KR101348837B1 - 연성 구리박막 적층필름의 처리방법 및 이에 의해 얻어진 연성 구리박막 적층필름 - Google Patents

연성 구리박막 적층필름의 처리방법 및 이에 의해 얻어진 연성 구리박막 적층필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 높은 치수안정성의 확보가 가능한 연성 구리박막 적층필름의 처리 방법 및 이에 의해 얻어진 연성 구리박막 적층필름에 대한 것으로, 상기한 본 발명의 높은 치수안정성의 확보가 가능한 연성 구리박막 적층필름의 처리 방법은 연성 구리박막 적층필름의 제조 공정에 있어서, 연성 및 내열성이 뛰어난 고분자인 폴리이미드 필름 위에 타이(Tie) 층, 시드(Seed) 층을 스퍼터링(Sputtering) 법을 이용하여 순차적으로 증착하고 도금법을 이용하여 구리층을 적층한 후, 제조된 연성 구리박막 적층필름을 10-4 내지 10-1 Torr 범위의 감압상태의 진공 탱크(Tank)에서 IR(Infrared) 소스(source)로 40 내지 100℃로 열처리를 행하며 1시간 이상 진공 열처리하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 높은 치수안정성의 확보가 가능한 연성 구리박막 적층필름의 처리 방법은 특정한 조건에서 진공 열처리를 수행하므로 종래의 패터닝 및 접합 불량을 발생시키는 문제를 해결하고 진공 상태에서 산화물 형성을 방지하고 변화 응력의 최소화로 접착력을 향상시켜 우수한 밀착력 및 에칭성을 가질 수 있게 한다.

Description

연성 구리박막 적층필름의 처리방법 및 이에 의해 얻어진 연성 구리박막 적층필름{Method for processing a flexible cupper clad laminated film}
본 발명은 높은 치수안정성의 확보가 가능한 연성 구리박막 적층필름의 처리 방법 및 이에 의해 얻어진 연성 구리박막 적층필름에 대한 것으로, 더욱 자세하게는 LCD용 드라이버(Driver) IC에 사용되는 미세 회로 전용의 COF(Chip on Film)의 주재료로서 사용되는 연성 구리박막 적층필름의 처리 방법에 있어서 에칭(Etching) 패턴화와 반도체 칩 등의 전기소자 실장 시의 치수변화가 일정하도록 하기 위하여 폴리머 필름(Polymer Film) 위에 연성 구리박막 적층이 완료된 상태에 진공 상태의 챔버에서 적외선 열처리를 통하여 연성 구리박막 적층 공정상의 변화율을 최소화하고 우수한 접착력을 확보하는 방법을 제공할 수 있는 처리 방법 및 이에 의해 얻어진 연성 구리박막 적층필름에 관한 것이다.
최근 기술의 발달, 특히 전자산업 기술 분야에서 반도체 집적회로의 발전에 따라 통상적으로 박막화와 소형화 및 경량화, 내구성 및 고화질을 요구하여 고 집적도가 구현되는 소재의 개발이 촉진되고 있으며 LCD와 LED용 드라이버 IC에 사용되는 연성 구리박막 적층필름(FCCL)의 경우에도 미세 패턴(Fine Pattern)화, 박막화 및 내구성이 요구되고 있다. 상기 FCCL에 회로 패턴을 형성한 후, 회로 상에 반도체 칩 등의 전기 소자가 실장되어 지는데, 최근에는 회로 패턴의 피치(Pitch)가 23㎛ 이하의 제품이 증가하고, 피치와 선폭의 하향으로 인하여 치수 변화의 불안정성이 문제시되고 있다.
통상적으로, 연성 구리박막 적층필름을 제조하기 위하여 접착제를 사용하지 않고 연성필름상에 직접 금속 도전층을 스퍼터링 한 후 도금처리하는 방법이 일반적으로 제안되어 있으며, 4 내지 16의 선열팽창률을 가지고 0 내지 0.01%의 열수축률을 가지고, 1 내지 2%의 흡습율을 가지는 25 내지 38um 두께의 폴리이미드 필름 위에 타이(Tie) 층 및 시드(Seed) 층을 스퍼터링(Sputtering) 법을 이용하여 순차적으로 증착하고 도금법을 이용하여 구리층을 적층하여 박막 적층필름을 제조하고 있다.
