KR102420160B1 - 마이크로 led 리페어 공정 - Google Patents

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KR102420160B1
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Abstract

본 발명은 마이크로 LED 리페어 공정에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로 LED의 검사 과정에서 마이크로 LED에 불량이 발생하는 경우, 해당 마이크로 LED를 레이저를 이용하여 선택적으로 제거하고, 제거된 부분에 다시 새로운 대체 마이크로 LED를 선택적으로 전사함으로써 LED 디스플레이 제품의 무결성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 마이크로 LED 리페어 공정에 관한 것이다.
본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정은 레이저 및 진공척을 이용하여 불량이 발생한 마이크로 LED 각각을 선적으로 제거하고, 불량 마이크로 LED가 제고된 지점에 ACF, ACA 등과 같은 접합소재와 레이저를 이용하여 새로운 마이크로 LED로 대체함으로써 불량이 발생한 마이크로 LED만을 쉽고 간편하게 리페어할 수 있는 장점이 있다.

Description

마이크로 LED 리페어 공정{Micro LED repair process}
본 발명은 마이크로 LED 리페어 공정에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로 LED의 검사 과정에서 마이크로 LED에 불량이 발생하는 경우, 해당 마이크로 LED를 레이저를 이용하여 선택적으로 제거하고, 제거된 부분에 다시 새로운 대체 마이크로 LED를 선택적으로 전사함으로써 LED 디스플레이 제품의 무결성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 마이크로 LED 리페어 공정에 관한 것이다.
최근 마이크로 LED를 이용하여 직접 발광형 디스플레이를 제작하는 기술이 이슈가 되고 있다.
마이크로 LED를 이용한 직접 발광형 디스플레이는 LED 웨이퍼를 칩 가공하고, 전사 및 본딩 과정을 거쳐 마이크로 LED 픽셀형 디스플레이를 제작한다.
이때 마이크로 LED는 에피 결함, 칩공정 결함, 전사 및 본딩 과정에서의 결함 등이 존재할 수 있으며, 이 결함들은 추후 불량 픽셀(dead pixel 또는 defective pixel) 등의 원인이 되는 문제가 있다.
마이크로 LED는 에피 결함, 칩공정 결함, 전사 및 본딩 과정에서 발생하는 결함에 의한 불량 픽셀을 수리할 수 있는 기술이 중요하나, 현재 제시되는 기술은 한 개의 픽셀당 R, G, B 마이크로 LED를 각각 2개씩 본딩 후 효율이 좋은 한 개를 선택하여 불량 픽셀을 방지하는 방법이 제안된 바 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 방법은 비용적인 손실과 고해상도의 마이크로 LED 디스플레이의 픽셀 제작시 불리할 뿐만 아니라, 마이크로 LED의 R, G, B 픽셀 정열에도 불리한 문제가 있다.
KR10-2005-0058106A KR10-2008-0015241A KR10-2015-0064469A KR10-2016-0032948A
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 마이크로 LED를 디스플레이에 사용함에 있어 마이크로 LED에 불량이 발생하는 경우, 불량이 발생한 마이크로 LED를 레이저 및 진공 척을 이용하여 선택적으로 제거하고, 제거된 부분에 새로운 마이크로 LED를 접합소재와 레이저를 이용하여 다시 접합시켜 불량 마이크로 LED를 쉽게 리페어할 수 있는 마이크로 LED 리페어 공정을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정은 디스플레이 패널의 기판에 실장된 복수의 마이크로 LED중에서 불량이 발생한 불량 마이크로 LED를 분리 및 제거하고, 상기 불량 마이크로 LED가 제거된 위치에 상기 불량 마이크로 LED를 대체하기 위한 대체 마이크로 LED를 실장하는 마이크로 LED 리페어 공정에 있어서, 사전 점등 검사를 통해 상기 불량 마이크로 LED의 위치를 확인하는 위치확인단계와; 상기 위치확인단계에서 확인된 위치로 레이저조사기 및 진공척이 마련된 헤드툴을 이동시킨 뒤, 상기 헤드툴에 구비된 상기 레이저조사기를 통해 상기 불량 마이크로 LED가 위치한 지점에 레이저를 조사하여 상기 불량 마이크로 