KR20190098540A - 압착 장치 및 이를 이용한 광원 모듈의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

압착 장치가 개시된다. 압착 장치는, 소정의 점도를 갖는 접착층 상에 다수의 발광소자가 배치된 기판을 지지하는 스테이지; 스테이지 상에 배치되어 기판의 측면부의 적어도 일부분을 둘러싸는 지지부재; 및 다수의 발광소자를 가압하는 가압부재;를 포함하고, 지지부재의 높이는 기판의 높이보다 크거나 같게 구성된다.

Description

압착 장치 및 이를 이용한 광원 모듈의 제조방법 {COMPRESSION DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF LIGHT SOURCE MODULE USING THE SAME}
본 발명은 정밀성이 개선된 압착 장치 및 이를 이용한 광원 모듈의 제조방법에 관한 것이다.
영상을 표시하는 디스플레이 장치는 디스플레이 패널을 이용하여 영상을 표시하는 장치로서 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 스마트폰과 같은 각종 장치들에 사용된다. 하지만, 일반적인 디스플레이 장치는 자체적으로 발광하지 못하기 때문에 별도의 광원을 구비한 백라이트 유닛을 필요로 하며, 이러한 백라이트 유닛은 디스플레이 패널의 후방에 배치된다.
백라이트 유닛은 광을 방출하는 광원 모듈이 디스플레이 패널의 후방에 배치되어 디스플레이 패널로 광을 직접적으로 조사하는 직하형(Direct-lit type)과 디스플레이 패널의 후방에 배치된 도광판의 측면으로 광원 모듈이 광을 조사하고 도광판에 입사된 광을 도광판을 통해 디스플레이 패널에 균일하게 가이드 하는 에지형(Edge-lit type)으로 구분될 수 있다.
디스플레이 장치에 적용되는 광원 모듈은 디스플레이 장치의 길이방향 또는 폭 방향을 따라 연장 형성된 기판에 다수의 발광소자가 결합된 구조로서, 다수의 발광소자는 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED), 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL), 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp: EEFL) 또는 레이저다이오드(Laser Diode, LD) 등으로 구성될 수 있다.
종래의 광원 모듈은, 기판 상의 접착층에 임시로 부착된 다수의 발광소자를 압착 장치를 통해 가압 및 가열하는 열압착 본딩을 통해 제조되는 것이 일반적이다.
이러한 압착 장치는, 스테이지(stage) 및 가압부재를 포함하며, 스테이지 상에 배치된 기판의 다수의 발광소자를 가압부재를 통해 가압 및 가열함으로써 다수의 발광소자를 기판에 부착시킨다.
최근에는 마이크로미터(㎛) 크기의 초소형 마이크로 LED가 디스플레이 장치의 광원 모듈에 적용되고 있으며, 다수의 마이크로 LED를 기판에 부착시키는 공정은 마이크로미터(㎛) 단위의 고도의 정밀함이 요구된다.
특히, 압착 장치의 가압부재를 통해 다수의 마이크로 LED를 가압 및 가열하는 광원 모듈의 제조과정에서, 미리 설정된 다수의 마이크로 LED의 배치 및 정렬이 변형되는 것을 방지하는 것이 요구된다.
본 발명의 목적은 다수의 발광소자를 정밀하게 기판에 부착하는 압착 장치 및 이를 이용한 광원 모듈의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소정의 점도를 갖는 접착층 상에 다수의 발광소자가 배치된 기판을 지지하는 스테이지; 상기 스테이지 상에 배치되어 상기 기판의 측면부의 적어도 일부분을 둘러싸는 지지부재; 및 상기 다수의 발광소자를 가압하는 가압부재;를 포함하고, 상기 지지부재의 높이는 상기 기판의 높이보다 크거나 같게 구성되는 압착 장치를 제공한다.
상기 가압부재는 상기 다수의 발광소자의 상측에서 하강하여 상기 다수의 발광소자와 상기 기판이 접촉하도록 상기 다수의 발광소자를 가압할 수 있다.
상기 지지부재의 높이는 상기 기판의 높이와 상기 발광소자의 높이의 합과 동일하게 구성될 수 있다.
