KR102658033B1 - 마이크로 led 접속 장치 - Google Patents

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KR102658033B1
KR102658033B1 KR1020230160066A KR20230160066A KR102658033B1 KR 102658033 B1 KR102658033 B1 KR 102658033B1 KR 1020230160066 A KR1020230160066 A KR 1020230160066A KR 20230160066 A KR20230160066 A KR 20230160066A KR 102658033 B1 KR102658033 B1 KR 102658033B1
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linear shaft
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유재선
임원철
윤종호
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주식회사 덕인
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Abstract

복수의 마이크로 LED를 구동기판에 집단으로 전사 접합할 수 있는 마이크로 LED 접속 장치를 개시한다.
마이크로 LED 접속 장치는 복수의 마이크로 LED칩을 가진 캐리어기판을 흡착하여 고정하는 상부 진공척, 회로가 배치된 구동기판을 흡착하여 고정하는 하부 진공척, 상부 진공척을 Z축 방향으로 승강시키도록 구성되는 제1 이송모듈, 하부 진공척을 X축 방향으로 이송하도록 구성되는 제2 이송모듈, 제2 이송모듈을 Y축 방향으로 이송하도록 구성되는 제3 이송모듈, 상면에 제3 이송모듈이 설치되는 제1 정반, 제1 정반의 상부에 설치되어 제1 이송모듈이 결합되어 지지되고, 중심부가 관통 형성되는 제2 정반, 제2 이송모듈에 설치되고, 캐리어기판의 하면에 대한 제1 영상정보를 획득하여 캐리어기판의 하면에 표시된 제1 정렬 마크의 위치정보를 산출하는 제1 카메라 모듈, 제2 정반에 설치되고, 구동기판의 상면에 대한 제2 영상정보를 획득하여 구동기판의 상면에 표시된 제2 정렬 마크의 위치정보를 산출하는 제2 카메라 모듈 및 제2 정반에 설치되고, 캐리어기판이 구동기판에 적층되면 구동기판 측으로 레이저광을 조사하는 레이저 모듈을 포함한다.

Description

마이크로 LED 접속 장치{Micro LED transfer device}
본 발명은 마이크로 LED 접속 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로 LED를 구동기판에 전사 접합 시키는 마이크로 LED 접속 장치에 관한 것이다.
마이크로 LED(Light Emitting Diode)는 크기가 수십 μm인 LED를 의미한다.
마이크로 LED는 반도체 공정으로 제조되어 무기물로 구현되기 때문에 OLED(Organic Light-Emitting Diode)에 비해 높은 명암비, 빠른 영상구현 속도, 넓은 시야각, 풍부한 색재현율, 높은 휘도, 저전력, 긴 수명, 높은 신뢰성, 무한한 디스플레이 구현 가능 등의 장점을 보유하고 있다.
이와 같은 마이크로 LED는 디스플레이 장치에 주로 사용되는데, 하나의 디스플레이 장치에 사용되는 마이크로 LED는 수백개에서 백만개 이상 요구된다.
한편, 복수의 마이크로 LED를 디스플레이 장치에 적용하기 위해서는 복수의 마이크로 LED를 회로 기판에 실장하여 사용해야 한다.
그러나, 복수의 마이크로 LED는 작은 크기 및 요구되는 막대한 수량 때문에 다이 본딩 방식을 이용하여 개별적으로 회로 기판에 실장하기 어렵다.
이에, 복수의 마이크로 LED를 회로 기판에 집단으로 전사하는 기술의 개발이 필요한 실정이다.
