WO2017200164A1 - 선택적 전사 롤 스탬프 - Google Patents

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김광섭
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장봉균
김재현
이승모
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Korea Institute of Machinery and Materials KIMM
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Definitions

  • the present invention relates to a selective transfer roll stamp, and more particularly, to a selective transfer roll stamp capable of transferring a microelement while controlling the adhesive force of an adhesive layer of a stamp.
  • the process of selectively transferring the element is often required in the transfer process for fabricating the device, and in the transfer process, a technique for performing such selective transfer using a stamped pattern is performed.
  • a technique for performing such selective transfer using a stamped pattern is performed.
  • Fig. 1 is a view showing an example of a conventional selective transfer roll stamp
  • Fig. 2 is an enlarged view of the projection portion of the selective transfer roll stamp of Fig. 1.
  • the conventional selective transfer roll stamp includes a roller 20 rotated about a rotation axis, and an adhesive layer 30 formed to surround the roller 20.
  • the surface of the adhesive layer 30 is provided with a protrusion 31 formed to protrude, and a flat portion 32 formed between the neighboring protrusions 31.
  • the plurality of elements 1 arranged on the source substrate 10 are separated from the source substrate 10 while being attached to the protrusions 31 of the rotating stamp.
  • the size and pitch of the protrusions 31 decrease, and the collapse of the flat portion 32 frequently occurs, and the process defect rate is further increased.
  • the conventional selective transfer roll stamp has a problem that the protrusion is worn or broken in a long process, there is a problem that the stamp must be replaced frequently.
  • the contact surface of the pressure-sensitive adhesive layer in contact with the device is formed flat, by mounting a substrate member formed with a protrusion or depression inside the pressure-sensitive adhesive layer to partially control the adhesive force by using the thickness difference of the pressure-sensitive adhesive layer, It is to provide a selective transfer roll stamp that can reduce the process failure rate, and increase the use time of the stamp can also reduce the replacement cost of the stamp.
  • the selective transfer roll stamp according to the exemplary embodiment of the present invention is a roll stamp that rotates on a source substrate and selectively transfers elements arranged on the source substrate, wherein the convex portion is rotated about a rotation axis and protrudes in a radial direction. And a roller unit including a concave portion formed between adjacent convex portions. And an adhesive layer formed on the outer circumferential surface of the roller unit so as to surround the convex portion and the concave portion, and contacting the element.
  • the adhesive layer may have an outer circumferential surface formed flat along the circumferential direction.
  • the adhesive layer includes a first adhesive portion formed on the convex portion and having a first thickness, and a second adhesive portion formed on the concave portion and having a second thickness thicker than the first thickness, and the roller When the unit is rotated so that the adhesive part contacts the element, the adhesive force of the first adhesive part is greater than that of the second adhesive part so that the device is attached to the first adhesive part but not to the second adhesive part. Can be.
  • the roller unit the roller formed in a cylindrical shape; And a protrusion substrate coupled to an outer circumferential surface of the roller and having the convex portion and the concave portion formed on a surface thereof.
  • the selective transfer roll stamp may further include a controller for controlling the rotational speed of the roller unit, wherein the controller may control the adhesion between the adhesive layer and the device by changing the rotational speed of the roller unit.
  • the convex portion or cross section of the concave portion may be formed in a triangular shape.
  • the convex portion may be formed in a linear structure extending in a direction parallel to the rotation axis.
  • the convex portion may be formed in a plurality of point structures that are spaced apart along a direction parallel to the rotation axis.
  • the protrusion substrate may be detachably installed on the roller.
  • the protruding substrate may be formed of a flexible polymer material.
  • the present invention can be used in the transfer process of the device of a small size of the micro.
  • FIG. 1 is a view showing an example of a conventional selective transfer roll stamp.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a protrusion part of the selective transfer roll stamp of FIG. 1.
  • FIG 3 is a view showing a selective transfer roll stamp according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a protrusion part of the optional transfer roll stamp of FIG. 3.
  • 5 is a graph showing a change in the adhesive force according to the thickness of the adhesive layer.
  • FIG. 6 is a perspective view for explaining the shape of the projection of the selective transfer roll stamp of FIG.
  • FIG. 7 is a view showing a part of the selective transfer roll stamp according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a part of the selective transfer roll stamp according to the third embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a view showing a selective transfer roll stamp according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 4 is an enlarged view of the projection portion of the selective transfer roll stamp of Figure 3
  • Figure 5 according to the thickness of the adhesive layer It is a graph which shows the change of adhesive force
  • FIG. 6 is a figure for demonstrating the shape of the protrusion part of the selective transfer roll stamp of FIG.
  • the selective transfer roll stamp 100 may transfer the micro device by partially controlling the adhesive force by using a thickness difference of the adhesive layer, and the roller 110. , A projection substrate 120, an adhesive layer 130, and a controller (not shown).
  • the roller 110 is rotatably installed about the rotation shaft (C).
  • the rotating shaft C of the roller 110 is connected to a rotation driving unit (not shown) such as a motor, and the adhesive layer 130 to be described later is rotated on the source substrate 10 while the roller 110 is rotated by the driving force of the rotation driving unit.
