KR20180115134A - Micro light emitting diode module and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로 LED 모듈 및 마이크로 LED 모듈 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마이크로 LED를 이용하여 디스플레이어 장치나 조명 장치를 구현할 수 있게 하는 마이크로 LED 모듈 및 마이크로 LED 모듈 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micro LED module and a method of manufacturing a micro LED module. More particularly, the present invention relates to a micro LED module and a method of manufacturing a micro LED module that enable a display device or a lighting device to be implemented using a micro LED.
질화물 반도체 발광 다이오드(이하, GaN-LED라 칭함)가 상용화 된 이래, 반도체 박막 기술, 공정 기술, 디바이스 기술의 지속적인 발전에 힘입어 GaN-LED는 성능 및 신뢰성에 비약적인 향상을 가져왔고, 휴대폰 산업의 급성장과 지속적인 고휘도, 고출력 응용 제품 출시로 발광 다이오드(Light Emitting Diodes, 이하 LED라 칭함)의 수요는 폭발적으로 증가하고 있다.Since the commercialization of nitride semiconductor light-emitting diodes (hereinafter referred to as GaN-LEDs), GaN-LED has achieved remarkable improvement in performance and reliability owing to the continuous development of semiconductor thin film technology, process technology and device technology. Demand for light emitting diodes (LEDs) has been explosively rising due to rapid growth and continuous introduction of high brightness and high power applications.
또한, GaN-LED는 종래의 백열 전구나 형광등과 같은 조명과는 달리 초소형, 저소비 전력, 고효율, 친환경 등의 많은 장점을 보유하고 있어, 최근에는 대형 LCD-TV 용 백라이트 등 중대형 디스플레이에 적용되기 시작하였고, 자동차 용 조명뿐만 아니라 일반 조명 시장으로까지 그 영역을 넓혀 나가고 있는 추세이다.In addition, unlike conventional incandescent lamps and fluorescent lamps, GaN-LEDs have many advantages such as small size, low power consumption, high efficiency, and environmental friendliness. Recently, they have been applied to mid- And is expanding its scope not only to automotive lighting but also to general lighting market.
그러나, 현재까지 개발된 GaN-LED는 발광 효율, 광 출력 및 가격 면에서 더욱 많은 개선이 필요하며, 특히, GaN-LED가 일반 조명으로 응용을 확대하기 위해서는 발광 효율의 개선을 통한 고휘도의 달성이 최우선 과제로 꼽히고 있다.However, GaN-LEDs developed to date require further improvement in terms of luminous efficiency, light output and cost, and in particular, in order to expand applications of GaN-LEDs as general illumination, It is considered a top priority.
즉, GaN-LED 내부에서 생성된 빛이 반도체와 공기와의 굴절율 차이로 인한 내부 전반사를 발생시켜 광 추출 효율을 높이는데 문제점으로 작용하고 있으며, 이러한 문제점은 결과적으로 GaN-LED 고휘도화에 걸림돌이 되어왔다.That is, the light generated inside the GaN-LED generates total internal reflection due to the difference in refractive index between the semiconductor and air, thereby increasing the light extraction efficiency. As a result, the problem is that the GaN- Has come.
이에, 높은 광 추출 효율을 얻기 위하여, 기하학적으로 전반사를 깨드려 소자 내부에 트랩되거나 열로 바뀌는 광자를 최소화할 고휘도 마이크로 어레이 발광 다이오드 소자의 제조 방법이 요구되고 있다.In order to obtain a high light extraction efficiency, a method of manufacturing a high-brightness micro-array light-emitting diode device that minimizes photons that are trapped in the device or converted into heat by damaging total reflection geometrically is required.
특히, 고휘도 마이크로 어레이 발광 다이오드 소자의 제조 과정에 있어서, 마이크로 어레이 패턴의 상면에 투명 전극을 증착하기 위한 마이크로 어레이 패턴의 정렬 공정이나 평탄화 공정은 매우 정밀한 고난이도의 작업이 요구된다.Particularly, in the manufacturing process of the high-brightness microarray light-emitting diode device, the alignment process or the planarization process of the microarray pattern for depositing the transparent electrode on the upper surface of the microarray pattern requires highly precise and high-level work.
그러나, 기판에 마이크로 LED 칩들의 안착을 위한 정렬 공정 또는 평탄화 공정의 결과에 따라, 생산 비용이 크게 증대되거나 투명 전극이 증착된 표면의 구조가 복잡해지거나 요철이 심화되어질 수 있는데, 이는 제품의 비용을 증대시키는 것은 물론이고, 다층 배선 공정에 있어서 단선이나 쇼트의 원인이 되는 문제로 연결될 수 있어, 제품의 생산성과, 공정의 재현성(reproducibility) 및 신뢰성이 떨어지는 문제점들이 있었다.However, depending on the result of the alignment process or the planarization process for the placement of the micro LED chips on the substrate, the production cost may be greatly increased or the structure of the surface on which the transparent electrode is deposited may become complicated or uneven, There is a problem that the productivity of the product, the reproducibility of the process, and the reliability are inferior because it can be connected to a problem causing disconnection or short-circuit in the multilayer wiring process.
