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KR20210046381A - 접착 필름 - Google Patents

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KR20210046381A
KR20210046381A KR1020190130023A KR20190130023A KR20210046381A KR 20210046381 A KR20210046381 A KR 20210046381A KR 1020190130023 A KR1020190130023 A KR 1020190130023A KR 20190130023 A KR20190130023 A KR 20190130023A KR 20210046381 A KR20210046381 A KR 20210046381A
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KR
South Korea
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adhesive
layer
light
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heat conversion
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KR1020190130023A
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황교성
양용석
김기선
정규진
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Priority to PCT/IB2020/059613 priority patent/WO2021074793A1/en
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Priority to TW109136033A priority patent/TW202124630A/zh
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Abstract

본 발명은, 접착 필름으로서, 접착층; 흡광제 및 열분해성 수지를 포함하는 광열 변환층; 상기 접착층 및 상기 광열 변환층 사이에 배치된 접착성 기재 필름층을 포함하고, 상기 접착성 기재 필름층은 다관능성 에폭시 수지, 바인더 수지, 경화제 및 경화 촉매를 포함한다. 이러한 본 발명에 따른 접착 필름은 기판의 가공 공정을 단순화하고, 기판 및 기판 상에 형성된 회로 또는 소자의 손상을 방지할 수 있다.

Description

접착 필름{ADHESIVE FILM}
본 발명은 접착 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 가공 공정에서 가공 대상 기판과 지지체 사이에 배치되는 접착 필름에 관한 것이다.
다양한 분야에서, 박형의 기판 또는 유연성을 가지는 기판을 사용하는 것이 바람직한 경우가 많다. 이러한 박형의 기판을 형성하거나 또는 유연성을 가지는 기판을 사용하는 공정에서, 경질 지지체에 기판을 접착한 후, 기판의 가공이 완료된 후에 경질 지지체로부터 기판을 분리하는 공정이 제안되었다.
일 예로서, 석영 디바이스의 분야에서, 발진 주파수를 증가시키도록 석영 웨이퍼의 두께를 감소시키는 것이 바람직하다. 특히, 반도체 산업에서, 칩 적층 기술에 의한 고밀도 제조 및 반도체 패키지의 두께 저감을 위해, 반도체 웨이퍼의 두께를 보다 감소시키기 위한 노력이 진행중이다.
두께 저감은 패턴-형성된 회로를 포함하는 표면 반대쪽 표면상의 반도체 웨이퍼의 소위 이면측 연삭에 의해 수행된다. 이러한 두께 저감을 위해 접착제를 통해 경질 지지체 상에 웨이퍼를 견고히 고착한 상태로, 웨이퍼의 이면을 연삭하고, 이를 이송하며, 이후 경질 지지체로부터 웨이퍼를 분리하는 방법이 제안되었다. 경질 지지체를 사용하여 웨이퍼를 지지함으로써, 이면 연삭 및 이송 동안 웨이퍼의 파괴를 방지할 수 있으며 얇은 두께 수준으로 웨이퍼를 가공할 수 있다.
한편, 또 다른 일 예로서, 미적 기능을 강화할 수 있고, 사용상의 다기능을 부여할 수 있는 플렉서블 표시장치가 개발되고 있으며, 이때 유연성 있는 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 플렉서블 표시장치는 휴대용 컴퓨터나 전자신문 또는 스마트카드 그리고 책, 신문, 잡지 등의 인쇄매체를 대체하고 있는 차세대 표시장치로 기대되고 있다. 이러한 표시장치는 미적기능강화, 박형화 및 경량화가 진행됨에 따라, 소재의 다양성이 요구되며, 다양한 플렉서블 기판이 적용되고 사용된다. 예를 들면, 상기 플렉서블 기판에는 박막 금속 시트 및 플라스틱 등이 사용될 수 있다.
하지만, 상기 플렉서블 기판은 잘 휘어지는 특성 때문에 유리 또는 석영기판을 대상으로 설계된 기존의 표시장치용 제조장비에 적용하기 어려우며, 일례로 트랙(track) 장비나 로봇(robot)에 의한 이송 또는 카세트(cassette)로의 수납이 어려운 제약이 있다.
따라서, 소자들을 형성하기 전에 경질 지지체 상에 플렉서블 기판이 접착되고, 상기 지지체는 플렉서블 기판 상에 소자들이 형성되는 동안 플렉서블 기판을 지지하며, 소자들이 기판 상에 형성된 후, 지지체를 상기 플렉서블 기판으로부터 박리한다. 이로 인해, 유연성 있는 기판을 사용하더라도 소자가 안정적으로 형성된 플렉서블 표시장치를 제공할 수 있다.
하지만, 이러한 공정은 기판과 경질 지지체 사이의 접착제를 도포하는 단계, 접착제를 경화시키는 단계 등의 공정이 추가됨으로써, 공정이 복잡하고 비용 및 시간이 추가되는 문제점이 있다. 나아가, 기판의 가공 이후, 기판을 경질 지지체로부터 분리하는 공정에서, 웨이퍼나 기판 자체가 파손되거나, 웨이퍼의 회로 및 플렉서블 기판의 소자가 파손되는 문제점이 있다.
본 발명은 가공 공정 중에는 높은 접착력을 유지하고, 가공 공정 후에는 지지체 상에 고착된 기판이 지지체로부터 쉽게 박리될 수 있는 점착 필름을 제공하는데 그 목적이 있다. 이로 인해, 본 발명은 기판이 지지체로부터 분리될 때, 기판, 및 상기 기판 상에 형성된 소자 또는 회로의 물리적 힘에 의한 손상 및 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 내열성이 우수하고, 광 차단 효과가 우수하여 가공 대상 기판 및 상기 기판 상에 형성된 소자 또는 회로의 손상을 방지하고, 특히 250℃ 이상의 고진공/고내열성이 요구되는 공정에서도 사용가능한 접착 필름을 제공하는데 목적이 있다. 보다 구체적으로는 매우 빠른 속도의 온도상승(Ramp-up)을 요구하는 공정, 혹은 온도상승(Ramp-up)공정 자체를 배제하고 소재를 단번에 고온에 노출시킴으로써 소재에 가해지는 열 충격이 상당한 공정에 대해 적용이 가능하다.
또한, 본 발명은 가공 대상 기판을 지지체 상에 고착하고, 박리하는 공정을 단순화하여 비용 및 시간을 절감할 수 있는 점착 필름을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 점착 필름은, 접착층; 흡광제 및 열분해성 수지를 포함하는 광열 변환층; 상기 접착층 및 상기 광열 변환층 사이에 배치된 접착성 기재 필름층을 포함하고, 상기 접착성 기재 필름층은 다관능성 에폭시 수지, 바인더 수지, 경화제 및 경화 촉매를 포함한다.
상기 접착층은 실리콘계 접착층일 수 있다.
상기 열분해성 수지는 -COOH 또는 -OH 작용기를 가지고, 서로 다른 중량 평균 분자량을 가지는 2종의 아크릴계 수지를 포함할 수 있다.
상기 접착성 기재 필름층은 상기 접착층 및 상기 광열 변환층 모두에 접착성을 가질 수 있다.
상기 경화제는 페놀 경화제일 수 있다.
상기 바인더 수지는 50만 내지 150만의 중량 평균 분자량을 가지는 엘라스토머 수지일 수 있다.
상기 바인더 수지는 아크릴 또는 고무를 기초로 하는 엘라스토머 수지일 수 있다.
상기 바인더 수지는 사슬에 에폭시 기를 가질 수 있다.
상기 접착성 기재 필름층은 필러를 추가로 포함할 수 있다.
상기 필러는 TiO2, 실리카, 구리 분말, 알루미나, 및 카본 블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 접착성 기재 필름층의 에폭시 수지:바인더 수지의 중량비는 25:75 내지 55:45일 수 있다.