등록특허공보 제10-2603411호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수의 마이크로 LED를 구동기판에 집단으로 전사 접합할 수 있는 마이크로 LED 접속 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 진공 흡착을 통해 캐리어기판과 구동기판을 안정적으로 고정할 수 있는 마이크로 LED 접속 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 X, Y, Z 축 방향으로 이동 가능한 다수의 이송모듈과, 상하 배치된 복수의 카메라 모듈을 이용하여 복수의 마이크로 LED를 정확한 위치로 이송 및 전사할 수 있는 마이크로 LED 접속 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 레이저를 이용하여 캐리어기판과 구동기판의 손상을 최소화하면서 복수의 마이크로 LED를 구동기판에 전사할 수 있는 마이크로 LED 접속 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 제진패드를 통해 진동을 완화하여 진동에 의한 장비의 떨림 및 전사위치의 오차발생을 방지할 수 있는 마이크로 LED 접속 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 LED 접속 장치는 복수의 마이크로 LED칩을 가진 캐리어기판을 흡착하여 고정하는 상부 진공척; 상기 상부 진공척의 하부에 배치되고, 회로가 배치된 구동기판을 흡착하여 고정하는 하부 진공척; 상기 상부 진공척을 지지하고, 상기 상부 진공척을 Z축 방향으로 승강시키도록 구성되는 제1 이송모듈; 상기 하부 진공척을 지지하고, 상기 하부 진공척을 X축 방향으로 이송하도록 구성되는 제2 이송모듈; 상기 제2 이송모듈을 지지하고, 상기 제2 이송모듈을 Y축 방향으로 이송하도록 구성되는 제3 이송모듈; 상면에 상기 제3 이송모듈이 설치되는 제1 정반; 상기 제1 정반의 상부에 설치되어 상기 제1 이송모듈이 결합되어 지지되고, 중심부가 관통 형성되는 제2 정반; 상기 제2 이송모듈에 설치되고, 상기 캐리어기판의 하면에 대한 제1 영상정보를 획득하며, 상기 제1 영상정보로부터 상기 캐리어기판의 하면에 표시된 제1 정렬 마크의 위치정보를 산출하는 제1 카메라 모듈; 상기 제2 정반에 설치되고, 상기 구동기판의 상면에 대한 제2 영상정보를 획득하며, 상기 제2 영상정보로부터 상기 구동기판의 상면에 표시된 제2 정렬 마크의 위치정보를 산출하는 제2 카메라 모듈; 및 상기 제2 정반에 설치되고, 상기 캐리어기판이 상기 구동기판에 적층되면 상기 구동기판 측으로 레이저광을 조사하는 레이저 모듈;을 포함한다.
상기 제1 이송모듈은, 상기 제2 정반에 결합되어 고정되는 승강 가이드부; 상기 승강 가이드부에 상기 Z축 방향을 따라 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 승강부; 상기 승강 가이드부에 결합되고, 회전력을 발생시켜 상기 승강부를 상기 Z축 방향을 따라 이송하는 승강 구동부; 및 상기 승강부에 결합되어 지지되고, 상기 캐리어기판을 지지하는 제1 기판 지지 구조물;을 포함할 수 있다.
상기 제2 이송모듈은, 상기 X축 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 제1 서포트 유니트; 상기 복수의 제1 서포트 유니트에 양단부가 지지되고, 길이방향을 따라 내부에 복수의 자석이 연속 배치되는 제1 리니어 샤프트; 상기 제1 리니어 샤프트의 외면에 결합되고, 자기력을 발생시켜 상기 제1 리니어 샤프트의 외면을 따라 상기 X축 방향으로 선형 이동되는 제1 리니어 샤프트 모터; 상기 제1 리니어 샤프트 모터에 결합되어 지지되고, 상기 제1 리니어 샤프트 모터에 의해 상기 X축 방향을 따라 이송되는 제1 이송 블록; 상기 제1 이송 블록에 결합되어 상기 제1 이송 블록의 상부에 배치되고, 상기 구동기판이 상면에 지지되는 제2 기판 지지 구조물; 및 상기 제3 이송모듈에 결합되어 상기 제3 이송모듈의 상면에 배치되고, 상면에 상기 복수의 제1 서포트 유니트가 결합되어 지지되며, 상기 제1 이송블록의 이동 시 상기 X축 방향으로 상기 제1 이송블록을 가이드하는 제1 가이드 플레이트;를 포함할 수 있다.
상기 제3 이송모듈은, 상기 Y축 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 제2 서포트 유니트; 상기 복수의 제2 서포트 유니트에 양단부가 지지되고, 길이방향을 따라 내부에 복수의 자석이 연속 배치되는 제2 리니어 샤프트; 상기 제2 리니어 샤프트의 외면에 결합되고, 상부에 상기 제1 가이드 플레이트가 결합되며, 자기력을 발생시켜 상기 제2 리니어 샤프트의 외면을 따라 선형 이동되면서 상기 제1 가이드 플레이트를 상기 Y축 방향으로 이송하는 제2 리니어 샤프트 모터; 상기 제1 가이드 플레이트의 하면에 결합되고, 상기 제1 가이드 플레이트에 의해 상기 Y축 방향으로 이송되는 제2 이송 블록; 및 상기 제1 정반에 결합되어 상기 제1 정반의 상면에 배치되고, 상기 제2 이송블록의 이동 시 상기 Y축 방향으로 상기 제2 이송블록을 가이드하는 제2 가이드 플레이트;를 포함할 수 있다.
상기 제1 정반의 하부에 복수로 배치되고, 상기 제1 정반을 지지하는 복수의 받침대; 및 상기 복수의 받침대와 상기 제1 정반 사이에 배치되어 상기 제1 정반에 전달되는 진동을 완화하는 탄성체 재질의 복수의 제진패드;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 마이크로 LED칩을 집단으로 구동기판에 전사 접합할 수 있으므로, 기존 다이 본딩 방식을 이용한 실장방식에 비해 월등히 빠른 속도로 작업이 이루어지고, 나아가 생산량의 증대를 도모할 수 있다.