  • the elements 1 are sequentially in contact with each other.
  • the roller 110 may be made of a material such as SUS in a cylindrical shape, but the material of the roller 110 is not particularly limited and may withstand the load when the selective transfer roll stamp 100 is in contact with the elements 1. In addition, any material may be applied as long as the material has durability enough to support the rotation of the roller 110.
  • the protrusion substrate 120 is coupled to the outer circumferential surface 111 of the roller, and includes a convex portion 121 and a concave portion 122.
  • the convex portion 121 is formed to protrude radially from the surface of the protruding substrate 120, and a plurality of convex portions 121 are disposed to be spaced apart along the circumferential direction A1.
  • the spacing between the convex portions 121 along the circumferential direction A1 is determined according to the arrangement interval of the elements 1 to be removed from the source substrate 10.
  • the recesses 122 are respectively formed on the surface of the protruding substrate 120 between the adjacent convex portions 121.
  • the protruding substrate 120 of the present embodiment may be molded of a flexible polymer material such as UV curable polymer, polyurethane, PET, and the like, and is detachably coupled to the outer circumferential surface 111 of the roller.
  • the protrusion substrate 120 may be manufactured again by readjusting the interval of the convex portion 121 according to the changed arrangement interval of the element 1.
  • the protrusion substrate 120 having the gap between the convex portions 121 may be attached to the outer circumferential surface 111 of the roller and used for the transfer process.
  • the protruding substrate 120 is detachably coupled to the outer circumferential surface 111 of the roller, so that when the arrangement interval of the element 1 to be detached from the source substrate 10 is changed, it may be compatible. That is, it is possible to respond by replacing only the projection substrate 120 of the polymer material without having to replace the roller 110, which is mainly formed of a metal material, not only to facilitate the manufacturing process but also to reduce the manufacturing cost. have.
  • the cross section of the convex portion 121 of the present embodiment may be formed in a triangular shape.
  • the optional transfer roll stamp 100 of the present embodiment can be used to fabricate layered metamaterials, for example, to transfer micro-sized devices 1. Therefore, it is desirable to minimize the area of the part in contact with the device 1 as much as possible.
  • the cross section of the protrusion 31 is rectangular in shape as shown in FIG. 1, it is detached when contacted with the small device 1 having a micro size. A problem may arise in that the neighboring element 1 that is not intended to be attached is attached to the protrusion 31.
  • the cross section of the convex portion 121 is formed in a triangular shape to minimize the area of the portion in contact with the element 1, whereby the element to be transferred in the transfer process of the micro-sized small element 1. Only (1) can be removed.
  • the convex portion 121 of the present embodiment may be formed as a linear structure 121 that is elongated along a direction parallel to the rotation axis C, but (b) of FIG.
  • the plurality of point structures 121 ′ may be formed to be spaced apart from each other in a direction parallel to the rotation axis C.
  • the adhesive layer 130 is formed to surround the protruding substrate 120, the contact surface 133 contacting the element 1 arranged on the source substrate 10 is formed flat, and the first adhesive part 131 is formed. And a second adhesive portion 132.
  • the adhesive layer 130 of the present invention is characterized in that the contact surface 133 in contact with the device 1 arranged on the source substrate 10 is formed flat. As shown in FIG. 1, the conventional adhesive layer 30 is formed such that the protrusion 31 contacting the device 1 protrudes from the surface, thereby making contact with the protrusion 31 and the device.
  • the layer 130 is contrasted in that the contact surface 133 is formed to be generally flat along the circumferential direction A1 without a protruding portion.
  • the adhesive force with the device 1 may be controlled by changing the thickness of the adhesive layer 130.
  • the first adhesive portion 131 is formed above the convex portion 121 of the protruding substrate 120 and has a first thickness t1 that is thinner than the second thickness t2.
  • the second adhesive part 132 is formed above the recess 122 of the protruding substrate 120 and has a second thickness t2 that is thicker than the first thickness t1. That is, the thickness of the first adhesive part 131 is formed relatively thinner than the thickness of the second adhesive part 132.
  • the thinner the thickness of the adhesive layer 130 can be seen that the greater the adhesive force of the adhesive layer 130. That is, the adhesive force of the relatively thin first adhesive portion 131 is greater than the adhesive force of the relatively thick second adhesive portion 132.
  • the material of the adhesive layer 130 is selected or the roller 110 is attached so that the element 1 of the source substrate 10 is attached to the first adhesive portion 131 and not attached to the second adhesive portion 132.
  • the element 1 is placed on the first adhesive portion 131 having a relatively high adhesive force even when the element 1 of the source substrate 10 contacts the flat contact surface 133 of the adhesive layer 130.
  • the element 1 is not attached to the second adhesive portion 132 that is attached and has relatively low adhesive force.
  • the controller (not shown) controls the rotation speed v of the roller 110.
  • a graph G1 of change in adhesive force according to the thickness of the adhesive layer 130 when the rotational speed v of the roller 110 is relatively slow, and the rotational speed v of the roller 110 are shown.
  • a graph G2 of change in adhesive force according to the thickness of the adhesive layer 130 in the case where R is relatively fast is shown.
