KR20210046382A - 접착 필름 - Google Patents

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KR20210046382A
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adhesive layer
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film
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KR1020190130024A
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황교성
양용석
슌스케 슈즈키
šœ스케 슈즈키
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

본 발명은, 접착 필름으로서, 흡광제 및 열분해성 수지를 포함하는 광열 변환층; 상기 광열 변환층 상에 배치되는 제1 접착층; 상기 제1 접착층 상에 배치되는 베이스 필름층; 및 상기 베이스 필름층 상에 배치되는 제2 접착층을 포함하고, 상기 제1 접착층 및 상기 제2 접착층은 실리콘계 접착제를 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 방지하는 접착 필름을 제공하는데 다른 목적이 있다.
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, 흡광제 및 열분해성 수지를 포함하는 광열 변환층; 상기 광열 변환층 상에 배치되는 제1 접착층; 상기 제1 접착층 상에 배치되는 베이스 필름층; 및 상기 베이스 필름층 상에 배치되는 제2 접착층을 포함하고, 상기 제1 접착층 및 상기 제2 접착층은 실리콘계 접착제를 포함한다.
상기 제1 접착층 및 상기 제2 접착층 중 하나 이상은 벤조일 퍼옥사이드 경화제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제1 접착층 및 상기 제2 접착층 중 하나 이상은 TiO2를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제1 접착층 및 상기 제2 접착층 중 하나 이상은 라디칼 경화형 실리콘계 접착제 또는 부가 경화형 실리콘계 접착제를 포함할 수 있다.
상기 제1 접착층은 부가 경화형 실리콘계 접착제를 포함하고, 상기 제2 접착층은 라디칼 경화형 실리콘계 접착제를 포함할 수 있다.
상기 제2 접착층과 상기 베이스 필름층 사이에 배치되는 프라이머층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 베이스 필름층은 PI 필름일 수 있다.
상기 베이스 필름층은 접착 필름의 측면에서 돌출부를 가질 수 있다.
상기 열분해성 수지는 -COOH 또는 -OH 작용기를 가지고, 서로 다른 중량 평균 분자량을 가지는 2종의 아크릴계 수지를 포함할 수 있다.
상기 베이스 필름의 적어도 일 면 상에 배치된 금속층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 금속층은 구리, 알루미늄, 텅스텐, 은, 금, 크롬 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함할 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 우수하다. 또한, 본 발명에 따른 접착 필름은 가공 대상 기판을 지지체 상에 고착하고, 박리하는 공정을 단순화하여 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접착 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접착 필름의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 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), 제1 접착층(130), 베이스 필름층(140), 제2 접착층(150) 및 제2 라이너(160)를 포함한다.
본 발명의 접착 필름은 필름 형태이며, 강성의 베이스 필름층(140)의 양면에 각각 제1 접착층(130) 및 제2 접착층(150)이 형성되고, 제1 접착층(130)과 광열 변환층(120) 이 접촉하여 형성된다.
즉, 본 발명은 지지체와 가공 대상인 기판에 직접 액상의 물질을 도포하는 것이 아니라, 접착 필름으로서 복수의 층을 가지는 구조를 가지는 하나의 필름으로 형성되는 것이다. 추후 기판의 가공 공정 시에, 이러한 제2 접착층(150)은 기판에 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 제1 접착층(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 제1 접착층(130), 베이스 필름층(140) 및 접착층(150)의 제거 공정 시에 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, 상위접착층이 자재에 직접 영향을 줄 수 있으며, 흡광제로 인한 레이저 차단 성능이 저하될 수 있다. 또한, 광열 변환층(120)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 낮으며 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 발명에 따른 광열 변환층(120)은 필름 형태로 형성되어, 그 두께 조절이 용이하며, 기판 및 그 위에 형성된 회로 또는 소자를 보호하는데 보다 유리하다. 또한, 이러한 광열 변환층(120)은 지지체에 대해 150 gf/25mm 내지 1600 gf/25mm 의 접착력을 가질 수 있다.
