입는 기기용 플렉시블 패키징 기술 개발

백경욱 교수

아주경제 이한선 기자 = 국내 연구진이 저비용 플렉시블 패키징 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 백경욱(58) 신소재공학과 교수 연구팀이 이방성 전도성 필름(ACF) 특수 신소재를 이용해 전기가 잘 통하면서도 자유롭게 구부리거나 휠 수 있는 저가형 플렉시블 패키징 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

전자 패키징 기술은 스마트폰, 컴퓨터, 가전기기 등 모든 전자제품의 하드웨어구조를 제작하는 기술로 다양한 반도체 및 전자부품 등을 매우 작고, 빠른 전기적 성능을 갖도록 해 전자기기의 크기, 성능, 가격을 결정하기 때문에 미래의 입는 기기 전자제품을 구현하는데 있어 중요하다.

이 기술은 입는 기기의 중앙처리장치 및 메모리반도체, 다양한 센서반도체, 자유롭게 휘어지는 스마트폰, 플렉시블 디스플레이 등 다양한 전자제품 조립분야에 널리 활용될 것으로 기대된다.

입는 기기를 말하는 웨어러블 컴퓨터가 악세서리 형, 의류 일체형, 신체 부착형 등 다양한 형태의 제품으로 생활전반에 걸쳐 적용될 수 있는 가운데 입는 기기를 사람의 몸에 탈 부착하려면 신체의 편안한 착용감을 갖도록 유연한 형태와 자유자재로 구부리거나 장치가 변형되는 특성이 요구된다.

이를 구현하기 위해서는 4가지 하드웨어 핵심기술인 플렉시블 반도체, 디스플레이, 배터리, 패키징 기술이 모두 개발돼야 한다.

이미 플랙시블 반도체, 디스플레이, 배터리 기술이 성공적으로 개발되고 있지만 모든 전자부품을 통합하기 위해서는 플렉시블 패키징 기술 개발이 중요하다.

패키징 기술은 커넥터 또는 납땜을 사용하는 반도체 및 전자 부품의 전기접속 방법을 사용하고 있다.

이 기술은 구부리거나 변형시 접속 부위에 손상을 유발해 휘어지는 전자기기에 적용하기에는 한계가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 전도성폴리머 소재를 사용해 반도체를 자유롭게 휠 수 있는 저가형 플렉시블 반도체 패키징 기술을 개발했다.

연구팀이 개발한 특수 ACF 신소재는 플랙시블 상태에서 전극과 전기적 접속을 잘 형성할 수 있는 미세 전도성 입자와 열에 의해 경화되고 전극을 감싸 구부릴시 유연하게 소자를 기계적으로 보호할 수 있는 최적화된 물성을 갖는 열경화성 폴리머 필름 등으로 구성됐다.

연구팀은 기존의 두껍고 딱딱한 반도체 소자를 30~50㎛ 두께로 얇게 갈아낸 후 플렉시블 기기용 ACF 신소재를 사용해 연성 기판에 패키징했다.

이 방법은 기존의 플렉시블 반도체 기술에 비해 공정이 간단하고 가격이 저렴한 장점이 있다.

개발된 플렉시블 패키징된 반도체는 직경 6mm 수준까지 구부리더라도 전기적으로 우수하고 유연한 기계적 특성을 보였다.

크기가 작은 소자에 많은 입출력 패드를 넣어도 초미세입자에 의한 접속부의 연결로 협소한 전극 간격에서도 우수한 전기적 연결이 가능하다.

공정측면에서도 오염을 유발시킬 수 있는 재료나 공정 등을 사용하지 않아 환경 친화적이고 저렴한 생산라인을 구축할 수 있게 됐다.

백경욱 교수는 “웨어러블 기기를 통해 간단한 손짓으로 컴퓨터를 조작하고 전화, 문자, 메신저 등 다양한 정보를 편리하게 받아보는 시대가 올 것”이라며 “이번 패키징 기술 개발로 웨어러블 컴퓨터 시대가 한 발 더 앞당겨 질 것”이라고 밝혔다.