(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국연구재단은 성균관대 화학공학부 김태일·권석준 교수 연구팀이 가로세로 양방향 열전도가 가능해 3차원 고전력 전자소자의 핫스팟 현상을 관리할 수 있는 방열 소재를 개발했다고 11일 밝혔다.
핫스팟은 3차원 등 고집적 전자소자의 특정 면적에 열이 집중돼 온도가 급격히 상승하는 현상이다.
기존 방열 소재는 수직 방향 열전도 성능을 높이는데 주력했으나 수평 방향은 물론 수직 열전도성도 매우 낮다는 한계가 뚜렷했다.
연구팀은 효율적으로 열 분산을 가능하게 하는 방열 소재 개발을 위해 평면 방향, 수직 방향 모두에서 이방성 열전도성 특성을 갖는 열계면물질을 제작했다.
열전도성이 우수한 세라믹계 입자(질화붕소 μ-플레이트릿)의 정렬을 하나의 열계면물질 내에서 이분화하는 방법으로 양방향 열 분산을 달성했다.
특히 질화붕소 μ-플레이트릿은 평면과 수직 방향 열전도성이 모두 우수해 정렬 방향에 따라 다양한 열전달 경로를 형성할 수 있다. 굽힘과 같은 기계적 변형 환경에서도 성능을 유지해 다양한 표면 형상에 대한 적용 가능성도 실험을 통해 확인했다.
김 교수는 "이번에 개발한 방열 소재는 차세대 고전력 전자소자의 성능 및 수명을 높일 수 있다"며 "기계적 변형이 큰 웨어러블 기기, 마이크로 LED 등 다양한 모바일 소자 및 바이오칩 적용이 용이해져 반도체패키징에 활용될 것"이라고 말했다.
이번 연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'에 게재됐다.
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