KR20170012660A

KR20170012660A - Mems 기반 필름형 프로브용 베이스 필름의 표면 개질 방법 및 이를 이용한 디스플레이 검사용 mems 기반 필름형 프로브 제조 방법

Info

Publication number: KR20170012660A
Application number: KR1020150103320A
Authority: KR
Inventors: 최종문; 백인혁; 오민섭; 신승호; 황만; 조영동; 박경규; 정현구
Original assignee: 비앤비산업 주식회사
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2017-02-03
Also published as: KR101711625B1

Abstract

MEMS 기반 필름형 프로브 제조를 위한 MEMS 공정시 베이스 필름의 표면 변형을 방지할 수 있는 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름의 표면 개질 방법 및 이를 이용한 디스플레이 검사용 MEMS 기반 필름형 프로브 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름의 표면 개질 방법은 베이스 필름의 일면 또는 양면을 플라즈마 처리하는 단계; 및 상기 플라즈마 처리된 베이스 필름 표면에 UV경화 또는 열경화가 가능한 수지 조성물을 도포하고 건조 및 숙성한 후, UV경화 또는 열경화를 진행하여 상기 플라즈마 처리된 베이스 필름의 일면 또는 양면에 지지층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름의 표면 개질 방법 및 이를 이용한 디스플레이 검사용 MEMS 기반 필름형 프로브 제조 방법 {METHOD OF MODIFYING SURFACE OF BASE FILM FOR MEMS-BASED FILM TYPE PROBE AND METHOD OF MANUFACTURING MEMS-BASED FILM TYPE PROBE FOR DISPLAY INSPECTION}

본 발명은 디스플레이 패널 품질 검사용 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기반 필름형 프로브(Probe) 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베이스 필름의 사전 표면 개질을 통하여 MEMS 공정시 필름 고유 성질의 변형을 최소화하는 방법 및 이를 이용한 디스플레이 검사용 MEMS 기반 필름형 프로브 제조 방법에 관한 것이다.

LCD 디스플레이 패널 또는 OLED 디스플레이 패널의 품질 검사 시에는 전기적인 신호를 인가하여 정상적으로 작동하는지 여부를 확인한다. 이때 디스플레이와 직접 접촉을 통해 전류를 가하도록 하는 부품을 프로브(probe, 또한 접촉단자라고도 함)라고 한다. 프로브는 금속형 도체들이 일정한 크기와 피치(pitch)로 배열되어 있다. 이들 프로브의 도체 금속 형상에 따라 크게 3차원 (3-Dimension) 모양인 니들형(Niddle type)과 2차원(2-dimension) 모양인 필름형(Film type)으로 구분된다. 특히, 필름형 프로브(범프 필름이라고도 함)는 베이스 필름 표면에 도체 금속 전극들이 일정한 크기와 피치로 형성된 미세 전기 회로 구조를 갖는다.

이러한 필름형 프로브는 전기 회로만 놓고 보면 일반적인 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)와 유사하다. 다만, 필름형 프로브는 베이스 필름 상부를 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 공정으로 마이크로 사이즈 피치의 전기회로 구조를 형성하는 점에서 FPCB와의 차이점이 있다. 필름형 프로브의 경우, 포토 리소그래피(photo lithography) 공정, 에칭 공정, 증착(또는 도금) 공정을 포함하는 일반적인 MEMS 공정을 통해서 일정한 크기와 피치의 마이크로 전기회로를 형성할 수 있으며, 그 결과 고집적, 고밀도, 고품질 디스플레이 품질 검사 시에 사용된다. 즉, 고집적, 고밀도, 고해상도 디스플레이 개발과 더불어 마이크로 사이즈 피치의 품질 검사 기준에 부응하여, 또한 사용 기간과 품질 검사 시 오류를 줄이기 위해, FPCB 대신 필름형 프로브의 사용이 증가하고 있다. 아울러, 일반 디스플레이 모듈의 모든 픽셀의 품질 검사를 위해서 20~50㎛ 사이즈의 피치를 요구하므로 필름형 프로브의 시장 규모는 커지고 있다.

그러나, 필름형 프로브는 MEMS 공정의 높은 온도, 가혹한 에칭 환경 및 도금 환경 하에서 베이스 필름 변형이 수시로 발생한다. 필름형 프로브의 베이스 필름은 일반적으로 플라스틱 재질의 필름인 PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PEN(Polyethylene naphthalate) 필름, PI(Poly imide) 필름으로 형성된다. 이들 필름들의 경우, MEMS 공정에 적용되는 가혹한 조건에서 수축 또는 팽창, 휨, 뒤틀림, 표면 손상 등 발생하게 된다. 그 원인은 일반적으로 고온, 고습, 산, 염기 등의 가혹한 조건에서 플라스틱의 표면이 변형되는 것에서 찾을 수 있다. 이러한 베이스 필름의 표면 변형 결과, 마이크로 전기 회로의 사이즈와 피치의 오차가 발생하거나, 마이크로 전기회로의 손상이 발생하는 등 양품 수율이 현저히 저하된다.

