KR101422401B1 - 발광 소자 칩 본딩 장치 - Google Patents

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Abstract

발광 소자 칩 본딩 장치에 있어서, 상기 장치는 발광 소자 칩들을 포함하는 웨이퍼를 지지하기 위한 스테이지와, 상기 스테이지와 인접하도록 배치되며 상기 발광 소자 칩들이 본딩될 기판을 제공하는 기판 제공부와, 상기 기판 제공부의 상부에 배치되어 상기 기판 상에 본딩 수지를 제공하는 본딩 수지 제공부와, 상기 발광 소자 칩들 중 하나를 픽업하여 180° 회전시키는 반전 유닛과, 상기 발광 소자 칩들 중 하나 또는 상기 반전 유닛에 의해 반전된 발광 소자 칩을 픽업하여 상기 기판에 본딩하며 수평 방향으로 본딩 위치 조절이 가능하도록 구성된 본딩 유닛을 포함한다.

Description

발광 소자 칩 본딩 장치{Apparatus for bonding light-emitting device chips}
본 발명의 실시예들은 발광 소자 칩 본딩 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 발광 다이오드(LED; Light-Emitting Diode)와 같은 발광 소자를 제조하기 위하여 기판 상에 발광 소자 칩을 본딩하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 LED와 같은 발광 소자는 반도체 웨이퍼 상에 LED 칩과 같은 발광 소자 칩을 형성한 후 다이싱 공정을 통하여 상기 발광 소자 칩들을 개별화하고, 리드 프레임 등과 같은 기판 상에 상기 개별화된 발광 소자 칩들을 본딩하며, 상기 발광 소자 칩들 상에 형광체를 포함하는 액상 수지 또는 형광체 필름을 이용하여 렌즈부를 형성함으로써 완성될 수 있다. 상기와 같이 완성된 발광 소자들은 타발 공정 또는 소잉 공정을 통하여 각각 개별화될 수 있다.
발광 소자 칩 본딩 장치는 상기 발광 소자 칩들을 기판 상에 본딩하기 위하여 사용될 수 있다. 특히, 상기 발광 소자 칩들로 이루어진 웨이퍼로부터 상기 발광 소자 칩들을 픽업하여 상기 리드 프레임과 같은 기판 상에 본딩 수지 또는 열압착 등을 이용하여 본딩할 수 있다. 상기 발광 소자 칩 본딩 장치의 일 예는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0062723호에 개시되어 있다.
상기와 같은 발광 소자 칩 본딩 장치는 상기 기판 상에 본딩 수지로서 사용되는 에폭시 수지를 도포하는 본딩 수지 제공부와 상기 웨이퍼로부터 상기 발광 소자 칩을 이젝팅하기 위한 발광 소자 칩 이젝팅 유닛과 상기 웨이퍼로부터 발광 소자 칩을 픽업하여 상기 기판 상에 본딩하는 본딩 유닛 등을 포함할 수 있다. 상기 본딩 수지 제공부와 발광 소자 칩 이젝팅 유닛 등에 대한 일 예는 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0114673호 및 제10-2011-0052250호 등에 개시되어 있다.
한편, 상기 발광 소자의 발광 효율 및 방열 효과 등을 개선하기 위하여 최근 플립칩 형태의 발광 소자와 칩온보드(Chip On Board; COB) 형태의 발광 소자 등이 제안되고 있다. 상기 플립칩 형태 및 COB 형태의 발광 소자들을 제조하기 위하여는 상기 일반적인 발광 소자 칩 본딩 장치에 비하여 보다 높은 정밀도를 갖는 발광 소자 칩 본딩 장치가 요구된다. 특히, COB 형태의 발광 소자의 경우 복수의 발광 소자 칩들, 예를 들면 200 내지 500개 정도의 발광 소자 칩들이 소정 영역 내에 본딩되어 하나의 발광 소자를 구성할 수 있으며, 이 경우 보다 정밀한 본딩 공정의 제어가 요구될 수 있다.
또한, 플립칩 형태의 발광 소자를 제조하는 경우에도 상기 발광 소자 칩들을 반전시키는 반전 유닛이 요구되며, 또한 발광 소자 칩들의 금속 범프들과 기판 상의 본딩 패드들 사이의 정렬을 위한 높은 정밀도가 요구될 수 있다.
한편, 상기 일반적인 발광 소자 칩 본딩 장치의 경우, 발광 소자 칩들이 본딩되는 위치들은 상기 기판의 이동 방향과 상기 발광 소자 칩을 본딩하는 본딩 헤드의 이동 방향을 서로 수직하게 함으로써 제어될 수 있다. 그러나, 일 예로서, 상기 기판을 X축 방향으로 이동시키면서 상기 본딩 헤드를 Y축 방향으로 위치 제어하는 방식으로는 상기 COB 형태의 발광 소자에서 요구하는 정밀도를 충족시키기가 매우 어렵다.
