KR20010009212A - 광디스크 접합에 의한 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 접착제의 점도를 간단한 온도 조절부를 통해 조절함으로써, 별도의 접착제 성분 변화 없이도 접합의 문제가 되는 기포 발생 문제 해결 및 접합 조건 최적화 방법을 제공하기 위한 것으로서, 접착제의 온도를 변화시켜 상기 접착제의 점도를 조절하는 점도 조절 단계와, 제 1 기판 위에 상기 점도가 조절된 일정량의 접착제를 도포하는 접착제 도포 단계와, 상기 제 1 기판 위에 제 2 기판을 적치하는 기판 적치 단계와, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 점도가 변화된 접착제를 경화하여 접착하는 접착 단계를 포함하여 이루어져서, 디스크 접합 시 발생할 수 있는 기포 문제 및 접착액이 비어져 나오는 제품 불량을 막을 수 있다

Description

광디스크 접합에 의한 제조 방법{production method by optical disk bonding}

본 발명은 디스크 제조공정에 관한 것으로, 특히 기판 접착제의 점도를 조절하여 2 장의 편면 디스크를 접합시키는 광디스크 접합(bonding)에 관한 것이다.

최근 광디스크 기술의 발전으로 당초는 화상 정보(비디오 신호)나 음성 신호 기록에 이용되어 오다가 현재에는 컴퓨터 분야에도 사용되어 문서 등의 대량 정보를 관리하는 데 쓰이고 있다.

일반적으로 광디스크는 콤팩트디스크(compact disk : CD)라는 이름으로 두께 1.2mm, 지름 12cm 단면에 600MByte의 기억용량으로 기록된다.

그리고 상기 CD의 개발 이후 광디스크의 기록밀도를 향상시키기 위한 많은 연구가 이루어진 결과 현재 두께 0.6mm, 지름 12cm의 기판 두 장이 접합된 형태로 기록밀도를 높이기 위한 다양한 구조를 지닌 DVD(digital versatile disk), 일회 기록 가능한 DVD-R, 재기록이 가능한 DVD-RAM 등 다양한 구조의 DVD의 연구가 한창 진행되고 있으며 새로운 디스크 시장을 형성해 가고 있다.

그러면, 종래 기술에 따른 광디스크의 제조 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 종래 기술에 따른 광 디스크 제조 공정도를 나타낸 것으로서, 스탬퍼(stamper)를 만드는 마스터링 공정과(S1), 상기 마스터링 공정(S1)에 의해 제조된 스탬퍼를 이용하여 복제 기판을 대량으로 생산하는 성형 공정(S2)과, 상기 성형 공정(S2)으로 제조된 복제 기판에 반사막, 기록막 등을 진공 증착 시킨 후 두 장의 기판을 접합시키는 후처리 공정(S3)과, 완성된 제품을 인쇄 및 포장하는 공정(S4)을 포함하여 이루어진다.

이와 같은 광디스크 제조 공정에서 DVD의 제조 공정과 CD의 제조 공정의 가장 큰 차이 중 하나로 DVD의 제조 공정에서는 상기 후처리 공정에서 두 장의 기판을 접착제로 붙이는 접합 공정(bonding process)을 한다는 것이다.

그러면 접합 공정 과정을 보면 제 1 기판에 접착제를 도포하는 과정과, 상기 제 1 기판 위에 제 2 기판을 올려놓는 적치 과정과, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 도포된 상기 접착제의 물리적, 화학적 변화를 통해 접착력을 지니게 함으로써 제 1, 2 기판을 접합하는 과정으로 이루어진다.

이와 같은 과정으로 현재까지 개발된 접합 방법을 살펴보면 크게 두 가지 접합 방법으로 나눌 수 있다.

첫째, 접착제를 도포 시켜주는 일반형 디스팬서(dispenser) 및 기포 발생을 개선시킨 모세관(capillary)을 사용하는 스핀-코팅(spin-coating) 접합기 방법이 그 하나이다.

둘째, 스크린(screen) 인쇄 방식의 접합기가 또 다른 하나의 방법이다.

상기 두 가지 형태의 접합 방법 및 과정에 대해 설명을 도 2에 각각 나타내었다.

먼저 상기 첫 번째 방법인 스핀-코팅 접합기 방법을 보면 일반형 디스팬서(dispenser) 방법(a1)과 모세관 디스팬서(dispenser) 방법(a2)이 있다.