따라서, 필름형 프로브 불량 발생의 핵심 요인인 베이스 필름의 변형 문제를 사전에 제거할 필요가 있다

본 발명에 관련된 배경 기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1327260호(2013.11.11. 공고)에 개시된 필름형 프로브 블록에서의 범프 서포터 형성 방법이 있다.

본 발명의 하나의 목적은 상술한 바와 같은 종래 베이스 필름의 변형 발생 문제점을 근본적으로 해결하기 위하여, MEMS 기반 필름형 프로브 제조를 위한 MEMS 공정시 베이스 필름의 표면 변형을 방지할 수 있는 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름 표면 개질 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 개질된 베이스 필름 상에 MEMS 공정을 통하여 디스플레이 검사용 MEMS 기반 필름형 프로브를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름 개질 방법으로서, 베이스 필름의 일면 또는 양면을 플라즈마 처리하는 단계; 및 상기 플라즈마 처리된 베이스 필름 표면에 UV경화 또는 열경화가 가능한 수지 조성물을 도포하고 건조 및 숙성한 후, UV경화 또는 열경화를 진행하여 상기 플라즈마 처리된 베이스 필름의 일면 또는 양면에 지지층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 플라즈마 처리는 산소 존재 하에서 100~600W의 플라즈마 소스 파워로 1~60분간 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도포는 스핀코팅, 함침코팅, 롤러코팅, 코마 코팅 및 슬롯 코팅 중 하나 이상의 방법으로 수행될 수 있다.

또한, 상기 지지층은 아크릴 계열 수지, 에폭시 계열 수지, 우레탄 계열 수지, 페놀 계열 수지, 우레아 계열 수지, 에스테르 계열 수지 및 실리콘 계열 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있다.

또한, 상기 수지 조성물은 아크릴 계열 수지, 에폭시 계열 수지, 우레탄 계열 수지, 페놀 계열 수지, 우레아 계열 수지, 에스테르 계열 수지 및 실리콘 계열 수지 중 1종 이상을 형성할 수 있는 모노머 및 올리고머 중 1종 이상의 합계 5~70중량%, 용매 29~94중량%, 중합 개시제 0.1~1중량%를 포함할 수 있다.

또한, 상기 지지층은 0.1~50㎛ 두께로 형성될 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브 제조 방법은 (a) 전술한 기재된 방법으로, 베이스 필름 표면을 개질하여 베이스 필름의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에 지지층을 형성하는 단계; (b) 상기 베이스 필름의 상부면을 2차 플라즈마 처리하는 단계; 및 (c) MEMS 공정을 통하여 2차 플라즈마 처리된 상기 베이스 필름 상부면에 신호 라인 및 금속막을 포함하는 마이크로 전기 회로를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 (c) 단계는 (c1) 상기 베이스 필름 상부면에 금속을 증착하여 제1 금속막을 형성하는 단계와, (c2) 상기 금속막 상에 포토 레지스트를 도포하고 패터닝하여 신호 라인을 형성하는 단계와, (c3) 도금 또는 증착 공정으로 신호 라인 위에 제2 금속막을 형성하는 단계와, (c4) 상기 베이스 필름 상에 잔류하는 포토 레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 (c1) 단계 내지 (c4) 단계를 180℃ 이하의 공정 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (c) 단계 이전에, 베이스 필름의 하부면을 투명 기판에 부착할 수 있다.

본 발명에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브 제조용 베이스 필름의 표면 개질 방법에 의하면, 플라스틱 재질의 베이스 필름의 사전 개질을 통하여 MEMS 공정에 적용되는 가혹한 환경 하에서 베이스 필름 표면 변형을 방지할 수 있다.

이를 통하여, 제조되는 MEMS 기반 필름형 프로브의 수축 , 팽창, 휨 등 변형을 방지에 탁월한 효과를 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름의 표면 개질 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브 제조 방법에 있어, 도 1의 후속 공정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브의 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름의 표면 개질 방법 및 이를 이용한 디스플레이 검사용 MEMS 기반 필름형 프로브 제조 방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름의 표면 개질 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름의 표면 개질 방법은 플라즈마 처리 단계(S110), 지지층 형성 단계(S120)를 포함한다.

MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름의 종류는 전술한 바와 같이, PEN, PET, PI 등의 플라스틱 필름을 사용한다.

플라즈마 처리 단계(S110)에서는 베이스 필름의 일면 또는 양면을 플라즈마 처리한다. 플라즈마 처리를 통하여 베이스 필름 표면을 활성화시킬 수 있고, 이에 따라 베이스 필름에 지지층 부착력을 향상시킬 수 있다.

이때, 플라즈마 처리 조건은 베이스 필름의 종류와 두께 등을 고려하여 결정되는데, 산소 존재 하에서 100~600W의 플라즈마 소스 파워로 1~60분간 수행하는 것을 제시할 수 있다.

