KR102167268B1 - 불량 led 제거 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 기판에 배치된 다수의 LED 중 불량 LED를 제거하기 위한 장치에 있어서, 상기 LED 기판이 위치하는 메인 스테이지; 상기 LED 기판에 존재하는 불량 LED로 레이저를 조사하는 레이저 조사부; 상기 LED 기판과 상기 레이저 조사부 사이에 위치하며, 상기 레이저에 의해 가열된 불량 LED를 흡착 제거하는 LED 제거부; 및 상기 레이저 조사부와 상기 LED 제거부 사이에 연결되어 상기 레이저 조사부와 상기 LED 제거부 사이 공간을 밀폐하고, 유연성을 갖는 연결관; 을 포함하는 불량 LED 제거 장치에 관한 것이다.

Description

불량 LED 제거 장치{DEVICE FOR REMOVING DEFECTIVE LED}
본 발명은 불량 LED 제거 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 수리 공정에 필수로 포함되는 불량 LED의 제거 공정을 수행할 수 있는 불량 LED 제거 장치에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)는 전자가 많은 N형 반도체와 정공이 많은 P형 반도체를 접합한 것으로서, 이 반도체에 순방향 전압을 인가하면 전자와 정공이 이동하여 접합부에서 재결합하고 이러한 재결합 에너지가 빛이 되어 방출된다.
LED는 낮은 소비전력, 긴 수명, 고효율, 극소형의 크기, 순간 점등, 넓은 작동 온도 범위, 높은 내충격 및 내진동 특성, 자외선 및 적외선의 미발생, 필터없이 높은 색채도의 구현, 수은 미발생 등의 고유한 장점을 가지고 있으며, 또한 생산적인 측면에서도 기존의 LCD, OLED 디스플레이(Display) 보다 구성적인 측면에서 많이 단순화되어 있다.
종래에는 이러한 LED를 해상도가 높지 않은 옥외 광고판이나 조명용으로만 사용하고 있었으나, 공정기술 및 초 정밀 장비의 구현으로 아주 작은 미니(Mini) 또는 마이크로(Micro) 단위의 초소형 LED 칩(Chip)을 생산할 수 있게 되었고, 품질적인 문제를 개선하면서 기존에 사용하고 있는 LCD나 OLED 디스플레이보다 많은 장점이 있어 디스플레이 외 많은 어플리케이션으로 제품 개발이 진행되고 있다.
초소형 LED는 OLED와 비슷하지만 무기질 재료를 사용하며, 자발광 소자이기 때문에 별도의 배면광이나 액정층, 편광판이 불필요하다. 또한, 광변환 효율이 높아 저전력 디스플레이에 대한 활용 가능성이 높으며, OLED의 유기 성분이나 전통적인 LCD의 액정층에 비해 번인(burn-in) 현상에 대해 걱정할 필요가 없다. 또한, 화면의 전환 속도 역시 기존 LCD, OLED 디스플레이에 비해 월등하며, 작은 크기에 초고해상도, 초고속 전환 속도까지 결합된 초소형 LED는 VR 및 AR 헤드셋에 적합하다.
다만, 상술한 장점에도 불구하고 현재 기술로 기존 디스플레이 사이즈와 같이 다양한 제품을 생산하기 위해서는 기존 디스플레이 보다 높은 비용이 발생한다. 이는 아직 대량으로 생산을 하는 공장이나 공정이 최적화되지 않았기 때문이다.
LED 패널에 불량 LED가 발생된 경우 이를 수리(repair)하기 위해서는 해당 불량 LED를 제거하는 공정이 필수적으로 수반된다.
다만, 기존의 제거 방법은 불량 LED 제거 공정 시 열풍을 가열원으로 사용함으로써, 열적 손상이 불량 LED 외 양품 LED 및 PCB(Printed Circuit Board) 등 불필요한 부분까지 가해지게 되어 추가적인 공정 품질 문제를 야기하고 있는 실정이다.
본 발명은 레이저를 가열원으로 사용함으로써 공정 시간 단축 및 열적 손상을 최소화할 수 있는 불량 LED 제거 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 레이저 조사부와 LED 제거부 사이에 유연성을 갖는 연결관을 설치함으로써, LED 제거부의 위치 변동 시에도 밀폐를 유지할 수 있는 불량 LED 제거 장치를 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이미지 센서를 이용하여 레이저 조사부와 LED 제거부의 정렬이 가능한 불량 LED 제거 장치를 제공하기 위함이다.
