KR102062482B1 - 폴리머 필름 내 단일층 니켈 도금된 도전입자에 자기장을 가하여 균일 분산시키는 방법 및 이를 이용한 이방성 전도 필름의 제조 방법 - Google Patents

폴리머 필름 내 단일층 니켈 도금된 도전입자에 자기장을 가하여 균일 분산시키는 방법 및 이를 이용한 이방성 전도 필름의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102062482B1
KR102062482B1 KR1020190009376A KR20190009376A KR102062482B1 KR 102062482 B1 KR102062482 B1 KR 102062482B1 KR 1020190009376 A KR1020190009376 A KR 1020190009376A KR 20190009376 A KR20190009376 A KR 20190009376A KR 102062482 B1 KR102062482 B1 KR 102062482B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductive particles
polymer layer
magnetic field
film
conductive
Prior art date
Application number
KR1020190009376A
Other languages
English (en)
Inventor
백경욱
윤달진
변준호
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020190009376A priority Critical patent/KR102062482B1/ko
Priority to US16/421,957 priority patent/US11472933B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102062482B1 publication Critical patent/KR102062482B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/04—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length
    • B05C1/08—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C9/00—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
    • B05C9/08—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation
    • B05C9/12—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation the auxiliary operation being performed after the application
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12—Powdering or granulating
    • C08J3/128—Polymer particles coated by inorganic and non-macromolecular organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/205—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
    • C08J3/21—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase
    • C08J3/212—Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase and solid additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C08J7/042—Coating with two or more layers, where at least one layer of a composition contains a polymer binder
    • C08J7/0423—Coating with two or more layers, where at least one layer of a composition contains a polymer binder with at least one layer of inorganic material and at least one layer of a composition containing a polymer binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/16—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive material in insulating or poorly conductive material, e.g. conductive rubber
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0071—Active shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073—Shielding materials
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073—Shielding materials
    • H05K9/0075—Magnetic shielding materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/12—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08J2327/16—Homopolymers or copolymers of vinylidene fluoride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/18—Homopolymers or copolymers of nitriles
    • C08J2333/20—Homopolymers or copolymers of acrylonitrile
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C08K2003/0862—Nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/001—Conductive additives

Abstract

폴리머 필름 내 단일층 니켈 도금된 도전입자에 자기장을 가하여 균일 분산시키는 방법 및 이를 이용한 이방성 전도 필름의 제조 방법을 제공한다. 일실시예에 따른 필름 제조 방법은 다수의 도전입자들이 믹싱된 폴리머 용액을 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 코팅하여 액상의 폴리머 층을 형성하는 단계, 상기 액상의 폴리머 층에 자기장을 가하여 상기 액상의 폴리머 층에 포함된 상기 다수의 도전입자들을 분산시키는 단계 및 상기 다수의 도전입자들이 분산된 상기 액상의 폴리머 층을 건조시켜, 상기 분산된 다수의 도전입자들의 이동을 제한하는 고체의 폴리머 층을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

폴리머 필름 내 단일층 니켈 도금된 도전입자에 자기장을 가하여 균일 분산시키는 방법 및 이를 이용한 이방성 전도 필름의 제조 방법{METHOD FOR UNIFORMLY DISPERSING SINGLE LAYER NICKEL PLATED CONDUCTIVE PARTICLE IN POLYMER FILM BY APPLYING MEGNETIC FIELD AND METHOD FOR PRODUCING ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILE USING THE SAME}
아래의 설명은 폴리머 필름 내 단일층 니켈 도금된 도전입자에 자기장을 가하여 균일 분산시키는 방법 및 이를 이용한 이방성 전도 필름 제조 방법에 관한 것이다.
전자 패키징 시에 사용되는 접착제는 그 사용 형태에 따라 필름과 페이스트 형태로 구분되며, 도전입자의 포함 여부에 따라 전도성, 이방 전도성, 비전도성 접착제로 구분된다. 일반적으로 이방성 전도 필름(Anisotropic Conductive Film(s), ACF(s)), 이방성 전도 페이스트(Anisotropic Conductive Paste, ACP), 비전도성 필름(Non-Conductive Film, NCF) 및 비전도성 페이스트(Non-Conductive Paste, NCP)로 구분된다.
특히, 차세대 극 미세 피치 디스플레이 기술은 고해상도와 전기적 안정성을 요구하기 때문에 전도성 도전입자를 함유한 이방성 전도 필름(ACF)이 통상적으로 사용된다. 이방성 전도 필름(ACF)을 이용한 전자 부품간의 접속 방법은 기존의 땜납 공정을 대체하는 공정(lead free)으로, 공정자체가 간단하며 친환경적이고 제품에 순간적인 고온을 가할 필요가 없으므로(저온 공정) 열적으로 더 안정적인 공정이며, 유리 기판이나 폴리에스테르 플렉스와 같은 저렴한 기판을 사용하여 공정 단가를 낮출 수 있고, 미세 도전입자를 사용하여 전기적 접속이 이루어지므로 극 미세 전극 피치(pitch)(여기에서, 간단히 극 미세 피치라고 할 수 있다.)의 구현이 가능한 장점이 있다.
이러한 장점 때문에 필름 형태의 접착제(ACF, NCF)는 스마트카드, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 유기 EL(Organic Light Emitting Diodes) 등의 디스플레이 패키징(display packaging), 컴퓨터, 휴대용 전화기, 통신 시스템 등의 패키징에 그 활용 범위를 넓혀가고 있다.
최근 일렉트로닉 디바이스 시장의 제품들은 고성능과 다기능을 요구하므로 부품의 I/O 수가 많아지게 되고, 이에 따라 전극 사이의 간격이 미세해지는 미세 피치화 또는 극 미세 피치화가 필수불가결하다. 하지만 미세 피치 패키징에서의 가장 큰 문제점은 좁아지는 범프(bump) 사이와 전극 사이의 간격에 의해 발생되는 전기접속 문제점이다.
특히, 이방성 전도 필름(ACF)을 사용하는 전기접속의 경우 열압착 시, 열경화성 폴리머 수지의 흐름에 의해 도전입자의 이동이 발생하고, 도전입자가 범프와 전극 사이에 포획되지 않거나 적게 포획되어 개방(open) 또는 고저항 접속 문제를 방지하기 위해 대량의 도전입자를 사용해야 한다.
하지만, 이로 인해 범프와 범프 사이, 또는 전극과 전극 사이에 폴리머와 함께 유동한 다량의 도전입자들이 끼여 전극과 전극 사이 수평방향으로 통전이 되는 전기적 오류인 단락(short) 현상이 발생하게 된다. 특히 디스플레이 제품의 미세 피치화가 급속히 진행되며 그 문제가 더욱 심화되고 있다.
도 1은 종래의 두 개의 전극을 가진 전기 접속을 위한 이방성 전도 필름(ACF)을 설명하기 위한 도면이다. 더 구체적으로 도 1a는 종래의 두 개의 전극을 가진 전기 접속을 위한 이방성 전도 필름(ACF)의 접속 전(before bonding)을 나타내고, 도 1b는 종래의 두 개의 전극을 가진 전기 접속을 위한 이방성 전도 필름(ACF)의 접속 후(after bonding)을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 이방성 전도 필름(ACF)(10)을 이용하여 상하부의 기판(20, 21)의 두 전극 간 접속 과정에서 폴리머 레진의 흐름이 발생하여 넓은 범프와 범프 사이의 공간을 채우며, 경화가 진행된 후 수직방향으로 안정적인 전기적 접속을 구현하고 수평적으로는 절연 상태를 유지해야 한다. 여기에서 이방성 전도 필름(ACF)(10)은 도전입자를 포함하는 폴리머 층(11) 및 접착제 층(12)으로 이루어질 수 있다.
그러나 극 미세 피치 전기 접속 기술이 개발되면서 범프와 범프 사이 및 전극과 전극 사이의 공간이 줄어들고, 범프와 전극의 폭도 대폭 감소하는 추세이다. 이러한 극 미세 피치 접속을 위해, 통상적인 종래의 이방성 전도 필름(ACF)(10)을 사용할 경우 전기적 단락 현상 및 불안정한 접촉 상태의 문제점이 드러난다.
도 2는 종래의 극 미세 피치 접속에서 나타나는 전기적 단락 현상 및 불안정한 접촉 상태를 설명하기 위한 도면이다. 더 구체적으로 도 2a는 종래의 극 미세 피치의 두 개의 전극을 가진 전기 접속을 위한 이방성 전도 필름(ACF)의 접속(본딩) 전(before bonding)을 나타내고, 도 2b는 종래의 극 미세 피치의 두 개의 전극을 가진 전기 접속을 위한 이방성 전도 필름(ACF)의 접속 후(after bonding)를 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, 통상적인 종래의 이방성 전도 필름(ACF)(10)는 접속 과정에서 레진의 흐름에 의한 도전입자의 유동을 억제하지 못하고, 좁아진 상하부의 기판(20, 21)의 범프와 범프 사이 혹은 전극과 전극 사이에 도전입자의 뭉침 현상을 야기하여 전기적 단락회로를 발생시키고, 많은 도전입자의 유실로 인해 불안정한 접속 특성을 나타낸다.