상기 지지부재의 높이는 상기 기판의 높이와 상기 접착층의 높이와 상기 발광소자의 높이의 합보다 작게 구성될 수 있다.
상기 지지부재의 높이는 상기 기판의 높이와 상기 발광소자의 높이의 합보다 크거나 같게 구성될 수 있다.
상기 지지부재는 일부분의 높이가 다른 부분의 높이와 상이하게 구성될 수 있다.
상기 지지부재는 상기 기판의 둘레를 따라 상기 기판의 측면부 전체를 감쌀 수 있다.
상기 기판은 사각형의 형상으로 구성되고, 상기 기판의 측면부는 제1 내지 제4 측면을 포함하며, 상기 지지부재는 다수로 구성되어 상기 제1 내지 제4 측면을 각각 감싸는 제1 내지 제4 지지부재를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 지지부재 중 적어도 하나의 높이는 상이하게 구성될 수 있다.
상기 지지부재의 상면 및 상기 다수의 발광소자의 각 상면은 상기 가압부재의 가압면과 평행하게 배치될 수 있다.
상기 지지부재의 상면의 적어도 일부분은 상기 가압부재의 가압면과 마주할 수 있다.
상기 접착층은 열경화성의 소재로 이루어지며, 상기 가압부재는 상기 다수의 발광소자를 가압하면서 상기 접착층을 가열할 수 있다.
상기 지지부재의 열전도율은 상기 기판의 열전도율과 동일할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판의 상면에 소정의 점도를 갖는 접착층을 형성하는 단계; 상기 접착층 상에 다수의 발광소자를 배치하는 단계; 상기 다수의 발광소자가 배치된 기판을 스테이지 상에 배치하는 단계; 상기 기판의 적어도 일부분을 둘러싸며 상기 기판의 높이보다 크거나 같게 구성된 지지부재를 상기 스테이지 상에 배치하는 단계; 및 상기 다수의 발광소자의 상측에서 하강하는 가압부재를 통해 상기 다수의 발광소자를 가압하는 단계;를 포함하는 광원 모듈의 제조방법을 제공할 수 있다.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스테이지 상에 배치된 감압시트를 가압부재를 통해 가압하여 상기 가압부재가 상기 스테이지에 가하는 압력분포를 측정하는 단계; 소정의 점도를 갖는 접착층 상에 다수의 발광소자가 배치된 기판을 상기 스테이지 상에 배치하는 단계; 상기 기판의 적어도 일부분을 둘러싸며 상기 기판의 높이보다 크거나 같게 구성된 지지부재를 상기 스테이지 상에 배치하는 단계; 및 상기 다수의 발광소자의 상측에서 하강하는 가압부재를 통해 상기 다수의 발광소자를 가압하는 단계;를 포함하고, 상기 지지부재는 상기 압력분포가 상대적으로 높게 측정된 부분과 대응하는 일부분의 높이가 상기 압력분포가 상대적으로 낮게 측정된 부분과 대응하는 다른 부분의 높이보다 크게 구성되는 광원 모듈의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압착 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 압착 장치의 스테이지 상에 배치된 기판을 나타내는 평면도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 압착 장치를 통해 광원 모듈을 제조하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압착 장치를 통해 광원 모듈을 제조하는 과정을 나타내는 도면이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은` 과장되거나 축소될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "상에" 있다거나 "접하여" 있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "바로 상에" 있다거나 "직접 접하여" 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "～사이에"와 "직접 ～사이에" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압착 장치(10)를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 압착 장치(10)의 스테이지(11) 상에 배치된 기판(21)을 나타내는 평면도이다.
이하에서 설명하는 압착 장치(10)는 기판(21)의 접착층(221)에 임시로 부착된 다수의 발광소자(23)를 가압함으로써 다수의 발광소자(23)를 기판(21)에 결합하는 것을 일 예로서 설명하겠으나, 압착 장치(10)는 다수의 발광소자(23)외에도 다양한 종류의 부품을 가압하여 기판에 본딩(bonding) 하는 장치일 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 압착 장치(10)는 스테이지(11, stage), 지지부재(12) 및 가압부재(13)를 포함한다.
스테이지(11)는 소정의 점도를 갖는 접착층(221) 상에 다수의 발광소자(23)가 배치된 기판(21)을 지지한다.