본 발명의 실시예에 의한 불량 LED 제거 장치는, LED 기판에 배치된 다수의 LED 중 불량 LED를 제거하기 위한 장치로서, 상기 LED 기판이 위치하는 메인 스테이지, 상기 LED 기판에 존재하는 불량 LED로 레이저를 조사하는 레이저 조사부, 상기 LED 기판과 상기 레이저 조사부 사이에 위치하며, 상기 레이저에 의해 가열된 불량 LED를 흡착 제거하는 LED 제거부, 및 상기 레이저 조사부와 상기 LED 제거부 사이에 연결되어 상기 레이저 조사부와 상기 LED 제거부 사이 공간을 밀폐하고, 유연성을 갖는 연결관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 LED 제거부는, 상단 개구부 및 하단 개구부를 포함하는 몸체부, 및 상기 몸체부의 하단 개구부와 연결되어 상기 불량 LED와 흡착되는 흡착 노즐을 포함하고, 상기 레이저 조사부에 의해 조사되는 레이저는, 상기 연결관의 내부, 상기 몸체부의 상단 개구부, 하단 개구부, 흡착 노즐을 통하여 상기 불량 LED에 도달되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED 제거부는, 상기 레이저가 투과 가능한 물질로 형성되어 상기 상단 개구부에 위치하는 투과부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 불량 LED 제거 장치는, 상기 LED 제거부의 하측에 위치하며, 상기 레이저 조사부와 상기 LED 제거부의 정렬을 위한 이미지 센서를 더 포함하고, 상기 LED 제거부는, 상기 레이저 조사부와의 정렬을 위하여 이동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이미지 센서는, 상기 메인 스테이지 상에 위치하거나 별도의 독립적인 공간에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 불량 LED 제거 장치는, 상기 메인 스테이지 상에 형성되어, 상기 LED 기판이 안착되는 한 쌍의 기판 지지부를 더 포함하고, 상기 기판 지지부에는, 상기 LED 기판의 안착 여부를 감지하기 위한 기판 감지 센서가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 한 쌍의 기판 지지부는, 상기 LED 기판의 크기에 따라 간격이 가변되며, 안착된 LED 기판의 흡착 고정을 위한 흡착공을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 불량 LED의 높이를 측정하기 위한 높이측정 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 불량 LED의 제거 공정 시 발생되는 가스 및 분진을 포집하여 배출하기 위해 설치되는 배기 후드를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 LED 제거부의 위치를 조정하기 위한 위치 조정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 레이저를 가열원으로 사용함으로써 공정 시간 단축 및 열적 손상을 최소화할 수 있는 불량 LED 제거 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 레이저 조사부와 LED 제거부 사이에 유연성을 갖는 연결관을 설치함으로써, LED 제거부의 위치 변동 시에도 밀폐를 유지할 수 있는 불량 LED 제거 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 이미지 센서를 이용하여 레이저 조사부와 LED 제거부의 정렬이 가능한 불량 LED 제거 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 기판을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 불량 LED 제거 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 조사부, 연결관 및 LED 제거부를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 단면을 표시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 제거부를 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 의한 메인 스테이지 및 기판 지지부를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 조사 영역과 흡착 영역을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 위치 조정부를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 불량 LED 제거 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 제거부를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 불량 LED 제거 장치를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명과 관련된 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. "연결", "결합" 또는 "접속"의 경우, 물리적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것뿐만 아니라 필요에 따라 전기적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것으로 이해될 수 있다.
본 명세서에 기재된 "~부(유닛)", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주 기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 불량 LED 제거 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 기판을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면 LED 기판(50) 상에는 다수의 LED(51)가 배치될 수 있다. 다수의 LED(51)는 각각 칩(Chip) 형태로 구현되며, 도전성 본딩재(52)를 통해 LED 기판(50) 상에 부착될 수 있다.
도전성 본딩재(52)는 도전성을 갖는 다양한 본딩 소재로 구현될 수 있으며, 예를 들어, ACF(Anisotropically Conductive Film), ACA(Anisotropically Conductive Adhesive), 솔더(solder), 페이스트(paste), 레진(resin) 등이 도전성 본딩재(52)로 채용될 수 있다.
이때, 별도의 검사 공정을 통하여 다수의 LED(51) 중 일부는 불량 LED(54)로 검출될 수 있으며, 불량이 발생된 LED 기판(50)에 대한 리페어를 진행하기 위해서는 해당 불량 LED(54)를 제거하는 공정이 필수적으로 수반되어야 한다.
예를 들어, 불량 LED(54)는 정상 LED와 비교하여 이상 휘도를 가질 수 있다. 이때, 이상 휘도는 특정 기준 휘도보다 낮은 휘도로 정의될 수 있으며, LED가 비발광하여 암점을 나타내는 경우도 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 불량 LED 제거 장치를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 조사부, 연결관 및 LED 제거부를 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3의 단면을 표시한 도면이다.
불량 LED 제거 장치(100)는 LED 기판(50)에 배치된 다수의 LED(51) 중 불량 LED(54)를 제거하기 위한 장치이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 불량 LED 제거 장치(100)는 메인 스테이지(110), 레이저 조사부(120), LED 제거부(130), 연결관(150), 높이측정 센서(160), 이미지 센서(201, 202), 및 배기 후드(210)를 포함할 수 있다.
메인 스테이지(110)는 제1 방향(예를 들어, X축 방향) 및 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)으로 이동 가능하도록 제1 본체부(101)에 설치될 수 있으며, 또한 수평 상태를 유지한 상태로 회전 가능하도록 제1 본체부(101)에 설치될 수 있다.
이러한 메인 스테이지(110) 상에는 LED 기판(50)이 위치할 수 있다.
예를 들어, LED 기판(50)은 별도의 이송 로봇(미도시) 등에 의하여 불량 LED(54)의 검출을 수행하는 별도의 검사 장치(미도시)로부터 불량 LED 제거 장치(100)의 메인 스테이지(110)로 이송될 수 있다.
또한, 메인 스테이지(110) 상에는 LED 기판(50)의 안착 및 고정을 돕기 위한 한 쌍의 기판 지지부(121, 122)가 형성될 수 있다.
기판 지지부(121, 122)는 LED 기판(50)의 양 끝단이 각각 안착 및 고정될 수 있도록 소정 거리 이격되어 위치할 수 있다.
LED 기판(50)이 메인 스테이지(110)에 위치되면, 레이저 조사부(120)가 LED 기판(50)에 존재하는 불량 LED(54)로 레이저를 조사할 수 있다.
이때, 레이저 조사부(120)로부터 발생된 레이저는 하측에 위치한 연결관(150) 및 LED 제거부(130)를 통과하여 불량 LED(54)의 상부면으로 입사될 수 있다.
이에 따라 불량 LED(54)는 레이저의 열 에너지에 의해 가열될 수 있으며, 불량 LED(54)의 하측에 위치한 도전성 본딩재(52)는 불량 LED(54)로부터 전달되는 열에 의해 용융될 수 있다. 즉, 불량 LED(54)의 도전성 본딩재(52)는 레이저 조사부(120)에 의한 가열 공정에 의해 경화가 풀린 상태가 되므로, 추후 LED 제거부(130)는 불량 LED(54)를 용이하게 제거할 수 있다.
레이저의 종류는 매질에 따라 고체(루비 레이저(Ruby Laser), Nd: YAG 레이저, Ti: Sapphire 레이저, 광섬유 레이저 등), 기체(탄산가스 레이저, 헬륨-네온 레이저, 아르곤 이온 레이저, 엑시머 레이저 등), 기타(색소 레이저, 자유전자 레이저)로 분류되며, 발진 종류에 따라 연속파 레이저, 펄스파 레이저로 구분될 수 있다. 또한, 파장의 종류에 따라 가시광선, 자외선, 적외선, X-Ray로 구분될 수 있다.
레이저 조사부(120)에 의한 가열 공정에서는 대상물의 특성 및 필요 에너지의 양에 따라 특정한 파장대 및 파워를 갖는 레이저가 선택되어 사용될 수 있다.
또한, 레이저 조사부(120)는 레이저를 발생시키는 광원뿐만 아니라 상기 광원에서 발생된 레이저를 불량 발생 영역에 국부적으로 조사시키기 위한 광학 헤드를 추가적으로 구비할 수 있다. 광학 헤드의 경우 불량 발생 영역 또는 제품의 형상, 공정의 특수성에 따라 레이저 빔(LASER Beam)의 모양을 원형 또는 사각형 등 다양한 모양으로 변형시킬 수 있는 구조로 설계될 수 있으며, 이에 따라 불필요한 부분의 소손을 방지하고 에너지 사용의 극대화 및 공정 효율을 높일 수 있다. 또한, 광학 헤드는 불량 발생 영역 또는 제품의 형상, 공정의 특수성에 따라 하나 또는 복수개를 설치하여 다양한 공정 조건에 대응할 수 있도록 설계될 수 있다.
LED 제거부(130)는 LED 기판(50)과 레이저 조사부(120) 사이에 위치하여, 레이저 조사부(120)의 레이저에 의해 가열된 불량 LED(54)를 흡착 제거할 수 있다.
예를 들어, LED 제거부(130)는 검사 장치로부터 전달받은 불량 LED(54)의 위치 정보를 이용하여 불량 LED(54)의 위치를 파악할 수 있으며, 이를 통해 불량 LED(54)의 상측으로 이동 가능하다. 또한, LED 제거부(130)는 불량 LED(54) 측으로 하강하여 불량 LED(54)의 상부면과 접촉할 수 있으며, 불량 LED(54)로 흡착력을 제공할 수 있다. 그 후, LED 제거부(130)는 불량 LED(54)를 흡착한 상태로 상승함으로써 상기 불량 LED(54)를 LED 기판(50)으로부터 제거할 수 있다.
이러한 LED 제거부(130)는 몸체부(131) 및 흡착 노즐(132)을 포함할 수 있다.
몸체부(131)는 상단 개구부(310)와 하단 개구부(320)를 포함하는 통 형상을 가질 수 있다.
몸체부(131)에는 진공 배관(133)이 형성되어 흡착 노즐(132)에 흡착력을 부여하기 위한 진공압을 형성할 수 있다. 또한, 몸체부(131)에는 진공을 파기하기 위한 별도의 배관이 추가 형성될 수 있으며, 진공의 파기 또는 퍼지(pudge)에는 밸브 개폐 방식 또는 압축 공기 방식을 사용할 수 있다.
한편, LED 제거부(130)에서 사용되는 진공압은 하우스 진공(house vacuum) 또는 진공 이젝터(vacuum ejector)에 의하여 구현될 수 있다.
흡착 노즐(132)은 몸체부(131)의 하단 개구부(320)와 연결되어 진공을 통한 흡착력을 가질 수 있으며, 이에 따라 불량 LED(54)와 흡착될 수 있다.
흡착 노즐(132)의 형상 및 크기는 제품의 형상, 레이저 빔의 형상 등에 따라 달리 설계될 수 있으며, 레이저와의 간섭을 피하기 위한 구조를 가질 수 있다.
일례로, 레이저 조사부(120)로부터 제공된 레이저는 몸체부(131)의 상단 개구부(310), 내부 공간(330), 및 하단 개구부(320)를 통과하고, 흡착 노즐(132)의 내부를 거쳐 최종적으로 불량 LED(54)에 도달될 수 있다.
연결관(150)은 레이저 조사부(120)와 LED 제거부(130) 사이에 연결되어 레이저 조사부(120)와 LED 제거부(130)의 사이 공간을 밀폐할 수 있다.
즉, 레이저 조사부(120)와 LED 제거부(130) 사이에 연결관(150)이 구비되지 않는 경우에는 LED 제거부(130)의 진공 상태가 이루어지지 않으므로, 정상적인 LED 제거부(130)의 구동을 위해서는 레이저 조사부(120)와 LED 제거부(130)의 사이 공간을 밀폐하는 연결관(150)이 구비되는 것이 바람직하다.
또한, LED 제거부(130)는 레이저 조사부(120)와의 정렬(alignment)을 위하여 위치가 미세 조정될 수 있으므로, 연결관(150)은 유연성(flexibility)을 갖는 것이 바람직하다.
일례로, 연결관(150)은 합성 수지 또는 금속(metal) 재질로 형성될 수 있으며, 또한 주름을 갖는 주름관 형태 또는 벨로스(bellows) 형태로 구현될 수 있다.
따라서, 레이저 조사부(120)로부터 제공된 레이저는 연결관(150)의 내부를 통과하여 LED 제거부(130)로 제공될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 해당 레이저는 LED 제거부(130)를 통과하여 불량 LED(54)에 도달할 수 있다.
레이저 조사부(120)와 LED 제거부(130)는 LED 기판(50) 상으로 이동하여 해당 공정을 수행할 수 있도록 제1 방향(예를 들어, X축 방향) 및 제3 방향(예를 들어, Z축 방향)으로 이동 가능하도록 제2 본체부(102)에 설치될 수 있다.
예를 들어, 제2 본체부(102)에는 제1 방향으로 이동 가능한 제1 이동부(104)가 설치되고, 제1 이동부(104)에는 제1 연결부(106)가 결합될 수 있다. 또한, 제1 연결부(106)에는 제3 방향으로 이동 가능한 제2 이동부(108)가 설치될 수 있으며, 상기 제2 이동부(108)에 레이저 조사부(120)와 LED 제거부(130)가 설치될 수 있다.
레이저 조사부(120)와 제2 이동부(108) 사이에는 레이저 조사부(120)의 고정 설치를 위한 제1 브라켓(220)이 설치될 수 있다.
또한, LED 제거부(130)와 위치 조정부(250) 사이에는 제2 브라켓(230)이 설치될 수 있다.
위치 조정부(250)는 LED 제거부(130)의 위치를 조정하는 역할을 수행할 수 있으며, 일례로 제1 방향(예를 들어, X축 방향), 제2 방향(예를 들어, Y축 방향), 및 회전 이동을 수행할 수 있다.
위치 조정부(250)의 이동에 대응하여 제2 브라켓(230)이 이동될 수 있으며, 이에 따라 LED 제거부(130)의 위치가 조정될 수 있다.
예를 들어, 위치 조정부(250)는 제1 브라켓(220) 및/또는 제2 이동부(108)에 설치될 수 있다.
높이측정 센서(160)는 LED 기판(50) 및/또는 불량 LED(54)의 높이를 측정하기 위하여 사용될 수 있다.
레이저 조사부(120)의 경우 불량 LED(54)의 상측으로 이동하여 레이저를 조사함으로써 가열 공정을 수행할 수 있다. 이때, 레이저 조사부(120)에 의한 가열 공정은 레이저 조사부(120)와 불량 LED(54) 사이의 수직 거리가 중요하다. 레이저 조사부(120)와 불량 LED(54) 사이의 수직 거리를 정확히 제어하여야만 불량 LED(54) 이외의 다른 LED(51)의 손상을 방지할 수 있기 때문이다.
이를 위하여, 높이측정 센서(160)는 불량 LED(54)의 높이를 측정할 수 있으며, 레이저 조사부(120)는 높이측정 센서(160)에 의해 측정된 불량 LED(54)의 높이로부터 기설정된 기준 거리만큼 이격된 지점에 위치한 상태로 가열 동작을 수행할 수 있다.
또한, LED 제거부(130) 역시 높이측정 센서(160)에 의해 측정된 불량 LED(54)의 높이를 참고하여 하강함으로써, 불량 LED(54)를 정확히 흡착할 수 있다.
또한, 높이측정 센서(160)가 LED 기판(50) 상으로 이동하여 LED 기판(50)의 높이를 측정할 수 있도록 상기 높이측정 센서(160)는 제1 방향(예를 들어, X축 방향) 및 제3 방향(예를 들어, Z축 방향)으로 이동 가능하도록 제2 본체부(102)에 설치될 수 있다. 이때, 높이측정 센서(160)의 설치 방식은 레이저 조사부(120) 및 LED 제거부(130)와 동일할 수 있다.
높이측정 센서(160)는 거리를 측정 가능한 다양한 방식으로 구현될 수 있는데, 예를 들어 적외선 등과 같은 광학적 방식, 초음파 방식 등을 사용할 수 있으며, 통상의 거리측정 센서 또는 높이측정 센서 등이 사용될 수 있다.
한편, 불량 LED 제거 장치(100)에는 불량 LED(54)의 제거 공정 시 발생되는 가스 및 분진을 포집하여 배출하기 위해 설치되는 배기 후드(210)를 더 포함할 수 있다.
배기 후드(210)는 레이저 조사부(120), 연결관(150), 및 LED 제거부(130)의 적어도 일부를 커버하는 형태로 설치될 수 있으며, 가스 및 분진 등이 배출되기 위한 배기 배관(220)을 구비할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 제거부를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 제거부(130)는 투과부(340)를 추가적으로 구비할 수 있다.
투과부(340)는 몸체부(131)의 상단 개구부(310)에 설치되어 상단 개구부(310)에 대한 밀폐를 수행할 수 있다.
다만, 이 경우에도 레이저 조사부(120)로부터 방출되는 레이저가 투과부(340)를 투과하여 불량 LED(54)에 도달하여야 하므로, 상기 투과부(340)는 레이저가 투과 가능한 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 투과부(340)는 유리 또는 석영(quartz) 재질로 이루어질 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 즉, 투과부(340)는 레이저가 투과 가능한 소정의 투명도를 갖는 다양한 재질로 구현될 수 있다.
LED 제거부(130)가 투과부(340)를 추가적으로 구비하는 경우, 연결관(150)과 함께 이중 밀폐의 효과를 가질 수 있으며, 필요에 따라 연결관(150)의 설치를 생략할 수 있어 불량 LED 제거 장치(100)의 구조를 보다 간략화 할 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 의한 메인 스테이지 및 기판 지지부를 나타낸 도면이다.
도 6를 참조하면, 기판 지지부(121, 122)는 다양한 크기의 LED 기판(50)이 안착될 수 있도록 LED 기판(50)의 크기에 따라 기판 지지부(121, 122) 사이의 간격(D)이 가변될 수 있는 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 기판 지지부(121, 122) 중 적어도 어느 하나가 이동함으로써, 상기 간격(D)을 가변시킬 수 있다.
또한, 기판 지지부(121, 122)의 각 상단부에는 LED 기판(50)의 안착 여부를 감지하기 위한 기판감지 센서(123) 및 안착된 LED 기판(50)의 흡착 고정을 위한 흡착공(125)이 추가 구비될 수 있다.
즉, 불량 LED 제거 장치(100)는 기판감지 센서(123)를 통하여 기판 지지부(121, 122) 상에 LED 기판(50)이 위치하였는지 여부를 감지할 수 있으며, LED 기판(50)이 감지된 경우 흡착공(125)을 통해 공기를 흡입함으로써 LED 기판(50)을 흡착 고정할 수 있다.
기판감지 센서(123)의 경우 한 쌍의 기판 지지부(121, 122) 각각에 설치되거나, 기판 지지부(121, 122) 중 어느 하나에만 설치될 수도 있다.
또한, 기판감지 센서(123)는 다양한 방식으로 구현될 수 있는데, 기계적 방식, 광학적 방식, 음파 방식, 전자기 방식 등을 사용할 수 있으며, 통상의 근접 센서 또는 접촉 센서 등이 사용될 수 있다.
흡착공(125)의 경우 LED 기판(50)의 양단을 모두 고정하기 위하여, 기판 지지부(121, 122)의 각각에 설치되는 것이 바람직하며, LED 기판(50)의 크기에 따라 기판 지지부(121, 122) 각각에는 복수개의 흡착공(125)이 형성될 수 있다.
또한, 불량 LED 제거 장치(100)에는 흡착공(125)을 통한 공기 흡입을 위하여 별도의 에어 펌프 또는 진공 펌프가 구비될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 조사 영역과 흡착 영역을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 위치 조정부를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 레이저 조사부(120)에 의해 방출된 레이저는 불량 LED(54)의 레이저 조사 영역(R1)에 조사될 수 있다.
이때, 레이저 조사 영역(R1)의 형태는 원형(도 7(a) 참고) 또는 사각형(도 7(b)) 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.
LED 제거부(130)의 흡착 노즐(132)은 불량 LED(54)의 흡착 영역(R2)에 소정의 흡착력을 제공할 수 있다. 이때, 흡착 영역(R2)의 형태는 흡착 노즐(132)의 말단 형상에 따라 다르게 구현될 수 있으며, 원형(도 7(a) 참고) 또는 사각형(도 7(b)) 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.
또한, 흡착 영역(R2)은 레이저 조사 영역(R1)에 비하여 넓은 크기를 가질 수 있다.
레이저에 의해 도전성 본딩재(52)의 접착력이 약화된 이후 다시 복원되는 시간이 상당히 짧으므로, 레이저 조사 공정과 LED 제거 공정을 동시에 진행하는 것이 불량 LED(54)를 보다 안정적으로 제거할 수 있다.
한편, 레이저 조사 영역(R1)과 흡착 영역(R2)의 중심이 일치하여야 불량 LED 제거 공정의 정확도가 높아질 수 있다.
이를 위하여 레이저 조사부(120)와 LED 제거부(130)의 정렬을 위한 얼라인 공정이 진행되는 것이 바람직하며, 해당 공정을 위한 적어도 하나의 이미지 센서(201, 202)가 LED 제거부(130)의 하측에 설치될 수 있다.
예를 들어, 제1 이미지 센서(201)는 메인 스테이지(110) 상에 설치될 수 있으며, LED 기판(50)이 메인 스테이지(110)에 위치하지 않은 상태에서 LED 제거부(130)의 흡착 노즐(132)을 촬영함으로써 레이저 조사부(120)로부터 방출된 레이저가 흡착 노즐(132)의 중심에 위치하는지 여부를 검출할 수 있다.
또한, 제2 이미지 센서(202)는 메인 스테이지(110)가 아닌 별도의 독립적인 공간에 설치될 수 있으며, 레이저 조사부(120)와 LED 제거부(130)가 제2 이미지 센서(202)의 상측으로 이동한 상태에서 LED 제거부(130)의 흡착 노즐(132)을 촬영함으로써 레이저 조사부(120)로부터 방출된 레이저가 흡착 노즐(132)의 중심에 위치하는지 여부를 검출할 수 있다.
이미지 센서(201, 202)에 의하여 레이저의 중심과 흡착 노즐(132)의 중심 사이의 오차를 측정할 수 있으므로, 불량 LED 제거 장치(100)는 해당 오차를 제거하기 위해 위치 조정부(250)의 이동량을 제어하여 LED 제거부(130)의 위치를 조절할 수 있다.
도 2에서는 설명의 편의를 위하여 두 개의 이미지 센서(201, 202)를 동시에 표시하였으나, 제1 이미지 센서(201)와 제2 이미지 센서(202)가 반드시 함께 구비되어야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 하나의 이미지 센서만 구비될 수도 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 위치 조정부(250)는 LED 제거부(130)의 위치를 조정하는 역할을 수행할 수 있다. 도 8을 참조하면, 위치 조정부(250)는 정밀 구동 스테이지로 구현될 수 있다.
정밀 구동 스테이지(250)는 리드 프레임(lead frame)이나 마스크(mask), 반도체 회로 등의 반도체 부품뿐만 아니라, 광학기기, 전기/전자기기, 각종 기계요소에 대해 틸팅각이나 이동위치를 정밀하게 미세 조정하여 위치 결정을 제어하는 장치이다.
예를 들어, 정밀 구동 스테이지(250)는 제1 방향(예를 들어, X축 방향)으로 이동 가능한 제1 스테이지(251), 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)으로 이동 가능한 제2 스테이지(252), 및 회전 가능한 회전부(253)를 포함할 수 있다.
LED 제거부(130)에 연결된 제2 브라켓(230)은 이러한 정밀 구동 스테이지(250)에 의하여 제1 방향, 제2 방향, 및 회전 이동이 가능하며, 이에 따라 LED 제거부(130)의 위치가 정밀하게 조정될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 불량 LED 제거 장치를 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 제거부를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 의한 불량 LED 제거 장치(100')에 대하여 설명하도록 하며, 상술한 실시예와 차이나는 구성을 중심으로 설명을 진행하도록 한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 불량 LED 제거 장치(100')는 그립퍼(Gripper) 방식의 LED 제거부(500)를 포함할 수 있다.
LED 제거부(500)는 바디부(510)와 핑거부(520)를 포함할 수 있다. 이때, 바디부(510)는 위치 조정부(450)와 연결될 수 있으며, 위치 조정부(450)는 제3 브라켓(430)에 고정 설치될 수 있다.
제3 브라켓(430)은 제2 이동부(108)로부터 하측 방향으로 경사진 형태를 가지며 연장될 수 있으며, 상기 제3 브라켓(430)의 말단부에 위치 조정부(450)가 설치될 수 있다.
위치 조정부(450)는 LED 제거부(500)의 위치를 조정하기 위한 것으로서, 앞서 설명한 위치 조정부(250)와 동일한 기능 및 구조를 가질 수 있다.
바디부(510)는 위치 조정부(450)에 연결되며, 핑거부(520)를 지지하는 몸체로서의 역할을 수행할 수 있다.
본 실시예에서는 제3 브라켓(430), 위치 조정부(450), 및 바디부(510)가 경사진 형태로 설치되며, 또한 바디부(510)로부터 연장된 핑거부(520) 역시 경사진 형태로 설치될 수 있다.
핑거부(520)는 불량 LED(54)를 클램핑(clamping)하여 들어올리는 역할을 수행하는 것으로, 불량 LED(54)의 양측과 각각 밀착되도록 한 쌍으로 이루어진다.
불량 LED(54) 상의 레이저 조사 영역(R1)에 레이저가 조사되어 불량 LED(54)의 도전성 본딩재(52)의 접착력이 약화되면, LED 제거부(500)는 핑거부(520)를 통해 불량 LED(54)를 파지하고, 불량 LED(54)를 파지한 상태에서 상승함으로써 LED 기판(50)으로부터 불량 LED(54)를 제거할 수 있다.
또한, 핑거부(520)는 각각 제1 핑거(521)와 제2 핑거(522)로 이루어지며, 상기 제1 핑거(521)와 상기 제2 핑거(522)는 서로 다른 폭으로 설정될 수 있다.
제1 핑거(521)는 불량 LED(54)와 접촉되는 부분으로서 LED 기판(50)에 배치된 LED(51)의 간격보다 작은 폭(d1)으로 설정되어야 하며, 제2 핑거(522)는 제1 핑거(521)를 지지하기 위한 부분으로서 제1 핑거(521)보다 넓은 폭(d2)으로 설정될 수 있다.
별도의 도시를 생략하였으나, 본 실시예에서도 불량 LED(54)의 제거 공정 시 발생되는 가스 및 분진을 포집하여 배출하기 위해 설치되는 배기 후드(210)가 설치될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 불량 LED 제거 장치를 나타낸 도면이다.
도 11을 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 불량 LED 제거 장치(100'')에서는 제3 브라켓(430')이 제2 이동부(108)로부터 수평 방향으로 따라 연장될 수 있다. 이에 따라, 위치 조정부(450')와 LED 제거부(500')의 바디부(510')도 수평 방향으로 설치될 수 있다.
또한, 제2 핑거(522') 역시 바디부(510')로부터 수평 방향으로 연장되는 형태로 설치될 수 있으며, 제1 핑거(521')는 제2 핑거(522')로부터 하측 방향으로 연장되는 형태로 설치될 수 있다.
이에 따라, LED 제거부(500)는 불량 LED(54)의 양측에 수직 방향으로 배치되는 한 쌍의 제1 핑거(521')를 통해 불량 LED(54)를 파지할 수 있으며, 불량 LED(54)를 파지한 상태에서 상승함으로써 LED 기판(50)으로부터 불량 LED(54)를 제거할 수 있다.
본 실시예에서도 제1 핑거(521')와 제2 핑거(522')는 서로 다른 폭으로 설정될 수 있으며, 일례로 제1 핑거(521')는 LED 기판(50)에 배치된 LED(51)의 간격보다 작은 폭으로 설정되고, 제2 핑거(522)는 제1 핑거(521')보다 넓은 폭으로 설정될 수 있다.
앞서 설명한 실시예에서 제1 브라켓(220)과 제3 브라켓(430, 430') 중 어느 하나 또는 모두는 상하 이동 가능한 구조를 가질 수 있으며, 이 경우 레이저 조사부(120)와 LED 제거부(500, 500')의 위치 간격을 조정할 수 있어 항상 균일한 공정을 진행할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이지 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
50: LED 기판
51: LED
52: 도전성 본딩재
54: 불량 LED
100: 불량 LED 제거 장치
110: 메인 스테이지
120: 레이저 조사부
130: LED 제거부
150: 연결관
160: 높이측정 센서
201, 202: 이미지 센서
210: 배기후드

Claims (10)

  1. LED 기판에 배치된 다수의 LED 중 불량 LED를 제거하기 위한 장치에 있어서,
    제1 본체부;
    상기 제1 본체부에 설치되며, 상기 LED 기판이 위치하는 메인 스테이지;
    제2 본체부;
    상기 제2 본체부에 설치되며 X축 방향으로 이동 가능한 제1 이동부;
    상기 제1 이동부에 결합되는 제1 연결부;
    상기 제1 연결부에 설치되며 Z축 방향으로 이동 가능한 제2 이동부;
    상기 LED 기판에 존재하는 불량 LED로 레이저를 조사하는 레이저 조사부;
    상기 레이저 조사부를 상기 제2 이동부에 고정 설치하는 제1 브라켓;
    상기 LED 기판과 상기 레이저 조사부 사이에 위치하며, 상기 레이저에 의해 가열된 불량 LED를 흡착 제거하는 LED 제거부;
    상기 LED 제거부의 위치를 조정하기 위한 위치 조정부;
    상기 LED 제거부와 상기 위치 조정부 사이에 설치되며, 상기 위치 조정부에 대응하여 상기 LED 제거부의 위치를 조정하는 제2 브라켓; 및
    상기 레이저 조사부와 상기 LED 제거부 사이에 연결되며 상기 레이저 조사부와 상기 LED 제거부 사이 공간을 밀폐하여 진공 상태가 이루어지도록 하고, 유연성을 갖는 연결관; 을 포함하며,
    상기 연결관은 주름을 갖는 벨로스(bellows) 형태인 것을 특징으로 하는 불량 LED 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 LED 제거부는,
    상단 개구부 및 하단 개구부를 포함하는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 하단 개구부와 연결되어 상기 불량 LED와 흡착되는 흡착 노즐; 을 포함하고,
    상기 레이저 조사부에 의해 조사되는 레이저는, 상기 연결관의 내부, 상기 몸체부의 상단 개구부, 하단 개구부, 흡착 노즐을 통하여 상기 불량 LED에 도달되는 것을 특징으로 하는 불량 LED 제거 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 LED 제거부는,
    상기 레이저가 투과 가능한 물질로 형성되어 상기 상단 개구부에 위치하는 투과부; 를 더 포함하는 불량 LED 제거 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 불량 LED 제거 장치는,
    상기 LED 제거부의 하측에 위치하며, 상기 레이저 조사부와 상기 LED 제거부의 정렬을 위한 이미지 센서; 를 더 포함하고,
    상기 LED 제거부는, 상기 레이저 조사부와의 정렬을 위하여 이동되는 것을 특징으로 하는 불량 LED 제거 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이미지 센서는,
    상기 메인 스테이지 상에 위치하거나 별도의 독립적인 공간에 위치하는 것을 특징으로 하는 불량 LED 제거 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 불량 LED 제거 장치는,
    상기 메인 스테이지 상에 형성되어, 상기 LED 기판이 안착되는 한 쌍의 기판 지지부; 를 더 포함하고,
    상기 기판 지지부에는, 상기 LED 기판의 안착 여부를 감지하기 위한 기판 감지 센서가 구비된 것을 특징으로 하는 불량 LED 제거 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판 지지부는,
    상기 LED 기판의 크기에 따라 간격이 가변되며, 안착된 LED 기판의 흡착 고정을 위한 흡착공을 구비한 것을 특징으로 하는 불량 LED 제거 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 불량 LED의 높이를 측정하기 위한 높이측정 센서; 를 더 포함하는 불량 LED 제거 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 불량 LED의 제거 공정 시 발생되는 가스 및 분진을 포집하여 배출하기 위해 설치되는 배기 후드; 를 더 포함하는 불량 LED 제거 장치.
  10. 삭제
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