KR101991568B1 - 신축성 기판 구조체 제조장치 및 신축성 기판 구조체 제조방법 - Google Patents

신축성 기판 구조체 제조장치 및 신축성 기판 구조체 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 에에 따른 신축성 기판 구조체 제조장치는 캐리어 기판을 수용하는 캐리어 기판 수용부, 상기 캐리어 기판과 마주보는 방향으로 신축성 기판을 수용하는 신축성 기판 수용부 및 공기압에 따라, 상기 신축성 기판을 상기 캐리어 기판 방향으로 밀어, 상기 캐리어 기판에 합착시키는 다이어프램을 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

신축성 기판 구조체 제조장치 및 신축성 기판 구조체 제조방법{Manufacturing Apparatus for Stretchable Substrate Structure and Manufacturing Method for Stretchable Substrate Structure}
본 발명은 신축성 기판 구조체 제조장치 및 신축성 기판 구조체 제조방법에 관련된 것으로, 보다 구체적으로는, 캐리어 기판에 신축성 기판을 공기압을 이용하여 합착시키는 신축성 기판 구조체 제조장치 및 신축성 기판 구조체 제조방법에 관련된 것이다.
최근 1축 또는 2축으로 늘렸다 줄였다 하면서 크기를 바꿀 수 있는 신축성 전자기기에 대한 연구가 진행되고 있다.
예를 들어, 신축성 전자기기의 일 예인, 디스플레이를 살펴보면, 전통적인 디스플레이는 단순히 전기신호를 시각적인 형태로 출력하는 장치를 의미하였다. 그러나, 최근 디스플레이는 단순히 정보를 표시하는 장치로서만 발전하는 것이 아니라, 플렉서블 특성까지 보유하는 형태로 발전하고 있다. 보다 구체적으로 플렉서블 디스플레이는, 소정 휘어지고 구부러질 수 있는 벤더블 단계(bendable stage), 두루마리처럼 말 수 있는 롤러블 단계(rollable stage), 마치 종이처럼 접을 수 있는 단계(Foldable stage)로 진화하고 있다. 더욱 최근의 디스플레이는 1축 또는 2축으로 늘렸다 줄였다 하면서 크기를 바꿀 수 있는 신축성 단계(stretchable stage)로 진화를 계속하고 있다.
그러나, 신축성 전자기기를 제조하기 위해서는, 다양한 기술적 과제가 해결되어야 한다. 예를 들어, 각종 전자소자를 형성하기 위한 신축성 기판이 제공되어야 하는데, 신축성 기판은 두께가 매우 얇기 때문에 각종 전자소자를 형성하는데 어려움이 있다. 따라서, 신축성 기판을 지지하기 위한 캐리어 기판 상에 신축성 기판을 형성한 상태에서, 각종 전자소자가 형성되도록 공정이 개발되고 있다. 그러나, 현재까지는, 신축성 기판을 캐리어 기판 상에 형성하기 위한 기술적 연구가 충분히 진행되지 못하였다.