스테이지(11)는 정반(surface plate)으로 구성될 수 있으며, 다양한 형상 및 크기의 기판(21)을 지지할 수 있는 형상 및 크기로 이루어지는 것이 바람직하다.
기판(21)은 다수의 발광소자(23)가 접착층(221) 상에 임시로 부착된 상태에서 스테이지(11) 상에 배치된다.
기판(21)은 기판(21)이 적용되는 디스플레이 장치의 길이 방향 또는 폭 방향을 따라 연장된 형상일 수 있으며, 다수의 발광소자(23)는 기판(21)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 배열된다.
다수의 발광소자(23)는 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED), 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL), 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp: EEFL) 또는 레이저다이오드(Laser Diode, LD) 등으로 구성될 수 있다.
아울러, 다수의 발광소자(23)는 그 높이가 5 ~ 10 마이크로미터(㎛) 크기의 초소형 마이크로 LED로 이루어질 수 있다.
기판(21)은 인쇄회로기판으로 구성될 수 있으며, 또는 TFT(Thin Film Transistor) 기판으로 구성될 수 있다.
접착층(221)은 기판(21)의 상면(21S)을 덮는 접착 소재로 이루어질 수 있다.
아울러, 접착층(221)은 소정의 점도를 갖는 수지 재질로 이루어질 수 있다.
이를 통해, 접착층(221) 상에 배치된 다수의 발광소자(23)가 후술하는 가압부재(13)에 의해 가압됨으로써, 다수의 발광소자(23)는 접착층(221)을 통과하여 기판(21)과 접촉할 수 있다.
접착층(221)은 기판(21)의 상면(21S)에 결합된 비전도성 페이스트(NCP; Non Conductive Paste) 또는 이방 전도성 페이스트(ACP; Anisotropic Conductive Paste)로 이루어질 수 있다. 또한, 접착층(221)은 기판(21)의 상면(21S)에 도포된 비전도성 접착제 또는 이방 전도성 접착제로 구성될 수 있으며, 기판(21)의 상면(21S)에 부착된 비전도성 필름 또는 이방 전도성 필름 등으로 구성될 수 있다.
아울러, 접착층(221)은 열경화성 소재로 이루어질 수 있다. 이를 통해, 다수의 발광소자(23)가 기판(21)과 접촉된 상태에서 접착층(221)이 열에 의해 경화됨으로써, 다수의 발광소자(23)를 기판(21)에 고정시킬 수 있다.
가압부재(13)는 스테이지(11)의 상측에서 상하로 이동 가능하게 배치되며, 다수의 발광소자(23)를 향해 하강함으로써 다수의 발광소자(23)를 가압할 수 있다.
가압부재(13)는 스테이지(11)와 평행하게 배치된 정반으로 구성될 수 있다.
가압부재(13)는 하강함으로써 가압부재(13)의 가압면(13S)이 다수의 발광소자(23)의 상면(23S)과 접촉하고, 이 상태에서 더 하강함으로써 다수의 발광소자(23)를 가압할 수 있다.
가압부재(13)가 다수의 발광소자(23)를 동시에 가압할 수 있도록, 가압면(13S)과 다수의 발광소자(23)의 상면(23S)은 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 가압부재(13)는 가압면(13S)이 다수의 발광소자(23)의 상면(23S)과 평행을 유지한 상태로 하강함으로써 다수의 발광소자(23)의 상면(23S)을 동시에 가압하는 것이 바람직하며, 이를 통해 가압부재(13)는 다수의 발광소자(23)의 기설정된 위치를 유지한 상태에서 다수의 발광소자(23)를 기판(21)에 압착할 수 있다.
아울러, 가압부재(13)의 가압면(13S)의 크기는 기판(12)의 상면(12S)보다 크게 구성되는 것이 바람직하다.
가압부재(13)는 다수의 발광소자(23)를 향해 하강하여 소정의 점도를 갖는 접착층(221) 위에 배치된 다수의 발광소자(23)를 가압함으로써, 다수의 발광소자(23)를 기판(21)에 접촉시킬 수 있다.
아울러, 가압부재(13)는 다수의 발광소자(23)를 가압하는 과정에서 접착층(221)을 가열할 수 있는 별도의 히터(미도시)를 구비할 수 있다.
