길고 넓은 유연회로기판(FPCB)을 연속 생산할 수 있는 새로운 제조 기술이 개발됐다. 연속 생산 방식으로 대면적 회로기판을 안정적으로 제조할 수 있는 기반을 마련했다. 공정 조건에 따른 접합 소재 특성을 정량화해, 향후 인공지능(AI) 연계형 자동화 기술로 확장할 수 있는 토대도 확보했다.
한국기계연구원(원장 류석현)은 한준세 나노융합연구본부 나노리소그래피연구센터 선임연구원팀이 롤투롤(roll-to-roll) 기반 다이렉트 롤 라미네이션 공정 접근법을 제안했다고 30일 밝혔다. 이 방식은 재료를 멈추지 않고 연속적으로 이동시키면서 충진하는 제조 기술이다.
연구진은 반경화 상태 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 소재 '충진 거동'을 공정 변수 기준으로 체계화해, 데이터 기반 공정 최적화가 가능하도록 했다.
기존 시트형 핫 프레스 공정은 한 장씩 눌러 붙이는 방식으로, 긴 길이 회로기판을 만드는 데 한계가 있었다. 반면 이번 연구는 연속 생산 환경에서의 접착 메커니즘을 공정 변수 중심으로 해석하고, 장길이·대면적 제조에 적합한 설계 기준을 제시했다는 점에서 차별성을 가진다.
이번 기술은 차세대 모빌리티용 유연 센싱 케이블 제조에 활용될 수 있다. 이를 통해 전기자동차의 무게를 줄이고 생산 효율을 높일 수 있는 기반을 마련했다. 또 반도체, 디스플레이, 확장현실(XR) 기기 등 대면적 전자소자 패키징 공정으로의 확장 가능성도 제시했다. 향후 공정 데이터가 축적되면 AI 기반 자동화 기술로 발전할 수 있을 것으로 기대된다.
한준세 선임연구원은 “이번 연구는 장길이 FPCB를 연속 공정으로 패키징할 수 있는 가능성을 제시한 데 의미가 있다”라며 “앞으로 다양한 전자소자 분야에 적용하고, 공정 모니터링 및 비파괴 검사 기술을 연계해 지능형 및 자율형 공정 기술로 확장해 나갈 계획”이라고 밝혔다.
연구팀은 이 같은 연속 패키징 기술 개발로 국내특허 출원 및 등록 절차를 진행중이며, 미국화학회에서 발행하는 국제학술지인 'ACS Applied Materials & Interfaces'에도 Supplementary Cover로 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
