KR20150132286A - 레이저 어블레이션을 위한 이미지 향상을 갖는 미세공동 캐리어 - Google Patents

레이저 어블레이션을 위한 이미지 향상을 갖는 미세공동 캐리어 Download PDF

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KR20150132286A
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친-젠 쳉
타-칭 우
자 옌 레온
챠오 안
안-유 마
마웅 초 아웅
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Abstract

장치 또는 부품, 예를 들어, 이방성의 전도성 필름을 제조하기 위한 캐리어 벨트이다. 캐리어 벨트는 희생적인 이미지 향상 층을 갖는 기재를 포함한다. 레이저 어블레이션에 의해 이미지 형성 층을 통해 캐리어 내에 미세공동들이 형성된다. 이미지 향상 층이 제거된 후, 케리어 벨트의 표면 상에 레이저 어블레이션에 의해 형성된 미세공동들의 어레이 내로 다수의 전도성 입자들이 분배되고, 접착층으로 전달된다. 이미지 향상 층은 미세한 피치 및 간격을 갖는 미세공동들 및 고종횡비의 파티션들을 형성할 수 있도록 한다.

Description

레이저 어블레이션을 위한 이미지 향상을 갖는 미세공동 캐리어{MICROCAVITY CARRIER WITH IMAGE ENHANCEMENT FOR LASER ABLATION}
본 발명은, 전자 장치 및 부품, 예를 들어, 이방성의 전도성 필름(ACF)의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 이미지 향상 층(IEL)을 사용하여 레이저 어블레이션에 의해 캐리어 웹(carrier web) 내에 미세공동들을 형성하는, 리앙(Liang) 등의 미국 출원 공보 제2010/0101700호("리앙 '700")에 개시된 발명에서의 개선을 제공한다.
발명의 배경을 논의하기 위해서는, 상기 언급된 리앙 '700을 참조로 할 수 있다. 리앙 '700은 미세공동들의 비-랜덤 어레이(non-random array)를 갖는 캐리어 웹을 제공하고 상기 미세공동들 내에 전도성 입자들을 분배함으로써 전도성 입자들의 비-랜덤 어레이를 갖는 ACF를 제조하는 방법을 개시한다. 바람직하게는, 입자들은 각각의 공동 내에 필수적으로 하나의 입자가 존재하도록 캐리어 웹 상에 분배된다. 캐리어 웹이 접착성 필름과 접촉되도록 수송되며, 접촉 시 입자들이 필름으로 전달된다.
캐리어 웹 내에 미세공동들을 형성하는 데 사용되는 하나의 방법은 마스크를 통해 예를 들어 KrF 및 ArF 엑시머 레이저를 사용하는 레이저 어블레이션 미세기계가공이다. 공동 양도된 미국 특허 공보 제2009/0053859호; 제2010/0101700호; 및 제2012/0295098호를 참조하기 바라며, 상기 공보들은 그 전체 내용이 인용에 의해 본원에 포함된다.
어블레이션될 중합체의 국지적 표면 온도는 보통 수십 내지 수백 바아(bar)로부터 비교적 고압의 어블레이션 플럼(plume)으로 1000°K를 초과하는 온도에 달할 수 있다는 것이 보고되었다. 레이저 조사된 지점의 중심부에서 주변부로의 측면 용융 물질 유동의 재응고(re-solidified lateral material melt flow) 및 파편 재침적(debris re-doposition)으로 인한 미세구조 형성이 관찰되었다. 미세 피치 이미지 재생, 특히 높은 종횡비(즉, 이미지 또는 이미지 간격의 높이/너비 또는 깊이/너비의 비)의 미세 피치 이미지 재생에 대해 이러한 공정에 의해 성취될 수 있는 해상도는 종종 마스크에 기인하는 원치 않는 광 회절 및 산란, 그리고 광열 공정에 의해 유발되는 상기 언급된 용융 물질 유동, 파편 형성 및 재침적에 의해 심각하게 열화된다.
종횡비 및 해상도의 개선은 간섭성 이미지 보정을 갖는 갖는 프로젝션 마스크, 다양한 기재들(substrates) 상에서의 다양한 파장의 다중-펄스 조사, 여과 조사, 액체-보조식 또는 수중 조사를 사용함으로써 성취될 수 있다는 것도 보고되었다. 그러나, 모든 경우, 이미지 간격의 높은 종횡비(약 > 1) 및 좁은 피치 간격(약 < 5㎛)의 미세-피치(약 < 15㎛) 이미지들의 제조는 특히 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정에 있어서 중대한 도전과제로 남아 있다.
발명의 개요
본 발명의 하나의 양상은, 장치 부품, 예를 들어, ACF, 칩 온 필름(COF: chip on film) 또는 칩 온 글래스(COG: chip on glass)의 제조에 유용한 캐리어로서, 상기 캐리어는 레이저 어블레이션에 의해 캐리어 상에 미세공동들을 형성하기 위한 제거가능한 희생적 IEL을 포함한다.
본 발명의 특정 양태에서 생성되는 미세공동 어레이는 미세공동 캐리어 필름 제조 시, 그리고 고정 어레이 ACF의 롤-투-롤 제조에서의 입자 충전 및 전달 시 둘 모두에서 현저하게 개선된 재현력 및 더 넓은 공정 창(process window)을 제공하는 것으로 관찰되었으며, 이는 상기에 인용된 특허 출원들에 교시되고 도 2에 예시된 바와 같다. 충전 공정에서의 충전 효율(즉, 미세공동들에 의해 포획된 입자들의 비율) 및 입자 전달 공정에서의 미세공동 웹 또는 루프의 접착층으로부터의 이형 효율 둘 모두에서 현저한 개선이 관찰되었다. 이론에 결부시키지 않고, 희생적 IEL은 파편 및 저분자량의 레이저-분해되거나 광분해/열분해된 용융 물질이 기재와 직접적으로 접촉하거나 기재와 강한 접착/응집을 형성하는 것을 효율적으로 방지하는 것으로 사료된다. 저분자량의 레이저-분해되거나 광분해/열분해된 물질은 극성이 매우 높고 때때로 하전되는 경향이 있다. 이들은 매우 끈적거리는 경향이 있지만, IEL을 용해시키거나 벗겨내는 후속의 이미지 형성 공정에서 제거되거나 세척 제거되었다. 그 결과, 본 발명의 미세공동 캐리어 웹 또는 루프는 입자 전달 공정에서 접착층에 대한 훨씬 더 우수한 이형 특성을 나타냈다. 한편, 입자 충전 공정에서 관찰되는 개선은, 롤-투-롤 유체 입자 충전 공정 동안 입자들을 더 잘 함유할 수 있는 IEL을 사용함으로써 수득되는, 더 우수한 한정된 캐비티 분리 및 프로파일의 직접적인 결과인 것으로 사료된다.
본 발명의 하나의 양상은, 기재, 및 상기 기재를 오버코팅(overcoating)하는 이미지 향상 층(IEL)을 포함하는 캐리어 벨트로서, 상기 IEL은 레이저 어블레이션될 수 있고, 레이저-분해된 물질이 미세공동들의 형성을 방해하지 못하도록 하며, 미세 피치, 고해상도 및 고종횡비를 갖는 미세공동 캐리어의 제조를 가능하게 한다.
