KR20140069139A - 미세공동 캐리어 벨트 및 제조 방법 - Google Patents

미세공동 캐리어 벨트 및 제조 방법 Download PDF

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KR20140069139A
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Abstract

이방성 전도성 필름 같은 전자 장치 또는 구성요소를 제조하기 위한 방법은 연속적 캐리어 벨트(190)의 표면 상에 형성된 미세공동들(125)의 어레이 내에 복수의 전도성 입자들(112)을 분배하는 단계와, 벨트 상의 미세공동들의 어레이에 대응하는 접착제 층 내의 소정 위치의 접착제 층에 벨트 상의 미세공동들로부터 전도성 입자들을 전달하는 단계와, 벨트의 표면으로부터 접착제 층을 분리시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 미세공동들의 위치는 제어된 방식으로 변한다.

Description

미세공동 캐리어 벨트 및 제조 방법 {MICROCAVITY CARRIER BELT AND METHOD OF MANUFACTURE}
본 발명은 이방성 전도성 필름(ACF) 같은 전자 장치들 및 구성요소들의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 Liang 등의 미국 공개 출원 2010/0101700("Liang '700")에 개시된 발명의 개선을 제공한다.
본 발명을 설명하기 위해, 앞서 언급한 Liang '700을 참조한다. Liang '700은 미세공동들의 비-랜덤 어레이를 갖는 캐리어 웨브를 제공하고, 전도성 입자를 미세공동들 내에 분배함으로써 전도성 입자의 비-랜덤 어레이를 갖는 ACF들을 제조하기 위한 방법을 개시한다. 바람직하게는, 입자들은 각 공동 내에 하나의 입자가 존재하도록 캐리어 웨브 상에 분포된다. 캐리어 웨브는 접착제 필름과 접촉하도록 이송되고 접촉시 입자들이 필름으로 전달된다.
본 발명의 한 형태는 전도성 입자들의 캐리어 웨브로서 하나의 표면에 형성되는 미세공동의 어레이를 갖는 연속적 벨트 또는 루프를 사용하여 ACF 같은 전자 장치를 제조하기 위한 공정이다. 벨트는 Liang '700 공보에 개시된 공정의 웨브와 유사한 방식으로 사용된다.
본 발명의 다른 형태는 상술한 공정에서 ACF 같은 장치 구성요소들, 특히, 칩 온 필름(COF) 또는 칩 온 글래스(COG) 장치들을 제조하는 데 유용한 캐리어 벨트이다.
본 발명의 다른 형태는 미세공동들이 비랜덤 상태로, 그러나, 주기성 결함들의 영향을 감소시키기 위해 가변적 패턴으로 배열되는 캐리어 벨트 또는 웨브이다.
다른 표명은 바람직하게는 경사 각도로 벨트를 가로질러 연장하는 봉합선을 포함하는 캐리어 벨트와, 이를 형성하는 방법이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 공정의 개략적 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 루프 또는 벨트의 사시도.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 루프 또는 벨트를 접합 및 봉합하는 방법을 예시하는 도면.
도 4는 봉합선의 단부들이 구조적 접착제 테이프로 보강되는 실시예를 예시하는 도면.
도 5는 각 미세공동 내에 하나의 입자를 갖는 전도성 입자들의 적용의 개략적 예시도.
도 6은 캐리어 웨브 내에 미세공동들을 형성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 사용되는 레이저 투사 시스템의 개략적 예시도.
도 7은 무아레 패턴 및 주기성 제조 결함을 감소시키기 위해 미소하게 편위 또는 랜덤화된 미세공동들을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 웨브의 평면도.
도 8은 일련의 전극에 관한 전도성 입자들의 분포를 도시하는 전자 장치의 예시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨트 내의 미세공동들 및 UV 경화성 접착제로 채워진 3μ 폭의 45°각도 봉합선을 예시하는 사진.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 약 17μ폭의 45°각도 봉합선을 예시하는 사진.
도 11a 및 도 11b는 결합 이후 봉합선이 거의 볼 수 없는 45°각도의 3μ 봉합선을 갖는 ACF와 결합된 전자장치(도 11a) 및 60°각도의 50μ 봉합선으로 결합된 전자 장치들을 예시하는 사진들(도 11b).
Liang '700은 그 전문이 참조로 본 명세서에 통합되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 그 표면 상에 미세공동들(125)의 어레이를 갖는 연속적 캐리어 벨트 또는 루프(190)를 사용하는 제조 공정을 예시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 벨트(190)는 봉합선(188)을 포함한다. 벨트는 경사 각도로 절단된 웨브의 절단된 단부 표면들을 접합하고, 이들을 본 명세서에 설명된 바와 같이 접착제로 고정함으로써 형성된다. ACF의 기계 횡단 방향에 평행하게 배향된 전극(예로서, 마이크로칩 같은 장치의 전극)이 회로를 완성하기 위해 필름 내의 충분한 수의 전도성 입자들과 접촉하지 못하는 경우의 수를 최소화하기 위해, 이 봉합선은 바람직하게는 경사 각도, 즉, 90°미만의 각도(웨브의 길이방향 에지들에 관하여 측정시)로 존재한다.
봉합선은 벨트 상의 미세공동 어레이, 그리고, 순차적으로 ACF의 표면 상의 전도성 입자들의 어레이를 중단시킨다. 봉합선이 벨트에 대해 90°로, 즉, 벨트의 기계 횡단 방향에 평행하게 배향되는 경우, 벨트로부터 전도성 입자들을 전달함으로써 형성된 ACF 내의 전도성 입자들의 어레이는 봉합선에 대응하는 영역에서 전도성 입자들을 포함하지 않는다. 봉합선 폭이 전극폭과 비슷하거나 그보다 크다면, 봉합선 각도가 벨트의 길이방향 에지에 관하여 90°로 배향되는 경우 적어도 하나의 전극이 임의의 전도성 입자와 접촉하지 못할 수 있다. 다른 한편, 경사진 봉합선은 각 전극이 ACF 상의 회로를 완성하기에 충분한 전도성 입자들과 접촉하는 것을 보증한다.
봉합선을 위한 바람직한 각도는 ACF와 조립된 장치 내의 전극의 배향에 의존한다. 다수의 용례들에 대해, 각도는 약 30°내지 80°이고, 특히, 약 35°내지 65°, 더 더욱 특정하게는 약 45°이다. 봉합선을 위한 최적의 각도는 HHHT 또는 장기 노화 이후 전도성을 유지하기 위해 필요한 입자들의 최소 수와 봉합 간극에 의존한다. 통상적 LCD에서, ACF의 웨브의 기계 횡단 방향으로 50 미크론 피치(전극들 사이의 약 30 미크론 간격)를 갖는 20 미크론(폭) x 1000 미크론(길이)의 전극이 일반적으로 사용된다. 결합 영역에서, ACF의 75°각도 봉합선은 4개 전극을 덮고, 45°각도 봉합선은 24개 전극들을 덮는다. 봉합선 영역에서 어떠한 전도성 입자도 없거나 소수의 전도성 입자들이 존재하기 때문에, 45°각도 봉합의 것보다 75°각도 봉합의 경우에 소실된 입자들 또는 열악한 연결의 현저히 더 넓은 영역이 관찰될 것이다. 도 8은 약 8 미크론의 입자간 피치를 갖는 ACF와 50 미크론 피치 전극(200) 피치를 결합한 이후 400X 사진을 도시한다. 40 미크론 봉합 갭을 갖는 60°봉합선에 대응하는 영역(188')은 어떠한 전도성 입자들도 포함하지 않는다. 본 특정 예에서, 봉합선을 가로지른 입자들 사이의 거리 또는 간극은 전극을 따라 측정시 80 미크론이고, 1,000 봉합선 길이의 10% 미만을 나타낸다. 봉합선과 교차하지 않고 전극과 접촉하는 입자들이 64-66인 것에 비해 봉합선과 교차하는 전극과 접촉하는 입자들은 58-60 입자들이 존재한다. 이는 일반적으로 전극 당 약 5 내지 10 입자들인, 전기적 접촉을 형성하기 위해 필요한 입자들의 최소 수를 매우 초과한다.
