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더 정교하고 안정적인 반도체 연결을 향해! : Ag/Cu 페이스트(Paste) 연구개발팀
2026. 08. 26
전기차와 AI 데이터센터, 신재생에너지, ESS(에너지저장장치) 시장이 성장하면서 전력반도체에는 더 높은 전압과 전류, 동작 온도를 견딜 수 있는 성능이 요구되고 있습니다. 이에 따라 반도체의 성능을 안정적으로 뒷받침하는 패키징 기술의 중요성도 함께 커지고 있는데요.
반도체의 성능과 수명은 칩 자체뿐 아니라, 칩과 기판을 얼마나 안정적으로 연결하고 발생한 열을 효과적으로 방출하는지에 따라서도 달라집니다. 이 과정에서 접합부를 형성하고 전류와 열이 이동하는 경로를 만드는 대표적인 소재가 Ag(은) 페이스트와 Cu(구리) 페이스트입니다.
두 소재는 각각 어떤 강점과 기술적 과제를 지니고 있을까요? Ag·Cu 페이스트 연구개발팀을 만나 반도체 패키지에서 두 소재가 담당하는 역할과 소재 설계부터 신뢰성 검증, 양산 적용까지의 개발 과정을 들어보았습니다.
안녕하세요! 먼저 팀 소개와 현재 담당하고 계신 업무를 소개 부탁드립니다.
저희는 전력반도체와 전장 패키지에 적용되는 접합 소재를 개발하고 있습니다. Ag 페이스트 개발은 첨단소재본부 전자소재사업부에서, Cu 페이스트 개발은 CTO 기반기술연구소에서 각각 담당합니다.
먼저 Ag 페이스트 개발팀은 소재 설계부터 공정 최적화, 제품 신뢰성 검증, 고객 기술 지원까지 제품 개발 전 과정을 담당하고 있습니다. 연구 단계의 소재를 고객이 실제로 사용할 수 있는 제품으로 완성하는 것이 주요 역할입니다.
Cu 페이스트 개발팀은 Ag 페이스트를 잇는 차세대 접합 소재를 선행 개발하고 있습니다. Cu 페이스트의 조성을 설계하고 관련 공정을 개발하는 것부터 신뢰성을 확보하고 실제 양산에 적용할 수 있는 기술을 개발하는 일까지 담당합니다.
Ag 페이스트와 Cu 페이스트는 각각 어떤 소재이며, 반도체 패키지에서 어떤 역할을 담당하나요?
Ag 페이스트와 Cu 페이스트는 각각 은(Ag)과 구리(Cu)를 기반으로 만든 전도성 접합 소재입니다. 두 소재는 전력반도체 칩과 기판 사이에 적용돼 부품을 단단히 연결하고, 전류와 열이 원활하게 이동할 수 있는 경로를 형성합니다.
Ag 페이스트는 우수한 전기전도도와 열전도도, 접합 신뢰성을 바탕으로 현재 시장에서 고신뢰성 접합 솔루션으로 활용되고 있습니다. 반면 Cu 페이스트는 이에 준하는 성능과 경제성을 함께 구현하기 위해 개발 중인 차세대 접합 소재입니다. 다만 구리는 공정 중 쉽게 산화되기 때문에 구리 입자의 구조와 표면을 제어하고, 산화를 방지하거나 산화된 구리를 환원하는 기술이 중요합니다.
이처럼 두 소재로 형성된 접합층의 품질은 전력반도체 패키지의 전기적 성능과 방열 성능, 장기 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다.
Cu 페이스트는 Ag 페이스트의 대체재라기보다 차세대 기술로 이야기되는데요.
두 소재는 어떤 차별점과 강점을 가지고 있나요?
Cu 페이스트는 Ag 페이스트를 단순히 대체하는 소재라기보다, 차세대 전력반도체 패키징 시장의 요구에 대응하기 위한 새로운 기술 플랫폼으로 보는 것이 적절합니다. 두 소재는 각각의 강점을 바탕으로 서로 상호 보완적인 관계를 가집니다.
우수한 전기전도도와 열전도도, 소결 특성뿐 아니라 자동차·산업용 전력반도체 분야에서 검증된 높은 신뢰성을 강점으로 합니다. 특히 고온·고출력 환경에서도 안정적인 접합 성능을 유지할 수 있어 *SiC(실리콘 카바이드)와 *GaN(질화갈륨) 기반의 고사양 전력반도체 패키지에 적합하며, 고신뢰성이 요구되는 전력반도체 분야에서 널리 활용되는 접합 소재로 평가받습니다.
*SiC(실리콘 카바이드): 기존 실리콘보다 높은 전압·온도 환경에서 안정적으로 동작하는 전력반도체 소재
*GaN(질화갈륨): 높은 전력 효율과 빠른 스위칭 특성을 갖춘 차세대 전력반도체 소재
구리 자체의 우수한 전기·열적 특성과 경제성을 바탕으로, 성능과 원가 경쟁력을 함께 요구하는 시장에 대응할 수 있는 차세대 소재입니다. 구리 산화 방지 및 소결 기술이 충분히 확보된다면 향후 전기차 등 소재 사용량이 많은 분야에서 강력한 게임 체인저가 될 잠재력을 지니고 있습니다.