  • the rotational speed v of the roller 110 is changed through the control unit to change the adhesive force between the adhesive layer 130 and the element 1 to be transferred. Can be.
  • the adhesive force of the first adhesive part 131 and the second adhesive part 132 is formed so that the device 1 is attached to the first adhesive part 131 but not to the second adhesive part 132, and thus the first adhesive part is attached. It is important that the element 1 is selectively transferred only by the portion 131. At a certain rotational speed v, the element 1 is attached to both the first adhesive portion 131 and the second adhesive portion 132, or Or not all may be attached.
  • the rotation speed (v) of the roller 110 is changed to the first adhesion.
  • the adhesive force of the portion 131 and the adhesive force of the second adhesive part 132 may be adjusted.
  • the first adhesive part 131 is attached to the first adhesive part 131 and not attached to the second adhesive part 132.
  • the adhesive force of the second adhesive portion 132 may be changed.
  • FIG. 7 is a view showing a part of the selective transfer roll stamp according to the second embodiment of the present invention.
  • members referred to by the same reference numerals as the members shown in FIGS. 3 to 6 have the same configuration and function, and detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the selective transfer roll stamp 200 is characterized in that the convex portion 211 and the concave portion 212 are directly formed on the surface of the roller 210.
  • the protrusion 110 of the polymer material having the convex portion 121 and the concave portion 122 is coupled to the roller 110 of the metal material.
  • the convex portion 211 and the concave portion 212 may be directly formed on the surface of the roller 210.
  • the adhesive layer 230 is formed to surround the roller 210, and the contact surface 233 contacting the element 1 arranged on the source substrate 10 is formed flat, and the first adhesive part 231 is formed. And a second adhesive portion 232.
  • the first adhesive portion 231 is formed above the convex portion 211 of the roller 210 and has a first thickness t1 that is thinner than the second thickness t2, and the second adhesive portion 232 is a roller ( It is formed above the recess 212 of 210 and has a second thickness t2 thicker than the first thickness t1. That is, the thickness of the first adhesive part 231 is formed relatively thinner than the thickness of the second adhesive part 232.
  • the selective transfer roll stamp 200 in which the convex portion 211 and the concave portion 212 are directly formed on the surface of the roller 210 may be manufactured without the manufacture of the separate projection substrate 120.
  • the adhesive force of the first adhesive part 231 is greater than that of the second adhesive part 232, and the device 1 is attached to the first adhesive part 231 and the second adhesive part 232 is applied.
  • the adhesive force of the first adhesive part 231 and the adhesive force of the second adhesive part 232 are formed so as not to be attached thereto, which is substantially the same as the description of the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3.
  • FIG. 8 is a view showing a part of the selective transfer roll stamp according to the third embodiment of the present invention.
  • members referred to by the same reference numerals as the members shown in FIGS. 3 to 6 have the same configuration and function, and detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the protruding substrate 320 is coupled to the roller 310 which is rotated, and the concave portion 321 and the convex portion ( 322 is formed.
  • the protruding substrate 320 is coupled to the outer circumferential surface 311 of the roller, and includes a concave portion 321 and a convex portion 322.
  • the recess 321 is formed to be recessed in a radial direction from the surface of the protruding substrate 320, and a plurality of recesses 321 are disposed to be spaced apart along the circumferential direction A1.
  • the convex portions 322 are formed on the surface of the recessed substrate 320 between neighboring recesses 321, respectively.
  • the spacing between the convex portions 322 along the circumferential direction A1 is determined according to the arrangement interval of the elements 1 to be removed from the source substrate 10.
  • the protruding substrate 320 of the present embodiment may also be formed of a flexible polymer material such as UV curable polymer, polyurethane, PET, and the like, and is detachably coupled to the outer circumferential surface 311 of the roller.
  • the adhesive layer 330 is formed to surround the protruding substrate 320, and has a flat contact surface 333 contacting the element 1 arranged on the source substrate 10, and the first adhesive portion 331. And a second adhesive part 332.
  • the first adhesive part 331 is formed above the convex part 322 of the protruding substrate 320 and has a first thickness t1 that is thinner than the second thickness t2.
  • the second adhesive part 332 is formed above the recess 321 of the protruding substrate 320 and has a second thickness t2 that is thicker than the first thickness t1. That is, the thickness of the first adhesive part 331 is formed relatively thinner than the thickness of the second adhesive part 332.
  • the adhesive force of the first adhesive part 331 is greater than the adhesive force of the second adhesive part 332, and the element 1 is attached to the first adhesive part 331 and the second adhesive part 332 is applied.
  • the adhesive force of the first adhesive part 331 and the adhesive force of the second adhesive part 332 are formed so as not to be attached to each other, which is substantially the same as the description of the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3.
  • the selective transfer roll has a recess 321 and a convex portion 322 formed directly on the surface of the roller 310. Stamp production is also possible.
  • the contact surface of the adhesive layer in contact with the element is formed flat, and by controlling the adhesive force partially by using the thickness difference of the adhesive layer, it is possible to reduce the process failure rate In addition, it is possible to reduce the replacement cost of the stamp by increasing the use time of the stamp.
