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기계연, 대면적 광원 통해 열손상 줄이는 전자부품 소자 기술 개발

입력 : 2019.11.15 12:43

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[첨단 헬로티]


한국기계연구원(인쇄전자연구실 우규희 박사 연구팀)이 전자부품 소자에 대면적 광원을 수 ㎳(밀리초, 1천분의 1초) 이내의 아주 짧은 시간 조사하여 열적인 손상을 최소화하면서 유연하고, 신축성 있는 전자부품 소자를 만들 수 있는 생산 기술을 개발했다.


대면적 광을 이용하면 나노와이어나 메시(mesh)타입의 유연성이 뛰어난 투명전극 패턴 필름을 비롯해 고감도 신축성 스트레인 센서* 같은 전자부품 소자를 훨씬 단시간에, 효과적으로 제작할 수 있다.


* 스트레인 센서: 외력에 의한 물리적 변형 및 변위 차이를 전기 저항 변화로 변환, 감지하는 센서로, 간단하게는 물체의 무게나 물체에 가해지는 압력을 측정하고, 인체의 운동이나 동작, 호흡 및 박동 등을 측정하는 데 다양하게 활용될 수 있음


​특히, 전도성 나노 재료의 고속 열처리와 동시에 패터닝까지 진행할 수 있어 생산 공정을 단순화할 수 있고 롤투롤과 연계하면 초당 수백~수천㎠ 이상까지도 대면적 고속 생산이 가능하다는 것이 큰 장점이다.


지금까지는 패터닝을 위해서 포토리소그래피나 스탬프를 이용한 전사, 레이저를 이용한 가공 등이 주로 이용되어왔다. 하지만 공정이 복잡하고 공정 시간 단축과 대면적화에 한계가 있었다.



연구팀은 또 신축성 있는 고무와 같은 투명한 수지와 금속 나노 입자로 이루어진 복합 재료에 대면적 광원을 조사해 신축성 전도체를 만드는 데도 성공했다. 수지 속 금속 물질에만 국부적으로 높은 열을 순간 유도하여 소결시켜 높은 전도도를 갖는 신축 전도체를 만드는 기술이다.


이 기술을 이용하면 기계적 변형에 따라 저항 변화가 커 민감도가 훨씬 좋은 신축성 스트레인 센서를 만들 수 있다. 지금까지는 복합 재료 내의 금속 나노 입자의 소결을 유도해 전도도를 향상시키는 과정에서 수지가 고온에 함께 노출되어 과경화 되고 신축성이 감소하는 문제가 있었다.



우규희 선임연구원은 “대면적 광 공정 기술은 유연하고 신축성 있는 전자부품 소자 제작 시 발생되는 폴리머 기재의 열적 변형과 손상을 최소화하면서, 대량, 고속 생산하는 데 적합한 기술”이라며 “롤투롤 시스템과 연계해 플렉시블 조명 및 디스플레이, 태양 전지, 스마트 윈도우, 투명 발열체 등에 활용 가능한 유연 투명 전극을 비롯하여 다양한 유연 신축 전자 부품 소자를 대량 생산하는데, 상용화가 될 수 있도록 노력할 것”이라고 말했다.

/조상록 기자(mandt@hellot.net)

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