결과적으로, 상기 발광 소자들의 종류에 따라 서로 구성들을 갖는 발광 소자 칩 본딩 장치들을 구비해야 해야 하는 문제점이 발생될 수 있으며, 이에 따라 상기 발광 소자들의 제조 비용이 크게 상승되며, 상기 발광 소자 칩 본딩 장치들의 유지 보수 비용이 크게 증가되는 문제점들이 발생될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 형태의 발광 소자들에 대응할 수 있도록 다목적 발광 소자 칩 본딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자 칩 본딩 장치는, 발광 소자 칩들을 포함하는 웨이퍼를 지지하기 위한 스테이지와, 상기 스테이지와 인접하도록 배치되며, 상기 발광 소자 칩들이 본딩될 기판을 제공하기 위하여, 상기 기판의 양측 부위를 각각 지지하고 상기 기판을 수평 방향으로 안내하는 가이드 레일들과, 상기 가이드 레일들에 의해 지지된 기판을 파지하는 그리퍼 및 상기 그리퍼를 상기 수평 방향으로 이동시키는 그리퍼 구동부를 포함하는 기판 제공부와, 상기 기판 제공부의 상부에 배치되어 상기 기판 상에 본딩 수지를 제공하는 본딩 수지 제공부와, 상기 발광 소자 칩들 중 하나를 픽업하여 180° 회전시키는 반전 유닛과, 상기 발광 소자 칩들 중 하나 또는 상기 반전 유닛에 의해 반전된 발광 소자 칩을 픽업하여 상기 기판에 본딩하며 수평 방향으로 본딩 위치 조절이 가능하도록 구성된 본딩 유닛과, 상기 가이드 레일들 사이에 배치되고 상기 기판의 이동 중에 상기 기판을 가열하기 위하여 상기 가이드 레일들을 따라 연장하며 상기 발광 소자 칩들의 본딩 단계를 수행하는 동안 상기 기판을 지지하는 히터 블록을 포함할 수 있다.
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본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 기판으로는 메탈 코어 인쇄회로기판이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 수지 제공부는 상기 기판 상에 상기 본딩 수지를 도팅하기 위하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성된 도팅 부재와 상기 도팅 부재를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키기 위한 도팅 부재 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 수지 제공부는 상기 기판의 소정 영역들 상에 복수의 본딩 수지 도트들을 각각 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반전 유닛은 상기 웨이퍼로부터 상기 발광 소자들 중 하나를 픽업하기 위하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성된 반전 피커와, 상기 반전 피커를 180° 회전시키는 반전 구동부 및 상기 반전 피커를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 반전 피커 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 유닛은 상기 발광 소자 칩들 중 하나 또는 상기 반전 유닛에 의해 반전된 발광 소자 칩을 픽업하기 위하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성된 본딩 피커와 상기 본딩 피커를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 본딩 피커 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 수지 제공부에 의해 상기 기판 상에 제공된 본딩 수지의 상태를 검사하기 위한 본딩 수지 검사용 비전 유닛과, 상기 웨이퍼의 발광 소자 칩들을 검사하기 위한 제1 발광 소자 칩 검사용 비전 유닛과, 상기 본딩 유닛에 의해 픽업된 발광 소자 칩의 정렬 상태를 검사하기 위한 제2 발광 소자 칩 검사용 비전 유닛과, 상기 기판의 정렬 상태를 검사하기 위한 기판 검사용 비전 유닛이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 본딩 수지 검사용 비전 유닛과, 상기 제1 및 제2 발광 소자 칩 검사용 비전 유닛들과, 상기 기판 검사용 비전 유닛을 각각 수평 방향으로 이동시키기 위한 비전 구동부들이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 기판 상에 본딩된 발광 소자 칩들 상에 형광체 필름을 부착하기 위하여 상기 스테이지 상에는 복수의 형광체 필름들이 부착된 접착 시트가 제공될 수 있으며, 상기 본딩 유닛은 상기 형광체 필름들을 하나씩 픽업하여 상기 기판 상에 본딩된 발광 소자 칩들 상에 부착시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 기판 상으로 불활성 가스를 제공하는 불활성 가스 제공부가 더 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 본딩 수지 제공부와 반전 유닛 및 본딩 유닛을 이용하여 다양한 형태의 발광 소자들을 제조하기 위한 여러 형태의 본딩 공정들을 하나의 장치에서 수행할 수 있으므로 상기 발광 소자들을 제조하는데 소요되는 비용을 크게 절감할 수 있다.