한편, 베이스 필름 상에 형성되는 지지층의 부착력을 향상시키기 위하여, 플라즈마 처리 이전에 베이스 필름 표면을 세척하는 과정을 더 포함할 수 있다. 세척은 케톤류, 방향족(Aromatic) 용제류, 셀로솔브류, 아세테이트류, 알콜류(이소프로필 알콜, 메탄올, 에탄올 등), 초순수 등을 이용하여 1회 혹은 반복 수행할 수 있다.

지지층 형성 단계(S120)에서는 플라즈마 처리된 베이스 필름 표면에 UV경화 또는 열경화가 가능한 수지 조성물을 도포하고 건조 및 숙성한 후, UV경화 또는 열경화를 진행하여 상기 플라즈마 처리된 베이스 필름의 일면 또는 양면에 지지층을 형성한다. 베이스 필름의 열변형을 방지하는 측면에서 지지층은 UV 경화로 형성되는 것이 보다 바람직하다.

상기 도포는 스핀코팅, 함침코팅, 롤러코팅, 코마 코팅 및 슬롯 코팅 중 하나 이상의 방법으로 수행될 수 있다.

이러한 지지층은 MEMS 공정의 조건과 사용되는 베이스 필름의 종류, 그리고 적용되는 용도에 따라 수지 계열을 변경할 수 있으며 1종 단독 사용 또는 1종 이상의 혼용 사용을 할 수 있다.

지지층 형성을 위하여, 도포되는 수지 조성물은 아크릴 계열 수지, 에폭시 계열 수지, 우레탄 계열 수지, 페놀 계열 수지, 우레아 계열 수지, 폴리에스테르와 같은 에스테르 계열 수지, 실리콘 계열 수지 중 1종 이상을 형성할 수 있는 모노머와 올리고머 중 1종 이상의 합계 5~70중량%, 중합 개시제 0.1~1중량%를 포함하고 나머지는 대략 29~94중량%의 용매로 이루어지거나, 용매 일부가 첨가제로 대체되는 것을 제시할 수 있다.

수지 조성물에서 모노머 및 올리고머 함량은 조성물의 전체 중량에 대하여 5~70%중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 5중량% 미만일 경우 조성물의 종류 및 사용 관능기 수에 따라 MEMS 공정에서 발생되는 베이스 필름의 변화를 최소화시키기 어려운 문제, 도포 또는 코팅 후 도막이 형성 되지 않는 문제점을 가진다. 또한 70중량%를 초과하는 경우 사용 수지의 조성에 따라 UV경화 단계에서 보호층의 크랙으로 인한 불량이 발생되는 문제점, 베이스 필름의 보호층에 휨 현상이 발생하는 문제를 가진다. 더욱 상세하게는, 전술한 고경도 UV경화 수지는 화학적으로 매우 안정하며, 내열성, 내화학성 등의 우수한 특징이 있다.

예를 들어 3~15의 관능기를 가지는 아크릴 계열 수지, 에폭시 계열 수지, 우레탄 계열 수지, 페놀 계열 수지, 우레아 계열 수지, 에스테르 계열 수지 및 실리콘 계열 수지를 형성할 수 있는 모너머 및 올리고머를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용하는 것을 제시할 수 있다. 종래에 경화성 결합 전구체로 사용되었던 PETA, DPHA, DPPA 등의 경우 코팅 후 보호층의 미세 입자로 인한 제품의 불량이 많고 경도가 낮은 단점이 있었다. 이를 보완하기 위해 고관능기의 모노머 단량체와 상대적으로 경도가 우수한 에폭시, 아크릴릭 아크릴레이트 올리고머를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이는 3관능 미만의 모노머, 올리고머인 경우 고경도 제품을 제조하기 힘들고, 15관능 초과의 모노머, 올리고머의 경우 경도는 우수하나 점도가 매우 높으며 합성 및 핸들링이 불안정하기 때문이다. 상기 3~15관능의 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 지방족 3관능 우레탄 아크릴레이트(Aliphatic trifunctional urethane acrylate), 지방족 4관능 우레탄 아크릴레이트(Aliphatic tetrafunctional urethane acrylate), 지방족 5관능 우레탄 아크릴레이트(Aliphatic pentafunctional urethane acrylate), 지방족 6관능 우레탄 아크릴레이트(Aliphatic hexafunctional urethane acrylate), 지방족 6관능 이상의 다관능 우레탄 아크릴레이트(Aliphatic multifunctional urethane acrylate)중에서 적어도 하나일 수 있다. 상기 폴리에스테르 올리고머는 4관능의 TMPTA(trimethylolpropane triacrylate), G3POTA(Propoxylated(3) glyceryl triacrylate)를 사용하며 실리콘 아크릴레이트 올리고머는 2관능 또는 6관능 올리고머를 사용하는 것이 특징이다. 상기 에폭시 아크릴레이트의 경우 6관능 에폭시 아크릴레이트 TPGDA(hexafunctional epoxy acrylate, tripropylene glycol diacrylate)와 3관능기 이상의 아크릴릭 아크릴레이트와 혼합하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

중합 개시제는 예를 들어, 케톤계, 포스핀계, 펜조페논계, 설파이드계 및 포스핀 옥사이드계 등의 UV중합 개시제나 유기 과산화물과 같은 열중합 개시제가 이용될 수 있으며, 이러한 중합 개시제의 함량은 1중량% 이하로 최소화하여 미반응 중합 개시제의 잔류를 억제하는 것이 바람직하다. 중합 개시제 함량이 0.1중량% 미만에서는 그 효과를 얻기 어렵다.