본 발명의 접착 필름은 광열 변환층(120), 제1 접착층(130), 및 제2 접착층(150)을 지지하는 베이스 필름층(140)을 포함한다. 베이스 필름층(140)은 경질의 필름일 수 있다.
경질의 베이스 필름층(140)은 기판의 가공 공정 종료 후에 광열 변환층(120)이 레이저 조사를 통해 분리된 후, 기판으로부터 남아있는 제1 접착층(130), 및 제2 접착층(150)의 제거를 용이하게 할 수 있다.
베이스 필름층(140)은 PI 필름일 수 있다. 베이스 필름층(140)은 우수한 내열성과 낮은 CTE를 가질 수 있다. 바람직하게는, 베이스 필름층(140)은 CTE 값이 약 25 ppm 이하 일 수 있다.
베이스 필름층(140)의 두께는 약 25 ㎛ 내지 약 75 ㎛이고, 바람직하게는 약 30 ㎛ 내지 약 70 ㎛이고, 더 바람직하게는 약 35 ㎛ 내지 약 50 ㎛이다. 광열 변환층(120)의 두께가 약 25 ㎛ 미만인 경우, 베이스 필름층(140)이 너무 얇아 코팅 공정 시 코팅 성이 저하되며 조절이 어려운 문제점이 있다. 또한, 베이스 필름층(140)의 두께가 약 75 ㎛를 초과하는 경우, 접착 필름의 두께가 전체적으로 두꺼워지며 강성이 되기 때문에 기판 및 지지체에 대한 라미네이션 또는 접착 성능이 감소한다.
도면에는 도시되어 있지 않지만, 베이스 필름층(140)은 접착 필름의 측면에서 돌출부를 가질 수 있다. 베이스 필름층(140)이 돌출부를 가지는 경우, 기판 가공 공정 종료 후, 광열 변환층(120)으로부터 지지체를 제거한 후, 접착 필름 제거시에 돌출부를 잡아당김으로써, 접착 필름의 제거가 이루어질 수 있다. 별도의 제거 테이프의 사용 없이 접착 필름을 제거함으로써, 공정이 보다 간단하고 효율적으로 이루어질 수 있다.
제1 접착층(130)은 베이스 필름층(140)과 광열 변환층(120)을 접착시키기 위해 사용된다. 제1 접착층(130)을 생략하고, 광열 변환층(120)과 베이스 필름층(140)을 직접 결합하는 경우, 약 230 ℃ 이상의 온도에서 박리가 일어날 수 있는 문제점이 있다.
제1 접착층(130)은 광열 변환층(120)과 베이스 필름층(140)의 라미네이션 성능을 향상시킬 수 있으며, 고온에서 광열 변환층(120)과 베이스 필름층(140)의 접착력을 높여 고온 공정이 가능하게 한다. 즉, 제1 접착층(130)은 광열 변환층(120)과 접하는 층으로 접착력이 우수하다.
한편, 제2 접착층(150)은 기판을 고착하기 위해 사용된다. 광열 변환층(120)의 분해에 의한 기판과 지지체의 분리 이후, 제2 접착층(150)과 접착된 기판이 얻어진다. 따라서, 제2 접착층(150)은 박리 등에 의해 기판으로부터 쉽게 분리되어야 한다. 이러한 제2 접착층(150)은 베이스 필름층(140) 상에 형성된 필름 형태로서, 기판 상에 직접 도포되는 광경화성 접착제가 아니다.
제1 접착층(130) 및 제2 접착층(150) 중 하나 이상은 실리콘계 접착제를 포함할 수 있다. 즉, 제1 접착층(130) 및 제2 접착층(150) 중 하나 이상은 실리콘계 접착층일 수 있다.
바람직하게는, 제1 접착층(130) 및 제2 접착층(150) 중 하나 이상은 상기 실리콘계 접착층의 접착제는 라디칼 경화형 실리콘계 접착제, 또는 부가 경화형 실리콘계 접착제를 포함할 수 있다.