이를 통해, 가압부재(13)가 다수의 발광소자(23)를 가압한 상태에서 열경화성 소재로 이루어진 접착층(221)을 가열함으로써 접착층(221)을 경화시킬 수 있다.
예를 들어, 가압부재(13)는 250℃ 내지 300℃의 온도로 가열됨으로써 접착층(221)을 가열할 수 있으며, 접착층(221)은 250℃ 내지 300℃의 온도에서 경화되는 열경화성 소재로 이루어질 수 있다.
지지부재(12)는 스테이지(11) 상에 배치되어 기판(21)의 측면부의 적어도 일부분을 둘러싼다.
지지부재(12)의 높이는 기판(21)의 높이보다 크거나 같게 구성될 수 있다.
지지부재(12)는 지지부재(12)의 상면(12S)의 적어도 일부분이 후술하는 가압부재(13)의 가압면(13S)과 마주하도록 배치된다.
이를 통해, 지지부재(12)는 가압부재(13)가 하강하여 다수의 발광소자(23)를 가압하는 과정에서 가압부재(13)를 지지할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지지부재(12)는 기판(21)의 둘레를 따라 기판(21)의 측면부 전체를 감싸는 구조일 수 있으며, 또한, 기판(21)의 측면부의 일부분을 감싸는 구조일 수 있다.
구체적인 예로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(21)은 수평방향으로 연장 형성된 사각형의 형상일 수 있으며, 기판(21)의 측면부는 제1 내지 제4 측면(211 내지 214)을 포함할 수 있다.
기판(21)은 대략적인 직사각형의 형상일 수 있으며, 기판(21)의 제1 측면(211)과 제2 측면(212)은 서로 평행하고, 제3 측면(213)과 제4 측면(214)은 서로 평행하게 배치될 수 있다.
아울러, 지지부재(12)는 다수로 구성될 수 있으며, 기판(21)의 제1 내지 제4 측면(211 내지 214)을 각각 감싸는 제1 내지 제4 지지부재(121 내지 124)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 지지부재(121 내지 124)는 기판(21)의 제1 내지 제4 측면(211 내지 214)을 각각 감싸는 사각형의 막대 형상으로 구성될 수 있으며, 제1 내지 제4 지지부재(121 내지 124)는 기판(21)의 측면부(121 내지 124) 전체를 감싸는 구조일 수 있다.
다만, 도 2에 도시된 제1 내지 제4 지지부재(121 내지 124)는 예시적인 구조로서, 본 발명의 일실시예에 따른 지지부재(12)는 제1 내지 제4 지지부재(121 내지 124)가 일체로 형성된 구조일 수 있다. 또한, 지지부재(12)는 제1 내지 제4 지지부재(121 내지 124) 중 적어도 하나로 이루어진 구조일 수 있으며, 기판(12)의 측면부 중 일부분을 감싸는 구조이거나 제1 내지 제4 측면(211 내지 214) 중 적어도 하나를 감싸는 구조일 수 있다.
아울러, 지지부재(12)는 기판(12)의 측면부에 접하여 기판(12)의 측면부를 감싸는 구조 외에도, 기판(12)의 측면부와 일정 간격으로 이격되어 기판(12)의 측면부에 근접하게 배치될 수 있다.
지지부재(12)의 높이는 기판(21)의 높이보다 크거나 같게 구성될 수 있다.
이를 통해, 지지부재(12)는 가압부재(13)가 하강하여 다수의 발광소자(23)를 가압하는 과정에서, 가압부재(13)의 수평이 유지되도록 가압부재(13)를 지지할 수 있다.
압착 장치(10)를 통해 접착층(221) 상에 배치된 다수의 발광소자(23)를 기판(21)에 압착하는 구체적인 과정에 대해서는 후술하기로 한다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 압착 장치(10)를 통해 광원 모듈(20, 도 6 참조)을 제조하는 과정을 나타내는 도면이다.
이하에서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 압착 장치(10)를 통해 다수의 발광소자(23)를 압착하여 기판(21)에 부착함으로써 광원 모듈(20)을 제조하는 과정을 설명한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 발광소자(23)가 접착층(221) 상에 배치된 기판(21)을 스테이지(11) 위에 배치한다.