본 발명에 따른 접착 필름은 가공 공정 중에는 높은 접착력을 유지하고, 가공 공정 후에는 지지체 상에 고착된 기판이 지지체로부터 쉽게 박리될 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 기판이 지지체로부터 분리될 때, 기판, 및 상기 기판 상에 형성된 소자 또는 회로의 물리적 힘에 의한 손상 및 파손을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 접착 필름은 내열성이 우수하고, 광 차단 효과가 우수하고, 특히 250℃ 이상의 고진공/고내열성이 요구되는 공정에서도 사용가능하다. 또한, 본 발명에 따른 접착 필름은 가공 대상 기판을 지지체 상에 고착하고, 박리하는 공정을 단순화하여 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 접착 필름의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 접착 필름을 사용한 기판의 가공 공정을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 기술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 실시예는 단지 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로, 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 '포함한다', '갖는다' 등이 사용되는 경우 '~만'이라는 표현이 사용되지 않는 한 시술된 사항 이외의 다른 사항이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에, 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 한, 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
본 발명의 실시예의 각각의 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접착 필름의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접착 필름은, 순차적으로 적층된 제1 라이너(110), 광열 변환층(120), 접착성 기재 필름층(130), 접착층(140) 및 제2 라이너(150)를 포함한다.
본 발명의 접착 필름은 필름 형태이며, 필름 형태로 형성된 접착성 기재 필름층(130)의 양면에 각각 광열 변환층(120) 및 접착층(140)이 직접 결합되어 형성된다. 즉, 본 발명의 접착 필름은 접착성 기재 필름층(130)이 지지 필름의 역할을 하며, PI 필름, PEN 필름과 같은 경질의 베이스 필름 없이 복수의 층을 가지는 구조로 형성된다. 추후 기판의 가공 공정 시에, 이러한 접착층(140)은 기판에 대해 접착되고, 광열 변환층(120)은 경질 지지체에 접착된다.
보다 구체적으로 살펴보면, 광열 변환층(120)은 레이저와 같은 방사 에너지로 조사 시 분할되어, 기판이나 기판 상의 소자 또는 회로가 파손되지 않고 지지체로부터 분리될 수 있도록 할 수 있다.
광열 변환층(120)은 흡광제 및 열분해성 수지를 포함한다. 레이저 등의 형태로 광열 변환층(120)에 인가되는 방사 에너지는 흡광제에 의해 흡수되고, 열 에너지로 변환된다. 발생된 열 에너지는 광열 변환층(120)의 온도를 급격히 상승시키고, 온도는 광열 변환층(120) 내의 열분해성 수지(유기 성분)의 열 분해 온도에 도달하여 수지의 열 분해를 초래한다. 열 분해에 의해 발생된 가스는 광열 변환층(120) 내에 공극층(공간 같은)을 형성하고, 광열 변환층(120)을 두 부분으로 분할하며, 그에 의해 지지체와 기판이 분리된다.
흡광제는 방사 에너지를 흡수하고 열 에너지로 변환할 수 있다. 또한, 흡광제는 광을 차단하는 기능을 하여 기판이 레이저 등에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
비록, 흡광제가 레이저의 파장에 의존하여 변하지만, 사용될 수 있는 흡광제의 예는 카본 블랙, 흑연 분말, 극소입자 금속 분말로서 철, 알루미늄, 구리, 니켈, 코발트, 망간, 크롬, 아연 및 텔루르 같은 극소입자 금속 분말, 금속 산화물 분말로서 블랙 티타늄 산화물 같은 금속 산화물 분말 및 염료 및 안료로서 방향성 디아미노-기반 금속 합성체(aromatic diamino-based metal complex), 지방성 디아민-기반 금속 합성체(aliphatic diamine-based metal complex), 방향성 디티올-기반 금속 합성체(aromatic dithiol-base metal complex), 머캅토페놀-기반 금속 합성체(mercaptophenol-based metal complex), 스쿠아릴륨-기반 화합물(squarylium-based compound), 시아닌-기반 염료(acyanine-based dye), 메틴-기반 염료(methine-based dye), 나프토퀴논-기반 염료(naphthoquinone-based dye) 및 안스스라퀴논-기반 염료(anthraquinone-based dye) 같은 염료 및 안료를 포함한다. 흡광제는 기상 증착된 금속막을 포함하는 막의 형태일 수 있다.
이들 흡광제 중에서, 카본 블랙이 특히 유용하며, 그 이유는, 카본 블랙이 조사 이후 지지체로부터 기판을 분리시키기 위해 필요한 힘을 현저히 감소시키고, 분리를 가속하기 때문이다.
광열 변환층(120) 내의 흡광제의 입자 크기는 약 20 nm 내지 약 2000 nm, 바람직하게는 약 50 nm 내지 약 1000 nm, 더 바람직하게는 약 100 nm 내지 약 350 nm 일 수 있다.
흡광제의 입자 크기가 약 20 nm 미만인 경우, 분산이 어려우며, 크기가 작은 입자일수록 표면적이 높아 많은 양을 로딩할 수 없으며 로딩 함량에 제한이 있다. 또한, 흡광제의 입자 크기가 약 2000 nm를 초과하는 경우, 레이저 차단 성능이 감소하며, 레이저에 의한 광열 변환층(120)의 분할 성능이 감소한다. 또한, 흡광제의 입자 크기가 클수록 필름 형성성이 감소하며, 분산 후 분산안정성이 감소하고 조액을 만들어 코팅을 하기까지의 시간이 짧아야 한다.
광열 변환층(120) 내의 흡광제의 함량은 광열 변환층(120)의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 80 중량%, 바람직하게는 약 10 중량% 내지 약 60 중량%, 더 바람직하게는 약 20 중량% 내지 약 50 중량% 일 수 있다.
흡광제의 함량이 약 5 중량% 미만인 경우, 레이저에 의한 분리가 어렵다. 또한, 흡광제의 함량이 약 80 중량%를 초과하는 경우, 레이저에 의한 광열 변환층(120)의 분할 후 접착성 기재 필름층(130) 표면에 레이저에 의해 분리된 광열 변환층(120)의 일부가 남게 되는데, 이때 높은 탄소 함량으로 인해 매우 접착력이 낮은 상태가 된다. 이 경우 추후 제거 테이프로 접착성 기재 필름층(130) 및 접착층(140)의 제거 공정 시에 접착성 기재 필름층(130)이 제거 테이프에 잘 붙지 않아 제거가 어려운 문제점이 있다. 또한, 흡광제의 함량이 많을수록 광열 변환층(120) 표면의 접착력이 너무 낮아져 지지체와 라미네이션이 어려우며, 흡광제의 분산이 균일하지 않다.
광열 변환층(120) 내의 열분해성 수지는 아크릴계 수지를 포함한다. 바람직하게는, 아크릴계 수지는 메틸 메타 아크릴레이트(MMA), 하이드록실 에틸 메타 아크릴레이트(HEMA), 에틸 아크릴레이트(EA), 부틸 아크릴레이트(BA), 아크릴로니트릴(AN), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 모노머를 포함한다. 바람직하게는, 메틸 메타 아크릴레이트(MMA), 하이드록실 에틸 메타 아크릴레이트(HEMA), 에틸 아크릴레이트(EA), 부틸 아크릴레이트(BA), 및 아크릴로니트릴(AN) 중 셋 이상의 조합으로부터 선택될 수 있다. 이러한 아크릴계 수지는 적절한 분자량, Tg, 내열성 및 작용기를 가질 수 있다.
아크릴계 수지의 함량은 광열 변환층(120)의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 80 중량%, 바람직하게는 약 15 중량% 내지 약 60 중량%, 더 바람직하게는 약 40 중량% 내지 약 60 중량% 일 수 있다. 아크릴계 수지의 함량이 약 5 중량% 미만인 경우, 필름 형성성이 감소하고 광열 변환층(120)의 두께 조절이 어려우며, 광열 변환층(120) 표면의 접착력이 너무 낮아져 지지체와 라미네이션이 어렵다. 또한, 아크릴계 수지의 함량이 약 80 중량%를 초과하는 경우, 레이저 조사 후 광열 변환층(120)의 분할시 물리적인 힘이 크게 필요하며, 기판과 지지체의 분리가 어렵고, 기판 및 기판 상에 형성된 소자 또는 회로에 손상이 발생할 수 있다.