본 발명의 또다른 양상은, 레이저 어블레이션에 의해 캐리어 내에 형성된 미세공동들의 어레이를 갖는 캐리어 시트, 웹 또는 벨트를 사용하여 ACF와 같은 전자 장치를 제조하는 방법이다. 미세공동들은 전도성 입자들로 충전되고, 캐리어 웹은 리앙 '700 공보에 개시된 공정 또는 롤-투-롤 공정에 있어서의 웹과 유사한 방식으로 사용된다.
본 발명의 또다른 양상은, 미세공동들이 비-랜덤의 그러나 가변적인 패턴으로 배열되어 주기적 결함의 효과를 감소시키는 IEL을 갖는 캐리어 시트, 벨트 또는 웹이다.
본 발명의 추가의 또다른 양상은, 미세유체 장치, 미세유체 조립 공정 및 분야를 위한, 고해상도 및 높은 공동 밀도의 미세공동들을 갖는 비-랜덤 미세공동 캐리어 시트, 벨트 또는 웹이다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 일 양태에 따른 캐리어 시트, 웹 또는 벨트의 도식적 단면도이다.
도 1c 및 1d는 도 1a 및 1b의 캐리어 시트, 웹 또는 벨트의 도식적 단면도로서, 본 발명의 제2 양태에 따라 레이저 어블레이션에 의해 기재 내에 형성된 미세공동들의 위치를 나타낸다.
도 1e-1 내지 도 1e-15는 약 0.5㎛의 IEL의 오버코트(overcoat)를 갖거나 갖지 않는 각종 PET 기재의 SEM 현미경 사진으로서, 5㎛ 직경의 반복적 원형 개구들 및 3㎛ 너비의 파티션(partition)들을 갖는 교호식의(staggering) 6 내지 8㎛ 피치 포토마스크를 사용한 것이다. 별도로 명시되지 않는 한, 모든 경우 레이저 에너지는 약 4 내지 5㎛ 깊이의 공동을 갖는 미세공동 캐리어를 생성하도록 조절되었다. 도면에 나타낸 모든 SEM 현미경 사진은 IEL을 벗겨낸 후에 촬상된 것이다.
도 1e-1은 비교를 위해 제공되며, IEL을 포함하지 않는 착색된 PET(듀폰 테이진 필름즈(DuPont Teijin Films)로부터의 MELINEX 339®)로 이루어진 캐리어 내에 형성된 미세공동들의 SEM 현미경 사진이고, 도 1e-2는 본 발명의 일 양태에 따른, PKFE(미국 사우스캐롤라이나주 소재 인켐 코포레이션(InChem Corp.)으로부터의 페녹시 수지)로부터 형성된 약 0.5㎛ 두께의 IEL로 프리코팅된 MELINEX 339® 기재 상에 형성된 미세공동들의 SEM 현미경 사진이다.
도 1e-3은 투명 PET MELINEX 454® 필름 상에 형성된 미세공동들의 SEM 현미경 사진이고, 도 1e-4 내지 1e-15는, 페녹시 수지 PKHB(도 1e-4) 및 PKCP(도 1e-5)(둘 다 인켐 코포레이션 제); 노볼락 수지 Rezicure™ 3500(도 1e-6) 및 3100(도 1e-7)(둘 다 미국 뉴욕 주 소재 에스아이 그룹(SI Group) 제); 폴리스티렌, Mw=35,000(도 1e-8), 폴리스티렌-말레산 무수물 공중합체, Mw=1,700(도 1e-9), 폴리(스티렌-코-메틸 메타크릴레이트), Mw=30,000(도 1e-10), PMMA, Mw=350,000(도 1e-11), 폴리비닐 알코올, 88% 가수분해, Mw=30,000(도 1e-12), 폴리비닐 부티랄, Mw=50,000(도 1e-13), 셀룰로스 아세테이트 부티레이트 Mw=50,000(도 1e-14)(모두 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich) 제) 및 PE-Wax ME48040M2(도 1e-15)(미국 오하이오주 소재 마이클맨 인코포레이션(Michelman, Inc.) 제)로부터 형성된, 약 0.5㎛ 두께의 IEL로 프리코팅된 MELINEX 454® 필름 상에 형성된 미세공동들의 현미경 사진이다.
도 1f-1 및 1f-2는 듀폰 테이진 필름즈로부터의 폴리(에틸렌 나프탈레이트) PEN Q51 필름 상에 형성된 미세공동들의 SEM 현미경 사진으로서, 도 1f-2는 PKHB로부터 형성된 약 0.5㎛ 두께의 IEL을 갖고, 도 1f-1은 상기 IEL을 갖지 않는다.
도 1g-1 및 1g-2는 듀폰으로부터의 Kapton® 폴리이미드 VN-300 필름 상에 형성된 미세공동들의 SEM 현미경 사진으로서, 도 1g-2는 PKHB로부터 형성된 약 0.5㎛ 두께의 IEL을 갖고, 도 1g-1은 상기 IEL을 갖지 않는다.
도 2는 캐리어 웹 또는 벨트를 사용하여 롤-투-롤 전달 공정으로 ACF를 형성하는 본 발명의 일 양태에 따른 제조 방법의 개략도로서, 당해 공정에서 전도성 입자들은 미세공동들로부터 나란히 놓인 접착층으로 전달되고, 이는 리앙 '700에 기재된 바와 같다.
도 3은 캐리어 웹 내에 미세공동들을 형성하기 위해 본 발명의 일 양태에서 사용되는 레이저 투사 시스템의 개략도이다.
상세한 설명
리앙 '700은 그 전체 내용이 인용에 의해 본원에 포함된다.
도 1a는 본 발명의 일 양태에 따른 캐리어 시트, 웹 또는 벨트(10)의 단면도이다. 캐리어 시트(10)는 IEL(14)로 오버코팅된 기재(12)를 포함하고, 상기 IEL은 기재(12)에 직접적으로 결합될 수 있다. 또다른 양태에서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 캐리어(10)는 임의로, IEL 층(14)과 기재(12) 사이에 개재될 수 있는 중간 공동-형성 층(16)을 포함할 수 있다. 특정 양태에서, 기재(12)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), PEN, 폴리이미드 등에 의해 형성되고, IEL(14)은 (아래에서 확인되는) PKFE 및 PKHB 페녹시 수지와 같은 희생적 이미지 향상 층의 박막 오버코트이다. 미세공동들은 초미세 피치 및 간격을 제공할 수 있다.
도 1c 및 1d는 도 1a에 나타낸 캐리어를 도시한 것으로, 레이저 어블레이션에 의해 캐리어(10) 내에 미세공동들(18)을 형성한 다음, 점선으로 나타낸 바와 같이 IEL 층(14)을 제거한 후의 도면이다.