본 발명의 사상은, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 전도성 패이스트를 이용하여 부품들 간의 전기적 또는 기계적 결합을 용이하게 하고, 마이크로 LED 칩에 코팅된 친수성 제 1 면 및 소수성 제 2 면을 이용하여 신속한 칩 정렬 및 평탄화가 가능하여 제품의 신뢰도를 향상시키고, 제품의 생산 시간 및 비용을 절감함으로써 생산성을 크게 증대시킬 수 있게 하는 마이크로 LED 모듈 및 마이크로 LED 모듈 제조 방법을 제공함에 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The idea of the present invention is to solve these problems by using a conductive paste to facilitate electrical or mechanical coupling between parts and to use a hydrophilic first side coated with a micro LED chip and a second hydrophobic side The present invention provides a micro LED module and a method of manufacturing a micro LED module that enable rapid chip alignment and planarization to improve the reliability of a product and significantly increase productivity by reducing production time and cost of a product. However, these problems are illustrative, and thus the scope of the present invention is not limited thereto.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 마이크로 LED 모듈 제조 방법은, 제 1 전극층이 형성된 제 1 기판을 준비하는 제 1 기판 준비 단계; 상기 제 1 전극층 상에 제 1 전도성 패이스트를 형성하는 제 1 전도성 패이스트 형성 단계; 상기 제 1 전도성 패이스트 상에 마이크로 LED 칩의 제 1 면을 실장시키는 칩 실장 단계; 제 2 전극층이 형성된 제 2 기판을 준비하는 제 2 기판 준비 단계; 상기 마이크로 LED 칩의 제 2 면 또는 상기 제 2 전극층에 제 2 전도성 패이스트를 형성하는 제 2 전도성 패이스트 형성 단계; 및 상기 제 2 기판을 뒤집어서 상기 제 2 전도성 패이스트를 상기 마이크로 LED 칩의 제 2 면 상에 실장하는 제 2 기판 실장 단계;를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a micro LED module, comprising: preparing a first substrate having a first electrode layer; A first conductive paste forming step of forming a first conductive paste on the first electrode layer; A chip mounting step of mounting a first surface of the micro LED chip on the first conductive paste; A second substrate preparation step of preparing a second substrate on which a second electrode layer is formed; A second conductive paste forming step of forming a second conductive paste on the second surface of the micro LED chip or the second electrode layer; And a second substrate mounting step of mounting the second conductive paste on the second surface of the micro LED chip by reversing the second substrate.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 LED 모듈 제조 방법은, 상기 제 1 기판 준비 단계 이후에, 상기 제 1 기판 상에 상기 제 1 전극층의 적어도 일부분을 노출시키는 제 1 관통홀을 갖는 제 1 격벽층을 형성하는 제 1 격벽층 형성 단계;를 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a micro LED module according to the present invention, after the first substrate preparation step, a first partition wall layer having a first through hole exposing at least a part of the first electrode layer is formed on the first substrate A first barrier rib layer forming step of forming a first barrier rib layer.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 전도성 패이스트 형성 단계는, 상기 제 1 관통홀의 적어도 일부분에 상기 제 1 전도성 패이스트를 충전할 수 있다.Further, according to the present invention, the first conductive paste forming step may fill the first conductive paste in at least a part of the first through hole.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 LED 모듈 제조 방법은, 상기 제 1 전도성 패이스트 형성 단계 이후에, 가열하거나 또는 광을 조사하여 상기 제 1 전도성 패이스트를 경화시키는 패이스트 경화 단계;를 더 포함할 수 있다.The micro-LED module manufacturing method according to the present invention may further include a paste curing step of curing the first conductive paste by heating or irradiating light after the first conductive paste forming step have.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 칩 실장 단계는, 마이크로 LED용 웨이퍼 또는 복수개의 상기 마이크로 LED 칩들의 제 1 면 또는 제 2 면에 친수성 표면 또는 소수성 표면을 형성하는 친수 소수 표면 형성 단계; 복수개의 상기 마이크로 LED 칩들을 수조에 넣어서 친수성 표면은 수중 방향으로 또는 소수성 표면은 수면 방향으로 자연 정렬되도록 부유시키는 칩 정렬 단계; 진공 흡착판에 형성된 진공홀을 이용하여 자연 정렬된 적어도 하나의 마이크로 LED 칩을 진공압으로 흡착하는 칩 흡착 단계; 및 진공압을 해제하여 흡착된 상기 마이크로 LED 칩을 상기 제 1 전도성 패이스트 상에 안착시키는 칩 안착 단계;를 포함할 수 있다.According to the present invention, the chip mounting step may include: forming a hydrophilic surface or a hydrophobic surface on the first surface or the second surface of the wafer for micro LEDs or a plurality of the micro LED chips; Placing a plurality of the micro LED chips in a water tank so that the hydrophilic surface floats in the water direction or the hydrophobic surface floats so as to be natural aligned in the water surface direction; A chip adsorption step of adsorbing at least one micro LED chip naturally aligned using a vacuum hole formed on a vacuum adsorption plate with vacuum pressure; And releasing the vacuum pressure to place the micro LED chip adsorbed on the first conductive paste.