또한, 상기 본딩 수지 제공부와 본딩 유닛이 X축 방향 및 Y축 방향으로 수평 위치 조절이 가능하게 구성되므로 상기 본딩 공정들에서 본딩 정밀도가 크게 향상될 수 있으며, 이에 따라 플립칩 형태 및 COB 형태 등의 발광 소자들을 제조하는데 요구되는 정밀도가 충분히 만족될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 칩 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 웨이퍼를 지지하기 위한 스테이지와 반전 유닛 및 본딩 유닛을 설명하기 위한 개략적인 측면도들이다.
도 4는 도 1에 도시된 기판 제공부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 1에 도시된 기판의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 칩 본딩 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 발광 소자 칩 본딩 장치(100)는 다양한 형태의 발광 소자들을 제조하기 위하여 여러 가지 형태의 발광 소자 칩 본딩 공정들을 수행할 수 있도록 구성된다. 예를 들면, 일반적인 SMD(Surface Mount Device) 형태의 발광 소자, COB 형태의 발광 소자, 플립칩 형태의 발광 소자, 등의 제조를 위하여 사용될 수 있으며, 또한 기판(10) 상에 실장된 발광 소자 칩들 상에 형광체 필름을 본딩하기 위하여 사용될 수도 있다.
상기 발광 소자 칩 본딩 장치(100)는 발광 소자 칩들(30)을 포함하는 웨이퍼(20)를 지지하기 위한 스테이지(102)와 상기 스테이지(102)와 인접하도록 배치되며 상기 발광 소자 칩들(30)이 본딩될 기판(10)을 제공하는 기판 제공부(110)와 상기 기판 제공부(110)의 상부에 배치되어 상기 기판(10) 상에 본딩 수지를 제공하는 본딩 수지 제공부(120)와 상기 발광 소자 칩들(30) 중 하나를 픽업하여 180° 반전시키는 반전 유닛(130) 및 상기 발광 소자 칩들(30) 중 하나 또는 상기 반전 유닛(130)에 의해 반전된 발광 소자 칩(30)을 픽업하여 상기 기판(10)에 본딩하며 수평 방향으로 본딩 위치 조절이 가능하도록 구성된 본딩 유닛(140)을 포함할 수 있다.
일 예로서, 상기 본딩 유닛(140)을 서로 수직하는 X축 및 Y축 방향으로 상기 본딩 위치 조절이 가능하도록 구성함으로써 종래의 일반적인 발광 소자 칩 본딩 장치와 비교하여 발광 소자 칩(30)의 본딩 위치 제어를 더욱 정밀하게 수행할 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 웨이퍼를 지지하기 위한 스테이지와 반전 유닛 및 본딩 유닛을 설명하기 위한 개략적인 측면도들이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 웨이퍼(20)는 복수의 발광 소자 칩들(30)이 다이싱 공정에 의해 개별화된 후 마운팅 필름(22)에 부착된 상태로 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 마운팅 필름(22)은 대략 원형 링 형태의 마운팅 프레임(24)에 장착될 수 있으며, 상기 발광 소자 칩 본딩 장치(100)는 상기 마운팅 프레임(24)을 지지하기 위한 스테이지(102)를 구비할 수 있다.
상기 스테이지(102) 상에는 상기 마운팅 프레임(24)을 파지하기 위한 클램프(104)가 구비될 수 있으며, 상기 마운팅 필름(22)은 상기 스테이지(102) 상에 배치된 확장 링(106)에 의해 지지될 수 있다. 특히, 상기 확장 링(106)은 상기 웨이퍼(20)와 상기 마운팅 프레임(24) 사이의 마운팅 필름(22)의 가장자리 부위를 지지할 수 있으며, 상기 클램프(104)는 상기 마운팅 필름(22)을 확장시키기 위하여 상기 마운팅 프레임(24)을 하방으로 이동시킬 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 스테이지(102)에는 상기 클램프(104)를 수직 방향으로 이동시키기 위한 클램프 구동부(미도시)가 장착될 수 있으며, 상기 마운팅 필름(22)의 확장에 의해 상기 발광 소자 칩들(30) 사이의 간격이 확장될 수 있다.
상기 스테이지(102)의 하부에는 상기 발광 소자 칩들(30)을 상기 마운팅 필름(22)으로부터 분리시키기 위하여 상기 발광 소자 칩들(30)을 선택적으로 상승시키기 위한 이젝터(108)가 구비될 수 있으며, 상기 이젝터(108)에 의해 상승된 발광 소자 칩(30)은 상기 반전 유닛(130) 또는 본딩 유닛(140)에 의해 픽업될 수 있다. 상기 발광 소자 칩들(30)의 이젝팅 단계의 수행을 위하여 도시된 바와 같이 상기 스테이지(102)는 상기 이젝터(108)의 동작을 위한 개구를 가질 수 있다.