또한, 상부 진공척과 하부 진공척을 통해 캐리어기판과 구동기판을 진공 흡착하므로, 캐리어기판과 구동기판을 안정적으로 고정할 수 있고, 이를 통해 전사 공정 중 캐리어기판이나 구동기판의 유동으로 인한 전사 위치 오차를 방지할 수 있다.
또한, X, Y, Z 축 방향으로 이동 가능한 다수의 이송모듈과, 캐리어기판과 구동기판의 위치 정렬을 위한 복수의 카메라 모듈이 구비되므로, 복수의 마이크로 LED칩을 정확한 위치에서 안정적으로 전사할 수 있다.
또한, 캐리어기판과 구동기판이 적층된 상태에서 레이저를 조사하여 복수의 마이크로 LED칩을 구동기판상에 전사하므로, 캐리어기판과 구동기판의 손상을 최소화하면서 신속히 복수의 마이크로 LED칩을 구동기판에 전사할 수 있다.
또한, 지면에 지지되는 복수의 받침대와 이송모듈이 설치되는 제1 정반 사이에 탄성체 재질의 제진패드가 배치되므로, 장비에 가해지는 진동을 완화하고, 이를 통해 진동에 의한 장비의 떨림 및 전사위치의 오차발생을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 LED 접속 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 상부 진공척을 나타낸 사시도이고, 도 2의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 하부 진공척을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 이송모듈을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제2 이송모듈을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제3 이송모듈을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 카메라 모듈 및 제2 카메라 모듈을 나타낸 사시도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 LED 접속 장치를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 LED 접속 장치(1000)(이하 '마이크로 LED 접속 장치(1000)'라 함)는 상부 진공척(1), 하부 진공척(2), 제1 이송모듈(3), 제2 이송모듈(4), 제3 이송모듈(5), 제1 정반(6), 제2 정반(7), 제1 카메라 모듈(8), 제2 카메라 모듈(9) 및 레이저 모듈(10)을 포함한다.
도 2의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 상부 진공척을 나타낸 사시도이고, 도 2의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 하부 진공척을 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2(a)를 참조하면, 상부 진공척(1)은 복수의 마이크로 LED칩(L)을 가진 캐리어기판(2000)을 흡착하여 고정하도록 구성된다.
상부 진공척(1)은 제1 이송모듈(3)에 결합되어 지지되고, 내부가 중공된 프레임 형태로 형성될 수 있다.
상부 진공척(1)의 하면에는 캐리어기판(2000)을 흡착할 수 있는 흡착공이 형성될 수 있다. 이때, 상부 진공척(1)은 외부의 진공압 발생수단과 연결될 수 있다.
도 1 및 도 2(b)를 참조하면, 하부 진공척(2)은 상부 진공척(1)의 하부에 배치되고, 회로가 배치된 구동기판(3000)을 흡착하여 고정하도록 구성된다.
하부 진공척(2)은 제2 이송모듈(4)에 결합되어 지지될 수 있다.
하부 진공척(2)의 상면에는 격자형상의 흡착홈이 형성되고, 하부 진공척(2)의 내부에는 흡착홈과 연통되어 구동기판(3000)을 흡착하는 흡착공이 형성될 수 있다. 이때, 하부 진공척(2)은 외부의 진공압 발생수단과 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 이송모듈을 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제1 이송모듈(3)은 상부 진공척(1)을 지지하고, 상부 진공척(1)을 Z축 방향으로 승강시키도록 구성된다.
제1 이송모듈(3)은 승강 가이드부(31), 승강부(32), 승강 구동부(33) 및 제1 기판 지지 구조물(34)을 포함할 수 있다.
승강 가이드부(31)는 제2 정반(7)에 결합되어 고정될 수 있다.
예를 들어, 승강 가이드부(31)는 제2 정반(7)에 결합되어 고정되는 고정 플레이트와, 고정 플레이트의 일면에 배치되어 승강부(32)의 이동을 가이드하는 가이드레일을 포함할 수 있다.
승강부(32)는 승강 가이드부(31)에 Z축 방향을 따라 슬라이드 이동 가능하게 결합될 수 있다.
예를 들어, 승강부(32)는 제1 기판 지지 구조물(34)을 지지하고 고정 플레이트의 전면에 배치되는 승강 플레이트와, 승강 플레이트의 내면에 결합되고, 가이드레일에 Z축 방향을 따라 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 슬라이더를 포함할 수 있다.
승강 구동부(33)는 승강 가이드부(31)에 결합되고, 회전력을 발생시켜 승강부(32)를 Z축 방향을 따라 이송할 수 있다.