  • the selective transfer roll stamp of the present invention configured as described above, by replacing only the projection substrate of the polymer material without the need to replace the roller formed mainly of metal material, it is possible to respond to the pitch change of the device, manufacturing process In addition to facilitating the process, the manufacturing cost can be reduced.
  • the selective transfer roll stamp of the present invention configured as described above, by forming a cross-sectional shape of the projection in a triangle to minimize the area of the contact portion with the element, it can be utilized in the transfer process of the element of the small size of the micro You can get the effect.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 전사 롤 스탬프는, 소스 기판 상에서 회전하여 상기 소스 기판 상에 배열된 소자를 선택적으로 전사하는 롤 스탬프로서, 회전축을 중심으로 회전되고, 반경 방향으로 돌출되는 볼록부와, 이웃하는 볼록부 사이에 형성되는 오목부를 포함하는 롤러 유닛; 및 상기 볼록부 및 오목부를 감싸도록 상기 롤러 유닛의 외주면 상에 형성되어 상기 소자와 접촉되는 점착층;을 포함하며, 상기 점착층은 외주면이 원주 방향을 따라 평평하게 형성된다.

Description

선택적 전사 롤 스탬프
본 발명은 선택적 전사 롤 스탬프에 관한 것으로서, 스탬프의 점착층의 점착력을 제어하면서 마이크로 소자를 전사할 수 있는 선택적 전사 롤 스탬프에 관한 것이다.
인쇄 전자 기술을 기반으로 유연한 소자 부품을 제작하고자 하는 시도가 이루어지고 있으며, 주로 디스플레이, RFID, 태양광발전 등 일부 제품군에 대해 적용하는 사례가 늘어나고 있다. 인쇄 전자 기술의 경우 반도체 공정에 비해 비교적 낮은 온도이거나 상온에서 이루어지는 것이 일반적이며, 코팅 공정, 프린팅 공정, 패터닝 공정 등에 의해 소자가 제작되며 배선 및 전극 형성을 위한 후공정과 접합이나 절단 등의 과정을 거쳐 유연한 부품을 얻을 수 있게 된다.
실제로 소자를 이용하여 디바이스를 제작하는 경우, 배선과 그 이외의 용도를 갖는 공간이 필요하게 된다. 즉 소자와 소자 사이에 공간이 필요하게 되는데, 웨이퍼 상에 배열된 모든 소자를 한꺼번에 전사하게 되면 이러한 소자와 소자 사이의 공간이 형성될 수 없기 때문에 디바이스 제작에 어려움이 따른다.
또한, 디바이스가 단일 종류의 소자로 이루어진 경우가 아니라 여러 종류의 소자들로 이루어지는 경우에는, 하나의 소자를 전사한 후 그 부근에 다른 소자를 전사하여야 한다. 이러한 예시에서 알 수 있는 바와 같이, 디바이스 제작을 위한 전사 공정에 있어서 소자를 선택적으로 전사하는 과정이 필요한 경우가 많으며, 전사 공정에 있어서는 패턴이 형성된 스탬프를 이용하여 이러한 선택적 전사가 이루어지도록 하는 기술은 이미 알려져 있다.
도 1은 종래의 선택적 전사 롤 스탬프의 일례를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 선택적 전사 롤 스탬프의 돌기부 부분을 확대한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 선택적 전사 롤 스탬프는 회전축을 중심으로 회전되는 롤러(20)와, 롤러(20)를 감싸도록 형성된 점착층(30)을 포함한다. 점착층(30)의 표면에는 돌출되게 형성된 돌기부(31)와, 이웃하는 돌기부(31) 사이에 형성된 평탄부(32)가 구비된다. 소스 기판(10) 상에 배열된 다수의 소자(1)는 회전하는 스탬프의 돌기부(31)에 부착되면서 소스 기판(10)으로부터 분리된다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 소스 기판(10) 상의 소자(1)들을 스탬프에 전사하는 과정에서 접촉하중(F)이 작용할 경우 스탬프의 돌기부(31) 이외에 평탄부(32)가 하측으로 쳐지게 되는 붕괴 현상이 발생하면서 붕괴된 평탄부(32)와 소스 기판(10) 상의 소자(1)들과 접촉할 위험이 있다. 이러한 경우 전사되지 않아야 할 소자(1)까지 스탬프에 전사되면서 전체적인 공정 불량이 발생하게 되는 문제점이 있다.
특히 마이크로 크기의 작은 소자(1)를 전사할 경우, 돌기부(31)의 크기 및 피치가 작아지면서 평탄부(32)의 붕괴 현상은 빈번히 발생하게 되고, 공정 불량률은 더욱 증가하게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 선택적 전사 롤 스탬프는 장시간의 공정에서 돌기부가 마모되거나 파손되는 현상이 발생하여, 스탬프를 자주 교체해야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면은, 소자와 접촉되는 점착층의 접촉면은 평탄하게 형성하고, 점착층 내부에 돌기부 또는 함몰부가 형성된 기판부재를 장착하여 점착층의 두께 차이를 이용하여 부분적으로 점착력을 제어함으로써, 공정 불량률을 감소시킬 수 있고, 스탬프의 사용시간을 늘려 스탬프의 교체 비용 또한 절감할 수 있는 선택적 전사 롤 스탬프를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 전사 롤 스탬프는, 소스 기판 상에서 회전하여 상기 소스 기판 상에 배열된 소자를 선택적으로 전사하는 롤 스탬프로서, 회전축을 중심으로 회전되고, 반경 방향으로 돌출되는 볼록부와, 이웃하는 볼록부 사이에 형성되는 오목부를 포함하는 롤러 유닛; 및 상기 볼록부 및 오목부를 감싸도록 상기 롤러 유닛의 외주면 상에 형성되어 상기 소자와 접촉되는 점착층;을 포함하며, 상기 점착층은 외주면이 원주 방향을 따라 평평하게 형성될 수 있다.