한편, 상기 스테이지(102)는 상기 웨이퍼(20)의 발광 소자 칩들(30)을 선택적으로 픽업할 수 있도록 수평 방향, 예를 들면, X축 및 Y축 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 기판 제공부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 기판 제공부(110)는 상기 기판(10)의 양측 부위를 각각 지지하고 상기 기판(10)을 수평 방향, 예를 들면, X축 방향으로 안내하기 위한 가이드 레일들(112)과, 상기 가이드 레일들(112)에 의해 지지된 기판(10)을 파지하기 위한 그리퍼(114) 및 상기 그리퍼(114)를 X축 방향으로 이동시키기 위한 그리퍼 구동부(116)를 포함할 수 있다.
상기 가이드 레일들(112)은 X축 방향으로 연장할 수 있으며, 상기 기판(10)의 이동 경로의 대략 중앙 부위에는 상기 기판(10) 상에 상기 발광 소자 칩들(30)이 본딩되는 본딩 영역이 위치될 수 있다.
한편, 상기 가이드 레일들(112)의 양측에는 각각 상기 기판(10)을 수납하기 위한 제1 및 제2 매거진(118A,118B)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(10)의 이동 방향에 대하여 상류측에는 본딩 공정 대상이 되는 기판들(10)이 수납된 제1 매거진(118A)이 배치될 수 있으며, 하류측에는 본딩 공정이 완료된 기판들(10)이 수납되는 제2 매거진(118B)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 기판 제공부(110)는 상기 제1 매거진(118A)으로부터 상기 기판(10)을 인출하기 위한 제1 푸셔와 상기 제2 매거진(118B)으로 상기 기판(10)을 수납하기 위한 제2 푸셔를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가이드 레일들(112) 사이에는 상기 기판(10)을 가열하기 위한 히터 블록(119)이 구비될 수 있다. 특히, 상기 히터 블록(119)은 상기 기판(10)의 이동 중에 상기 기판(10)을 가열하기 위하여 상기 가이드 레일들(112)을 따라 연장할 수 있다. 즉, 상기 본딩 영역으로 상기 기판(10)을 이동시키는 동안 상기 기판(10)이 미리 예열될 수 있으며 이에 따라 상기 기판(10)의 가열에 소요되는 시간이 단축될 수 있다. 또한, 상기 히터 블록(119)은 상기 본딩 영역에서 상기 본딩 단계를 수행하는 동안 상기 기판(10)을 지지하는 서포트 부재로서 기능할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 발광 소자 칩 본딩 장치(10)는 상기 기판(10) 상에 본딩 수지를 제공하기 위하여 본딩 수지 제공부(120)를 구비할 수 있다. 상기 본딩 수지 제공부(120)는 상기 기판(10) 상에 상기 본딩 수지, 일 예로서, 에폭시 수지를 도팅하기 위한 도팅 부재(122)와 상기 도팅 부재(122)를 이동시키기 위한 도팅 부재 구동부(124)를 포함할 수 있다.
상기 도팅 부재(122)로는 스탬프 핀 또는 노즐 등이 사용될 수 있으며, 상기 기판(10) 상에 본딩 수지 도트들(14; 도 5 참조)을 형성하기 위하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 일 예로서, 상기 도팅 부재(122)는 상세히 도시되지는 않았으나, 공압 실린더 또는 모터와 볼 스크루 및 리니어 모션 가이드 등을 포함하는 직선 구동 장치를 이용하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 상기 도팅 부재(122)에 대하여는, 대한민국 공개특허공보 제10-2003-0030587호 및 제10-2012-0114673호 등에 상세하게 개시되어 있으므로 이에 대한 추가적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 도팅 부재 구동부(124)는 상기 도팅 부재(122)를 수평 방향, 예를 들면, X축 및 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 상기 도팅 부재 구동부(124)는 상기 기판(10) 상에 복수의 발광 소자 칩들(30)을 본딩하기 위하여 복수의 위치에서 도팅 공정을 수행할 수 있도록 상기 도팅 부재(122)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
상기 도팅 부재 구동부(124)는 리니어 모션 가이드들과 모터와 볼 스크루 등을 포함하는 직선 구동 장치들 또는 공압 실린더 등을 이용하여 구성될 수 있다. 일 예로서, 상기 도팅 부재 구동부(124)는 대략 2축 직교 좌표 로봇 형태로 구성될 수 있다.
상기와 같이 도팅 부재(122)를 X축 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 함으로써 종래의 일반적인 도팅 부재에 비하여 상기 도팅 단계의 정밀도가 크게 향상될 수 있으며 또한 도팅 단계에 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 기판의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판(10)으로는 COB 형태의 발광 소자를 제조하기 위하여 메탈 코어 인쇄회로기판(Metal-Core Printed Circuit Board; MCPCB)이 사용될 수 있으며, 상기 메탈 코어 인쇄회로기판은 복수의 COB 형태의 발광 소자들을 제조하기 위하여 복수의 발광 소자 영역들(12)을 가질 수 있으며, 상기 본딩 수지 제공부(120)는 상기 발광 소자 영역들(12) 각각에 복수의 본딩 수지 도트들(14)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 발광 소자 영역들(12) 각각에는 대략 200 내지 500개 정도의 본딩 수지 도트들(14)이 형성될 수 있으며, 후속하여 상기 본딩 수지 도트들(14)에 각각 발광 소자 칩들(30)이 본딩될 수 있다.
