오늘날 전자 기기에서 매우 중요한 요소는 안정성입니다. 기술 기업들은 부품을 소형화하고 이러한 기기 내에 적용되는 최첨단 기술을 개발하는 능력을 통해 가능성을 계속해서 재정의하고 있습니다. 전기 전도성 접착제(ECA)는 특히 의료 분야에서 전자 기기의 조립 및 내구성을 강화하는 필수 도구가 되었습니다. 헨켈의 Senior Scientific Principal인 Mark Currie 박사와의 인터뷰를 통해 ECA가 무엇인지, 전자 기기 생산에서 어떤 역할을 수행하는지 자세히 살펴봅니다.
전기 전도성 접착제는 수십 년 동안 사용되어 왔으며 전기적, 기계적, 열적 성능을 제공하는 상호연결 솔루션으로 솔더에 대한 대체제로 활용됩니다. 솔더는 강직도가 매우 높고 전성이 낮으며 전성 폴리머 매트릭스에 분산된 은의 상호연결 하이브리드 솔루션인 ECA처럼 유연하지 않습니다. 또한 ECA 상호연결 솔루션의 도포 온도는 25~200°C(화학 성분에 따라 다름)이며, 최대 175°C의 연속 작동 온도를 견딜 수 있습니다.
'ECA가 점점 더 다양한 적용 분야에서 솔루션으로 떠오르는 이유는 무엇인가?'라는 질문을 던졌습니다. 이 질문에 대한 4가지 키워드는 공정, 안정성, 지속가능성, 거시적 기술 혁신입니다.
공정: 고밀도 집적화로 인해 소형화된 솔루션이 표준이 되었습니다. 회로 기판이 유연하거나 온도에 민감한 부품을 장착하고 있다면 이러한 조건을 충족할 수 있는 상호연결 솔루션이 필요합니다. 기판/부품 조합에 비해 공정 온도가 너무 높으면 CTE 불일치로 인해 기판이나 부품에 뒤틀림이 발생하여 상호연결 솔루션의 수율이 저하될 수 있습니다. ECA를 대안 솔루션으로 고려한다면 경화 시간이 빠른 저온 상호연결 솔루션을 제공할 수 있습니다.
안정성: CTE 불일치는 향후에도 예측하기 어려운 참/거짓 조기 오작동을 유발할 수 있습니다. 저온 공정으로 접착할 수 있고 고온 작동 온도에도 견딜 수 있는 기술 솔루션을 활용하면 현장에서 도포하는 데 유리할 수 있습니다.
지속가능성: 모든 솔루션은 지속가능성의 영향력을 고려해야 합니다. ECA는 2가지 측면에서 이점을 제공하는데, 바로 낮은 온도와 빠른 경화 성분입니다. 이는 에너지 소비를 줄여 줍니다.
거시적 기술 혁신: 오늘날의 거시적 동인으로 인해 의료 시장은 환자 치료 방식에 대해 재고하고 있습니다. 소형화와 5G 및 IoT(사물 인터넷)의 결합은 10년 전이라면 고려되지 않았을 솔루션 강화 요소로, 현재 공급되고 있는 솔루션에 가장 큰 영향을 미치고 있습니다.
이제 네 가지 답변을 종합해 의료 산업에 적용해 보겠습니다. 지난 18개월 동안 환자 모니터링에 대한 맥락을 파악할 수 있었으며, 앞으로는 5G 연결성을 갖춘 스마트 기술을 통해 의료 또는 생명 과학 시장에서 원격 환자 모니터링과 응용 기술인 센서가 활용될 것입니다.
센서는 환자의 건강 상태를 나타내는 신호를 전송하는 솔루션으로 볼 수 있습니다. 센서는 주로 전기생리학(EEG, ECoG), 물리(체온 ,피부 수분), 생체의학(혈당 수치, 땀 성분), 생체 신호(혈중 산소, 혈압)의 4가지 범주로 언급됩니다.
이러한 모든 센서 솔루션에 적용 가능한 일관된 신뢰성 지표는 무엇일까요? 실제로 적용된 분야는 모두 소형 전자 조립체이지만, 모두 '웨어러블'로 사용될 가능성이 있기 때문에 환자의 화학적, 물리적 신체 변화를 감지할 수 있어야 합니다. 완성된 조립체가 환자의 움직임을 감지할 수 있도록 유연한 회로 기판을 사용하는 것이 일반적입니다. 이러한 기판은 부품이 장착되면 온도에 민감해질 수 있으며, 이러한 특성에 대응하고 필수적인 상호연결 유연성을 갖춰야 할 필요에 따라 ECA가 대세로 떠오르고 있습니다. ECA는 5G와 사물 인터넷(IoT)을 활용하는 의료 원격 환자 모니터링 분야에서 빠르게 성장하는 트렌드가 될 수 있습니다.
ECA가 활용된 첫 번째 플렉시보드 '웨어러블' 적용 사례는 일회용 혈당 모니터링 패치입니다. 이 패치는 크기가 1달러 동전, 폭이 손가락 굵기 정도이며, 매우 작고 민감한 부품으로 구성되어 있습니다. ECA는 낮은 온도에서 도포하고 경화할 수 있으며 본질적으로 유연하기 때문에 이러한 부품은 ECA를 사용하는 것이 유리합니다.
조립 과정에서 유연성과 낮은 경화 온도가 필요한 또 다른 의료기기는 ECG 센서 부착형 밴드로, 지속적인 심장 활동 모니터링에 사용됩니다. 이 적용 과정에서는 안정성이 매우 중요하며, 모든 동작으로 인한 응력을 흡수할 수 있도록 ECA 캐리어 시스템의 올바른 화학 성분을 선택하는 것이 가장 중요합니다.
다음은 보청기로, 보청기는 자체적으로 단단하여 사용 중에 휘어지지 않습니다. 그러나 보청기는 부드러운 플라스틱으로 제작되며 온도에 민감한 부품이 포함되어 있어 기존 솔루션을 사용하여 조립하면 손상될 수 있습니다.
보행 센서는 신발에 부착하여 발걸음을 모니터링하고 문제를 진단할 수 있습니다. 이 센서는 사용자의 체중을 견뎌야 하고 발 모양에 맞춰 유연하게 조절될 수 있어야 합니다.
Currie는 이와 같이 말합니다. "기술이 발전함에 따라 생명 과학 응용 분야 또한 분명히 발전할 것입니다. 폐루프 원격 환자 피드백 모니터링은 현재와 미래에 있어 매우 중요하며, ECA는 이를 가능하게 하는 핵심적인 기술 솔루션 중 하나가 될 것입니다."
고객의 요구 사항을 자세히 파악하기 위해 당사의 전문가들이 함께합니다.
헨켈의 지원 센터와 전문가는 고객이 비즈니스 요구 사항에 맞는 솔루션을 찾을 수 있도록 지원할 준비가 되어 있습니다.