도 2 (a)(b)는 종래 기술에 따른 스핀-코팅방식의 구성도로서, 먼저 일반형 디스팬서(dispenser) 방법 및 과정(a)을 보면 제 1 기판(1)에 접착제(5)를 도포하는 접착제 도포단계와, 상기 접착제(5)가 도포된 제 1 기판(1)에 제 2 기판(2)을 적치하고 회전 모터(6)를 이용하여 스핀-코팅을 하는 스핀-코팅단계와, 자외선경화기(7)를 통해 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이의 접착제(5)를 경화하는 자외선 접합단계로 이루어진다.

그리고 모세관 디스팬서(dispenser) 방법 및 과정을 보면(b) 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)을 근접시킨 후 모세관(capillary)(4)을 이용하여 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이에 접착제(5)를 도포하는 단계와, 상기 접착제(5)가 도포된 제 1 기판(1)에 제 2 기판(2)을 적치하고 회전 모터(6)를 이용하여 스핀-코팅을 하는 스핀-코팅단계와, 자외선 경화기(7)를 통해 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이의 접착제(5)를 경화하는 자외선 접합단계로 이루어진다.

둘째 방법인 스크린(screen) 인쇄 방식의 접합기방법을 설명하면 다음과 같다.

도 2 (c)는 종래 기술에 따른 스크린 인쇄방식의 구성도로서, 도 2 (c)를 보면, 제 1 기판(1) 위에 스크린판(8)을 근접시키고 상기 스크린판(8) 위에 접착제(5)를 올려놓는 단계와, 상기 접착제(5)를 압착기(9)를 좌우로 움직이며 스크린판(8)에 형성되어 있는 홀을 통해 상기 접착제(5)를 제 1 기판(1)에 도포하는 단계와, 상기 접착제(5)가 도포된 제 1 기판(1)을 자외선 경화기(7)를 이용하여 경화하는 단계와, 상기 경화된 제 1 기판(1) 위에 제 2 기판(2)을 적치하여 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)을 접합하는 단계로 이루어진다.

그리고 도 3 은 종래 기술에 따른 스핀-코팅 접합기의 구성도를 나타낸 것으로서, 도 3을 보면 먼저 로봇 팔(14)을 이용하여 스핀-코팅부(10)에 제 1 기판(1)을 올려놓는다.

상기 스핀-코팅부(10)에 제 1 기판(1)이 올려지면 디스펜서(3)는 제 1 기판(1)으로 접근하여 접착제 보관 용기(3a)에서 접착제(5)를 공급받아서 상기 제 1 기판(1)에 상기 접착제(5)를 도포한다.

이어 제 2 기판(2)을 로봇 팔(14)에 의해 상기 제 1 기판(1)에 적치하고 스핀-코팅을 한다.

그리고 상기 로봇 팔(14)은 상기 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)을 제 1 트레이(11)에 적치시키고, 트레이의 이동의 통해 UV 램프부(12)에서는 자외선을 이용하여 수지를 경화시킴으로써 상기 제 1, 2 기판(1)(2)를 접합시킨 후 완전히 접합된 기판은 제 2 트레이(11a)를 거쳐 로봇 팔(14)에 의해 접합 기판 보관부(13)에 보관된다.

이때 상기 로봇 팔(14)의 제어는 장치 제어부(15)에서 제어한다.

그리고 상기 광디스크 기판의 접착제(5)로는 액상의 자외선 경화 수지가 주로 사용되고 있으며 적절한 경화 조건, 굴절율, 점도, 표면 장력, 경화 수축률 등을 만족하기 위해 광개시제(photoinitiator), 광중합(경화) 대상인 단량체(monomer) 및 저분자량체(oligomer), 기타 첨가제(additives) 등 다양한 조성으로 이루어져 있다.

이러한 액상의 자외선 경화 수지를 이용하여 상기 제 1, 2 기판을 접합하는 과정에서 발생하는 가장 큰 문제는 기포의 발생으로써 접착제 자체에 기포가 포함되어 있는 경우, 접착제(5)가 도포된 제 1 기판(1) 위에 제 2 기판(2) 적치시 균일하지 않게 맞닿음으로써 외부로 빠져나가지 못한 공기가 갇히게 되는 경우와, 정전기로 인하여 기판에 묻어 있는 먼지로 인하여 생겨나는 경우와, 그리고 적치한 기판을 경화시키기 위해 이동시킬 때 기판과 기판사이에 틈이 벌어질 때 혼입되는 경우 등 다양한 원인을 가지고 있다.

이렇게 발생된 기포는 외관상의 문제뿐만 아니라 발생 부분의 접착 강도 약화, 기포가 있는 곳의 피트(pit)나 기록 마크(mark)로부터 신호를 읽어내는 동안 빛을 굴절시켜 재생을 방해하기도 한다.

