[디지털타임스 박정일 기자] 전자부품연구원(KETI)가 은(Ag)을 활용해 에너지 고효율화를 위한 핵심기술로 부상하고 있는 실리콘카바이드(SiC) 파워반도체 실장용 고상접합기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 이 기술은 일반 파워반도체의 전력 변환과 비교해 에너지 손실을 70% 이상 줄일 수 있다는 이유로 부상 중인 SiC파워반도체 상용화를 위한 핵심기술이라고 KETI 측은 설명했다.
고상접합이란 접합하고자 하는 서로 다른 재료와 피접합재를 고체 상태에서 접합하는 기술이다. 실리콘카바이드(SiC)반도체는 갈륨나이트라이드(GaN) 등과 함께 광대역갭 반도체(WBG, Wide Bandgap)로서 기존 실리콘(Si)반도체 소자와 비교해 안정적인 고온동작, 높은 열전도도, 낮은 저항과 높은 내전압 특성을 지닌다.
SiC파워반도체로 만든 인버터의 경우 에너지효율이 일반 제품보다 1~2%이상 높다. 하지만 300℃이상 고온 동작 시 기존 Si파워반도체에 적용한 실장소재 접합재료가 액체로 변하는 등 결함이 발생할 수 있는 문제가 있다.
이에 KETI 오철민, 홍원식 박사 연구팀은 반도체 소자와 모듈의 열적 변형을 줄일 수 있는 저온 고상접합 기술을 개발해 이 같은 결함 원인을 제거했다.
오 박사는 "이번 기술 개발은 전기차와 신재생에너지 시대에 에너지효율 향상을 위한 시대적 요구"라며 "이번에 개발한 무가압 저온공정으로 SiC반도체의 성능이 접합부를 거쳐 그대로 모듈에 전달될 수 있기 때문에 앞으로 전기자동차, 로봇, 스마트공장 등 보다 엄격한 내구성을 요구하는 전력변환모듈에 적용을 기대한다"고 말했다.
한편 이 기술은 산업통상자원부 에너지기술개발사업지원으로 제엠제코, 한국과학기술원과 공동으로 개발했고, 최근 과학기술정보통신부에서 선정한 2018년 국가 R&D(연구·개발) 100대 우수 과제에 선정됐다. 박정일기자 comja77@dt.co.kr
SiC 전력변환모듈을 장착한 도요타 전기자동차 및 연료전지버스 이미지. 전자부품연구원(KETI)은 저온·고체 상태에서 파워반도체를 접합할 수 있는 실리콘카바이드(SiC) 파워반도체 실장용 고상접합기술을 개발했다고 10일 밝혔다.
