽의금융위기에의한경제정체의악화및투자의욕감퇴, 가격이저렴한알루미나베이스회로기판, 질화규소베이스회로기판으로의대체가우려되지만, 아시아지역에서의전력인프라수요가기대되기때문에시장은앞으로도크게성장할것으로예상된다. 방열엔진니어링플라스틱 ( 방열소재 ) 의세계시장방열엔진니어랑은열을전파시켜외부또는외기에방열시키는플라스틱이다. 수지에고열전도율필러를충진시킴으로써범용엔진니어링플라스틱보다열전도성이높아졌으며, 알루미와비교하여도경량이다. 2011년시장은 2010년대비 37.5% 증가한 11억엔이었다. 일본에서는재해후의절전때문에에너지절약에우수한 LED 조명의수요가증가하였기때문에방열엔지니어링플라스틱의수요도확대되었다. 앞으로도 LED 조명의수요증가와 LED 조명에서방열엔지니어링플라스틱의채용율상승이기대되기때문에시장확대가예상된다. 방열엔지니어링플라스틱은 열대책 과 경량화 니즈로주목을받고있지만, 종래소재를대체하기에는비교적비용이높고, 열전도율도금속소재와비교하여낮다. 또한, 열전도성필러의충진에의한내충격성의저하도문제로나타나고있다. Chapter 7 최근방열소재주요적용분야사업화이슈분석 070

37 최근방열소재주요적용분야사업화이슈분석 2013 년 LED 조명시장 2013년을기점으로 LED 조명은초기도입기시장을지나침투율이빠르게상승하면본격적인시장성장단계에진입할것으로판단된다. 최근북미와일본등선진시장에서 LED 조명수요가증가하고있고, 해외조명업체들의실적추이를살펴보면, LED 조명시장이점차확산되고있음을간접적으로확인해볼수있다. 세계최대조명업체인필립스의경우 2012년 3분기조명매출중 LED 조명이차지하는비중이 24% 까지상승하였고, LED 조명전문업체인 Lighting Science Group 은매분기전년동기대비성장이지속되고있으며, 2012년 3분기누적매출액이전년동기대비 40.4% 상승하였다. 북미조명업체인 Hubbell 과 Acuity Brands의최근분기 LED 조명매출비중은각각 16% 와 12% 로파악되고, 유럽지역 Top tier 조명업체인 Zumtobel 의경우에도전체매출중 LED 조명이 20% 가까이차지하는것으로알려져있다. LED 조명수요의증가가일부해외조명업체에국한된현상이아니라 LED 조명의대중화단계라고판단하는근거는다음과같다 ~2013년주요국가에서백열전구판매가금지되며정책효과가발생할것으로예상된다. < 표 5> 주요국가별백열전구규제정책 : 2012~2013 년주요지역에서백열전구판매금지 국가 미국 EU 일본 중국 한국 100W 이상백열전구판매금지 자료 : 언론종합, KTB 투자증권 100W 이상백열전구판매금지 75W 이상백열전구판매금지 40W 와 60W 백열전구전면판매금지 백열전구고효율조명으로교체 65W 급백열전구판매금지 60W 급백열전구판매금지 40W, 25W급백열전구판매금지 백열전구모두교체 백열전구생산, 판매, 사용금지 100W 이상백열전구판매, 수입금지 2 LED 조명의가격하락으로기존광원대체용 LED 조명의가격부담이줄어들것으로전망된다. 지역 백열전구판매금지 < 표 6> 60W 급백열전구와대체조명가격비교 60W 이상백열전구판매, 수입금지 15W 판매, 수입금지 백열전구 CFL LED(USD) LEDvs 백열전구 LEDvs.CFL (USD) (USD) Average Low High ( 배 ) ( 배 ) 미국 일본 유럽 N/V 4.4 한국 대만 ` 평균 자료 : KTB 투자증권 3 글로벌표준제정, 미국의건축경기반등등에의해신규설치조명수요도확대될것으로보이기때문이다