아크릴계 수지는 바람직하게는 서로 다른 중량 평균 분자량을 가지는 2종의 아크릴계 수지를 포함하며, 더 바람직하게는 고분자량 아크릴계 수지와 저분자량 아크릴계 수지를 포함한다. 고분자량 아크릴계 수지는 광열 변환층(120)이 우수한 내열성을 가지도록 하며, 저분자량 아크릴계 수지는 광열 변환층(120)의 접착력을 향상시키고, 필름화하는데 유리하다.
이때, 고분자량 아크릴계 수지의 Tg (유리 전이 온도)는 0℃ 내지 10℃이고, 저분자량 아크릴계 수지의 Tg는 -10℃ 내지 0℃일 수 있다. 고분자량 아크릴계 수지의 Tg가 10℃보다 높고, 저분자량 아크릴계 수지의 Tg가 0℃보다 높을 경우, 광열 변환층(120)의 내열성은 향상될 수 있으나, 표면 접착성이 감소할 수 있다. 한편, 고분자량 아크릴계 수지의 Tg가 0℃보다 낮고, 저분자량 아크릴계 수지의 Tg가 -10℃보다 낮을 경우, 결합 성능이 향상될 수 있으나, 내열성이 감소할 수 있다.
고분자량 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 약 400,000 g/mol 내지 약 15,000,000 g/mol 이고, 바람직하게는 약 500,000 g/mol 내지 약 1,200,000 g/mol 이고, 더 바람직하게는 약 700,000 g/mol 내지 약 1,000,000 g/mol 일 수 있다. 고분자량 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량이 약 400,000 g/mol 보다 작을 경우 광열 변환층(120)의 내열성이 저하되며, 약 15,000,000 g/mol 보다 클 경우 광열 변환층(120)의 코팅 및 조액 혼합이 용이하지 않다.
저분자량 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량은 약 50,000 g/mol 내지 약 600,000 g/mol 이고, 바람직하게는 약 100,000 g/mol 내지 약 500,000 g/mol 이고, 더 바람직하게는 약 400,000 g/mol 내지 약 500,000 g/mol 일 수 있다. 저분자량 아크릴계 수지의 중량 평균 분자량이 약 50,000 g/mol 보다 작을 경우 광열 변환층(120)의 내열성이 저하되며, 약 600,000 g/mol 보다 클 경우 광열 변환층(120)의 라미네이션 성능이 저하된다.
저분자량 아크릴계 수지 : 고분자량 아크릴계 수지의 중량 비율은 약 1:4 내지 약 4:1, 바람직하게는 약 1:3 내지 약 3:1, 더 바람직하게는 약 1:2 내지 약 2:1일 수 있다. 저분자량 아크릴계 수지의 함량이 고분자량 아크릴계 수지의 함량보다 현저히 작으면 광열 변환층(120)의 라미네이션 성능이 저하된다. 또한, 고분자량 아크릴계 수지의 함량이 저분자량 아크릴계 수지의 함량보다 현저히 작은 경우에는 광열 변환층(120)의 내열성이 저하되며, 레이저 조사 후에 광열 변환층(120)의 분할되는 면에서 접착력이 강하여 분리하는데 물리적으로 큰 힘이 필요하다.
열분해성 수지는 -COOH 또는 -OH 작용기를 가진다. 바람직하게는, 열분해성 수지는 -COOH 또는 -OH 작용기를 가지는 아크릴계 수지를 포함한다. -COOH 또는 -OH 작용기를 가지는 열분해성 수지를 포함하는 광열 변환층(120)은 감압 접착제 타입이 아니다. -COOH 또는 -OH 작용기를 가짐으로써, 수소 결합으로 지지체와 결합될 수 있으며, 예를 들면, 유리로 이루어진 지지체의 유리 표면 상의 실라놀 기와 수소 결합할 수 있다. 이 때, 수소결합은 접착층이 지지체에 결합되기 위한 초기 접착력을 제공하게 되며 결합공정 이후 공정에서 발생하는 열로 인해 광열 변환층(120)과 지지체 사이의 밀착도는 크게 상승하게 된다.
-COOH 또는 -OH 작용기는 약 1 mgKOH/g 이상, 바람직하게는 약 5 mgKOH/g 이상의 산가를 가질 수 있다. 광열 변환층(120)의 라미네이션 성능은 -COOH 또는 -OH 작용기를 기재로 한 것으로서, -COOH 또는 -OH 작용기의 산가가 약 1 mgKOH/g 보다 낮은 경우, 라미네이션 성능이 저하된다. -COOH 또는 -OH의 산가의 상한은 문제되지 않는다. 다만, 화학 구조상 바람직하게는 약 1 mgKOH/g 내지 약 50 mgKOH/g, 더 바람직하게는 약 1 mgKOH/g 내지 약 30 mgKOH/g, 가장 바람직하게는 약 10 mgKOH/g 내지 약 20 mgKOH/g의 산가를 가질 수 있다.
광열 변환층(120)은 무기 충전재를 더 포함할 수 있다. 무기 충전재는 열분해성 수지의 열 분해의 결과로서의 공극층의 형성으로 인해 분할된 후에 광열 변환층(120)의 재접착을 방지하도록 기능한다. 따라서, 기판의 가공 이후, 광열 변환층(120)으로 레이저를 조사하고 분리할 때, 기판과 지지체의 분리를 위해 필요한 물리적 힘이 추가로 감소될 수 있다.
무기 충전재는 SiO2, Al2O3, TiO2 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 특히, TiO2의 경우, 기판에 대해 추가적인 광 차단 효과가 있다.
광열 변환층(120) 내의 무기 충전재의 입자 크기는 약 20 nm 내지 약 2000 nm, 바람직하게는 약 50 nm 내지 약 1000 nm, 더 바람직하게는 약 100 nm 내지 약 350 nm 일 수 있다. 무기 충전재의 입자 크기가 약 20 nm 미만인 경우, 필름 제조 시 무기 충진재의 분산이 쉽지 않으며 로딩할 수 있는 양에 제한이 있다. 또한, 무기 충전재의 입자 크기가 약 2000 nm를 초과하는 경우, 필름 형성성이 감소하며, 분산 후 분산 지속성이 저하된다.
광열 변환층(120) 내의 무기 충전재의 함량은 광열 변환층(120)의 총 중량을 기준으로 약 4 중량% 내지 약 60 중량%, 바람직하게는 약 5 중량% 내지 약 50 중량%, 더 바람직하게는 약 5 중량% 내지 약 30 중량% 일 수 있다. 무기 충전재의 함량이 약 4 중량% 미만인 경우, 레이저 조사에 의한 분리 공정 후 분리된 표면의 접착력이 커 시간이 경과함에 따라 광열 변환층(120)이 다시 합착될 수 있다. 또한, 무기 충전재의 함량이 약 60 중량%를 초과하는 경우, 광열 변환층(120)의 접착력이 너무 낮아 지지체에 라미네이션이 어려우며, 필름 형성성이 감소하고, 분산이 균일하지 않다.
광열 변환층(120)은 분산제를 더 포함할 수 있다. 분산제의 함량은 광열 변환층(120)의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 약 7 중량%, 더 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 일 수 있다. 분산제의 함량이 약 0.1 중량% 미만인 경우, 광열 변환층(120) 내에서 흡광제와 무기 충전재의 분산성이 저하될 수 있으며, 분산 후 분산 지속성 역시 저하될 수 있다. 또한, 분산제의 함량이 약 10 중량%를 초과하는 경우, 광열 변환층(120)의 내열성이 저하되고, 첨가된 첨가제들이 고온에서 분해되며 중량 손실을 증가시킨다.
광열 변환층(120)의 두께는 약 1 ㎛ 내지 약 30 ㎛이고, 바람직하게는 약 3 ㎛ 내지 약 20 ㎛이고, 더 바람직하게는 약 5 ㎛ 내지 약 15 ㎛이다. 광열 변환층(120)의 두께가 약 1 ㎛ 미만인 경우, 상위 접착층이 자재에 직접 영향을 줄 수 있으며, 흡광제로 인한 레이저 차단 성능이 저하될 수 있다. 또한, 광열 변환층(130)의 두께가 약 30 ㎛를 초과하는 경우, 레이저 조사 후 지지체 상에 많은 접착제 잔여물이 남을 수 있다.
