Technology Brief - Technology Brief 03
차세대 플렉시블 기판 소재의 개발
윤희구 두산전자 부사장
현대 사회가 스마트기기를 기반으로 한 고도의 정보화 사회로 발전됨에 따라 과거에는 불가능했던 일들이 현실화되고 있는 중이다.
그리고 이러한 현실을 가능하게 해 줄 수 있는 기술에 대한 검토와 개발이 지속적으로 이루어지고 있는데, 그중에서도 전자소재에서의 핵심적인 단어 중 하나는 플렉시블이다.
향후 플렉시블 소재의 응용 분야는 여전히 스마트기기에서의 용도뿐만 아니라, 디스플레이와 차세대 자동차에서의 용도 역시 각광을 받을 것으로 예상된다.
스마트기기에는 이전의 모바일 기기에 장착되지 않던 각종 센서와 고화소 카메라모듈, 터치스크린패널 등이 기본적으로 장착되고 있는데, 이러한 각종 부품을 메인 보드에 연결하기 위해서는 굴곡성을 보유하고 있으면서도 회로가 형성된 신뢰도 높은 커넥터가 필요하며, 이러한 역할을 하는 것이 플렉시블 기판이다.
또한 근래 들어 대용량 데이터의 고속전송을 위해 기존의 플렉시블 소재에 그치지 않고 저유전 특성이 부가된 소재에 대한 요구가 하이엔드 스마트폰을 중심으로 생기고 있다.
이러한 경향은 앞으로 웨어러블 컴퓨터에도 연결될 것으로 보인다.
플렉시블 기판에 사용되는 절연체는 주로 폴리이미드를 사용하게 되는데, 절연체의 유전율이 큰 경우에는 신호 전송의 지연이 일어나고 이는 전송속도 향상을 지연시키게 되므로 가능하면 낮은 유전율을 가진 폴리이미드의 개발이 요구된다.
국내 · 외적으로 폴리이미드 소재만으로 향후 시장에서 요구될 유전율 2.5 이하를 만족하는 제품은 전무한 실정이다.
유력한 기술적 해결 방법으로는 부피가 큰 그룹을 폴리이미드의 측쇄에 도입하는 분자 설계를 함으로써 폴리이미드의 Interlayer Stacking을 방해하는 기술이 제안되고 있으며, 이를 통해 유전율 2.5 수준의 폴리이미드 개발이 가능할 것으로 예상된다.
또 다른 플렉시블 소재의 주요 수요처는 디스플레이 분야일 것으로 보인다.
플렉시블 디스플레이는 평판 디스플레이를 넘어서는 차세대 디스플레이의 형태로서, 종이처럼 얇고 유연한 기판을 통해 손상 없이 휘거나, 구부리거나, 둘둘 말 수 있는 디스플레이를 말하며, 최근 세트 업체에서 경쟁적으로 개발 중이다.
플렉시블 디스플레이를 구현하기 위해서는 여러 가지 요소기술들이 필요한데, 그중 플렉시블 기판 기술이 가장 중요한 기술이다.
플렉시블 기판으로는 메탈 호일, 박형 유리, 플라스틱 기판이 사용될 수 있으나, 현재는 몇 가지 단점에도 불구하고 투명성과 유연성을 동시에 가지면서 가볍고 내구성이 좋은 플라스틱 소재가 가장 강력한 솔루션으로 대두되고 있다.
특히, 최근에는 국내와 일본 업체 등에서 기존 고분자에서 나타나는 단점인 열팽창계수와 유리전이온도 등의 약점을 극복한 플라스틱기판이 개발 중인 것으로 알려져 있다.
이러한 단점의 극복을 위해서는 솔-젤 유/무기 하이브리드 재료를 활용하거나, 투명 폴리이미드의 구조를 변경하는 기술이 적극 검토되고 있는 중이다.
한편, 자동차의 경우 향후 스마트카의 개념이 도입되면서 전장 비율이 50% 이상까지 확대될 것으로 예상되는 바, 각종 굴곡 부위를 전기적으로 연결하면서 무게를 최소화할 수 있는 플렉시블 소재의 채택이 늘어날 것으로 보인다.
특히, 열적인 신뢰성을 확보하기 위해 방열 특성까지 요구될 것이며, 이를 위해 기존의 플렉시블 소재에 다양한 방열 솔루션을 접목시키기 위한 시도가 이루어지고 있다.