38 LED 조명시장을구분하면교체형램프 (Replacement Lamp) 와 LED 조명기구 (Luminaires) 로나눌수있다. 교체형램프는기존백열등, 할로겐등, 형광등과같이기존조명의기구물 (Fixture) 은그대로유지한채광원인램프만 LED 밸브로교체하고, LED 조명기구는조명시스템자체를 LED 조명방식으로변경하게된다. LED 조명시스템은 LED 조명의장점인밝기및디밍제어등이가능하고, Connectivity 를활용한스마트 (Smart) 조명시스템을구축할수있다. LED 조명시스템보급확대와제품의호환성확보를위해표준제정화논의가활발하게이루어지고있다. 대표적인것이 Zhaga 컨소시엄 이다. Zhaga 컨소시엄은 Osram, Philips 등글로벌조명 /LED 업체들이서로상이한제품규격을신규표준으로통일하여, LED 조명엔진의호환성을도모하기위해구성되었다. 2010년 2 월컨소시엄이출범하였고, 지난해 2가지 (Book 1, Book 2) 표준이제정되었으며, 지난해하반기부터 Zhaga 표준규격 LED 조명제품이출시되었다. 표준화제품의등장으로 LED 조명시스템설치수요가확대될것으로전망된다. 제조사측면에서는 LED 조명업체의제품을규격, 표준화하여상호호환성있게제조하고, 조명설계와기준의단일화로제품단가가낮아질것으로기대된다. 또한소비자측면에서도조명엔진의난립및지나친시장세분화로초래되는불편을미연에방지할수있기때문에규격표준화를통해실질적인이익을얻을것으로판단된다. 자료 : KTB 투자증권 < 표 7> Zhaga 컨소시엄현황 회원사 Osram, Philips, Cree, 삼성전자등총284개목적 LED 조명엔진 (Light Engine) 의표준화를통해제조사간호환성을높여LED조명개발에서불필요한비용을줄이는한편, 안정적이고지속적인디자인플랫폼을제공비호환조명엔진의난립으로시장이지나치게세분화되어소비자의불편을초해하는것을방지활동 2010년 2월광원, 등기구, 부품업체등 LED 조명관련 9개의글로벌기업및기관이참여해출범 Zhaga에서준비한규격을형태별로 "Book" 이라부르고, Book1부터 Book8까지 8가지표준을제정할예정현재 Book2와 Book3 규격의테스트및인증가능표준 (Book) Book 1 - 기본정의및일반인터페이스 (Common definitions and generic interfaces.) Book 2 - 컨트롤러내장소켓형조명엔진 - 주용도는다운라이트 (65mm 기준 ) (A socketable light engine with integrated control gear - mainly used in downlight applications (65mm base)) Book 3 - 컨트롤러외장원형엔진 - 스팟라이트 (A round engine with separate control gear - used in spot lighting and other applications that need a point light source) Book 4 - 컨트롤러외장평면형가로등엔진 (A flat emitter streetlinght engine with separate control gear) Book 5 - 컨트롤러외장소켓형조명엔진 (A socketable light engine with separate electronic control gear) Book 6 - 컨트롤러내장컴팩트소켓형엔진 (A compact socketable LED light engine with integrated electronic control gear) Book 7 - 컨트롤러외장실내등엔진 (Several indoor light engines with separate electronic control gear) Book 8 - 컨트롤러내장소켓형엔진 - 주용도는다우라이트 (85mm기준) (A socketable light engine with intearated control gear - mainly used in downlight applications ( 85mm base)) Light Engine LED 소자를기판에부착하고광원, 방열, 렌즈등의부품을조립한반제품형태의 LED조명핵심구동장치조명의광학, 방열, 전기등각각의핵심부분의기능이유기적으로이루어지도록만들어줌 건물신축과리모델링시조명기기신규설치가수반된다는점을고려하면, 2014년미국신규건축의조명수요가증가할것으로기대된다. 2011년하반기부터미국건축허가건수가전년동월비증가하였고, 건축기간을대략 1년전후로가정하면 2012년하반기부터신규조명설치수요가반등했을것으로추정된다. 신규로조명시스템이설치되는경우조명램프만을교체하는경우 보다 LED 를채택하는비중이높다. 2011년신규설치조명의 LED 비중은 6.8%, 교체형램프의 LED 비중은 0.6% 로추정되고 2015년신규설치조명과교체형램프의 LED 침투율은각각