이러한 광열 변환층(120)은 접착성 기재 필름층(130) 상에서 필름 형태로 형성된다. 광열 변환층(120)을 액상 형태로 직접 지지체 상에 도포하여 형성하는 경우, 점도가 낮으면 두께가 약 1 ㎛ 미만으로 형성되어 두께를 충분히 두껍게 형성할 수 없다. 이로 인해, 레이저를 차단할 수 있는 흡광제를 충분히 사용하기 어려우며, 기판에 대한 레이저의 손상을 방지하기 어렵다.
본 발명에서 광열 변환층(120)을 액상 형태로 직접 지지체 상에 도포하여 형성될 수 있고, 별도의 도포를 통해 필름형태를 이룬 후 접착성 기재 필름층(130)과 열 라미네이션 공정을 통해 합지될 수 있다.
본 발명에 따른 광열 변환층(120)은 필름 형태로 형성되는 경우, 그 두께 조절이 용이하며, 기판 및 그 위에 형성된 회로 또는 소자를 보호하는데 보다 유리할 수 있다. 또한, 이러한 광열 변환층(120)은 지지체에 대해 150 gf/25mm 내지 1600 gf/25mm 의 접착력을 가질 수 있다.
한편, 접착층(140)은 기판을 고착하기 위해 사용된다. 광열 변환층(120)의 분해에 의한 기판과 지지체의 분리 이후, 접착층(140)을 그 위에 가지는 기판이 얻어진다. 따라서, 접착층(140)은 박리 등에 의해 기판으로부터 쉽게 분리되어야 한다. 이러한 접착층(140)은 접착성 기재 필름층(130) 상에 형성된 필름 형태로서, 기판 상에 직접 도포되는 광경화성 접착제가 아니다.
접착층(140)은 실리콘계 접착층일 수 있다. 바람직하게는 상기 실리콘계 접착층의 접착제는 라디칼 경화형의 실리콘계 접착제를 포함할 수 있다.
기판 가공 공정, 특히 반도체 공정에서는, 고온 및 고진공의 조건에서 안정성이 우수한 접착 필름이 요구된다. 하지만, 예를 들면, 아크릴계 접착층의 경우, 내열성이 230℃의 온도가 한계점이며, 더 높은 온도로 공정을 진행하거나, 장시간 공정을 계속할 경우 접착제가 녹아서 흐를 수 있다. 또한, 아크릴계 접착제 등은 CTE가 높지만 모듈러스가 낮고 플렉서블하기 때문에 높은 온도에서 자재의 변형에 맞춰 거동이 있을 수 있다. 따라서, 아크릴계 접착제는 고온/고진공의 공정에서 사용하기에 내열성이 부족하며, 고온 등의 조건에서 접착성이 떨어지는 문제점이 있다.
반면에, 실리콘계 접착층은 고온에서 안정성이 우수하며, 내열성이 우수하다. 또한, 실리콘계 접착층은 다른 물질의 접착층, 예를 들면 아크릴계 접착층과 비교하여, 보다 소프트하여 기판 및 지지체와 같은 단단한 소재를 접착할 때, 라미네이션 성능이 우수하다.
나아가, 실리콘계 접착층의 소프트한 특성은 기판 가공 공정 종료 후 박리 시 접착층(140)이 부드럽게 제거 가능하게 하며, 기판 상의 소자의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 기판 가공 공정이 종료된 후, 접착층(140)을 박리 시에 고온을 사용할 수 있으며, 이로 인해 기판 상에 잔류물이 남지 않도록 할 수 있다.
접착층(140)은 경화제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 경화제는 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide, BPO) 경화제일 수 있다. 더 바람직하게는, 벤조일 퍼옥사이드(BPO) 경화제는 디-(2,4-디클로로벤조일) 퍼옥사이드(di-(2,4-dichlorobenzoyl) peroxide) 또는 디벤조일 퍼옥사이드(dibenzoyl peroxide)일 수 있다. 예를 들면, 벤조일 퍼옥사이드(BPO) 경화제는 분말 형태 또는 페이스트 형태로 사용할 수 있다.
접착층(140) 내의 경화제의 함량은 접착층(140)의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 4 중량%, 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 3 중량%, 더 바람직하게는 약 2 중량% 내지 약 3 중량% 일 수 있다.
경화제의 함량이 약 1 중량% 미만인 경우, 반응성이 떨어질 수 있다. 또한, 경화제의 함량이 약 4 중량%를 초과하는 경우, 과량의 경화제가 반응하지 못하고 미반응된 경화제가 남아 있을 수 있어, 경화 및 건조 후에 접착층(140)표면의 투명성 및 조도가 저하될 수 있다.
접착층(140)은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 실리콘계 접착층(140) 내에서 수분을 제거하는 역할을 한다. 즉, 첨가제가 접착층(140) 내의 수분을 제거함으로써, 접착층(140)의 경화 효율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 접착층(140)의 내열성이 보다 개선될 수 있다.
바람직하게는, 첨가제는 TiO2일 수 있다. 예를 들어, Al2O3 또는 SiO2 등의 경우 분산성이 약하여 분산제가 필요하다. 하지만, 실리콘계 접착층의 경우 용매로서 방향족 용매를 사용하기 때문에 대부분의 분산제가 역할을 하기 어려우며, 분산제를 첨가할 경우, 분산제로 인해 실리콘의 내열성이 저하될 수 있다.
TiO2의 경우, 분산도가 매우 우수하며, 특별한 분산제 없이도 적용이 가능한 필러이다. 또한, 수분 등을 제거할 수 있어, 실리콘의 라디칼 반응 시 수분에 의해 경화 반응이 저하되는 것을 막을 수 있다.
접착층(140) 내의 첨가제의 크기는 약 100 nm 내지 약 500 nm, 바람직하게는 약 200 nm 내지 약 400 nm, 더 바람직하게는 약 200 nm 내지 약 300 nm 이다.
첨가제의 크기가 약 100nm 미만인 경우, 분산성이 저하되며 로딩할 수 있는 양이 제한적이다. 또한, 첨가제의 크기가 약 500 nm를 초과하는 경우, 분산 후 시간경과에 따라 첨가제가 침전할 수 있으며 수지의 코팅 시 표면의 조도가 좋지 않은 문제점이 있을 수 있다.
접착층(140) 내의 첨가제의 함량은 접착층(140)의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 8 중량%, 더 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 5 중량% 일 수 있다.
첨가제의 함량이 약 1 중량% 미만인 경우, 첨가제의 효과가 나타나기 어려울 수 있다. 또한, 첨가제의 함량이 약 10 중량%를 초과하는 경우, 접착층(140)의 표면에 문제가 생길 수 있다. 접착층(140)의 두께는 약 5 ㎛ 내지 약 100 ㎛이고, 바람직하게는 약 5 ㎛ 내지 약 70 ㎛이고, 더 바람직하게는 약 10 ㎛ 내지 약 60 ㎛이다. 접착층(140)의 두께가 약 5 ㎛ 미만인 경우, 낮은 접착력으로 인하여, 장치의 왜곡이 심할 경우 층간 박리가 일어날 우려가 있다. 또한, 접착층(140)의 두께가 약 100 ㎛를 초과하는 경우, 접착층(140) 형성시 건조 효율이 떨어져 용매가 잔존할 우려가 있으며, 접착층(140)의 응집력이 저하되어 잔류물이 남을 수 있고, 접착층(140)의 소프트한 특성으로 인해 기판 가공 공정 시 고정이 어려울 수 있다.
한편, 접착층(140)이 실리콘계 접착층인 경우, 광열 변환층(120)이 아크릴계 성분을 포함하고 있어, 실리콘계와 아크릴계 물질 사이에 서로 직접적인 코팅이 어렵다. 구체적으로는 실리콘계 접착제의 낮은 표면 에너지로 인해, 실리콘계 접착층(140) 상에 광열 변환층(120)이 코팅될 수 없다. 반대로 실리콘계 접착제의 높은 경화온도 때문에 광열 변환층(120)의 접착력이 감소하며 광열 변환층(120) 상에 접착층(140)이 코팅될 수 없다.
또한, 광열 변환층(120) 및 접착층(140)을 지지하기 위한 지지 필름층이 필요하다.