부가 경화형 실리콘계 접착제는 높은 접착력을 가지며, 라디칼 경화형 실리콘계 접착제는 부가 경화형 실리콘계 접착제 보다 높은 내열성을 가질 수 있다. 따라서, 특히 바람직하게는, 제1 접착층(130)은 부가 경화형 실리콘계 접착제를 포함하고, 제2 접착층(150)은 라디칼 경화형 실리콘계 접착제를 포함할 수 있다. 이때, 제1 접착층(130)은 앵커제를 더 포함할 수 있다.
기판 가공 공정, 특히 반도체 제조 공정에서는, 고온의 조건에서 안정성이 우수한 접착 필름이 요구된다. 하지만, 예를 들면, 아크릴계 접착층의 경우, 내열성에 한계가 있으며, 200℃ 이상의 온도가 필요한 반도체 제조 공정에서는 적용이 불가능하다. 아크릴계 접착층은 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 고온의 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 기판과 접착된 제2 접착층(150)을 부드럽게 제거 가능하게 하며, 기판 상의 소자의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 기판 가공 공정이 종료된 후, 제1 접착층(130), 베이스 필름층(140) 및 제2 접착층(150)을 박리 시에 고온을 사용할 수 있으며, 이로 인해 기판 상에 잔류물이 남지 않도록 할 수 있다.
구체적으로는, 제2 접착층(150)에 실리콘계 접착제를 사용하는 경우, 150℃ 이상의 높은 온도에서도 접착제가 기재에서 떨어져 분리되는 투-본드 없이 약 40gf/25mm의 적은 힘만으로도 접착 필름의 제거가 가능하다. 60 ℃ 내지 100 ℃ 에서는 약 200~300gf/25mm정도의 힘으로 접착 필름의 제거가 가능하다. 아크릴계 접착제의 경우 높은 온도에서 응집력이 낮아지기 때문에 이와 같은 방식으로 제거하는 것이 불가능하다. 아크릴계 접착제는 고온에서 잔여물을 남기며 접착층 자체가 녹거나 찢어질 수 있다.
제1 접착층(130) 및 제2 접착층(150) 중 하나 이상은 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.
제1 접착층(130) 및 제2 접착층(150) 중 하나 이상 내의 경화제의 함량은 접착층의 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 접착층의 표면에 문제가 생길 수 있다.
제1 접착층(130) 및 제2 접착층(150) 중 하나 이상은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 실리콘계 접착층 내에서 수분을 제거하는 역할을 한다. 즉, 첨가제가 접착층 내의 수분을 제거함으로써, 접착층의 경화 효율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 접착층의 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.
제1 접착층(130) 및 제2 접착층(150) 중 하나 이상 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.
제1 접착층(130) 및 제2 접착층(150) 중 하나 이상 내의 첨가제의 함량은 각 접착층의 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, 접착층의 표면에 문제가 생기거나, 접착력이 낮아질 수 있다.
제1 접착층(130) 의 두께는 약 25 ㎛ 내지 약 45 ㎛이고, 바람직하게는 약 30 ㎛ 내지 약 40 ㎛이고, 더 바람직하게는 약 30 ㎛이다.
제1 접착층(130)의 두께가 약 25 ㎛ 미만인 경우, 장시간의 고온 공정시 낮은 접착력으로 인하여, 층간 박리가 일어날 우려가 있다. 또한, 제1 접착층(130)의 두께가 약 45 ㎛를 초과하는 경우, 건조 및 경화과정에서 용매가 증발하면서 제1 접착층(130) 표면에 불량을 야기할 수 있다.
한편, 제2 접착층(150) 의 두께는 약 5 ㎛ 내지 약 100 ㎛이고, 바람직하게는 약 20 ㎛ 내지 약 60 ㎛이고, 더 바람직하게는 약 20 ㎛ 내지 약 50 ㎛이다.