이에 본 발명자들은, 고 신뢰도의 신축성 기판 구조체를 제공하는 신축성 기판 구조체 제조장치 및 신축성 기판 구조체 제조방법을 발명하게 되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 공정이 용이한, 신축성 기판 구조체 제조장치 및 신축성 기판 구조체 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 캐리어 기판과 신축성 기판의 접착 모폴로지가 우수한 신축성 기판 구조체 제조장치 및 신축성 기판 구조체 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 경제성이 우수한 신축성 기판 구조체 제조장치 및 신축성 기판 구조체 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조장치는, 캐리어 기판을 수용하는 캐리어 기판 수용부, 상기 캐리어 기판과 마주보는 방향으로 신축성 기판을 수용하는 신축성 기판 수용부 및 공기압에 따라, 상기 신축성 기판을 상기 캐리어 기판 방향으로 밀어, 상기 캐리어 기판에 합착시키는 다이어프램을 포함하여 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 신축성 기판은 상기 캐리어 기판보다 소프트한 소재로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 신축성 기판 수용부는, 상기 신축성 기판의 적어도 일 변을 잡는 홀더를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홀더는, 상기 합착 전, 상기 신축성 기판을 1축으로 연장시킨 상태로 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홀더는, 상기 합착 전, 상기 신축성 기판을 동시에 2축으로 연장시킨 상태로 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 공기압에 의하여, 상기 다이어프램은 상기 신축성 기판에 면 방향으로 직접 접촉하여, 상기 신축성 기판을 상기 캐리어 기판 방향으로 밀 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 공기압에 의하여 상기 다이어프램은 상기 신축성 기판의 전면에 걸쳐서 면 방향으로 직접 접촉할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 캐리어 기판 수용부 및 상기 신축성 기판 수용부를 제공하는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은, 상기 캐리어 기판 주변의 공기를 유출시켜 상기 공기압을 형성하는 공기 유출구를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 공기 유출구는, 상기 하우징에 형성되되, 상기 캐리어 기판 수용부를 기준으로 상기 신축성 기판 수용부가 제공되는 방향과 반대 방향에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 캐리어 기판 수용부 및 상기 신축성 기판 수용부를 제공하는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은, 상기 다이어프램을 상기 신축성 기판 방향으로 밀기 위한 공기를 유입시키는 공기 유입구를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 공기 유입구는, 상기 하우징에 형성되되, 상기 신축성 기판 수용부를 기준으로 상기 캐리어 기판 수용부가 제공되는 방향과 반대 방향에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조방법은 캐리어 기판을 제공하는, 캐리어 기판 제공단계, 상기 캐리어 기판을 마주보도록 신축성 기판을 제공하는, 신축성 기판 제공단계 및 공기압에 따라, 상기 신축성 기판을 상기 캐리어 기판 방향으로 밀어, 상기 신축성 기판을 상기 캐리어 기판에 합착시키는, 합착 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 캐리어 기판 제공단계는, 상기 신축성 기판을 향하는 방향으로 상기 캐리어 기판 상에 접착제를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 신축성 기판 제공 단계는, 상기 신축성 기판을 상기 신축성 기판을 적어도 2축 방향으로 동시에 연신시키는 단계를 더 포함하고, 상기 합착 단계에 있어서, 상기 신축성 기판과 상기 접착제 사이의 접착력은, 상기 연신된 신축성 기판의 복원력보다 클 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 합착 단계에 있어서, 상기 접착제와 상기 캐리어 기판 사이의 접착력은, 상기 신축성 기판과 상기 접착제 사이의 접착력보다 클 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 접착제의 접착력은 온도에 따라 가변할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 신축성 기판은 고 신축성 영역과 상기 고 신축성 영역보다 신축성이 낮은 저 신축성 영역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 캐리어 기판 제공단계에서의 상기 캐리어 기판은, 상기 신축성 기판 제공 단계에서의 상기 신축성 기판보다 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조장치는, 공기압에 따라, 신축성 기판을 캐리어 기판 방향으로 밀어, 캐리어 기판에 합착시키는 다이어프램을 포함하여 이루어질 수 있다.
공기압을 합착 구동력으로 이용하기 때문에, 신축성 기판의 전면에 걸쳐서 고른 합착력이 제공될 수 있다. 이에 따라, 합착 공정 중에 신축성 기판이 의도치 않게 변형되는 문제를 해소할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예는 우수한 신축성 기판과 캐리어 기판의 접착 특성을 제공할 수 있다.
또한, 공기압을 합착 구동력으로 이용하기 때문에, 신축성 기판과 캐리어 기판을 용이하게 합착시킬 수 있으며, 우수한 공정 경제성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S110을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S120을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S130을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 본 명세서에서 "상측" 또는 "하측"의 위치 관계는 구성 간의 상대적인 위치 관계를 의미하는 것일 뿐 중력을 기준으로 한 상하의 위치 관계를 의미하는 것만으로는 해석되지 아니한다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조장치는, 신축성 기판이 캐리어 기판에 부착된 신축성 기판 구조체를 제공하되, 신축성 기판을 캐리어 기판에 공기압을 통하여 합착시킬 수 있다. 이하 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조장치를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조장치(100)는 캐리어 기판(CS)을 수용하는 캐리어 기판 수용부(미도시), 상기 캐리어 기판(CS)과 마주보는 방향으로 신축성 기판(SS)을 수용하는 신축성 기판 수용부(129) 및 공기압에 따라, 상기 신축성 기판(SS)을 상기 캐리어 기판(CS) 방향으로 밀어, 상기 캐리어 기판(CS)에 합착시키는 다이어프램(130)을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조장치(100)는 하우징(110)을 포함할 수 있다. 상기 하우징(110)은 상기 캐리어 기판(CS)이 수용되는 제1 하우징(112)과 상기 신축성 기판(SS)이 수용되는 제2 하우징(122)을 포함할 수 있다. 도 1은 상기 제1 하우징(112)이 상기 제2 하우징(122)보다 Z 축 방향으로 상측에 위치한 것을 도시하지만, 이와 반대로 상기 제2 하우징(122)가 상기 제1 하우징(112) 보다 Z 축 방향으로 상측에 위치할 수 있음은 물론이다.