기판의 접합 과정에서 야기되는 기포의 발생 문제를 해결하기 위한 방법으로는 적절한 점도와 표면 장력을 가지는 접착제를 선택하고, 제 1, 2 기판을 적치한 후 경화부로 이동시키는 방법등에 대한 설비 개선 등이 주로 이루어지고 있는 실정이다.

이중 접착제의 점도를 낮추는 경우 가장 큰 효과를 거둘 수가 있기에 저 점도 접착제의 연구가 많이 이루어지고 있다.

그러나 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 광디스크 접합에 의한 제조 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 점도를 낮추기 위해 단량체의 함유량을 늘리는 경우 느린 광중합(경화) 속도로 인하여 짧은 시간 내에 경화되기 어려우며 또한 광개시제의 함유량을 늘리거나 경화가 일어날 수 있는 반응기가 많은 단량체를 사용하여 광중합 속도 및 가교점(crosslinked point)의 밀도를 높이더라도 광개시제 증가에 따른 굴절율 조절의 어려움, 저분자량화로 인한 접합력 약화 및 단량체 개발에 많은 비용이 들어갈뿐더러 많은 시간을 필요로 한다.

둘째, 점도가 너무 낮으면 스핀-코팅 방식의 경우 기판의 외주부에서 비어져 나온 접착제가 디스크 면에 달라붙게 되어 외관상뿐만 아니라 신호 재생에도 문제점을 야기시키게 되고, 스크린 인쇄 방식의 경우 제 1 기판의 내외주부 면이 더렵혀진다.

셋째, 이러한 접착제의 점도 조절을 위한 접착제 개발의 어려움과 접합 장비에 적합한 점도를 가지게 하는 접착제를 선정하는 것 및 테스트하는 것 또한 많은 시간과 어려움이 뒤따를뿐더러 각 공정에 적합한 점도 유지는 더욱 어렵다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 광디스크 접합 방법인 스핀-코팅과 스크린 인쇄 형태의 기판 접합 방식에 사용되는 기판 접착제의 점도를 간단한 온도 조절부를 통해 조절함으로써, 별도의 접착제 성분 변화 없이도 접합의 문제가 되는 기포 발생 문제 해결 및 접합 조건 최적화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 광 디스크 제조 공정도

도 2 (a)(b)는 종래 기술에 따른 스핀-코팅방식의 구성도

(c)는 종래 기술에 따른 스크린 인쇄방식의 구성도

도 3 은 종래 기술에 따른 스핀-코팅 접합기의 구성도

도 4 는 본 발명에 따른 온도 변화에 따른 접착제 점도 변화의 실시 예

도 5 (a)는 본 발명에 따른 스핀-코팅 접합기의 구성도

(b)는 도 5 (a)에서 유입관에 온도 조절부가 설치된 경우의 제 1 실시예

(c)는 도 5 (a)에서 디스펜서에 온도 조절부가 설치된 경우의 제 2 실시예 이다.

도 6 은 본 발명에 따른 스크린 인쇄접합기의 구성도

도 7 은 본 발명에 따른 광디스크 접합에 의한 제조 방법에 따른 효과의 실시예

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제 1 기판 2 : 제 2 기판

3 : 디스펜서 3a : 접착제 보관 용기

5 : 접착제 6 : 회전 모터

7 : 자외선 경화기 8 : 스크린(screen)판

9 : 압착기 10 : 스핀-코팅부

11, 11a : 트레이 12 : UV 램프

13 : 접합 기판 보관부 14 : 로봇 팔

15 : 장치 제어부 16 : 온도 조절부

18a : 유입관 18b : 가열 밴드

20 : 열전쌍 21 : 가열부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광디스크 접합에 의한 제조 방법의 특징은, 접착제의 온도를 변화시켜 상기 접착제의 점도를 조절하는 점도 조절 단계와, 제 1 기판 위에 점도가 조절된 일정량의 접착제를 도포하는 접착제 도포 단계와, 상기 제 1 기판 위에 제 2 기판을 적치하는 기판 적치 단계와, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 점도가 변화된 접착제를 경화하여 접착하는 접착 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.