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 마이크로 LED 모듈은, 제 1 기판; 상기 제 1 기판에 형성되는 제 1 전극층; 상기 제 1 전극층 상에 형성되는 제 1 전도성 패이스트; 상기 제 1 전도성 패이스트 상에 제 1 면이 실장되는 마이크로 LED 칩; 상기 마이크로 LED 칩의 제 2 면 상에 형성되는 제 2 전도성 패이스트; 상기 제 2 전도성 패이스트 상에 형성되는 제 2 전극층; 및 상기 제 2 전극층 상에 형성되는 제 2 기판;을 포함하고, 상기 마이크로 LED 칩의 상기 제 1 면은 친수성이고, 상기 제 2 면은 소수성일 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a micro LED module including: a first substrate; A first electrode layer formed on the first substrate; A first conductive paste formed on the first electrode layer; A micro LED chip on which a first surface is mounted on the first conductive paste; A second conductive paste formed on a second side of the micro LED chip; A second electrode layer formed on the second conductive paste; And a second substrate formed on the second electrode layer, wherein the first surface of the micro LED chip is hydrophilic and the second surface is hydrophobic.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 전도성 패이스트는 친수성이고, 상기 제 2 전도성 패이스트는 소수성일 수 있다.Further, according to the present invention, the first conductive paste may be hydrophilic and the second conductive paste may be hydrophobic.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 전극층은 구리 성분을 포함하고, 상기 제 2 전극층은 투명 전극일 수 있다.Also, according to the present invention, the first electrode layer may include a copper component, and the second electrode layer may be a transparent electrode.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 LED 모듈은, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 형성되고, 상기 제 1 전도성 패이스트를 수용하는 제 1 관통홀이 형성되는 제 1 격벽층; 및 상기 제 1 격벽층과 상기 제 2 기판 사이에 형성되고, 상기 제 2 전도성 패이스트를 수용하는 제 2 관통홀이 형성되는 제 2 격벽층;을 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a micro LED module, comprising: a first partition wall layer formed between the first substrate and the second substrate and having a first through hole for receiving the first conductive paste; And a second barrier rib layer formed between the first barrier rib layer and the second substrate and having a second through hole for receiving the second conductive paste.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 전도성 패이스트를 이용하여 부품들 간의 전기적 또는 기계적 결합을 용이하게 하고, 마이크로 LED 칩에 코팅된 친수성 제 1 면 및 소수성 제 2 면을 이용하여 신속한 칩 정렬 및 평탄화가 가능하여 제품의 신뢰도를 향상시키고, 제품의 생산 시간 및 비용을 절감함으로써 생산성을 크게 증대시킬 수 있으며, 양질의 제품을 생산할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to some embodiments of the present invention as described above, a conductive paste is used to facilitate electrical or mechanical coupling between parts, and a hydrophilic first side coated with a micro LED chip and a second hydrophobic side It is possible to perform rapid chip alignment and planarization, thereby improving the reliability of the product, reducing the production time and cost of the product, thereby significantly increasing the productivity and producing a high quality product. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마이크로 LED 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 7은 도 1의 마이크로 LED 모듈의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마이크로 LED 모듈 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 마이크로 LED 모듈 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 도 8의 칩 실장 단계를 보다 상세하게 나타내는 순서도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a micro LED module according to some embodiments of the present invention.
FIGS. 2 to 7 are cross-sectional views showing steps of manufacturing the micro-LED module of FIG.
8 is a flow chart illustrating a method of fabricating a micro LED module in accordance with some embodiments of the present invention.