한국공개특허 10-2012-0028583호는 이러한 나노파이버를 이용한 전도성 폴리머 접착제에 관한 것으로, 나노파이버에 도전 볼(도전입자(들))을 넣어 도전 볼의 유동을 억제하는 나노파이버 층을 함유한 나노파이버 이방성 전도 필름(ACF) 장치에 관한 기술을 기재하고 있다.
그러나 나노파이버 이방성 전도 필름(ACF)의 경우 도전 볼의 범프당 포획률을 올리기 위해 레진 플로우라는 추가적인 접속(bonding) 공정을 필요로 하여 기존 이방성 전도 필름(ACF) 공정에 비해 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 전기접속에 많이 이용되는 미세 피치용 이방성 전도 필름(ACF)의 경우 절연코팅 도전입자와 2중층을 사용하는 일본의 이방성 전도 필름(ACF) 제품이 아직 세계 이방성 전도 필름(ACF) 시장을 독점하고 있는 상황이다. 하지만, 이 또한 미세 피치에서 접속 불량이 많이 발생하기 때문에 새로운 개념의 미세 피치 접속용 이방성 전도 필름(ACF) 기술 개발이 필요하다.
도전입자의 유동을 억제하는 고정 폴리머 층(Anchoring Polymer Layer, APL)을 제조함에 있어서, 자기장을 이용하여 고정 폴리머 층 내의 도전입자들을 균일하게 분산시킬 수 있는 필름 제조 방법 및 장치를 제공한다.
수직 방향 자기장을 극대화할 수 있는 자기장 구조물을 이용하여 고정 폴리머 층 내의 도전입자들을 균일하게 분산시킬 수 있는 필름 제조 방법 및 장치를 제공한다.
다수의 도전입자들이 믹싱된 폴리머 용액을 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 코팅하여 액상의 폴리머 층을 형성하는 단계; 상기 액상의 폴리머 층에 자기장을 가하여 상기 액상의 폴리머 층에 포함된 상기 다수의 도전입자들을 분산시키는 단계; 및 상기 다수의 도전입자들이 분산된 상기 액상의 폴리머 층을 건조시켜, 상기 분산된 다수의 도전입자들의 이동을 제한하는 고체의 폴리머 층을 제조하는 단계를 포함하는 필름 제조 방법을 제공한다.
일측에 따르면, 상기 다수의 도전입자들은 상기 자기장을 통해 상기 다수의 도전입자들이 자화됨에 따라 상기 다수의 도전입자들 사이에서 발생하는 척력(Repulsive force)에 의해 상기 액상의 폴리머 층 내에서 분산되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 분산시키는 단계는, 상기 액상의 폴리머 층에 수직 방향 자기장을 가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 분산시키는 단계는, 적어도 하나의 자석 및 상기 적어도 하나의 자석의 수평 방향 자기장을 차폐하는 자기장 차폐 물질을 포함하는 자기장 구조물을 이용하여 상기 액상의 폴리머 층에 수직 방향 자기장을 가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 분산시키는 단계는, 상기 액상의 폴리머 층의 동일한 위치에 일정 기준시간 이상 자기장을 가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 액상의 폴리머 층은 상기 다수의 도전입자들을 단일층으로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 필름 제조 방법은 상기 고체의 폴리머 층의 상부 및 하부에 비전도성 접착 필름(Nonconductive Film, NCF)으로 이루어진 접착제 층을 라미네이션하여 접착성이 부여된 이방성 전도 필름을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 도전입자는 니켈이 도금된 폴리머 도전입자를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 고체의 폴리머 층의 단위 면적 내 존재하는 총 도전입자의 수 대비 단일로 존재하는 도전입자의 수의 비율이 55% 내지 80%의 범위에 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다수의 도전입자들을 포함하는 액상의 폴리머 층에 자기장을 가하여, 상기 자기장에 의해 자화된 상기 다수의 도전입자들 사이의 척력을 통해 상기 액상의 폴리머 층 내에서 상기 다수의 도전입자들을 분산시키는 단계를 포함하는 필름 제조 방법을 제공한다.
다수의 도전입자들이 믹싱된 폴리머 용액을 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 코팅하여 액상의 폴리머 층을 형성하는 롤 코터; 상기 롤 코터를 통과하는 액상의 폴리머 층에 자기장을 가하여 상기 액상의 폴리머 층에 포함된 상기 다수의 도전입자들을 분산시키는 자기장 구조물; 및 상기 다수의 도전입자들이 분산된 상기 액상의 폴리머 층을 건조시켜, 상기 분산된 다수의 도전입자들의 이동을 제한하는 고체의 폴리머 층을 제조하는 건조부를 포함하는 필름 제조 장치를 제공한다.
도전입자의 유동을 억제하는 고정 폴리머 층(Anchoring Polymer Layer, APL)을 제조함에 있어서, 자기장을 이용하여 고정 폴리머 층 내의 도전입자들을 균일하게 분산시킬 수 있다.
수직 방향 자기장을 극대화할 수 있는 자기장 구조물을 이용하여 고정 폴리머 층 내의 도전입자들을 균일하게 분산시킬 수 있다.
도 1은 종래의 두 개의 전극을 가진 전기 접속을 위한 이방성 전도 필름(ACF)을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 극 미세 피치 접속에서 나타나는 전기적 단락 현상 및 불안정한 접촉 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 도전입자 및 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 폴리머 스킨이 제거되지 않은 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 두 개의 전극 사이에 도전입자를 이용하여 안정적인 접속 상태의 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층의 제작 공정의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 종래의 이방성 전도 필름(ACF)의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름의 제조 방법의 예를 도시한 흐름도이다.
도 10은 종래의 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 시스템 적용이 어려운 이방성 전도 필름(ACF)을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자기 유변 유체의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 있어서, APL 내의 도전입자가 자기장에 따라 움직이는 예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 있어서, 도전입자에 수직 방향 자기장을 가할 수 있는 구조물이 설치된 APL 제조 과정의 예를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 있어서, 도전입자, APL 용액 및 APL 필름의 히스테리시스 루프를 도시한 그래프들이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 있어서, 수직 방향 자기장의 영향을 받기 전의 APL 필름의 광학현미경 이미지이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서, 수직 방향 자기장의 영향을 받은 후의 APL 필름의 광학현미경 이미지이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자석과 자기장 차폐 물질을 포함하는 자기장 구조물의 예를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자기장 차폐 물질을 포함하는 자기장 구조물을 사용한 경우의 자기장 세기를 나타난 그래프이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 있어서, 수직 방향 자기장을 집중시키는 자기장 구조물을 이용하여 제작된 APL 필름의 광학현미경 이미지이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자기장 구조물 내 체류시간에 따른 APL 필름의 광학현미경 이미지들이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자기장 구조물 내 체류시간에 따른 분산 입자율을 도시한 그래프이다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 콤마 롤 코터로 제작된 PVDF APL 필름의 표면과 단면에 대한 주사현미경 사진들이다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 필름 제조 방법의 예를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
아래의 실시예들은 도전입자의 유동을 억제하는 고정 폴리머 층(Anchoring Polymer Layer, APL)이 포함된 새로운 이방성 전도 필름(Anisotropic Conductive Film(s), ACF(s))을 제공함으로써 우수한 전기 접속 특성을 확보할 수 있다. 여기에서 고정 폴리머 층(APL)은 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층을 의미할 수 있으며, 고정 폴리머 층(APL)이 포함된 새로운 이방성 전도 필름(ACF)은 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름(간단히, APL ACF(s)로 표현될 수도 있다.)으로 표현될 수 있다. 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름(APL ACF)은 도전입자들을 우수한 인장강도를 갖는 고정 폴리머 층(APL)에 분산시키고 상부 및 하부에 절연 필름인 비전도성 필름(Non-conducting Film, NCF)의 폴리머 접착제 층을 라미네이션 또는 이중 코팅 방법으로 형성할 수 있다.
이와 같은 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름(APL ACF)을 사용함으로써, 강한 인장응력을 갖는 폴리머를 사용하여 도전입자의 사이를 연결하여 레진의 흐름이 발생하더라도 도전입자의 유동을 확실하게 줄일 수 있다.