39 35.9%, 7.3% 로예상된다. 따라서건설 / 건축경기반등에따른신규조명설치수요증가는 LED 조명보급률상승에기여할것으로판단된다. 2013년전세계램프시장의 LED 침투율은약 7% 로 78억달러의 LED 램프시장 (Fixture 및설치시장등제외 ) 을형성, 전년대비 53% 성장할것으로예상되고, 2020년 LED 조명의침투율 46%, LED 램프시장은 237 억달러까지증가하며 2012~2020년매년평균 21.2% 씩성장하게될것으로전망된다. 신규설치조명과교체조명으로구분하여살펴보면, 신규설치조명내 LED 비중은 2012년 12.1%, 2013년 20.3% 로대폭증가할전망이고, 2020년 67% 까지상승할것으로예상된다. 교체조명용램프의 LEd 비중은 2012년 1.2% 에서주요국가의백열전구판매금지, LED 조명가격하락등에의해 2013년 2.3% 로상승할것으로기대된다. 이에따라설치되어사용중인조명중에서 LED 가차지하는비중 그림 23 LED 램프시장전망 ( 신규설치 + 교체램프 ) 은 2012년 4.9%, 2013년 8.1% 로상승할것으로판단되고, 2020년 54.5% 로모든광원가운데가장높은비중을차지할전망이다. 다만, LED 조명시장은과거 2001~2005년휴대폰, 2009~2011년 LCD TV 등 IT 제품에서 LED 가채택되면서시장을견인했을때와같은드라마틱한시장성장보다는점진적으로수요증가가예상된다. 조명시장의경우 IT 제품과달리각지역별로전통조명로컬업체들이산재되어 IT 산업과같이소수의상위업체들이트랜드변화을주도하기어렵고, 업력이오래된산업의성격상변화에보수적인성향을갖고있기때문이다. LED 소자시장 LED 소자시장은일본의니치아를비롯하여한국의삼성LED, 서울반도체, 독일의오스람, 미국의루미레즈, 크리등일본, 미국, 유럽등선진국가와국내기업이세계 LED 소자시장의 80% 를점유하고있다. 특히한국은 2010년세계시장점유율이 28% 수준으로 그림 24 LED 소자세계시장점유율 : 국가별 자료 : 업계자료, KTB 투자증권

40 그림 25 LED 소자세계시장점유율 : 업체별자료 : Strategies Unlimited( ) 과거 10% 미만에서큰폭으로확대된것으로나타났는데, 이는 LED TV와 LED 노트북등글로벌디스플레이시장을삼성전자와 LG 전자등이주도하고있기때문이다. 중국, 대만등후발기업들은저가품질의 LED 를대량생산해시장을공략하고있다. Strategies Unlimited(2011.7) 의조사자료에따르면, 2010년 LED 패키지소자매출기준으로업체별시장점유율은일본 Nichia 가전체 LED 시장의 21.3% 를차지해독보적인 1위를지키고있는가운데한국삼성LED 가 11.5% 로 2위를, 독일 Osram 이 8.7% 로 3위를차지하였고, 한국의서울반도체는 7.5% 로 4위를차지하였다. 사파이어기판시장은일본의교세라, 신코, 러시아의모노크리스탈, 미국의루비콘등이시장을주도하고있다. 에피웨이퍼시장은일본니치아, 도요타고세이, 미국크리, 네덜란드필립스루미레즈, 대만에피스타등의업체들이시장을장악한상태이다. 칩시장은독일오스람, 크리, 도요타고세이, 필립스루미레즈등의해외업체들이시장을주도하고있으며, 이들업체는패키지사업에도진출해있다. 패키지시장은진입장벽이낮아니치아, 오스람, 크리, 도요타고세이, 필립스 루미레즈등다수의기업들이치열한경쟁을벌이는중이다. 국내 LED 소자시장은서울반도체등대부분패키지중심의업체들로구성되어있고에피웨이퍼와칩부문의경쟁력을보유한기업은삼성 LED, LG이노텍, 에피플러스, 에피밸리정도이다. 이는 LED 칩의경우원천기술에대한특허진입장벽이높고국내대다수기업들이영세하여 LED 칩관련연구개발비용을감당하기어렵기때문이다. 다만삼성 LED, LG이노텍등일부대기업이웨이퍼부터패키지까지전공정을자체적으로수행하며그룹내수직계열화를추진하고있다. 2010년현재국내 LED 소자업체들은대규모시설투자를단행하여 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 보유대수가삼성LED 150대, LG 이노텍 145대, 서울반도체 100대등으로양산역량이크게확대되었다. 그러나 LCD TV 용 LED BLU 수요로인해국내시장이크게확장됨에따라국내수요공급에급급한상황이다. 자사칩을아직세계시장에수출할수있는상황은아니며, 조명용 LED 는아직생산량을 5% 수준에서조정하고있는중이다. 그리고대부분의 LED 조명회사들은조명용 LED 패키지를해외에의존하고있다. 니치아는 1993년청색 LED 칩, 크리는 1995년에고방열수익형 LED 칩을최초로개발하여특허권을획득하였다. 이와같이 LED 소자시장은선진기술보유기업이원천기술에대한특허라이센스권을통해후발진입기업을강하게견제하고있다. 또한니치아, 오스람, 크리, 루미레즈및도요타고세이등선진업체들이 LED 특허를공유하는크로스라이선스를체결함에따라높은진입장벽이형성되었다. 따라서중소기업은극심한국제특허분쟁으로인해국제시장진출이어려우며, 글로벌시장진출을위해서는특허장벽을넘어서야만가능하다

41 참고문헌 부록 방열접착소재논문 / 특허분석 1. 이횡래외 3명, 열전도성고분자복합재료의최신연구동향, 고분자과학과기술, 황선일, 고열전도성재료의개발, 첨단기술정보분석, ReSEAT, 이정복, 방열성합성접착제의기술, 첨단기술정보분석, ReSEAT, 강원호, 방열수지와그의관련기술, 첨단기술정보분석, ReSEAT, 신무환, 고출력 LED 패키징기술의현황, 물리학과첨단기술, 화학저널, 방열소재 _ 춘추전국시대에차별화로승부, 장우용외 1명, 2013년 LED 조명시장이열린다!, ktb 투자증권, 노현숙, LED 조명, KISTI KARKET REPORT, 노현숙, LED 소자, KISTI KMR, Business Information Research, 최신방열기술, 소재동향과개발, mirian.kisti.re.kr( 글로벌동향브리핑 ) 12. mirian.kisti.re.kr( 녹색기술정보포털 ) Bizocean, 고효율방열소재 / 부품기술동향및이슈분석세미나, US Air Force Avionics Integrity Program. 17. J. Park, M.W. Shin, and C.C. Lee, Optics Letters 29, No.22 (2004). 18. Lan Kim and Moo Whan Shin, IEEE Trans. Component and Packaging Technology 30, No. 4 (2007). 19. Lan Kim, Jong Hwa Choi, Sun Ho Jang, and Moo Whan Shin, Thermochimica Acta. 455, 21 (2007). 20. Lianqiao Yang, Jianzheng Hu, Lan Kim and Moo Whan Shin, Phys. Stat. Sol. (c) 3, 2187 (2006). 21. Lianqiao Yang, Jianzheng Hu, and Moo Whan Shin, Solid State Phenomena , (2007). 22. Lianqiao Yang, Jianzheng Hu and Moo Whan Shin, IEEE Electron Device Letters 29, No.8 (2008). 논문분석을통한방열접착소재국가협력지형도 논문분석을통한방열접착소재학제간협력관계도

42 논문분석을통한방열접착소재 R&D 지형도 IPC 분석 (US Patent 기준 ) 을통한방열접착소재 R&D 지형도 082