경북대학교 공과대학.
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섬유시스템공학과 남기호 교수팀, 미세전자소자 패키지용 초저응력 고분자 절연막 개발
- 2023-01-09 15:57
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섬유시스템공학과 남기호 교수팀이 고집적 전자소자용 절연성 박막재료로서 획기적 성능이 향상된 저응력 고분자 신소재를 개발했다. 이러한 연구 성과를 인정받아 남기호 교수(교신저자)와 황윤찬 연구원(제1저자)이 주도한 해당 연구는 화학공학분야 세계적 권위의 국제학술지인 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal, 인용지수: 16.744, JCR 상위 2.46%)’ 온라인판 1월호에 게재됐다. 재료화학을 기반으로 자체 개발한 분석기술을 더하여 화학공학분야 최고 수준의 학술지에 게재한 것이다.
폴리이미드는 고온 내열성, 내화학성, 우수한 기계적 성질, 전기 절연성 등으로 인해 반도체 및 전자 산업에서 층간 절연막이나 패키지 소재로 광범위하게 응용되고 있다. 그러나, 미세전자소자의 패키지와 접착 재료로서 다층 구조를 형성하게 됨으로써 온도와 수분에 따라 발생하게 되는 응력의 변화는 전자소자 패키지용 소재로서의 신뢰도 향상에 매우 중요한 요소로, 다층 구조 내의 경계면에서 발생하는 응력 거동을 최소화할 수 있는 새로운 소재 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이러한 제한점에 주목해 남기호 교수팀은 미세전자소자 패키지용 고온 내열성 초저응력 고분자 절연막을 개발했다. 해당 연구팀이 이번에 개발한 폴리이미드 소재는 상온-400 ℃의 넓은 온도 범위에서 영응력(Zero-stress) 상태에 근접하였고, 반복적인 시험에서도 안정적인 거동을 보였다. 특히, 유체의 와류 유동에 의해 발생하는 높은 전단응력을 통해 3차원 층상 물질을 박리하여 제조된 2차원 나노물질이 폴리이미드의 잔류응력 제어에 매우 용이함을 확인했다.
남기호 교수는 “이번 연구결과는 차세대 전자재료용 초저응력 층간 절연막의 개발과 동시에 소재의 잔류응력 거동을 실시간으로 관찰할 수 있는 자체 개발한 비파괴 분석기술을 활용하여 입증했다는 점에서 중요한 의의를 가진다.”라고 밝혔으며, “향후 고집적도 다층 구조의 안정성 및 신뢰도가 요구되는 분야로 응용성이 확대될 것으로 기대된다.”라고 덧붙였다.
본 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 우수신진연구사업과 한국산업기술진흥원이 지원하는 산업혁신인재성장지원사업(ICT 융합섬유 제조과정 전문인력양성)의 일환으로 수행됐다.
<왼쪽부터 남기호 교수, 황윤찬 연구원>
폴리이미드는 고온 내열성, 내화학성, 우수한 기계적 성질, 전기 절연성 등으로 인해 반도체 및 전자 산업에서 층간 절연막이나 패키지 소재로 광범위하게 응용되고 있다. 그러나, 미세전자소자의 패키지와 접착 재료로서 다층 구조를 형성하게 됨으로써 온도와 수분에 따라 발생하게 되는 응력의 변화는 전자소자 패키지용 소재로서의 신뢰도 향상에 매우 중요한 요소로, 다층 구조 내의 경계면에서 발생하는 응력 거동을 최소화할 수 있는 새로운 소재 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이러한 제한점에 주목해 남기호 교수팀은 미세전자소자 패키지용 고온 내열성 초저응력 고분자 절연막을 개발했다. 해당 연구팀이 이번에 개발한 폴리이미드 소재는 상온-400 ℃의 넓은 온도 범위에서 영응력(Zero-stress) 상태에 근접하였고, 반복적인 시험에서도 안정적인 거동을 보였다. 특히, 유체의 와류 유동에 의해 발생하는 높은 전단응력을 통해 3차원 층상 물질을 박리하여 제조된 2차원 나노물질이 폴리이미드의 잔류응력 제어에 매우 용이함을 확인했다.
남기호 교수는 “이번 연구결과는 차세대 전자재료용 초저응력 층간 절연막의 개발과 동시에 소재의 잔류응력 거동을 실시간으로 관찰할 수 있는 자체 개발한 비파괴 분석기술을 활용하여 입증했다는 점에서 중요한 의의를 가진다.”라고 밝혔으며, “향후 고집적도 다층 구조의 안정성 및 신뢰도가 요구되는 분야로 응용성이 확대될 것으로 기대된다.”라고 덧붙였다.
본 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 우수신진연구사업과 한국산업기술진흥원이 지원하는 산업혁신인재성장지원사업(ICT 융합섬유 제조과정 전문인력양성)의 일환으로 수행됐다.
<왼쪽부터 남기호 교수, 황윤찬 연구원>