이러한 광열 변환층(120) 및 접착층(140)을 지지하기 위해 고체의 필름, 예를 들면 PI 필름 등이 고안되었다. 하지만, PI 필름의 경우, 높은 강성(rigidity)과 모듈러스를 가지나, 일반적으로 지지체 또는 웨이퍼와 같은 기판보다 큰 CTE를 나타낸다. 이로 인해, 고온에서 PI 필름의 경우 주름, 왜곡, 뒤틀림 등이 발생할 수 있다. 이러한 PI 필름의 주름, 왜곡, 뒤틀림으로 인해 불규칙한 표면은 기판 가공에 영향을 미칠 수 있으며, 공정 불량이 일어날 수 있다.
또한, PI 필름과 같은 강성 베이스 필름을 사용하는 경우, PI 필름 상에 실리콘 프라이머 처리를 해야하는 문제점이 있다. 이로 인해 공정이 늘어나고 비용 및 시간이 늘어나는 문제점이 있다.
또한, PI 필름을 광열 변환층(120)과 접착시키기 위해 추가의 접착층을 필요로 하며, 이로 인해 필름의 전체 두께가 상승하고, 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 접착성 기재 필름층(130)이 광열 변환층(120)과 접착층(140)의 사이에 형성되어, 광열 변환층(120)과 접착층(140)을 지지하며, 이들을 접착시키는 역할을 한다. 즉, 본 발명의 접착성 기재 필름층(130)은 강성의 베이스 필름으로 인한 문제점들을 줄이거나 방지할 수 있다. 구체적으로는 PI 필름에 비해 낮은 모듈러스로 인해 접착성 기재 필름층(130)은 자재나 지지체의 열적 거동에 맞춰 팽창하거나 수축함으로써 발생하는 주름 왜곡, 뒤틀림 등과 같은 문제를 방지한다.
나아가, 강성 필름 대신 접착성 기재 필름층(130)을 사용하는 경우, 광열 변환층(120), 접착성 기재 필름층(130) 및 접착층(140)이 모두 연성의 접착성 소재의 층들로 접착 필름을 구성하며, 이로 인해 접착 필름 자체가 연성을 나타내며 지지체 및 기판으로 라미네이션이 더 유리하며, 높은 접착력을 나타낸다.
접착성 기재 필름층(130)은 에폭시 수지를 포함한다. 바람직하게는, 접착성 기재 필름층(130)은 다관능성 에폭시 수지를 포함한다. 보다 바람직하게는, 다관능성 에폭시 수지는 노볼락 에폭시 수지 또는 디사이클로펜타디엔 에폭시 수지일 수 있다. 다관능성 에폭시 수지는 높은 가교밀도를 구현하여 내화학성을 높일 수 있다.
이러한 접착성 기재 필름층(130)은 광열 변환층(120)에 사용되는 용매, 예를 들면, 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone; MEK) 및 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate; EA), 및 접착층(140)에 사용되는 용매, 예를 들면, 톨루엔 및 자일렌 모두에 대해 내화학성을 가진다.
또한, 고온에서도 광열 변환층(120)과 접착층(140) 사이에서 팽창 또는 수축되지 않을 수 있다. 특히, 실리콘계 접착층(140)의 경화 온도에서도 수축 또는 팽창 없이 물리적 강성을 유지한다.
나아가, 접착성 기재 필름층(130)은 공정에 적합한 CTE와 모듈러스를 가지며, 추후 기판 가공 공정 시 물리적인 변화를 나타내지 않는다.
또한, 에폭시 수지를 포함하는 접착성 기재 필름층(130)은 서로 접착되지 않는 광열 변환층(120) 및 접착층(140) 모두와 접착성을 가지며, 두 층을 지지할 수 있는 경화도를 가진다.
또한, 이러한 접착성 기재 필름층(130) 자체가 접착성을 가지며, 제조 공정 상에서, 별도의 필름층들을 형성하고 라미네이션하는 공정이 아니라, 접착성 기재 필름층(130) 상에 직접 광열 변환층(120) 및 접착층(140)을 코팅하고 경화시키기 때문에, 접착성 기재 필름층(130)과 광열 변환층(120), 및 접착성 기재 필름층(130)과 접착층(140) 사이의 층간 접착성이 매우 높다. 이로 인해, 고온, 고진공의 공정에서도 우수한 내열성을 가지며 공정의 안정성이 우수하다.
또한, 접착성 기재 필름층(130)은 바인더 수지를 포함한다. 이러한 바인더 수지는 에폭시 수지를 포함하는 층이 필름화될 수 있도록 한다.
바인더 수지는 엘라스토머 수지일 수 있다. 바람직하게는, 바인더 수지의 유리전이온도 Tg는 적어도 0도 이상일 수 있다. 이러한 유리전이온도를 가지는 바인더 수지는 접착성 기재 필름층(130)이 우수한 내열성을 가지게 할 수 있다.
바인더 수지는 아크릴 또는 고무를 기초로 하는 엘라스토머 수지일 수 있다. 바인더 수지는 고무 계열 또는 아크릴계 폴리머를 포함할 수 있다. 예를 들면, 바인더 수지는 NBR(nitrile butadiene rubber) 또는 SBR(styrene butadiene rubber)을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 바인더 수지가 NBR을 포함하는 경우, 바인더 수지의 총 중량을 기준으로 30 중량% 이상의 아크릴로니트릴 기를 포함할 수 있다. 이 경우, 바인더 수지가 용매에 용이하게 용해될 수 있다.
바람직하게는, 바인더 수지가 아크릴계 폴리머를 포함하는 경우, 아크릴계 폴리머는 에틸 아크릴레이트(EA), 하이드록실 에틸 메타 아크릴레이트(HEMA), 하이드록실 에틸 아크릴레이트(HEA), 부틸 아크릴레이트(BA), 폴리(메틸 메타 아크릴레이트)(PMMA), 아크릴로니트릴(AN), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 모노머를 2개 이상 또는 3개 이상 포함할 수 있다.
바인더 수지는 약 50만 내지 약 150 만의 중량 평균 분자량(Mw)을 가지며, 더 바람직하게는 약 70만 내지 약 100만의 중량 평균 분자량(Mw), 보다 바람직하게는 80만 내지 100만의 중량 평균 분자량(Mw)를 가진다. 고 분자량의 바인더 수지는 접착성 기재 필름층(130)의 내열성을 가지도록 한다.
바인더 수지의 중량 평균 분자량이 약 50만 미만인 경우, 접착성 기재 필름층(130)의 내화학성 및 내열성이 부족할 수 있다. 또한, 바인더 수지의 중량 평균 분자량이 약 150만 초과인 경우, 접착성 기재 필름층(130)이 필름화되기 어려운 문제점이 있으며, 용매에 잘 녹지 않아 적용이 어렵다.
또한, 바인더 수지는 그 사슬에 에폭시 기를 가질 수 있다. 바인더 수지의 사슬에서 에폭시 기를 가짐으로써, 에폭시 수지와 바인더 수지의 상용성을 향상시킬 수 있다.
이때, 바람직하게는 접착성 기재 필름층의 에폭시 수지 : 바인더 수지의 중량비는 25:75 내지 55:45일 수 있다. 즉, 에폭시 수지 및 바인더 수지의 총 중량을 100 중량부로 하여, 에폭시 수지는 30 중량부 내지 60 중량부이며, 바인더 수지는 40 중량부 내지 70 중량부 이다. 바람직하게는, 접착성 기재 필름층의 에폭시 수지 : 바인더 수지의 중량비는 30:70 내지 50:50이고, 더 바람직하게는 40:60이다.
에폭시 수지 및 바인더 수지의 총 중량을 100 중량부로 할 때, 에폭시 수지가 30 중량부보다 적게 사용되는 경우, 내화학성이 감소하며 접착성 수지 필름층의 강성이 부족하여, 추후 광열 변환층 및 접착층의 코팅이 어려울 수 있다. 또한, 에폭시 수지가 60 중량부보다 큰 경우, 내화학성과 강성은 우수하나, 깨지기 쉬우며(brittle) 지지 필름층으로서 사용이 어려울 수 있다.
또한, 에폭시 수지를 포함하는 접착성 기재 필름층(130)은 서로 접착되지 않는 광열 변환층(120) 및 접착층(140) 모두와 접착성을 가지며, 두 층을 지지할 수 있는 경화도를 가진다.