또한, 상기와 다르게, 일반적인 SMD 형태의 발광 소자들을 형성하기 위하여 리드 프레임과 같은 기판(10)이 제공될 수도 있으며 이 경우 복수의 지점들에 상기 발광 소자 칩들(30)을 본딩하기 위한 본딩 수지 도트들(14)이 각각 형성될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 반전 유닛(130)은 상기 웨이퍼(20)로부터 상기 발광 소자 칩들(30) 중 하나를 픽업하는 반전 피커(132)와 상기 반전 피커(132)를 180° 회전시키는 반전 구동부(134) 및 상기 반전 피커(132)를 수평 방향, 예를 들면, X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 반전 피커 구동부(136)를 포함할 수 있다.
상기 반전 피커(132)는 상기 웨이퍼(20)로부터 상기 발광 소자 칩들(30)을 픽업하기 위하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 일 예로서, 상기 반전 피커(132)는, 상세히 도시되지는 않았으나, 공압 실린더 또는 모터와 볼 스크루 및 리니어 모션 가이드 등을 포함하는 직선 구동 장치를 이용하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 진공 흡착 방식으로 상기 발광 소자 칩(30)을 픽업할 수 있다.
상기 반전 구동부(134)는 상기 반전 피커(132)에 의해 상기 발광 소자 칩들(30) 중 하나가 픽업된 후 상기 반전 피커(132)를 180° 회전시킴으로써 상기 픽업된 발광 소자 칩(30)이 위를 향하도록 할 수 있다. 일 예로서, 상기 반전 구동부(134)는 모터와 동력 전달 장치 등을 이용하여 구성될 수 있다.
상기 반전 유닛(130)은 플립칩 형태의 발광 소자를 제조하기 위하여 사용될 수 있다. 상기와 같이 픽업된 후 180° 반전된 발광 소자 칩(30)은 상기 본딩 유닛(140)에 의해 픽업된 후 상기 기판(10) 상에 본딩될 수 있다.
한편, 상기 반전 피커 구동부(136)는 상기 웨이퍼(20)로부터 상기 발광 소자 칩들(30) 중 하나를 선택하고 픽업하기 위하여 상기 반전 피커(132)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 발광 소자 칩들(30)의 반전이 필요없는 경우 상기 웨이퍼(20)의 상부 즉 본딩 작업 영역으로부터 상기 반전 피커(132)를 도피시키기 위하여 사용될 수도 있다. 즉, 상기 발광 소자 칩들(30)의 반전이 필요없는 경우 상기 본딩 유닛(140)과의 간섭을 피하기 위하여 상기 반전 피커(132)를 상기 작업 영역 외측으로 도피시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 반전 피커 구동부(136)는 리니어 모션 가이드와 모터 및 볼 스크루 등을 포함하는 직선 구동 장치들 또는 공압 실린더 등을 이용하여 구성될 수 있다. 일 예로서, 상기 반전 피커 구동부(136)는 대략 2축 직교 좌표 로봇 형태로 구성될 수 있다.
한편, 도시된 바에 의하면, 상기 반전 유닛(130)과 본딩 유닛(140)이 각각 독립적으로 구비되고 있으나, 상기 반전 유닛(130)은 상기 본딩 유닛(140)에 결합될 수도 있다. 예를 들면, 상기 반전 유닛(130)의 반전 피커 구동부(136)가 상기 본딩 유닛(140)에 결합될 수도 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 본딩 유닛(140)은 상기 웨이퍼(20)로부터 상기 발광 소자 칩들(30) 중 하나 또는 상기 반전 피커(132)에 의해 반전된 발광 소자 칩(30)을 픽업하여 상기 기판(10) 상에 본딩하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 본딩 유닛(140)은 본딩 피커(142)와 상기 본딩 피커(142)를 수평 방향, 예를 들면, X축 및 Y축 방향으로 이동시키기 위한 본딩 피커 구동부(144)를 포함할 수 있다.
상기 본딩 피커(142)는 상기 웨이퍼(20) 또는 반전 피커(132)로부터 상기 발광 소자 칩(30)을 픽업하기 위하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 일 예로서, 상기 본딩 피커(142)는, 상세히 도시되지는 않았으나, 공압 실린더 또는 모터와 볼 스크루 및 리니어 모션 가이드 등을 포함하는 직선 구동 장치를 이용하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 진공 흡착 방식으로 상기 발광 소자 칩(30)을 픽업할 수 있다.