LED의 표면 코팅 및 상기 불량 마이크로 LED와 상기 기판 사이의 솔더를 용융시켜 상기 불량 마이크로 LED와 상기 기판 상호간 접합력을 약화시키는 사전분리단계와; 상기 헤드툴에 구비된 진공척을 통해 상기 불량 마이크로 LED를 상기 기판으로부터 완전 분리시키는 완전분리단계와; 상기 불량 마이크로 LED를 대체하기 위한 대체 마이크로 LED가 로딩되어 있는 로딩부로 상기 헤드툴을 이동시키고, 상기 진공척을 통해 상기 대체 마이크로 LED를 픽업한 뒤, 상기 대체 마이크로 LED를 상기 기판에 접합시키기 위한 접합소재를 상기 대체 마이크로 LED의 전극에 스탬핑하는 스탬핑단계와; 상기 대체 마이크로 LED를 상기 기판 상의 상기 불량 마이크로 LED가 제거된 지점에 내려놓고, 상기 진공척의 진공 상태를 해제함과 동시에 레이저조사기를 통해 레이저 조사한 뒤 접합소재를 경화시켜 상기 대체 마이크로 LED를 상기 기판에 접합시키는 접합단계와; 상기 사전분리단계에서 제거된 표면 코팅을 재형성하기 위해 상기 헤드툴의 일 측에 구비된 디스펜싱 노즐을 상기 대체 마이크로 LED가 접합된 위치로 이동시킨 뒤 표면 코팅 소재를 도포하고, 레이저를 조사하여 경화시키는 코팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 완전분리단계 이후에는 상기 불량 마이크로 LED를 상기 기판으로부터 완전 분리한 뒤 상기 기판에 잔재하는 접합소재 또는 코팅소재를 제거하기 위한 크리닝단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 스탬핑단계와 상기 접합단계 사이에는 상기 대체 마이크로 LED의 양측 전극이 상기 접합소재에 의해 쇼트가 발생하는 것을 판정하는 쇼트판정단계;가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정은 레이저 및 진공척을 이용하여 불량이 발생한 마이크로 LED 각각을 선택적으로 제거하고, 불량 마이크로 LED가 제거된 지점에 ACF, ACA 등과 같은 접합소재와 레이저를 이용하여 새로운 마이크로 LED로 대체함으로써 불량이 발생한 마이크로 LED만을 쉽고 간편하게 리페어할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정의 위치확인단계를 나타낸 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정의 사전분리단계를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정의 완전분리단계를 나타낸 도면.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정의 스탬핑단계를 나타낸 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정의 접합단계를 나타낸 도면.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정의 코팅단계를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 마이크로 LED 리페어 공정에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 12에는 본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정이 도시되어 있다. 도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정은 위치확인단계와, 사전분리단계와, 완전분리단계와, 스탬핑단계와, 접합단계와, 코팅단계를 포함하여 구성된다.
위치확인단계는 기판(10)의 일 면에 복수의 마이크로 LED(11)가 배열되어 있는 디스플레이 패널(P)을 사전 점등 검사를 통해 불량이 발생한 마이크로 LED(12)의 위치를 확인하는 단계로서, 도 1에 도시된 바와 같이 비전카메라(V)를 통해 이송베드(B)상에 놓인 디스플레이 패널(P)을 촬영하고, 촬영된 이미지로부터 점등이 이루어지 지지 않은 불량 마이크로 LED(12)들 각각의 위치정보를 추출 및 저장한다.
비전카메라(V)는 X, Y, Z축으로 이동 가능하도록 구성된 스테이지의 헤드툴(T) 일 측에 설치되어 헤드툴(T)과 함께 X, Y, Z축으로 이동할 수 있게 되어 있다.
사전분리단계는 위치확인단계에서 확인된 불량 마이크로 LED(12)의 위치에 대응되는 위치로 헤드툴(T)을 이동시키는 단계로서, 도 2에 나타난 바와 같이 비전카메라(V)를 이용하여 디스플레이 패널(P) 또는 기판(10)의 네 모서리 지점을 기준으로 하여 불량 마이크로 LED(12)의 위치로 헤드툴(T)을 이동시킨다.