한편, 지지층을 형성하기 위한 수지 조성물에서, 경화 시간 단축, 경도 및 슬립성 개선을 위해 용매를 대신하여 첨가제가 조성물 전체 중량의 0.01~2.0중량% 포함될 수 있다. 첨가제는 계면활성제, 레벨링제, 웨팅제, 슬립제 등이 될 수 있다. 한편, 지지층에 사용되는 첨가제의 함량은 수지 조성물에서 첨가제는 조성물 전체 중량에 대하여 0.5~2.0중량%의 범위가 적당하다.

또한, 열경화용 수지 조성물의 경우 열안정제가 조성물에 대략 5.0중량% 이하로 포함될 수 있다. 5.0중량%를 초과하는 경우에는 조성물의 경화가 되지 않는 문제점을 나타낼 수 있다.

한편, UV경화용 수지 조성물의 경우 자외선안정제 또는 황산화제가 조성물에 5중량% 이하로 포함될 수 있다. 5.0중량%를 초과하는 경우에는 조성물의 경화가 되지 않는 문제점을 나타내기 때문이다. 자외선 안정제는 자외선을 흡수하여 열의 형태로 방출함으로써 고분자를 안정화시키는 역할을 하며, 벤조페논(Benzophenone)계, 벤조트리아졸(Benzotriazole)계, 페놀(Phenol)계, 할스(HALS, hindered amine light stabilizer)계 및 포스파이트(Phosphite)계 중에서 선택된 1종 또는 그 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 벤조페논계 또는 벤조트리아졸계이다. 구체적으로는 2,4-dihydroxybenzophenone 및 2-(2'-hydroxyphenyl benzotriazole) 등을 제시할 수 있다. 황산화제는 페놀계, 아민계 포스파이트계 및 황화에스테르계 중에서 선택된 1종 이상을 이용할 수 있다. 상세하게 황산화제로는 hydroxyl toluene, Pentaerythrityl-tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate], Tri(nonylphenyl)phosphite 등을 이용할 수 있다.

용매는 알콜계, 아민계 및 케톤계 등을 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 지지층은 0.1~50㎛ 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 지지층의 두께가 0.1㎛ 미만에서는 베이스 필름 표면 개질 효과가 불충분할 수 있고, 지지층의 두께가 50㎛를 초과하는 경우 더 이상 효과없이 공정 비용만 증가될 수 있다.

지지층의 경우, 도 3에 도시된 예와 같이 베이스 필름의 상부면에만 형성하거나, 도 4에 도시된 예와 같이 베이스 필름의 하부면에만 형성하거나, 도 5에 도시된 예와 같이 상부면 및 하부면 모두에 형성할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브 제조 방법에 있어, 도 1의 후속 공정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.

아울러, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 기반 필름형 프로브의 단면도들로서, MEMS 기반 필름형 프로브 제조 방법을 설명함에 있어, 도 3 내지 도 5를 참조하기로 한다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, MEMS 기반 필름형 프로브 제조 방법에서는 도 1에 도시된 방법으로 베이스 필름(310) 표면을 개질하여 베이스 필름(310)의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에 지지층(320)을 형성한 후, 베이스 필름의 상부면을 2차 플라즈마 처리하고(S210), MEMS 공정을 통하여 2차 플라즈마 처리된 베이스 필름 상부면에 신호 라인 및 금속막을 포함하는 마이크로 전기회로(330)를 형성한다(S220).

2차 플라즈마 처리 역시 1차 플라즈마와 같은 방법으로 수행될 수 있고, 2차 플라즈마 처리에 의한 표면 활성화를 통하여 마이크로 전기회로(330)의 부착력을 향상시킬 수 있다.

마이크로 전기회로(330)에 포함되는 신호 라인은 구리(Cu), 니켈(Ni), 니켈 합금(Ni-P, Ni-Co, Ni-Fe) 등의 다양한 금속으로 형성할 수 있으며, 그 종류가 한정되지 않는다.