상기 점착층은, 상기 볼록부의 상측에 형성되어 제1두께를 가지는 제1점착부와, 상기 오목부의 상측에 형성되어 상기 제1두께보다 두꺼운 제2두께를 가지는 제2점착부를 포함하고, 상기 롤러 유닛이 회전하여 상기 점착부가 상기 소자에 접촉될 때, 상기 소자가 상기 제1점착부에는 부착되고 상기 제2점착부에는 부착되지 않도록 상기 제1점착부의 점착력이 상기 제2점착부의 점착력보다 크게 형성될 수 있다.
상기 롤러 유닛은, 원통형으로 형성된 롤러; 및 상기 롤러의 외주면에 결합되며, 상기 볼록부와 상기 오목부가 표면에 형성되는 돌기 기판;을 포함할 수 있다.
상기 선택적 전사 롤 스탬프는 상기 롤러 유닛의 회전 속도를 제어하는 제어부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 롤러 유닛의 회전 속도를 변경하여, 상기 점착층과 상기 소자 사이의 점착력을 제어할 수 있다.
상기 볼록부 또는 상기 오목부의 단면은 삼각형 형상으로 형성될 수 있다.
상기 볼록부는 상기 회전축과 나란한 방향을 따라 길게 연장된 선형 구조로 형성될 수 있다.
상기 볼록부는 상기 회전축과 나란한 방향을 따라 이격되게 배열되는 다수의 점형 구조로 형성될 수 있다.
상기 돌기 기판은 상기 롤러에 착탈 가능하게 설치될 수 있다.
상기 돌기 기판은 유연성 있는 폴리머 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공정 불량률을 감소시킬 수 있고, 스탬프의 사용시간을 늘려 스탬프의 교체 비용 또한 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제작 과정을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로 정도의 작은 크기의 소자의 전사 공정에 활용할 수 있다.
도 1은 종래의 선택적 전사 롤 스탬프의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 선택적 전사 롤 스탬프의 돌기부 부분을 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 선택적 전사 롤 스탬프를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 선택적 전사 롤 스탬프의 돌기부 부분을 확대한 도면이다.
도 5는 점착층의 두께에 따른 점착력의 변화를 도시한 그래프이다.
도 6은 도 3의 선택적 전사 롤 스탬프의 돌기부의 형상을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 선택적 전사 롤 스탬프의 일부를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 선택적 전사 롤 스탬프의 일부를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 선택적 전사 롤 스탬프의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 선택적 전사 롤 스탬프를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 선택적 전사 롤 스탬프의 돌기부 부분을 확대한 도면이고, 도 5는 점착층의 두께에 따른 점착력의 변화를 도시한 그래프이고, 도 6은 도 3의 선택적 전사 롤 스탬프의 돌기부의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 선택적 전사 롤 스탬프(100)는 점착층의 두께 차이를 이용하여 부분적으로 점착력을 제어하여 마이크로 소자를 전사할 수 있는 것으로서, 롤러(110)와, 돌기 기판(120)과, 점착층(130)과, 제어부(미도시)를 포함한다.
상기 롤러(110)는 회전축(C)을 중심으로 회전 가능하게 설치된다. 롤러(110)의 회전축(C)은 모터 등과 같은 회전구동부(미도시)에 연결되고, 회전구동부의 구동력에 의해 롤러(110)가 회전되면서 후술할 점착층(130)은 소스 기판(10)에 배열된 소자(1)와 순차적으로 접촉하게 된다.
롤러(110)는 원통 형상으로 SUS 등과 같은 재질로 제조될 수 있으나, 롤러(110)의 재질은 특별히 제한되지 않으며 선택적 전사 롤 스탬프(100)가 소자(1)들과 접촉되었을 때 하중을 견딜 수 있고, 롤러(110)의 회전을 지지할 수 있을 정도의 내구성을 갖는 재질이면 어떠한 재질도 적용될 수 있다.
상기 돌기 기판(120)은 롤러의 외주면(111)에 결합되고, 볼록부(121)와, 오목부(122)를 구비한다.
볼록부(121)는 돌기 기판(120)의 표면으로부터 반경 방향으로 돌출되게 형성되고, 다수의 볼록부(121)가 원주 방향(A1)을 따라 이격되게 배치된다. 소스 기판(10)에서 떼어내고자 하는 소자(1)의 배치 간격에 따라 볼록부(121)가 원주 방향(A1)을 따라 이격되는 간격이 정해진다.