그런데, 상기한 바와 같은 통상적인 적층필름의 제조 과정에 있어서, 진공 상태에서 폴리이미드 필름에 함유되어 있는 수분 및 가스가 제거되면서 필름의 변화율이 형성되고, 제조 장력에 의해 또한 변화율이 형성이 되고, 고온의 플라즈마로 인하여 변화율이 또한 형성되며, 그리고 도금 성분의 액체 흡습으로 인해 변화율이 형성되어 진다. 이와 같은 여러 변화 과정에서 증착이 된 금속 박막으로 인해, 변화율이 일정부분 누적 고정이 되어 에칭과 반도체 칩 본딩 공정에서 불확실한 치수 변화를 일으키게 되고 이에 따라 패터닝 및 접합 불량을 발생시키는 문제를 야기하고 있다.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안이 지속적으로 요구되어 왔으며, 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 예를 들어 대한민국 특허출원 제2007-0033384호에서는 치수안정성을 위해 폴리이미드 절연 필름을 사용하여 상기 통상적인 과정으로 제조하는 것으로 우수한 치수안정성을 확보하는 해결책을 제시하고 있다. 그러나, 이러한 방법은 통상적인 제조방법일 뿐 아니라, 회로 패턴의 피치(Pitch)가 23㎛ 이하의 제품이 증가하는 최근 추세에 적절하게 대응하여 치수안정성을 유지할 수 없으며, 또한 사용되는 폴리이미드 절연 필름의 변화율의 편차를 일정하게 할 수 없다는 문제점이 여전히 있으며, 따라서 이러한 문제점에 대한 해결책이 절실하게 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명자 등은 상기한 바와 같이 제시된 종래의 문제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과 폴리머 필름에 대해 특정한 처리를 하므로 연성 구리박막 적층 공정상의 변화율을 최소화할 수 있음을 밝혀내어 본 발명을 완성하게 되었다.
특허문헌 1: 대한민국 특허공개공보 제2007-0033384호
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 필름의 치수 변화 과정에서 형성된 치수 변화 내부 응력을 완화하여 에칭(Etching) 패턴화와 반도체 칩 등의 전기소자 실장시의 치수변화가 일정하게 되도록 하는 연성 구리박막 적층필름의 처리방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 통상적인 상압 열처리로 열처리를 행함으로써 금속 박막의 산화를 방지하고 변화응력 최소화로 우수한 접착력을 제공하여 신뢰성을 가지는 연성 구리 박막 적층 필름을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적은 폴리머 필름 위에 연성 구리박막 적층이 완료된 상태에 진공 상태의 챔버에서 적외선 열처리를 통하여 연성 구리박막 적층 공정상의 변화율을 최소화할 수 있음을 밝혀내어 달성될 수 있었다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 높은 치수안정성의 확보가 가능한 연성 구리박막 적층필름의 처리 방법은;
연성 구리박막 적층필름의 제조 공정에 있어서, 연성 및 내열성이 뛰어난 고분자인 폴리이미드 필름 위에 타이(Tie) 층, 시드(Seed) 층을 스퍼터링(Sputtering) 법을 이용하여 순차적으로 증착하고 도금법을 이용하여 구리층을 적층한 후, 제조된 연성 구리박막 적층필름을 10-4 내지 10-1 Torr 범위의 감압상태의 진공 탱크(Tank)에서 IR(Infrared) 소스(source)로 40 내지 100℃로 열처리를 행하며 1시간 이상 진공 열처리하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 진공 열처리하는 단계는 연성 구리박막 적층필름이 코어(core)를 중심으로 롤(Roll) 상태로 권취되어 진공 탱크 내부와 접촉되지 않도록 코어와 연결 가능한 지지대로 고정되어 처리됨을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 지지대는 진공 열처리에 분해되지 않는 PP(Polypropylene) 지지대임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 연성 구리박막 적층필름은 진공 열처리 도중 권취 상태가 해제되지 않도록 단면이 테이프로 고정되어 처리됨을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 테이프는 진공 열처리에 분해되지 않는 폴리이미드 테이프임을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 높은 치수안정성의 확보가 가능한 연성 구리박막 적층필름의 처리 방법에 의해 얻어진 연성 구리박막 적층필름은;