제2 접착층(150)의 두께가 약 5 ㎛ 미만인 경우, 낮은 접착력으로 인하여, 장치의 왜곡이 심할 경우 층간 박리가 일어날 우려가 있다. 또한, 제2 접착층(150)의 두께가 약 100 ㎛를 초과하는 경우, 제2 접착층(150) 형성시 건조 효율이 떨어져 용매가 잔존할 우려가 있으며, 제2 접착층(150)의 응집력이 저하되어 잔류물이 남을 수 있고, 제2 접착층(150)의 소프트한 특성으로 인해 기판 가공 공정 시 고정이 어려울 수 있다.
도면에는 도시되어 있지 않으나, 제1 접착층(130) 및 제2 접착층(150) 중 하나 이상과 접하는 면에서 베이스 필름층(140) 상에 프라이머층이 배치될 수 있다. 프라이머층은 제1 접착층(130) 또는 제2 접착층(150)과 베이스 필름층(140)의 결합력을 강화시킬 수 있다.
프라이머층은 라디칼 경화형 실리콘계 접착제를 포함하는 접착층과 베이스 필름층 사이에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 프라이머층은 제2 접착층(150)과 베이스 필름층(140) 사이에 배치될 수 있다. 제1 접착층(130)은 부가 경화형 실리콘계 접착제를 포함할 수 있으며, 앵커제를 더 포함할 수 있고, 앵커제는 프라이머의 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1 접착층(130)과 베이스 필름층(140) 사이에는 프라이머층이 생략될 수 있다.
프라이머층은 베이스 필름층(140) 상에 형성되며, 부가 경화형 수지, 백금 촉매 및 가교결합제를 포함할 수 있다. 프라이머층은 제1 접착층(130) 또는 제2 접착층(150)의 도포 전에 베이스 필름층(140) 상에 도포되고 약 140℃ 이상의 온도에서 경화될 수 있다.
프라이머층의 두께는 약 50 nm 내지 약 500 nm이고, 바람직하게는 약 50 nm 내지 약 300 nm이고, 더 바람직하게는 약 100 nm 내지 약 300 nm이다.
프라이머층의 두께가 약 100 nm 미만인 경우, 우려가 있다. 또한, 접착층의 두께가 약 500 nm를 초과하는 경우, 접착층의 내열성에 영향을 주어 공정 불량을 야기할 수 있다.
제1 라이너(110) 및 제2 라이너(160)는 각각 광열 변환층(120) 및 제2 접착층(150)을 지지하고 보호하는 역할을 한다. 이러한 제1 라이너(110) 및 제2 라이너(160)는 접착 필름 사용시 제거된다.
제1 라이너(110) 및 제2 라이너(160)는 실리콘 코팅된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 접착 필름을 지지하고 보호할 수 있는 재료이면 충분하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접착 필름의 제조 공정은 다음과 같다.
베이스 필름층(140) 상에 프라이머 층을 코팅한다. 이후, 프라이머 층이 코팅된 베이스 필름층(140) 상에 제2 접착층(150)을 형성하고, 제2 접착층(150) 상에 제2 라이너(160)를 부착한다. 이후, 제2 접착층(150)이 형성된 면과 반대 면에서 베이스 필름층(140) 상에 제1 접착층(130)을 형성한다.
제1 라이너(110) 상에 필름 형태의 광열 변환층(120)을 형성한다. 이후, 베이스 필름층(140) 상에 형성된 제1 접착층(130)과 광열 변환층(120)을 롤 투 롤 (roll to roll) 방식으로 라미네이션 한다.
하지만, 본 발명의 접착 필름의 제조 공정은 이에 한정되지 않으며, 접착 필름의 복수의 층이 적층되도록 하는 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, 제2 라이너를 제거하고 제2 접착층을 기판에 부착하고, 제1 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.