오목부(122)는 이웃하는 볼록부(121) 사이에서 돌기 기판(120)의 표면에 각각 형성된다.
본 실시예의 돌기 기판(120)은 UV 경화성 폴리머, 폴리우레탄, PET 등과 같이 유연성 있는 폴리머 재질로 성형될 수 있으며, 성형된 후 롤러의 외주면(111)에 탈부착 가능하게 결합된다.
소스 기판(10)에서 떼어내고자 하는 소자(1)의 배치 간격이 변경될 경우, 소자(1)의 변경된 배치 간격에 따라 볼록부(121)의 간격을 재조정하여 돌기 기판(120)을 다시 제조할 수 있고, 볼록부(121)의 간격이 변경된 돌기 기판(120)을 롤러의 외주면(111)에 부착하여 전사 공정에 활용할 수 있다.
이와 같이, 돌기 기판(120)이 롤러의 외주면(111)에 탈부착 가능하게 결합됨으로써, 소스 기판(10)에서 떼어내고자 하는 소자(1)의 배치 간격이 변경될 경우 호환성 있게 대응할 수 있다. 즉, 주로 금속 재질로 형성되는 롤러(110)를 교체할 필요 없이 폴리머 재질의 돌기 기판(120)만을 교체하는 것으로 대응이 가능하여, 제작 과정을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 제작 비용을 절감할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 볼록부(121)의 단면은 삼각형 형상으로 형성될 수 있다.
본 실시예의 선택적 전사 롤 스탬프(100)는 계층화 메타물질을 제작하는 데 사용될 수 있는데, 예를 들어, 마이크로 크기의 소자(1)를 전사하는데 이용될 수 있다. 따라서, 소자(1)와 접촉되는 부분의 면적을 가급적 최소화하는 것이 바람직한데, 도 1에 도시된 바와 같이 돌기부(31)의 단면이 사각형 형상일 경우 마이크로 크기의 작은 소자(1)와 접촉 시 떼어내고 싶지 않은 이웃하는 소자(1)가 돌기부(31)에 부착되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 볼록부(121)의 단면을 삼각형 형상으로 형성하여 소자(1)와 접촉되는 부분의 면적을 가급적 최소화함으로써, 마이크로 크기의 작은 소자(1)의 전사 공정에서 전사하고자 하는 소자(1)만을 떼어낼 수 있다.
본 실시예의 볼록부(121)는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 회전축(C)과 나란한 방향을 따라 길게 형성되는 선형 구조(121)로 형성될 수 있으나, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 회전축(C)과 나란한 방향을 따라 이격되게 배치되는 다수의 점형 구조(121')로 형성될 수도 있다.
상기 점착층(130)은 돌기 기판(120)을 감싸도록 형성되고, 소스 기판(10)에 배열된 소자(1)와 접촉되는 접촉면(133)이 평평하게 형성되며, 제1점착부(131)와, 제2점착부(132)를 포함한다.
본 발명의 점착층(130)은 소스 기판(10)에 배열된 소자(1)와 접촉되는 접촉면(133)이 평평하게 형성되는 것이 특징이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 점착층(30)은 소자(1)와 접촉되는 돌기부(31)가 표면으로부터 돌출되도록 형성되어 돌기부(31)와 소자의 접촉이 이루어졌으나, 본 발명의 점착층(130)은 외형상으로는 돌출된 부분 없이 접촉면(133)이 원주 방향(A1)을 따라 전체적으로 평평하게 형성되어 있는 점이 대비된다.
다만, 후술하는 바와 같이 점착층(130)의 두께 변화를 통해 소자(1)와의 점착력을 제어할 수 있다.
제1점착부(131)는 돌기 기판(120)의 볼록부(121)의 상측에 형성되어 제2두께(t2)보다 얇은 제1두께(t1)를 가진다. 제2점착부(132)는 돌기 기판(120)의 오목부(122)의 상측에 형성되어 제1두께(t1)보다 두꺼운 제2두께(t2)를 가진다. 즉, 제1점착부(131)의 두께가 제2점착부(132)의 두께보다 상대적으로 얇게 형성된다.
도 5를 참조하여 점착층(130)의 두께에 따른 점착력의 변화를 살펴보면, 점착층(130)의 두께가 얇을수록 점착층(130)의 점착력이 커지는 것을 알 수 있다. 즉, 상대적으로 두께가 얇은 제1점착부(131)의 점착력이 상대적으로 두께가 두꺼운 제2점착부(132)의 점착력보다 크다.
따라서, 소스 기판(10)의 소자(1)가 제1점착부(131)에는 부착되고, 제2점착부(132)에는 부착되지 않도록 점착층(130)의 재질을 선택하거나 또는 롤러(110)의 회전 속도를 제어함으로써, 소스 기판(10)의 소자(1)가 점착층(130)의 평평한 접촉면(133)과 접촉하더라도 상대적으로 점착력이 큰 제1점착부(131)에는 소자(1)가 부착되고, 상대적으로 점착력이 작은 제2점착부(132)에는 소자(1)가 부착되지 않는다.