9 is a flow chart illustrating a method of fabricating a micro LED module in accordance with some alternative embodiments of the present invention.
10 is a flowchart showing the chip mounting step of FIG. 8 in more detail.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention should not be construed as limited to the particular shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.
이하, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마이크로 LED 모듈 및 마이크로 LED 모듈 제조 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a micro LED module and a micro LED module manufacturing method according to some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마이크로 LED 모듈(100)을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마이크로 LED 모듈(100)은, 크게 제 1 기판(10)과, 제 1 전극층(11)과, 제 1 전도성 패이스트(12)와, 마이크로 LED 칩(C)과, 제 2 전도성 패이스트(22)와, 제 2 전극층(21) 및 제 2 기판(20)을 포함할 수 있다.1, a
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 기판(10)은 상기 제 1 전극층(11)과, 상기 제 1 전도성 패이스트(12)와, 상기 마이크로 LED 칩(C)과, 상기 제 2 전도성 패이스트(22)와, 상기 제 2 전극층(21) 및 상기 제 2 기판(20)을 지지할 수 있도록 충분한 강도와 내구성을 갖는 다양한 형태의 기판들이 적용될 수 있다.1, the
더욱 구체적으로는, 마이크로 LED를 이용하여 플랙시블 디스플레이 장치를 구현할 수 있도록 상기 제 1 기판(10)은 연질 재질인 PET(Polyethylene terephthalate) 성분 등의 각종 합성 수지 재질이 적용될 수 있다.More specifically, various synthetic resin materials such as polyethylene terephthalate (PET), which is a soft material, may be applied to the
그러나, 상기 제 1 기판(10)은 이에 반드시 국한되지 않고, 예컨대, 각종 인쇄회로기판이나, 금속 기판이나, 세라믹 기판이나, 유리 기판이나, 합성 수지 기판이나, 복합 소재 기판 등 매우 다양한 기판 소재들이 모두 적용될 수 있다.However, the
또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전극층(11)은 전도성이 높은 구리 성분, 알루미늄 성분, 금 성분, 은 성분, 백금 성분 등이 포함될 수 있다. 그러나, 이에 반드시 국한되지 않고, ITO(Indium Tin Oxide) 등 각종 도전성 투명 전극 소재들이 적용될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 이러한 상기 제 1 전극층(11)은 식각 공정을 이용하여 상기 제 1 기판(10) 상에 패터닝될 수 있다.1, the
또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전도성 패이스트(12)는 상기 제 1 전극층(11) 상에 형성되는 전도성 본딩 매체의 일종일 수 있다.Also, for example, as shown in FIG. 1, the first
이러한, 상기 제 1 전도성 패이스트(12)는 상기 제 1 전극층(11)과 후술될 상기 마이크로 LED 칩을 전기적 및 기계적으로 서로 견고하게 접착시키는 역할을 할 수 있는 것으로서, 예컨대, 그래핀 성분, 솔더 성분이나, 은 성분이나, 주석 성분이나, 구리 성분, 각종 메탈 성분 등을 포함하는 도전성 파우더 형태일 수 있다. 따라서, 자중에 의해 최초 도포된 위치를 크게 벗어나지 않을 수 있다. 또한, 이러한 상기 제 1 전도성 패이스트(12)는 가열 또는 UV 광 조사되어 휘발되거나 경화될 수 있는 고분자 혼합물이나, 세라믹이나, 실리콘(silicon)이나 휘발성 매체 등의 열경화성 또는 UV 경화성 매체를 포함할 수 있다. 이러한 도전성 파우더와 경화성 매체의 혼합 비율은 상기 제 1 전극층(11)의 스팩이나 가공 환경 등에 따라 결정될 수 있다. 더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 제 1 전도성 패이스트(12)는 그래핀 또는 CNT 성분이 포함된 패이스트나, 솔더 파우더에 에폭시 계열의 수지가 혼합된 에폭시 솔더 패이스트(epoxy solder paste)가 적용될 수 있다. 그러나, 이에 반드시 국한되지 않고 은 패이스트 등 매우 다양한 전도성 패이스트가 모두 적용될 수 있다.The first
또한, 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로 LED 칩(C)은, 상기 제 1 전도성 패이스트(12) 상에 제 1 면(C-1)이 실장되는 것으로서, 본 명세서에 사용되는 용어, 즉 "마이크로" 소자, "마이크로" p-n 다이오드 또는 "마이크로" LED 구조체는 본 발명의 실시예에 따른 소정 소자들 또는 구조체들의 서술적인 크기를 지칭할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "마이크로" 소자 또는 구조체는 1 내지 100 μm의 스케일을 가리키도록 의도된다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 그렇게 한정되지는 않으며, 실시예의 소정 양태가 보다 큰 그리고 가능하게는 보다 작은 크기 스케일로 적용가능할 수 있는 것이 인식되어야 한다.1, the micro-LED chip C is a package in which the first surface C-1 is mounted on the first
예컨대, 본 발명의 실시예는 벌크 LED 기판을 픽업 및 수용 기판으로의 이송 준비를 갖춘 마이크로 LED 구조체의 어레이로 처리하는 방법을 설명할 수 있다. 이 방식으로, 마이크로 LED 구조체를 이종 집적 시스템 내에 통합하고 조립하는 것이 가능하다. 마이크로 LED 구조체는 개별적으로, 군을 이루어, 또는 전체 어레이로서 픽업되고 이송될 수 있다. 따라서, 마이크로 LED 구조체의 어레이 내의 마이크로 LED 구조체는 픽업 및 마이크로 디스플레이로부터 대면적 디스플레이에 이르는 임의의 크기의 디스플레이 기판과 같은 수용 기판으로 사용될 수 있다. 더욱 구체적으로 예를 들면, 마이크로 LED 구조체의 어레이는 10 μm × 10 μm 피치, 또는 5 μm × 5 μm 피치를 갖는 것으로서 설명될 수 있다. 이러한 밀도에서, 15.2 cm (6인치) 기판은, 예를 들어, 10 μm × 10 μm 피치를 갖는 대략 1억 6천 5백만 개의 마이크로 LED 구조체들, 또는 5 μm × 5 μm 피치를 갖는 대략 6억 6천만 개의 마이크로 LED 구조체들을 수용할 수 있다. 