기재(12) 또는 공동 형성 층(16) 상에 IEL을 형성하기 위해, IEL 형성을 위한 물질을 물, 알코올, 에틸 아세테이트, i-프로필 아세테이트, 아세톤, MEK, 사이클로헥산온, THF, 알콕시에테르 및 톨루엔 등과 같은 용매에 용해시키거나 분산시키고, 예를 들어, 닥터 블레이드(doctor blade), 와이어 바, 슬롯 또는 슬릿 다이, 그라비어(gravure), 리버스 롤(reverse roll) 및 커튼 코팅(curtain coating)에 의해 기재 상에 코팅할 수 있다. 진공 증착, 화학 증착, 컨포메이션(conformation) 및 플라즈마 코팅이 또한 박막 코팅에 사용될 수 있다. 일부 경우, 이들은 라텍스 또는 에멀젼 형태로 코팅될 수 있다. 임의로 습윤제, 예를 들어, 실?(Silwet), 트리톤(Triton) 및 플루로닉(Pluronic) 계면활성제를 사용하여 코팅 품질을 개선시킬 수 있다. 별도로 명시되지 않는 한, 코팅 두께는 약 0.05 내지 4㎛, 바람직하게는 약 0.2 내지 2㎛, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 1.5㎛로 되도록 제어하였다. 너무 얇은 코팅은 어블레이션 공정 동안 생성되는 용융 물질 유동을 견디기에 불충분한 장벽 특성 및 핀-홀(pin-hole)들을 초래하는 경향이 있다. 반면, 너무 두꺼운 코팅은 레이저 에너지의 낭비를 초래하거나, 더 좁은 개구 또는 더 얕은 깊이의 미세공동들을 초래할 수 있다. 어블레이션 후, IEL 및 어블레이션 파편을 용매 또는 세척 용액에 의해 및/또는 접착 테이프, 예를 들어, 미국 텍사스주 소재 서피스 아모르(Surface Armor)로부터의 Tape 364를 사용하는 물리적 박리에 의해 벗겨내 기재 또는 공동 형성 층 상에 미세공동 어레이를 조성한다.
일 양태에서, 리앙 '700의 도 3에 나타낸 ACF 제조 스테이션과 유사한 공정을 엠보싱 장치 대신에 레이저 어블레이션 장치를 포함하도록 변형시켜, ACF 제조 스테이션의 첫 번째 스테이지에서 레이저 어블레이션에 의해 다수의 미세공동들을 제조할 수 있다. 미세공동 어레이는 도 1a에 나타낸 바와 같이 기재(12) 상에 직접적으로 형성될 수 있거나 또는 도 1b에 나타낸 바와 같이 기재(12)에 미리 도포된 공동-형성 층(16) 상에 형성될 수 있다. 일 양태에서, 기재에 적합한 물질에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)와 같은 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리설폰, 폴리에테르, 폴리이미드(PI) 및 액정질 중합체 및 이들의 블렌드, 복합체, 라미네이트 또는 샌드위치 필름이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
어블레이션될 기재를 박막의 어블레이션 가능한 희생적 이미지 향상 층(14)으로 오버코팅함으로써 이미지 해상도 및 콘트라스트(contrast)의 현저한 개선이 얻어질 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이론에 결부시키지 않고, 제거가능한 희생적 IEL은 (1) 마스크로부터 산란되거나 회절된 광으로 인한 유해한 효과, 및/또는 (2) 파편 또는 재침적된 용융 물질과 기재 사이의 강한 접착 또는 응집이 형성될 가능성을 감소시키는 것으로 사료된다. 용매 용해/세척과 같은 습식 형성 공정 또는 박리-제거 또는 건식 에칭과 같은 건식 형성 공정을 사용하여 IEL을 제거함으로써, 고해상도 및 고콘트라스트의 이미지, 특히 극미세 간격(예를 들어, 약 15㎛ 미만의 피치 및 약 5㎛ 미만의 간격) 및 고종횡비(예를 들어, 미세공동, 미세공동 파티션 벽, 또는 미세공동들 사이의 간격으로서 약 1개 초과)의 이미지가 형성될 수 있다. 도 1e-1과 1e-15 그리고 1f-1과 1f-2 그리고 1g-1과 1g-2에서, 해상도, 이미지 선예도 및 콘트라스트에서의 개선을 매우 명확하게 볼 수 있다.
IEL 오버코트 층은 일 양태에서 약 0.05 내지 약 4㎛, 본 발명의 더욱 특정한 양태에서 약 0.2 내지 약 2㎛일 수 있다. 기재 층은 약 10㎛ 내지 200㎛ 두께, 그리고 더욱 특히 본 발명의 선택된 양태에서 약 50㎛ 내지 150㎛ 두께이다. 일 양태에서, IEL 수지는 페녹시 수지, 페놀계 수지, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리아릴에테르, 폴리아릴설폰 및 이들의 공중합체 또는 블렌드를 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 페녹시 및 페놀계 수지가 특히 유용한데, 그 이유는, 이들은 어블레이션될 수 있고, 대부분의 엑시머 레이저 광 파장에서 강한 소광 계수를 나타내기 때문이다. 이들은 또한 기재(12) 또는 (존재하는 경우) 공동 형성 층(16)에 대한 뛰어난 접착력 및 레이저 어블레이션 동안 형성되는 파편 용융 유동에 대한 내성을 제공한다. 어블레이션 후, IEL 뿐만 아니라 어블레이션 파편을 상기에 기재된 바와 같이 벗겨내 고콘트라스트의 미세공동들 및 고종횡비 및 평활 표면의 파티션 벽이 나타났다. 이들 미세공동들은 ACF에 그리고 고수율 미세유체 입자 분배 공정에 특히 유용하다.
유용한 페녹시 수지의 대표적인 예에는 PKFE, PKHB 및 PKCP가 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 수지들은 모두 인켐 코포레이션 제품이다. 대표적인 페놀계 수지에는 미국 매사추세츠주 소재 쉬플리(Shipley) 및 조지아-퍼시픽(Georgia-Pacific)으로부터의 노볼락 수지 및 에스아이 그룹(SI Group)으로부터의 Rezicure™ 크레졸 또는 다른 알킬페놀 노볼락 수지가 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 유용한 IEL 수지의 다른 예에는 폴리페닐렌, 폴리카보네이트, 폴리아릴에테르, 폴리아릴설폰 및 이들의 공중합체 또는 블렌드가 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. IEL을 전혀 갖지 않는 기재 상에 직접 어블레이션에 의해 수득된 6 내지 8㎛ 피치, 5㎛ 직경 및 3 내지 4㎛ 깊이의 미세공동들의 SEM 현미경 사진을 도 1e-1(착색된 PET), 도 1e-3(투명 PET), 도 1f-1(PEN) 및 도 1g-1(PI)에 나타낸다. 폴리이미드(도 1g-1)를 제외하고는, 미세 피치 미세공동 어레이의 파티션 벽들이 어블레이션 공정에 의해 심각하게 뒤틀려 있다. 폴리이미드 기재의 어블레이션은 덜 심각한 뒤틀림을 나타내긴 하였지만, 폴리이미드 필름 상의 직접적인 어블레이션은 상당량의 원치 않는 짙은 파편을 발생시켰고, 상기 파편은 어블레이션 공정 동안 진공 및/또는 공기 취입에 의해 제거되기 매우 어려운 것으로 관찰되었다. 이에 반해, IEL 오버코팅된 폴리이미드 필름 상에서 어블레이션 동안 형성된 파편은 IEL 층 위에 들러붙는 경향이 훨씬 더 적고, 공기 취입 또는 진공에 의해 제거하기가 상대적으로 용이한 것으로 나타났다. 폴리이미드 필름 상에 IEL을 사용하는 것은 기재 또는 자동 롤-투-롤 영상 인식 방식에서의 정렬을 위해 광학기기를 세척할 필요 없이 연속 어블레이션 공정 효율을 어느 정도 개선시킨다. 비교를 위해, 약 0.5㎛ 두께의 페녹시 또는 페놀계/노볼락 IEL 오버코트를 갖는 동일 기재의 SEM 현미경 사진을 도 1e-2(착색된 PET/PKFE), 도 1e-4(PET/PKHB), 도 1e-5(PET/PKCP), 도 1e-6(PET/노볼락 Resicure 3500), 도 1e-7(PET/노볼락 Resicure 3100), 도 1f-2(PEN/PKHB) 및 도 1g-2(폴리이미드/PKHB)에 나타낸다. 모든 경우, 페녹시 또는 페놀계 IEL 오버코트를 사용해 생성된 미세공동들은 IEL을 벗겨낸 후, 파티션 벽들의 콘트라스트, 종횡비 및 평활도에서 현저한 개선을 나타냈다. IEL은 미세유체 입자 분배 공정에서 훨씬 더 넓은 공정 창을 제공하였다. 또한 어블레이션 동안 생성된 파편이 진공 및/또는 공기 취입에 의해 용이하게 제거될 수 있는 것으로 관찰되었다. 마찬가지로 중요하게는, IEL을 사용해 생성된 미세공동 웹 또는 루프는 또한 훨씬 더 우수한 이형 특성을 나타냈고, 비-랜덤 어레이 ACF의 제조 시, 입자 전달 공정에서 훨씬 더 넓은 공정 창을 가지면서 상당히 높은 수율을 제공하였다.