상기 제어부(미도시)는 롤러(110)의 회전 속도(v)를 제어한다.
도 5를 참조하면, 롤러(110)의 회전 속도(v)가 상대적으로 느린 경우의 점착층(130)의 두께에 따른 점착력의 변화 그래프(G1)와, 롤러(110)의 회전 속도(v)가 상대적으로 빠른 경우의 점착층(130)의 두께에 따른 점착력의 변화 그래프(G2)가 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 점착층(130)의 두께가 t1 또는 t2로 일정한 경우, 롤러(110)의 회전 속도가 상대적으로 빠른 경우의 점착력이 롤러(110)의 회전 속도가 상대적으로 느린 경우의 점착력보다 큰 것을 알 수 있다.
회전 속도(v)에 의해 점착력이 변경되는 원리를 이용하여, 제어부를 통해 롤러(110)의 회전 속도(v)를 변경하여, 점착층(130)과 전사할 소자(1) 사이의 점착력을 변경할 수 있다.
소자(1)가 제1점착부(131)에는 부착되고 제2점착부(132)에는 부착되지 않을 정도로 제1점착부(131) 및 제2점착부(132)의 점착력이 형성되어 제1점착부(131)에 의해서만 소자(1)가 선택적으로 전사되는 것이 중요한데, 어느 특정 회전 속도(v)에서는 소자(1)가 제1점착부(131) 및 제2점착부(132)에 모두 부착되거나 또는 모두 부착되지 않을 수도 있다.
소자(1)가 제1점착부(131) 및 제2점착부(132)에 모두 부착되거나 또는 모두 부착되지 않는 상황이 발생하면, 롤러(110)의 회전 속도(v)를 변경하여 제1점착부(131)의 점착력 및 제2점착부(132)의 점착력을 조절할 수 있다.
롤러(110)의 회전 속도(v)를 높이거나 또는 낮춤으로써, 소자(1)가 제1점착부(131)에는 부착되고 제2점착부(132)에는 부착되지 않을 정도로 제1점착부(131)의 점착력과 제2점착부(132)의 점착력을 변경할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 선택적 전사 롤 스탬프의 일부를 도시한 도면이다. 도 7에 있어서, 도 3 내지 도 6에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 선택적 전사 롤 스탬프(200)는 롤러(210)의 표면에 볼록부(211)와 오목부(212)가 직접 형성되는 것을 특징으로 한다.
도 3에 도시된 실시예에서는 금속 재질의 롤러(110)에 볼록부(121)와 오목부(122)가 형성된 폴리머 재질의 돌기 기판(120)을 결합하는 형태였지만, 본 실시예에서는 금속 재질의 롤러(210)의 표면에 볼록부(211)와 오목부(212)가 직접 형성될 수 있다.
그에 따라 점착층(230)은 롤러(210)를 감싸도록 형성되고, 소스 기판(10)에 배열된 소자(1)와 접촉되는 접촉면(233)이 평평하게 형성되며, 제1점착부(231)와, 제2점착부(232)를 포함한다.
제1점착부(231)는 롤러(210)의 볼록부(211)의 상측에 형성되어 제2두께(t2)보다 얇은 제1두께(t1)를 가지며, 제2점착부(232)는 롤러(210)의 오목부(212)의 상측에 형성되어 제1두께(t1)보다 두꺼운 제2두께(t2)를 가진다. 즉, 제1점착부(231)의 두께가 제2점착부(232)의 두께보다 상대적으로 얇게 형성된다.
이와 같이, 별도의 돌기 기판(120)의 제작 없이, 롤러(210)의 표면에 볼록부(211)와 오목부(212)가 직접 형성되는 선택적 전사 롤 스탬프(200)를 제작할 수도 있다.
그 밖에 두께 차이에 의해 제1점착부(231)의 점착력이 제2점착부(232)의 점착력보다 크고, 소자(1)가 제1점착부(231)에는 부착되고 제2점착부(232)에는 부착되지 않도록 제1점착부(231)의 점착력 및 제2점착부(232)의 점착력이 형성되는 것은 도 3에 도시된 실시예와 관련된 설명과 실질적으로 동일하다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 선택적 전사 롤 스탬프의 일부를 도시한 도면이다. 도 8에 있어서, 도 3 내지 도 6에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 선택적 전사 롤 스탬프(300)는 회전되는 롤러(310)에 돌기 기판(320)이 결합되고, 돌기 기판(320)에는 오목부(321)와 볼록부(322)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
돌기 기판(320)은 롤러의 외주면(311)에 결합되고, 오목부(321)와, 볼록부(322)를 구비한다.
오목부(321)는 돌기 기판(320)의 표면으로부터 반경 방향으로 함몰되게 형성되고, 다수의 오목부(321)가 원주 방향(A1)을 따라 이격되게 배치된다.
볼록부(322)는 이웃하는 오목부(321) 사이에서 함몰 기판(320)의 표면에 각각 형성된다. 소스 기판(10)에서 떼어내고자 하는 소자(1)의 배치 간격에 따라 볼록부(322)가 원주 방향(A1)을 따라 이격되는 간격이 정해진다.