접착성 기재 필름층(130)은 경화제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 페놀 경화제를 포함할 수 있다. 일반적으로 에폭시 수지를 위한 경화제로서 아민과 이소시아네이트가 고려될 수 있으나, 이러한 경화제들은 필름화시키기 어려운 문제점이 있다. 접착성 기재 필름층(130)은 경화제로서 페놀 경화제를 사용함으로써, 경화 속도를 적절히 조절하여 필름화될 수 있다.
접착성 기재 필름층(130)은 경화 촉매를 포함할 수 있다. 이러한 경화 촉매는 접착성 기재 필름층(130)이 메틸에틸케톤(MEK), 에틸 아크릴레이트(EA), 톨루엔 및 자일렌에 대해 내화학성을 가지고 내열성이 유지되도록 하는 양으로 사용된다. 예를 들면, 경화 촉매는 이미다졸일 수 있다.
또한, 접착성 기재 필름층(130)은 추가적으로 필러를 포함할 수 있다. 예를 들면, 필러는 TiO2, 실리카, 구리 분말, 알루미나, 및 카본 블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
필러는 접착성 기재 필름층(130)의 수축 및 팽창을 추가적으로 방지할 수 있다. 또한, 기판 가공 공정 종료 후, 광열 변환층(120)에 광이 조사될 때 기판에 대해 추가적인 광 차단 효과가 있다.
접착성 기재 필름층(130)은 제조되고 일정 기간의 에이징을 거칠 수 있다. 예를 들면, 약 4일의 에이징을 거칠 수 있다. 이로 인해, 에폭시의 반응이 완전히 종결되며, 추후 접착성 기재 필름층(130) 상에 광열 변환층(120) 및 접착층(140)을 형성하거나, 기판 가공 공정에서 안정성이 향상된다.
접착성 기재 필름층(130)의 두께는 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛이고, 바람직하게는 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛이고, 더 바람직하게는 약 20 ㎛ 내지 약 30 ㎛이다. 접착층(140)의 두께가 약 10 ㎛ 미만인 경우, 물리적으로 충분한 강도를 얻기 어려우며 광열 변환층(120) 및 접착층(140)을 지지하기 어려울 수 있으며, 접착층의 경화시에 발생하는 수축에 영향을 받을 수 있다. 또한, 접착성 기재 필름층(130)의 두께가 약 50 ㎛를 초과하는 경우, 코팅 시 용매의 증발이 어려우며, 필름 표면에 불규칙한 구멍이 생성될 수 있고, 용매가 잔존하는 경우 접착 필름의 물성에 영향을 미칠 수 있다.
제1 라이너(110) 및 제2 라이너(150)는 각각 접착층(140) 및 광열 변환층(120)을 지지하고 보호하는 역할을 한다. 이러한 제1 라이너(110) 및 제2 라이너(150)는 접착 필름 사용시 제거된다.
제1 라이너(110) 및 제2 라이너(150)는 실리콘 코팅된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 접착층(140) 및 광열 변환층(120)을 지지하고 보호할 수 있는 재료이면 충분하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접착 필름의 제조 공정은 다음과 같다.
제1 라이너 상에 접착성 기재 필름층(130)을 형성한다. 이후 제2 라이너를 롤 투 롤 방식으로 상기 접착성 기재 필름층(130) 상에 라미네이션 할 수 있다.
이후 제2 라이너를 제거하면서, 상기 접착성 기재 필름층(130) 상에 실리콘계 접착층(140)을 직접 형성하고, 상기 접착층(140) 상에 제3 라이너를 라미네이션 할 수 있다.
이어서, 제1 라이너를 제거하면서, 접착성 기재 필름층(130)의 다른 일면에 광열 변환층(120)을 직접 형성하고, 상기 광열 변환층(120) 상에 제4 라이너를 라미네이션 할 수 있다. 즉, 공정 상 광열 변환층(120) 상의 제4 라이너와 접착층(140) 상의 제3 라이너가 각각 도 1의 제1 라이너(110) 및 제2 라이너(150)가 된다.
하지만, 본 발명의 접착 필름의 제조 공정은 이에 한정되지 않으며, 필름 형태의 접착성 기재 필름층(130) 양면에 각각 광열 변환층(120) 및 접착층(140)을 형성하는 방법이면 충분하다.
기판과 지지체 사이에 액상의 접착물질과 액상의 광열 변환 물질을 사용하는 경우, 지지체 상에 광열 변환 물질을 도포하고 경화하여 광열 변환층을 형성하는 공정과 가공대상 기판상에 접착물질을 도포하고 경화하여 접착층을 형성하는 공정이 각각 필요하다. 이후 진공 하에서 접착층과 광열 변환층을 결합시키는 공정이 필요하다. 즉, 액상의 물질을 사용하는 경우, 코팅 시간, 경화 시간, 결합 시간이 소요된다.
반면에, 본 발명에 따른 필름 형태의 접착 필름을 사용하는 경우, 제1 라이너를 제거하고 접착층을 기판에 부착하고, 제2 라이너를 제거하고 광열 변환층을 지지체에 부착하는 공정이면 충분하다. 따라서, 본 발명은 공정의 소요시간을 현저히 절감할 수 있으며, 도포 공정, 경화 공정, 진공 공정 등에 필요한 비용 등을 절감할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 접착 필름을 사용한 기판의 가공 공정을 도시한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 접착 필름에서, 제1 라이너를 제거하고 광열 변환층(120)을 지지체(200)에 부착하고, 제2 라이너를 제거하고 접착층(140)을 기판(300)에 부착한다. 이때, 광열 변환층(120)과 지지체(200) 사이의 밀착성이 높아지도록, 약 40 ℃ 내지 약 80 ℃에서 수행되는 것이 바람직하다.
지지체(200)는 본 발명에 사용되는 레이저와 같은 방사 에너지를 투과시킬 수 있는 재료이며, 이 재료는 기판(300)을 평탄한 상태로 유지하고, 가공 및 이송 동안 파괴되지 않도록 하기 위해 필요하다. 이러한 지지체(200)는 경질이고, 투광성인 것이 바람직하다.
지지체(200)의 투광성은 광열 변환층(120)의 분해를 가능하게 하기 위해, 방사 에너지가 광열 변환층(120) 내로 투과되는 것을 방지하지 않는 한 제한되지 않는다. 그러나, 투과율은 예로서, 약 50% 이상인 것이 바람직하다.
그리고, 가공 동안 기판이 왜곡되는 것을 방지하기 위해, 지지체(200)는 충분히 높은 강성을 가지는 것이 바람직하며, 지지체(200)의 굴곡 강도는 바람직하게는 2 x 10-3(Pa·m3) 이상, 보다 바람직하게는 3 x 10-2(Pa·m3) 이상이다.
또한, 기판에 행해지는 공정 시 발생할 수 있는 열이력에 의한 손상을 방지하기 위해 지지체(200)는 충분한 내열성을 가지는 것이 바람직하며, 지지체(200)의 열변형 온도가 바람직하게는 550℃ 이상, 보다 바람직하게는 700℃이상이다.
지지체(200)는 예를 들면 유리일 수 있다. 또한, 광열 변환층(120) 같은 인접층에 대한 접착 강도를 향상시키기 위해, 지지체(200)는 필요시, 결합제 등으로 표면 처리될 수 있다.
이후, 광열 변환층(120), 접착성 기재 필름층(130) 및 접착층(140)을 포함하는 접착 필름을 사이에 두고 기판(300)과 지지체(200)를 고착시킨 후, 상기 기판(300)을 가공한다.
기판(300)은 지지체(200)에 고착되어 가공되고, 이후 지지체(200)로부터 분리되는 기판으로서, 예를 들면 웨이퍼 또는 플렉서블 표시장치용 기판일 수 있다.
일 예로서, 기판(300)은 실리콘 및 갈륨 비화물 같은 반도체 웨이퍼, 수정 웨이퍼, 사파이어 또는 유리를 포함할 수 있다. 이러한 기판(300)의 회로면이 접착층(140)과 접착될 수 있다. 이후, 기판(300)의 접착층(140)과 접착되지 않은 면을 그라인더 등을 통해 연삭하여, 박화된 기판으로 가공할 수 있다.