이후, 불량 마이크로 LED(12)가 위치하는 지점에 헤드툴(T)이 위치하면, 도 3에 도시된 바와 같이 헤드툴(T)에 구비된 레이저조사기(20)를 통해 불량 마이크로 LED(12)가 위치한 지점에 레이저를 조사하여 불량 마이크로 LED(12)의 상부를 덮고 있는 표면 코팅 및 불량 마이크로 LED(12)를 기판(10)에 접합시키는 솔더를 용융시켜 불량 마이크로 LED(12)와 기판(10) 상호간 접합력을 약화시킨다.
완전분리단계는 도 4에 도시된 바와 같이 헤드툴(T)에 구비된 진공척(30)을 통해 불량 마이크로 LED(12)를 흡착 및 파지한 상태로 상방으로 들어올려 불량 마이크로 LED(12)를 기판(10)으로부터 완전 분리시킨다.
완전분리단계에서 사용되는 진공척(30)은 헤드툴(T)의 하단에 사각 블록 형태로 형성되고, 투명한 쿼츠로 형성된다. 진공척(30)은 중앙측으로 레이저조사기(20)에서 방출되는 레이저가 통과하며, 레이저가 통과하는 중앙을 기준으로 상, 하, 좌, 우 네방향에는 마이크로 LED를 흡착 및 파지하기 위한 진공구멍(31)이 상하로 연장 형성된다.
완전분리단계를 통해 기판(10)으로부터 완전 분리된 불량 마이크로 LED(12)는 이송베드(B) 인근에 별도로 구비된 수거부(미도시)로 이동 및 진공을 해제하여 수거부에 수거할 수 있다.
스탬핑단계는 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 불량 마이크로 LED(12)를 대체하기 위한 대체 마이크로 LED(13)들이 로딩되어 있는 로딩부(40)로 헤드툴(T)을 이동시키고, 진공척(30)을 통해 대체 마이크로 LED(13) 하나를 픽업한 뒤, 대체 마이크로 LED(13)를 기판(10)에 접합시키기 위한 접합소재(S)를 대체 마이크로 LED(13)의 전극(13a, 13b)에 묻힌다. 이때, 로딩부(40)에는 대체 마이크로 LED(13)의 전극(13a, 13b)이 하부를 향하는 상태로 로딩되어 있다.
더욱 상세하게 스탬핑단계에서는 도 5에 도시된 바와 같이 진공척(30)을 이용하여 로딩부(40)에서 대체 마이크로 LED(13) 하나를 픽업한다. 그리고, 도 6에 도시된 바와 같이 이송베드(B) 인근에 접합소재(S)가 일정량 수용되어 있는 트레이(50)를 향해 헤드툴(T)을 이동시킨다. 그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 헤드툴(T)을 트레이(50) 측을 향해 하강시켜 진공척(30)에 픽업된 상태의 대체 마이크로 LED(13)의 전극(13a, 13b)에 접합소재(S)를 묻힌 뒤, 도 8에 도시된 바와 같이 대체 마이크로 LED(13)를 들어올린다.
접합소재(S)는 ACF, ACA, 솔더(Solder), 저점도 솔더(8,000 ~ 12,000 cps), SAP(자가정렬 페이스트) 등을 적용할 수 있다.
접합단계는 도 9에 도시된 바와 같이 헤드툴(T)의 진공척(30)에 흡착 및 파지된 대체 마이크로 LED(13)를 기판(10) 상의 불량 마이크로 LED(12)가 제거된 지점으로 이동시키고, 불량 마이크로 LED(12)가 제거된 지점을 향해 헤드툴(T)을 하강시킨다. 이때, 기판(10) 상에 마련된 전극과 대체 마이크로 LED(13)의 전극(13a, 13b)이 접합소재(S)에 의해 안정적으로 접속될 수 있도록 일정 압력으로 가압한다. 그리고, 도 10에 도시된 바와 같이 진공척(30)의 진공 상태를 해제함과 동시에 레이저조사기(20)를 통해 레이저를 조사하고, 접합소재(S)를 경화시켜 대체 마이크로 LED(13)를 기판(10)에 접합시킨다.