미세공동 어레이는 캐리어 웨브(170) 상에 코팅된 공동 형성 층(194) 상에 또는 연속적 벨트 상에 직접적으로 형성될 수 있다. 캐리어 웨브(170)를 위한 적절한 재료들은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 같은 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리설폰, 폴리에테르, 폴리이미드 및 액정 폴리머들과 그 혼합물들, 합성체들, 적층체들 또는 샌드위치 필름들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 캐리어 웨브는 VN300TM, Kapton® (방향족 폴리이미드) 필름이며, DuPont로부터 입수할 수 있다. 적절한 공동 형성 층(194)은 열가소성 재료, 열경화성 재료 또는 그 전구체, 양성 또는 음성 포토레지스트 또는 무기 재료를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
높은 입자 전달의 수율을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에서, 캐리어 웨브의 표면은 접착제 층(120)과 미세공동 캐리어 웨브(190) 사이의 접착을 감소시키기 위해 박리 재료의 얇은 층으로 처리될 수 있다. 박리 층은 미세공동 형성 단계 이전 또는 이후에 코팅, 인쇄, 분사, 기상 증착, 열적 전사 또는 플라즈마 중합/가교결합에 의해 적용될 수 있다. Liang '700에 개시된 바와 같이, 박리 층을 위한 적절한 재료들은 플루오로폴리머들 또는 올리고머들, 실리콘 오일, 플루오로실리콘들, 폴리올레핀들, 왁스들, 폴리(에틸렌옥사이드), 폴리(프로필렌옥사이드), 장쇄 소수성 블록 또는 브랜치를 갖는 계면활성제들 또는 그 공중합체들이나 혼합물들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
미세공동들은 레이저 융제 공정, 엠보싱 공정, 스탬핑 공정, 리소그래픽 공정 및 유사 공정들 같은 공정들을 사용하여 벨트에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 다른 형상 및 치수 패턴들이 포토마스크를 통해 폴리이미드 웨브 상에 UV 엑시머 레이저 융제를 사용하여 제조된다. 제조된 미크론 패턴들 및 패턴 배열들의 형상 및 치수는 포토마스크 디자인에 의해 사전결정된다. 미크론 패턴들은 그후 스텝-앤드-리핏(step-and-repeat) 또는 스캐닝 알고리즘 중 어느 하나로 이 투영 융제 시스템을 통해 함께 봉합될 수 있다. 패턴들의 다양성, 치수, 형상들 및 간격은 Liang '700과 Liang의 미국 공개 특허 출원 2006/0280912에 개시되어 있다. 고정된 어레이 패턴들은 변할 수 있다. 원형 미세공동들의 경우에, 패턴은 X-Y에 의해 표현될 수 있으며, X는 공동의 직경이고, Y는 미크론 단위의 인접한 공동들 사이의 에지간 거리이다. 통상적 미세공동 패턴 피치들은 5-3, 5-5, 5-7 및 6-2 패턴들을 포함한다. 선택된 패턴은 각 전극을 위해 필요한 입자들의 수에 부분적으로 의존한다. 전극들의 최소 결합 공간을 감소시키기 위해, 미세공동 패턴은 엇갈려 배치될 수 있다.
도 6은 레이저 비임(60)이 비임 성형 광학장치(62)를 통과해 레이저 강도를 평활화하는 마스크 기반 레이저 투영 융제 시스템의 일 예를 도시한다. 원하는 미세공동 패턴 배열이 포토마스크(64)를 통해 생성되어 원하는 치수 및 형상을 갖는 복수의 레이저 비임들(66)을 산출한다. 비임 강도 또는 비임의 수는 원하는 개구 및 깊이를 갖는 미세공동들을 웨브 내에 생성하도록 투영 렌즈 시스템(68)과 연계하여 조절된다. 렌즈 시스템(68)은 광학적 축소를 위해 사용될 수 있다. 후술된 바와 같이, 공동간 거리는 오프셋될 수 있거나 후술된 바와 같은 결합 동안 주기성 라인 결함들의 효과를 감소시키기 위해 제어된 방식으로 랜덤화될 수 있다. 공동들의 치수는 각 공동이 단 하나의 전도성 입자를 수용하도록 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 입자들 및 미세공동들은 비원형 공동들의 경우에 공동을 가로질러 또는 직경으로 약 2 내지 10 미크론이다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 미세공동들은 전도성 입자 패턴의 주기성/반복성 라인 결함들의 효과를 감소시키도록 위치된다. 본 발명의 일 실시예에 따라서, 제어된, 그러나, 가변적인 조절이 이들 결함들을 방지하기 위해 미세공동들의 위치에서 이루어진다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세공동 패턴의 평면도를 개략적으로 예시한다. 라인 AB는 x 방향의 피치를 나타내고, 라인 C-D는 y 방향의 피치를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에서, AB는 2*CD*sqrt3과 같고, 여기서 "sqrt3"은 3의 자승근이다. 난수 생성기 알고리즘을 사용하여, 공동들의 위치는 사전규정된 변화로 랜덤화될 수 있다. 공동 거리들에 대한 공동의 변화들의 이러한 제어된 랜덤화는 본 명세서에서 비일정 피치 반복이라 지칭된다. 한가지 이런 방정식은 아래와 같다.
위치 변화 = [Norm.s.dist(rand()*3.2, true) - 0.5]*2*X%
여기서, Norm.s.dist는 표준 정규 분포 함수이고, rand는 난수 함수이다. 정규 분포 함수 Norm.s.dist(rand())가 단순 난수 함수 대신 선택되고, 그래서, 위치에 대한 주요한 영향은 -1 내지 1 사이의 순수 랜덤 분포와 대조적으로 양 단부 지점들에 있다(예를 들어, 더 많은 데이터가 1 또는 -1 중 어느 하나에 근접한다). Norm.s.dist(rand()) 함수는 마이크로소프트 엑셀에 특정하지만, 정규 분포 함수 및 난수 생성기를 사용한 개념은 임의의 통계학적 패키지에 적용될 수 있다. 본 발명에 따라서, X%는 설계된 위치의 변화이다. 일 실시예에서, X%는 1 내지 40%, 바람직하게는 약 3 내지 20%, 그리고, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 10%로부터 선택될 수 있다. 방정식의 3.2의 수치 값은 표준 정규 분포 함수의 3.2 시그마를 나타낸다. X%는 공동 거리 패턴에 기초하여 선택된다(예를 들어, 5-3, 5-5 등). 2*X%(변화 인자는 두 개의 인접한 공동들을 위해 -1 내지 1의 범위이다)는 두 공동들 사이의 지정된 방향으로 가장 긴 가능한 거리이며 따라서 두 인접한 입자들 사이의 가장 긴 가능한 거리이다. 사용된 공동 패턴에 기초하여, 전도성 입자들 사이의 가능한 거리들을 계산할 수 있으며, 따라서, X%는 거리들이 필요한 전도성 입자 분포와 일관성 있도록 선택될 수 있다.
전도성 입자들(112)의 입자 증착(110)은 유동성 입자 분배 공정 및 포획 공정을 적용함으로써 실행될 수 있고, 여기서, 각 전도성 입자는 단일 미세공동(125) 내에 포획된다. 사용될 수 있는 다수의 포획 공정들이 존재한다. 예로서, 롤-투-롤 연속 유동성 입자 분배 공정이 사용되어 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같은 각 미세공동 내로 단 하나의 전도성 입자만이 포획될 수 있다.
도 5a는 전도성 입자들(112)의 적용 이전의 미세공동 웨브를 예시한다. 입자들은 호퍼(114)로부터 웨브(190)의 표면 상으로 분배된다. 잉여 입자들(112A)은 도 5c에 도시된 바와 같이 제거된다. 입자 코팅된 웨브(190)는 점성 표면을 갖는 롤러(116)와 접촉된다. 이 롤러는 미세공동(125) 내에 포획되지 않은 입자들(112A)과 접촉하고 이들을 수집한다. 롤러(116)는 제거된 입자들(112A)을 흡입 장치(118)로 전달되고, 입자들(112A)은 흡입에 의해 롤러(116)의 표면으로부터 제거된다.