예를 들어, 승강 구동부(33)는 Z축 방향을 따라 고정 플레이트에 배치되는 복수의 베어링 유닛들과, 복수의 베어링 유닛들에 회전 가능하게 결합되는 스크류 샤프트와, 스크류 샤프트의 단부에 결합되어 스크류 샤프트를 회전시키는 승강 서보모터와, 스크류 샤프트에 결합되어 스크류 샤프트의 외면을 따라 선형 이동되는 이송 너트와, 일부분은 이송 너트에 결합되고 다른 일부분은 승강 플레이트에 결합되어 이송 너트의 이동 시 승강 플레이트를 Z축 방향으로 이동시키는 승강용 브라켓을 포함할 수 있다.
제1 기판 지지 구조물(34)은 승강부(32)에 결합되어 지지되고, 캐리어기판(2000)을 지지할 수 있다.
예를 들어, 제1 기판 지지 구조물(34)에는 레이저 모듈(10)에서 조사되는 레이저광이 캐리어기판(2000) 측으로 통과될 수 있도록 중공된 캐리어기판(2000)의 내부와 연통되는 연통공이 형성될 수 있다.
또한, 도면에는 자세히 도시되지 않았으나, 제1 이송모듈(3)은 승강 가이드부(31)에 설치되어 승강부(32)의 위치를 감지하는 엔코더를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제2 이송모듈을 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 제2 이송모듈(4)은 하부 진공척(2)을 지지하고, 하부 진공척(2)을 X축 방향으로 이송하도록 구성된다.
제2 이송모듈(4)은 제1 서포트 유니트(41), 제1 리니어 샤프트(42), 제1 리니어 샤프트 모터(43), 제1 이송 블록(44), 제2 기판 지지 구조물(45) 및 제1 가이드 플레이트(46)를 포함할 수 있다.
제1 서포트 유니트(41)는 복수로 구비되어 X축 방향을 따라 이격 배치되고, 제1 리니어 샤프트(42)의 양 단부를 지지할 수 있다.
제1 리니어 샤프트(42)는 복수의 제1 서포트 유니트(41)에 양단부가 지지될 수 있다.
제1 리니어 샤프트(42)의 내부에는 길이방향을 따라 복수의 자석(미도시)이 연속 배치될 수 있다.
예를 들어, 서로 이웃한 복수의 자석은 동일한 극성이 서로 마주하도록 배치될 수 있다.
제1 리니어 샤프트 모터(43)는 제1 리니어 샤프트(42)의 외면에 결합되고, 자기력을 발생시켜 제1 리니어 샤프트(42)의 외면을 따라 X축 방향으로 선형 이동될 수 있다.
예를 들어, 제1 리니어 샤프트 모터(43)는 내부가 중공되어 제1 리니어 샤프트(42)의 외면에 결합되는 관형의 가동자와, 가동자의 내부에 배치되어 제1 리니어 샤프트(42)의 둘레를 감싸고, 전류가 인가되면 자기력을 발생시키는 코일을 포함할 수 있다. 이때, 코일은 3상 코일일 수 있다. 따라서, 코일에 전원이 인가되어 코일이 자화되면, 제1 리니어 샤프트 모터(43)는 자석과 코일간의 자기적인 상호작용을 통해 제1 리니어 샤프트(42)에 동축상태로 정렬되고, 설정된 방향으로 이송될 수 있다.
제1 이송 블록(44)은 제1 리니어 샤프트 모터(43)에 결합되어 지지되고, 제1 리니어 샤프트 모터(43)에 의해 X축 방향을 따라 이송될 수 있다.
제2 기판 지지 구조물(45)은 제1 이송 블록(44)에 결합되어 제1 이송 블록(44)의 상부에 배치되고, 구동기판(3000)이 상면에 지지될 수 있다.
제1 가이드 플레이트(46)는 제3 이송모듈(5)에 결합되어 제3 이송모듈(5)의 상면에 배치되고, 상면에 복수의 제1 서포트 유니트(41)가 결합되어 지지될 수 있다.
제1 가이드 플레이트(46)의 외면에는 제1 이송 블록(44)이 지지될 수 있다. 이에, 제1 가이드 플레이트(46)는 제1 이송 블록(44)의 이동 시 X축 방향으로 제1 이송 블록(44)을 가이드할 수 있다.
예를 들어, 제1 가이드 플레이트(46)는 길이방향을 따라 내부가 중공된 다면체 구조의 관형상으로 형성되고, 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
또한, 도면에는 자세히 도시되지 않았으나, 제2 이송모듈(4)은 제1 이송 블록(44)에 설치되어 제1 이송 블록(44)의 위치를 감지하는 엔코더를 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제3 이송모듈을 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 제3 이송모듈(5)은 제2 이송모듈(4)을 지지하고, 제2 이송모듈(4)을 Y축 방향으로 이송하도록 구성된다.
즉, 제3 이송모듈(5)은 제2 이송모듈(4)을 통해 하부 진공척(2)을 Y축 방향으로 이송한다.
제3 이송모듈(5)은 제2 서포트 유니트(51), 제2 리니어 샤프트(52), 제2 리니어 샤프트 모터(53), 제2 이송 블록(54) 및 제2 가이드 플레이트(55)를 포함할 수 있다.