표 1은 3개의 어블레이션된 기재와, 미국 인디애나주 소재 베리 플라스틱스 코포레이션(Berry Plastics Corp.)으로부터의 5㎜ 폭 접착 테이프 Polyken 781 사이의 접착에 대한 IEL의 효과를 나타낸다. 접착 테이프는 어블레이션된 기재 위에 실온에서 수동 롤러를 사용해 라미네이트되었고, 박리 접착력은 미국 뉴욕주 소재 텍스처 테크놀로지즈 코포레이션(Texture Technologies Corp.)으로부터의 TA-XT2i 텍스처 분석기를 사용해 5㎝/분의 속도 및 90°의 박리 각도로 측정되었다.
Figure pct00001
모든 경우, IEL(약 0.5㎛ 두께의 PKHB)의 사용은 어블레이션된 기재의 접착 테이프에 대한 접착력을 감소시켰다는 것을 명백하게 알 수 있다. 이는 입자 전달 공정의 공정 창에 있어서의 현저한 개선을 가져왔다.
투명 PET 상에 각종 IEL 오버코트를 사용해 제조된 미세공동들의 추가의 SEM 현미경 사진을 도 1e-8(PET/PS(폴리스티렌)), 도 1e-9(PET/SMA(폴리스티렌-코-말레산 무수물)), 도 1e-10(PET/폴리스티렌-코-메틸 메타크릴레이트), 도 1e-11(PET/PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트)), 도 1e-12(PET/PVA(폴리비닐 알코올)), 도 1e-13(PET/PVB(폴리비닐 부티랄)), 도 1e-14(PET/CAB(셀룰로스 아세테이트 부티레이트)) 및 도 1e-15(PET/PE 왁스)에 나타낸다. 폴리스티렌 및 관련 공중합체의 경우 미세공동 콘트라스트 또는 파티션 벽 뒤틀림에서 단지 제한된 개선이 관찰되었지만, 이들 모두는 오버코트를 갖지 않는 대조 시료보다 어블레이션 파편의 더 용이한 세척을 제공하였다. 이론에 결부시키지 않고, 레이저 출력 파장 범위 내에서 낮은 소광 계수를 갖는 이들 물질(PMMA, PVA, PVB, CAB 및 PE)은 광 산란 또는 회절에 대해 콘트라스트 향상 효과를 나타내지 않았지만, 이들은 파편과 기재 사이의 장벽을 제공한 것으로 사료된다.
임의로, 캐리어는 기재와 그 위의 오버코트된 IEL 사이에 개재되는 어블레이션될 수 있는 공동-형성 층을 포함할 수 있다. 공동-형성 층은 열가소성 물질, 열경화성 물질 또는 이의 전구체, 포지티브 또는 네거티브 포토레지스트 또는 무기 물질을 비제한적으로 포함할 수 있다. 이러한 공동 형성 층의 비제한적인 예에는 폴리카보네이트, 폴리이미드(PI), 폴리아릴 에테르, 폴리아릴 에스테르, 폴리설폰, 폴리아릴 실리콘 및 이들의 공중합체 또는 블렌드/복합체가 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른, 미세공동들의 어레이(125)를 표면 상에 갖는 재사용 가능한 캐리어 웹 또는 벨트(190)를 예시한다. 캐리어 웹(190)은 기재를 포함한다. 일 양태에서, 미세공동 어레이(125)는 캐리어 웹(190) 상에 직접적으로 형성된다. 또다른 양태에서, 미세공동 어레이(125)는 기저의 기재 캐리어 웹(170) 상의 공동-형성 층(160) 내에 형성된다. 캐리어 웹(170)을 위한 적합한 물질에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)와 같은 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리설폰, 폴리에테르, 폴리이미드(PI) 및 액정질 중합체 및 이들의 블렌드, 복합체, 라미네이트 또는 샌드위치 필름이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 양태에서, 캐리어 웹은 듀폰으로부터 구입가능한 VN300™ Kapton®(방향족 폴리이미드) 필름이다.
고수율의 입자 전달을 성취하기 위해, 본 발명의 일 양태에서는, 캐리어를 어블레이션하여 미세공동들을 형성한 후 캐리어 웹의 표면을 얇은 이형 물질 층(도시되지 않음)으로 처리하여 미세공동 캐리어 웹(190)과 접착층(120) 사이의 접착력을 감소시킬 수 있다. 임의로, 이형 층은 미세공동-형성 단계 전 또는 후, 코팅, 인쇄, 분무, 증착, 열 전사, 또는 플라즈마 중합/가교결합에 의해 도포될 수 있다. 리앙 '700에 기재된 바와 같이, 이형 층을 위한 적합한 물질에는 불소중합체 또는 올리고머, 실리콘 오일, 불소실리콘, 폴리올레핀, 왁스, 폴리(에틸렌옥사이드), 폴리(프로필렌옥사이드), 장쇄의 소수성 블록 또는 분지를 갖는 계면활성제, 또는 이들의 공중합체 또는 블렌드가 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
미세공동들은 레이저 어블레이션 공정을 사용하여 웹 내에 형성될 수 있다. 일 양태에서는, 폴리이미드 또는 PET 웹 상에 UV 엑시머 레이저 어블레이션을 사용하여 포토마스크를 통해 상이한 형상 및 치수의 패턴들을 제작하였다. 제조되는 마이크론 패턴들의 형상과 치수 및 패턴 배열은 포토마스크 디자인에 의해 사전 결정된다. 다양한 패턴 치수, 형상 및 간격이 미국 특허 공보 제2006/0280912호 및 리앙 '700에 기재되어 있다. 고정 어레이 패턴들은 가변적일 수 있다. 원형 미세공동들의 경우, X-Y 지정을 사용하여 패턴을 표시할 수 있으며, 여기서, X는 공동의 직경이고, Y는 인접하는 공동들 사이의 가장자리간(edge-to-edge) 거리(마이크론 단위)이다. 전형적인 미세공동 패턴 피치는 5-3, 5-5, 5-7 및 6-2 패턴을 포함한다. 선택되는 패턴은 각각의 전극에 필요한 입자들의 개수에 부분적으로 의존할 것이다. 입자 밀도를 증가시키고/시키거나 전극들의 최소 결합 면적을 감소시키기 위해, 미세공동 패턴은 교호될 수 있다.