연성 구리박막 적층필름으로서, 연성 및 내열성이 뛰어난 고분자인 폴리이미드 필름 위에 타이(Tie) 층, 시드(Seed) 층을 스퍼터링(Sputtering) 법을 이용하여 순차적으로 증착하고 도금법을 이용하여 구리층을 적층한 후, 제조된 연성 구리박막 적층필름을 10-4 내지 10-1 Torr 범위의 감압상태의 진공 탱크(Tank)에서 IR(Infrared) 소스(source)로 40 내지 100℃로 열처리를 행하며 1시간 이상 진공 열처리하는 단계를 거쳐 얻어진 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 높은 치수안정성의 확보가 가능한 연성 구리박막 적층필름의 처리 방법은 특정한 조건에서 진공 열처리를 수행하므로 필름상의 수분과 가스가 효과적으로 제거된 상태에서 제조 과정에서 수분 및 가스가 제거되며 필름의 변화율이 형성되고 제조 장력에 의해 변화율이 형성이 되고 고온의 플라즈마로 인하여 변화율이 형성되며 도금 성분의 액체 흡습으로 인해 형성된 변화율로 발생된 필름과 구리박막 사이의 내부 응력을 효과적으로 최소화하여 이에 의해 얻어진 연성 구리박막 적층필름을 사용함으로써 변화율이 일정부분 누적 고정이 되어 에칭과 반도체 칩 본딩 공정에서 불확실한 치수 변화를 일으키게 되고 이에 따라 패터닝 및 접합 불량을 발생시키는 문제를 해결하고 진공 상태에서 산화물 형성을 방지하고 변화 응력의 최소화로 접착력을 향상시켜 우수한 밀착력 및 에칭성을 가질 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연성 구리박막 적층필름의 진공 열처리를 위한 장치의 개략 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시형태 및 종래의 방법인 비교예에 따라 처리된 연성 구리박막 적층필름을 이용한 에칭 가공 시의 패턴 현미경 사진이고,
도 3a는 본 발명의 일 실시형태 및 종래의 방법인 비교예에 따라 처리된 연성 구리박막 적층필름의 진공 열처리 시간에 따른 치수변화 그래프이고,
도 3b는 본 발명의 일 실시형태 및 종래의 방법인 비교예에 따라 처리된 연성 구리박막 적층필름의 열처리 온도에 따른 치수변화 그래프이고,
도 3c는 본 발명의 일 실시형태 및 종래의 방법인 비교예에 따라 처리된 연성 구리박막 적층필름의 처리 진공도에 따른 접착력 그래프이고,
도 3d는 본 발명의 일 실시형태 및 종래의 방법인 비교예에 따라 처리된 연성 구리박막 적층필름의 열처리 온도에 따른 접착력 그래프이고,
도 3e는 본 발명의 일 실시형태 및 종래의 방법인 비교예에 따라 처리된 연성 구리박막 적층필름의 열처리 온도에 따른 내열상태에서의 접착력 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부도면을 참고로 하여 보다 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연성 구리박막 적층필름의 진공 열처리를 위한 장치의 개략 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 연성 구리박막 적층필름의 진공 열처리를 위한 장치인 진공탱크는 진공챔버 외장(C)과 여기에 부착된 펌프라인(A), 상기 외장에 의해 둘러싸인 진공챔버(B), 그리고 상기 진공챔버(B) 내에 위치된 롤 받침대(D)로 구성되고, 상기 롤 받침대(D) 상에 연성 구리박막 적층필름이 코어(core)를 중심으로 롤(Roll) 상태로 권취되어 상치되어 진다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 LCD와 LED용 드라이버 IC에 사용되는 높은 치수안정성의 확보가 가능한 연성 구리박막 적층필름의 처리 방법에 관한 것으로, 상기 연성 구리박막 적층필름을, 도 1에 도시된 바와 같은 장치를 사용하여 10-4 내지 10-1Torr 범위의 감압상태의 진공 탱크(Tank) 내 진공챔버(B)에서 IH 히터(heater, 단열재를 포함함; 1)를 통해 IR(Infrared) 원으로 40 내지 100℃로 1시간 이상 진공 열처리를 행함으로써 높은 치수안정성의 확보가 가능한 연성 구리박막 적층필름이 얻어진다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 연성 구리박막 적층필름은 코어(core)를 중심으로 롤(Roll) 상태로 권취되어 진공 탱크 내부와 접촉되지 않도록 코어와 연결 가능한 지지대로 고정되어 처리됨이 바람직하며, 상기 지지대는 진공 열처리에 분해되지 않는 PP 지지대를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 연성 구리박막 적층필름은 진공 열처리 도중 권취 상태가 해제되지 않도록 단면이 테이프로 고정되어 처리되는 것이 바람직하며, 상기 테이프는 진공 열처리에 분해되지 않는 폴리이미드 테이프임이 바람직하다.