또한, 도전입자를 감싸고 있는 폴리머 스킨의 제거를 위한 별도의 공정의 도입 없이도 도전입자의 표면을 자가 노출시킬 수 있는 새로운 방법을 위한 실시예들이 더 제공된다.
도 3은 일실시예에 따른 도전입자 및 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름의 접속 공정 중 도전입자의 움직임을 나타내며, 도 3b를 참조하면 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름의 접속 공정 후 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층의 상태를 나타낸다.
도 3을 참조하여, 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름(100)에 대해 구체적으로 설명한다. 여기에서 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(120)은 앞에서 설명한 고정 폴리머 층(APL)이 될 수 있다.
일실시예에 따른 전도성의 다수의 도전입자들을 포함하는 이방성 전도 필름(ACF)(100)은 폴리머 층(120) 및 접착제 층(130)을 포함하여 이루어질 수 있다.
폴리머 층(120)은 전도성의 다수의 도전입자들(110)이 분산 배치되며, 배치된 다수의 도전입자들(110)을 포획하여 이동을 제한할 수 있다.
폴리머 층(120)은 다수의 도전입자들(110)의 사이를 연결하여 접속 공정에 의한 레진의 흐름의 발생 시 다수의 도전입자들(110)의 유동을 제한하는 인장응력을 갖는 폴리머(polymer)로 이루어질 수 있다.
여기에서 폴리머 층(120)은 접착성이 없는 열가소성 폴리머로 이루어질 수 있으며, 접속 공정에 의한 레진의 흐름의 발생 시 다수의 도전입자들(110)의 유동을 제한하는 인장응력을 갖는 열가소성 폴리머이면 사용 가능하므로 재료의 선택폭이 넓다.
예컨대, 폴리머 층(120)은 아래의 표 1과 같은 재료가 사용될 수 있다.
Figure 112019008821272-pat00001
폴리머 층(120) 내에 배치된 다수의 도전입자들(110)의 상부 및 하부를 감싸고 있는 폴리머 스킨 층이 제거되어, 상부 전극 및 하부 전극의 사이를 전도성의 도전입자가 연결하여 전기적 접속을 형성할 수 있다.
예컨대, 폴리머 층(120)은 수직방향 초음파 접속을 통해 다수의 도전입자들(110)의 상부 및 하부를 감싸고 있는 폴리머 스킨 층이 제거되어 상부 전극 및 하부 전극의 사이에 전기적 접속이 이루어질 수 있다.
이러한 폴리머 층(120)은 폴리머 용액에 다수의 도전입자들(110)을 믹싱하여 분산시킨 후, 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 코팅을 통해 제조될 수 있다.
접착제 층은 접착성이 없는 폴리머 층(120)의 상부 및 하부에 구성되어 접착성을 부여할 수 있다.
이러한 접착제 층은 폴리머 층(120)의 상부 및 하부에 비전도성 필름(Non-conducting Film, NCF)의 폴리머 접착제 층이 라미네이션 또는 이중 코팅에 의해 형성될 수 있다. 예컨대 접착제 층은 아크릴 수지, 양이온계 에폭시 수지, 음이온계 에폭시 수지 등으로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 일실시예에 따른 전도성의 다수의 도전입자들(110)을 포함하는 이방성 전도 필름은 폴리머 층(120)이 다수의 도전입자들(110)의 유동을 억제하여 적은 양의 초기 도전입자를 사용하여 높은 포획률을 구현함에 따라 전극 사이의 간격이 미세해지는 미세 피치 또는 극 미세 피치에서 전기적 접속이 가능하다.
도 4는 일실시예에 따른 폴리머 스킨이 제거되지 않은 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(120)을 제작하는 동안 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(120) 안에 존재하는 도전입자의 윗부분과 아랫부분에 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(120)의 폴리머가 감싸고 있게 되는데, 이를 폴리머 스킨 층(121)이라고 할 수 있다. 폴리머 스킨 층(121)이 제거되지 않은 상태에서는 전극과 전극 사이에 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(120)의 도전입자가 눌리게 되는 경우, 폴리머 스킨 층(121)이 절연층 역할을 함에 따라 수직방향으로의 안정적인 전기적 접속을 방해하게 된다.
따라서, 폴리머 층 내 도전입자를 둘러싸고 있는 폴리머 스킨 층(121)을 제거해야 접속 공정 후 안정적인 전기적 접속 특성을 나타낼 수 있다. 이에 따라 이방성 전도 필름(APL ACF)의 우수한 전기적 접속 특성을 구현하기 위해서는 도전입자의 표면 노출이 요구된다.
이러한 폴리머 스킨 층(121)을 제거하여 도전입자의 표면을 노출시키기 위해서는, 폴리머 층(120)을 구성하는 폴리머의 녹는점보다 더 높은 온도에서 고온 접속 공정을 진행하거나 또는 플라즈마 에칭의 공정이나 초음파 공정 등의 추가적인 공정이 요구된다. 이때, 고온 접속 공정이나 추가적인 공정 없이 도전입자의 표면에 대한 자가 노출을 통해 안정적인 전기적 접속을 얻을 수도 있다. 이러한 자가 노출에 따른 실시예들에 대해서는 추후 더욱 자세히 설명한다.
도 5는 일실시예에 따른 두 개의 전극 사이에 도전입자를 이용하여 안정적인 접속 상태의 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 두 개의 전극 사이에 도전입자를 이용하여 안정적인 접속 상태의 구조체의 예를 나타내는 것으로, 도전입자(110)를 감싸고 있는 얇은 두께의 폴리머 스킨 층을 초음파 등을 이용하여 제거할 수 있다. 예컨대 수직방향 초음파 접속을 통해 도전입자(110)의 폴리머 스킨 층을 제거한 후, 두 개의 전극 사이에 도전입자(110)를 이용하여 안정적인 접속이 이루어지도록 할 수 있다.
일실시예에 따른 두 개의 전극 사이에 도전입자를 이용하여 안정적인 접속 상태의 구조체는 도 3 및 도 4에서 설명한 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층을 포함하는 이방성 전도 필름(100)을 포함하여 이루어질 수 있다.
일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층을 포함하는 이방성 전도 필름(100)을 포함하는 구조체는 상부 기판(210)과 하부 기판(200)의 사이에 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층을 포함하는 이방성 전도 필름(ACF)(100)을 배치하고, 초음파(ultrasonic, U/S) 방식 또는 열과 압력을 가하여 위아래 수십 ㎛ 두께의 전극 사이에 다수의 도전입자들(110)을 통해 전기적인 접속을 이루도록 할 수 있다.
상부 기판(210)은 하부에 상부 전극(211)이 형성될 수 있다. 예를 들어 상부 기판(210)은 연성 기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)으로 이루어질 수 있으나, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB) 등으로 이루어질 수 있으며 이에 제한되지는 않는다.
또한 하부 기판(200)은 상부에 하부 전극(201)이 형성될 수 있다. 예를 들어 하부 기판(200)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)으로 이루어질 수 있으나, 연성 기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB) 등으로 이루어질 수 있으며 이에 제한되지는 않는다.
여기에서 상부 기판(210) 및 하부 기판(200)은 전자기기의 소형화에 따라 미세 피치 또는 극 미세 피치화된 기판으로 이루어질 수 있다.
도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층을 포함하는 이방성 전도 필름(100)은 상부 기판(210)과 하부 기판(200) 사이에 압착되는 것으로, 다수의 도전입자들(110)이 배치되는 폴리머 층(120)을 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때, 폴리머 층(120) 내에 배치된 다수의 도전입자들(110)의 상부 및 하부를 감싸고 있는 폴리머 스킨 층이 제거되어, 상부 기판(210)의 상부 전극(211) 및 하부 기판(200)의 하부 전극(201)의 사이를 전도성의 도전입자(110)가 연결하여 전기적 접속을 형성할 수 있다.
더 구체적으로, 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층을 포함하는 이방성 전도 필름(100)은 폴리머 층(120) 및 접착제 층을 포함하여 이루어질 수 있고, 폴리머 층(120)은 전도성의 다수의 도전입자들(110)이 분산 배치되며 배치된 다수의 도전입자들(110)을 포획하여 이동을 제한할 수 있다. 여기에서 폴리머 층(120) 내에 배치된 다수의 도전입자들(110)의 상부 및 하부를 감싸고 있는 폴리머 스킨 층이 제거되어, 상부 전극(211) 및 하부 전극(201) 사이를 전도성의 도전입자(110)가 연결하여 전기적 접속을 형성할 수 있다. 예를 들어 폴리머 층(120)은 수직방향 초음파 접속을 통해 다수의 도전입자들(110)의 상부 및 하부를 감싸고 있는 폴리머 스킨 층이 제거되어 상부 전극(211) 및 하부 전극(201) 사이에 전기적 접속이 이루어질 수 있다.