상기 제1 하우징(112)은 상기 캐리어 기판(CS)을 수용하고, 상기 제2 하우징(122)은 상기 신축성 기판(SS)을 수용할 수 있도록 상기 제1 하우징(112)과 상기 제2 하우징(122)은 조립 가능한 개별 모듈로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제1 하우징(112)과 상기 제2 하우징(122)이 서로 별개로 제공되기 때문에, 상기 제1 하우징(112)에 상기 캐리어 기판(CS)을 수용하고, 상기 제2 하우징(122)에 상기 신축성 기판(SS)을 수용하는 작업의 편의성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 신축성 기판(SS)과 상기 캐리어 기판(CS)의 합착 공정시에는, 상기 제1 하우징(112)과 상기 제2 하우징(122)으로 구성된 하우징(110)의 내부 공기가 틈 사이로 유출되지 않도록 밀착하여 결합할 수 있다.
정리하면, 상기 캐리어 기판(CS)을 수용하기 위한 상기 제1 하우징(112)과 상기 신축성 기판(SS)을 수용하기 위한 상기 제2 하우징(122)이 별개의 하우징으로 이루어지되, 합착 공정 시에는 상기 제1 하우정(112)과 상기 제2 하우징(122)이 밀착 결합함으로써, 용이한 기판 로딩과 진공 합착 환경을 제공할 수 있다.
상기 제1 하우징(112)의 일 측에는 공기 유출로 제공부(117)가 형성될 수 있다. 상기 공기 유출로 제공부(117)는 상기 제1 하우징(112) 내부 예를 들어, 캐리어 기판(CS) 주변의 공기를 공기 유출구(115)를 통하여 빼냄에 있어서, 공기 유출 통로를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 하우징(112)의 일 측에는 공기 유출구(115)가 형성될 수 있다. 상기 공기 유출구(115)를 통하여, 상기 캐리어 기판(CS) 주변의 공기가 유출될 수 있다. 이를 위하여, 상기 공기 유출구(115)는 상기 캐리어 기판(CS)이 상기 신축성 기판(SS)을 마주보는 방향과 반대 방향 즉, 상기 캐리어 기판(CS)의 +Z 축 방향에 마련될 수 있다. 도 1에는 설명의 편의를 위하여, 상기 공기 유출구(115)가 한 개인 것을 도시하였으나, 이와 달리, 복수 개의 공기 유출구(115)가 제공될 수 있음은 물론이다. 또한, 공기 유출구(115)의 일 단에는 진공 펌프가 연결되어, 하우징(110) 내부의 공기를 강제 유출시킬 수 있다.
상기 신축성 기판 수용부(129)는 상기 제2 하우징(122)의 일 측에 배치되는 홀더로 이루어질 수 있다. 상기 홀더는 상기 신축성 기판(SS)의 적어도 일 변 예를 들어, 4변을 잡는 기능을 수행할 수 있다.
상기 홀더는 상기 신축성 기판(SS)을 잡되, 상기 신축성 기판(SS)을 적어도 1축으로 연장시킨 상태로 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 홀더는 상기 신축성 기판(SS)을 2축으로 동시에 연장시킨 상태로 고정시킬 수 있다. 즉 상기 홀더는 상기 신축성 기판(SS)을 단순히 파지하는 것이 아니라, 상기 신축성 기판(SS)을 연신시킬 수 있고, 연신된 상태가 유지되도록 신축성 기판(SS)을 파지할 수 있는 것이다.