일 실시예에서, 미세공동 루프가 캔틸레버 롤러들로 입자 충전 코터(coater) 상에 배치된다. 예로서, 이소프로필 알콜(IPA)의 전도성 입자들의 3 내지 6 wt% 분산체가 기계적 교반에 의해 혼합되고, Cole Parmer로부터 입수할 수 있는 Masterflex 펌프에 의해 L/S 13 배관을 통해 슬롯 다이 코팅 같은 유동성 공정에 의해 분배된다. 전도성 입자들은 100% 편직 폴리에스터 와이퍼로 감싸여진 롤러를 사용하여 미세공동들 내에 충전된다. (미세공동 외부의) 잉여 입자들은 전도성 입자들을 재순환시키기 위해 진공 장치로 Shima American Co.로부터의 폴리우레탄 롤러를 사용하여 신중하게 제거된다. 회수된 입자들은 수집되고 웨브(190)에 대한 재적용을 위해 공급 호퍼(114)로 재순환된다. 일 실시예에서, 하나 보다 많은 분배 스테이션(110)이 전도성 입자(112)가 각 미세공동(125) 내에 포획되어 입자들을 포함하지 않는 미세공동들의 수를 최소화 또는 감소시키는 것을 보증하기 위해 사용될 수 있다.
충분한 수의 전도성 입자들이 전도성 패턴을 형성하기 위해 접착제 층 상에 증착된다면, 모든 미세공동들이 입자를 포획하는 것은 필수적인 것은 아니다. 전부는 아니지만, 다른 실시예들에 따른 미세공동들 내의 입자들을 포획하기 위해 적용될 수 있는 다른 공정들이 Liang '700에 설명되어 있다. 그러나, 특히 미세 피치 용례들에서 바람직하지 못한 단락 회로를 회피하기 위해, 각 미세공동이 실질적으로 하나 이하의 입자를 포함하는 것이 중요하다. 최적의 미세공동 치수는 사용되는 입자들의 크기에 의존한다.
그후, 포획된 입자들(112)은 미세공동 어레이로부터 접착제 층(120) 상의 지정된 위치들로 전달될 수 있다. 통상적으로, 이들 전달된 전도성 입자들 사이의 거리는 여과 임계치보다 커야만 하며, 이는 전도성 입자들이 연결 또는 응집되는 밀도 임계치이다. 일반적으로, 여과 임계치는 미세공동 어레이 구조의 구조/패턴과 복수의 전도성 입자들의 함수이다.
일 대안에서, 비접촉 진동 보조식 유체 입자 분배 공정이 사용되어 전도성 입자 분배 및 포획 공정을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 진동은 기계적 웨이브 소스, 전기적 웨이브 소스, 자기적 웨이브 소스, 음향적 웨이브 소스 또는 초음파 웨이브 소스에 의해 생성될 수 있다. 약 90%보다 큰 포획 수율을 달성하기 위해, 진동 소스의 주파수는 약 1 Hz 내지 약 1 백만 Hz 사이 또는 약 100 Hz 내지 약 100,000 Hz 사이 또는 약 250 Hz 내지 약 60,000 Hz 사이의 범위 이내일 수 있다. 미세공동 직경과 입자의 직경 사이의 관계의 광범위한 변화가 이 방식으로 달성될 수 있다.
예로서, 유동성 조립체 이후 잉여 전도성 입자들을 제거하기 위해 하나 이상의 공정들을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 롤-투-롤 연속 유동성 입자 분포 공정들은 미세공동 어레이의 상단으로부터 잉여 전도성 입자들을 제거하기 위해 세정 공정을 포함할 수 있다. 세정 공정은 비접촉 세정 공정, 접촉 세정 공정 또는 비접촉 및 접촉 세정 공정들의 효과적 조합일 수 있다.
입자 세정 공정의 특정 예시적 실시예들은 비접촉 세정 공정을 사용하며, 이는 흡수 공정, 공기 송풍 공정 또는 용매 분사 공정 중 하나 이상을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 제거된 잉여 전도성 입자들은 예로서 재순환 또는 재사용을 위해 흡입 장치에 의해 축적될 수 있다. 비접촉 흡입 공정은 비제한적으로, 세정 효율을 개선하기 위해 용매 또는 용매 혼합물을 분사하는 방식 같이 세정 유체를 분배하는 것에 의해 추가로 보조될 수 있다.
본 발명의 특정 다른 예시적 실시예들은 미세공동 어레이의 표면으로부터 잉여 전도성 입자들을 제거하기 위해 접촉 세정 공정을 사용할 수 있다. 접촉 세정 공정은 봉합부가 없는 펠트, 와이퍼, 닥터 블레이드, 접착제 재료 또는 점성 롤의 사용을 포함한다. 봉합부가 없는 펠트가 적용될 때, 또한, 흡입 공정이 사용되어 봉합부가 없는 펠트 표면으로부터 전도성 입자들을 재순환시키고 펠트 표면을 재생할 수 있다. 이 펠트/흡입 공정에서, 모세관력 및 흡입력 양자 모두가 잉여 입자들을 제거 및 재순환하기 위해 봉합선이 없는 펠트 내부로부터 인가된 흡입력으로 잉여 전도성 입자들을 흡인한다. 이 흡입 공정은 세정 효율을 개선시키기 위해 세정 유체, 용매 또는 용매 혼합물을 분배하는 것에 의해 추가로 보조될 수 있다.
유동 충전 단계(160) 이후, 미세공동들 내의 전도성 입자들은 기재(130)에 전달될 수 있으며, 이 기재는 공정 라인 상에서 코팅되거나 미경화 접착제(120)로 사전코팅된다. 미세공동 벨트(190)는 입자 충전 및 전달 단계들을 반복함으로써 재사용된다.
벨트 또는 루프(190)를 조립하기 위한 한 가지 방법이 도 3a 내지 도 3f에 예시되어 있다. 웨브(300)의 단부들(301, 302)이 적절한/원하는 봉합 각도로 절단된다. 웨브(300)는 미세공동들(125)을 포함한다. 일 실시예에서, 절단된 표면들은 코로나 방전에 의해 활성화된다. 웨브(300)의 단부들(301, 302)이 진공 테이블 또는 유사한 위치설정 장치를 사용하여 접촉 관계로 배치될 수 있다. 단부들(301, 302)은 도 3a에 도시된 바와 같이 접촉된다. 봉합부가 결합되어 있는 동안 위치의 단부들을 유지하기 위해, 이들은 도 3b에 도시된 바와 같이 마스킹 테이프(305)로 고정될 수 있다. 웨브(300)의 접촉 단부들(301, 302) 사이의 간극(306)은 결합 접착제(308)로 충전된다. 결합 접착제는 절단된 단부 표면들을 결합하기 위해 선택되며, 이는 응고 또는 경화되었을 때, 후속하여 웨브의 표면 상에 분배되고 그 위에 지지되는 전도성 입자들에 접착되지 않는다. 적절한 결합 접착제들은 실온 가황가능 실리콘 고무 접착제들, 폴리이소시아네이트 접착제들, UV 경화성 접착제들, 에폭시 및 폴리우레탄 접착제들, 아크릴들, 다기능기 아크릴레이트들, 다기능기 메타크릴레이트들, 시아노 아크릴레이트들, 비닐에테르들, 비닐 에스테르들, 가황 열가소성 엘라스토머들 또는 불포화 고무들 같은 UV, 습기, 열적 및 실온 응고성 또는 경화가능 접착제를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 선택적으로, 실리콘 에폭사이드들 또는 실리콘 아크릴레이트들을 포함하는 플루오로 또는 실리콘 화합물들 같은 박리 보조제가 접착제 조성물들 내에 통합될 수 있다. 도 3c에 도시된 바와 같이 결합 접착제(308)를 적용한 이후, 접착제는 도 3d에 도시된 바와 같이 경화된다(308'). 웨브(300)의 이면측(310)은 결합 접착제와 동일 유형의 접착제일 수 있는 코팅 또는 접착제(312)(약 1-50 미크론 두께)로 보강된다. 접착제(312)는 선택적으로 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리설폰, 폴리사이클릭올레핀 등 같은 이면 필름(도시생략)으로 추가로 보강될 수 있다. UV 경화성 접착제는 이면 필름을 통해 급속히 경화될 수 있기 때문에 특히 바람직하다. 이면 층 접착제가 경화되고 나면, 마스킹 테이프(305)가 도 3f에 도시된 바와 같이 제거될 수 있다. 추가적으로, 봉합 갭으로부터의 간섭을 최소화하기 위해, 부착된 봉합선이 연마될 수 있고, 일 실시예에서, 추가적 미세공동들이 현미경 항의 레이저 융제에 의해 봉합선의 영역에 생성될 수 있다. 경화된 접착제(308')와 이면 접착제(312) 사이에서 캐리어는 제조 공정 동안 벨트 내에서 발생하는 인장 및 응력을 견디기에 충분히 강하여야만 한다는 것이 명백하다. 도 3에 예시된 방법은 설명된 바와 같은 루프를 생성하기 위해 단일 웨브를 사용하여 수행될 수 있으며, 이는 웨브들을 이어서 더 긴 웨브나 더 큰 직경을 갖는 루프를 생성하기 위한 수단으로서 둘 이상의 웨브들을 사용하여 수행될 수 있다. 후자의 경우에, 이어진 웨브는 둘 이상의 봉합선들을 가질 수 있다.