그러나, 본 명세서에 설명된 마이크로 LED 모듈 및 마이크로 LED 모듈 제조 방법은 마이크로 LED 구조들에 한정되지 않으며, 또한 다른 마이크로 소자들의 제조에도 이용될 수 있다.For example, an embodiment of the present invention can describe a method of treating a bulk LED substrate with an array of micro-LED structures with preparation for transport to a pick-up and receiving substrate. In this way, it is possible to integrate and assemble the micro-LED structure in a heterogeneous integrated system. The micro LED structures can be picked up and transported individually, in groups, or as an entire array. Thus, a micro-LED structure in an array of micro-LED structures can be used as a receiving substrate, such as a display substrate of any size, from pick-up and micro-display to large-area display. More specifically, for example, the array of micro-LED structures can be described as having a pitch of 10 μm × 10 μm, or a pitch of 5 μm × 5 μm. At this density, a 15.2 cm (6 inch) substrate can be fabricated using, for example, approximately 165 million micro LED structures with a 10 μm × 10 μm pitch, or approximately 600 million with a 5 μm × 5 μm pitch It can accommodate 60 million micro LED structures. However, the micro LED module and micro LED module manufacturing method described herein are not limited to micro LED structures, and can also be used in the manufacture of other micro devices.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 전도성 패이스트(22)는, 상기 마이크로 LED 칩(C)의 제 2 면(C-2) 상에 형성되고, 상기 제 2 전극층(21)은, 상기 제 2 전도성 패이스트(22) 상에 형성되며, 상기 제 2 기판(20)은 상기 제 2 전극층(21) 상에 형성될 수 있다.1, the second
이러한 상기 제 2 전도성 패이스트(22)는 상술된 상기 제 1 전도성 패이스트(12)와 그 구성 및 역할이 동일할 수 있고, 상기 제 2 전극층(21)은 상술된 상기 제 1 전극층(11)과 그 구성 및 역할이 동일할 수 있으며, 상기 제 2 기판(20)은 상기 제 1 기판(10)과 그 구성 및 역할이 동일할 수 있다.The second
다만, 상기 마이크로 LED 칩(C)들에서 발생된 빛이 상방으로 발산되기 위해서 상기 제 2 전도성 패이스트(22) 및 상기 제 2 전극층(21)은 투명도를 높일 수 있도록 ITO(Indium Tin Oxide)나 에폭시 솔더 패이스트 등 투명 또는 반투명의 재질이 적용될 수 있고, 반대로 상기 제 1 전도성 패이스트(12)와, 상기 제 1 전극층(11) 및 상기 제 1 기판(10)은 반사성 재질로 적용할 수 있다. 그러나, 이에 반드시 국한되지 않고 다양한 형태의 재질이 모두 적용될 수 있다.However, the second
또한, 예컨대, 상기 마이크로 LED 칩(C)은 코팅 과정이나 자체 성질을 이용하여 상기 제 1 면(C-1)은 친수성이고, 상기 제 2 면(C-2)은 소수성일 수 있다.For example, the micro-LED chip C may be hydrophilic and the second surface C-2 may be hydrophobic, using the coating process or the self-nature.
또한, 예컨대, 친수성이 상기 제 1 면(C-1) 및 소수성인 상기 제 2 면(C-2)과 상기 제 1 전도성 패이스트(12) 및 상기 제 2 전도성 패이스트(22)의 전기적 및 기계적인 접착을 더욱 견고하게 하여 단락을 방지하고 제품의 신뢰도를 향상시키기 위해서 상기 제 1 전도성 패이스트(12)는 친수성이고, 상기 제 2 전도성 패이스트(22)는 소수성일 수 있다.It is also possible that the hydrophilic property of the first
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 마이크로 LED 칩의 상기 제 1 면(C-1)은 친수성 표면을 형성하기 위해서 친수성 물질을 코팅할 수 있고, 상기 마이크로 LED 칩의 상기 제 2 면(C-2)은 소수성 표면을 형성하기 위해서 소수성 물질을 코팅할 수 있으며, 상기 제 1 전도성 패이스트(12)는 친수성 물질을 함유시킬 수 있고, 상기 제 2 전도성 패이스트(22)는 소수성 물질을 함유시킬 수 있다.More specifically, for example, the first surface (C-1) of the micro LED chip may be coated with a hydrophilic material to form a hydrophilic surface, and the second surface (C-2) The first
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마이크로 LED 모듈(100)은 상기 제 1 기판(10)과 상기 제 2 기판(20) 사이에 형성되고, 상기 제 1 전도성 패이스트(12)를 수용하는 제 1 관통홀(H1)이 형성되는 제 1 격벽층(W1) 및 상기 제 1 격벽층(W1)과 상기 제 2 기판(20) 사이에 형성되고, 상기 제 2 전도성 패이스트(22)를 수용하는 제 2 관통홀(H2)이 형성되는 제 2 격벽층(W2)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 격벽층(W1) 및 상기 제 2 격벽층(W2)은 예컨대, 폴리에틸렌(PE) 등의 각종 합성 수지류 소재들이 적용될 수 있다.1, a
이러한 상기 제 1 격벽층(W1) 및 상기 제 2 격벽층(W2)은 상기 제 1 기판(10)과 상기 제 2 기판(20) 사이에서 일종의 스페이서 역할을 할 수 있고, 상기 제 1 전도성 패이스트(12) 및 상기 제 2 전도성 패이스트(22) 도포시 이들을 각각 상기 제 1 전극층(11) 및 상기 제 2 전극층(21)으로 인도하는 역할을 할 수 있다.The first barrier rib layer W1 and the second barrier rib layer W2 may serve as a kind of spacer between the
그러므로, 상술된 전도성 패이스트(12)(22)를 이용하여 부품들 간의 전기적 또는 기계적 결합을 용이하게 하고, 상기 마이크로 LED 칩(C)에 코팅된 친수성 제 1 면(C-1) 및 소수성 제 2 면(C-2)을 이용하여 신속한 칩 정렬 및 평탄화가 가능하여 제품의 신뢰도를 향상시키고, 제품의 생산 시간 및 비용을 절감함으로써 생산성을 크게 증대시킬 수 있으며, 양질의 제품을 생산할 수 있다.Therefore, the above-described conductive paste 12 (22) is used to facilitate the electrical or mechanical coupling between the components, and the hydrophilic first surface (C-1) coated on the micro LED chip (C) It is possible to perform rapid chip alignment and planarization by using the two sides (C-2), thereby improving the reliability of the product, reducing the production time and cost of the product, thereby greatly increasing the productivity and producing high quality products.
도 2 내지 도 7은 도 1의 마이크로 LED 모듈(100)의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.FIGS. 2 to 7 are cross-sectional views showing steps of manufacturing the
도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 도 1의 마이크로 LED 모듈(100)의 제조 과정을 단계적으로 설명하면, 먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 전극층(11)이 형성된 제 1 기판(10)을 준비할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 기판(10) 상에 상기 제 1 전극층(11)의 적어도 일부분을 노출시키는 제 1 관통홀(H1)을 갖는 제 1 격벽층(W1)을 형성할 수 있다.2 to 7, the manufacturing process of the
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전극층(11) 상에 제 1 전도성 패이스트(12)를 형성할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 전도성 패이스트(12)는 디스팬싱, 도팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅 등 각종 도포 공정을 이용하여 상기 제 1 관통홀(H1) 내부의 상기 제 1 전극층(11) 상에 충전될 수 있다.Then, as shown in FIG. 3, a first
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전도성 패이스트(12) 상에 마이크로 LED 칩(C)의 제 1 면(C-1)을 실장시키기 위해서, 먼저, 마이크로 LED용 웨이퍼 또는 복수개의 상기 마이크로 LED 칩(C)들의 제 1 면(C-1) 또는 제 2 면(C-2)에 친수성 표면 또는 소수성 표면을 형성하고, 복수개의 상기 마이크로 LED 칩(C)들을 수조(1)에 넣어서 친수성 표면은 수중 방향으로 또는 소수성 표면은 수면 방향으로 자연 정렬되도록 부유시킬 수 있다.4, in order to mount the first surface C-1 of the micro LED chip C on the first
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 진공 흡착판(30)에 형성된 진공홀(H3)을 이용하여 도 4와 같이 자연적으로 정렬된 적어도 하나의 마이크로 LED 칩(C)을 진공압으로 흡착할 수 있다.Next, as shown in FIG. 5, at least one micro-LED chip C naturally aligned as shown in FIG. 4 can be vacuum-suctioned by using the vacuum hole H3 formed in the
이 때, 진공압을 이용하는 것과 동시에 상기 진공 흡착판(30)의 표면 또는 상기 진공홀(H3)의 내부에 소수성 또는 친수성 코팅을 하여 상기 마이크로 LED 칩(C)들의 이송을 용이하게 할 수 있다. At this time, hydrophobic or hydrophilic coating may be applied to the surface of the
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 진공 흡착판(30)의 상기 진공홀(H3)의 내부 진공압을 해제하거나 양압을 형성하여 흡착된 상기 마이크로 LED 칩(C)을 상기 제 1 전도성 패이스트(12) 상에 안착시킬 수 있다.6, the internal vacuum pressure of the vacuum hole H3 of the
이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2 전극층(21)이 형성된 제 2 기판(20)을 준비하고, 상기 마이크로 LED 칩(C)의 제 2 면(C-2) 또는 상기 제 2 전극층(21)에 제 2 전도성 패이스트(22)를 형성하며, 상기 제 2 기판(20)을 반전시켜서 반전된 상기 제 2 기판(20)의 상기 제 2 전도성 패이스트(22)를 상기 마이크로 LED 칩(C)의 제 2 면(C-2) 상에 실장할 수 있다. 여기서, 이러한 상기 제 2 기판(20)과, 상기 제 2 전극층(21) 및 상기 제 2 전도성 패이스트(22)의 형성 과정은 도 2 내지 도 10에서 설명된 상기 제 1 기판(10)과, 상기 제 1 전극층(11) 및 상기 제 1 전도성 패이스트(12)의 형성 과정과 동일할 수 있다.7, the
이어서, 도시하지 않았지만, 상기 제 1 전도성 패이스트(12) 및 상기 제 2 전도성 패이스트(22)를 가열하거나 또는 UV 광 등의 광을 조사하여 상기 제 1 전도성 패이스트(12) 및 상기 제 2 전도성 패이스트(22)를 경화시킬 수 있다.Next, though not shown, the first
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마이크로 LED 모듈 제조 방법을 나타내는 순서도이다.8 is a flow chart illustrating a method of fabricating a micro LED module in accordance with some embodiments of the present invention.
도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마이크로 LED 모듈 제조 방법은, 제 1 전극층(11)이 형성된 제 1 기판(10)을 준비하는 제 1 기판 준비 단계(S1)와, 상기 제 1 전극층(11) 상에 제 1 전도성 패이스트(12)를 형성하는 제 1 전도성 패이스트 형성 단계(S2)와, 상기 제 1 전도성 패이스트(12) 상에 마이크로 LED 칩(C)의 제 1 면(C-1)을 실장시키는 칩 실장 단계(S3)와, 제 2 전극층(21)이 형성된 제 2 기판(20)을 준비하는 제 2 기판 준비 단계(S4)와, 상기 마이크로 LED 칩(C)의 제 2 면(C-2) 또는 상기 제 2 전극층(21)에 제 2 전도성 패이스트(22)를 형성하는 제 2 전도성 패이스트 형성 단계(S5)와, 상기 제 2 기판(20)을 반전시키는 반전 단계(S6)와, 반전된 상기 제 2 기판(20)의 상기 제 2 전도성 패이스트(22)를 상기 마이크로 LED 칩(C)의 제 2 면(C-2) 상에 실장하는 제 2 기판 실장 단계(S7)를 포함할 수 있다.1 to 8, a method of fabricating a micro LED module according to some embodiments of the present invention includes a first substrate preparation step of preparing a
도 9는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 마이크로 LED 모듈 제조 방법을 나타내는 순서도이다.9 is a flow chart illustrating a method of fabricating a micro LED module in accordance with some alternative embodiments of the present invention.