상기 다이어프램(130)은 상기 제2 하우징(122)의 일 측에 배치되어, 공기압에 따라 상기 신축성 기판(SS)을 상기 캐리어 기판(CS) 방향으로 밀어, 상기 신축성 기판(SS)을 상기 캐리어 기판(CS)에 합착시키는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 공기압에 의하여, 상기 다이어프램(130)은 상기 신축성 기판(SS)에 면 방향(XY면 방향)으로 직접 접촉하여, 상기 신축성 기판(SS)을 상기 캐리어 기판(CS) 방향으로 밀 수 있다.
이를 위하여, 상기 다이어프램(130)은 상기 신축성 기판(SS)의 일 측, 예를 들어 하측에 배치될 수 있다. 다시 말해, Z 축 방향에 있어서, 상기 신축성 기판(SS)을 사이에 두고 +Z 축 방향으로 상기 캐리어 기판(CS)이 이격하여 로딩되고, -Z 축 방향으로 상기 다이어프램(130)이 이격하여 배치될 수 있다.
이 때, 다이어프램(130) 하측에서 유입된 공기가 상기 다이어프램(130)을 밀어줄 수 있다. 상기 밀려진 다이어프램(130)은 상기 신축성 기판(SS)을 상기 캐리어 기판(CS) 방향으로 밀 수 있게 되는 것이다. 상기 다이어프램(130)의 동작 원리에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 제2 하우징(122)의 내측에는 공기 유입로 제공부(127)가 제공될 수 있다. 상기 공기 유입로 제공부(127)는 공기 유입구(125)를 통하여 유입된 공기가 상기 제2 하우징(122) 내부 예를 들어, 상기 다이어프램(130)으로 공급될 수 있도록 유로를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 하우징(122)의 일 측에는 공기 유입구(125)가 형성될 수 있다. 상기 공기 유입구(125)를 통하여, 상기 다이어프램(130)을 밀어주기 위한 공기가 유입될 수 있다.
이를 위하여, 상기 공기 유입구(125)는 상기 신축성 기판(SS)이 상기 캐리어 기판(CS)을 마주보는 방향과 반대 방향 예를 들어, -Z 축 방향에 마련될 수 있다. 상기 공기 유입구(125)를 통하여 공기가 유입됨으로써, 공기를 유출시키는 상기 공기 유출구(115)와 더불어 상기 하우징(110) 내부에 상기 신축성 기판(SS)을 상기 캐리어 기판(CS) 방향으로 밀어주는 공기압이 형성될 수 있다. 상기 공기 유입구(125)를 통하여 상기 하우징(110) 내부로 공기를 강제 유입시키기 위하여, 펌프가 연결될 수 있음은 물론이다.
이 때, 상기 공기 유입구(125)를 통하여 유입된 공기는, 상기 다이어프램(130)을 전면 예를 들어, XY 전면에 걸쳐서 밀 수 있도록 공기 유로를 제공받을 수 있다. 이로써, 공기압에 의하여 상기 다이어프램(130)은 상기 신축성 기판(SS)의 전면에 걸쳐서 면 방향으로 직접 접촉할 수 있다.
이상 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조장치를 설명하였다. 이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조방법을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S110을 구체적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S120을 구체적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단계 S130을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조방법은 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조장치에 의하여 구현될 수 있음은 물론이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조방법은, 캐리어 기판을 제공하는, 캐리어 기판 제공단계(S110), 상기 캐리어 기판을 마주보도록 신축성 기판을 제공하는, 신축성 기판 제공단계(S120), 공기압에 따라, 상기 신축성 기판을 상기 캐리어 기판 방향으로 밀어, 상기 신축성 기판을 상기 캐리어 기판에 합착시키는, 합착 단계(S130) 중 적어도 하나의 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 단계에 대하여 설명하기로 한다.
단계 S110
단계 S110에서 캐리어 기판(CS)이 제공될 수 있다. 상기 캐리어 기판(CS)은 합착될 신축성 기판(SS)을 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 상기 캐리어 기판(CS)은 소정의 지지력을 제공할 수 있는 소재 예를 들어, 유리, 플라스틱, 금속판, 및 실리콘 웨이퍼 중 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 캐리어 기판(CS)의 소재는 일 예일 뿐이므로, 열거한 소재에 제한되는 것은 아니다.
