지역 중소기업이 세계 최고 수준의 금속절연기판 세라믹 접합 기술을 개발했다.
전남 담양에 위치한 세라믹 소재 전문기업 필스톤(대표 김성협)은 알루미늄을 이용한 금속절연기판(Insulated Metal Substrate)에 세라믹 복합체를 합성시키는 신기술 개발에 성공했다고 14일 밝혔다.
이 기술은 가벼운 알루미늄 합금 위에 세라믹 복합체를 접합시키는 것으로, 방열 성능이 우수하고 절연 내압이 높아 고전력을 필요로 하는 전력반도체에 활용될 전망이다. 국내는 물론이고 일본 등 해외에서도 몇 차례 연구개발에 도전했지만 성공사례가 없는 한발 앞선 기술로 평가된다.
또 해외에 의존하던 전력반도체 모듈, 디스플레이 및 백라이트유닛(BLU), 전기자동차 파워모듈 등의 수입대체 효과와 역외수출도 기대된다.
지금까지 개발된 전력반도체는 금속과 세라믹 접합을 위해 솔더(Solder)를 사용했으나, 솔더가 열에 약해 반도체 내구성이 오히려 약화되는 단점을 보여왔다.
이 같은 문제점을 해결하기 위해 필스톤은 지난 2011년 전남테크노파크 지역산업기술개발사업 주관기관으로 참여해 고온에서 견딜 수 있는 세라믹복합체 합성기술 개발에 나섰다.
필스톤은 이종접합기술인 세라믹복합체 합성기술을 비롯해 충전재(Filler) 분산기술, 대면적 코팅 공정기술 등 2000여회에 걸친 신뢰성 테스트를 통해 무기유기 복합체 합성기술 노하우를 확보했다.
실험공정상 3일에 한번 진행하는 필드테스트에서 250번의 실패를 맛본 필스톤은 지난달 3㎸ 이상의 절연내압, 2W/m이상의 열전도율 특성을 나타내고 300℃의 고온에서도 장시간 견디는 금속절연기판 제조에 성공했다.
이 과정에서 필스톤은 지난 2년간 정부출연금과 자체연구비, 실험기자재, 부설연구소 설치 등 10억원을 투자했다.
신뢰성도 확보했다. 한국세라믹기술원과 한국화학융합시험연구원은 고온열전도도와 3500V 절연내력 측정에 대한 시험성적서를 통해 품질을 인증했다.
필스톤은 2014년에는 6W/m의 열전도율, 5㎸의 절연내압 성능을 갖는 절연층 형성기술을 개발할 계획이다.
김성협 사장은 “지난 2년간 연구진들과 함께 밤잠을 설쳐가며 기술개발에만 전념해 왔는데 이 같은 좋은 성과가 나와 보람을 느낀다”며 “원천기술을 확보한 만큼 상용화를 위한 우수 파트너사를 선정해 양산시스템을 구축할 계획”이라고 말했다.
광주=서인주기자 sij@etnews.com