상기 본딩 피커 구동부(144)는 상기 픽업된 발광 소자 칩(30)을 상기 기판(10) 상의 기 설정된 지점에 본딩하기 위하여 상기 본딩 피커(142)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 본딩 피커 구동부(144)는 리니어 모션 가이드와 모터 및 볼 스크루 등을 포함하는 직선 구동 장치들 또는 공압 실린더 등을 이용하여 구성될 수 있다. 일 예로서, 상기 도팅 부재 구동부(144)는 대략 2축 직교 좌표 로봇 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 제공부(110)의 상부에는 상기 기판(10) 상에 제공된 본딩 수지의 상태를 검사하기 위한 본딩 수지 검사용 비전 유닛(150)과 상기 기판(10)의 정렬 상태를 검사하기 위한 기판 검사용 비전 유닛(152)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 스테이지(102)의 상부에는 상기 웨이퍼(20)의 발광 소자 칩들(30)을 검사하기 위한 제1 발광 소자 칩 검사용 비전 유닛(154)이 배치될 수 있으며, 상기 본딩 유닛(140)의 하부에는 상기 본딩 유닛(140)에 의해 픽업된 발광 소자 칩(30)의 정렬 상태를 검사하기 위한 제2 발광 소자 칩 검사용 비전 유닛(156)이 배치될 수 있다.
특히, 상기 본딩 수지 검사용 비전 유닛(150)은 상기 본딩 수지 제공부(120)에 인접하도록 배치될 수 있으며, 상기 도팅 부재(122)에 의해 형성된 본딩 수지 도트들(14)의 상태를 검사하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 본딩 수지 도트들(14)이 정상적으로 형성되었는지 또는 상기 본딩 수지 도트들(14)이 기 설정된 지점에 형성되었는지 등을 검사할 수 있다.
한편, 상기 본딩 수지 검사용 비전 유닛(150)에 의해 상기 본딩 수지 도트(14)들의 검사 결과 불량 도트가 확인되거나 특정 지점에 본딩 수지 도트(14)가 형성되지 않은 경우, 상기와 같은 검사 결과는 공정 제어부(미도시)로 전송될 수 있으며, 상기 공정 제어부는 상기 불량이 확인된 지점에 대하여 상기 발광 소자 칩(30)의 본딩 작업이 이루어지지 않도록 상기 본딩 유닛(140)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기와 같이 일부 지점들에 발광 소자 칩(30)이 본딩되지 않은 경우 해당 기판(10)에 대한 재작업을 수행할 수 있으며, 이 경우 상기 공정 제어부는 상기 발광 소자 칩(30)이 본딩되지 않은 지점들에 대하여 도팅 단계를 선택적으로 수행하고, 상기 선택적으로 형성된 본딩 수지 도트들(14) 상에 발광 소자 칩들(30)이 선택적으로 본딩되도록 상기 본딩 수지 제공부(120) 및 상기 본딩 유닛(140)의 동작을 제어할 수 있다.
상기 기판 검사용 비전 유닛(152)은 상기 본딩 영역에서 상기 기판(10)의 정렬 상태를 검사하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 그리퍼(114)에 의한 상기 기판(10)의 이송 도중 발생될 수 있는 상기 기판(10)의 기울어진 정도, 예를 들면, X축에 대한 상기 기판(10)의 기울기를 검사할 수 있으며, 상기 기판(10)의 기울기에 따라 상기 본딩 유닛(140)은 상기 발광 소자 칩들(30)의 본딩 위치를 보정할 수 있다.
상기 제1 발광 소자 칩 검사용 비전 유닛(154)은 상기 웨이퍼(20)의 발광 소자 칩들(30)의 상태를 검사하기 위하여 사용될 수 있으며, 상기 제2 발광 소자 칩 검사용 비전 유닛(156)은 상기 본딩 피커(142)에 의해 픽업된 발광 소자 칩(30)의 정렬 상태, 예를 들면, 상기 픽업된 발광 소자 칩(30)의 중심 위치 및 기울기 등을 검사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 본딩 수지 검사용 비전 유닛(150)과 상기 기판 검사용 비전 유닛(152) 및 상기 제1 및 제2 발광 소자 칩 검사용 비전 유닛들(154,156)은 각각 비전 구동부들(미도시)에 의해 수평 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.
상기 비전 구동부들 각각은 리니어 모션 가이드와 모터 및 볼 스크루 등을 포함하는 직선 구동 장치들 또는 공압 실린더 등을 이용하여 구성될 수 있다. 일 예로서, 상기 비전 구동부들은 대략 2축 직교 좌표 로봇 형태로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 발광 소자 칩 본딩 장치(100)는, 도시되지는 않았으나, 상기 기판 제공부(110)의 상부에 배치되어 하방으로 불활성 가스를 제공하는 불활성 가스 제공부를 더 포함할 수 있다. 상기 불활성 가스는 상기 기판(10) 및 발광 소자 칩들(30)의 산화 방지 및/또는 불순물에 의한 오염을 방지하기 위하여 제공될 수 있다. 일 예로서, 상기 불활성 가스로는 질소 가스가 사용될 수 있으며, 상기 불활성 가스 제공부는 상기 불활성 가스를 분사하기 위한 팬 필터 유닛 및 상기 팬 필터 유닛과 연결되는 불활성 가스 소스 등을 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 칩 본딩 장치(100)는 다양한 형태의 본딩 공정들을 수행할 수 있다. 예를 들면, 먼저 일반적인 SMD 형태의 발광 소자들을 제조하기 위하여 본딩 수지 제공부(120)와 본딩 유닛(140)을 이용하여 본딩 공정이 수행될 수 있다. 이때, 상기 반전 유닛(130)은 상기 본딩 유닛(140)과의 간섭을 피하기 위하여 작업 영역으로부터 도피될 수 있다.
둘째, COB 형태의 발광 소자들을 제조하기 위하여 상기 본딩 수지 제공부(120)와 본딩 유닛(140)을 이용하여 본딩 공정이 수행될 수 있다. 이때, 상기 본딩 수지 제공부(120)에 의해 형성된 본딩 수지 도트들(14)은 상기 본딩 수지 검사용 비전 유닛(150)에 의해 검사될 수 있으며, 상기 기판(10)의 정렬 상태는 상기 기판 검사용 비전 유닛(152)에 의해 검사될 수 있다. 또한, 상기 발광 소자 칩(30)의 정렬 상태는 상기 제1 및 제2 발광 소자 칩 검사용 비전 유닛들(154,156)에 의해 검사될 수 있으며, 상기 기판(10)의 기울기 상태에 따라 상기 본딩 유닛(140)은 상기 발광 소자 칩(30)의 본딩 위치를 보정하여 본딩 공정을 수행할 수 있다. 특히, 상기 도팅 부재(122)와 상기 본딩 피커(142)가 각각 도팅 부재 구동부(124)와 본딩 피커 구동부(144)에 의해 X축 및 Y축 방향으로 위치 조절이 가능하므로 종래의 일반적인 본딩 장치에 비하여 본딩 정밀도가 크게 향상될 수 있으며, 또한 본딩 공정에 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있다.
셋째, 플립칩 형태의 발광 소자들을 제조하기 위하여 상기 반전 유닛(130)과 본딩 유닛(140)을 이용하여 본딩 공정이 수행될 수 있다. 이 경우 상기 본딩 수지 제공부(120)와 본딩 수지 검사용 비전 유닛(150)은 사용되지 않을 수 있다. 상기 반전 유닛(130)은 상기 웨이퍼(20)로부터 발광 소자 칩(30)을 픽업하여 180° 회전시킬 수 있으며, 상기 본딩 유닛(140)은 상기 반전 유닛(130)에 의해 반전된 발광 소자 칩(30)을 픽업하여 상기 기판(10) 상에 본딩할 수 있다. 이때, 상기 발광 소자 칩(30)의 본딩은 열압착 방식으로 수행될 수 있다.
넷째, 상기 반전 유닛(130)을 사용하지 않고 상기 본딩 유닛(140)이 직접 상기 발광 소자 칩(30)을 상기 웨이퍼(20)로부터 픽업하여 열압착 방식으로 상기 기판(10) 상에 본딩 공정을 수행할 수도 있다.