본 발명의 특징에 따른 작용은 광디스크 접합(bonding) 기술 중 스핀-코팅과 스크린 인쇄 형태의 기판 접합 방식에 사용되는 기판 접착제의 점도를 임의대로 조절할 수 있는 장치를 추가함으로써 별도의 접착제 개발과 선정 및 테스트하는데 드는 비용과 시간 손실을 줄이고, 더 나아가 각 공정에서 점도 조건을 최적화 할 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 광디스크 접합에 의한 제조 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 온도 변화에 따른 접착제 점도 변화의 실시 예를 나타낸 것으로서, 상기 점도란 외부의 힘으로 인해 변형이나 흐름에 대한 저항성을 가늠하는 척도로써, 점도가 낮은 물질은 변형이 쉽게 일어나 잘 흐르는 성질을 갖는다.

그리고 접착제의 경우 이러한 점도는 도 4 와 같이 온도가 높아질수록 지수 함수적으로 낮아지게 되므로 기판 접합기에 접착제의 온도 조절부를 설치함으로써, 원하는 점도를 얻을 수 있게된다.

도 5 (a)는 본 발명에 따른 스핀-코팅 접합기의 구성도로서, 도 5 (a)를 보면 먼저 로봇 팔(14)은 스핀-코팅부(10)에 제 1 기판(1)을 올려놓는다.

상기 스핀-코팅부(10)에 제 1 기판(1)이 올려지면 디스펜서(3)는 제 1 기판(1)으로 접근하여 접착제 보관 용기(3a)에서 접착제(5)를 공급받는다.

이때 온도 조절부(16)를 상기 접착제 보관 용기(3a)에서 상기 디스펜서(3)로 접착제(5)가 유입되는 유입관(18a) 또는 상기 디스펜서(3) 자체에 설치한다.

그리고 상기 온도 조절부(16)를 통해서 상기 접착제 보관 용기(3a)에서 공급되는 접착제(5)의 온도를 변화시켜 상기 접착제(5)의 점도를 조절한다.

이어 상기 변화된 점도를 가진 접착제(5)를 상기 제 1 기판(1)에 도포한다.

그리고 제 2 기판(2)을 로봇 팔(14)에 의해 상기 제 1 기판(1)에 적치하고 스핀-코팅을 한다.

이어 상기 스핀-코팅된 제 1, 2 기판(1)(2)을 로봇 팔(14)은 제 1 트레이(11)에 적치시키고 트레이의 이동을 통해 UV 램프부(12)에서는 자외선을 이용하여 수지를 경화시킴으로써, 상기 제 1, 2 기판(1)(2)을 접합시킨 후 완전히 접합된 기판은 제 2 트레이(11a)를 거쳐 로봇 팔(14)에 의해 접합 기판보관부(13)에 보관된다.

도 5 (b)는 도 5 (a)에서 유입관에 온도 조절부가 설치된 경우의 제 1 실시예이고, 도 5 (c)는 도 5 (a)에서 디스펜서에 온도 조절부가 설치된 경우의 제 2 실시예 이다.

먼저 도 5 (b)(c)를 보면 열전쌍(thermocouple)(20)으로부터의 온도 변화 피드백(feedback) 시스템을 갖추어 물이나 실리콘 오일 등의 매체 온도 조절을 통해 접착제의 온도를 조절하거나, 또는 유입관(18a)이나 디스펜서(3)에 인가되는 전류 또는 전압 등을 변경시킴으로써 열전도가 잘 되는 재질로 이루어진 유입관(18a)에 감긴 가열 밴드(18b)의 저항을 조절하여 접착제(5)의 온도를 조절하여 상기 접착제(5)의 점도를 조절한다.

이와 같이 유입관(18a) 및 디스펜서(3)에 온도 조절부(16)를 설치할 경우, 큰 용량의 접착제 보관 용기(3a)에 온도 조절부(16)를 설치하는 경우보다 전력 손실이 적고, 기화된 접착제로 인한 환경오염 및 안전상의 문제 또한 감소할 수 있다.

도 6 은 본 발명에 따른 스크린 인쇄접합기의 구성도를 나타낸 것으로서, 도 6 (a)를 보면 스크린판(8)과, 접착제 압착기(9) 등을 둘러싸는 부스(booth)를 설치하고 상단에 가열부(21)를 이용하여 부스(booth)내 온도를 조절하는 경우이다.

그리고 도 6 (b)를 보면 접착제 압착기(9)에 온도 조절부(16)를 설치하여 상기 접착제 압착기(9) 면의 온도를 직접적으로 조절하는 경우를 나타내었다.

이와 같이 상기 온도 조절부(16)가 설치된 경우 UV 램프(lamp)(12)에 경화 조건이 맞는 접착제라면 도 4에서 표현된 플러쉬 포인트(flash point) 이하에서 접착제의 점도를 조절하므로서, 스핀-코팅 접합의 경우에는 상기 제 1, 2기판(1)(2)사이에서 발생하는 기포가 적고, 또한 균일한 두께, 빠른 사이클 시간(cycle time)을 갖으면서 우수한 접착력을 갖는 조건을 가진다.