또 다른 예로, 기판(300)은 에폭시 몰드 웨이퍼 일 수 있다. 이러한 기판(300)은 몰드면이 접착층(140)과 접착될 수 있으며, 이후, 기판(300)의 접착층(140)과 접착되지 않은 면에 회로를 연결하기 위한 소정의 공정을 수행하여 완성된 기판으로 가공할 수 있다.
한편, 또 다른 일 예로서, 기판(300)은 플렉서블 기판으로 플라스틱 또는 금속 박막 등이 사용될 수 있다. 예를 들면, 기판(300)은 PI일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 유연한 특성을 갖는 재료로서, 플렉서블 표시장치용 기판으로 사용될 수 있는 재료면 충분하다.
예를 들어, '가공'은 기판(300)에 소자층을 형성하는 공정을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 소자층은 다수의 박막층 및 전기적 소자들로 이루어지며, 보다 자세하게는, 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
플렉서블 표시장치는 유기발광다이오드표시장치, 액정표시장치 및 전기영동표시장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 플렉서블 기판을 이용한 플렉서블 표시장치는 모두 포함할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 원하는 수준의 가공 이후, 레이저(400) 조사에 의한 지지체(200)와 가공된 기판(300)의 분리가 이루어진다. 레이저(400)는 지지체(200) 측으로부터 조사된다.
레이저(400)에 의한 방사 에너지를 광열 변환층(120)의 흡광제가 흡수하여, 열 에너지로 변환한다. 발생된 열 에너지는 광열 변환층(120)의 온도를 급격히 상승시키고, 온도는 광열 변환층(120)내 열분해성 수지의 분해를 초래한다. 열 분해에 의해 발생된 가스는 광열 변환층(120) 내에 공극층을 형성하고, 광열 변환층(120)을 두 부분으로 분할하며, 그에 의해 지지체(200)와 가공된 기판(300)이 분리된다.
광열 변환층(120) 내의 열분해성 수지는 레이저(400) 조사에 의해 분해되어 광열 변환층 자체를 분리시키도록 층 내측에 균열을 형성한다. 수지가 분해되어 생성되는 공기(Gas)는 결국 두 층의 사이로 진입하여 두 층을 분리시킨다. 따라서, 공기의 진입을 촉진하기 위해, 광열 변환층(120)의 가장자리부로부터 광열 변환층(120)의 내부로 레이저(400) 주사를 수행하는 것이 바람직하다.
광열 변환층(120)의 가장자리부로부터 레이저(400)를 사용하기 위해 가장자리부로부터 선형으로 왕복시키면서 레이저(400)를 인가하는 방법, 또는 대안적으로 축음기처럼 가장자리부로부터 중심으로 레이저(400)를 나선형으로 조사하는 방법이 사용될 수 있다.
레이저(400)는 일반적으로 약 300 내지 약 11,000nm, 바람직하게는 약 300 내지 약 2,000nm의 파장을 가지는 레이저이며, 그 구체적인 예는 1,064nm의 파장으로 광을 방출하는 YAG 레이저, 532nm의 파장의 제2 조화파 생성 YAG 레이저, 및, 780 내지 1,300nm의 파장의 반도체 레이저를 포함한다.
도 2c를 참조하면, 지지체(200) 제거 이후, 가공된 기판(300) 상의 접착성 기재 필름층(130) 및 접착층(140)이 제거된다. 접착성 기재 필름층(130) 및 접착층(140)의 제거를 위해, 가공된 기판(200)과 접착층(140) 사이의 접착력 보다 접착성 기재 필름층(130)과 보다 강한 접착력을 가지는 제거 테이프(500)가 사용되는 것이 바람직하다.
이러한 제거 테이프(500)는 접착성 기재 필름층(130) 상에 접착하도록 배치되며, 그 후 접착성 기재 필름층(130) 및 접착층(140)과 함께 박리되어, 가공된 기판(300)으로부터 접착성 기재 필름층(130) 및 접착층(140)을 제거할 수 있다.
도면에는 명확하게 도시되지 않았으나, 접착성 기재 필름층(130) 상에는 광열 변환층(120)이 분할된 후, 광열 변환층(120)의 일부가 남아 있을 수 있다. 이 또한 제거 테이프(500) 사용시 함께 제거된다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 지지체(200) 제거 이후, 접착성 기재 필름층(130) 및 접착층(140)의 제거를 위해, 제거 용액을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 광열 변환층이 일부 남아있는 접착성 기재 필름층(130) 및 접착층(140)을 제거 용액에 담가 이들을 제거할 수 있다. 바람직하게는, 접착층(140)은 제거 용액에 약 10초 내지 60초 침지될 수 있다.
또한, 이러한 제거 용액은 트랜스-1,2-디클로로에틸렌 및 하이드로플루오로에테르를 포함할 수 있다.
가공된 기판(200)의 크기 또는 면적이 큰 경우, 제거 테이프(500)로 한번에 접착성 기재 필름층(130) 및 접착층(140)의 제거가 어려울 수 있다. 하지만, 제거 용액을 사용하는 경우, 대면적의 접착성 기재 필름층(130) 및 접착층(140) 제거에 유리하다. 또한, 추가적인 외부의 물리적인 힘이 필요하지 않으며, 빠른 시간 안에 잔류물 없이 접착성 기재 필름층(130) 및 접착층(140)을 제거할 수 있는 효과가 있다.
이러한 본 발명에 따른 기판의 가공 방법은 미리 제조된 접착 필름을 사용함으로써, 기판 가공 시 용매가 필요하지 않아 친환경적이다. 또한, 미리 제조된 접착 필름을 사용하는 경우, 기판 가공시에 지지체 및 기판이 열 및 UV 등에 대한 노출을 감소할 수 있어, 추가적인 손상을 방지할 수 있다.
또한, 지지체 또는 기판에 접착 물질 또는 광열 변환 물질을 직접 도포하고 경화시키는 공정을 생략할 수 있어, 공정이 단순하여 공정 비용 및 시간을 절감할 수 있다. 나아가, 접착층 및 광열 변환층의 균일한 두께를 형성하는데 유리하며, 대면적의 기판 가공에서도 사용될 수 있다.
이하, 실험 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 하기 실험 실시예는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 즉, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실험 실시예로 인하여 한정 해석되어서는 안 된다.
제조예
제조예 1 - 접착성 기재 필름층의 제조
용매(MEK/EA) 40g을 준비하였다. 용매에 에폭시 수지 11g과 페놀 수지 경화제 9g을 투입하였다. 에폭시 수지와 페놀 수지 경화제의 비율은 당량을 기준으로 1:1이었다. 상기 용액을 교반기를 이용하여 30 RPM으로 15분간 교반하여 고상 에폭시 수지 및 페놀 수지를 완전하게 녹였다.
상기 용액에 고형분 80g의 엘라스토머 수지를 추가 투입하였다. 상기 용액을 동일한 교반기를 이용하여 30RPM으로 30분간 충분히 교반하였고, 에폭시/엘라스토머 혼합물을 형성하였다.
경화 촉매로서 이미다졸 0.1g을 별도의 용기에 분취한 후 용매(MEK/EA) 10g을 추가로 투입하여 완전하게 용해시켰다.
상기 용해된 이미다졸 용액을 준비된 에폭시/엘라스토머 혼합물에 투입하였다. 상기 용액을 동일한 교반기를 이용하여 30RPM으로 15분간 교반하였다.
준비된 용액을 진공펌프 및 진공 데시게이터를 이용하여 30분간 탈기(degassing)하여 혼합물을 형성하였다. 이후, 상기 혼합물을 250~300 메쉬 필터를 이용하여 필터링 하였다.
필터링된 용액을 50 ㎛두께의 양면이 실리콘으로 이형처리 된 PET 라이너 상에 코팅하였다. 코팅은 중박리면에 실시하였다. 130℃에서 2분 동안 건조 및 경화하였으며, 건조 후 도막의 두께는 25 ㎛가 되도록 하였다. 코팅된 필름을 롤 형식으로 감아서 준비하였다.
준비된 접착성 기재 필름층을 45℃의 숙성로에서 4일간 에이징을 실시하였다.
제조예 2 - 접착층의 제조
용매(Toluene/Xylene) 80g을 준비하였다. 용매에 벤조일 퍼옥사이드(BPO) (Pergan)를 투입하였다. 투입량은 후에 첨가하는 라디칼 경화형 실리콘 수지의 고형분 대비 3.5 중량%였다. 교반기를 이용하여 10 RPM으로 15분간 교반하여 BPO를 완전하게 용해시켰다.
용해된 BPO 용액에 실리콘 수지 Q2-7406 (Dow corning, 56.5wt%)를 100g을 투입하고 다시 30분간 동일하게 교반하였다. 상기 용액을 진공펌프 및 진공 데시게이터를 이용하여 30분간 탈기하여 혼합물을 형성하였다. 이후 상기 혼합물을 250~300 메쉬 필터를 이용하여 필터링 하였다.
필터링된 용액을 제조예 1에서 준비된 접착성 기재 필름층 상에 코팅하였다. 180℃에서 2분 동안 건조 후 도막의 두께가 30 ㎛가 되도록 코팅하였다. 도막의 건조 후에는 불소처리 된 50 ㎛의 이형 PET 라이너를 합지한 후 롤 형식으로 감아서 준비하였다.
제조예 3 - 광열 변환층의 제조
240nm의 입자크기를 가지는 카본 블랙(Cancarb사) 6중량%, 240nm의 입자크기를 가지는 티타니아(Titania, Huntsman) 4중량% 및 분산제 (BYK Chemie Japan Co., Ltd.) 1중량%를 메틸에틸케톤(MEK, 삼전화학) 75중량%에 첨가하고, 초음파분산기를 이용하여 30분간 분산하여 흡광제가 분산된 용액을 제조하였다. 1,000,000g/mol 중량 평균 분자량을 가지며 10mgKOH/g이상의 COOH/OH작용기를 포함하는 PSA가 아닌 고분자량 아크릴 폴리머 탄성체 7중량%와 500,000g/mol 중량 평균 분자량을 가지며 5mgKOH/g이상의 COOH/OH작용기를 포함하는 역시 PSA가 아닌 저분자량 아크릴 폴리머 탄성체 7중량%를 혼합하고, 교반기를 통해 30분간 교반하여 열분해성 수지를 제조하였다. 열분해성 수지를 흡광제가 분산된 용액에 첨가한 후 20분간 다시 교반하였다. 이후, 혼합물이 코팅하기 적합한 점도(200CPS ~ 5,000CPS)가 되도록 메틸에틸케톤(MEK)을 추가하였다.
상기 용액을 제조예 1에서 준비된 접착성 기재 필름층 상에 코팅하였다. 단, 접착층이 코팅된 면의 반대면에 코팅하며 코팅 전 접착성 기재 필름층의 PET 라이너를 벗기고 코팅하였다. 90℃에서 1분 동안 건조 후 도막의 두께가 10 ㎛가 되도록 코팅하며 건조하였다.
이후 접착 필름을 45℃ 오븐에서 15 시간 에이징하여 접착 필름을 완성하였다.
실시예
상기 제조예 1에서, 각 성분의 종류 및 함량을 하기 표와 같이 적용하여 접착 필름을 제조하였다. 각 실시예의 성분 및 그 함량은 하기 표 1과 같다.
[표 1]
Figure pat00001
*표시는 본 발명이 아님.
상기 표에서 사용된 물질은 하기와 같다.
다관능성 에폭시 수지: YDCN-500-4P(KUKDO), YDCN-500-8P(KUKDO), KDCP-100(KUKDO), KDCP-150(KUKDO) 및 KDCP-200(KUKDO).
Figure pat00002
이관능성 에폭시 수지: YD-011(KUKDO), YD-012(KUKDO), YD-017(KUKDO)
Figure pat00003
결정성 에폭시 수지: YX4000H(Mitsubishi Chemical Corporation), YSLV-80XY(Nippon Steel & Sumitomo Metal) 또는 YSLV-120TE(Nippon Steel & Sumitomo Metal)
Figure pat00004
코어-쉘 유형 에폭시 수지: MX-136(Kaneka), MX-138(Kaneka) 및 B-tough-A3(Croda), YP-50(KUKDO)
경화제(Phenolic Novolac): KPH-2001(Kolon), TD2131(DIC Corporation), MEH-7800-SS(MEIWA) 및 MEH-7800-4S(MEIWA), MEH-800-SSKC(MEIWA)
엘라스토머(Mw: 30만 ~ 100만): NBR(Acrylonitrile 40%, 금호석유화학), WS-023(Nagase Chemtex), SG-708-6(Nagase Chemtex), SG-P3-TEA(Nagase chemtex)
경화 촉매(Imidazole): 2PZ-CN(Shikoku), 2PZ-PW(Shikoku), 2PHZ-PW(Shikoku)
필러: CUSP03(JoinM), CUSP05(JoinM), Sterlling1120(Cabot), Thermax N990(Cancab), TR72(Huntsman) 및 TR92(Huntsman), R972, SO31R
분산제: BYK111(BYK), DISPERBYK-161(BYK), BYK2131(BYK), BYK2150(BYK), KD6(Croda), KD8(Croda), KD9(Croda)
실시예 1 내지 실시예 9의 실험 결과를 하기 표 2에서 나타내었다.
[표 2]
Figure pat00005
상기 표 2를 참조하면, 바인더 수지가 적용되지 않는 실시예 1에서, 에폭시 수지 단독으로는 매우 깨지기 쉬우며, 코팅이 어렵고, 필름화 자체가 불가함을 확인하였다. 또한, 실시예 9와 같이 다관능성 에폭시 수지의 비율이 없는 경우에도, 필름이 매우 깨지시 쉬우며 필름화되지 않았다.또한, 에폭시 수지가 포함되지 않은 실시예 2 및 실시예 3의 경우 내화학성이 부족하여 광열 변환층 코팅 시 접착성 기재 필름층이 용해되었다. 또한, 실시예 7과 같이, 에폭시 수지를 포함하더라도 다관능성 에폭시 수지가 너무 적은 경우에 에폭시의 경화도가 낮아 메틸에틸케톤(MEK)과 같은 용매에 충분한 내화학성을 가지지 못하는 것을 확인하였다.
한편, 실시예 4 및 실시예 5를 참조하면, 필러를 추가적으로 포함하는 경우, 필름에 강성을 부여하며 수축을 억제할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 다음의 청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 범위도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
110: 제1 라이너; 120: 광열 변환층; 130: 접착성 기재 필름층; 140: 접착층; 150: 제2 라이너; 200: 지지체; 300: 기판; 400: 레이저; 500: 제거 테이프

Claims (12)

  1. 접착 필름으로서,
    접착층;
    흡광제 및 열분해성 수지를 포함하는 광열 변환층;
    상기 접착층 및 상기 광열 변환층 사이에 배치된 접착성 기재 필름층
    을 포함하고,
    상기 접착성 기재 필름층은 다관능성 에폭시 수지, 바인더 수지, 경화제 및 경화 촉매를 포함하는, 접착 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 실리콘계 접착층인, 접착 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열분해성 수지는 -COOH 또는 -OH 작용기를 가지고, 서로 다른 중량 평균 분자량을 가지는 2종의 아크릴계 수지를 포함하는, 접착 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접착성 기재 필름층은 상기 접착층 및 상기 광열 변환층 모두에 접착성을 가지는, 접착 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경화제는 페놀 경화제인, 접착 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 50만 내지 150만의 중량 평균 분자량을 가지는 엘라스토머 수지인, 접착 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 아크릴 또는 고무를 기초로 하는 엘라스토머 수지인, 접착 필름.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 사슬에 에폭시 기를 가지는, 접착 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 접착성 기재 필름층은 필러를 추가로 포함하는, 접착 필름.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 필러는 TiO2, 실리카, 구리 분말, 알루미나, 및 카본 블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 접착 필름.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 접착성 기재 필름층의 에폭시 수지:바인더 수지의 중량비는 25:75 내지 55:45인, 접착 필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 접착성 기재 필름층의 경화 촉매는 이미다졸인, 접착 필름.
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