“반도체 속 머리카락보다 가는 결함도 잡는다”…DGIST, 초음파 센서 개발 작성일 10-28 12 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">- 렌즈에 나사산 새겨 잡음 억제<br>- 칩 손상 없이 미세결함 정밀탐지</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="GUWEX6YCt1"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="9f39b8a2d3f174f5e06c945864b055cd84e51b62fb7cebe629037003c9a5edf1" dmcf-pid="HuYDZPGhH5" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="강성후(왼쪽부터) DGIST 전기전자컴퓨터공학과 박사후연구원, 박현규 석박사통합과정생, 장진호 교수.[DGIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/28/ned/20261028102632676kheb.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="Y8ofjXgRYt" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/28/ned/20261028102632676kheb.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 강성후(왼쪽부터) DGIST 전기전자컴퓨터공학과 박사후연구원, 박현규 석박사통합과정생, 장진호 교수.[DGIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="7dad67e446a6e45e179a0415c697d18a440ff61e06b833cd11a9ed7c87e3ea22" dmcf-pid="X7Gw5QHlXZ" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 반도체 칩을 뜯거나 손상시키지 않고 내부의 미세한 균열과 기포까지 선명하게 찾아낼 수 있는 초음파 센서가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 렌즈 옆면에 나사산 모양의 홈을 새겨 영상의 선명도를 떨어뜨리는 잡음을 줄인 것이 핵심이다.</p> <p contents-hash="8bf2f85aecec69086de6cc83a36da54909fd0a532061556f6f07024348b83a38" dmcf-pid="Z6uyBa711X" dmcf-ptype="general">대구경북과학기술원(DGIST)은 전기전자컴퓨터공학과 장진호 교수 연구팀이 반도체 내부의 초미세 결함을 정밀하게 확인할 수 있는 ‘나사산 렌즈 집속형 초음파 센서’를 개발했다고 28일 밝혔다.</p> <p contents-hash="59a7108fb32e779b59245a0c17fd43650660cfd7a20868e44b9a8883c2866be0" dmcf-pid="5P7WbNztZH" dmcf-ptype="general">전기차와 항공우주 산업에서는 높은 전압과 열을 견디는 전력반도체의 신뢰성이 중요하다. 반도체 내부에 미세한 균열이나 빈 공간이 발생하면 제품 성능 저하와 고장으로 이어질 수 있기 때문이다.</p> <p contents-hash="c4f5730360c142a8d0cfd2107407a8b5bca7dd2b404810266dd404841b4a3f55" dmcf-pid="1QzYKjqFZG" dmcf-ptype="general">이 같은 결함을 찾아내기 위해 초음파를 이용한 비파괴 검사가 활용되지만, 기존 센서는 렌즈 내부에서 초음파가 반복적으로 반사되면서 발생하는 잡음 때문에 미세한 구조를 선명하게 관찰하는 데 한계가 있었다.</p> <p contents-hash="17c8903e87cf488b83f179c6847a4ee4aabeed9b71702e3f3c1ed08ce36ce707" dmcf-pid="txqG9AB3HY" dmcf-ptype="general">특히 산업용 검사 장비는 설치 공간이 좁아 센서 크기를 키우기도 쉽지 않다.</p> <p contents-hash="3fbb94842b379c39f5cc5521d04aac22f59266e313135152ec81556ab9b7841f" dmcf-pid="FMBH2cb0tW" dmcf-ptype="general">연구팀은 소리의 반사를 줄이는 무향실의 쐐기형 흡음 구조에서 해결책을 찾았다. 