도 3은 마스크-기반 레이저 투사 어블레이션 시스템의 일례를 나타내며, 여기서는 레이저 빔(60)을 빔 조형 광학기기(62)에 통과시켜 레이저 강도를 균등하게 한다. 포토마스크(64)를 통해 원하는 미세공동 패턴 배열을 생성하여, 원하는 치수 및 형상을 갖는 다수의 레이저 빔들(66)을 생성한다. 빔 강도 또는 빔 펄스 수를 투사 렌즈 시스템(68)과 함께 조절하여 웹(61) 내에 원하는 개구 및 깊이를 갖는 미세공동들을 제조한다. 렌즈 시스템(68)은 광학 축소를 위해 사용될 수 있다. 일 양태에서, 공동간 거리를 제어 방식으로 오프셋(offset) 또는 랜덤화하여 결합 동안 주기적 라인 결함의 효과를 감소시킬 수 있다. 일 양태에서, 공동의 크기는 각각의 공동이 단 하나의 전도성 입자만을 수용하도록 선택될 수 있다. 일 양태에서, 전도성 입자들 및 미세공동들은 직경이, 또는, 원형이 아닌 공동의 경우에는 공동의 교차 길이가 약 2 내지 10마이크론이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 미세공동들은 전도성 입자 패턴 내의 주기적/반복적 라인 결함의 효과를 감소시키도록 배치된다. 이들 결함들을 방지하기 위해 미세공동들의 위치를 제어적으로 그러나 가변적으로 조절하며, 이는 미국 출원 제13/233,360호에 기재된 바와 같고, 상기 출원문헌은 인용에 의해 본원에 포함된다.
전도성 입자들(110)의 침적은 유체 입자 분배 공정 및 포집 공정을 적용함으로써 수행될 수 있고, 여기서 각각의 전도성 입자는 단일 미세공동(125) 내에 포집된다. 사용될 수 있는 포집 공정들이 다수 존재한다. 예를 들어, 롤-투-롤 연속 유체 입자 분배 공정을 사용하여 각각의 미세공동 내에 단 하나의 전도성 입자만을 포집할 수 있다.
일 양태에서는, 캔틸레버 롤러를 갖는 입자 충전 코터(coater) 위에 미세공동 루프가 배치된다. 이소프로필 알코올(IPA) 중 전도성 입자들의 3 내지 6중량% 분산액을 기계 교반에 의해 혼합하고, 예를 들어, 슬롯 또는 슬릿 코팅 다이, 커튼 또는 분무 노즐을 통한 유체 처리에 의해, 콜 파머(Cole Parmer)로부터 구입가능한 마스터플렉스(Masterflex) 펌프로 L/S 13 배관을 관통하여 분산시켰다. 100% 편조 폴리에스테르 와이퍼 랩핑된 롤러를 사용하여 전도성 입자들을 미세공동들 내로 충전시켰다. 시그마 아메리칸 코포레이션(Shima American Co.)으로부터의 폴리우레탄 롤러를 진공 장치와 함께 사용하여 (미세공동 외부의) 과량의 입자들을 조심스럽게 제거하여 전도성 입자들을 재활용하였다. 회수된 입자들을 수집하고, 웹(190)에 다시 도포하기 위해 공급 호퍼로 재순환시킬 수 있다. 일 양태에서는, 하나 이상의 분배 스테이션(110)을 사용하여, 전도성 입자(112)가 각각의 미세공동(125) 내에 포집되고 이에 의해 입자 비함유 미세공동들의 수를 최소화하거나 감소시키도록 보장할 수 있다.
이어서 포집된 입자들(110)은 미세공동 어레이로부터 접착층(120) 상의 미리 정해진 위치로 전달될 수 있다. 전형적으로, 이들 전달되는 전도성 입자들 사이의 거리는, 전도성 입자들이 접합되거나 합쳐지는 밀도 문턱값인 퍼콜레이션 문턱값(percolation threshold)보다 더 커야 한다. 일반적으로, 퍼콜레이션 문턱값은 미세공동 어레이 구조물의 구조/패턴 및 다수의 전도성 입자들의 함수이다.
과량의 전도성 입자들을 제거하기 위한 하나 이상의 공정을, 예를 들어 유체 조립 후 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 롤-투-롤 연속 유체 입자 분배 공정은 미세공동 어레이 상부로부터 과량의 전도성 입자들을 제거하기 위한 세척 공정을 포함할 수 있다. 세척 공정은 비접촉식 세척 공정, 접촉식 세척 공정, 또는 비접촉식 세척 공정과 접촉식 세척 공정이 조합된 효과적인 공정일 수 있다.
입자 세척 공정의 특정한 예시적 양태는 흡입 공정, 공기 취입 공정 또는 용매 분무 공정 중 하나 이상을 비제한적으로 포함하는 비접촉식 세척 공정을 사용한다. 제거된 과량의 전도성 입자들은 재활용 또는 재사용을 위해 예를 들어 흡입 장치에 의해 축적될 수 있다. 세척 효율 개선을 위해 비접촉식 흡입 공정은 세척 유체의 공급에 의해, 예를 들어, 비제한적으로, 용매 또는 용매 혼합물의 분무에 의해 추가로 보조될 수 있다. 본 발명의 특정한 다른 예시적 양태는 접촉식 세척 공정을 사용하여 과량의 전도성 입자들을 미세공동 어레이의 표면으로부터 제거할 수 있다. 접촉식 세척 공정은 이음매 없는 펠트, 와이퍼, 닥터 블레이드, 접착 물질 또는 점착성 롤의 사용을 포함한다. 이음매 없는 펠트가 적용될 때, 흡입 공정을 추가로 사용하여 전도성 입자들을 이음매 없는 펠트 표면으로부터 재순환시키고 펠트 표면을 재생시킬 수 있다. 이러한 펠트/흡입 공정에서는 모세관력과 흡입력 둘 모두가 과량의 전도성 입자들을 흡출시키며, 이때 흡입력은 이음매 없는 펠트의 내부로부터 가해져 과량의 입자들을 제거하고 재순환시킨다. 이러한 흡입 공정을 세척 효율 개선을 위해 세척 유체, 용매 또는 용매 혼합물의 분배에 의해 추가로 보조할 수 있다.
유체 충전 단계(160) 후, 미세공동들 내의 전도성 입자들은 기재(130)로 전달될 수 있으며, 상기 기재는 비경화 접착제(120)로 프리코팅되거나 또는 공정 라인 상에서 코팅된다. 미세공동 벨트(190)는 입자 충전 단계와 전달 단계를 반복함으로써 재사용된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 접착 조성물(120)이 기재 또는 이형 필름(130) 상에 제공된다. 접착 조성물은 에폭시 조성물일 수 있다. 일 양태에서, 이는 미국 출원 공보 제2010/0317545호, 제2010/0101700호, 제2009/0181165호; 미국 특허 제7,923,488호; 제4,740,657호; 제6,042,894호; 제6,352,775호; 제6,632,532호; 문헌[J. Appl. Polymer Set, 56, 769 (1995) 및 J. Mater. ScL, (2008) 43, 3072-3093]에 기재된 조성물일 수 있으며, 상기 문헌들은 그 전체 내용이 인용에 의해 본원에 포함된다. 일 양태에서, 접착제는 다우 케미컬 컴퍼니(Dow Chemical Company)의 EXL2335와 같은 코어-쉘 고무 입자들 또는 미국 펜실베니아주 소재 아르케마, 인코포레이션(Arkema, Inc.)으로부터의 NanostrengthR 아크릴 블럭 공중합체와 같은 열가소성 탄성중합체를 강인화제 또는 성분 화합제로서 약 0.5 내지 10중량%의 양으로 함유한다.