전술한 바와 같이, 기판(21)은 다수의 발광소자(23)가 접착층(221) 상에 임시로 부착된 상태에서 스테이지(11) 상에 배치된다.
접착층(221) 상에 배치된 다수의 발광소자(23)가 접착층(221) 상에 기설정된 배치 및 배열로서 임시로 부착된 상태에서, 기판(21)은 스테이지(11) 위로 배치된다.
접착층(221)은 기판(21)의 상면(21S)을 덮도록 형성되며, 접착층(221) 상에 배치된 다수의 발광소자(23)는 기판(21)과 비접촉된 상태로 스테이지(11)에 배치된다.
이후, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(21)의 측면부의 적어도 일부분을 둘러싸는 지지부재(12)를 스테이지(11) 상에 배치한 후, 가압부재(13)가 하강함으로써 다수의 발광소자(23)가 기판(21)에 접촉하도록 다수의 발광소자(23)를 가압한다.
전술한 바와 같이, 지지부재(12)는 기판(21)의 측면부의 일부분을 감싸거나, 기판의(21)의 측면부 전체를 감싸는 구조일 수 있으며, 기판(21)의 제1 내지 제4 측면(211 내지 214)을 감싸는 제1 내지 제4 지지부재(121 내지 124)를 포함할 수 있다.
따라서, 지지부재(12)의 내측에는 다수의 발광소자(23)가 접착층(221) 상에 배치된 기판(21)이 배치된다.
아울러, 지지부재(12)의 높이(12H)는 기판(21)의 높이(21H)보다 크거나 같게 구성될 수 있으며, 지지부재(12)의 상면(12S)은 가압부재(13)의 가압면(13S)과 마주하도록 배치된다.
이를 통해, 가압부재(13)가 하강함으로써 다수의 발광소자(23)를 가압하는 과정에서, 가압부재(13)가 기울어지더라도 지지부재(12)는 기울어진 가압부재(13)가 수평을 유지하도록 가압부재(13)를 지지해 줄 수 있다. 이를 통해, 가압부재(13)는 가압면(13S)이 다수의 발광소자(23)의 상면(23S)과 평행을 유지한 상태에서 다수의 발광소자(23)를 가압할 수 있다.
즉, 지지부재(12)는 가압부재(13)가 하강하여 다수의 발광소자(23)를 가압하는 과정에서, 가압부재(13)가 기울어지거나 가압부재(13)의 평탄도(flatness) 또는 수평이 틀어지는 경우에도, 다수의 발광소자(23)에 인가되는 가압부재(13)의 압력분포가 균일해지도록 가압부재(13)를 지지할 수 있다.
아울러, 가압부재(13)가 기울어지는 원인 외에도, 가압부재(13)가 하강하는 과정에서 흔들리는 등의 원인으로 다수의 발광소자(23)를 가압하는 압력분포가 균일하지 못하더라도, 지지부재(12)는 다수의 발광소자(23)에 가해지는 압력이 균일해지도록 가압부재(13)를 지지할 수 있다.
또한, 가압부재(13)가 다수의 발광소자(23)의 상면(23S)과 접촉하여 다수의 발광소자(23)를 가압할 수 있도록, 지지부재(12)의 높이(12H)는 기판(21)의 높이(21H)와 접착층(221)의 높이(221H)와 다수의 발광소자(23)의 높이(23H)의 합보다 작게 구성되는 것이 바람직하다.
아울러, 가압부재(13)는 다수의 발광소자(23) 및 지지부재(12)를 동시에 가압할 수 있다.
보다 구체적인 예로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 지지부재(12)의 높이(12H)는 기판(21)의 높이(21H)와 다수의 발광소자(23)의 높이(23H)의 합과 동일하게 구성될 수 있다.
가압부재(13)가 다수의 발광소자(23)를 가압하기 이전에는, 다수의 발광소자(23)의 상면(23S)이 지지부재(12)의 상면(12S)보다 가압면(13S)에 근접하게 배치된다.
가압되기 이전에 다수의 발광소자(23)의 상면(23S)은 지지부재(12)의 상면(12S)보다 접착층(221)의 높이(221H) 만큼 상측에 배치된다.