단계 S110은, 상기 신축성 기판(SS)을 향하는 방향으로 상기 캐리어 기판(CS) 상에 접착제를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어 기판(CS) 상에는 접착제(AD)가 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 상기 캐리어 기판(CS)과 상기 접착제(AD)의 상하 방향이 바뀔 수 있음은 물론이다. 상기 접착제(AD)는 양면 접착제 일 수 있다. 이 경우, 양면 접착제는 온도에 따라 접착력이 가변하는 접착제일 수 있다. 예를 들어, 양면 접착제는 영하 30도씨 이하에서 접착력을 잃어버리는 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 접착제(AD)의 접착 특성은 각종 전자소자를 상기 신축성 기판(SS) 상에 형성하는 공정 온도에서도 유지될 수 있다.
상기 접착제(AD)는 상기 캐리어 기판(CS)을 세정한 후에, 상기 캐리어 기판(CS)의 일 면에 형성될 수 있다.
상기 접착제(AD)가 형성된 캐리어 기판은 상기 제1 하우징(112) 내부에 안착될 수 있다.
이로써, 단계 S110에 의하여 캐리어 기판(CS)이 제공될 수 있다.
단계 S120
단계 S120에서 캐리어 기판(CS)을 마주보도록 신축성 기판(SS)이 제공될 수 있다.
먼저, 신축성 기판(SS)이 준비될 수 있다. 상기 신축성 기판(SS)은 상기 캐리어 기판(CS) 보다 소프트(soft)한 소재로 이루어질 수 있다. 나아가, 상기 신축성 기판(SS)은 늘렸다 줄였다를 반복할 수 있는 고분자 소재로 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 신축성 기판(SS)은 고 신축성 영역(high stretchable region)과 상기 고 신축성 영역 보다 신축성이 낮은 저 신축성 영역(low stretchable region)을 포함할 수 있다.
상기 신축성 기판(SS)의 크기는 상기 캐리어 기판(CS)의 크기보다 클 수 있다. 구체적으로 상기 신축성 기판(SS)의 XY면 크기는 상기 캐리어 기판(CS)의 XY면 보다 클 수 있다.
상기 신축성 기판(SS)에는 전 처리(pre-treatment)가 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 신축성 기판(SS)은 소정의 세정 공정을 거칠 수 있다. 또한, 상기 신축성 기판(SS)의 일 면 예를 들어, 상기 캐리어 기판(CS)의 접착제(AD)와 접착될 면은 상압 플라즈마 공정을 거칠 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 상기 신축성 기판(SS)은 상기 홀더에 의하여 고정된 상태에서, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 2축으로 예를 들어, 20%씩 연신될 수 있다. 이 경우, 상기 홀더는 상기 신축성 기판(SS)을 연신된 상태로 잡고 있을 수 있다. 이 때, 상기 홀더는 상기 신축성 기판(SS)을 동시에 2축으로 연신할 수 있다.
이와 달리, 상기 홀더가 상기 신축성 기판(SS)을 일 축으로 연신시키고 나서 다른 축으로 연신시키는 경우에는 신축성 기판에 처음 연신되는 축 방향으로 인장력이 형성되기 때문에 다른 축으로 이어서 연신시키는 데 어려움이 발생할 수 있다. 이와 달리, 본 발명의 일 실시 예에서는 2축으로 동시에 연신시키기 때문에, 면 연신율을 최대화할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 신축성 기판(SS)이 연신된 상태에서 상기 캐리어 기판(CS)에 합착되기 때문에, 상기 신축성 기판(SS)과 상기 접착제(AD) 사이의 접착력은, 상기 연신된 신축성 기판의 복원력보다 클 수 있다. 또한, 상기 접착제(AD)와 상기 캐리어 기판(CS) 사이의 접착력은, 상기 연신된 신축성 기판(SS)의 복원력보다 클 수 있다. 또한, 상기 캐리어 기판(CS)과 상기 접착제(AD) 사이의 접착력은 상기 신축성 기판(SS)과 상기 접착제(AD) 사이의 접착력보다 클 수 있다. 이 때, 접착제(AD)가 제공하는 접착력은, 180도 peeling strength로 평가될 수 있다. 또한, 상기 연신된 상태의 신축성 기판(SS)의 복원력은 Strain-stress 분석을 통하여 평가될 수 있다.