미세공동 루프로부터 접착층(120)으로의 고수율의 입자 전달을 성취하기 위해, 접착층(120)의 응집 강도는 접착층과 미세공동 어레이(125) 사이의 접착 강도 이상이어야 하며; 접착층(120)과 미세공동 어레이(110) 사이의 접착 강도는 접착층(120)과, 접착층(120)을 운반하는 기재(130)(이형 라이너) 사이의 접착 강도 미만이어야 한다. 미세공동 어레이 필름 또는 이형 라이너에 대한 접착제의 접착 강도는 이형 코팅 및 미세공동 어레이 필름의 특성, 접착 조성물, 및 코로나 및 플라즈마 처리 또는 이들의 조합을 포함하는 표면 처리의 사용에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 코팅된 접착제는 미세공동 벨트와 접촉되기 전에 프리-컨디셔닝 또는 어닐링될 수 있다. 프리-컨디셔닝 온도는 전형적으로는 접착제에 사용되는 중합체의 열 뒤틀림 또는 유리 전이 온도보다 더 높고, 접착제가 경화되기 시작하는 개시 온도보다 더 낮다. 일 양태에서, 접착제를 형성하는 중합체 또는 수지의 유리 전이 온도는 약 10℃ 내지 20℃이고, 접착제의 경화 개시 온도는 약 60℃ 내지 75℃이며, 둘 모두 5℃/분의 가열 속도에서 DSC에 의해 측정된다. 이들 조건하에서는 약 20 내지 30℃의 프리-컨디셔닝 또는 어닐링 온도가 유용하다.
일부 경우, 접착제 두께를 통해 모듈러스 구배를 나타내는 접착층을 사용하는 것이 유리하며, 이때 이형 라이너 측의 모듈러스가 더 높고 접착제 측의 모듈러스가 더 낮다. 모듈러스 구배는 전도성 입자 분배 공정으로부터 미량의 용매를 도입함으로써, 또는 전달 공정 동안 도입되는 온도 구배를 조절함으로써, 또는 이들 둘 다에 의해 성취될 수 있다. 온도 구배는 표면 열원을 적용함으로써, 또는 이형 라이너로부터의 열 싱크를 사용함으로써, 또는 이들 둘 다에 의해 성취될 수 있다. 표면 열원은, 비제한적으로, 가열된 롤 공급원, 적외선 공급원, 고온 공기 공급원 또는 와이어 공급원일 수 있다. 이들 예시적 공급원들의 적합한 조합도 바람직할 수 있다.
일 양태에서, 접착층(120)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리설폰, 폴리에테르, 폴리이미드(PI) 및 액정질 중합체 필름과 같은 ACF 기재(130) 상에 배치된다. 전도성 입자들이 전달된 후, 필름은 슬릿팅(slitting)되고 릴 내로 권취된다. 이어서 기재의 배면이 접착제의 상부 표면에 접촉한다. 이러한 시나리오에서는, ACF의 적절한 취급 성능을 보장하기 위해, 접착제와 기재 배면 사이의 접착력이 접착제와 기재 전면(코팅된 면) 사이의 접착력보다 더 낮아야 한다.
전도성 입자 전달 공정의 비제한적인 예시적 양태는 접착층과 미세공동 어레이 사이의 차등 전단 공정을 사용할 수 있다. 차등 전단은 접착제 코팅된 이형 라이너와 미세공동 어레이 사이의 웹 속도 차등에 의해 성취된다. 이형 라이너의 웹 속도가 미세공공 어레이의 웹 속도보다 약간 더 높거나 더 낮을 수 있다.
전도성 입자들이 접착층으로 전달된 후, 입자들은 접착층 내에 부분적으로 매립될 수 있다. 이들 부분적으로 매립된 전도성 입자들은 ACF 결합 성능을 개선시킬 수 있으며, 특히 낮은 결합 압력이 사용될 때 더 높은 접착 강도, 감소된 공극, 및 더 낮은 접촉 저항을 갖는다. 임의로, 전도성 입자들이 접착층으로 전달된 후, 접착층은 접착층을 통해 모듈러스 구배 및 점도 구배가 형성되도록 추가 처리될 수 있으며, 이때 접착제 표면 쪽이 더 높은 모듈러스 및 더 높은 점도를 갖는 전도성 입자들을 보유한다. 이러한 더 높은 모듈러스 및 더 높은 점도는 ACF 결합 도포 동안 전도성 입자들을 이들의 비-랜덤 어레이 위치에 유지시키는 데 도움을 줄 수 있다. 접착층을 통한 점도 구배는 표면 방사, 적외선 방사, UV 방사 또는 가열된 롤 가열 공정을 비제한적으로 포함하는 가열 공정을 적용함으로써 성취될 수 있다. 이들 가열 공정들의 적합한 조합도 효율적일 수 있다.
리앙 '700에 기재된 바와 같이, 임의로, 접착제의 보호 및 이형 특성의 개선을 위해 접착층의 상부 면 위에 제2 기재(140)를 도포할 수 있다. 접착층(120)과 제1 기재(130) 또는 제2 기재(140) 사이의 접착 강도는 접착층의 응집 강도보다 더 약해야 한다. 접착층(120)과 제1 기재(130) 사이의 접착 강도는 접착층(120)과 제2 기재(140) 사이의 접착 강도보다 더 강해야 한다. 접착층(120)과 제1 기재(130) 사이의 접착 강도는, 접착층과, 인쇄 회로 기판, 플렉시블 인쇄 회로 기판, 중합체 필름, 유리 등과 같은 결합 기재(도시되지 않음) 사이의 접착 강도보다 더 약하여, ACF 결합 도포의 예비-결합 공정 후 기재가 이형될 수 있어야 한다.
그 결과로 생긴 필름(100)은 비-랜덤 어레이 ACF 회로로서 직접 사용될 수 있으며, 여기서 전도성 입자들(110)은 접착성 필름(120)의 상부에 있고 접착제에 의해 완전히 덮이지 않을 수 있다. 임의로, 특히 입자 농도가 높을 때, 비-랜덤 어레이 ACF 필름의 두께를 개선시키기 위해, 전달된 대로의 입자 층 위에 추가의 얇은 접착층이 오버코팅될 수 있다. 접착성 필름(120)의 접착제와는 상이한 접착제가 오버코팅에 사용될 수 있다.
필름(100")은 라미네이션 스테이션(180)에서, 접착제로 임의로 프리코팅된 기재(140)로 추가로 라미네이션되어, 2개의 기재(130, 140) 사이에 끼워진 비-랜덤 어레이 ACF(100)를 제공한다. 접착제(120)와 2개의 기재(130, 140) 사이의 접착 강도는 접착제의 응집 강도보다 더 낮아야 한다. 결합 동안 접착제로부터 2개의 기재의 순차적 박리를 용이하게 하기 위해, 하나의 접착 강도가 다른 접착 강도보다 실질적으로 더 큰 것이 바람직하다.