제1 금속막 증착시 금속과 표면 개질된 베이스 필름(310 및 320)의 부착력과 유연성의 강약 조절은 2차 플라즈마의 강도와 지지층(320)의 상호 보완하여 극대화 시킨다. 특히 부착력 강화와 변형 방지를 위해서 일정 기간 경화 과정을 필히 거친다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 지지층(320)의 경우, 도 3에 도시된 예와 같이 베이스 필름(310)의 상부면에만 형성되거나, 도 4에 도시된 예와 같이 베이스 필름(310)의 하부면에만 형성되거나, 도 5에 도시된 예와 같이 베이스 필름(310)의 상부면 및 하부면 모두에 형성될 수 있다. 특히, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 베이스 필름(310) 하부면에 지지층(320)이 형성되어 있는 경우, 열, 습기 또는 내화학성 등에 우수한 내구성을 가지는 보호층을 형성하여 MEMS 공정에서 발생하는 베이스 필름의 변형을 최소화하여 회로의 사이즈 및 피치 오차가 발생하는 불량률을 줄일 수 있다.

한편, MEMS 공정을 수행하기 이전에, 즉, 개질 베이스 필름(310 및 320)을 제조한 상태에서 또는 2차 플라즈마 처리를 수행한 상태에서, 베이스 필름(310) 하부면을 지지층 역할을 할 수 있는 유리 기판과 같은 투명 기판에 양면 테이프 등으로 부착함으로써 MEMS 공정 시에 추가 변형을 차단할 수 있다. 이는 베이스 기판 하부면에 지지층을 형성하지 않는 도 3의 실시예에 가장 적합하고, 도 4 및 도 5의 경우에도 적용 가능하다.

이때, 신호 라인 및 금속막을 포함하는 마이크로 전기회로를 형성하기 위한 MEMS 공정은 베이스 필름 상부면에 금속을 증착하여 제1 금속막을 형성하는 단계와, 금속막 상에 포토 레지스트를 도포하고 패터닝하여 마스크를 이용한 포토 리소그래피 공정으로 신호 라인을 형성하는 단계와, 도금(또는 증착) 공정으로 신호 라인 위에 제2 금속막을 형성하는 단계와, 베이스 필름 상에 잔류하는 포토 레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 방법으로 수행될 수 있다. 이러한 일련의 공정들은 각각 한차례 또는 수차례 진행하여 형성될 수 있다.

예를 들어, 베이스 필름 상에 신호 라인을 형성하기 위한 구리 막을 진공 증착한 후, 전면에 포토 레지스트를 도포하고, 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 (노광, 현상, 에칭)을 통해 증착된 구리막을 패터닝하고, 도금 공정을 거치면 일정 간격으로 배열되는 신호 라인들을 형성할 수 있다.

이때, 제1 금속막을 형성하는 과정부터 포토 레지스트를 제거하는 과정까지 모든 MEMS 공정을 180℃ 이하의 공정 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 이를 통하여, 보다 더 확실하게 베이스 필름의 변형 가능성을 낮출 수 있다.

이후, LCD 디스플레이 패널 또는 OLED 디스플레이 패널과 같은 디스플레이의 검사를 위하여 이들과 전기적으로 접속될 수 있는 접속 범프를 형성한다(S230).

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 베이스 필름의 개질

실시예 1

중량평균분자량 525인 6관능 아크릴레이트 화합물(상품명 DPHA, Sartomer社) 10.75중량%, 중량평균분자량 296인 3관능 아크릴레이트 화합물(상품명 PEITA, ㈜Sartomer社) 34.25중량%, 메틸에틸케톤(MEK, Junsei社) 27중량%, 메틸이소부틸케톤(MIBK, Junsei社) 27중량%, 광개시제(상품명 TPO, 184 BASF社) 0.5중량%, 첨가제(상품명 PA-57, BYK社) 0.5중량%를 사용하여 지지층 형성용 수지 조성물을 제조하였다.

기재필름으로는 PEN 필름을 메틸에틸케톤을 사용하여 코팅 표면을 세척한 후 산소 존재 하에서 450W의 플라즈마 소스 파워로 50분간 플라즈마처리를 진행하여 개질된 코팅개재를 얻었다. 개질된 코팅기재를 자동도공기(Automatic Applicator) 유리판 위에 고정 시키고, 메이어바(8~40번 바 이용)를 고정한 후 PEN 필름 위에 상기 제조한 코팅액을 도포한 후 자동도공을 하여 균일하게 도포된 코팅필름을 얻었다. 코팅된 필름은 80℃ 열풍건조 오븐에서 1분간 전처리하여 사용한 용매를 건조시켰다. 건조 후 수은 또는 메탈 램프를 이용하여 UV경화(광량 400 mJ/cm²)시켜 두께 20㎛의 지지층이 형성된 MEMS 베이스 필름을 제조하였다.

실시예 2

중량평균분자량 1,200이고 관능기의 수가 2개인 에폭시 계열 화합물(상품명 TPGDA, AGI Co., Ltd.) 30중량%, 중량평균분자량 1,300이고 관능기의 수가 2개인 우레탄 계열 화합물(상품명 HEMA, AGI Co., Ltd.) 20중량%, 이소프로필알콜(IPA, Junsei社) 24중량%, 디아세톤알콜(DAA, Junsei社) 24중량%, 광개시제(상품명 ITX, 907 BASF社) 1중량%, 첨가제(상품명 PA-57 BYK Co., Ltd.) 1중량%를 사용하여 지지층 형성용 수지 조성물을 제조하였다.