가압부재(13)가 하강함으로써 가압면(13S)은 지지부재(12)의 상면(12S)보다 다수의 발광소자(23)의 상면(23S)에 먼저 접촉하며, 이를 통해, 다수의 발광소자(23)를 가압할 수 있다.
전술한 바와 같이, 접착층(221)은 소정의 점도를 가지므로 다수의 발광소자(23)는 가압부재(13)에 의해 가압됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 접착층(222)을 통과하여 기판(21)과 접촉할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 도 4에 도시된 다수의 발광소자(23)가 가압되기 이전의 접착층(221)을 도면부호 221로 표시하였으며, 도 5에 도시된 다수의 발광소자(23)가 가압됨으로써 다수의 발광소자(23)가 접착층(222)을 통과한 상태의 접착층(222)을 도면부호 222로 표시하였다.
다수의 발광소자(23)는 가압부재(13)의 가압에 의해 접착층(221)의 높이(221H)만큼 하강함으로써 기판(21)과 접촉할 수 있다.
전술한 바와 같이, 다수의 발광소자(23)는 마이크로 LED로 구성될 수 있다.
가압부재(13)는 가압면(13S)이 다수의 발광소자(23)의 상면(23S)과 접촉한 상태에서 다수의 발광소자(23)를 하측으로 가압하며, 가압부재(13)는 접착층(221)의 높이(221H)만큼 하강함으로써 지지부재(12)의 상면(12S)과 접촉할 수 있다.
가압부재(13)의 가압면(13S)이 다수의 발광소자(23)의 상면(23S)과 접촉한 상태에서 가압부재(13)는 다수의 발광소자(23)를 동시에 가압하며, 가압부재(13)가 다수의 발광소자(23)의 상면(23S)과 접촉한 상태에서 접착층(221)의 높이(221H)만큼 하강함으로써 다수의 발광소자(23)는 접착층(221)을 통과하여 기판(21)과 접촉한다.
다만, 가압부재(13)가 다수의 발광소자(23)를 가압하며 하강하는 과정에서 가압부재(13)가 기울어질 수 있으며, 이러한 경우, 가압부재(13)는 접착층(221)의 높이(221H)만큼 하강하기 전에 지지부재(12)와 접촉할 수 있다.
지지부재(12)는 가압부재(13)의 수평이 유지되도록 가압부재(13)의 하측으로 기울어진 부분을 지지할 수 있다.
이를 통해, 가압부재(13)는 다수의 발광소자(23)를 가압하는 과정에서 기울어지더라도 지지부재(12)에 의해 수평이 유지됨으로써, 다수의 발광소자(23)에 균일한 압력을 인가할 수 있다.
따라서, 다수의 발광소자(23)는 가압부재(13)를 통해 균일한 압력을 동시에 인가받을 수 있으며, 이를 통해, 기설정된 배치를 유지한 상태에서 접착층(221)을 통과하여 기판(21)과 접촉할 수 있다.
다수의 발광소자(23)는 접착층(221)을 통과하여 기판(21)과 접촉함으로써, 기판(21)의 접속패드(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이를 통해 광원 모듈(20)이 완성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 가압부재(13)는 별도의 히터를 포함할 수 있으며, 다수의 발광소자(23)를 가압하는 과정에서 열경화성 소재로 이루어진 접착층(221)을 가열함으로써, 접착층(221)을 경화시킬 수 있다.
따라서, 다수의 발광소자(23)가 기판(21)에 접촉된 상태에서, 접착층(222)은 경화됨으로써 다수의 발광소자(23)를 안정적으로 고정할 수 있다.
아울러, 지지부재(12)의 열전도율은 기판(21)의 열전도율과 동일할 수 있다.
따라서, 가압부재(13)의 열이 접착층(221)에 전달되는 과정에서, 기판(21)의 측면부를 감싸는 지지부재(12)를 통해 접착층(221)의 전 영역에 가압부재(13)의 열이 균일하게 전달될 수 있다.
