이 기술은 입는 기기의 중앙처리장치 및 메모리 반도체, 다양한 센서 반도체, 자유롭게 휘어지는 스마트폰, 플렉시블 디스플레이 등 전자제품 조립분야에 널리 활용될 전망이다.
5일 카이스트에 따르면 백 교수 팀은 이방성 전도성 필름(ACF) 특수 신소재를 이용해 전기가 잘 통하면서도 자유롭게 구부리거나 휠 수 있는 저가형 플렉시블 패키징 기술을 선보였다.
입는 기기 구현을 위해서는 플렉시블 반도체, 디스플레이, 배터리, 패키징 기술 등 4가지 요소가 충족돼야 하는데, 이중 가장 개발이 미비한 플렉시블 패키징 기술 부문에서 괄목할만한 성과를 거둔 것이다.
백 교수팀은 구부리거나 변형시 접속부위에 손상을 유발하는 문제를 해결하기 위해 전도성 폴리머 소재를 적용했다.
연구팀이 개발한 특수 이방성 전도성 필름 신소재는 플렉시블 상태에서 전극과 전기적 접속을 잘 형성할 수 있는 ‘미세 전도성 입자’와 열에 의해 딱딱하게 굳고 전극을 감싸 구부릴 때 유연하게 소자를 보호할 수 있는 ‘열경화성 폴리머 필름’ 등으로 구성된다.
연구팀은 기존의 두껍고 딱딱한 반도체 소자를 30~50㎛(마이크로미터ㆍ100만분의 1미터) 두께로 얇게 갈아낸 후 플렉시블 기기용 이방성 전도성 필름 신소재를 사용해 연성기판에 패키징했다.
이 방법은 기존 플렉시블 반도체 기술에 비해 공정이 매우 간단하고 가격이 저렴한 장점이 있다. 이렇게 플렉시블 패키징된 반도체는 직경 6㎜ 수준까지 구부리더라도 전기적으로 우수하고 유연한 특성을 보인다.
이와 함께 크기가 작은 소자에 많은 입출력 패드를 넣어도 초미세입자에 의한 접속부의 연결로 협소한 전극 간격에서도 전기연결이 가능하다. 공정 측면에서도 오염을 유발할 수 있는 재료나 공정을 사용하지 않아 친환경적이다.
백 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.
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