이어서 기재필름으로는 PEN 필름을 산소 존재 하에서 450W의 플라즈마 소스 파워로 50분간 플라즈마처리를 진행하여 표면이 개질된 코팅개재를 얻었다. 개질된 코팅기재를 자동도공기 유리판 위에 고정시키고, 메이어바(6~30번 바 이용)를 고정한 후 PEN 필름 위에 상기 제조한 코팅액을 도포한 후 자동도공을 하여 균일하게 도포된 코팅필름을 얻었다. 코팅된 필름은 80℃ 열풍건조 오븐에서 1분간 전처리하여 사용한 용매를 건조시켰다. 건조 후 수은 또는 메탈 램프를 이용하여 UV경화(광량 600 mJ/cm²)시켜 두께 20㎛의 지지층이 형성된 MEMS 베이스 필름을 제조하였다.

실시예 3

중량평균분자량 1,000이고 관능기의 수가 4개인 폴리에스테르 아크릴 계열 화합물(상품명 TMPTA, AGI Co., Ltd.) 27.25중량%, 중량평균분자량 900이고 관능기의 수가 6개인 우레탄 계열 화합물(상품명 675, AGI Co., Ltd.) 32.75중량%, 메틸에틸케톤(MEK, Junsei社) 24중량%, 디아세톤알콜(DAA, Junsei社) 24중량%, 광개시제(상품명 ITX, 907 BASF社) 1중량%, 첨가제(상품명 PA-57 BYK Co., Ltd.) 1중량%를 사용하여 지지층 형성용 수지 조성물을 제조하였다.

이어서 기재필름으로는 PEN 필름을 산소 존재 하에서 500W의 플라즈마 소스 파워로 60분간 플라즈마처리를 진행하여 표면이 개질된 코팅개재를 얻었다. 개질된 코팅기재를 자동도공기 유리판 위에 고정시키고, 메이어바(6~30번 바 이용)를 고정한 후 PEN 필름 위에 상기 제조한 코팅액을 도포한 후 자동도공을 하여 균일하게 도포된 코팅필름을 얻었다. 코팅된 필름은 80℃ 열풍건조 오븐에서 1분간 전처리하여 사용한 용매를 건조시켰다. 건조 후 수은 또는 메탈 램프를 이용하여 UV경화(광량 800 mJ/cm²)하여 두께 20㎛의 지지층이 형성된 MEMS 베이스 필름을 제조하였다.

실시예 4

중량평균분자량 500이고 관능기의 수가 2개인 에폭시 계열 화합물(상품명 1010-B80, AGI Co., Ltd.) 7.25중량%, 중량평균분자량 1,000이고 관능기의 수가 6개인 폴리에스테르 아크릴 계열 화합물(상품명 710-G60, AGI Co., Ltd.) 28.25중량%, 중량평균분자량 1,400이고 관능기의 수가 2개인 아크릴릭 아크릴레이트 계열 화합물(상품명 260-I63, AGI Co., Ltd.) 7.50중량%, 메틸에틸케톤(MEK, Junsei社) 27.25중량%, 디아세톤알콜(DAA, Junsei社) 27.25중량%, 광개시제(상품명 184, TPO BASF社) 1중량%, 첨가제(상품명 PA-57 BYK Co., Ltd.) 1.5중량%를 사용하여 지지층 형성용 수지 조성물을 제조하였다.

이어서 기재필름으로는 PET 필름을 메틸에틸케톤으로 세척한 후 산소 존재 하에서 500W의 플라즈마 소스 파워로 60분간 플라즈마처리를 진행하여 표면이 개질된 코팅개재를 얻었다. 개질된 코팅기재를 자동도공기 유리판 위에 고정시키고, 메이어바(6~40번 바 이용)를 고정한 후 PEN 필름 위에 상기 제조한 코팅액을 도포한 후 자동도공을 하여 균일하게 도포된 코팅필름을 얻었다. 코팅된 필름은 80℃ 열풍건조 오븐에서 1분간 전처리하여 사용한 용매를 건조시켰다. 건조 후 수은 또는 메탈 램프를 이용하여 UV경화(광량 600 mJ/cm²)시켜 두께 20㎛의 지지층이 형성된 MEMS 베이스 필름을 제조하였다.

비교예 1

중량평균분자량 525MW인 6관능 아크릴레이트 화합물(상품명 DPHA, Sartomer社) 2.75중량%, 분자량 296MW인 3관능 아크릴레이트 화합물(상품명 PEITA, Sartomer社) 1.25중량%, 메틸에틸케톤(MEK, Junsei社) 47.75중량%, 메틸이소부틸케톤(MIBK, Junsei社) 47.75중량%, 광게시제(상품명 TPO, 184 BASF社) 0.25중량%, 첨가제(상품명 PA-57, BYK社) 0.25중량%를 사용하여 지지층 형성용 수지 조성물을 제조하였다.