초음파 렌즈 옆면에 비스듬한 나사산 형태의 홈을 촘촘히 새겨 초음파 반사파가 여러 방향으로 흩어지도록 설계했다.</p> <p contents-hash="ef89f47544083bbe70014059559bf51bfb9b8c55ddb1e913438d49ad5a58fa83" dmcf-pid="3RbXVkKpty" dmcf-ptype="general">이를 통해 렌즈 내부에서 반사파가 한곳에 모여 발생하는 잡음을 억제하면서도 센서 크기와 핵심 부품은 그대로 유지할 수 있게 됐다.</p> <p contents-hash="55b0b8d1ccbe1a1ac29eaeda9ff4fb1cf38424d52a7442cdfe55134a6583a5eb" dmcf-pid="0eKZfE9U1T" dmcf-ptype="general">연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 나사산 높이 500㎛(마이크로미터·1㎛는 100만분의 1m), 경사각 30도가 잡음 억제와 제작 편의성 측면에서 효과적인 설계 조건임을 확인했다.</p> <p contents-hash="8a2681063d32baa1911186522fe0038b2dff83089143c4a8f87780a540fe27e2" dmcf-pid="pd954D2utv" dmcf-ptype="general">실제 차량용 전력반도체 모듈에 적용한 결과, 기존 센서에서는 잡음에 가려 보이지 않던 머리카락 굵기 4분의 1 수준의 금속선과 미세 기포 등 내부 구조를 선명하게 관찰하는 데 성공했다. 영상의 선명도는 컴퓨터단층촬영(CT)에 버금가는 수준이라는 게 연구팀 설명이다.</p> <p contents-hash="793f6cde7d1d38685178a457e6f7aacc3e1922bd4f7822d05959959732406df7" dmcf-pid="UJ218wV7ZS" dmcf-ptype="general">이번 기술은 기존 압전소자와 조립 공정을 유지하면서 렌즈 옆면 가공만 추가하면 돼 산업 현장 적용이 비교적 쉽다는 장점이 있다.</p> <p contents-hash="1f0a1b05fed9d625571456f2a7ef56ab58fe54a0ab6db41f4d1a945a95471d67" dmcf-pid="uiVt6rfzXl" dmcf-ptype="general">향후 전기차·항공우주용 전력반도체는 물론 다층 반도체 패키지 내부의 공극, 박리, 미세 균열 등을 검사하는 데 활용될 전망이다. 고해상도 음향현미경과 의료용 초음파 센서로도 응용 범위를 넓힐 수 있다.</p> <p contents-hash="1ef5807545f1c247938beeb56b41c3ad3377dd10f88496df6acf99067d3606ca" dmcf-pid="7pykH8WIth" dmcf-ptype="general">다만 초음파 주파수와 렌즈 소재에 따라 나사산 구조를 다시 최적화해야 하며, 자동화된 고속 검사 장비와의 통합 검증도 필요하다. 연구팀은 상용화까지 약 2년이 걸릴 것으로 예상하고 있다.</p> <p contents-hash="066fdfb0fb51e9114ac49af930985400d45d35f802690b0057a2897df96b828c" dmcf-pid="zUWEX6YC5C" dmcf-ptype="general">장진호 교수는 “산업용 초음파 센서의 가장 큰 난제였던 렌즈 내부 잡음 문제를 단순한 형상 가공만으로 해결했다는 데 의미가 있다”며 “향후 반도체 제조기업과 공동연구를 통해 실제 공정 결함에 대한 검증을 확대하고 차세대 비파괴 검사 시스템 개발에 속도를 내겠다”고 말했다.</p> <p contents-hash="92f12bdee84f9e5ce9ed666b38e67e210aacbd8feaa599bc169c42f180e2d003" dmcf-pid="quYDZPGhYI" dmcf-ptype="general">이번 연구에는 DGIST 강성우 박사후연수연구원과 박현규 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 비파괴 검사 분야 국제학술지 ‘NDT & E International’에 게재됐다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 우아한형제들 김범석 대표 “고객이 필요로 할 때 바로 닿는 ‘심리스 시티’ 만들 것” 10-28 다음 SK하이닉스 “2030년까지 메모리 공급 부족”… 中 CXMT발 피크아웃 우려 사실상 반박 10-28 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