이어서, 도 2를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 접착 필름을 설명한다. 앞서 설명한 점착 필름과 중복되는 내용은 생략할 수 있으며, 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접착 필름의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 접착 필름은, 순차적으로 적층된 제1 라이너(110), 광열 변환층(120), 제1 접착층(130), 베이스 필름층(140), 금속층(170), 제2 접착층(150) 및 제2 라이너(160)를 포함한다.
도 2에서는 금속층(170)이 베이스 필름층(140)과 제2 접착층(150) 사이에 배치되는 구성을 도시하였으나, 금속층(170)은 베이스 필름층(140)의 적어도 일 면 상에 배치되면 충분하다. 즉, 금속층(170)은 베이스 필름층(140)과 제1 접착층(130) 사이, 및/또는 베이스 필름층(140)과 제2 접착층(150) 사이에 배치될 수 있다.
금속층(170)은 기판 가공 공정 후에 광열 변환층(120)에 레이저 조사 시 누설되는 레이저를 차단하고, 레이저가 기판의 소자에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
금속층(170)은 베이스 필름층(140) 상에 증착되어 형성될 수 있다. 바람직하게는, 금속층(170)은 구리, 알루미늄, 텅스텐, 은, 금, 크롬 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함한다.
금속층(170)의 두께는 약 100 nm 내지 약 1 ㎛이고, 바람직하게는 약 100 nm 내지 약 500 nm이고, 더 바람직하게는 약 100 nm 내지 약 300 nm이다. 금속층(170)의 두께가 약 100 nm 미만인 경우, 누설되는 레이저를 차단하는 성능이 저하될 수 있다. 또한, 금속층(170)의 두께가 약 1 ㎛를 초과하는 경우, 프라이머 층 또는 접착층과의 상용성이 낮아지며 투-본드(two-bond)가 발생할 우려가 있다.
프라이머층 및 금속층(170)이 베이스 필름층(140)의 같은 표면 상에 위치하는 경우, 베이스 필름층(170) 상에 금속층(170)이 증착되고, 금속층(170) 상에 프라이머층이 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 접착 필름의 제조 공정은 다음과 같다.
베이스 필름층(140) 상에 금속층(170)을 증착한다. 이후, 금속층(170)이 코팅된 베이스 필름층(140) 상에 제2 접착층(150)을 형성하고, 제2 접착층(150) 상에 제2 라이너(160)를 부착한다. 이후, 제2 접착층(150)이 형성된 면과 반대 면에서 베이스 필름층(140) 상에 제1 접착층(130)을 형성한다.
제1 라이너(110) 상에 필름 형태의 광열 변환층(120)을 형성한다. 이후, 베이스 필름층(140) 상에 형성된 제1 접착층(130)과 광열 변환층(120)을 롤 투 롤 (roll to roll) 방식으로 라미네이션 한다.
하지만, 본 발명의 접착 필름의 제조 공정은 이에 한정되지 않으며, 접착 필름의 복수의 층이 적층되도록 하는 방법이면 충분하다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 접착 필름을 사용한 기판의 가공 공정을 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명에 따른 접착 필름에서, 제1 라이너를 제거하고 광열 변환층(120)을 지지체(200)에 부착하고, 제2 라이너를 제거하고 제2 접착층(150)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), 제1 접착층(130), 베이스 필름층(140), 및 제2 접착층(150)을 포함하는 접착 필름을 사이에 두고 기판(300)과 지지체(200)를 고착시킨 후, 상기 기판(300)을 가공한다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 접착 필름은 금속층 및/또는 프라이머층을 추가로 포함할 수 있다.
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 접착층과 접착될 수 있다. 이후, 기판(300)의 접착층과 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 접착층과 접착될 수 있으며, 이후, 기판(300)의 접착층과 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 3b를 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 3c를 참조하면, 지지체(200) 제거 이후, 가공된 기판(300) 상의 제1 접착층(130), 베이스 필름층(140) 및 제2 접착층(150)이 제거된다. 제1 접착층(130), 베이스 필름층(140) 및 제2 접착층(150)의 제거를 위해, 가공된 기판(300)과 제2 접착층(150) 사이의 접착력 보다 제1 접착층(130)과 보다 강한 접착력을 가지는 제거 테이프(500)가 사용되는 것이 바람직하다.