이하, 본 발명을 일 실시예에 의하여 보다 자세하게 설명하지만 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
실시예
25um 두께의 폴리이미드 필름 위에 타이(Tie) 층 및 시드(Seed) 층을 스퍼터링(Sputtering) 법을 이용하여 순차적으로 증착하고 도금법을 이용하여 구리층을 적층하여 얻은 연성 구리박막 적층필름을 코어를 중심으로 롤 상태로 권취하여, 도 1에 도시된 바와 같은 장치의 진공 탱크 내부의 롤 받침대 상에, 진공탱크와 접촉되지 않도록 코어와 연결 가능한 지지대로 고정하여 위치되게 하고, 진공 탱크(Tank) 내 진공챔버를 10-4 내지 10-1Torr 범위의 감압상태로 하여 IR(Infrared) 원으로 40 내지 100℃로 1시간 내지 24시간 진공 열처리를 행하여 최종 연성 구리박막 적층필름을 얻었다.
비교예
상기 실시예와 달리 진공 열처리를 수행하지 않고 종래의 방법에 의해 연성 구리박막 적층필름을 얻었다.
실험예 1
상기와 같은 본 발명의 방법에 따라 진공 열처리가 완료된 실시예에 의해 얻어진 연성 구리박막 적층필름(열처리 제품으로 표시)을 패턴화하여 SEM 확인을 한 결과를 진공 열처리를 하지 않은 비교예(일반제품으로 표시)의 연성 구리박막 적층필름과 비교하여 도 2에 나타냈다. 본 발명에 따라 열처리를 시행한 연성 구리박막 적층필름은, 진공이 아닌 열처리를 시행한 연성 구리박막 적층필름과는 달리, 열처리를 하지 않은 비교예의 연성 구리박막 적층필름과 동일한 수준의 에칭성을 가지고 있다.
실험예 2
비교예(도 3a의 그래프에서 미처리로 표시함)) 및 실시예에 따라 연성 구리박막 적층필름의 진공 열처리를 진공도 10-2Torr와 50℃의 온도에서 처리 시간에 따라 치수 변화를 측정하여 도 3a에 나타냈다. 도 3a에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 처리된 연성 구리박막 적층필름의 치수변화율은 1시간(hr) 이후부터 변화가 시작되어 MD방향(종방향)으로는 수축되고 TD(횡방향)으로는 팽창되는 것을 알 수 있다. 이는 연성 구리박막 적층필름의 제조 과정에서 MD방향으로 힘이 걸리면서 팽창상태에서 제조되며 형성되는 치수 불안정성이 해소되며 수축되고, 반대로 포아송비에 따라 수축되었던 TD방향은 팽창하는 현상으로 또한 TD방향의 불안정성을 해소되는 현상이다. 이 결과로부터 본 발명에 따르면 진공 챔버에서 진공 열처리하는 시간에 있어서 1hr 이상으로 수행하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
실험예 3
종래의 방법인 비교예(미처리로 표시함) 및 본 발명의 실시예에 따라 진공도 10-2Torr와 5hr의 시간에서 40 내지 100℃의 온도 수준에 따라 처리된 연성 구리박막 적층필름의 치수 변화를 조사하여 그 결과를 도 3b에 나타냈다. 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 처리된 연성 구리박막 적층필름의 치수변화율은 40℃부터 변화가 시작되어 MD방향(종방향)으로는 수축되고 TD(횡방향)으로는 팽창되는 것을 알 수 있다. 이는 구리박막과 고분자필름 사이의 내부 응력이 40℃부터 해소가 원활이 되는 것을 나타낸다. 따라서, 본 발명에서는 진공 챔버에서 진공 열처리하는 온도 수준에 있어서 40℃ 내지 100℃로 수행하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 이때, 실시예를 수행하여 측정되는 치수변화는 종방향 300mm X 횡방향 240mm 크기의 연성 구리박막 적측필름을 초기 상태 크기를 측정하고 전처리 표준시험 조건(23℃ ± 2℃, 50% ± 5% RH)으로 24시간 유지시킨 후 에칭 후 변화율을 측정하여 치수변화율(%)B로 하고, 전처리 표준시험 조건(23℃ ± 2℃, 50% ± 5% RH)으로 24시간 유지시킨 후 150℃로 30분 열처리 후 치수 변화율을 측정하여 치수변화율(%)C로 하였으며, 이때 각 변화율은 종방향과 횡방향으로 각각 측정하였다.