따라서 최종적으로 수직방향 초음파 접속을 통해 도전입자의 폴리머 스킨 층을 효과적으로 제거하여 안정적인 전기적 접속을 이루도록 할 수 있다. 또한 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(120)을 이용하여 도전입자(110)의 유동을 억제하여, 적은 양의 초기 도전입자(110)를 사용하지만 높은 도전입자(110)의 포획률을 구현함으로써 저가의 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름(100)을 사용하여 미세피치 접속이 가능하게 되어 가격적인 경쟁력을 동시에 확보할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층의 제작 공정의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층은 도전입자와 폴리머 용액을 믹싱한 용액(410)에 도전입자를 분산시킨 후, 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 코팅 방식을 통해 쉽게 제조할 수 있다. 이 때, 롤과 롤 사이에 믹싱한 용액(410)을 통과시켜 건조시키는 캘린더 롤(calender roll)(420)이 사용될 수 있고, 용액을 이동시키기 위한 이형지(release paper)가 사용될 수 있다. 또한, 이동을 위한 리시빙 롤(receiving roll)(430)이 사용될 수 있다.
이에 따라 도 6b에 도시된 바와 같이 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(440)이 형성될 수 있다. 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(440)은 다수의 도전입자들(441)이 분산 배치되어 폴리머 레진의 유동에도 움직임을 제한하여 고정시킬 수 있다.
여기에서 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(440)은 접착성이 없는 열가소성 폴리머이기 때문에 디스플레이 어플리케이션에 사용하기 위해서 접착성을 부여해야 한다. 이에 따라 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(440)의 상부 및 하부에 접착제 층을 구성함으로써 접착성을 부여할 수 있다.
도 7은 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름(510)의 제조 방법은 폴리머 용액과 다수의 도전입자들(511)을 믹싱하여 분산시킨 후, 다수의 도전입자들(511)이 믹싱된 폴리머 용액에 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 코팅을 통해 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(512)을 제조할 수 있다.
그리고 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(512)의 상부 및 하부에 비전도성 접착 필름(Nonconductive Film, NCF)으로 이루어진 접착제 층(513)을 라미네이션하여 접착성을 부여할 수 있다.
또한 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(512) 내에 배치된 다수의 도전입자들(511)의 상부 및 하부를 감싸고 있는 폴리머 스킨 층을 제거하여, 상부 전극 및 하부 전극 사이를 전도성의 다수의 도전입자들(511)가 직접 연결하여 전기적 접속을 형성할 수 있다.
한편, 도 8은 종래의 이방성 전도 필름(ACF)의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하여 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름(510)의 제조 공정과 종래의 이방성 전도 필름(ACF)의 제조 공정을 비교할 수 있다.
일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름(510)의 제조 공정은 일반적인 종래의 이방성 전도 필름(ACF)(51)의 제조 공정과 동일하거나 유사한 롤 라미네이터(520)를 이용하여, 도전입자를 함유하지 않은 비전도성 접착 필름(NCF)인 접착제 층(513)과의 라미네이션 공정을 통해 간단히 제작될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 종래의 이방성 전도 필름(ACF)(50)의 경우, 도전입자가 포함된 폴리머 층(51)과 비전도성 접착 필름(NCF)(52)의 롤 라미네이터(53)를 이용한 라미네이션 공정 시, 전기적 접속에 따라 비전도성 접착 필름(NCF)(52)의 레진 흐름이 발생하여 도전입자 또한 흐름이 발생할 수 있다.
반면, 도 7에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름(510)은 비전도성 접착 필름(NCF)인 접착제 층(513)과 라미네이션 공정으로 인하여 접착성이 부여된 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(512)이 포함된 이방성 전도 필름(510)을 사용하여 접속을 발생시킬 때, 도전입자(511)가 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층(512)에 포획되어 있으므로 비전도성 접착 필름(NCF)인 접착제 층(513)의 레진 흐름에 상관없이 도전입자(511)의 유동이 거의 발생하지 않으며, 이로 인해 접속 전, 후에 도전입자(511)의 움직임을 억제할 수 있다.
도 9는 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름의 제조 방법은 폴리머와 용매를 일정 비율로 섞어 폴리머를 용해시키는 단계(910), 용해된 폴리머 용액에 다수의 도전입자들을 믹싱하여 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 용액을 형성하는 단계(920), 및 상기 다수의 도전입자들이 믹싱된 상기 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 용액을 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 코팅하여 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층을 제조하는 단계(930)를 포함하여 이루어진다.
그리고 폴리머 층의 상부 및 하부에 비전도성 접착 필름(NCF)으로 이루어진 접착제 층을 라미네이션하여 접착성을 부여하는 단계(940)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 폴리머 층 내에 배치된 다수의 도전입자들의 상부 및 하부를 감싸고 있는 폴리머 스킨 층을 제거하여, 상부 전극 및 하부 전극의 사이를 전도성의 도전입자가 연결하여 전기적 접속을 형성하는 단계(950)를 더 포함할 수 있다.
여기에서 폴리머 층은 접속 공정에 의한 레진의 흐름의 발생 시 다수의 도전입자들을 포획하여 이동을 제한할 수 있다.
아래에서 일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름의 제조 방법의 각 단계에 대해 하나의 예를 들어 더 구체적으로 설명한다.
일실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름의 제조 방법은 도 3 내지 도 7에서 설명한 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름을 제조하기 위해 사용될 수 있으며, 예컨대 이방성 전도 필름의 제조 시스템에 의해 구현될 수 있다.
단계(910)에서, 폴리머와 용매를 일정 비율로 섞어 폴리머를 용해시킬 수 있다. 이 때 폴리머의 함량은 7wt% 이상이며, 7wt% 미만으로 용해시킬 경우 필름으로 제작되는 과정 중 하나인 건조 과정 시 필름으로 제작되지 않는다.
단계(920)에서, 용해된 폴리머 용액에 다수의 도전입자들을 믹싱하여 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 용액을 형성할 수 있다. 이 때 다수의 도전입자들이 믹싱된 폴리머 용액에 다수의 도전입자들을 분산 배치시킬 수 있다.
단계(930)에서, 다수의 도전입자들이 믹싱된 상기 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 용액을 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 코팅하여 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층을 제조할 수 있다. 여기에서 폴리머 층은 접속 공정에 의한 레진의 흐름의 발생 시 다수의 도전입자들을 포획하여 이동을 제한할 수 있다.
더 구체적으로 다수의 도전입자들이 믹싱된 상기 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 용액을 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 필름 코터 입구에 주입한 후 롤이 일정속도로 회전하게 하여 폴리머 용액이 두 롤 사이의 좁은 갭을 통과하도록 할 수 있다. 이 후 건조 구간을 거치면서 용매가 증발하여 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 제조될 수 있다. 폴리머 층은 다수의 도전입자들의 사이를 연결하여 접속 공정에 의한 레진의 흐름의 발생 시 다수의 도전입자들의 유동을 제한하는 인장응력을 갖는 폴리머(polymer)로 이루어질 수 있다.
그리고, 다수의 도전입자들은 솔더(solder)로 이루어지거나 솔더가 포함되는 도전입자로 이루어질 수 있다. 폴리머 층은 솔더로 이루어지거나 솔더가 포함되는 도전입자로 이루어지는 다수의 도전입자들이 분산 배치되어, 접속 공정에 의한 레진의 흐름의 발생 시 다수의 도전입자들을 포획하여 이동을 제한할 수 있다.
단계(940)에서 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층의 제조 후, 폴리머 층의 상부 및 하부에 비전도성 접착 필름(NCF)으로 이루어진 접착제 층을 라미네이션하여 접착성을 부여할 수 있다.
단계(950)에서, 폴리머 층 내에 배치된 다수의 도전입자들의 상부 및 하부를 감싸고 있는 폴리머 스킨 층을 제거하여, 상부 전극 및 하부 전극의 사이를 전도성의 도전입자가 연결하여 전기적 접속을 형성할 수 있다.
이 때, 수직방향 초음파 접속 공정을 통해 다수의 도전입자들의 상부 및 하부를 감싸고 있는 폴리머 층의 폴리머 스킨 층을 제거할 수 있다.
실시예들에 따르면 다양한 열가소성 폴리머를 기반으로 한 금속 도전입자를 함유한 고정 폴리머 층(APL)을 이용한 이방성 전도 필름(ACF)과 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름의 접속 공정을 진행할 때 수직방향 초음파를 이용하여 도전입자를 둘러싸고 있는 폴리머 스킨 층을 제거하여 우수한 전기 접속을 형성할 수 있다.
이는, 기존의 폴리머로 둘러 쌓인 도전입자를 노출시키기 위한 고가의 플라즈마 에칭 방법과 비교하여 접속 공정 중 수직방향 초음파를 발생시켜 도전입자를 폴리머로부터 노출시키며 동시에 접속을 가능하게 한다.