이로써, 단계 S120에 의하여 신축성 기판(SS)이 제공될 수 있다.
단계 S130
단계 S130에서 공기압에 따라, 상기 신축성 기판(SS)을 상기 캐리어 기판 방향(CS)으로 밀어, 상기 신축성 기판(SS)이 상기 캐리어 기판(CS)에 합착될 수 있다.
단계 S130을 위하여, 상기 캐리어 기판(CS)이 로딩된 제1 하우징(112)과 상기 신축성 기판(SS)이 로딩된 제2 하우징(112)이 마주보는 방향으로 결합될 수 있음은 물론이다.
또한, 단계 S130에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 공기 유입구(125)를 통하여 제2 하우징(122) 내부로 공기가 유입(Fin)될 수 있다. 나아가 상기 공기 유출구(115)를 통하여 하우징(110) 예를 들어, 제1 하우징(112) 내부의 공기가 유출(Fout)될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 상기 공기 유출구(115)를 통하여 공기가 유출됨으로써, 상기 하우징(110) 내부는 상기 하우징(110)의 외부에 비하여 저압 상태로 유도될 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(110) 내부는 진공 상태로 유도될 수 있다.
상기 공기 유입구(125)를 통하여 유입된 공기는, 상기 제2 하우징(122) 내측에 마련된 공기 유로를 따라 이동할 수 있다. 이 때, 상기 하우징(110) 내부가 저압 상태로 유도되어 있기 때문에, 상기 공기 유입구(125)를 통하여 유입된 공기는 상기 다이어프램(130)을 상기 캐리어 기판(CS)의 접착제(AD) 방향으로 밀 수 있다. 예를 들어, 상기 다이어프램(130)은 초기에 상기 신축성 기판(SS)의 -Z축 방향으로 이격되어 위치한 상태에서, 공기압에 의하여 +Z축 방향으로 변형될 수 있다. 상기 다이어프램(130)이 변형됨에 따라, 상기 다이어프램(130)은 상기 신축성 기판(SS)의 일 면과 면 접촉한 상태에서, 상기 신축성 기판(SS)을 상기 캐리어 기판(CS)의 접착제(AD) 방향으로 밀 수 있다. 다시 말해, 상기 다이어프램(130)은 상기 신축성 기판(SS)을 상기 캐리어 기판(CS) 방향으로 밀어주되, 넓은 면적에 접촉하여 밀어줄 수 있는 것이다.
상기 다이어프램(130)이 공기압에 의하여 상기 신축성 기판(SS)을 상기 캐리어 기판(CS)에 형성된 상기 접착제(AD) 방향으로 밀어줌에 따라, 상기 신축성 기판(SS)은 상기 접착제(AD)를 통하여 상기 캐리어 기판(CS)에 합착될 수 있다. 상기 신축성 기판(SS)이, 공기압을 통하여, 상기 캐리어 기판(CS)에 합착됨으로써, 우수한 합착 모폴로지를 제공할 수 있다.
만약, 이와 달리, 상기 신축성 기판을 상기 캐리어 기판에 롤러를 통하여 부착시키는 경우, 롤러에 의하여 국부적으로 강한 압력이 얇은 두께의 신축성 기판에 가해지므로, 신축성 기판의 기하학적 변형이 초래될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기압을 통한 합착은, 상기 공기 유입구(125)를 통하여, 유입된 공기가 상기 신축성 기판(SS)의 전면에 걸쳐서 고른 압력을 제공하기 때문에, 신축성 기판(SS)의 변형을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 캐리어 기판(CS)은 상기 신축성 기판(SS) 보다 하드(hard)한 소재로 이루어짐은 앞서 설명한 바와 같다. 이 때, 하드한 소재의 캐리어 기판(CS)의 위치가 고정된 상태에서, 다이어프램(130)에 의하여 소프트(soft)한 소재의 신축성 기판(SS)이 캐리어 기판(CS)을 향하여 이동되기 때문에, 소프트한 소재의 신축성 기판(SS)이 하드한 소재의 캐리어 기판(CS)이 가진 표면 및 형상을 따라 변형될 수 있어서, 합착 특성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 신축성 기판(SS)이 상기 캐리어 기판(CS)에 합착되되, 상기 신축성 기판(SS)의 크기가 상기 캐리어 기판(CS)의 크기보다 크기 때문에, 상기 신축성 기판(SS)은, 상기 캐리어 기판(CS)의 측면의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 이로써, 상기 신축성 기판(SS)은 상기 캐리어 기판(CS)의 전면(예를 들어, XY면)을 완전히 덮으면서 합착될 수 있다.
