포스텍, 초소형 소자 대량 전사 기술 개발⋯공정 시간 0.34초로 단축

연구 이미지. /포스텍 제공

포항공과대학교(이하 포스텍) 기계공학과 김석 교수 연구팀이 전자 소자를 빠르고 정밀하게 옮길 수 있는 ‘롤-스탬프-플레이트(R2S2P)’ 전사 기술을 개발했다.

태양광 전지나 디스플레이 제조의 필수 공정인 ‘전사(transfer printing)’는 소자를 기판에서 떼어내 최종 기판으로 옮기는 과정이다. 

기존 스탬프 방식은 넓은 면적 작업 시 반복적인 가압이 필요해 효율성이 낮았다.

연구팀은 인쇄기 롤러가 종이 위를 구르는 방식을 적용해 공정 속도를 높였다. 

기술의 핵심은 여러 층으로 설계된 특수 스탬프를 통한 접착력 제어다. 

스탬프 표면의 미세 돌기는 롤러가 누를 때 면적이 넓어져 소자를 강하게 붙잡고 압력이 사라지면 원래 모양으로 돌아오며 소자를 자연스럽게 떨어뜨린다.

연구팀은 고속 카메라와 컴퓨터 시뮬레이션 분석을 통해 소자가 분리되는 최적의 조건을 규명하고 1㎠ 면적을 0.34초 만에 처리하는 고속 전사 공정을 구현했다. 

소재 종류와 관계없이 대면적에 균일한 배치 가능해 대형 디스플레이와 태양광 패널, 웨어러블 센서 등 차세대 전자기기 제조 전반에 활용될 전망이다.

김석 교수는 “접착력을 정밀하게 제어하는 롤 기반 전사 플랫폼을 통해 기존 공정의 생산성 한계를 극복했다”고 말했다.

이번 연구는 재료과학 분야 국제 학술지 ‘ACS 어플라이드 머티리얼즈 앤 인터페이시즈’ 온라인판 앞표지 논문으로 게재됐다.

/단정민기자 [e-mail]