이러한 제거 테이프(500)는 제1 접착층(130) 상에 접착하도록 배치되며, 그 후 제1 접착층(130), 베이스 필름층(140) 및 제2 접착층(150)과 함께 박리되어, 가공된 기판(300)으로부터 제1 접착층(130), 베이스 필름층(140) 및 제2 접착층(150)을 제거할 수 있다.
도면에는 명확하게 도시되지 않았으나, 제1 접착층(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.
도 3d를 참조하면, 베이스 필름층(140)이 강성을 가지기 때문에, 제1 접착층(130), 베이스 필름층(140) 및 제2 접착층(150)을 제거 시에 제거 테이프 없이 베이스 필름층(140)을 잡아당김으로써 제1 접착층(130), 베이스 필름층(140) 및 제2 접착층(150)을 제거할 수 있다.
이때, 베이스 필름층(140)은 접착 필름의 측면에서 돌출되도록 형성될 수 있다. 즉, 베이스 필름층(140)이 돌출부를 가지며, 이를 통해 제1 접착층(130), 베이스 필름층(140) 및 제2 접착층(150)이 제거될 수 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.
실시예 1
제조예 1 - 베이스 필름층
25 ㎛의 PI 필름(GF-100; SK Kolon PI)을 준비하였다. PI 필름 상에 프라이머 수지(7499; Dow), 가교결합제(7387; Dow) 및 백금 촉매(4000; Dow)를 포함하는 프라이머층을 형성하였다.
제조예 2 - 제1 접착층의 제조
용매(Toluene) 80g을 준비하였다. 용매에 실리콘 수지(SG6501A; KCC) 100g을 투입하였다. 상기 용액에 백금 촉매(GF-100; KCC) 2g을 투입하고 앵커제(SC0050S; KCC)를 실리콘 수지의 중량을 기준으로 0.7 중량%로 첨가하였다. 교반기를 이용하여 12 RPM으로 30분간 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 1의 PI 필름 상에서 건조 후의 도막의 두께가 30 ㎛가 되도록 코팅하였다. 80 ℃에서 1분 동안 용매 건조 후, 160 ℃에서 2분간 경화시켰다.
제조예 3 - 제2 접착층의 제조
용매(Toluene/Xylene) 80g을 준비하였다. 용매에 벤조일 퍼옥사이드(BPO, PEROXAN BD-Paste 50 SI; Pergan)를 투입하였다. 투입량은 후에 첨가하는 실리콘 수지 및 실록산 폴리머의 고형분 대비 3.5 중량%였다. BPO 용액에 TiO2를 후에 첨가하는 실리콘 수지의 고형분 대비 5 중량%로 첨가하였다. 교반기를 이용하여 10 내지 15 RPM으로 15분간 교반하여 BPO를 완전하게 용해시키며 TiO2를 분산시켰다.
용해된 BPO 용액에 실리콘 수지(7355; Dow) 100 g과 실록산 폴리머(7450; Dow) 50 g을 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 PI 필름 상에서 제조예 2에서 제1 접착층이 형성되지 않는 면에 건조 후의 도막의 두께가 30 ㎛가 되도록 코팅하였다. 80 ℃에서 1분 동안 용매 건조 후, 185 ℃에서 3분간 경화시켰다.
제조예 4 - 광열 변환층의 제조
240nm의 입자크기를 가지는 카본 블랙(Cancarb) 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 2에서 준비된 제1 접착층 상에 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 2
PI 필름 상에는 300nm 두께로 구리를 증착시켜 베이스 필름층을 준비한 것 외에 실시예 1과 동일하게 접착 필름을 제조하였다.