이로써, 상기 캐리어 기판(CS)에 상기 신축성 기판(SS)이 합착된, 신축성 기판 구조체가 제조될 수 있다.
상기 제조된 신축성 기판 구조체는 후처리 공정으로서, 상기 캐리어 기판(CS) 바깥 영역에 형성된 신축성 기판(SS)을 제거할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 신축성 기판(SS)이 상기 캐리어 기판(CS) 보다 소프트한 소재로 되어 있기 때문에 상기 신축성 기판(SS)의 바깥 영역을 잘라내는데 보다 용이할 수 있다.
또한, 후속 공정에 의하여 상기 캐리어 기판(CS)은 신축성 기판 구조체로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 상기 신축성 기판 구조체를 제조한 후, 이어서 상기 캐리어 기판(CS)으로부터 제거할 수도 있고, 이와 달리, 상기 신축성 기판 구조체의 신축성 기판(SS) 상에 각종 구동소자 예를 들어, 디스플레이 구동소자를 형성한 후에, 상기 캐리어 기판(CS)을 제거할 수도 있다.
이 때, 상기 신축성 기판(SS)과 상기 캐리어 기판(CS)을 접착시키는 접착제의 종류에 따라, 상기 신축성 기판 구조체로부터 상기 캐리어 기판(CS)을 제거하는 공정이 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 캐리어 기판(CS)과 상기 신축성 기판(SS)이 영하 30도 이하에서 접착력을 상실하는 양면 테이프로 접착된 경우, 저온 환경을 제공하여 상기 캐리어 기판(CS)을 제거할 수 있다. 다른 예를 들어, 접착제의 종류에 따라 380nm 이하의 자외선을 조사하여, 상기 캐리어 기판(CS)를 제거할 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조장치 및 신축성 기판 구조체 제조방법을 설명하였다. 상술한 바와 같이, 일 실시 예에 따르면, 캐리어 기판과 신축성 기판은 공기압에 의하여 합착되되, 소프트한 소재의 신축성 기판이 캐리어 기판 방향으로 이동함으로써, 합착이 이루어진다. 또한 공기 유출구를 통하여 캐리어 기판 주변부에 감압이 이루어지고, 공기 유입구를 통하여 다이어프램 주변부에 증압이 이루어짐으로써, 공기압을 통하여 다이어프램으로 하여금 신축성 기판을 캐리어 기판에 합착시킬 수 있다.
이로써, 공기압이 합착 구동력으로 작용하기 때문에, 신축성 기판을 전면에 걸쳐서 고른 힘으로 캐리어 기판 방향으로 밀어줄 수 있어서, 얇은 두께의 신축성 기판에 가해질 수 있는 손상을 최소화할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 신축성 기판 구조체 제조장치 및 신축성 기판 구조체 제조방법은, 신축성 전자기기 예를 들어, 신축성 디스플레이 및 신축성 태양전지 분야에 적용될 수 있다. 열거한 적용 예는 단순한 예시에 불과하며, 이 보다 많은 신축성 전자기기 분야에 적용될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 신축성 기판 구조체 제조장치
110: 하우징
112: 제1 하우징
115: 공기 유출구
117: 공기유출로 제공부
122: 제2 하우징
125: 공기 유입구
127: 공기유입로 제공부
129: 신축성 기판 수용부
130: 다이어프램
CS: 캐리어 기판
AD: 접착제
SS: 신축성 기판

Claims (18)

  1. 캐리어 기판을 수용하는 캐리어 기판 수용부;
    상기 캐리어 기판과 마주보는 방향으로 신축성 기판을 수용하는 신축성 기판 수용부; 및
    다이어프램을 포함하되,
    상기 다이어프램은, 상기 다이어프램의 일 면에 제공된 공기압에 따라 변형되고, 상기 변형된 다이어프램이 상기 신축성 기판의 전면에 걸쳐서 면 방향으로 접촉함으로써, 상기 신축성 기판이 상기 다이어프램의 변형된 형상에 따라 변형됨에 의하여 상기 캐리어 기판에 합착되는, 신축성 기판 구조체 제조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 신축성 기판은 상기 캐리어 기판보다 소프트한 소재로 이루어진, 신축성 기판 구조체 제조장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 신축성 기판 수용부는, 상기 신축성 기판의 적어도 일 변을 잡는 홀더를 포함하는 신축성 기판 구조체 제조장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 홀더는, 상기 합착 전, 상기 신축성 기판을 적어도 1축으로 연장시킨 상태로 제공하는, 신축성 기판 구조체 제조장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 홀더는, 상기 합착 전, 상기 신축성 기판을 동시에 2축으로 연장시킨 상태로 제공하는, 신축성 기판 구조체 제조장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 공기압에 의하여, 상기 다이어프램은 상기 신축성 기판에 면 방향으로 직접 접촉하여, 상기 신축성 기판을 상기 캐리어 기판 방향으로 미는, 신축성 기판 구조체 제조장치.