이어서 기재필름으로는 PEN 필름을 플라즈마 처리없이 메틸에틸케톤을 사용하여 코팅 표면을 세척한 후 자동도공기(Automatic Applicator) 유리판 위에 고정 시키고, 메이어바(3~6번 바 이용)를 고정 한 후 PEN 필름 위에 상기 제조한 코팅액을 도포한 후 자동도공을 하여 균일하게 도포된 코팅필름을 얻었다. 코팅된 필름은 80℃ 열풍건조 오븐에서 1분간 전처리하여 사용한 용매를 건조시켰다. 건조 후 수은 또는 메탈 램프를 이용하여 UV경화(광량 400 mJ/cm²)시켜 MEMS 베이스 필름을 제조하였다.

비교예 2

이어서 기재필름으로 PEN 필름을 플라즈마 처리없이 자동도공기 유리판 위에 고정시키고, 메이어바(6~30번 바 이용)를 고정한 후 PEN 필름 위에 상기 제조한 코팅액을 도포한 후 자동도공을 하여 균일하게 도포된 코팅필름을 얻었다. 코팅된 필름은 80℃ 열풍건조 오븐에서 1분간 전처리하여 사용한 용매를 건조시켰다. 건조 후 수은 또는 메탈 램프를 이용하여 UV경화(광량 600 mJ/cm²)시켜 두께 20㎛의 지지층이 형성된 MEMS 베이스 필름을 제조하였다.

비교예 3

중량평균분자량 1,000이고 관능기의 수가 4개인 폴리에스테르 아크릴 계열 화합물(상품명 TMPTA, AGI Co., Ltd.) 32.25중량%, 중량평균분자량 900이고 관능기의 수가 6개인 우레탄 계열 화합물(상품명 675, AGI Co., Ltd.) 40.75중량%, 메틸에틸케톤(MEK, Junsei社) 12.5중량%, 디아세톤알콜(DAA, Junsei社) 12.5중량%, 광개시제(상품명 ITX, 907 BASF社) 1중량%, 첨가제(상품명 PA-57 BYK Co., Ltd.) 1중량%를 사용하여 지지층 형성용 수지 조성물을 제조하였다.

이어서 기재필름으로는 PEN 필름을 산소 존재 하에서 500W의 플라즈마 소스 파워로 60분간 플라즈마 처리를 진행하여 표면이 개질된 코팅개재를 얻었다. 개질된 코팅기재를 자동도공기 유리판 위에 고정시키고, 메이어바(6~30번 바 이용)를 고정한 후 PEN 필름 위에 상기 제조한 코팅액을 도포한 후 자동도공을 하여 균일하게 도포된 코팅필름을 얻었다. 코팅된 필름은 80℃ 열풍건조 오븐에서 1분간 전처리하여 사용한 용매를 건조시켰다. 건조 후 수은 또는 메탈 램프를 이용하여 UV경화(광량 800 mJ/cm²)시켜 두께 20㎛의 지지층이 형성된 MEMS 베이스 필름을 제조하였다.

비교예 4

중량평균분자량 500이고 관능기의 수가 2개인 에폭시 계열 화합물(상품명 1010-B80, AGI Co., Ltd.) 7.25중량%, 중량평균분자량 1,000관능기의 수가 6개인 폴리에스테르 아크릴 계열 화합물(상품명 710-G60, AGI Co., Ltd.) 28.25중량%, 중량평균분자량 1,400이고 관능기의 수가 2개인 아크릴릭 아크릴레이트 계열 화합물(상품명 260-I63, AGI Co., Ltd.) 7.50중량%, 메틸에틸케톤(MEK, Junsei社) 28.25중량%, 디아세톤알콜(DAA, Junsei社) 28.25중량%, 광개시제(상품명 184, TPO BASF社) 3중량%, 첨가제(상품명 PA-57 BYK Co., Ltd.) 1.5중량%를 사용하여 지지층 형성용 수지 조성물을 제조하였다.

2. 물성 평가

상기의 실시예 1~4 및 비교예 1~4에서 얻어진 MEMS 기반 필름은 아래와 같이 평가하였다.

(1) 부착성 평가

기재의 코팅면(즉, 지지층)에 가로, 세로 10mm를 1mm 단위로 10 X 10으로 크로스 해칭을 하여 100개의 칸을 만든다. 100개의 칸 위에 이치방 셀로테이프(18mm, JIS Z-1522)를 붙여 손으로 문질러 기재와의 밀착성을 높이고 테이프 접착방향의 수직방향으로 빠르게 제거한다. 이 때 기재의 코팅면에 잔존한 칸의 수를 계측하여 부착성 평가를 진행한다. ASTM D3359-97(Adhesion test) 규격으로 떨어진 정도가 0%이면 5B, 5%이하 4B, 5% 초과 15%이하이면 3B, 15% 초과 35%이하이면 2B, 35%를 초과할 경우 0B로 표기한다.