본 실시예의 돌기 기판(320) 역시 UV 경화성 폴리머, 폴리우레탄, PET 등과 같이 유연성 있는 폴리머 재질로 성형될 수 있으며, 성형된 후 롤러의 외주면(311)에 탈부착 가능하게 결합된다.
점착층(330)은 돌기 기판(320)을 감싸도록 형성되고, 소스 기판(10)에 배열된 소자(1)와 접촉되는 접촉면(333)이 평평하게 형성되며, 제1점착부(331)와, 제2점착부(332)를 포함한다.
제1점착부(331)는 돌기 기판(320)의 볼록부(322)의 상측에 형성되어 제2두께(t2)보다 얇은 제1두께(t1)를 가진다. 제2점착부(332)는 돌기 기판(320)의 오목부(321)의 상측에 형성되어 제1두께(t1)보다 두꺼운 제2두께(t2)를 가진다. 즉, 제1점착부(331)의 두께가 제2점착부(332)의 두께보다 상대적으로 얇게 형성된다.
그 밖에 두께 차이에 의해 제1점착부(331)의 점착력이 제2점착부(332)의 점착력보다 크고, 소자(1)가 제1점착부(331)에는 부착되고 제2점착부(332)에는 부착되지 않도록 제1점착부(331)의 점착력 및 제2점착부(332)의 점착력이 형성되는 것은 도 3에 도시된 실시예와 관련된 설명과 실질적으로 동일하다.
도 8에는 회전되는 롤러(310)에 돌기 기판(320)이 결합되는 형태로 도시되었으나, 롤러(310)의 표면에 오목부(321)와 볼록부(322)가 직접 형성되는 형태로 선택적 전사 롤 스탬프의 제작도 가능하다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 선택적 전사 롤 스탬프는, 소자와 접촉되는 점착층의 접촉면은 평탄하게 형성하고, 점착층의 두께 차이를 이용하여 부분적으로 점착력을 제어함으로써, 공정 불량률을 감소시킬 수 있고, 스탬프의 사용시간을 늘려 스탬프의 교체 비용 또한 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 선택적 전사 롤 스탬프는, 주로 금속 재질로 형성되는 롤러를 교체할 필요 없이 폴리머 재질의 돌기 기판만을 교체하는 것으로 소자의 피치 변경에 대한 대응이 가능하여, 제작 과정을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 제작 비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 선택적 전사 롤 스탬프는, 돌기부의 단면 형상을 삼각형으로 형성하여 소자와의 접촉되는 부분의 면적을 최소화함으로써, 마이크로 정도의 작은 크기의 소자의 전사 공정에 활용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
(부호의 설명)
1 : 소자
10 : 소스 기판
100 : 선택적 전사 롤 스탬프
120 : 돌기 기판
121 : 볼록부
122 : 오목부
130 : 점착층
131 : 접촉면

Claims (9)

  1. 소스 기판 상에서 회전하여 상기 소스 기판 상에 배열된 소자를 선택적으로 전사하는 롤 스탬프로서,
    회전축을 중심으로 회전되고, 반경 방향으로 돌출되는 볼록부와, 이웃하는 볼록부 사이에 형성되는 오목부를 포함하는 롤러 유닛; 및
    상기 볼록부 및 오목부를 감싸도록 상기 롤러 유닛의 외주면 상에 형성되어 상기 소자와 접촉되는 점착층;을 포함하며,
    상기 점착층은 외주면이 원주 방향을 따라 평평하게 형성되는, 선택적 전사 롤 스탬프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 점착층은,
    상기 볼록부의 상측에 형성되어 제1두께를 가지는 제1점착부와, 상기 오목부의 상측에 형성되어 상기 제1두께보다 두꺼운 제2두께를 가지는 제2점착부를 포함하고,
    상기 롤러 유닛이 회전하여 상기 점착부가 상기 소자에 접촉될 때, 상기 소자가 상기 제1점착부에는 부착되고 상기 제2점착부에는 부착되지 않도록 상기 제1점착부의 점착력이 상기 제2점착부의 점착력보다 크게 형성되는, 선택적 전사 롤 스탬프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 롤러 유닛은,
    원통형으로 형성된 롤러; 및
    상기 롤러의 외주면에 결합되며, 상기 볼록부와 상기 오목부가 표면에 형성되는 돌기 기판;
    을 포함하는,
    선택적 전사 롤 스탬프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 롤러 유닛의 회전 속도를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 롤러 유닛의 회전 속도를 변경하여, 상기 점착층과 상기 소자 사이의 점착력을 제어하는, 선택적 전사 롤 스탬프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부 또는 상기 오목부의 단면은 삼각형 형상으로 형성된, 선택적 전사 롤 스탬프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 회전축과 나란한 방향을 따라 길게 연장된 선형 구조로 형성된, 선택적 전사 롤 스탬프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 회전축과 나란한 방향을 따라 이격되게 배열되는 다수의 점형 구조로 형성된, 선택적 전사 롤 스탬프.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 돌기 기판은 상기 롤러에 착탈 가능하게 설치되는, 선택적 전사 롤 스탬프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 돌기 기판은 유연성 있는 폴리머 재질로 형성되는, 선택적 전사 롤 스탬프.
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