이러한 도전입자의 움직임을 근본적으로 억제하는 폴리머 층을 포함하는 이방성 전도 필름(ACF)의 경우 종래의 이방성 전도 필름(ACF)에 비해 완전히 다른 새로운 구조이며, 도전입자의 움직임을 억제하는 역할을 고가의 나노파이버 등에 국한하지 않고 재료, 형태 및 제작 방식의 제한 없이 도전입자의 움직임을 더욱 억제시킬 수 있다.
더욱이, 사용되는 폴리머 재료의 선택폭이 넓고, 고가의 플라즈마 에칭 공정을 통하지 않고 접속 공정 중에서 발생하는 수직방향 초음파를 통해 저가의 공정을 가능하게 한다.
극 미세 피치 어셈블리를 지닌 디스플레이는 TV는 물론 노트북, 휴대폰, 게임기, ATM기 등 가전제품과 산업용 IT 기기에 장착되어 계속적으로 성장하고 있으며 산업전반에 파급효과가 큰 산업분야로 이러한 디스플레이 및 반도체 패키징(packaging) 제품에 필수로 사용되어야 하는 이방성 전도 필름(ACF) 또한 꾸준히 성장세를 보이고 다른 분야로까지 확대 적용되고 있는 상황이다. 고정 폴리머 층(APL) 이방성 전도 필름(ACF) 제품은 극 미세 피치의 대형/중소형 LCD(Liquid Crystal Display)/OLED(Organic Light Emitting Diode) 평판 디스플레이의 칩 온 글래스(Chip on Glass, COG), 칩 온 플렉스(Chip on Flex, COF), 칩 온 패키징(Chip on Packaging, COP)에 광범위하게 적용 가능하다. 뿐만 아니라 도전입자의 종류만 바꾸어 준다면, 매년 고화질의 카메라의 화소수를 높이기 위한 CCD-CMOS 카메라 모듈 접속분야와 UHD 이상의 화질을 요구하는 VR(Virtual Reality)용 OLED에 적용 가능하고, 또한 고 신뢰성이 보장된 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름의 경우 웨어러블 전자 기기에 적용도 가능하다.
특히, 대형 박형 TV, 노트북 및 스마트폰 등의 전자기기의 수요가 늘어나고, 또한 게임기, 차량 내비게이션, 자동차 등의 중소형 디스플레이에서도 이방성 전도 필름(ACF)의 수요가 늘어남에 따라 이방성 전도 필름(ACF) 시장은 2010년 이후 5~6%대의 꾸준한 성장을 보이고 있다. 그러나 이방성 전도 필름(ACF)는 디스플레이 부품에 사용되는 소재로 단가 인하 압력이 심하기 때문에 최종 디스플레이 수요가 증대하더라도 이방성 전도 필름(ACF) 성장 폭은 낮게 나타나 규모의 경제 진입 장벽이 나타나는 상황이다.
실시예들에 따르면 고강도 얇은 폴리머 필름을 사용하여 도전입자의 움직임을 최대한 억제하여 극 미세 피치 어플리케이션에서 발생할 수 있는 전기적 단락 및 높은 접촉저항 문제점을 해결할 수 있다. 이는, 기존 일본의 미세피치용 이방성 전도 필름(ACF)와 완전히 차별화된 기술로 기존 일본의 특허보다 진보한 원천 특허 기술이다.
도 10은 종래의 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 시스템 적용이 어려운 이방성 전도 필름(ACF)을 설명하기 위한 도면이다.
예컨대, 현재 이방성 전도 필름(ACF) 시장을 독점하고 있는 Hitachi Chemical과 Dexerials는 고정용 폴리머 층과 같은 특정 구조물을 이용한 도전입자의 유동억제 및 응집 방지 시스템을 구현하지 못하고 있다. 도 10a에 도시된 바와 같이 Hitachi의 경우 도전입자의 초분산에 집중하며, 도 10b에 도시된 바와 같이 Dexerials의 경우 도전입자의 배열에 집중하고 있다. 하지만 두 회사 모두 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 시스템의 적용이 어려워 대량 생산에 어려움을 겪고 있다.
이와 다르게, 본 실시예에 따른 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름의 경우 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 시스템으로 간단한 공정에 의해 제작이 가능하며, 상부 및 하부에 형성되는 비전도성 필름(NCF)과의 라미네이션 접합 역시 기존 산업에서 널리 사용되고 있는 롤 라미네이터를 이용 가능하다. 이에 따라 대량 생산에 쉽게 접목시킬 수 있는 혁신성이 있으며 장비 셋업 및 공정 최적화 과정에서 큰 비용을 절감할 수 있다. 따라서 고성능의 도전입자의 이동을 제한하는 폴리머 층이 포함된 이방성 전도 필름을 저렴한 가격으로 공급하여 국내 전자재료 기업들에게 새로운 성장동력을 제공할 수 있으며, 그 동안 독과점 형태로 시장을 장악한 Hitachi Chemical과 Dexerials의 시장 점유율을 상당 부분 가져 올 수 있을 것이라 예상된다.
앞서 도 6 및 도 7을 통해 설명한 바와 같이, 이방성 전도 필름(APL ACFs)은 니켈도금된 도전입자와 폴리머 용액의 믹싱, 울트라소닉을 이용한 용액 내 도전입자의 물리적 분산 그리고 롤-투-롤 코팅 방식을 통해 쉽게 제조할 수 있다. APL 필름은 접착성이 없는 열가소성 폴리머일 수 있으며, 디스플레이 어플리케이션에 사용하기 위해서는 접착성을 부여해야 한다. 이를 위해, APL 필름에 도전입자를 함유하지 않은 비전도성 접착 필름(NCF)이 APL 필름의 상부 및 하부에 롤 라미네이션되어 접착성이 부여될 수 있음을 이미 설명한 바 있다. 또한, 접착성이 부여된 이방성 전도 필름을 사용하여 접속을 발생시킬 때, 비전도성 접착 필름의 레진 흐름이 발생하여 도전입자 또한 흐름이 발생할 수 있다. 그러나 APL 구조물에 포획되어 있는 도전입자의 경우 레진 흐름에 상관없이, 도전입자의 유동이 거의 발생하지 않으며, 이로 인해 접속 전, 후 도전입자의 움직임을 억제할 수 있다.
이러한 이방성 전도 필름은 15 ㎛의 피치에서도 100% 절연특성을 달성하였지만, APL 필름에서의 적은 양의 도전입자와 2 내지 3 개의 도전입자들이 뭉쳐있는 응집체들은 결국 15 ㎛의 피치보다 더 좁은 피치를 갖는 차세대 디스플레이에 적용될 때 전기 접속 시 높은 저항 편차와 더 좁은 전극과 전극, 범프와 범프 사이에서 전기적 단락 현상을 발생시킬 수 있다.