결과적으로 높은 성능과 검증된 신뢰성이 우선되는 분야에서는 Ag 페이스트가 강점을 지니며, 성능과 경제성의 균형이 중요한 분야에서는 Cu 페이스트의 활용 가능성이 커질 것으로 예상됩니다. LG화학은 이 두 소재를 두 축으로 다양한 패키징 요구에 대응할 계획입니다.
최근 전력반도체와 첨단 패키징 기술이 발전하면서 전도성 접합 소재에 대한 요구는 어떻게 변화하고 있나요?
접합 소재는 단순히 칩과 기판을 물리적으로 연결하는 ‘보조 소재’를 넘어, 패키지 전체의 성능과 신뢰성을 결정짓는 ‘핵심 기능 소재’로 역할이 확대되고 있습니다.
이에 따라 접합 소재를 평가하는 기준도 특정 물성 하나를 중심으로 보는 방식에서 벗어나, 전기적 성능과 열관리 성능, 기계적 신뢰성, 공정 적용성을 종합적으로 살피는 방향으로 변화하고 있습니다. 각각의 성능을 개별적으로 확보하는 데 그치지 않고, 고객사의 패키지 구조와 양산 공정 안에서 균형 있게 구현하는 것이 중요해진 것입니다.
특히 전기차와 AI 서버, 신재생에너지 시스템에서는 접합부의 방열 성능과 장기적인 안정성이 시스템 전체의 효율과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 결국 전도성 접합 소재의 경쟁력은 기술적 성능뿐 아니라 양산성과 비용 경쟁력까지 실제 적용 환경에 맞게 균형 있게 구현하는 데 달려 있습니다.
Ag 페이스트가 반도체 패키지에서 주목받고 있는 이유는 무엇인가요?
Ag 페이스트가 주목받는 가장 큰 이유는 기존 접합 소재인 *솔더로는 구현하기 어려운 고온 신뢰성과 우수한 열전도성, 낮은 전기저항, 뛰어난 *열사이클 특성을 동시에 제공하기 때문입니다.
특히 고전압·고온 환경에서 동작하는 SiC, GaN 기반의 차세대 전력반도체 시장이 커지면서 칩에서 발생하는 극심한 열을 빠르게 방출하고, 반복되는 온도 변화에도 접합 구조를 장기간 유지할 수 있는 프리미엄 솔루션으로 Ag 페이스트가 자연스럽게 주목받게 되었습니다.
*솔더(Solder): 금속을 접합하기 위해 사용하는 저융점 합금 기반의 접합 소재
*열사이클: 고온과 저온 환경이 반복되는 조건에서 소재가 팽창·수축을 반복하며 발생하는 열적 스트레스에 대한 내구성
LG화학은 Ag 페이스트의 주요 성능을 어떻게 구현하고 있나요?
LG화학은 은 입자 설계 기술, 소결 거동 제어, 미세구조 최적화, 유변 물성 제어 기술을 바탕으로 제품을 개발합니다.
소결 과정에서 은 입자가 서로 결합해 치밀한 금속 네트워크를 형성하도록 설계함으로써 전기·열전도성과 접합 안정성을 확보합니다. 또한 인쇄와 도포 과정에서 Ag 페이스트가 일정하게 흐르면서도 형태를 유지할 수 있도록 흐름성(유변 물성)을 정밀하게 제어합니다.
개발 초기부터 고객사의 패키지 구조와 공정 조건을 반영하고, 자동차용 반도체에 요구되는 엄격한 신뢰성 기준을 충족하기 위한 다양한 평가와 검증도 진행합니다. 이러한 기술과 검증 과정을 통해 제품 성능과 시스템 효율을 높이는 동시에, 설계 자유도와 장기적인 품질 안정성을 확보할 수 있습니다.
*소결: 금속 입자들이 녹는점 이하의 온도에서 서로 결합해 치밀한 구조를 형성하는 공정
이러한 시장 변화 속에서 Cu 페이스트에 주목하게 된 배경은 무엇인가요?
전력반도체 시장이 커지고 사용량이 급증하면서, 패키지의 고성능을 유지하되 제조 원가를 낮추는 것이 업계의 핵심 과제가 되었습니다. 특히 전기차 한 대에 탑재되는 반도체 수가 늘어날수록 소재 단가가 원가에 미치는 영향이 매우 큽니다. 구리(Cu)는 은(Ag)보다 경제적이면서도 우수한 전기·열전도도를 갖추고 있어 가장 유력한 대안으로 꼽힙니다.
다만, 구리는 공정 중 쉽게 산화되어 입자 간 소결이 방해받는 치명적인 약점이 있습니다. 이는 접합부의 전기·열 성능 및 장기 신뢰성 저하로 이어집니다.
이를 해결하기 위해 LG화학은 CTO 기반기술연구소의 나노 구조 및 표면 제어 기술을 접목했습니다. 구리 입자의 산화를 원천적으로 억제하는 동시에, 이미 산화된 구리까지 환원시켜 안정적인 소결을 유도하는 독자적인 기술력으로 상용화에 앞장서고 있습니다.
Ag 페이스트와 Cu 페이스트를 개발하면서 가장 중요하게 고려하는 기술적 과제는 무엇인가요?
가장 중요한 과제는 전기·열적 성능, 기계적 신뢰성, 공정 적용성을 어느 한쪽에 치우침 없이 균형 있게 확보하는 것입니다.
고성능 전력반도체는 감당해야 할 전력 밀도와 동작 온도가 매우 높습니다. 따라서 접합 소재는 단순히 칩을 고정하는 역할을 넘어, 전류와 열이 이동하는 핵심 경로가 되어야 합니다. 이를 위해 접합층 내부의 미세 공극(Void)을 최소화해 소결 밀도와 계면 안정성을 높이고, 소재 간 열팽창 차이로 발생하는 응력(스트레스)을 완화하는 기술이 필수적입니다.
결국 이 모든 원천 기술들을 고객사의 실제 패키지 구조와 양산 공정 조건에 완벽히 최적화하여 구현하는 것이 최종 관문이자 가장 중요한 지향점입니다.
LG화학은 Ag 페이스트 사업 경험과 기술 역량을 Cu 페이스트 개발에 어떻게 연결하고 있나요?
LG화학은 Ag 페이스트 사업을 통해 축적한 고객사 요구사항과 패키지 설계에 대한 이해, 신뢰성 평가 노하우를 Cu 페이스트 설계 단계부터 고스란히 반영하고 있습니다.
기술적으로는 Ag 개발 과정에서 검증된 미세구조 설계 및 소결 분석 역량에, 구리 고유의 산화 방지·환원 기술을 더해 안정적인 접합 성능을 확보했습니다. 이 과정에서 사업부가 시장의 요구와 공정 조건을 구체화하면, CTO 조직이 이를 구현할 원천기술을 개발하는 유기적인 협업이 큰 시너지를 내고 있습니다.
이를 통해 LG화학은 Cu 페이스트를 단순한 원가 절감용 대체재가 아닌, 성능과 경제성을 모두 갖춘 독자적인 차세대 기술 플랫폼으로 완성해 가고 있습니다.
앞으로 전도성 페이스트 시장은 어떻게 변화할 것으로 예상하시며, LG화학은 어떤 미래를 준비하고 있나요?
전도성 페이스트 시장은 향후 반도체 패키지의 열관리 성능을 좌우하는 핵심 기술 전쟁터가 될 것입니다.
앞으로는 전기·열적 성능뿐만 아니라 친환경성과 미세 패키징 공정 대응력까지 갖춘 다기능성 소재가 시장을 주도할 것입니다. 이에 대응해 LG화학은 프리미엄 Ag 페이스트의 신뢰성을 극한으로 끌어올리는 동시에, 독자적인 원천 기술을 바탕으로 차세대 Cu 페이스트의 상용화를 앞당기고 있습니다.
궁극적인 목표는 두 소재를 아우르는 강력한 포트폴리오를 구축해, 단순히 개별 소재를 공급하는 것을 넘어 고객사의 패키지 구조와 열관리 요구에 최적화된 ‘토털 접합·열관리 솔루션(Total Interconnection & Thermal Management Solution)’을 제공하는 것입니다.
Ag 페이스트와 Cu 페이스트는 패키지 안에서 눈에 잘 드러나지 않지만, 전류와 열이 지나는 길을 만들고 칩과 기판의 접합 상태를 유지하는 소재입니다. 전력반도체의 출력과 동작 온도가 높아질수록, 이 얇은 접합층에서 전기적 성능과 방열, 내구성, 공정성을 함께 구현하는 일이 더욱 중요해집니다.
LG화학은 Ag 페이스트 사업을 통해 축적한 고객·양산 경험과 CTO 기반기술연구소의 원천기술을 연결해 현재의 프리미엄 시장과 미래의 차세대 시장을 함께 준비하고 있습니다. 앞으로도 고객의 패키지 구조와 사용 환경에 맞춰 성능과 신뢰성, 경제성을 균형 있게 구현하는 접합·열관리 솔루션을 개발해 나가겠습니다.
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2) DAF 연구개발팀: 첨단 반도체 패키징 기술의 숨은 주역을 만나다!: DAF(Die Attach Film) 연구개발팀
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4) BUF 연구개발팀: 고성능 패키지의 핵심 층을 설계하다: BUF(Build-Up Film) 연구개발팀
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