(2) 휨정도 평가 (Curling test)

사용기재 위에 지지층을 형성시킬 코팅액을 도포하고 메이어바 10번을 이용하여 코팅 한 후 80℃ 오븐에서 1분간 용매를 건조한 후 UV경화 방법으로 조성물을 경화시켰다. 경화조건은 600mJ/cm²이다. 기재 경화 후 가로, 세로 20cm X 20cm 크기로 재단한 후 평판에 올려놓고 기재의 4변의 휨정도를 높이로 측정하여 평균을 구한다.

(3) 수축률 평가

수축률은 제조된 MEMS 베이스 필름들에 대하여 동일한 조건에서 MEMS 공정을 수행한 후 베이스 필름의 수축 길이를 평가하였다.

(4) 물성평가 결과

상기 기술한 평가 방법으로 도출되어진 결과를 표 1에 나타내었다.

[표 1]

표 1을 참조하면, 실시예 1~4에 따라 플라즈마 처리 및 수지 조성물을 이용한 표면 개질된 베이스 필름의 경우 부착성 및 휨 정도가 우수한 값을 나타내었다. 그러나, 플라즈마 처리를 하지 않았으며, 수지 함량이 5중량% 미만인 비교예 1의 경우, 부착성 및 수축률이 좋지 못하였다. 아울러, 플라즈마 처리를 수행하지 않은 비교예 2의 경우 부착성이 좋지 못하였고, 수지 사용량이 과다한 비교예 3의 경우, 크랙 발생과 함께 휨 정도가 불량값을 나타내었다. 또한 개시제 사용량이 과다한 비교예 4의 경우 크랙 발생과 함께 부착성 불량을 나타내었다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

310 : 베이스 필름 320 : 지지층
330 : 마이크로 전기회로 340 : 접속 범프

Claims

MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름 개질 방법으로서,
베이스 필름의 일면 또는 양면을 플라즈마 처리하는 단계; 및
상기 플라즈마 처리된 베이스 필름 표면에 UV경화 또는 열경화가 가능한 수지 조성물을 도포하고 건조 및 숙성한 후, UV경화 또는 열경화를 진행하여 상기 플라즈마 처리된 베이스 필름의 일면 또는 양면에 지지층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름 개질 방법.
제1항에 있어서,
상기 플라즈마 처리는 산소 존재 하에서 100~600W의 플라즈마 소스 파워로 1~60분간 수행하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름 개질 방법.
제1항에 있어서,
상기 도포는 스핀코팅, 함침코팅, 롤러코팅, 코마 코팅 및 슬롯 코팅 중 하나 이상의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름 개질 방법.
제1항에 있어서,
상기 지지층은 아크릴 계열 수지, 에폭시 계열 수지, 우레탄 계열 수지, 페놀 계열 수지, 우레아 계열 수지, 에스테르 계열 수지 및 실리콘 계열 수지 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름 개질 방법.
제4항에 있어서,
상기 수지 조성물은 아크릴 계열 수지, 에폭시 계열 수지, 우레탄 계열 수지, 페놀 계열 수지 및 우레아 계열 수지 중 1종 이상을 형성할 수 있는 모노머 및 올리고머 중 1종 이상의 합계 5~70중량%, 용매 29~94중량%, 중합 개시제 0.1~1중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름 개질 방법.
제1항에 있어서,
상기 지지층은 0.1~50㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반 필름형 프로브용 베이스 필름 개질 방법.
(a) 제1항 내지 제6항 중 한 항에 기재된 방법으로, 베이스 필름 표면을 개질하여 베이스 필름의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에 지지층을 형성하는 단계;
(b) 상기 베이스 필름의 적어도 상부면을 2차 플라즈마 처리하는 단계; 및
(c) MEMS 공정을 통하여 2차 플라즈마 처리된 상기 베이스 필름 상부면에 신호 라인 및 금속막을 포함하는 마이크로 전기회로를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반 필름형 프로브 제조 방법.
제7항에 있어서,
상기 (c) 단계는
(c1) 상기 베이스 필름 상부면에 금속을 증착하여 제1 금속막을 형성하는 단계와,
(c2) 상기 금속막 상에 포토 레지스트를 도포하고 패터닝하여 신호 라인을 형성하는 단계와,
(c3) 도금 또는 증착 공정으로 신호 라인 위에 제2 금속막을 형성하는 단계와,
(c4) 상기 베이스 필름 상에 잔류하는 포토 레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반 필름형 프로브 제조 방법.
제8항에 있어서,
상기 (c1) 단계 내지 (c4) 단계를 180℃ 이하의 공정 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반 필름형 프로브 제조 방법.
제8항에 있어서,
상기 (c) 단계 이전에, 베이스 필름의 하부면을 투명 기판에 부착하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반 필름형 프로브 제조 방법.