이에, 이하에서는 APL 필름 내의 단일평면상에 있는 도전입자를 포함한 액상의 폴리머 필름에 자기장을 가하여 도전입자를 자화시킴으로써 도전입자들을 균일하게 분산시킬 수 있는 방법과, 이를 이용한 이방성 전도 필름의 제조 방법을 설명한다. 일실시예에서는 액상화된 폴리머 필름 상태에서 니켈도금이 된 폴리머 도전입자에 수직 방향 자기장을 가하여 도전볼을 균일하게 분산한 후 폴리머 필름의 용매를 건조시켜 고형화할 수 있다. 이를 위해, 자기장을 수집 방향으로 집중시킬 수 있는 자기장 구조물을 콤마 롤 코터(comma roll coater)에 제작하여 액상 APL 필름이 자기장을 통과함에 따라 APL 필름 내의 도전입자들을 균일하게 분산시킬 수 있으며, 도전입자들이 균일하게 분산된 용매를 건조시켜 고체 APL 필름을 제조할 수 있다. 결과적으로 APL 필름 내에서의 도전입자들의 균일 분산을 통해, 극 미세피치에서 안정적인 전기적 접속이 가능한 이방성 전도 필름을 저렴한 가격으로 제조 및 공급할 수 있게 된다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자기 유변 유체의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 자기장을 이용하여 전도성 입자 응집체를 분산시키는 방법은 자기 유변 유체(magnetorheological fluid, MRF)의 원리에 기인할 수 있다. MRF는 비전도성 용매와 자화될 수 있는 미크론 크기의 입자로 구성된 솔루션으로, 이때 용액은 유동에 큰 저항력을 갖지 않는다고 가정한다. 이때, 해당 용액에 자기장이 가해지지 않으면 도 11a와 같이 입자가 무작위로 분포될 수 있다. 그러나 자기장이 가해질 때, 입자들은 자기장에 평행한 방향으로 자화되고 배열되어서 용액은 그림 11b와 같이 높은 저항을 갖게 된다. 이때, 폴리머 필름 내에 단일층으로 분포된 니켈 도금된 도전입자를 고려한다면, 도전입자들은 자기장에 의해 폴리머 필름 내에서 수평 방향으로 서로 분산될 수 있다. 이러한 단일층의 도전입자들에 자기장을 가하는 경우의 실시예를 도 12을 통해 설명한다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 있어서, APL 내의 도전입자가 자기장에 따라 움직이는 예를 도시한 도면이다. 도 12a는 액상 APL 내의 도전입자들이 수직 방향 자기장에 의해 발생하는 척력(Repulsive force)에 의해 액상 APL 내에 균일하게 분포될 수 있음을 나타내고 있다. 한편, 도 12b는 액상 APL 내의 도전입자들이 수평 방향 자기장에 의해 발생하는 인력(Attractive force)에 의해 액상 APL 내에서 뭉치게 되는 예를 나타내고 있다. 다시 말해, 도전입자로 수직 방향 자기장을 집중시킬 수 있다면, 액상 APL의 단일평면상에 존재하는 도전입자가 외부 자기장에 의해 자화되고, 이에 의해 도전입자들간에 서로 밀어내는 척력이 발생함에 따라 도전입자들을 액상 APL 내에 균일하게 분포시킬 수 있게 된다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 있어서, 도전입자에 수직 방향 자기장을 가할 수 있는 구조물이 설치된 APL 제조 과정의 예를 도시한 도면이다. 도 13은 도전입자와 폴리머 용액을 믹싱한 용액(APL solution, 1310)을 이형지(Release film, 1320)상에서 제1 롤(1330) 및 제2 롤(1340) 사이를 통과시켜 APL 필름(1350)을 제조하는 과정의 예를 나타내고 있다. 이때, 제1 롤(1330) 및 제2 롤(1340) 사이를 통과한 APL 필름(1350)은 수직 방향 자기장을 가할 수 있는 자기장 구조물(1360 및 1370)을 통과할 수 있다. 이 경우, 수직 방향 자기장에 의해 APL 필름(1350)이 포함하는 도전입자들이 자화되어 도전입자들 사이의 척력이 발생할 수 있으며, 이러한 척력에 따라 도전입자들이 APL 필름(1350) 내에서 균일하게 분포될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 있어서, 도전입자, APL 용액 및 APL 필름의 히스테리시스 루프를 도시한 그래프이다. 그래프들(1300 및 1400)은 APL 재료로서 PVDF(Poly-vinylidene fluoride)를 사용한 경우, 도전입자가 외부 자기장에 의해 자화되는지 여부와 APL 용액과 APL 필름 내에서도 동일하게 자화되는지 여부를 확인하기 위해, 도전입자, PVDF APL 용액, PVDF APL 필름 각각의 상태에서 히스테리시스 루프(Hysteresis loop)를 측정한 예를 나타내고 있다. 그 결과, 제1 그래프(1410)에서와 같이 도전입자는 외부 자기장에 자화되어 루프를 그리는 것을 확인할 수 있다. 또한, 제2 그래프(1420)에서와 같이, 도전입자가 PVDF APL 용액 내에서, 그리고 PVDF APL 필름 내에서 동일하게 외부 자기장에 자화되는 것을 확인할 수 있다. 이로 인해, APL 용액이 APL 필름으로 변할 때까지 도전입자가 지속적으로 자기장을 받아 자화됨을 알 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 있어서, 수직 방향 자기장의 영향을 받기 전의 APL 필름의 광학현미경 이미지이고, 도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서, 수직 방향 자기장의 영향을 받은 후의 APL 필름의 광학현미경 이미지이다.
수직 방향 자기장에 의해 실제로 도전입자의 분산 거동을 보이는지 확인하기 위해 수직 방향의 자기장을 가하기 전과 후의 도전입자 분포의 변화를 광학현미경을 통하여 확인하였다. 외부 자기장을 주기 위해 재료로는 자석을 사용하였고 수직 방향 자기장을 형성하기 위해 두 개의 자석이 서로 다른 극이 바라보게 만들었으며, 그 사이에 PVDF APL 필름을 120초 동안 두었다.
이때, 도 15의 제1 이미지(1500)는 수직 방향 자기장을 가하기 전의 PVDF APL 필름에 대한 광학현미경 이미지로서, 도전입자들이 임의적으로 분포되어 응집체를 형성하고 있음을 나타내고 있다. 반면, 도 16의 제2 이미지(1600)는 수직 방향 자기장을 120초 동안 가한 후의 전의 PVDF APL 필름에 대한 광학현미경 이미지로서, 여전히 응집체가 존재하기는 하나, 도전입자들이 수직 방향의 외부 자기장에 의해 자화가 되면서 응집체들의 크기가 작아지고 상대적으로 균일하게 분포가 되면서 분산 거동을 보이는 것을 확인할 수 있다.
한편, 두 개의 자석 사이를 가우스미터기로 측정한 결과 PVDF APL에 대한 수평 방향 자기장의 세기는 600 Gauss로, 수직 방향 자기장의 세기는 1300 Gauss로 각각 측정되었다. 이를 통해, 도전입자의 분산 거동을 효율적으로 일으키기 위해서는 수평 방향 자기장의 세기를 최소화시키고 수직 방향 자기장의 세기를 극대화시킨 자기장 구조물이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 이런 구조물을 제작하기 위해, 투자율이 높은 자기장 차폐 물질이 외부 자기장을 흡수하면서 자기장을 차폐시킨다는 원리를 응용하여, 자석 아래에 높은 투자율을 갖고 있어 산업에서 자기장 차폐 물질로 주로 이용되는 순철, 니켈 및 알루미늄 중 적어도 하나를 설치한 자기장 구조물을 제작하였고 이 구조물의 전반적인 자기장 차폐 물질 윗부분에서 수평 방향과 수직 방향의 자기장 세기 측정하였다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자석과 자기장 차폐 물질을 포함하는 자기장 구조물의 예를 도시한 도면이고, 도 18은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자기장 차폐 물질을 포함하는 자기장 구조물을 사용한 경우의 자기장 세기를 나타난 그래프이다. 도 17은 수평 방향 자기장을 차폐하기 위한 자기장 차폐 물질(Magnetic shielding material, 1710)을 포함하도록 형성된 자기장 구조물(1700)의 예를 나타내고 있다. 이러한 자기장 구조물(1700)의 사용을 통해 도 18의 그래프(1800)에 나타난 바와 같이, 수평 방향 자기장의 세기는 영구자석의 탈자화 수준인 50~150 Gauss 범위의 낮은 수치를 보였으며, 반대로 수직 방향 자기장 세기는 750~1600 Gauss의 높은 수치를 보였다. 이처럼 자기장 구조물(1700)을 롤-투-롤 필름 코터에 적용하여 수직 방향 자기장을 집중함으로써 APL 필름 내에 포함된 도전입자들의 분산 거동을 극대화할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 있어서, 수직 방향 자기장을 집중시키는 자기장 구조물을 이용하여 제작된 APL 필름의 광학현미경 이미지이다. 도 19의 제3 이미지(1900)는 도 17을 통해 설명한 자기장 구조물(1700)을 이용하여 PVDF APL 필름을 자기장 구조물(1700) 내에 120초 동안 두어 수직 방향 자기장을 가한 뒤 광학현미경으로 도전입자의 분포를 관측한 예를 나타내고 있다. 추가적으로 도전입자의 분산도를 정량적으로 측정하기 위해 단위 면적 내 존재하는 총 도전입자의 수 대비 단일로 존재하는 도전입자의 수의 비율을 분산 입자율(Distributed Particle Rate)이라고 정의하여 정량적으로 평가하였다. 그 결과 집중된 수직 방향 자기장에 의해 도전입자들이 단일로 존재하는 것을 확인할 수 있었고, 분산 입자율은 80%로 단순히 두 개의 자석으로 이루어진 자석 구조물로 분산했을 때의 수치인 25%보다 3배 가까이 상승한 것을 알 수 있다.
또한, 이러한 자기장 구조물(1700) 내에서 PVDF APL 필름이 체류하는 시간을 다르게 하여 광학현미경으로 도전입자의 분포 및 분산 입자율을 측정하였다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자기장 구조물 내 체류시간에 따른 APL 필름의 광학현미경 이미지들이고, 도 21은 본 발명의 일실시예에 있어서, 자기장 구조물 내 체류시간에 따른 분산 입자율을 도시한 그래프이다. 이때, 그래프(2100)는 자기장 구조물 내 PVDF APL 필름에서 30초부터 수직 방향 자기장에 의한 분산 입자율이 80%로 포화가 되는 것을 확인할 수 있다.