제2 서포트 유니트(51)는 복수로 구비되어 Y축 방향을 따라 이격 배치되고, 제2 리니어 샤프트(52)의 양단부를 지지할 수 있다.
제2 리니어 샤프트(52)는 복수의 제2 서포트 유니트(51)에 양단부가 지지될 수 있다.
제2 리니어 샤프트(52)의 내부에는 길이방향을 따라 복수의 자석(미도시)이 연속 배치될 수 있다.
예를 들어, 서로 이웃한 복수의 자석은 동일한 극성이 서로 마주하도록 배치될 수 있다.
제2 리니어 샤프트 모터(53)는 제2 리니어 샤프트(52)의 외면에 결합되고, 상부에 제1 가이드 플레이트(46)가 결합될 수 있다.
제2 리니어 샤프트 모터(53)는 자기력을 발생시켜 제2 리니어 샤프트(52)의 외면을 따라 선형 이동되면서 제1 가이드 플레이트(46)를 Y축 방향으로 이송할 수 있다.
예를 들어, 제2 리니어 샤프트 모터(53)는 내부가 중공되어 제2 리니어 샤프트(52)의 외면에 결합되는 관형의 가동자와, 가동자의 내부에 배치되어 제2 리니어 샤프트(52)의 둘레를 감싸고, 전류가 인가되면 자기력을 발생시키는 코일을 포함할 수 있다. 이때, 코일은 3상 코일일 수 있다. 따라서, 코일에 전원이 인가되어 코일이 자화되면, 제2 리니어 샤프트 모터(53)는 자석과 코일간의 자기적인 상호작용을 통해 제2 리니어 샤프트(52)에 동축상태로 정렬되고, 설정된 방향으로 이송될 수 있다.
제2 이송 블록(54)은 제1 가이드 플레이트(46)의 하면에 결합되고, 제1 가이드 플레이트(46)에 의해 Y축 방향으로 이송될 수 있다.
예를 들어, 제2 이송 블록(54)은 복수개로 구비될 수 있다.
제2 가이드 플레이트(55)는 제1 정반(6)에 결합되어 제1 정반(6)의 상면에 배치되고, 제2 이송 블록(54)의 이동 시 Y축 방향으로 제2 이송 블록(54)을 가이드할 수 있다.
예를 들어, 제2 가이드 플레이트(55)는 길이방향을 따라 내부가 중공된 다면체 구조의 관형상으로 형성되고, 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
또한, 도면에는 자세히 도시되지 않았으나, 제3 이송모듈(5)은 제2 리니어 샤프트 모터(53)에 설치되어 제2 리니어 샤프트 모터(53)의 위치를 감지하는 엔코더를 더 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 제1 정반(6)은 상면에 제3 이송모듈(5) 및 제2 정반(7)이 설치된다.
예를 들어, 제1 정반(6)은 소정의 두께를 가지는 평판형태로 형성되고, 그라파이트 재질로 형성될 수 있다.
제2 정반(7)은 제1 정반(6)의 상부에 설치되고, 제1 이송모듈(3) 및 레이저 모듈(10)이 결합되어 지지된다.
제2 정반(7)의 중심부는 레이저 모듈(10)에서 조사되는 레이저광이 통과되도록 관통 형성된다.
제2 정반(7)은 구조적으로 제1 정반(6)의 상면에 결합되어 수직으로 세워지는 복수의 수직부와, 복수의 수직부의 상단에 결합되어 제1 이송모듈(3), 제2 카메라 모듈(9) 및 레이저 모듈(10)이 지지되고, 내측 중앙에 관통 형성되는 수평부로 구성될 수 있다.
예를 들어, 제2 정반(7)은 그라파이트 재질로 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 카메라 모듈 및 제2 카메라 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 제1 카메라 모듈(8)은 제2 이송모듈(4)에 설치된다.
제1 카메라 모듈(8)은 캐리어기판(2000)의 하면에 대한 제1 영상정보를 획득하고, 제1 영상정보로부터 캐리어기판(2000)의 하면에 표시된 제1 정렬 마크의 위치정보를 산출하여 제어부(미도시)로 전송한다.
예를 들어, 제1 카메라 모듈(8)은 렌즈가 상부를 향하도록 배치되고, 캐리어기판(2000)의 하면에 대한 제1 영상정보를 획득 및 분석하여 제1 정렬 마크의 위치정보를 산출하는 제1 카메라부와, 제2 기판 지지 구조물(45)에 결합되어 제1 카메라부를 지지하는 제1 브라켓부를 포함할 수 있다.
제2 카메라 모듈(9)은 제2 정반(7)에 설치된다.
제2 카메라 모듈(9)은 구동기판(3000)의 상면에 대한 제2 영상정보를 획득하고, 제2 영상정보로부터 구동기판(3000)의 상면에 표시된 제2 정렬 마크의 위치정보를 산출하여 제어부(미도시)로 전송한다.
예를 들어, 제2 카메라 모듈(9)은 렌즈가 하부를 향하도록 배치되고, 구동기판(3000)의 상면에 대한 제2 영상정보를 획득 및 분석하여 제2 정렬 마크의 위치정보를 산출하는 제2 카메라부와, 제2 정반(7)의 수평부에 결합되어 제2 카메라부를 지지하는 제2 브라켓부를 포함할 수 있다.
이에, 제어부(미도시)는 제1 카메라 모듈(8)로부터 제1 정렬 마크의 위치정보를 수신하고, 제2 카메라 모듈(9)로부터 제2 정렬 마크의 위치정보를 수신하여, 캐리어기판(2000)과 구동기판(3000)의 보정 위치 정보를 산출한다. 그리고, 제어부는 산출된 보정 위치 정보를 제2 이송모듈(4)과 제3 이송모듈(5)로 전송하여 캐리어기판(2000)과 구동기판(3000)의 위치를 보정시킴으로써, 캐리어기판(2000)과 구동기판(3000)을 정렬시킨다.
도 1을 참조하면, 레이저 모듈(10)은 제2 정반(7)에 설치되고, 캐리어기판(2000)이 구동기판(3000)에 적층되면 구동기판(3000) 측으로 레이저광을 조사한다.
예를 들어, 레이저 모듈(10)은 통상의 레이저광 출력수단을 가질 수 있다.
또한, 본 마이크로 LED 접속 장치(1000)는 복수의 받침대(11) 및 복수의 제진패드(12)를 더 포함할 수 있다.
복수의 받침대(11)는 제1 정반(6)의 하부에 배치되고, 제1 정반(6)을 지지할 수 있다.
예를 들어, 복수의 받침대(11)는 상단부를 향할수록 폭의 크기가 점진적으로 감소되는 웨지(wedge) 구조로 형성될 수 있다.
복수의 제진패드(12)는 복수의 받침대(11)와 제1 정반(6) 사이에 배치되고, 제1 정반(6)에 전달되는 진동을 완화할 수 있다.
복수의 제진패드(12)는 탄성체 재질로 형성될 수 있다.
이하에서는, 복수의 마이크로 LED칩(L)을 구동기판(3000)에 전사 접합시키는 과정에 대하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 먼저, 상부 진공척(1)이 복수의 마이크로 LED칩(L)을 가진 캐리어기판(2000)을 흡착하여 고정하고, 하부 진공척(2)이 회로가 올라간 구동기판(3000)을 흡착하여 고정한다.
캐리어기판(2000)과 구동기판(3000)이 고정되면, 제1 카메라 모듈(8)과 제2 카메라 모듈(9)이 각각 영상정보를 획득하고, 영상정보를 분석하여 각 영상정보로부터 정렬 마크의 위치정보를 산출한다.
더 자세하게는, 제1 카메라 모듈(8)은 캐리어기판(2000)의 하면에 대한 제1 영상정보를 획득 및 분석하여 제1 영상정보로부터 캐리어기판(2000)의 하면에 표시된 제1 정렬 마크의 위치정보를 산출하고, 이를 제어부(미도시)로 전송한다. 그리고, 제2 카메라 모듈(9)은 구동기판(3000)의 상면에 대한 제2 영상정보를 획득 및 분석하여 제2 영상정보로부터 구동기판(3000)의 상면에 표시된 제2 정렬 마크의 위치정보를 산출하고, 이를 제어부로 전송한다.
제1 카메라 모듈(8) 및 제2 카메라 모듈(9)로부터 제1 정렬 마크의 위치정보 및 제2 정렬 마크의 위치정보가 전송되면, 제어부(미도시)는 캐리어기판(2000)과 구동기판(3000)의 보정 위치 정보를 산출하고, 산출된 보정 위치 정보를 제2 이송모듈(4)과 제3 이송모듈(5)로 전송하여 평면상에서 캐리어기판(2000)과 구동기판(3000)의 위치를 보정시킨다. 이를 통해, 캐리어기판(2000)과 구동기판(3000)이 평면상에서 정렬된다.
캐리어기판(2000)과 구동기판(3000)이 정렬되면, 제1 이송모듈(3)이 상부 진공척(1)을 하강하여 캐리어기판(2000)을 구동기판(3000)에 적층시킨다.
이때, 구동기판(3000)의 상면에는 전극패턴과, 전극패턴의 상면에 도포된 도전물질(예컨대, 납)과, 전극패턴 및 도전물질을 감싸는 접착제가 도포된다.
이에, 캐리어기판(2000)이 구동기판(3000)에 적층되면, 캐리어기판(2000)의 하면에 배치된 복수의 마이크로 LED칩(L)은 도전물질에 접촉됨과 동시에, 접착제에 의해 안정적으로 고정될 수 있다.
캐리어기판(2000)이 구동기판(3000)에 적층되면, 레이저 모듈(10)이 캐리어기판(2000)의 상부에 순간적으로 레이저광을 조사한다.
이에, 복수의 마이크로 LED칩(L)과 전극패턴 사이에 배치된 도전물질은 레이저광의 열로 인해 순간적으로 용융되었다가 레이저광이 사라지면서 경화되어 복수의 마이크로 LED칩(L)과 전극패턴을 연결한다.
이때, 캐리어기판(2000)에 순간적으로 조사되는 레이저광은 도전물질을 용융시킬 수 있는 최소한의 발열온도를 가질 수 있다. 이에, 캐리어기판(2000)에 레이저광이 조사되더라도 복수의 마이크로 LED칩(L)과 구동기판(3000)의 손상을 최소화할 수 있다.
레이저광의 조사가 완료되면, 제1 이송모듈(3)이 상부 진공척(1)을 상승하여 구동기판(3000)으로부터 캐리어기판(2000)을 분리한다.
이처럼 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 마이크로 LED칩(L)을 집단으로 구동기판(3000)에 전사 접합할 수 있으므로, 기존 다이 본딩 방식을 이용한 실장방식에 비해 월등히 빠른 속도로 작업이 이루어지고, 나아가 생산량의 증대를 도모할 수 있다.
또한, 상부 진공척(1)과 하부 진공척(2)을 통해 캐리어기판(2000)과 구동기판(3000)을 진공 흡착하므로, 캐리어기판(2000)과 구동기판(3000)을 안정적으로 고정할 수 있고, 이를 통해 전사 공정 중 캐리어기판(2000)이나 구동기판(3000)의 유동으로 인한 전사 위치 오차를 방지할 수 있다.
또한, X, Y, Z 축 방향으로 이동 가능한 다수의 이송모듈과, 캐리어기판(2000)과 구동기판(3000)의 위치 정렬을 위한 복수의 카메라 모듈이 구비되므로, 복수의 마이크로 LED칩(L)을 정확한 위치에서 안정적으로 전사할 수 있다.
또한, 캐리어기판(2000)과 구동기판(3000)이 적층된 상태에서 레이저를 조사하여 복수의 마이크로 LED칩(L)을 구동기판(3000)상에 전사하므로, 캐리어기판(2000)과 구동기판(3000)의 손상을 최소화하면서 신속히 복수의 마이크로 LED칩(L)을 구동기판(3000)에 전사할 수 있다.
또한, 지면에 지지되는 복수의 받침대(11)와 이송모듈이 설치되는 제1 정반(6) 사이에 탄성체 재질의 제진패드(12)가 배치되므로, 장비에 가해지는 진동을 완화하고, 이를 통해 진동에 의한 장비의 떨림 및 전사위치의 오차발생을 방지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
1000. 마이크로 LED 접속 장치 1. 상부 진공척
2. 하부 진공척 3. 제1 이송모듈
31. 승강 가이드부 32. 승강부
33. 승강 구동부 34. 제1 기판 지지 구조물
4. 제2 이송모듈 41. 복수의 제1 서포트 유니트
42. 제1 리니어 샤프트 43. 제1 리니어 샤프트 모터
44. 제1 이송 블록 45. 제2 기판 지지 구조물
46. 제1 가이드 플레이트 5. 제3 이송모듈
51. 복수의 제2 서포트 유니트 52. 제2 리니어 샤프트
53. 제2 리니어 샤프트 모터 54. 제2 이송 블록
55. 제2 가이드 플레이트 6. 제1 정반
7. 제2 정반 8. 제1 카메라 모듈
9. 제2 카메라 모듈 10. 레이저 모듈
11. 복수의 받침대 12. 복수의 제진패드
2000. 캐리어기판 L. 복수의 마이크로 LED칩
3000. 구동기판

Claims (5)

  1. 복수의 마이크로 LED칩(L)을 가진 캐리어기판(2000)을 흡착하여 고정하는 상부 진공척(1);
    상기 상부 진공척(1)의 하부에 배치되고, 회로가 배치된 구동기판(3000)을 흡착하여 고정하는 하부 진공척(2);
    상기 상부 진공척(1)을 지지하고, 상기 상부 진공척(1)을 Z축 방향으로 승강시키도록 구성되는 제1 이송모듈(3);
    상기 하부 진공척(2)을 지지하고, 상기 하부 진공척(2)을 X축 방향으로 이송하도록 구성되는 제2 이송모듈(4);
    상기 제2 이송모듈(4)을 지지하고, 상기 제2 이송모듈(4)을 Y축 방향으로 이송하도록 구성되는 제3 이송모듈(5);
    상면에 상기 제3 이송모듈(5)이 설치되는 제1 정반(6);
    상기 제1 정반(6)의 상부에 설치되어 상기 제1 이송모듈(3)이 결합되어 지지되고, 중심부가 관통 형성되는 제2 정반(7);
    상기 제2 이송모듈(4)에 설치되고, 상기 캐리어기판(2000)의 하면에 대한 제1 영상정보를 획득하며, 상기 제1 영상정보로부터 상기 캐리어기판(2000)의 하면에 표시된 제1 정렬 마크의 위치정보를 산출하는 제1 카메라 모듈(8);
