※ 본 유망 기술은 "KIST 기술사업전략본부 기술사업화실" 의 도움으로 발굴 및 게재 되었음을 알려드립니다. KIST의 관련자 분들께 감사드립니다.
□ 기술의 개요
ㅇ 본 기술은 신축성-전도성 페이스트/접착제 저가(低價, low cost)화 기술로 크게 2 가지 기술특징이 있음.
- 고분자 접착제 수지를 에폭시로 사용할 경우, 기존 에폭시 기반 전도성 접착제에 비해 은의 함량을 30% 이상 낮출 수 있는 기술임.
- 고분자 접착제 수지를 탄성체(예: 실리콘 접착제)로 사용할 경우, 은의 함량을 30% 이상 낮출 수 있으며 동시에 신축 시 전기안정성과 PDMS와 같은 탄성 기판과의 접착력이 뛰어난 기술임. 또한, 100μm 선폭으로도 인쇄가 가능함.
□ 기술의 효과성
ㅇ 기존 제품(전도성 접착제)의 저가화: 기존에 판매되는 은/에폭시 접착제의 은 함량을 30% 이상 낮출 수 있음.
ㅇ 신축성 제품(신축성-전도성 접착제)의 저가화 및 전기안정성 확보: 금속입자/탄성체 기반의 신축성-전도성 접착제의 은 함량을 30% 이상 낮출 수 있으며 신축 시 전기전도성을 극대화할 수 있음.
- 50% 인장 시 전기전도도의 변화가 없으며 이는 보고된 신축성-전도성 접착제 중 가장 높은 안정성임.
- 이번에 개발한 신축성 접착제는 PDMS를 포함하여 다양한 유연/신축 기판에 접착력이 뛰어나며, 100μm 선폭으로도 인쇄가 가능한 장점이 있음.
ㅇ 전도성 접착제 분야가 아니더라도 복합재료 주필러의 함량을 낮출 필요가 있는 다양한 응용에 적용이 가능한 복합재료 디자인임.
□ 기술의 특장점
ㅇ 기존 제품(전도성 접착제)의 저가화
- 기존 은(silver)입자/에폭시 접착제는 25-30 vol% silver 함량에서 ~104 S/cm의 전도성을 보임. silver flake를 쓰는 경우 ~105 S/cm의 전도성을 보이기도 함.
- 본 기술에서는 값싼 비전도성 물질을 은입자/에폭시 접착제에 도입함으로써 silver 입자의 함량을 18 vol%로 낮출 수 있음에도, 비슷한 수준의 전기전도성(104 S/cm)을 보임.
- silver 입자 대신에 은나노와이어를 사용한 은나노와이어/에폭시 접착제는 은나노와이어 12 vol%에서 ~104 S/cm의 전도성을 보임. 이 경우에도 비전도성 물질을 도입하면 은나노와이어의 함량을 2 vol%(10 vol% 감소)까지 낮출 수 있음. 전도성 에폭시 접착제의 열팽창계수를 18 % 낮출 수 있게 됨.
ㅇ 신축성 제품(신축성-전도성 접착제)의 저가화 및 전기안정성 확보
- 신축성 은입자/실리콘 접착제의 경우에도 비전도성 필러의 도입으로 silver의 함량을 30% 이상 낮추는 동시에 103~104 S/cm 전도성을 보임. 에폭시에 비해 실리콘 고분자는 경화 시 shrinkage 효과가 적어 좀 더 낮은 전도성을 보임.
- 신축성 은입자/실리콘 접착제의 경우 비전도성 물질의 도입은 신축 시 전기안정성을 극대화시킬 수 있음. 50% 인장 시 전기전도도의 변화가 없으며 이는 보고된 신축성-전도성 접착제 중 가장 높은 안정성임.
- 개발된 신축성 접착제는 PDMS를 포함하여 다양한 유연/신축 기판에 접착력이 뛰어나며 인쇄 공정 또한 가능함.
□ 기술의 적용분야
ㅇ 지금까지는 IS, LSI 2차 실장, 스마트폰/자동차용, 콘덴서 전극 등으로 활용되고 있으나 향후 유연/신축 전기 소자 등의 분야로도 활용 가능함.
□ 기술의 완성도
ㅇ TRL4 실험실 규모의 소재/부품/시스템시작품 제작 및 성능평가 단계임.
□ 관련 산업 동향
ㅇ 글로벌 전도성 접착제 시장은 2027년에 US$ 4.16 billion 달러가 될 것으로 예측됨.
출처: Data Bridge Market Research
ㅇ 신축성-전도성 접착제의 경우는 아직 시장이 크지 않지만 향후 유연/신축 전기 소자의 확대로 시장이 대폭 확대될 것으로 예상됨.
□ 관련 특허 현황