도 4는 웨브(300)가 한 쌍의 에지 테이프들(330, 340)에 의해 테이프(300)의 에지를 따라 봉합선(320)의 단부들에서 보강되는 본 발명의 다른 실시예를 예시한다. 이들 에지 테이프 보강재들은 다양한 재료들 중 임의의 재료로 이루어질 수 있다. 하나의 특히 유용한 에지 보강 재료는 알루미늄 테이프 같은 구조적 접착제 테이프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 접착제 조성물(120)은 기재 또는 박리 필름(130) 상에 제공된다. 접착제 조성물은 에폭시 조성물일 수 있다. 일 실시예에서, 이는 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합되어 있는 미국 공개 출원들 2010/0317545, 2010/0101700, 2009/0181165, 미국 특허들 7,923,488, 4,740,657, 6,042,894, 6,352,775, 6,632,532, J. Appl. Polymer Sci., 56, 769(1995) 및 J. Mater, Sci., (2008) 43, 3072-3093에 개시된 조성물일 수 있다. 일 실시예에서, 접착제는 성분들의 상용화제 또는 강인화 보조제로서 Dow Chemical Company EXL2335 같은 코어-쉘 고무 입자들을 약 0.5 내지 10 중량%의 양으로 포함한다.
미세공동으로부터 접착제 층(120)으로의 입자 전달의 높은 수율을 달성하기 위해, 접착제 층(120)의 응집 강도는 접착제 층과 미세공동 어레이(125) 사이의 접착 강도 이상이어야 하며, 접착제 층과 미세공동 어레이 사이의 접착 강도는 접착제 층을 지지하는 기재(130)(박리 라이너)와 접착제 층 사이의 접착 강도 미만이어야 한다. 박리 라이너 또는 미세공동 어레이 필름에 대한 접착제의 접착 강도는 박리 코팅 및 미세공동 어레이의 특성들, 접착제 조성 및 코로나와 플라즈마 처리들을 포함하는 표면 처리의 사용 또는 그 조합에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 코팅된 접착제는 미세공동 벨트 이전에 사전상태조정 또는 어닐링될 수 있다. 사전상태조정 온도는 통상적으로 접착제의 열 왜곡 또는 유리질 전이 온도보다 높고, 접착제가 경화를 시작하는 개시 온도보다 낮다. 일 실시예에서, 접착제의 유리질 전이 온도는 약 20℃이고, 접착제의 개시 경화 온도는 약 60℃이다. 이들 조건들 하에서, 약 25 내지 35℃의 사전상태조정 또는 어닐링 온도가 유용하다.
이하의 표는 접착제와 기재(130) 사이의 접착 또는 박리력에 대한 사전상태조정의 효과를 보여준다. 이 비교를 위해, 네 개의 코팅 조성물들이 사용된다. 결과들이 이하에 도시되어 있다. 모든 경우들에서, 박리력은 사전상태조정에 강하게 의존한다.
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일 실시예에서, 미세공동 캐리어 벨트(190)와 접착제 층(120) 사이의 박피각은 벨트(190)의 표면에 대해 0°를 약간 초과한 값과 약 135°사이의 범위이다. 일부 선택된 실시예들에서, 박피각은 약 30°내지 약 90°의 범위인 것이 바람직할 수 있다. 또한, 입자 전달 공정 동안 접착제 층의 표면 온도는 약 0℃ 내지 약 90℃ 사이의 범위이다. 특정 선택된 실시예들에서, 접착제 층의 표면 온도는 약 15℃ 내지 약 60℃의 범위인 것이 바람직할 수 있다. 추가적으로, 약 0.1 메가파스칼 내지 약 100 메가파스칼의 범위의 입자 전달 공정의 압력을 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 접착제 층은 약 0.01 메가파스칼 내지 약 100 메가파스칼의 범위의 영율(Young's modulus)을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 약 0.1 메가파스칼 내지 약 10 메가파스칼의 범위의 접착제 층의 영율을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 입자 전달을 촉진하기 위해, 입자 전달 단계 이전에 또는 그 도중에 접착제는 도 1의 위치(120A)에서 또는 그 부근에서 일시적 용매(fugitive solvent)에 의해 가소화되거나 열에 의해 연화될 수 있다. 입자 전달 이후, 접착제는 냉각될 수 있거나, 도 1의 위치(120B)에서 일시적 용매가 증발될 수 있다.
접착제의 계수 또는 응집 강도는 성공적 전달을 위해 중요할 수 있다. 접착제 계수는 전달 온도를 조절함으로써 및/또는 접착제 내의 잔류 용매의 양을 조절함으로써 조절될 수 있다. 예로서, 원하는 계수는 다수의 경우들에 적용될 수 있는 약 40℃까지의 전달 온도를 위해 얻어질 수 있다. 잔류 용매의 양 및 조성물의 변경은 전달 온도의 범위에 영향을 줄 수 있으며, 일부 경우들에서 전달 온도가 실온이 되게 할 수 있다.
일부 경우에, 접착제 두께를 가로질러 계수 구배(modulus gradient)를 나타내는 접착제 층을 사용하는 것이 유리하며, 박리 라이너 측부의 계수가 더 높으면 접착제 측의 계수는 더 낮다. 계수 구배는 전도성 입자 분배 공정으로부터 미량의 용매를 도입함으로써, 전달 공정 동안 도입되는 온도 구배를 조절함으로서 또는 양자 모두에 의해 달성될 수 있다. 온도 구배는 표면 가열 소스를 적용함으로써, 박리 라이너로부터 열 싱크를 사용함으로써 또는 양자 모두에 의해 달성될 수 있다. 표면 가열 소스는 가열된 롤러 소스, 적외선 소스, 고온 공기 소스 또는 와이어 소스일 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 또한, 예시적 소스들의 적절한 조합들이 바람직할 수 있다.
통상적 접착제 층(120)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리설폰, 폴리에스테르, 폴리이미드 및 액정 폴리머 필름 같은 기재(130) 상에 배치된다. 전도성 입자들이 전달된 이후, 필름은 분할되고, 릴들 상에 권취된다. 그후, 기재의 이면측은 접착제의 상단 표면과 접촉한다. 이 시나리오에서, 적절한 박리를 갖기 위해 이하의 조건이 충족되어야만 한다.
전도성 입자 전달 공정의 비제한적 예시적 실시예는 접착제 층과 미세공동 어레이 사이의 미분 전단 공정을 사용할 수 있다. 미분 전단(differential shear)은 접착제 코팅된 박리 라이너와 미세공동 어레이 사이의 웨브 속도 편차에 의해 달성될 수 있다. 박리 라이너의 웨브 속도는 미세공동 어레이의 것보다 미소하게 높거나 낮을 수 있다.