    상기 제2 정반(7)에 설치되고, 상기 구동기판(3000)의 상면에 대한 제2 영상정보를 획득하며, 상기 제2 영상정보로부터 상기 구동기판(3000)의 상면에 표시된 제2 정렬 마크의 위치정보를 산출하는 제2 카메라 모듈(9); 및
    상기 제2 정반(7)에 설치되고, 상기 캐리어기판(2000)이 상기 구동기판(3000)에 적층되면 상기 구동기판(3000) 측으로 레이저광을 조사하는 레이저 모듈(10);을 포함하고,
    상기 제2 이송모듈(4)은,
    상기 X축 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 제1 서포트 유니트(41),
    상기 복수의 제1 서포트 유니트(41)에 양단부가 지지되고, 길이방향을 따라 내부에 복수의 자석이 연속 배치되는 제1 리니어 샤프트(42),
    상기 제1 리니어 샤프트(42)의 외면에 결합되고, 자기력을 발생시켜 상기 제1 리니어 샤프트(42)의 외면을 따라 상기 X축 방향으로 선형 이동되는 제1 리니어 샤프트 모터(43),
    상기 제1 리니어 샤프트 모터(43)에 결합되어 지지되고, 상기 제1 리니어 샤프트 모터(43)에 의해 상기 X축 방향을 따라 이송되는 제1 이송 블록(44),
    상기 제1 이송 블록(44)에 결합되어 상기 제1 이송 블록(44)의 상부에 배치되고, 상기 구동기판(3000)이 상면에 지지되는 제2 기판 지지 구조물(45), 및
    상기 제3 이송모듈(5)에 결합되어 상기 제3 이송모듈(5)의 상면에 배치되고, 상면에 상기 복수의 제1 서포트 유니트(41)가 결합되어 지지되며, 상기 제1 이송 블록(44)의 이동 시 상기 X축 방향으로 상기 제1 이송 블록(44)을 가이드하는 제1 가이드 플레이트(46)를 포함하는, 마이크로 LED 접속 장치(1000).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이송모듈(3)은,
    상기 제2 정반(7)에 결합되어 고정되는 승강 가이드부(31);
    상기 승강 가이드부(31)에 상기 Z축 방향을 따라 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 승강부(32);
    상기 승강 가이드부(31)에 결합되고, 회전력을 발생시켜 상기 승강부(32)를 상기 Z축 방향을 따라 이송하는 승강 구동부(33); 및
    상기 승강부(32)에 결합되어 지지되고, 상기 캐리어기판(2000)을 지지하는 제1 기판 지지 구조물(34);을 포함하는, 마이크로 LED 접속 장치(1000).
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 이송모듈(5)은,
    상기 Y축 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 제2 서포트 유니트(51);
    상기 복수의 제2 서포트 유니트(51)에 양단부가 지지되고, 길이방향을 따라 내부에 복수의 자석이 연속 배치되는 제2 리니어 샤프트(52);
    상기 제2 리니어 샤프트(52)의 외면에 결합되고, 상부에 상기 제1 가이드 플레이트(46)가 결합되며, 자기력을 발생시켜 상기 제2 리니어 샤프트(52)의 외면을 따라 선형 이동되면서 상기 제1 가이드 플레이트(46)를 상기 Y축 방향으로 이송하는 제2 리니어 샤프트 모터(53);
    상기 제1 가이드 플레이트(46)의 하면에 결합되고, 상기 제1 가이드 플레이트(46)에 의해 상기 Y축 방향으로 이송되는 제2 이송 블록(54); 및
    상기 제1 정반(6)에 결합되어 상기 제1 정반(6)의 상면에 배치되고, 상기 제2 이송 블록(54)의 이동 시 상기 Y축 방향으로 상기 제2 이송 블록(54)을 가이드하는 제2 가이드 플레이트(55);를 포함하는, 마이크로 LED 접속 장치(1000).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 정반(6)의 하부에 복수로 배치되고, 상기 제1 정반(6)을 지지하는 복수의 받침대(11); 및
    상기 복수의 받침대(11)와 상기 제1 정반(6) 사이에 배치되어 상기 제1 정반(6)에 전달되는 진동을 완화하는 탄성체 재질의 복수의 제진패드(12);를 더 포함하는, 마이크로 LED 접속 장치(1000).
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