이러한 결과를 토대로 콤마 롤 필름 코터를 통해 제조되는 APL 필름이 자기장 구조물에 적어도 30초 이상 체류할 수 있도록 자기장 구조물의 길이를 조절함으로써, APL 필름 내부에 포함된 도전입자들의 분산 입자율을 최대화할 수 있다. 그 결과 80%의 분산 입자율을 갖는 안정적인 APL 필름이 제작되는 것을 확인할 수 있었다. 도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 콤마 롤 코터로 제작된 PVDF APL 필름의 표면과 단면에 대한 주사현미경 사진들이다. 한편, 자기장의 세기 등에 따라서도 분산 입자율이 변화될 수 있기 때문에, 앞에서 설명한 30초는 일정 기준시간으로 확장될 수 있다. 일례로, 일정 기준시간 이상 자기장이 가해지도록 자기장 구조물의 길이가 조절되는 것을 고려할 수 있다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 필름 제조 방법의 예를 도시한 흐름도이다. 본 실시예에 따른 필름 제조 방법은 자기장 구조물을 포함하는 필름 제조 장치에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 자기장 구조물은 다수의 도전입자들을 포함하는 액상의 폴리머 층에 자기장을 가하여, 자기장에 의해 자화된 다수의 도전입자들 사이의 척력을 통해 액상의 폴리머 층 내에서 다수의 도전입자들을 분산시킬 수 있다.
보다 구체적인 실시예로, 필름 제조 장치는 롤 코터, 자기장 구조물 및 건조부를 포함할 수 있다. 롤 코터는 일례로 도 4를 통해 설명한 캘린더 롤(420)에 대응할 수 있으며, 자기장 구조물은 도 13을 통해 설명한 자기장 구조물(1360 및 1370) 및/또는 도 17을 통해 설명한 자기장 구조물(1700)에 대응할 수 있다. 또한, 건조부는 도 4에 도시된 건조영역(Drying zone)을 형성하기 위한 구성요소일 수 있다. 또한, 실시예에 따라 필름 제조 장치는 추가 롤 코터를 포함할 수 있다. 여기서 추가 롤 코터는 도 7 및 도 8을 통해 설명한 롤 코터에 대응할 수 있다.
단계(2310)에서 롤 코터는 다수의 도전입자들이 믹싱된 폴리머 용액을 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 코팅하여 액상의 폴리머 층을 형성할 수 있다. 일례로 도전입자는 니켈이 도금된 폴리머 도전입자를 포함할 수 있다.
단계(2320)에서 자기장 구조물은 액상의 폴리머 층에 자기장을 가하여 액상의 폴리머 층에 포함된 다수의 도전입자들을 분산시킬 수 있다. 이때, 다수의 도전입자들은 자기장을 통해 다수의 도전입자들이 자화됨에 따라 다수의 도전입자들 사이에서 발생하는 척력에 의해 액상의 폴리머 층 내에서 분산될 수 있다. 이를 위해, 자기장 구조물은 단계(2320)에서 액상의 폴리머 층에 수직 방향 자기장을 가할 수 있다. 예를 들어, 자기장 구조물은 적어도 하나의 자석 및 적어도 하나의 자석의 수평 방향 자기장을 차폐하는 자기장 차폐 물질을 포함하여 액상의 폴리머 층에 수직 방향 자기장을 가할 수 있다. 한편, 자기장 구조물은 단계(2320)에서 액상의 폴리머 층의 동일한 위치에 일정 기준시간 이상(일례로, 30초 이상) 자기장을 가하도록 구현될 수 있다. 이러한 폴리머 층의 자기장 구조물 내의 체류시간에 대해서는 앞서 도 20 및 도 21을 통해 자세히 설명한 바 있다.
단계(2330)에서 건조부는 다수의 도전입자들이 분산된 액상의 폴리머 층을 건조시켜, 분산된 다수의 도전입자들의 이동을 제한하는 고체의 폴리머 층을 제조할 수 있다. 이때, 도 21에 나타난 바와 같이, 고체의 폴리머 층의 단위 면적 내 존재하는 총 도전입자의 수 대비 단일로 존재하는 도전입자의 수의 비율인 분산 입자율은 55% 내지 80%의 범위에 포함될 수 있다.
단계(2340)에서 추가 롤 코터는 고체의 폴리머 층의 상부 및 하부에 비전도성 접착 필름(Nonconductive Film, NCF)으로 이루어진 접착제 층을 라미네이션하여 접착성이 부여된 이방성 전도 필름을 제조할 수 있다. 폴리머 층에 비전도성 접착 필름으로 이루어진 접착제 층을 라미네이션하는 과정은 앞서 도 7 및 도 8을 통해 설명한 바 있다.
이처럼 본 발명의 실시예들에 따르면, 도전입자의 유동을 억제하는 고정 폴리머 층(Anchoring Polymer Layer, APL)을 제조함에 있어서, 자기장을 이용하여 고정 폴리머 층 내의 도전입자들을 균일하게 분산시킬 수 있다. 또한, 수직 방향 자기장을 극대화할 수 있는 자기장 구조물을 이용하여 고정 폴리머 층 내의 도전입자들을 균일하게 분산시킬 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 다수의 도전입자들이 믹싱된 폴리머 용액을 롤 코터를 통해 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 코팅하여 액상의 폴리머 층을 형성하는 단계;
    상기 롤 코터를 통과하여 수평 방향으로 이송 중인 상기 액상의 폴리머 층의 상단(또는 하단)에 배치되는 적어도 하나의 자석과 및 상기 액상의 폴리머 층의 하단(또는 상단)에 상기 적어도 하나의 자석에 대응하여 배치되어 상기 적어도 하나의 자석의 수평 방향 자기장을 차폐하는 자기장 차폐 물질을 포함하는 자기장 구조물을 통해, 상기 액상의 폴리머 층에 수직 방향 자기장을 가하여 상기 액상의 폴리머 층에 포함된 상기 다수의 도전입자들을 분산시키는 단계; 및
    상기 다수의 도전입자들이 분산된 상기 액상의 폴리머 층을 건조시켜, 상기 분산된 다수의 도전입자들의 이동을 제한하는 고체의 폴리머 층을 제조하는 단계
    를 포함하는 필름 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 도전입자들은 상기 수직 방향 자기장을 통해 상기 다수의 도전입자들이 자화됨에 따라 상기 다수의 도전입자들 사이에서 발생하는 척력(Repulsive force)에 의해 상기 액상의 폴리머 층 내에서 분산되는 것을 특징으로 하는 필름 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분산시키는 단계는,
    상기 액상의 폴리머 층의 동일한 위치에 일정 기준시간 이상 수직 방향 자기장을 가하는 것을 특징으로 하는 필름 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 액상의 폴리머 층은 상기 다수의 도전입자들을 단일층으로 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고체의 폴리머 층의 상부 및 하부에 비전도성 접착 필름(Nonconductive Film, NCF)으로 이루어진 접착제 층을 라미네이션하여 접착성이 부여된 이방성 전도 필름을 제조하는 단계
    를 더 포함하는 필름 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전입자는 니켈이 도금된 폴리머 도전입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고체의 폴리머 층의 단위 면적 내 존재하는 총 도전입자의 수 대비 단일로 존재하는 도전입자의 수의 비율이 55% 내지 80%의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 필름 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 다수의 도전입자들이 믹싱된 폴리머 용액을 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 코팅하여 액상의 폴리머 층을 형성하는 롤 코터;
    상기 롤 코터를 통과하여 수평 방향으로 이송 중인 상기 액상의 폴리머 층의 상단(또는 하단)에 배치되는 적어도 하나의 자석과 및 상기 액상의 폴리머 층의 하단(또는 상단)에 상기 적어도 하나의 자석에 대응하여 배치되어 상기 적어도 하나의 자석의 수평 방향 자기장을 차폐하는 자기장 차폐 물질을 포함하여, 상기 액상의 폴리머 층에 수직 방향 자기장을 가하여 상기 액상의 폴리머 층에 포함된 상기 다수의 도전입자들을 분산시키는 자기장 구조물; 및
    상기 다수의 도전입자들이 분산된 상기 액상의 폴리머 층을 건조시켜, 상기 분산된 다수의 도전입자들의 이동을 제한하는 고체의 폴리머 층을 제조하는 건조부
    를 포함하는 필름 제조 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 다수의 도전입자들은 상기 다수의 도전입자들의 자화에 의해 상기 다수의 도전입자들 사이에서 발생하는 척력(Repulsive force)에 따라 상기 액상의 폴리머 층 내에서 분산되는 것
    을 특징으로 하는 필름 제조 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제14항에 있어서,
    상기 자기장 구조물은,
    상기 롤 코터를 통과하는 상기 액상의 폴리머 층의 동일한 위치에 일정 기준시간 이상 수직 방향 자기장을 가하도록 길이가 조절되는 것
    을 특징으로 하는 필름 제조 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 고체의 폴리머 층의 상부 및 하부에 비전도성 접착 필름(Nonconductive Film, NCF)으로 이루어진 접착제 층을 라미네이션하여 접착성이 부여된 이방성 전도 필름을 제조하는 추가 롤 코터
    를 더 포함하는 필름 제조 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 고체의 폴리머 층의 단위 면적 내 존재하는 총 도전입자의 수 대비 단일로 존재하는 도전입자의 수의 비율이 55% 내지 80%의 범위에 포함되는 것
    을 특징으로 하는 필름 제조 장치.
