기술사업화 대상 기술 ‘Metal PCB의 방열 기술’과 ‘전기-광배선 PCB 기술’
전자부품연구원(KETI)는 보유하고 있는 핵심기술, 특허, 노하우를 중소벤처기업에 이전해 기술사업화를 추진하며, 기술이전촉진법에 의거해 지정된 기술거래전문기관으로써 기술활성화를 통한 국내 기술 혁신에 기여하고 있다. PCB 분야의 사업화대상기술인 ‘Metal PCB의 방열 기술’과 ‘전기-광배선 PCB 기술’을 소개한다.
Metal PCB의 방열 기술
출력 IC 및 LED조명에 사용되는 인쇄회로기판인 Metal PCB 기판은 금속 기판/절연층/패턴층으로 이루어져 있는데, 에폭시 기반의 절연층의 낮은 열전도도로 인해 방열 특성이 저하되기 때문에 절연층의 열전도도를 높일 수 있는 기술이 필요하다.
KETI가 개발한 Metal PCB의 방열 기술은 에어로졸 증착법을 이용해 상온에서 Al2O3, AlN 등의 세라믹 분말을 금속기판 상에 충돌시켜 치밀한 세라믹층을 형성함으로써, 기존 Metal PCB의 절연층에 비해 열전도도가 우수한 세라믹 절연층을 형성되도록 한 것이다.
▲ Aerosol Deposition 시스템 개요
Metal PCB의 방열 기술은 크게 두가지 장점을 갖고 있다. 첫째, 고열전도도 세라믹 절연층 형성으로 인한 PCB기판의 방열효과를 증대시킨다. 기존 Metal PCB 절연층의 열전도도(2~4W)에 비해 열전도도(10W 이상)가 향상됐고, Polymer Matrix가 존재하지 않아 내열성이 우수하다.
▲ 구리기판위에 증착된 알루미나층
둘째, 낮은 열저항으로 소자 동작 온도를 낮춘다. Metal PCB에 적용시 기존 Metal PCB에 비해 소자의 동작 온도를 낮출 수 있기 때문에 LED 및 고출력 소자용 기판에 적용이 가능하다.
Metal PCB의 방열 기술의 활용 범위는 고열전도도의 PCB 기판, 고방열의 LED 조명, RF 모듈용 기판, Power 모듈용 기판, 세라믹 코팅층을 이용한 다양한 애플리케이션 등이다.
▲ 기존 Metal PCB와의 온도성능 비교
전기-광배선 PCB 기술
최근 전자기기는 고속전송화 추세에 있으나, 기존 전기 PCB만으로는 고속 데이터 전송에 한계가 있어 이를 극복하기 위한 기술의 ?요성이 증가하고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 KETI는 전기-광배선 PCB 기술을 개발했다. PCB 내 광인터커넥션을 위한 새로운 구조물의 전기-광패키지로, 반도체 칩이 실장된 IC 기판의 측면에 광소자 어레이를 접합하고, 광소자 어레이의 타측에 광도파로 어레이를 광 접속되도록 접합시켰다.
▲ 기술 개요도
광인터커넥션(Optical Interconnection)은 광을 이용해 신호를 전송함으로써 데이터 병목현상을 해결하고 고속전송을 실현하는 기술이다. 광도파로(Optical Waveguide)는 광신호를 전달하도록 설계된 광섬유을 말한다.
전기-광배선 PCB 기술은 경쟁 기술에 비해 크게 두가지 측면에서 경쟁 우위를 갖는다. 첫째, 광결합 효율의 향상이다. 광소자와 광도파로가 동일평면으로 배열돼 광결합 손실이 기존 45° 미러를 이용한 구조 대비 1㏈ 이상 감소했다.
둘째, 모듈 사이즈의 감소다. IC 기판의 측면에 광소자를 부착하므로 기존 평면 배열시 소요되는 면적만큼 모듈의 사이즈를 감소시킬 수 있다. 광도파로를 평면으로 배열할 수 있으므로 광 모듈의 두께 역시 크게 감소했다.
전기-광배선 PCB 기술은 ▲ 모바일기기, 스마트폰용 광연결 케이블 ▲ 컴퓨터의 광USB 케이블 ▲ 자동차용 광연결케이블 ▲ 디스플레이용 광연결 케이블 등에서 활용할 수 있다.
▲ 활용범위 및 응용분야
정리 : 김진희 기자 (eled@hellot.net)