실험예 4
종래의 방법인 비교예(미처리로 표시함) 및 본 발명의 실시예에 따라 일정 열처리 온도 50 ℃와 5hr의 시간에서 진공 수준에 따라 열 처리된 연성 구리박막 적층필름의 접착력을 조사하여 그 결과를 도 3c에 나타냈다. 이 결과로 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 진공 열 처리된 연성 구리박막 적층필름의 접착력이 변화 응력 최소화와 산화막 방지로 인하여 비교예에 비해 향상되어있음을 확인할 수 있고 또한 본 발명에서는 진공 챔버에서 진공 열처리하는 진공 수준에 있어서 10-1Torr이하로 수행하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하기로는 10-4Torr 내지 10-1Torr임을 알 수 있다.
실험예 5
종래의 방법인 비교예(미처리로 표시함) 및 본 발명의 실시예에 따라 일정 진공도 10-2Torr와 5hr의 시간에서 온도 수준에 따라 제조된 연성 구리박막 적층필름의 접착력을 조사하여 도 3d에 나타냈다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 진공 열 처리된 연성 구리박막 적층필름의 접착력이 비교예에 비해 향상되어있음을 확인할 수 있고, 따라서 본 발명에서는 진공 챔버에서 진공 열처리하는 수준에 있어서 40℃ 이상에서 수행하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 이때, 실시예를 수행하여 측정되는 접착력의 측정방법은 전처리 표준시험 조건(23℃ ± 2℃, 50% ± 5% RH)으로 24시간 유지시킨 후 150℃ 1시간 열처리 후 다시 전처리 표준시험 조건 24시간 유지시킨 후 1.3mm 폭으로 패턴화시키고 90° 박리 강도(Peel Strength)(시험속도 50mm/min, 하중 5N)로 측정하였다.
실험예 6
종래의 방법인 비교예(미처리로 표시함) 및 본 발명의 실시예에 따라 일정 진공도 10-2Torr와 5hr의 시간에서 온도 수준에 따라 제조된 연성 구리박막 적층필름의 내열 상태에서의 접착력을 조사하여 도 3e에 나타냈다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 진공 열 처리된 연성 구리박막 적층필름의 내열 접착력이 비교예에 비해 향상되어있음을 확인할 수 있고, 따라서 본 발명에서는 진공 챔버에서 진공 열처리하는 수준에 있어서 40℃이상에서 수행하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 이때, 실시예를 수행하여 측정되는 접착력의 방법은 전처리 표준시험 조건(23℃ ± 2℃, 50% ± 5% RH)으로 24시간 유지시킨 후 150℃ 168시간 열처리 후 다시 전처리 표준시험 조건 24시간 유지시킨 후 1.3mm 폭으로 패턴화시키고 90° 박리 강도(Peel Strength)(시험속도 50mm/min, 하중 5N)로 측정하였다.
1 --- IR 히터(단열재 포함)
A --- 펌프 라인
B --- 진공 챔버
C --- 진공 챔버 외장
D --- 롤 받침대

Claims (6)

  1. 연성 구리박막 적층필름의 제조 공정에 있어서,
    연성 및 내열성이 뛰어난 고분자인 폴리이미드 필름 위에 타이(Tie) 층, 시드(Seed) 층을 스퍼터링(Sputtering) 법을 이용하여 순차적으로 증착하고 도금법을 이용하여 구리층을 적층한 후, 제조된 연성 구리박막 적층필름을 10-4 내지 10-1 Torr 범위의 감압상태의 진공 탱크(Tank)에서 IR(Infrared) 소스(source)로 40 내지 100℃로 열처리를 행하며 1시간 이상 진공 열처리하는 단계를 포함하고,
    상기 진공 열처리하는 단계는 연성 구리박막 적층필름이 코어(core)를 중심으로 롤(Roll) 상태로 권취되어 진공 탱크 내부와 접촉되지 않도록 코어와 연결 가능한 지지대로 고정되어 처리되고, 이때 상기 지지대는 진공 열처리에 분해되지 않는 PP(Polypropylene) 지지대임을 특징으로 하는 연성 구리박막 적층필름의 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 연성 구리박막 적층필름은 진공 열처리 도중 권취 상태가 해제되지 않도록 단면이 테이프로 고정되어 처리됨을 특징으로 하는 연성 구리박막 적층필름의 처리 방법
  5. 제 4항에 있어서, 상기 테이프는 진공 열처리에 분해되지 않는 폴리이미드 테이프임을 특징으로 하는 연성 구리박막 적층필름의 처리 방법.
  6. 청구항 1, 4 및 5중의 어느 한 항에 따른 높은 치수안정성의 확보가 가능한 연성 구리박막 적층필름의 처리 방법에 의해 얻어진 것임을 특징으로 하는 연성 구리박막 적층필름.
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