KR1020190009376A 2019-01-24 2019-01-24 폴리머 필름 내 단일층 니켈 도금된 도전입자에 자기장을 가하여 균일 분산시키는 방법 및 이를 이용한 이방성 전도 필름의 제조 방법 KR102062482B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190009376A KR102062482B1 (ko) 2019-01-24 2019-01-24 폴리머 필름 내 단일층 니켈 도금된 도전입자에 자기장을 가하여 균일 분산시키는 방법 및 이를 이용한 이방성 전도 필름의 제조 방법
US16/421,957 US11472933B2 (en) 2019-01-24 2019-05-24 Method of uniformly dispersing nickel-plated conductive particles of single layer within polymer film by applying magnetic field to polymer film and method of fabricating anisotropic conductive film using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190009376A KR102062482B1 (ko) 2019-01-24 2019-01-24 폴리머 필름 내 단일층 니켈 도금된 도전입자에 자기장을 가하여 균일 분산시키는 방법 및 이를 이용한 이방성 전도 필름의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102062482B1 true KR102062482B1 (ko) 2020-01-03

Family

ID=69155462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190009376A KR102062482B1 (ko) 2019-01-24 2019-01-24 폴리머 필름 내 단일층 니켈 도금된 도전입자에 자기장을 가하여 균일 분산시키는 방법 및 이를 이용한 이방성 전도 필름의 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11472933B2 (ko)
KR (1) KR102062482B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230100413A (ko) 2021-12-28 2023-07-05 주식회사 노피온 접착수지혼합물, 유동성이 조절된 자가조립형 이방성 도전접착제

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112867288B (zh) * 2021-01-05 2021-08-17 江苏特丽亮镀膜科技有限公司 一种acf导电胶膜结构及其热压方法、热压组件

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970074883A (ko) * 1996-05-28 1997-12-10 이웅열 이방도전성 필름제조방법
KR100397063B1 (ko) * 1995-08-01 2003-11-10 록타이트(아일랜드) 리미티드 이방성전도성경로를갖춘필름및코팅
KR100655832B1 (ko) * 2003-04-21 2006-12-13 제이에스알 가부시끼가이샤 이방 도전성 시트 및 그 제조 방법, 어댑터 장치 및 그제조 방법 및 회로 장치의 전기적 검사 장치
KR20160119571A (ko) * 2015-04-06 2016-10-14 주식회사 아이이에스 전자장치의 제조 방법
KR20180115383A (ko) * 2017-04-12 2018-10-23 한국과학기술원 도전 입자의 이동을 제한하는 폴리머 층을 포함하는 이방성 전도 필름 및 수직 방향 초음파를 이용한 그 제조 방법

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4737112A (en) * 1986-09-05 1988-04-12 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Anisotropically conductive composite medium
JP3533665B1 (ja) * 2002-12-17 2004-05-31 オムロン株式会社 電子部品モジュールの製造方法、並びに電磁波読み取り可能なデータキャリアの製造方法。
US8802214B2 (en) * 2005-06-13 2014-08-12 Trillion Science, Inc. Non-random array anisotropic conductive film (ACF) and manufacturing processes
US20070116910A1 (en) * 2005-11-23 2007-05-24 Polykarpov Alexander Y Multilayer laminated structures
JP4808506B2 (ja) * 2006-02-14 2011-11-02 スミダコーポレーション株式会社 複合磁性シート、コイル用複合磁性シートおよびそれらの製造方法
US8623265B2 (en) * 2007-02-06 2014-01-07 World Properties, Inc. Conductive polymer foams, method of manufacture, and articles thereof
KR101160971B1 (ko) 2010-09-15 2012-06-29 한국과학기술원 나노 파이버를 이용한 전도성 폴리머 접착제
KR101345694B1 (ko) * 2011-03-11 2013-12-30 옵토팩 주식회사 파이버, 파이버 집합체 및 이를 포함하는 접착제
CA3123564C (en) * 2012-01-12 2023-12-19 Vladimir P. Raksha Article with a dynamic frame formed with aligned pigment flakes
US10121581B2 (en) * 2014-09-29 2018-11-06 Apple Inc. Method for magnetizing multiple zones in a monolithic piece of magnetic material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100397063B1 (ko) * 1995-08-01 2003-11-10 록타이트(아일랜드) 리미티드 이방성전도성경로를갖춘필름및코팅
KR970074883A (ko) * 1996-05-28 1997-12-10 이웅열 이방도전성 필름제조방법
KR100655832B1 (ko) * 2003-04-21 2006-12-13 제이에스알 가부시끼가이샤 이방 도전성 시트 및 그 제조 방법, 어댑터 장치 및 그제조 방법 및 회로 장치의 전기적 검사 장치
KR20160119571A (ko) * 2015-04-06 2016-10-14 주식회사 아이이에스 전자장치의 제조 방법
KR20180115383A (ko) * 2017-04-12 2018-10-23 한국과학기술원 도전 입자의 이동을 제한하는 폴리머 층을 포함하는 이방성 전도 필름 및 수직 방향 초음파를 이용한 그 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230100413A (ko) 2021-12-28 2023-07-05 주식회사 노피온 접착수지혼합물, 유동성이 조절된 자가조립형 이방성 도전접착제

Also Published As

Publication number Publication date
US11472933B2 (en) 2022-10-18
US20200239651A1 (en) 2020-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6423172B1 (en) Method of forming a coating onto a non-random monolayer of particles, and products formed thereby
US20170309646A1 (en) Display device and method for manufacturing same
US9816012B2 (en) Method for manufacturing electrically conductive adhesive film, electrically conductive adhesive film, and method for manufacturing connector
KR101975730B1 (ko) 이방성 도전 필름, 이방성 도전 필름의 제조 방법, 접속체의 제조 방법 및 접속 방법
KR102062482B1 (ko) 폴리머 필름 내 단일층 니켈 도금된 도전입자에 자기장을 가하여 균일 분산시키는 방법 및 이를 이용한 이방성 전도 필름의 제조 방법
CN105917529B (zh) 连接体、连接体的制造方法、连接方法、各向异性导电粘接剂
KR20160118238A (ko) 얼라인먼트 방법, 전자 부품의 접속 방법, 접속체의 제조 방법, 접속체, 이방성 도전 필름
KR101986470B1 (ko) 도전성 접착 필름의 제조 방법, 도전성 접착 필름, 접속체의 제조 방법
KR20220029770A (ko) 접속체 및 접속체의 제조 방법
KR101160971B1 (ko) 나노 파이버를 이용한 전도성 폴리머 접착제
KR101146351B1 (ko) 전자 패키지용 접착제의 제조방법
US11161988B2 (en) Method of manufacturing anisotropic conductive film using vertical ultrasonic waves
WO2021012452A1 (zh) 异方性导电胶膜、显示面板及显示面板的制作方法
KR102027677B1 (ko) 폴리머 층 내부에 고정된 도전입자의 표면에 대한 자가 노출 방법, 상기 자가 노출 방법을 이용한 이방성 전도 필름의 제조 방법 및 상기 이방성 전도 필름
JP6326867B2 (ja) 接続構造体の製造方法及び接続構造体
KR20110035067A (ko) 이방 전도성 필름
JP4175347B2 (ja) 異方導電性接着フィルムの製造方法
KR20160119571A (ko) 전자장치의 제조 방법
JP4103902B2 (ja) 異方導電性接着フィルムの製造法
WO2013012139A1 (ko) 고주파 전자기장을 이용한 전자부품 접속방법 및 장치
JP2021089894A (ja) 異方導電性フィルム及び接続構造体
JP2020035751A (ja) 異方導電性フィルム及び接続構造体
JP2018152355A (ja) 異方導電性フィルム、接続構造体、異方導電性フィルムの製造方法、及び接続構造体の製造方法
WO2023171630A1 (ja) 導電粒子、回路接続用接着フィルム及びその製造方法、並びに、接続構造体及びその製造方法
JP2010007076A (ja) 異方導電性接着フィルム

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant