KR102206275B1 - 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치 - Google Patents

소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치에 관한 것이다. 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치는 기판으로부터 리워킹이 되어야 하는 엘이디 소자를 분리시켜 제거하고, 새로운 엘이디 소자에 솔더링 크림을 인가하여 접착시키는 리워킹 모듈(13a, 13b); 리워킹 모듈(13a, 13b)을 정해진 방향으로 이송시키는 위치 이동 모듈(15a, 15b); 및 리워킹 모듈(13a, 13b)의 작동을 제어하는 제어 모듈(12)을 포함한다.

Description

소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치{An Apparatus for Reworkting a Small Size of a Led Element Automatically}
본 발명은 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치에 관한 것이고, 구체적으로 마이크로 단위의 소형 엘이디 소자의 재배치 작업이 가능한 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치에 관한 것이다.
다양한 광 산업 분야에서 엘이디 소자가 사용되고, 예를 들어 디스플레이 산업에 엘이디 소자가 적용될 수 있다. 엘이디 소자 방식의 디스플레이는 전력 소모량이 작으면서 효율과 신뢰성이 높다는 이점을 가진다. 또한 픽셀이 화소 기능을 가지는 100 ㎛ 이하의 마이크로 엘이디 소자로 이루어진 단위 패널을 타일 배치 방식으로 배치되면 디스플레이의 대면적화가 가능하다는 장점을 가진다. 이로 인하여 마이크로 엘이디를 디스플레이에 적용하기 위한 다양한 개발이 이루어지고 있다. 특허공개번호 10-2019-0006430은 RGB 서브 픽셀의 크기가 수십 ㎛가 되는 마이크로 디스플레이 및 그 제작 방법에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 20-2018-0031126은 디스플레이 패널용 엘이디 칩의 실장 방법 및 이를 이용한 디스플레이 패널에 대하여 개시한다. 마이크로 엘이디 소자의 배치에 의한 디스플레이의 제조 과정에서 일부 엘이디 소자에서 작동 오류가 발생되거나, 제조된 디스플레이 유닛에서 일부 엘이디 소자가 오류가 발생되면 엘이디 소자의 리워킹(reworking) 작업이 이루어질 필요가 있다. 이와 같이 기판에 밀집된 엘이디 소자의 리워킹 작업은 자동으로 이루어지는 것이 유리하고, 특히 100 ㎛의 크기를 가지는 마이크로 엘이디 소자의 리워킹 작업은 실질적으로 자동 공정으로 진행되지 않으면 불가능하다. 그러나 선행기술 또는 공지기술은 이와 같은 자동 리워킹이 가능한 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술 1: 특허공개번호 10-2019-0006430(삼성전자주식회사, 2019.01.18. 공개) 마이크로 엘이디 디스플레이 및 그 제작 방법 선행기술 2: 특허공개번호 10-2018-0031126(삼성전자주식회사, 2018.08.28. 공개) 디스플레이 패널용 엘이디 칩의 실장 방법 및 이를 이용한 디스플레이 패널
본 발명의 목적은 엘이디 디스플레이에 배치되는 엘이디 소자의 리워킹 공정이 자동으로 이루어지도록 하는 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치는 기판으로부터 리워킹이 되어야 하는 엘이디 소자를 분리시켜 제거하고, 새로운 엘이디 소자에 솔더링 크림을 인가하여 접착시키는 리워킹 모듈; 리워킹 모듈을 정해진 방향으로 이송시키는 위치 이동 모듈; 및 리워킹 모듈의 작동을 제어하는 제어 모듈을 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 위치 이동 모듈은 서로 수직으로 교차하는 X 및 Y축 가이드로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 리워킹 모듈은 엘이디 소자의 분리, 솔더링 크림의 부여, 엘이디 소자의 배치 및 부착 기능을 가진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 리워킹 모듈은 온도 탐지 유닛을 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 리워킹 모듈은 기판의 서로 다른 위치에 레이저를 방출하는 두 개의 레이저 유닛를 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 기판은 투입구를 통하여 투입되는 디스플레이를 위한 PCB 기판이 되고, 교체를 위한 엘이디 소자는 웨이퍼에 배치된다.
본 발명에 따른 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치는 자동 공정으로 디스플레이를 위한 엘이디 소자의 리워킹 공정이 가능하다. 본 발명에 따른 리워킹 장치는 특히 100 ㎛ 이하의 크기를 가지는 마이크로 엘이디 소자의 리워킹 공정이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 자동 리워킹 장치는 리워킹 공정의 신뢰성이 향상되도록 하면서 공정 효율이 향상되도록 한다. 본 발명에 따른 리워킹 장치는 다양한 크기를 가지는 엘이디 소자의 리워킹 공정에 적용될 수 있지만 특히 마이크로 수준의 크기를 가지는 엘이디 소자의 리워킹 공정에 유리하게 적용될 수 있다.
도 1a, 도 1b는 본 발명에 따른 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 자동 리워킹 장치에 적용되는 이송 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 따른 자동 리워킹 장치에 적용되는 리워킹 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1a, 도 1b는 본 발명에 따른 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치는 기판으로부터 리워킹이 되어야 하는 엘이디 소자를 분리시켜 제거하고, 새로운 엘이디 소자에 솔더링 크림을 인가하여 접착시키는 리워킹 모듈(13a, 13b); 리워킹 모듈(13a, 13b)을 정해진 방향으로 이송시키는 위치 이동 모듈(15a, 15b); 및 리워킹 모듈(13a, 13b)의 작동을 제어하는 제어 모듈(12)을 포함한다.
자동 리워킹 장치는 엘이디 소자 또는 이와 유사한 부품의 리워킹 공정(reworking Process)에 적용될 수 있다. 리워킹 공정은 동일 기능을 가지면서 하나의 기판에 배치된 다수 개의 소자의 일부를 새로운 소자로 대체하는 공정을 말한다. 예를 들어 디스플레이를 위한 PCB(Printed Circuit Board) 기판에 다수 개의 엘이디 소자가 배치될 수 있고, 일부의 엘이디 소자가 불량으로 판정되면 불량 엘이디 소자의 교체를 위하여 리워킹 공정이 진행될 필요가 있다. 리워킹 공정을 위한 엘이디 소자는 웨이퍼(wafer 또는 젤팩(gel-pack)과 같은 공급 수단에 준비될 수 있고, 리워킹 공정은 자동으로 진행될 필요가 있다. 특히 소자의 크기가 매우 작은 경우 소자의 교체가 자동 공정에 의하여 진행되어야 한다. 예를 들어 리워킹 공정을 위한 공정 영역의 크기가 1 내지 100 ㎛의 크기 또는 그와 유사한 크기를 가지는 경우 리워킹 공정은 정밀하게 제어되는 자동 공정에 의하여 진행될 필요가 있다. 자동 리워킹 장치는 리워킹 공정을 위하여 투입된 PCB와 같은 기판은 정해진 위치에 고정시키고, 기판으로부터 불량 소자를 제거한 후 웨이퍼 또는 젤팩으로부터 새로운 소자를 분리시켜 기판에 배치시킬 수 있다. 기판은 공정 공간을 형성하는 프레임(11)의 내부로 투입될 수 있다. 예를 들어 프레임(11)의 한쪽 면에 기판의 투입을 위한 투입구(14)가 형성될 수 있고, 투입구(14)는 기판에 대응되는 사각 형상이 될 수 있다. 투입구(14)의 내부에 폭 조절이 가능한 기판 공급 수단이 형성될 수 있다. 기판 공급 수단에 의하여 기판은 기판 고정 지그에 고정될 수 있다. 또한 피더 베이스(feeder base)에 의하여 교체를 위한 엘이디 소자와 같은 소자가 배치된 웨이퍼 또는 젤팩에 공급되어 예를 들어 진공 흡착 방식 또는 이와 유사한 방식으로 고정 수단에 고정될 수 있다. 예를 들어 기판 및 웨이퍼는 평판 형상의 베이스 유닛(18)에 결합된 고정 지그 및 고정 수단에 각각 고정될 수 있다. 베이스 유닛(18)에 의하여 프레임(11)은 상하 배치 공간으로 분리될 수 있고, 프레임(11)의 아래쪽 공간에 소형 컴퓨터 구조를 가지는 제어 모듈(12)이 배치될 수 수 있다. 그리고 프레임(11)의 위쪽 공간에 소자의 리워킹 공정을 진행하는 리워킹 모듈(13a, 13b) 및 리워킹 모듈(13a, 13b)을 기판과 웨이퍼 사이에 이동 가능하도록 하는 위치 이동 모듈(13a, 13b)이 배치될 수 있다. 리워킹 공정은 (i) 기판으로 소자를 분리시키는 분리 공정; (ii) 분리된 소자를 흡입하여 정해진 위치로 보내는 블로우 방식으로 이동시키는 제거 공정; (iii) 웨이퍼와 같은 소자 저장 수단으로터 하나의 소자를 픽업을 하여 정해진 위치로 이동시키는 픽업/플레이스 공정 및 (iv) 분리 및 위치가 정해진 교체 소자에 솔더 공급장치에 의하여 솔더링 크림을 부여하는 크림 부여 공정; 및 (iv) 크림이 부여된 소자를 부착시키는 부착 공정으로 이루어질 수 있다. 또는 솔더링 크림이 부여된 이후 픽업/플레이스 공정이 이루어질 수 있고, 본 발명은 이와 같은 공정 순서에 의하여 제한되지 않는다. 이와 같은 기판으로부터 엘이디 소자를 분리하고 이후 새로운 엘이디 소자를 부착시키는 공정이 리워킹 모듈(13a, 13b)에 의하여 이루어질 수 있다. 적어도 하나의 리워킹 모듈(13a, 13b)이 프레임(11)의 내부에 배치될 수 있고, 예를 들어 서로 마주보는 위치에 한 쌍의 리워킹 모듈(13a, 13b)이 배치될 수 있다. 그리고 각각의 리워킹 모듈(13a, 13b)이 위치 이동 모듈(15a, 15b)에 의하여 XY 평면의 임의의 위치로 이동될 수 있다. 리워킹 모듈(13a, 13b)의 이동 또는 리워킹 모듈(13a, 13b)의 작동이 제어 모듈(12)에 의하여 제어될 수 있고, 조절 패널(16)에 의하여 작동에 필요한 정보가 입력되거나, 작동 상태가 감시될 수 있다.
프레임(11)의 앞쪽에 개폐 가능한 도어(17)가 설치될 수 있고, 위치 조절이 가능한 조절 패널(16)이 배치될 수 있다. 도어(17)는 위쪽 또는 다른 적절한 방향으로 개폐될 수 있고, 조절 패널(16)에 작동 설정 또는 이와 유사한 명령의 입력을 위한 입력 수단(161)이 설치될 수 있다. 조절 패널(16)은 정보 표시 또는 입력을 위한 스크린을 포함할 수 있고, 스크린은 터치 스크린 방식으로 작동할 수 있다. 프레임(11)은 다양한 구조를 가질 수 있고, 다양한 부가 수단이 프레임(11)에 설치될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 자동 리워킹 장치에 적용되는 이송 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 베이스 유닛(18)에 다수 개의 받침 블록(27)이 설치될 수 있고, 예를 들어 사각 판 형상의 베이스 유닛(18)의 네 개의 모서리에 직육면체 형상의 네 개의 받침 블록(27)이 배치될 수 있다. 받침 블록(27)의 위쪽에 서로 수직으로 연장되는 선형의 X축 및 Y축 가이드(21a, 21b, 22a, 22b)가 배치될 수 있고, 각각 한 쌍의 X 및 Y축 가이드(21a, 21b, 22a, 22b)는 사각 테두리 형상이 될 수 있다. 각각의 가이드(21a, 21b, 22a, 22b)에 이동 블록(26)이 결합될 수 있고, 이동 블록(26)에 스케일 유닛(25)이 결합되어 이동 블록(26)의 이동이 조절될 수 있다. 이동 블록(26)에 사각 판 형상의 결합 베이스(28)가 결합되어 이동 블록(26)의 이동에 따라 리워킹 모듈(13a, 13b)이 X 또는 Y축 방향을 따라 이동될 수 있다. 추가로 리워킹 모듈(13a, 13b)은 위쪽에 결합된 덮개(24a, 24b)에 의하여 보호될 수 있다. 리워킹 모듈(13a, 13b)의 이동은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 따른 자동 리워킹 장치에 적용되는 리워킹 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 리워킹 모듈(13a, 13b)는 온도 탐지 유닛(32)을 포함할 수 있다. 또한 리워킹 모듈(13a, 13b)은 서로 다른 위치에 레이저를 방출하는 두 개의 레이저 유닛(33, 34)를 포함할 수 있다. 위에서 설명이 된 것처럼, 결합 베이스(28)는 위치 이동 모듈에 결합되어 리워킹 모듈(13a)을 정해진 위치로 이동시킬 수 있다. 리워킹 공정을 위하여 기판으로부터 불량 엘이디가 제거되어야 하고, 레이저 유닛(33, 34)에 의하여 불량 엘이디가 기판으로부터 분리될 수 있다. 결합 베이스(28)는 상하 또는 Z축 방향으로 이동이 가능하고, 레이서 센서 또는 이와 유사한 거리 측정 센서(31)에 의하여 측정된 거리에 기초하여 베이스 유닛(28)이 상하로 이동될 수 있다. 코드 리더(38)에 의하여 엘이디 소자의 바코드와 같은 식별 코드가 확인될 수 있고, 렌즈 유닛(371)을 통하여 입사되는 엘이디 소자의 이미지가 카메라와 같은 영상 획득 유닛(37)에 의하여 획득될 수 있다. 제1 레이저 유닛(33)에 의하여 교체가 되어야 하는 엘이디 소자의 둘레 면에 열이 발생될 수 있다. 또한 제2 레이저 유닛(34)에 의하여 엘이디 소자의 위쪽 방향으로 또는 수직이 되는 방향으로 레이저가 조사될 수 있다. 적외선 카메라와 같은 온도 탐지 유닛(32)에 의하여 엘이디 소자의 부착 또는 분리 과정에서 온도가 탐지될 수 있다. 제1, 2 레이저 유닛(33, 34)에 의하여 가해지는 열에 의하여 엘이디 소자가 분리되면 노즐 구조를 가지는 흡입 유닛(36)에 의하여 엘이디 소자가 분리될 수 있다. 이후 웨이퍼 또는 젤팩으로부터 분리되어 교체 위치로 이동이 된 새로운 엘이디 유닛의 바닥 면에 크림 인가 유닛(35)에 의하여 솔더링 공급장치에서 솔더링 크림이 인가될 수 있다. 또한 교체를 위한 엘이디 소자에 솔더링 크림이 부여되고, 크림이 부여된 소자가 분리되어 부착 위치로 이동될 수 있다. 이후 제1, 2 레이저 유닛(33, 34)에 의하여 새로운 엘이디 소자가 부착되어야 하는 지점이 가열될 수 있고, 솔더링 크림이 부여된 엘이디 소자가 교체 위치에 접착 방식으로 부착될 수 있다. 제1 레이저 유닛(33)은 기판에 대하여 경사지도록 배치되어 엘이디 소자의 둘레 면을 따라 원형으로 레이저를 조사할 수 있고, 제2 레이저 유닛(34)은 기판에 대하여 수직으로 레이저를 방출할 수 있다. 또한 공정 부위의 밝기를 조절하기 위하여 영상 획득 유닛(37)의 아래쪽에 링 조명(361)이 배치될 수 있다.
다양한 센서, 분리 수단 또는 접착 수단이 리워킹 모듈(13a)에 부가될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치는 자동 공정으로 디스플레이를 위한 엘이디 소자의 리워킹 공정이 가능하다. 본 발명에 따른 리워킹 장치는 특히 100 ㎛ 이하의 크기를 가지는 마이크로 엘이디 소자의 리워킹 공정이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 자동 리워킹 장치는 리워킹 공정의 신뢰성이 향상되도록 하면서 공정 효율이 향상되도록 한다. 본 발명에 따른 리워킹 장치는 다양한 크기를 가지는 엘이디 소자의 리워킹 공정에 적용될 수 있지만 특히 마이크로 수준의 크기를 가지는 엘이디 소자의 리워킹 공정에 유리하게 적용될 수 있다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 프레임 12: 제어 모듈
13a, 13b: 리워킹 모듈 14: 투입구
15a, 15b: 위치 이동 모듈 16: 조절 패널
17: 도어 18: 베이스 유닛
21a 내지 22b: 가이드 24a, 24b: 덮개
25: 스케일 유닛 26: 이동 블록
27: 받침 블록 28: 결합 베이스
31: 거리 측정 센서 32: 온도 탐지 유닛
33, 34: 레이저 유닛 35: 크림 인가 유닛
36: 흡입 유닛 37: 영상 획득 유닛
38: 코더 리더 161: 입력 수단
361: 링 조명 371: 렌즈 유닛

Claims (6)

  1. 기판으로부터 리워킹이 되어야 하는 엘이디 소자를 분리시켜 제거하고, 새로운 엘이디 소자에 솔더링 크림을 인가하여 접착시키는 리워킹 모듈(13a, 13b);
    리워킹 모듈(13a, 13b)을 정해진 방향으로 이송시키는 위치 이동 모듈(15a, 15b); 및
    리워킹 모듈(13a, 13b)의 작동을 제어하는 제어 모듈(12)을 포함하고,
    리워킹 모듈(13a, 13b)은 위치 이동 모듈에 결합되어 리워킹 모듈을 정해진 위치로 이동시키는 사각 판 형상의 결합 베이스(28)를 포함하고, 결합 베이스(28)에 엘이디 소자의 분리를 위해 기판의 서로 다른 위치에 레이저를 방출하는 두 개의 레이저 유닛(33, 34), 엘이디 소자의 식별 코드를 확인하기 위한 코드 리더(38), 엘이디 소자의 이미지를 획득하기 위한 영상 획득 유닛(37), 엘이디 소자의 부착 또는 분리 과정에서 온도를 탐지하기 위한 온도 탐지 유닛(32) 및 새로운 엘이디 유닛의 바닥 면에 솔더링 크림을 부여하기 위한 크림 인가 유닛(35)이 배치되며,
    상기 두 개의 레이저 유닛(33, 34)은 기판에 대하여 경사지도록 배치되어 엘이디 소자의 둘레 면을 따라 원형으로 레이저를 조사하는 제1 레이저 유닛(33) 및 기판에 대하여 수직으로 레이저를 방출하는 제2 레이저 유닛(34)을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 위치 이동 모듈(15a, 15b)은 서로 수직으로 교차하는 X 및 Y축 가이드(21a, 21b, 22a, 22b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 기판은 투입구(14)를 통하여 투입되는 디스플레이를 위한 PCB(Printed Circuit Board) 기판이 되고, 교체를 위한 엘이디 소자는 웨이퍼에 배치되는 것을 특징으로 하는 소형 엘이디 소자의 자동 리워킹 장치.
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