추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 발광 소자 칩 본딩 장치(100)를 이용하여 상기 기판(10) 상에 발광 소자 칩들(30)이 본딩된 후 즉 상기 기판(10) 상에 본딩된 발광 소자 칩들(30) 상에 형광체 필름을 부착하는 공정을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 스테이지(102) 상에는 복수의 형광체 필름들이 부착된 접착 시트가 제공될 수 있으며, 상기 본딩 유닛(140)은 상기 형광체 필름들을 하나씩 픽업하여 상기 발광 소자 칩들(30) 상에 부착시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 본딩 공정의 예들 이외에도 다양한 형태의 본딩 공정이 수행될 수 있으며, 특히 상술한 바와 같이 여러 가지 본딩 공정들과 형광체 필름 부착 공정을 하나의 장비에서 모두 수행할 수 있으므로 상기 발광 소자들에 대한 제조 비용이 크게 절감될 수 있다. 또한, 상기 본딩 수지 제공부(120)와 상기 본딩 유닛(140)이 각각 X축 및 Y축 방향으로 위치 조절이 가능하므로 본딩 정밀도가 크게 개선될 수 있으며 또한 상기 본딩 공정들을 수행하는데 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기판 20 : 웨이퍼
30 : 발광 소자 칩 100 : 발광 소자 칩 본딩 장치
102 : 스테이지 110 : 기판 제공부
112 : 가이드 레일 114 : 그리퍼
116 : 그리퍼 구동부 118A, 118B : 제1, 제2 매거진
119 : 히터 블록 120 : 본딩 수지 제공부
122 : 도팅 부재 124 : 도팅 부재 구동부
130 : 반전 유닛 132 : 반전 피커
134 : 반전 구동부 136 : 반전 피커 구동부
140 : 본딩 유닛 142 : 본딩 피커
144 : 본딩 피커 구동부 150 : 본딩 수지 검사용 비전 유닛
152 : 기판 검사용 비전 유닛
154, 156 : 제1, 제2 발광 소자 칩 검사용 비전 유닛

Claims (13)

  1. 발광 소자 칩들을 포함하는 웨이퍼를 지지하기 위한 스테이지;
    상기 스테이지와 인접하도록 배치되며, 상기 발광 소자 칩들이 본딩될 기판을 제공하기 위하여, 상기 기판의 양측 부위를 각각 지지하고 상기 기판을 수평 방향으로 안내하는 가이드 레일들과, 상기 가이드 레일들에 의해 지지된 기판을 파지하는 그리퍼 및 상기 그리퍼를 상기 수평 방향으로 이동시키는 그리퍼 구동부를 포함하는 기판 제공부;
    상기 기판 제공부의 상부에 배치되어 상기 기판 상에 본딩 수지를 제공하는 본딩 수지 제공부;
    상기 발광 소자 칩들 중 하나를 픽업하여 180° 회전시키는 반전 유닛;
    상기 발광 소자 칩들 중 하나 또는 상기 반전 유닛에 의해 반전된 발광 소자 칩을 픽업하여 상기 기판에 본딩하며 수평 방향으로 본딩 위치 조절이 가능하도록 구성된 본딩 유닛; 및
    상기 가이드 레일들 사이에 배치되고 상기 기판의 이동 중에 상기 기판을 가열하기 위하여 상기 가이드 레일들을 따라 연장하며 상기 발광 소자 칩들의 본딩 단계를 수행하는 동안 상기 기판을 지지하는 히터 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 칩 본딩 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판은 메탈 코어 인쇄회로기판인 것을 특징으로 하는 발광 소자 칩 본딩 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 본딩 수지 제공부는 상기 기판 상에 상기 본딩 수지를 도팅하기 위하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성된 도팅 부재와 상기 도팅 부재를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키기 위한 도팅 부재 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 칩 본딩 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 본딩 수지 제공부는 상기 기판의 소정 영역들 상에 복수의 본딩 수지 도트들을 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 칩 본딩 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반전 유닛은 상기 웨이퍼로부터 상기 발광 소자들 중 하나를 픽업하기 위하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성된 반전 피커와, 상기 반전 피커를 180° 회전시키는 반전 구동부 및 상기 반전 피커를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 반전 피커 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 칩 본딩 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 본딩 유닛은 상기 발광 소자 칩들 중 하나 또는 상기 반전 유닛에 의해 반전된 발광 소자 칩을 픽업하기 위하여 수직 방향으로 이동 가능하게 구성된 본딩 피커와 상기 본딩 피커를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 본딩 피커 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 칩 본딩 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 본딩 수지 제공부에 의해 상기 기판 상에 제공된 본딩 수지의 상태를 검사하기 위한 본딩 수지 검사용 비전 유닛과, 상기 웨이퍼의 발광 소자 칩들을 검사하기 위한 제1 발광 소자 칩 검사용 비전 유닛과, 상기 본딩 유닛에 의해 픽업된 발광 소자 칩의 정렬 상태를 검사하기 위한 제2 발광 소자 칩 검사용 비전 유닛과, 상기 기판의 정렬 상태를 검사하기 위한 기판 검사용 비전 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 칩 본딩 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 본딩 수지 검사용 비전 유닛과, 상기 제1 및 제2 발광 소자 칩 검사용 비전 유닛들과, 상기 기판 검사용 비전 유닛을 각각 수평 방향으로 이동시키기 위한 비전 구동부들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 칩 본딩 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 기판 상에 본딩된 발광 소자 칩들 상에 형광체 필름을 부착하기 위하여 상기 스테이지 상에는 복수의 형광체 필름들이 부착된 접착 시트가 제공되며, 상기 본딩 유닛은 상기 형광체 필름들을 하나씩 픽업하여 상기 기판 상에 본딩된 발광 소자 칩들 상에 부착시키는 것을 특징으로 하는 발광 소자 칩 본딩 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 기판 상으로 불활성 가스를 제공하는 불활성 가스 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 칩 본딩 장치.
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