전도성 입자들이 접착제 층으로 전달된 이후, 입자들은 접착제 층에 부분적으로 매설될 수 있다. 이들 부분적으로 매설된 전도성 입자들은 더높은 접착 강도, 감소된 공극들, 더 낮은 접촉 저항으로 ACF 결합 성능을 개선시킬 수 있다. 선택적으로, 전도성 입자들이 접착제 층으로 전달된 이후, 접착제 층은 접착제 층을 가로질러 계수 구배 및 점성 구배를 갖도록 추가로 처리될 수 있고, 접착제 표면의 측부는 더 높은 계수 및 더 높은 점성을 소유하는 전도성 입자들을 지탱한다. 이 더 높은 계수 및 더 높은 점성은 ACF 결합 용례들 동안 그 비랜덤 어레이 위치에서 전도성 입자들을 유지하는 것을 도울 수 있다. 접착제 층을 가로지른 점성 구배는 표면 방사선, 적외 방사선, UV 방사선 또는 가열된 롤러 가열 공정을 포함하지만 이에 한정되지 않는 가열 공정을 적용함으로써 달성될 수 있다. 이들 가열 공정들의 적절한 조합들이 또한 유효할 수 있다.
Liang '700에 개시된 바와 같이, 선택적 제 2 기재(140)는 접착제의 개선된 박리 특성 및 보호를 위한 접착제 층의 상단 측부 상에 적용될 수 있다. 접착제 층(130)과 제 1 기재 또는 제 2 기재(140) 사이의 접착 강도는 접착제 층의 응집 강도보다 약해야만 한다. 접착제 층과 제 1 기재 사이의 접착 강도는 접착제 층과 제 2 기재 사이의 접착 강도보다 더 강하여야만 한다. 접착제 층과 제 1 기재 사이의 접착 강도는 ACF 결합 용례의 사전 결합 공정 이후 기재를 박리시킬 수 있도록 인쇄 회로 기판, 가요성 인쇄 회로 기판, 폴리머 필름, 유리 등 같은 접착제 층과 결합 기재 사이의 접착 강도보다 약해야만 한다.
최종 필름(100)은 비랜덤 어레이 ACF 개념으로서 직접적으로 사용될 수 있으며, 전도성 입자들(112)은 접착제 필름(120)의 상단에 있고, 접착제에 의해 완전히 덮여지지 않을 수 있다. 선택적으로, 접착제 층의 추가적 박층이 특히, 입자 농도가 높을 때 비랜덤 어레이 ACF 필름의 두께를 개선시키기 위해 전달된 상태 그대로의 입자 층 상에 오버 코팅될 수 있다. 접착제 필름(120)과는 다른 접착제가 오버코팅을 위해 사용될 수 있다.
필름(100)은 적층 스테이션(180)에서 기재(140)와 추가로 적층될 수 있으며, 기재는 선택적으로 접착제로 예비코팅되어 두개의 기재들(130, 140) 사이에 개재된 비랜덤 어레이 ACF(100)를 초래한다. 접착제(120)와 두 개의 기재들(130, 140) 사이의 접착 강도들은 접착제의 응집 강도보다 낮아야 한다. 결합 동안 접착제로부터 두 개의 기재들의 순차적 박피를 용이하게 하기 위해, 접착 강도들 중 하나는 나머지 보다 실질적으로 큰 것이 바람직하다.
상술한 공정들에 사용되는 접착제들은 열가소체, 열경화체 또는 그 전구체들일 수 있다. 유용한 접착제들은 압력 감지 접착제들, 고온 용융 접착제들, 열 또는 방사선 경화성 접착제들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 접착제들은 예로서, 에폭사이드, 페놀 수지, 아민-포름알데히드 수지, 폴리벤조사진, 폴리우레탄, 시아네이트 에스테르들, 아크릴들, 아크릴레이트들, 메타크릴레이트들, 비닐 폴리머들, 폴리(스티렌-코-부타디엔) 및 그 블록 공중합체들 같은 고무들, 폴리올레핀들, 폴리에스테르들, 불포화 폴리에스테르들, 비닐 에스테르들, 에폭시 수지들, 페녹시 수지들, 아크릴 수지들, 폴리카프로락톤, 폴리에테르들 및 폴리아미드들을 포함할 수 있다. 에폭사이드, 시아네이트 및 다기능기 아크릴레이트들이 특히 유용하다. 잠재성 경화 보조제들을 포함하는 촉매들 또는 경화제들이 접착제의 경화 역학을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 에폭시 수지들을 위한 유용한 경화 보조제들은 디시아노디아미드(DICY), 아디픽 디하이드라지드(adioic dihydrazide), Asahi Chemical Industry로부터의 액체 비스페놀 A 에폭시 중의 Novacure HX 분산체들 같은 2-메틸이미다졸 및 그 캡슐화된 생성물, 에틸렌디아민, 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌 테트라아민, BF3 아민 첨가물, Ajinomoto Co., Inc로부터의 Amicure 같은 아민들, 디아미노디페닐설폰, p-하이드록시페닐 벤질 메틸 설포늄 헥사플루오로안티모네이트 같은 설포늄 염들을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 티타네이트, 지르코네이트 및 글리시드옥시프로필 트리메톡시실란 및 3-아미노프로필 트리메톡시-실란 같은 실란 결합 보조제들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 결합 보조제들이 또한 ACF의 연성을 개선시키기 위해 사용될 수 있다. 에폭시 기반 ACF들의 성능에 대한 경화 보조제들 및 결합 보조제들의 영향은 S. Asai 등의 J. Appl . Polym. Sci ., 56, 769 (1995)에서 찾을 수 있다. 전체 논문이 여기에 참조로 통합되어 있다.
본 발명의 일 실시예를 위한 적절한 전도성 입자들은 약 10% 미만, 바람직하게는 약 5% 미만, 더 더욱 바람직하게는 약 3% 미만의 표준 편차를 갖는 좁은 입자 크기 분포로 이루어진다. 입자 크기는 바람직하게는 약 1μ 내지 약 250μ, 더욱 바람직하게는 약 2μ 내지 약 50μ, 더 더욱 바람직하게는 약 2μ 내지 약 6μ의 범위이다. 미세공동들 및 전도성 입자들의 크기는 각 미세공동이 단 하나의 전도성 입자를 수용하기 위한 제한된 공간을 갖도록 선택된다. 입자 충전 및 전달을 용이하게 하기 위해, 저부보다 넓은 상단 개구를 갖는 경사진 벽을 구비한 미세공동이 Liang '700에 도시된 바와 같이 사용될 수 있다.
중압성 코어 및 금속성 외피를 포함하는 전도성 입자들이 특히 바람직하다. 유용한 중합체 코어들은 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트들, 폴리메타크릴레이트들, 폴리비닐들, 에폭시 수지들, 폴리우레탄들, 폴리아미드들, 페놀릭들, 필리디엔들, 폴리올레핀들, 멜라민 포름알데히드 같은 아미노플라스틱들, 우레아 포름알데히드, 벤조구안아민 포름알데히드 및 그 올리고머들, 공중합체들, 혼합물들 또는 합성체들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 합성체 재료가 코어로서 사용되는 경우, 탄소, 실리카, 알루미나, BN, TiO2 및 점토의 미세 입자들 또는 나노튜브들이 코어 내의 충전재로서 바람직하다. 금속성 외피를 위한 적절한 재료들은 Au, Pt, Ag, Cu, Fe, Ni, Sn, Al, Mg 및 그 합금들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. Ni/Au, Ag/Au 또는 Ni/Ag/Au 같은 상호침투성 금속 외피들을 갖는 전도성 입자들이 최적의 경도, 전도성 및 부식 내성을 위해 특히 유용하다. Ni, 카본, 흑연 같은 강성 스파이크를 갖는 입자들은 존재시 부식성 필름 내로의 침투에 의해 부식에 취약한 연결 전극들의 신뢰성을 개선시키는 데 유용하다.