도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 마이크로 LED 모듈 제조 방법은, 도 8의 상기 제 1 기판 준비 단계(S1) 이후에, 상기 제 1 기판(10) 상에 상기 제 1 전극층(11)의 적어도 일부분을 노출시키는 제 1 관통홀(H1)을 갖는 제 1 격벽층(W1)을 형성하는 제 1 격벽층 형성 단계(S8)와, 상기 제 2 기판 준비 단계(S4) 이후에, 상기 제 2 기판(20) 상에 상기 제 2 전극층(21)의 적어도 일부분을 노출시키는 제 2 관통홀(H2)을 갖는 제 2 격벽층(W2)을 형성하는 제 2 격벽층 형성 단계(S9) 및 상기 제 1 전도성 패이스트 형성 단계(S2) 이후에, 가열하거나 또는 광을 조사하여 상기 제 1 전도성 패이스트(12)를 경화시키는 패이스트 경화 단계(S10)를 더 포함할 수 있다.1 to 9, a method of manufacturing a micro LED module according to some other embodiments of the present invention includes a step of preparing a
도 10은 도 8의 칩 실장 단계(S3)를 보다 상세하게 나타내는 순서도이다.Fig. 10 is a flowchart showing the chip mounting step S3 of Fig. 8 in more detail.
도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 칩 실장 단계(S3)는, 마이크로 LED용 웨이퍼 또는 복수개의 상기 마이크로 LED 칩(C)들의 제 1 면(C-1) 또는 제 2 면(C-2)에 친수성 표면 또는 소수성 표면을 형성하는 친수 소수 표면 형성 단계(S31)와, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 상기 마이크로 LED 칩(C)들을 수조(1)에 넣어서 친수성 표면은 수중 방향으로 또는 소수성 표면은 수면 방향으로 자연 정렬되도록 부유시키는 칩 정렬 단계(S32)와, 도 5에 도시된 바와 같이, 진공 흡착판(30)에 형성된 진공홀(H3)을 이용하여 자연 정렬된 적어도 하나의 마이크로 LED 칩(C)을 진공압으로 흡착하는 칩 흡착 단계(S33) 및 도 6에 도시된 바와 같이, 진공압을 해제하여 흡착된 상기 마이크로 LED 칩(C)을 상기 제 1 전도성 패이스트(12) 상에 안착시키는 칩 안착 단계(S34)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 4 to 10, the chip mounting step S3 includes a step of mounting the micro LED chip or the plurality of micro LED chips C on the first surface C-1 or the second surface C- A hydrophilic surface forming step S31 for forming a hydrophilic surface or a hydrophobic surface on the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10: 제 1 기판
11: 제 1 전극층
12: 제 1 전도성 패이스트
C: 마이크로 LED 칩
C-1: 제 1 면
C-2: 제 2 면
20: 제 2 기판
21: 제 2 전극층
22: 제 2 전도성 패이스트
W1: 제 1 격벽층
W2: 제 2 격벽층
H1: 제 1 관통홀
H2: 제 2 관통홀
1: 수조
30: 진공 흡착판
H3: 진공홀
100: 마이크로 LED 모듈10: first substrate
11: First electrode layer
12: first conductive paste
C: Micro LED chip
C-1: First side
C-2: Second side
20: second substrate
21: Second electrode layer
22: second conductive paste
W1: first partition wall layer
W2: second partition wall layer
H1: First through hole
H2: Second through hole
1: aquarium
30: Vacuum suction plate
H3: Vacuum hole
100: Micro LED module
Claims (9)
상기 제 1 전극층 상에 제 1 전도성 패이스트를 형성하는 제 1 전도성 패이스트 형성 단계;
상기 제 1 전도성 패이스트 상에 마이크로 LED 칩의 제 1 면을 실장시키는 칩 실장 단계;
제 2 전극층이 형성된 제 2 기판을 준비하는 제 2 기판 준비 단계;
상기 마이크로 LED 칩의 제 2 면 또는 상기 제 2 전극층에 제 2 전도성 패이스트를 형성하는 제 2 전도성 패이스트 형성 단계; 및
상기 제 2 기판을 뒤집어서 상기 제 2 전도성 패이스트를 상기 마이크로 LED 칩의 제 2 면 상에 실장하는 제 2 기판 실장 단계;
를 포함하는, 마이크로 LED 모듈 제조 방법.A first substrate preparation step of preparing a first substrate on which a first electrode layer is formed;
A first conductive paste forming step of forming a first conductive paste on the first electrode layer;
A chip mounting step of mounting a first surface of the micro LED chip on the first conductive paste;
A second substrate preparation step of preparing a second substrate on which a second electrode layer is formed;
A second conductive paste forming step of forming a second conductive paste on the second surface of the micro LED chip or the second electrode layer; And
A second substrate mounting step of mounting the second conductive paste on the second surface of the micro LED chip by reversing the second substrate;
≪ / RTI >
상기 제 1 기판 준비 단계 이후에,
상기 제 1 기판 상에 상기 제 1 전극층의 적어도 일부분을 노출시키는 제 1 관통홀을 갖는 제 1 격벽층을 형성하는 제 1 격벽층 형성 단계;
를 더 포함하는, 마이크로 LED 모듈 제조 방법.The method according to claim 1,
After the first substrate preparation step,
A first barrier rib layer forming step of forming a first barrier rib layer having a first through hole exposing at least a part of the first electrode layer on the first substrate;
≪ / RTI >
상기 제 1 전도성 패이스트 형성 단계는, 상기 제 1 관통홀의 적어도 일부분에 상기 제 1 전도성 패이스트를 충전하는, 마이크로 LED 모듈 제조 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the forming of the first conductive paste comprises filling the first conductive paste in at least a portion of the first through hole.
상기 제 1 전도성 패이스트 형성 단계 이후에, 가열하거나 또는 광을 조사하여 상기 제 1 전도성 패이스트를 경화시키는 패이스트 경화 단계;
를 더 포함하는, 마이크로 LED 모듈 제조 방법.The method according to claim 1,
A paste curing step of curing the first conductive paste by heating or irradiating light after the first conductive paste forming step;
≪ / RTI >
상기 칩 실장 단계는,
마이크로 LED용 웨이퍼 또는 복수개의 상기 마이크로 LED 칩들의 제 1 면 또는 제 2 면에 친수성 표면 또는 소수성 표면을 형성하는 친수 소수 표면 형성 단계;
복수개의 상기 마이크로 LED 칩들을 수조에 넣어서 친수성 표면은 수중 방향으로 또는 소수성 표면은 수면 방향으로 자연 정렬되도록 부유시키는 칩 정렬 단계;
진공 흡착판에 형성된 진공홀을 이용하여 자연 정렬된 적어도 하나의 마이크로 LED 칩을 진공압으로 흡착하는 칩 흡착 단계; 및
진공압을 해제하여 흡착된 상기 마이크로 LED 칩을 상기 제 1 전도성 패이스트 상에 안착시키는 칩 안착 단계;
를 포함하는, 마이크로 LED 모듈 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the chip mounting step includes:
Forming a hydrophilic surface or a hydrophobic surface on the first surface or the second surface of the wafer for micro LEDs or a plurality of the micro LED chips;
Placing a plurality of the micro LED chips in a water tank so that the hydrophilic surface floats in the water direction or the hydrophobic surface floats so as to be natural aligned in the water surface direction;
A chip adsorption step of adsorbing at least one micro LED chip naturally aligned using a vacuum hole formed on a vacuum adsorption plate with vacuum pressure; And
Releasing vacuum pressure to place the micro-LED chip adsorbed on the first conductive paste;
≪ / RTI >
상기 제 1 기판에 형성되는 제 1 전극층;
상기 제 1 전극층 상에 형성되는 제 1 전도성 패이스트;
상기 제 1 전도성 패이스트 상에 제 1 면이 실장되는 마이크로 LED 칩;
상기 마이크로 LED 칩의 제 2 면 상에 형성되는 제 2 전도성 패이스트;
상기 제 2 전도성 패이스트 상에 형성되는 제 2 전극층; 및
상기 제 2 전극층 상에 형성되는 제 2 기판;을 포함하고,
상기 마이크로 LED 칩의 상기 제 1 면은 친수성이고, 상기 제 2 면은 소수성인, 마이크로 LED 모듈.A first substrate;
A first electrode layer formed on the first substrate;
A first conductive paste formed on the first electrode layer;
A micro LED chip on which a first surface is mounted on the first conductive paste;
A second conductive paste formed on a second side of the micro LED chip;
A second electrode layer formed on the second conductive paste; And
And a second substrate formed on the second electrode layer,
Wherein the first side of the micro LED chip is hydrophilic and the second side is hydrophobic.
상기 제 1 전도성 패이스트는 친수성이고, 상기 제 2 전도성 패이스트는 소수성인, 마이크로 LED 모듈.The method according to claim 6,
Wherein the first conductive paste is hydrophilic and the second conductive paste is hydrophobic.
상기 제 1 전극층은 구리 성분을 포함하고, 상기 제 2 전극층은 투명 전극인, 마이크로 LED 모듈.The method according to claim 6,
Wherein the first electrode layer comprises a copper component and the second electrode layer is a transparent electrode.
상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 형성되고, 상기 제 1 전도성 패이스트를 수용하는 제 1 관통홀이 형성되는 제 1 격벽층; 및
상기 제 1 격벽층과 상기 제 2 기판 사이에 형성되고, 상기 제 2 전도성 패이스트를 수용하는 제 2 관통홀이 형성되는 제 2 격벽층;
을 더 포함하는, 마이크로 LED 모듈.The method according to claim 6,
A first partition wall layer formed between the first substrate and the second substrate and having a first through hole for receiving the first conductive paste; And
A second partition wall layer formed between the first partition wall layer and the second substrate and having a second through hole for receiving the second conductive paste;
Further comprising a micro-LED module.
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