고출력 빛 에너지를 활용해 공정시간과 에너지 소비 획기적 절감 가능
유연성 전자부품 제조 및 반도체 제조공정 적용 기대

국내 연구진이 기존 전자부품의 한계를 극복할 수 있는 빛을 이용한 세라믹 열처리 기술을 개발해 주목받고 있다.

영남대학교(총장 최외출)는 신소재공학부 류정호 교수 공동 연구팀이 기존의 필름 형태 세라믹 소재를 금속 기판 위에 코팅하고 고온 열처리 방법 대신 카메라 플래시에 사용되는 빛과 유사한 강한 빛을 1000분의 1초 동안 조사시켜 세라믹 소재를 고성능화하는데 성공해 학계와 산업계로부터 주목받고 있다고 밝혔다.

스마트폰, 테블릿, 컴퓨터, TV와 같은 전자기기의 부품은 70% 이상이 세라믹 소재로 만들어진다. 최근 전자기기 소형화와 고성능화에 따라 세라믹 소재를 이용한 전자부품도 얇은 필름 형태로 기판 위에 형성하는 방식으로 활용하고 있지만, 일반적으로 세라믹 소재 특성을 제대로 구현하기 위해서는 원료를 1,000도 이상 고온에서 열처리하여 제작(소결)하는 방식이라 필름의 모재로 사용 가능한 기판 종류는 제한적이었다.

류 교수 연구팀은 제논(Xenon) 가스 방전을 이용한 고출력 빛 에너지를 세라믹 필름에 순간적으로 노출시켜 열에 취약한 금속 기판에는 영향을 주지 않으면서 세라믹 필름 소재만 열처리하는 기술 개발에 성공했다.

이를 통해 기존의 고온열처리 방법으로는 불가능하였던 유연성 전자부품 제작 기술을 개발하여, 소자가 가지는 특성을 획기적으로 향상시켰다.

간단한 구조의 순간적인 빛으로 대면적 열처리가 가능하게 한 이번 기술 개발을 통해, 기존 고가 레이저 장비를 활용하거나, 전통적인 전기로를 이용하여 수십 시간이 소요되던 공정의 단점을 극복할 수 있게 되었을 뿐만 아니라, 상업적인 적용 가능성도 높을 것으로 기대된다.

류 교수는 “기존 전기로 등의 고온 열처리 과정에서 소요되던 시간과 에너지 소비를 획기적으로 절감하고, 전자부품을 구성하는 기판의 한계를 극복한 광열처리 기술을 개발했다”면서 “최근 주목받고 있는 인체 부착 가능한 유연 소자 개발에 필수적인 고분자 기판 또는 유연한 금속 기판 위에 세라믹 소재의 광학·전기·자기적 특성을 가진 부품 제조뿐만 아니라, 반도체 열처리 공정에도 적용 가능할 것으로 기대한다”고 말했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업을 통해 수행되었으며, 영남대학교 류정호 교수, 금오공과대학교 박정환 교수, 부경대학교 황건태 교수, 미국 펜실베니아주립대 프리야 교수가 공동으로 진행했다. 연구 논문은 신소재 학문 분야의 세계적 학술지<Advanced Materials, 영향력지수(IF) 32.086>에 2023년 8월 10일 게재되어 기술 원천성과 학술성을 인정받았다.