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판 수용부 및 상기 신축성 기판 수용부를 제공하는 하우징을 더 포함하고,
    상기 하우징은, 상기 캐리어 기판 주변의 공기를 유출시켜 상기 공기압을 형성하는 공기 유출구를 더 포함하는, 신축성 기판 구조체 제조장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 공기 유출구는, 상기 하우징에 형성되되, 상기 캐리어 기판 수용부를 기준으로 상기 신축성 기판 수용부가 제공되는 방향과 반대 방향에 형성되는, 신축성 기판 구조체 제조장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판 수용부 및 상기 신축성 기판 수용부를 제공하는 하우징을 더 포함하고,
    상기 하우징은, 상기 다이어프램을 상기 신축성 기판 방향으로 밀기 위한 공기를 유입시키는 공기 유입구를 더 포함하는, 신축성 기판 구조체 제조장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 공기 유입구는, 상기 하우징에 형성되되, 상기 신축성 기판 수용부를 기준으로 상기 캐리어 기판 수용부가 제공되는 방향과 반대 방향에 형성되는, 신축성 기판 구조체 제조장치.
  12. 캐리어 기판을 제공하는, 캐리어 기판 제공단계;
    다이어프램 상에 위치하고, 상기 캐리어 기판을 마주보도록 신축성 기판을 제공하는, 신축성 기판 제공단계; 및
    상기 다이어프램의 일 면에 공기압을 제공하여, 상기 다이어프램의 형상을 변형시키고, 상기 변형된 다이어프램이 상기 신축성 기판의 전면에 걸쳐서 면 방향으로 접촉됨으로써, 상기 신축성 기판이 상기 다이어프램의 변형된 형상에 따라 변형됨에 의하여 상기 신축성 기판을 상기 캐리어 기판에 합착시키는 합착 단계;를 포함하는 신축성 기판 구조체 제조방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판 제공단계는,
    상기 신축성 기판을 향하는 방향으로 상기 캐리어 기판 상에 접착제를 형성하는 단계를 더 포함하는, 신축성 기판 구조체 제조방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 신축성 기판 제공 단계는,
    상기 신축성 기판을 적어도 2축 방향으로 동시에 연신시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 합착 단계에 있어서,
    상기 신축성 기판과 상기 접착제 사이의 접착력은, 상기 연신된 신축성 기판의 복원력보다 큰, 신축성 기판 구조체 제조방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 합착 단계에 있어서,
    상기 접착제와 상기 캐리어 기판 사이의 접착력은, 상기 신축성 기판과 상기 접착제 사이의 접착력보다 큰, 신축성 기판 구조체 제조방법.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 접착제의 접착력은 온도에 따라 가변하는, 신축성 기판 구조체 제조방법.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 신축성 기판은 고 신축성 영역과 상기 고 신축성 영역보다 신축성이 낮은 저 신축성 영역을 포함하는, 신축성 기판 구조체 제조방법.
  18. 제12 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판 제공단계에서의 상기 캐리어 기판은, 상기 신축성 기판 제공 단계에서의 상기 신축성 기판보다 작은, 신축성 기판 구조체 제조방법.
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