본 발명을 위해 유용한 좁게 분산된 폴리머 입자들은 예로서 미국 특허 번호 4,247,234, 4,877,761 및 5,216,065에서 고려된 바와 같은 종정 에멀션 중합 및 Adv., Colloid Interface Sci., 13, 101 (1980); J. Polym. Sc , 72, 225 (1985) 및 "Future Directions in Polymer Colloids", El-Aasser 및 Fitch 편저, p. 355 (1987), Martinus Nijhoff Publisher에 설명된 바와 같은 Ugelstad 팽윤 입자 공정에 의해 준비될 수 있다. 본 발명의 일 양호한 실시예에서, 약 5μ 직경의 모노분산 폴리스티렌 라텍스 입자가 변형가능한 탄성 코어로서 사용된다. 입자는 먼저 온건한 교반 하에 메탄올 내에서 처리되어 잉여 계면활성제를 제거하고, 폴리스티렌 라텍스 입자들 상에 미소공극 표면들을 생성한다. 이렇게 처리된 입자들은 그후 PdCl2, HCl 및 SnCl2를 포함하는 용액 내에서 활성화되고, 그후, 후속되는 물에 의한 세척 및 여과에 의해 Sn4.sup.+가 제거되고, 그후, 약 90℃에서 약 30분 내지 약 50 분 동안 Ni 착체 및 하이드로포스파이트를 포함하는 무전해 Ni 도금 용액(예로서, 뉴저지주 트렘톤의 Surface Technology Inc로부터의) 내에 침지된다. Ni 도금은 도금 용액 농도 및 도금 조건(온도 및 시간)에 의해 제어된다.
그후, Ni 코팅된 라텍스 입자가 약 90℃의 수소 테트라클로로아우레이트 및 에탄올을 포함하는 침지 Au 도금 용액(예로서, Enthone Inc.로부터의) 내에 약 10분 내지 약 30분 동안 배치되어 약 1μ의 총 금속(Ni+Au) 두께를 갖는 상호침투 Au/Ni 외피들을 형성한다. Au/Ni 도금된 라텍스 입자들은 물로 세척되고, 유동성 충전 공정을 위해 준비된다. 무전해 및/또는 전해 도금에 의해 입자들 상에 전도성 외피를 코팅하기 위한 공정들은 예로서 미국 특허 번호 6,906,427 (2005), 미국 특허 번호 6,770,369 (2004), 미국 특허 번호 5,882,802 (1999), 미국 특허 번호 4,740,657 (1988), 미국 특허 출원 20060054867, 및 Chem. Mater., 11, 2389-2399 (1999)에서 고려되어 있다.
디스플레이 재료의 기재 또는 웨브의 리세스 영역들 또는 구멍들 내로의 IC 칩들 또는 땜납 볼들의 유동성 조립은 예로서, 미국 특허 번호 6,274,508, 6,281,038, 6,555,408, 6,566,744 및 6,683,663에 개시되어 있다. 엠보싱된 웨브의 마이크로컵들 내로의 액정 유체들 또는 전기이동체의 충전 및 상단 밀봉은 예로서, 미국 특허 번호 6,672,921, 6,751,008, 6,784,953, 6,788,452, 및 6,833,943에 개시되어 있다. 엠보싱된 캐리어 웨브의 리세스들 내로의 충전에 의한 정확한 간격을 갖는 연마제 입자와, 경화가능한 바인더 전구체 내에 분산된 복수의 연마제 입자들을 포함하는 연마 합성체 슬러리의 준비는 또한 예로서, 미국 특허 번호 5,437,754, 5,820,450 및 5,219,462에 개시되어 있다. 모든 상술한 미국 특허들은 그 각각의 전문이 참조로 본 명세서에 통합되어 있다. 상술한 기술에서, 리세스들, 구멍들 또는 마이크로컵들은 예로서, 엠보싱, 스탬핑 또는 리소그래픽 공정들에 의해 기재 상에 형성되어 있다. 그후, 다양한 재료들이 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터(AM TFT), 볼 그리드 어레이들(BGA), 전기이동체 및 액정 디스플레이들을 포함하는 다양한 용례들을 위해 리세스들 또는 구멍들 내에 충전된다.
본 발명은 이하의 비제한적 예들에 더 상세히 예시되어 있다.
실시예 1
DuPont로부터의 Kapton 폴리이미드 필름 VN300에 기초한 미세공동 필름(PIMC)은 텅스텐 카바이드 블레이드로 소정 경사각으로 절단되었다. 두 개의 PIMC 절단 측부 벽들은 1/4 in의 코로나-기재 거리로 3 in/min의 속도로, 그리고, 40W의 파워로 코로나 처리되었다. Gelest로부터의 1% 폴리이미드 접착 촉진제(아미노페닐 트리에톡시실란 혼합 이소메라(isomera)) 용액이 약 측부 벽들에 도포되고, 적어도 15분 동안 공기중에서 건조된다. PIMC의 두 단부들은 미세공동 측부가 상향한 상태로 라이트 박스의 상단에 배치된다. 라이트 박스는 시각적으로 양호한 정렬을 허용하도록 매끄럽고 반투명한 표면을 갖는다. 두개의 단부들은 루프를 형성하도록 진공 하에서 합쳐지고, 봉합선의 간극은 선택적으로 현미경 하에서 가능한 많이 감소된다. Ideal 9190 테이프 같은 마스킹 테이프의 스트립이 봉합선의 공동 측부 상에 배치된다. Dow Corning SE9187L 실리콘 밀봉제 같은 충전 재료가 비공동 측부로부터 간극을 봉합하기 위해 도포된다. 간극 충전 재료는 경화되고, 비공동 측부의 전체 봉합 영역은 코로나 처리된다. 12.5μ PET 필름 상에 7.5μ DAP Weldwood Contact Cement(폴리클로리네이티드 고무 접착제)를 포함하는 이면 필름이 봉합선을 보강하기 위해 비공동 측부상에 도포된다. 미세공동 측부상의 마스킹 테이프는 박피되고, 봉합된 PIMC 루프가 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 입자 충전 및 전달 스테이션 상에 장착될 준비가 된다.
실시예 2
이면 필름이 Locktite 5분 순간 혼합 에폭시의 코팅으로 대체된 것을 제외하면 실시예 1이 반복되었다. 결과적 샘플은 강한 인장 강도를 보여주고, 루프가 600-1000g/in의 인장 하에 신장될 때에도 봉합선의 간극의 어떠한 변화도 관찰되지 않았다.
실시예 3
충전 재료가 98 wt%의 에폭시 기능기 박리 코팅 UV9300 및 2 wt%의 양이온 광개시제 UV9390C(양자 모두 오하이오주 콜롬부스 소재의 Momentive로부터)를 포함하는 UV 경화성 조성물로 변경된 것을 제외하면 실시예 1이 반복되었다. 충전된 재료는 Dymax로부터 BlueWave®200 UV 스팟 램프를 사용하여 경화되었다.
실시예 4
실시예 3이 반복되고, 3M 425 알루미늄 포일 테이프(2.8 밀 알루미늄 이면재 및 1.8밀 아크릴 접착제)가 도 4에 도시된 바와 같은 봉합선의 단부에서 봉합된 루프의 각 에지에 도포되었다. 최종 샘플은 강한 인장 강도를 나타내었고, 루프가 500-1000g/in의 인장력 하에 신장될 때에도 봉합선의 간극 내에 어떠한 변화도 관찰되지 않았다.
실시예 5
DuPont로부터의 Kapton 폴리이미드 필름 VN300에 기초한 PMIC 필름이 텅스텐 카바이드 블레이드로 60°각도로 절단되었다. 미세공동 웨브의 두 절단된 단부들을 접합하고 98 wt%의 에폭시 기능기 박리 코팅 UV9300 및 2 wt%의 양이온 광개시제 UV9390C를 포함하는 UV 경화성 조성물로 간극을 충전함으로써 미세공동 루프가 형성되었다. 충전된 재료는 Dymax로부터의 BlueWave®200 UV 스팟 램프를 사용하여 경화되었다. Nitto Denko K.K로부터의 1 밀 폴리이미드 테이프 P-221이 봉합선의 전체 영역을 덮도록 비공동 측부 상에 적층되었으며, 봉합된 sfnvm의 양 에지들은 3M 425 알루미늄 포일 테이프로 추가로 보강되었다. 도 9는 UV 경화성 조성물로 충전된 3μ 폭의 45°각도 봉합선을 갖는 루프의 미세공동들을 예시하는 사진이다. 미세공동 루프는 그후 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 입자 충전 및 전달 스테이션들 상에 장착되었다.
좁은 크기 분포의 전도성 입자들의 5부가 95부의 이소프로필 알콜(IPA) 내에 분산되고 슬롯 코팅 다이를 사용하여 미세공동 루프 상에 분산되었다. 입자들은 100% 편조된 폴리에스터 와이퍼 랩핑 롤러를 사용하여 미세공동들 내에 충전되었다. 잉여 입자들(미세공동 외측의)은 고무 롤러를 사용하여 신중하게 제거되었다. 미세공동의 치수는 실질적으로 단 하나의 전도성 입자가 각 미세공동에 포획될 수 있도록 선택된다. 본 예에서, Nippon Chemical K.K.로부터의 3.2μ 직경 Ni/Au 입자들이 사용되었고, 미세공동의 직경은 5μ이다.
실시예 6
UV 경화성 충전 재료의 조성물이 99 wt%의 UV681(펜실바니아주 폿츠타운 소재의 Permabond로부터) 및 1 wt%의 Ebecryl 350(뉴저지주 우드랜드 파크 소재의 Cytec로부터)으로 변경되고, 폴리이미드 이면 보강 테이프가 약 0.5밀리밀 UV 경화성 아크릴레이트 3922(오하이오주 웨스트레이크 소재의 Loctite로부터)로 사전코팅된 0.5 밀 PET 기재로 변경된 것을 제외하면 실시예 5가 반복되었다. 충전 재료 및 이면 보강재 양자 모두는 BlueWave®200 UV 스팟 램프로 경화되었다. 최종 샘플은 강한 인장 강도를 나타내었고, 루프가 500-100g/in의 인장 하에서 신장될 때에도 봉합선의 간극의 변화는 관찰되지 않았다. 입자 전달 이후 봉합선의 평균 간극은 약 16μ이고, 전체 봉합 영역에서 어떠한 전도성 입자 응집도 관찰되지 않았다.
실시예 7
열 및/또는 압력의 인가 하에서 제거될 수 있는 박리 코팅, 열 및/또는 압력의 인가 하에서 연화될 수 있는 9 내지 18μ 두께의 비전도성 접착제 층과, 비전도성 접착제 층의 상단의 전도성 입자 층을 갖는 박리 라이너를 포함하는 이방성 전도성 접착제 필름이 고정 어레이 패턴 PIMC 캐리어 루프 벨트 상에 지지된 전도성 입자들의 층과 적층됨으로써 형성되었다. 비전도성 접착제는 수지 및 경화제를 포함하고, 이들은 직렬 혼합 공정을 통해 함께 혼합되었다. 비전도성 접착제 층은 직렬 코로나 처리된 박리 라이너 상에 5 내지 10 fpm으로 슬롯 다이 코터로부터 코팅되었다. 접착제 코팅된 필름은 잔류 용매를 제거하기 위해 전도성 입자들과 적층되기 이전에 코팅 속도에 따라 20 내지 55℃로 예열되었다. 적층 이후, 전도성 입자들은 비전도성 접착제 층 내에 매립되고, 이방성 전도성 접착제 필름이 형성되며, 그후, 이 필름은 용매를 제거하기 위해 코팅 속도에 의존하여 약 75 내지 80℃의 온도에서 사후 건조 오븐을 통해 통과되었다. 이방성 전도성 필름 및 박리 라이너는 함께 권취되어 보관 및 배송을 위한 롤을 형성한다. 도 10은 약 17μ 폭의 45°각도 봉합선을 갖도록 이렇게 준비된 ACF를 예시하는 사진이다. 도 11a 및 도 11b는 봉합선은 결합 이후 거의 보이지 않는 45°각도의 3μ 봉합선을 갖는 ACF와 결합된 전자 장치(도 11a) 및 60°각도의 50μ 봉합선으로 결합된 전자 장치(도 11b)를 예시하는 사진들이다.
실시예 8
실시예 7에 설명된 방법을 사용하여, 비전도성 접착제 코팅이 박리 라이너 상에 코팅되었다. 이는 슬롯 다이 코터를 사용하여 코팅되고, 그후, 사전 건조되고, 폴리이미드 레이저 융제된 필름 상에 Au 입자들을 사전 분배함으로써 형성된 고정된 어레이 패턴과 적층되었다. Au 입자들이 적층을 통해 전달된 이후, 이방성 전도성 접착제 필름이 형성되고, 그후, 용매를 제거하기 위해 오븐 내에서 사후 건조되고, 필름이 분할 및 재권취되었다.
실시예 9
실시예 7이 반복되고 가압 롤러에 의해 연속적 웨브 상의 접착제 코팅과 적층되었다. 접착제 코팅된 웨브는 미세공동 웨브보다 미소하게 더 넓고, 미세공동 웨브 및 접착제 코팅 웨브는 적층 이전에 정렬되었다. 예로서, 접착제 코팅 웨브가 미세공동 웨브보다 1/4in 더넓은 경우 두 개의 웨브들 사이의 웨브 에지 차이는 1/8in 미만이었다. 3.5 in 폭 적층 롤러가 각 비공동 측부 상에 3/8 in 폭 알루미늄 포일 테이프를 갖는 4.5 in 폭 폴리이미드 캐리어 필름 상의 3.0 in 미세공동들을 위해 사용되었으며, 그 이유는 적층 롤러의 폭이 미세공동 영역의 것보다 커야하지만 캐리어 필름에서 보강재의 두 측부를 뺀 것보다 작아야하기 때문이다. 웨브 속도, 적층 압력, 적층 롤러 및 미세공동 웨브 상의 온도들 및 전달 직전의 접착제 코팅의 잔류 용매 함량이 99%를 초과한 전달 효율을 갖도록 조절될 수 있거나, 거의 모든 충전된 전도성 입자들이 ACF 롤을 형성하도록 접착제 코팅으로 전달된다. 이 경우에, 7 ft/min 웨브 속도, 50 psi 적층 압력 및 실온, 접착제 코팅의 1.5% 잔류 용매 함량이 전달을 위해 선택되었다.
본 발명의 특정 실시예를 참조로 본 발명을 상세히 설명하였지만, 이하의 청구항의 개념 및 범주로부터 벗어나지 않고 다수의 변형 및 변경이 가능하다는 것을 명백히 알 수 있을 것이다.

Claims (52)

  1. 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법에 있어서,
    연속적 캐리어 벨트의 표면 상에 형성된 미세공동들의 어레이에 복수의 전도성 입자들을 분배하는 단계, 상기 전도성 입자들을 지지하는 상기 벨트를 회전시키면서 접착제 층의 표면을 상기 회전 벨트의 표면과 접촉하는 상태로 이송시키는 단계, 상기 벨트 상의 상기 미세공동들로부터 상기 벨트 상의 상기 미세공동들의 어레이에 대응하는 상기 접착제 층의 소정 위치들의 상기 접착제 층으로 상기 전도성 입자들을 전달하는 단계, 그리고 상기 벨트의 상기 표면으로부터 상기 접착제 층을 분리시키는 단계를 포함하는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 미세공동들의 어레이에 복수의 전도성 입자들을 배치하는 단계는 전도성 입자들을 단일 미세공동 내로 개별적으로 포획시키는 단계를 포함하는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 벨트는 상기 벨트의 일 에지로부터 대향 에지까지 상기 벨트를 가로질러 상기 벨트의 상기 에지들에 관하여 경사 각도로 연장하는 봉합선을 포함하는 폐루프인 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 경사 각도는 결합 이후 전극이 일정한 접촉 저항을 위해 충분한 전도성 입자들과 접촉하지 않는 가능성을 감소시키기 위해 상기 장치의 상기 전극들의 위치, 크기 또는 수에 기초하여 선택되는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 경사 각도는 약 30°내지 80°인 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 경사 각도는 약 35°내지 60°인 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 봉합선은 약 100μ 미만의 폭인 간극을 갖는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 간극은 약 20μ 미만의 폭인 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 간극은 상기 전도성 입자들에 부착되지 않는 충전 조성물로 충전되는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 봉합선의 상기 간극은 용매 증발, 실온 가황(RTV), UV, 열, 습기 또는 그 조합들에 의해 경화 또는 응고될 수 있는 코팅 또는 접착제로 충전되는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 경화성 접착제 또는 코팅은 실리콘들, 폴리이소시아네이트들, 폴리우레탄들, 에폭시들, 아크릴들, 아크릴레이트들, 메타크릴레이트들, 비닐 에테르들, 비닐 에스테르들, 가황가능한 열가소성 엘라스토머들 및 불포화 고무들로부터 선택되는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 충전된 봉합선은 상기 충전 재료 상에 미세공동들을 형성하도록 추가로 레이저 융제되는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 벨트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트, 폴리아미드들, 폴리아크릴레이트들, 폴리설폰, 폴리에스테르들, 폴리이미드들 및 액정 폴리머들과 그 공중합체들, 혼합물들, 합성물들, 적층체들 또는 샌드위치 필름들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 웨브 재료로부터 형성되는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 미세공동 어레이는 주기성 결함들의 영향을 감소 또는 방지하기 위해 제어된 방식으로 변하는 거리 만큼 서로 분리되는 공동들을 포함하는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 미세공동들 사이의 상기 거리는 난수 생성기 함수(random number generator function)를 포함하는 알고리즘에 기초하여 변하는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 알고리즘은 추가로 정규 분포 함수를 포함하는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 미세공동들 사이의 상기 거리는 약 1 내지 40%로 변하는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 알고리즘은
    위치 변화 = [Norm.s.dist(rand()*3.2, true) - 0.5]*2*X%이고,
    X는 약 1 내지 40%인 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 상기 전도성 입자들을 지지하는 상기 회전 벨트의 상기 표면과 상기 접착제 층의 표면을 접촉시키기 이전에 상기 접착제 층을 어닐링하는 추가 단계를 포함하는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 접착제 층은 폴리머를 포함하고, 상기 어닐링 단계는 상기 접착제의 연화 또는 가열 왜곡 온도보다 크지만 상기 접착제 층이 경화되기 시작하는 개시 온도보다는 낮은 온도까지 상기 접착제 층을 가열하는 단계를 포함하는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 폴리머는 아크릴 수지, 에폭시 수지 또는 페녹시 수지인 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  22. 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법에 있어서,
    미세공동들의 비랜덤 어레이를 형성하는 단계,
    상기 미세공동들 내에 전도성 입자들을 배치하는 단계를 포함하고,
    미세공동들의 어레이에 복수의 전도성 입자들을 배치하는 상기 단계는 단일 미세공동 내에 상기 전도성 입자들 각각을 포획시키도록 입자 분배 공정을 사용하는 단계를 포함하고,
    상기 미세공동들 사이의 거리는 난수 생성기 함수를 포함하는 알고리즘을 사용하여 제어되는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 알고리즘은 정규 분포 함수를 추가적으로 포함하는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 미세공동들 사이의 거리는 약 1 내지 40% 사이에서 변하는 전자 장치 또는 구성요소의 제조 방법.
  25. 접착제 층 내에 또는 접착제 층 상에 비랜덤 어레이로서 소정 비랜덤 입자 위치들에 배치된 복수의 전도성 입자들을 포함하는 이방성 전도성 필름(ACF)에 있어서,
    상기 랜덤 입자 위치들은 난수 생성기 함수를 이용하는 알고리즘을 사용하여 결정되는 제어된 방식으로 변하는 ACF.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 전도성 입자들은 상기 접착제 층 내에 부분적으로 매설되는 ACF.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 알고리즘은 정규 분포 함수를 추가적으로 포함하는 ACF.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 미세공동들 사이의 거리는 약 1 내지 40% 사이에서 변하는 ACF.
  29. 접착제 층 내에 또는 접착제 층 상에 비랜덤 어레이로서 소정 비랜덤 입자 위치들에 배치된 복수의 전도성 입자들을 포함하는 이방성 전도성 필름(ACF)에 있어서,
    상기 ACF는 상기 ACF를 가로질러 연장하는 경사 라인에 대응하는 전도성 입자들이 실질적으로 없는 영역을 포함하는 ACF.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 전도성 입자들은 상기 접착제 층 내에 부분적으로 매설되는 ACF.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 ACF는 제 3 항의 방법에 의해 제조되는 ACF.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 경사 라인은 약 30°내지 80°의 각도인 ACF.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 경사 라인은 약 35°내지 60°의 각도인 ACF.
  34. 제 29 항에 있어서, 상기 경사 라인은 약 100μ 폭 미만인 ACF.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 경사 라인은 약 20μ 폭 미만인 ACF.
  36. 제 29 항에 있어서, 상기 접착제는 아크릴 수지, 에폭시 수지 또는 페녹시 수지를 포함하는 ACF.
  37. 제 25 항에 있어서, 상기 ACF는 상기 ACF를 가로질러 연장하는 경사 라인에 대응하는 전도성 입자들이 실질적으로 없는 영역을 포함하는 ACF.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 경사 라인은 약 30°내지 80°의 각도인 ACF.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 경사 라인은 약 35°내지 60°의 각도인 ACF.
  40. 제 37 항에 있어서, 상기 경사 라인은 약 100μ 폭 미만인 ACF.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 경사 라인은 약 20μ 폭 미만인 ACF.
  42. 제 25 항에 있어서, 상기 접착제는 아크릴 수지, 에폭시 수지 또는 페녹시 수지를 포함하는 ACF.
  43. 전자 장치 또는 구성요소를 제조하는 데 유용한 하나의 표면 상에 미세공동들을 구비하는 캐리어 벨트의 형성 방법에 있어서,
    적어도 두 개의 절단 표면들을 형성하도록 상기 표면 상에 미세공동들의 비랜덤 어레이를 갖는 적어도 하나의 웨브를 절단하는 단계,
    상기 절단된 표면들을 접촉시키는 단계, 그리고
    봉합선을 형성하도록 상기 접촉하는 절단된 표면들에 충전 조성물 또는 접착제를 도포하는 단계를 포함하는 캐리어 벨트의 형성 방법.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 방법은 상기 봉합선의 영역에서 추가적 미세공동들을 형성하는 추가 단계를 포함하는 캐리어 벨트의 형성 방법.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 미세공동들을 갖는 상기 표면에 대향한 상기 웨브의 상기 표면에 접착제 또는 코팅을 도포하는 추가 단계를 포함하는 캐리어 벨트의 형성 방법.
  46. 제 43 항에 있어서, 상기 절단된 단부 표면들에 도포된 경화된 또는 응고된 충전 조성물 또는 접착제는 전자 전도성 입자들에 부착되지 않는 캐리어 벨트의 형성 방법.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 충전 조성물 또는 접착제는 아크릴들, 실리콘들, 폴리이소시아네이트들, 폴리우레탄들, 에폭시들, 아크릴레이트들, 메타크릴레이트들, 비닐 에테르들, 비닐 에스테르들, 가황가능한 열가소성 엘라스토머들 및 불포화 고무들로부터 선택된 경화성 또는 응고성 접착제 또는 코팅인 캐리어 벨트의 형성 방법.
  48. 제 43 항에 있어서, 상기 방법은 상기 접착제를 도포하기 이전에 상기 절단된 단부 표면들에 코로나 처리를 적용하는 단계를 포함하는 캐리어 벨트의 형성 방법.
  49. 제 43 항에 있어서, 상기 봉합선은 상기 봉합선의 양 단부들에서 구조 테이프들에 의해 추가로 보강되는 캐리어 벨트의 형성 방법.
  50. 제 43 항의 방법에 의해 준비된 미세공동 캐리어 벨트 또는 루프.
  51. 전자 장치 또는 구성요소를 제조하는 데 유용한 벨트 또는 루프는 상기 벨트 또는 루프의 일 에지로부터 다른 에지까지 상기 벨트 또는 루프를 가로질러 연장하는 봉합선과 연속적 캐리어 벨트 또는 루프의 주요 표면 상의 미세공동들의 어레이를 포함하는 벨트 또는 루프.
  52. 제 51 항에 있어서, 상기 봉합선은 상기 벨트 또는 루프를 가로질러 연장하는 경사 라인인 벨트 또는 루프.
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