기계연, 대면적 유연회로기판 연속 생산 제조 기술 개발

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국기계연구원은 나노융합연구본부 나노리소그래피연구센터 한준세 선임연구원 연구진이 길고 넓은 유연회로기판(FPCB)을 연속적으로 생산할 수 있는 새로운 제조 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

이번 기술은 재료를 멈추지 않고 연속적으로 이동시키면서 충진하는 롤투롤(roll-to-roll) 기반 다이렉트 롤 라미네이션 공정 접근법이다.

연구진은 반경화 상태의 접착 필름이 회로 사이를 어떻게 채우고 퍼지는지를 공정 속도, 압력 등 여러 조건에 따라 정량적으로 분석했다.

그 결과, 연속 제조 환경에서도 안정적으로 접착이 이뤄질 수 있는 조건을 규명했다. 특히 접착 소재의 '충진 거동'을 공정 변수 기준으로 체계화해 데이터 기반 공정 최적화가 가능하도록 했다.

기존 시트형 핫 프레스 공정은 한 장씩 눌러 붙이는 방식이어서 긴 길이의 회로기판을 만드는 데 한계가 있었다. 이번 연구는 연속 생산 환경에서의 접착 메커니즘을 공정 변수 중심으로 해석하고 장길이·대면적 제조에 적합한 설계 기준을 제시했다는 점에서 차별성을 가진다.

이 기술은 차세대 모빌리티용 유연 센싱 케이블 제조에 활용될 수 있어 전기자동차의 무게를 줄이고 생산 효율을 높이는 토대가 될 것으로 기대된다.

반도체, 디스플레이, 확장현실(XR) 기기 등 대면적 전자소자 패키징 공정으로의 확장 가능성도 품고 있다. 향후 공정 데이터가 축적되면 인공지능 기반 자동화 기술로 발전할 수 있을 것으로 예상된다.

한준세 선임연구원은 "이번 연구는 장길이 FPCB를 연속 공정으로 패키징할 수 있는 가능성을 제시한 데 의미가 있다"며 "앞으로 다양한 전자소자 분야에 적용하고 공정 모니터링 및 비파괴 검사 기술을 연계해 지능형 및 자율형 공정 기술로 확장해 나갈 계획"이라고 말했다.

연속 패키징 기술 개발은 국내특허 출원 및 등록 절차를 진행 중이다. 연구 결과는 미국화학회에서 발행하는 국제학술지 'ACS 머티리얼스 앤 인터페이시스(ACS Applied Materials & Interfaces)에 게재됐다.

연구는 산업통상부 기계장비산업기술개발사업, 과학기술정보통신부 우수신진연구사업 및 한국기계연구원 기본사업의 일환으로 수행됐다.

jongseo12@news1.kr