코팅단계는 사전분리단계에서 제거된 표면 코팅을 재형성하기 위해 도 11에 도시된 바와 같이 헤드툴(T)의 일 측에 구비된 디스펜싱 노즐(60)을 대체 마이크로 LED(13)가 접합된 위치로 이동시킨 뒤, 디스펜싱 노즐(60)을 통해 표면 코팅 소재를 대체 마이크로 LED(13) 및 기판(10)상에 도포하고, 레이저조사부(20)를 통해 레이저를 조사하여 코팅 소재를 경화시킨다. 상기의 코팅단계가 끝나면 본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정이 완료된다.
한편, 도면에 도시되어 있지 않지만, 본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정은 완전분리단계와 접합단계 사이에 기판(10)으로부터 불량 마이크로 LED(12)를 제거후 기판(10)의 전극 상에 잔재하는 접합소재(S) 및 코팅소재를 제거하기 위한 크리닝단계를 더 구비할 수 있다.
크리닝단계에서 제거되는 솔더를 포함하는 접합소재 및 코팅소재는 앞서 사전분리단계에서 설명한 바와 같이 불량 마이크로 LED(12)와 기판(10) 상호간 접합력을 약화시키기 위해 불량 마이크로 LED(12)의 상부를 덮고 있는 표면 코팅이 레이저조사부에 의해 용융 또는 소각된 상태의 이물질 및 불량 마이크로 LED(12)를 기판(10)에 접합시키고 있던 솔더가 레이저조사부에 의해 용융된 상태의 이물질일 수 있다.
이 경우, 크리닝 단계는 헤드툴(T)과는 별도로 구비된 크리닝툴을 불량 마이크로 LED(12)가 제거된 지점으로 이동시키고, 펄스 방식으로 레이저를 해당 지점에 조사한 뒤, 해당 지점의 기판(10)상에 잔재하는 접합소재(S) 및 코팅소재를 크리닝툴에 마련된 진공흡입기를 통해 제거할 수 있다.
또한, 도면에 도시되어 있지 않지만, 본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정은 스탬핑단계와 접합단계 사이에 대체 마이크로 LED(13) 전극(13a, 13b)의 쇼트여부를 판정하는 쇼트판정단계를 더 구비할 수 있다.
쇼트판정단계는 헤드툴(T)에 구비된 비전카메라(V)와는 별도의 검사용 비전카메라(V)를 구비하여 접합소재(S)가 뭍은 대체 마이크로 LED(13)의 하부 영상을 촬영한다. 검사용 비전카메라(V)에서 촬영된 영상 및 이미지를 판독하여 대체 마이크로 LED(13)의 일 측 전극(13a)에 뭍은 접합소재(S)와 타 측 전극(13b)에 뭍은 접합소재(S)가 떨어져 있는 것으로 확인되는 경우에는 적합 상태로 판정하고, 이와 다르게 대체 마이크로 LED(13)의 일 측과 타 측 전극(13a, 13b)에 뭍은 접합소재(S)가 붙어있는 것으로서 확인되는 경우에는 부적합상태 즉, 쇼트상태로 판정한다.