또한 스크린 인쇄 접합의 경우 스크린을 빠져 나오며 생기는 기포 발생을 줄이고 도포 후 순간적으로 낮아졌던 점도가 다시 높아짐으로써 적치 시 발생하는 디스크 외관에 비어져 나오는 문제를 부스(booth)내의 온도 조절을 통해서 쉽게 해결할 수 있다.

또한 이러한 점도 조절 방법을 통해 일반적으로 최대 3500~5000 rpm의 고속 회전을 필요로 하는 스핀-코팅 접합기의 경우 좀 더 낮은 범위의 rpm과 최대 rpm에 도달하는 시간을 줄임으로써 좀 더 짧은 사이클 시간(cycle time)을 갖는 조건을 찾을 수 있다.

도 7 은 본 발명에 따른 광디스크 접합에 의한 제조 방법에 따른 효과의 실시 예를 나타낸 것으로서, 도 7 (a)는 종래 방법에 비해 접착제 도포, 적치, 회전 시간을 포함하는 접합 시간의 단축 및 연속적으로 접합된 100장의 디스크에 발생하는 기포 수 감소의 결과를 나타냈다.

그리고 도 7 (b)는 동일한 접합 시간에 접합된 두 기판에 대한 접선의 기울기(tangential tilt)의 차이를 보여 주고 있다.

이와 같이 접합 시간의 단축에도 불구하고 접합 시간 대비 기울기(tilt) 또한 향상됨을 볼 수 있다.

또한 종래의 접합 방법은 본 발명에 의한 효과와 동일한 결과를 얻기 위해서는 최소 7.5초의 접합 시간이 필요하다.

따라서 본 발명에 의한 접합의 경우 전체적인 사이클 시간(cycle time) 단축, 외관 문제 및 기울기(tilt) 개선이라는 생산성 향상을 위한 다양한 효과를 얻을 수 있다.

한편 스핀-코팅 접합기의 경우 접착제가 도포되기 직전까지 낮아졌던 점도가 차가운 기판에 놓이게 되면 빠른 속도로 높아지게 되므로 도 5의 기판 보관부(17)에 부스(booth)를 설치하여 기판의 온도 조절을 함께 함으로써 점도 조절의 효율을 극대화 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 광디스크 접합에 의한 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 기판 접착제의 점도를 임의대로 조절할 수 있는 장치를 추가함으로써 별도의 접착제 개발, 선정 및 테스트 하는데 드는 비용과 시간 손실을 줄이고 각 공정에서 요구되는 점도 조건을 쉽게 찾을 수 있다.

둘째, 접합 시 발생할 수 있는 기포 문제 및 접착액이 비어져 나오는 제품 불량을 막을 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기제된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (5)

1. 접착제의 온도를 변화시켜 상기 접착제의 점도를 조절하는 점도 조절 단계와,

   제 1 기판 위에 점도가 조절된 일정량의 접착제를 도포하는 접착제 도포 단계와,

   상기 제 1 기판 위에 제 2 기판을 적치하는 기판 적치 단계와,

   상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 점도가 변화된 접착제를 경화하여 접착하는 접착 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광디스크 접합에 의한 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 점도 조절 단계에서 접착제의 온도 조절은 접착제를 제 1 기판에 도포시켜주는 최종 장치인 디스펜서에 열전쌍으로부터의 온도 변화 피드백(feedback) 시스템을 갖추어 물이나 실리콘 오일의 매체 온도 조절을 통해 접착제의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 광디스크 접합에 의한 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 점도 조절 단계에서 접착제의 온도 조절은 열전도가 잘 되는 재질로 이루어진 접착제의 보관 용기로부터 접착제가 나오는 유입관에 가열 밴드를 감고 상기 유입관의 전류 또는 전압을 변경시켜 상기 가열 밴드의 저항을 조절하여 접착제의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 광디스크 접합에 의한 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 점도 조절 단계에서 접착제의 온도 조절은 부스(booth)를 설치하여 온도가 조절될 상기 접착제를 상기 부스 내에 넣고, 상기 부스(booth)내의 온도를 조절하여 상기 접착제의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 광디스크 접합에 의한 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 접착제 도포단계에서 도포하기 전에 상기 제 1 기판의 온도를 조절함으로써 도포 후 차가운 기판에 의해 점도의 빠른 변화를 조절하는 것을 특징으로 하는 광디스크 접합에 의한 제조 방법.