비교예 1
제1 라이너 상에 도포하고 건조하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 광열 변환층을 제조하였다. 제2 라이너 상에 아크릴계 접착제를 포함하는 접착층(3M사, ATT4025)을 형성하고, 광열 변환층과 접착층을 롤 투 롤 공정을 통해 라미네이션하여 접착 필름을 제조하였다.
비교예 2
실시예 1에서 제1 접착층을 생략하고, PI 필름 상에 광열 변환층을 직접 라이네이션 시킨 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 접착 필름을 제조하였다.
실험예 1 - 내열성 및 박리 잔여물 평가
실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2를 230℃에서 2시간 유지하여 그 내열성을 시험하였다.
한편, 박리 잔여물을 평가하기 위해, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2를 Si 웨이퍼에 접착한 후 200℃에서 1시간 동안 에이징하고, 비교예 1은 제거 테이프를 사용하여 접착 필름을 제거하였고, 실시예 1 및 비교예 2는 PI 필름을 잡아 당김으로써 접착 필름을 제거하였으며, 그 결과를 확인하였다.
실험 결과는 하기 표 1과 같다.
[표 1]
Figure pat00001
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 접착층이 아크릴계 접착제를 포함하는 경우, 내열성이 부족하여 고온의 공정에서 접착력을 유지하기가 어렵고, 잔여물이 남는 문제점이 있다. 또한, 제1 접착층이 생략되는 경우, 광열 변환층과 베이스 필름층의 박리가 발생할 수 있음을 확인할 수 있다.
실험예 2 - 레이저 차단 효과
레이저 차단 효과를 시험하기 위해, 유리와 유리를 중첩시킨 대조군과 유리와 유리 사이에 실시예 1 또는 실시예 2를 배치하고 1064nm의 레이저를 조사하였다.
그 결과는 하기 표 2와 같다.
[표 2]
Figure pat00002
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1에서도 거의 모든 레이저가 차단되는 것을 확인할 수 있다. 다만, 금속층이 추가된 실시예 2에서는 실시예 1보다 개선된 레이저 차단 효과가 있는 것을 확인할 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: 제1 접착층; 140: 베이스 필름층; 150: 제2 접착층; 160: 제2 라이너; 200: 지지체; 300: 기판; 400: 레이저; 500: 제거 테이프

Claims (11)

  1. 접착 필름으로서,
    흡광제 및 열분해성 수지를 포함하는 광열 변환층;
    상기 광열 변환층 상에 배치되는 제1 접착층;
    상기 제1 접착층 상에 배치되는 베이스 필름층; 및
    상기 베이스 필름층 상에 배치되는 제2 접착층
    을 포함하고,
    상기 제1 접착층 및 상기 제2 접착층은 실리콘계 접착제를 포함하는, 접착 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접착층 및 상기 제2 접착층 중 하나 이상은 벤조일 퍼옥사이드 경화제를 추가로 포함하는, 접착 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접착층 및 상기 제2 접착층 중 하나 이상은 TiO2를 추가로 포함하는, 접착 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접착층 및 상기 제2 접착층 중 하나 이상은 라디칼 경화형 실리콘계 접착제 또는 부가 경화형 실리콘계 접착제를 포함하는, 접착 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접착층은 부가 경화형 실리콘계 접착제를 포함하고, 상기 제2 접착층은 라디칼 경화형 실리콘계 접착제를 포함하는, 접착 필름.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상기 제2 접착층과 상기 베이스 필름층 사이에 배치되는 프라이머층을 추가로 포함하는, 접착 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 필름층은 PI 필름인, 접착 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 필름층은 접착 필름의 측면에서 돌출부를 가지는, 접착 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열분해성 수지는 -COOH 또는 -OH 작용기를 가지고, 서로 다른 중량 평균 분자량을 가지는 2종의 아크릴계 수지를 포함하는, 접착 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 적어도 일 면 상에 배치된 금속층을 추가로 포함하는, 접착 필름.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속층은 구리, 알루미늄, 텅스텐, 은, 금, 크롬 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는, 접착 필름.
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