상기 언급된 공정에 사용되는 접착제는 열가소성 접착제, 열경화성 접착제 또는 이들의 전구체일 수 있다. 유용한 접착제에는 감압성 접착제, 고온 용융 접착제, 열 또는 방사선 경화성 접착제가 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 접착제는, 예를 들면, 에폭사이드, 페놀계 수지, 아민-포름알데하이드 수지, 폴리벤족사진, 폴리우레탄, 시아네이트 에스테르, 아크릴, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 티올-엔, 비닐 중합체, 고무, 예를 들어, 폴리(스티렌-코-부타디엔) 및 이들의 블럭 공중합체, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 불포화 폴리에스테르, 비닐 에스테르, 폴리카프롤락톤, 폴리에테르 및 폴리아미드를 포함할 수 있다. 에폭사이드, 시아네이트 에스테르 및 다관능성 아크릴레이트가 특히 유용하다. 촉매 또는 잠재성 경화제를 포함하는 경화제를 사용하여 접착제의 경화 동역학 특성을 제어할 수 있다. 에폭시 수지를 위한 유용한 경화제에는 디시아노디아미드(DICY), 아디프산 디하이드라지드, 2-메틸이미다졸 및 이의 캡슐화된 제품, 예를 들어, 아사히 케미컬 인더스트리(Asahi Chemical Industry)로부터의 액체 비스페놀 A 에폭시 중의 노바큐어(Novacure) HX 분산액, 아민, 예를 들어, 에틸렌 디아민, 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌 테트라아민, BF3 아민 부가물, 아지노모토 코., 인코포레이션(Ajinomoto Co., Inc)으로부터의 아미큐어(Amicure), 설포늄 염, 예를 들어, 디아미노디페닐설폰, p-하이드록시페닐 벤질 메틸 설포늄 헥사플루오로안티모네이트가 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 티탄산염, 지르콘산염 및 실란 커플링제, 예를 들어, 글리시독시프로필 트리메톡시실란 및 3-아미노프로필 트리메톡시-실란을 비제한적으로 포함하는 커플링제가 또한 ACF의 내구성의 개선을 위해 사용될 수 있다. 경화제 및 커플링제가 에폭시계 ACF의 성능에 미치는 효과는 문헌[S. Asai, et al, J. Appl. Polym. Sci., 56, 769 (1995)]에서 찾을 수 있다. 상기 문헌 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 발명의 일 양태를 위한 적합한 전도성 입자들은 약 10% 미만, 바람직하게는 약 5% 미만, 더욱 바람직하게는 약 3% 미만의 표준 편차를 갖는 좁은 입자 크기 분포의 것들이다. 입자 크기는 바람직하게는 약 1㎛ 내지 약 250㎛, 더욱 바람직하게는 약 2㎛ 내지 약 50㎛, 더욱 더 바람직하게는 약 2㎛ 내지 약 6㎛ 범위이다. 미세공동들 및 전도성 입자들의 크기는 각각의 미세공동이 단 하나의 전도성 입자만을 함유하도록 제한된 공간을 갖도록 선택된다. 입자 충전 및 전달을 용이하게 하기 위해, 리앙 '700에 나타난 바와 같이 상부의 개구가 기저부보다 더 넓은 경사 벽을 갖는 미세공동을 사용할 수 있다.
중합체 코어 및 금속 쉘을 포함하는 전도성 입자들이 특히 바람직하다. 유용한 중합체 코어에는 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리비닐, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 페놀 수지류, 폴리디엔, 폴리올레핀, 아미노플라스틱, 예를 들어 멜라민 포름알데하이드, 우레아 포름알데하이드, 벤조구아나민 포름알데하이드 및 이들의 올리고머, 공중합체, 블렌드 또는 복합체가 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 복합 물질이 코어로서 사용되는 경우, 탄소 나노 입자 또는 나노 튜브, 실리카, 알루미나, BN, Ti02 및 점토가 코어 내 충전제로서 바람직하다. 금속 쉘을 위한 적합한 물질에는 Au, Pt, Ag, Cu, Fe, Ni, Sn, Al, Mg 및 이들의 합금이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. Ni/Au, Ag/Au, 또는 Ni/Ag/Au와 같은 상호침투성 금속 쉘을 갖는 전도성 입자들은 최적 경도, 전도도 및 내부식성을 위해 특히 유용하다. Ni, 탄소, 흑연과 같이 강성 스파이크를 갖는 입자들은, 존재하는 경우, 부식에 취약한 연결 전극에서 부식성 피막 내로 침투함으로써 신뢰도를 개선시키는 데 유용하다.
본 발명에 유용한 좁은 분산도를 갖는 중합체 입자들은, 예를 들어, 미국 특허 제4,247,234호, 제4,877,761호, 제5,216,065호에 교시된 바와 같은 씨드 에멀전 중합(seed emulsion polymerization) 및 문헌[Adv., Colloid Interface Sci., 13, 101 (1980); J. Polym. Sci., 72, 225 (1985) 및 "Future Directions in Polymer Colloids", ed. El-Aasser and Fitch, p. 355 (1987), Martinus Nijhoff Publisher]에 기재된 바와 같은 유겔스타트 팽윤 입자 공정(Ugelstad swollen particle process)에 의해 제조될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 양태에서는, 약 5μ 직경의 단분산된 폴리스티렌 라텍스 입자를 변형 가능한 탄성 코어로서 사용한다. 먼저 입자를 온화한 진탕하에 메탄올 중에서 처리하여 과량의 계면활성제를 제거하고 폴리스티렌 라텍스 입자 상에 미세다공성 표면을 생성한다. 이어서 이렇게 처리된 입자를 PdCl2, HCl 및 SnCl2를 포함하는 용액 중에서 활성화시킨 다음 물로 세척하고 여과하여 Sn4.sup.+를 제거한 후, 약 90℃에서 약 30분 내지 약 50분 동안 Ni 착체 및 하이드로포스파이트를 포함하는 무전해 Ni 도금 용액(예를 들어, 미국 뉴저지주 트렌튼 소재의 서피스 테크놀로지 인코포레이션(Surface Technology Inc) 제) 중에 침지시킨다. Ni 도금 두께를 도금 용액 농도 및 도금 조건(온도 및 시간)에 의해 제어한다.
이어서 Ni 코팅된 라텍스 입자를 약 90℃에서 약 10분 내지 약 30분 동안 수소 테트라클로로오레이트 및 에탄올을 포함하는 Au 침지 도금 용액(예를 들어, 엔톤 인코포레이션(Enthone Inc.) 제) 내에 넣어 약 1μ의 총 금속(Ni+Au) 두께를 갖는 상호침투성 Au/Ni 쉘을 형성한다. Au/Ni 도금된 라텍스 입자들을 물로 세척하고 유체 충전 공정을 위해 준비시킨다. 무전해 및/또는 전해 도금에 의해 입자 상에 전도성 쉘을 코팅하는 공정은, 예를 들어, 미국 특허 제6,906,427호(2005년), 미국 특허 제6,770,369호(2004년), 미국 특허 제5,882,802호(1999년), 미국 특허 제4,740,657호(1988년), 미국 특허 출원 제20060054867호 및 문헌[Chem. Mater., 11, 2389-2399 (1999)]에 교시되어 있다.
디스플레이 물질의 기재 또는 웹의 함몰 영역 또는 홀 내로의 IC 칩 또는 솔더 볼(solder ball)의 유체 조립이, 예를 들면, 미국 특허 제6,274,508호, 제6,281,038호, 제6,555,408호, 제6,566,744호 및 제6,683,663호에 개시되어 있다. 엠보싱된 웹의 마이크로 컵 내로의 전기영동 또는 액정 유체의 충전 및 탑-씰링(top-sealing)이, 예를 들어, 미국 특허 제6,672,921호, 제6,751,008호, 제6,784,953호, 제6,788,452호 및 제6,833,943호에 개시되었다. 경화 가능한 결합제 전구체 중에 분산된 다수의 연마 입자들을 포함하는 연마 복합체 슬러리를 엠보싱된 캐리어 웹의 함몰부 내로 충전시킴으로써, 정밀한 간격을 갖는 연마 입자들을 제조하는 것이, 예를 들어, 미국 특허 제5,437,754호, 제5,820,450호 및 제5,219,462호에 개시되었다. 상기 언급된 모든 미국 특허문헌은 그 각각의 전체 내용이 인용에 의해 본원에 포함된다. 상기 언급된 기술에서는, 예를 들어, 엠보싱, 스탬핑 또는 리소그래피 공정에 의해 기재 상에 함몰부, 홀 또는 마이크로컵을 형성하였다. 이어서 함몰부 또는 홀 내에 각종 물질을 충전시켰으며, 이는 활성 매트릭스 박막 트랜지스터(AM TFT), 볼 그리드 어레이(BGA), 전기영동 및 액정 디스플레이를 포함하여 많은 분야를 위한 것이었다.
본 발명을 이의 특정 양태를 참조하여 상세하게 설명하였지만, 하기 특허청구범위의 취지 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 많은 변화와 변형이 가능하다는 것이 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 기재(substrate) 및 이미지 향상 층(IEL)을 포함하는, 미세공동들의 형성에 사용하기 위한, 캐리어(carrier) 시트(sheet), 웹(web) 또는 벨트(belt)로서,
    상기 기재 및 상기 IEL은 레이저 어블레이션(laser ablation)될 수 있고,
    상기 이미지 향상 층은 상기 기재 상에 직접적으로 배치되거나 또는 상기 IEL과 상기 기재 사이에 개재되는 미세공동 형성 층 상에 배치되는, 캐리어 시트, 웹 또는 벨트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 IEL이 페녹시 수지, 노볼락 수지, 폴리카보네이트, 폴리아릴에테르, 폴리아릴설폰, 폴리아릴실리콘, 폴리아릴 에스테르, 폴리아릴렌, 폴리아릴아미드, 폴리아릴아크릴레이트, 폴리아릴이미드, 폴리스티렌, 폴리(α-메틸스티렌) 및 이들의 공중합체 또는 블렌드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 물질의 층인, 캐리어.
  3. 제2항에 있어서, 상기 IEL이 페녹시 수지 또는 노볼락 수지의 층인, 캐리어.
  4. 제3항에 있어서, 상기 IEL이 PKFE, PKHB 또는 PKCP 또는 이들의 블렌드의 층인, 캐리어.
  5. 제3항에 있어서, 상기 IEL이 페놀 노볼락, 크레졸 노볼락, 레졸 노볼락, 알킬페놀 노볼락 또는 이들의 공중합체 또는 블렌드의 층인, 캐리어.
  6. 제1항에 있어서, 상기 캐리어가 상기 IEL 및 기저의 상기 기재 내에 레이저 어블레이션된 미세공동들의 어레이를 추가로 포함하는, 캐리어.
  7. 제6항에 있어서, 상기 미세공동들이 약 15㎛ 미만의 간격으로 이격되어 있는, 캐리어.
  8. 제7항에 있어서, 상기 미세공동들이 약 5㎛ 미만의 간격으로 이격되어 있는, 캐리어.
  9. 제8항에 있어서, 상기 미세공동들의 파티션 벽이 약 0.5 초과의 종횡비를 갖는, 캐리어.
  10. 제9항에 있어서, 상기 미세공동들의 파티션 벽이 약 1 초과의 종횡비를 갖는, 캐리어.
  11. 기재 및 이미지 향상 층을 포함하는, 캐리어 시트, 웹 또는 벨트로서,
    각각의 상기 층은 레이저 어블레이션될 수 있고,
    상기 이미지 향상 층은 상기 기재 상에 직접적으로 배치되거나 또는 상기 IEL과 상기 기재 사이에 개재되는 미세공동 형성 층 상에 배치되고,
    상기 IEL 및 상기 기재 또는 상기 미세공동 형성 층 내에 미세공동들의 어레이가 레이저 어블레이션되어 있는, 캐리어 시트, 웹 또는 벨트.
  12. 캐리어 벨트의 표면 상에 형성된 미세공동들의 어레이 내로 다수의 전도성 입자들을 분배하는 단계로서, 상기 캐리어 벨트는 기재 및 이미지 향상 층을 포함하고, 각각의 상기 층은 레이저 어블레이션될 수 있고, 콘트라스트(contrast) 향상 층이 상기 기재 상에 직접적으로 배치되거나 또는 상기 IEL과 상기 기재 사이에 개재되는 미세공동 형성 층 상에 배치되고, 상기 IEL 및 상기 기재 또는 상기 미세공동 형성 층 내에 미세공동들의 어레이가 레이저 어블레이션되어 있는, 캐리어 벨트의 표면 상에 형성된 미세공동들의 어레이 내로 다수의 전도성 입자들을 분배하는 단계;
    상기 전도성 입자들을 갖는 상기 벨트를 회전시키고, 그 동안 접착층의 표면을 상기 회전하는 벨트의 표면과 접촉하도록 수송하는 단계;
    상기 벨트 상의 미세공동들로부터의 전도성 입자들을 상기 벨트 상의 미세공동들의 어레이에 상응하는 상기 접착층 내의 미리 정해진 위치에서 상기 접착층으로 전달하는 단계; 및
    상기 벨트의 표면으로부터 상기 접착층을 분리하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 다수의 전도성 입자들을 미세공동들의 어레이 내에 위치시키는 단계가 전도성 입자들을 단일 미세공동 내로 개별적으로 포집하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 경화성 접착제 또는 코팅이 실리콘, 폴리이소시아네이트, 폴리우레탄, 다관능성 에폭시류, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 티올-엔, 비닐 에테르, 비닐 에스테르 및 시아네이트 에스테르, 가황성의 열가소성 탄성중합체 및 불포화 고무로부터 선택되는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 경화성 접착제 또는 코팅이 다관능성 에폭사이드, 시아네이트 에스테르 또는 아크릴레이트를 포함하는, 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 기재가 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리설폰, 폴리에테르, 폴리이미드(PI) 및 액정질 중합체 및 이들의 블렌드, 복합체, 라미네이트 또는 샌드위치 필름으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 물질로부터 형성되는, 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 미세공동 어레이는 서로 분리된 공동들을 포함하고, 상기 공동들의 거리를 제어된 방식으로 변화시켜 주기적 결함의 효과를 감소시키거나 방지하는, 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 방법은, 상기 전도성 입자들을 갖는 회전하는 벨트의 표면과 상기 접착층의 표면을 접촉시키기 전에 상기 접착층을 어닐링하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  19. 제11항에 있어서, 상기 미세공동들의 어레이가 미세유체 장치를 형성하는 데 유용한, 캐리어.
  20. 제11항에 있어서, 상기 미세공동들의 어레이가 이방성의 전도성 필름을 형성하는 데 유용한, 캐리어.
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