쇼트판정단계에서 부적합상태로 판정되는 경우, 대체 마이크로 LED(13)의 양측 전극(13a, 13b)이 접합소재(S)에 의해 단락되는 것을 방지하도록 접합소재(S)의 점도를 조절하거나, 헤드툴(T)의 하강 높이를 조절한 뒤, 로딩부(40)에서 새로운 대체 마이크로 LED(13)를 다시 픽업하고, 다시 스탬핑단계를 거치도록 한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 마이크로 LED 리페어 공정은 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
B : 이송베드
S : 접합소재
T : 헤드툴
V : 비전카메라
10 : 기판
11 : 마이크로 LED
12 : 불량 마이크로 LED
13 : 대체 마이크로 LED
20 : 레이저조사부
30 : 진공척
40 : 로딩부
50 : 트레이
60 : 디스펜싱 노즐

Claims (3)

  1. 디스플레이 패널의 기판에 실장된 복수의 마이크로 LED중에서 불량이 발생한 불량 마이크로 LED를 분리 및 제거하고, 상기 불량 마이크로 LED가 제거된 위치에 상기 불량 마이크로 LED를 대체하기 위한 대체 마이크로 LED를 실장하는 마이크로 LED 리페어 공정에 있어서,
    X, Y, Z축으로 이동 가능하도록 구성된 스테이지의 헤드툴 일 측에 설치되어 헤드툴과 함께 X, Y, Z축으로 이동할 수 있는 비전카메라를 통해 이송베드상에 놓인 디스플레이 패널을 촬영하고, 촬영된 이미지로부터 점등이 이루어지지 않은 불량 마이크로 LED들 각각의 위치정보를 추출 및 저장하는 위치확인단계와;
    상기 위치확인단계에서 확인된 위치로 레이저조사기 및 진공척이 마련된 헤드툴을 이동시킨 뒤, 상기 헤드툴에 구비된 상기 레이저조사기를 통해 상기 불량 마이크로 LED가 위치한 지점에 레이저를 조사하여 상기 불량 마이크로 LED의 표면 코팅 및 상기 불량 마이크로 LED와 상기 기판 사이의 솔더를 용융시켜 상기 불량 마이크로 LED와 상기 기판 상호간 접합력을 약화시키는 사전분리단계와;
    상기 헤드툴에 구비된 진공척을 통해 상기 불량 마이크로 LED를 상기 기판으로부터 완전 분리시키는 완전분리단계와;
    상기 불량 마이크로 LED를 상기 기판으로부터 완전 분리한 뒤 상기 기판에 잔재하는 접합소재 및 코팅소재를 제거하는 크리닝단계와;
    상기 불량 마이크로 LED를 대체하기 위한 대체 마이크로 LED가 로딩되어 있는 로딩부로 상기 헤드툴을 이동시키고, 상기 진공척을 이용하여 상기 로딩부에서 대체 마이크로 LED 하나를 픽업하고, 이송베드 인근에 접합소재가 일정량 수용되어 있는 트레이를 향해 헤드툴을 이동시키며, 헤드툴을 트레이 측을 향해 하강시켜 진공척에 픽업된 상태의 대체 마이크로 LED의 전극에 접합소재를 묻힌 뒤, 대체 마이크로 LED를 들어올려, 상기 대체 마이크로 LED를 상기 기판에 접합시키기 위한 접합소재를 상기 대체 마이크로 LED의 전극에 스탬핑하는 스탬핑단계와;
    상기 대체 마이크로 LED를 상기 기판 상의 상기 불량 마이크로 LED가 제거된 지점에 내려놓고, 상기 진공척의 진공 상태를 해제함과 동시에 레이저조사기를 통해 레이저 조사한 뒤 접합소재를 경화시켜 상기 대체 마이크로 LED를 상기 기판에 접합시키는 접합단계와;
    상기 사전분리단계에서 제거된 표면 코팅을 재형성하기 위해 상기 헤드툴의 일 측에 구비된 디스펜싱 노즐을 상기 대체 마이크로 LED가 접합된 위치로 이동시킨 뒤 표면 코팅 소재를 도포하고, 레이저를 조사하여 경화시키는 코팅단계;를 포함하고,
    상기 크리닝단계는 크리닝툴을 상기 불량 마이크로 LED가 제거된 지점으로 이동시켜 펄스 방식의 레이저를 해당 지점에 조사한 뒤, 해당 지점의 기판상에 잔재하는 접합소재 및 코팅소재를 크리닝툴에 마련된 진공흡입기를 통해 제거하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 리페어 공정.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스탬핑단계와 상기 접합단계 사이에는 상기 대체 마이크로 LED의 양측 전극이 상기 접합소재에 의해 쇼트가 발생하는 것을 판정하는 쇼트판정단계;가 더 구비된 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 리페어 공정.
KR1020200093337A 2019-07-26 2020-07-27 마이크로 led 리페어 공정 KR102420160B1 (ko)

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