이후, 도 6에 도시된 바와 같이, 가압부재(13)가 상승함으로써 다수의 발광소자(23)가 접착층(222)에 고정된 상태에서 기판(21)과 접촉하는, 완성된 광원 모듈(20)을 인출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 다수의 발광소자(23)는 마이크로 LED로 이루어질 수 있으며, 마이크로 LED로 이루어진 다수의 발광소자(23)의 높이는 예를 들어, 7㎛로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 접착층(221)의 높이(221H)는 1~2㎛로 구성되는 것이 바람직하다. 다수의 발광소자(23)는 가압부재(13)에 의해 가압됨으로써 1~2㎛ 하강하여 기판(21)과 접촉할 수 있다. 이러한 경우, 기판(21)의 높이는 0.7mm로 구성될 수 있다.
이처럼, 다수의 발광소자(23)가 마이크로 LED로 구성되는 경우, 가압부재(13)에 의해 다수의 발광소자(23)는 매우 미세한 크기인 1~2㎛ 하강한다. 이러한 마이크로 LED로 구성된 다수의 발광소자(23)를 가압부재(13)를 통해 가압하는 과정에서, 지지부재(12)를 통해 가압부재(13)의 수평을 정확하게 유지해줄 수 있으며, 이를 통해, 가압부재(13)는 초소형의 다수의 발광소자(23)에 균일한 압력을 가해줄 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 압착 장치(10)는 다수의 발광소자(23)가 기판(21)의 정확한 위치상에 결합된 광원 모듈(20)을 용이하게 제작할 수 있다.
도 7 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압착 장치(10)를 통해 광원 모듈(20)을 제조하는 과정을 나타내는 도면이다.
이하에서는 도 7 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압착 장치(10)를 통해 광원 모듈(20)을 제조하는 과정에 대해 설명한다.
다만, 도 7 내지 도 13에 도시된 광원 모듈(20)의 제조과정은 도 3 내지 도 6에 도시된 광원 모듈(20)의 제조과정과 유사한바 중복되는 설명은 생략하겠으며, 도 3 내지 도 6에 도시된 광원 모듈(20)의 제조과정과 달리 감압시트(30)를 통해 가압부재(13)의 압력분포를 미리 측정한다는 점에서 차이가 있는바, 이를 중심으로 설명한다.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 스테이지(11) 상에 감압시트(30; pressure sensing sheet)를 배치한다.
감압시트(30)는 그 표면이 가압되는 경우, 가해진 압력의 크기에 따라 표면의 색상이 변하는 시트이다.
감압시트(30)는 일면에 잉크가 도포된 감압지 및 감압지에 적층되어 감압지의 일면에 도포된 잉크가 압력에 의해 표면에 표시될 수 있는 표시지를 포함할 수 있다.
다만, 감압시트(30)는 종래의 기술과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
이후, 도 8에 도시된 바와 같이, 가압부재(13)가 하강함으로써 감압시트(30)를 가압한다.
전술한 바와 같이, 가압부재(13)는 하강하는 과정에서 기울어지거나 흔들릴 수 있으며, 이를 통해 가압부재(13)가 스테이지(11)에 인가하는 압력분포가 일정하지 않을 수 있다.
도 9의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 가압부재(13)가 가압하기 전의 감압시트(301)는 가압부재(13)에 의해 가압됨으로써 가압부재(13)의 압력분포가 시각적으로 표시될 수 있다.
가압부재(13)는 하강하는 과정에서 기울어지거나 흔들리는 등의 이유로 스테이지(11)에 인가하는 압력분포가 불균일해질 수 있으며, 가압부재(13)의 불균일한 압력분포는 감압시트(302)를 통해 시각적으로 확인될 수 있다.
일 예로서, 도 9의 (b)를 기준으로, 가압부재(13)에 의해 가압된 감압시트(302)의 좌측의 색상이 우측의 색상보다 진하게 표시되는 경우, 가압부재(13)가 인가하는 압력분포가 가압부재(13)의 우측부분이 좌측부분보다 상대적으로 더 높은 것으로 판단할 수 있다.
이후, 도 10에 도시된 바와 같이, 다수의 발광소자(23)가 접착층(221) 상에 배치된 기판(21)을 스테이지(11) 위에 배치한다.
기판(21)은 다수의 발광소자(23)가 접착층(221) 상에 임시로 부착된 상태에서 스테이지(11) 상에 배치된다.
이후, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 감압시트(30)를 통해 파악한 가압부재(13)의 압력분포를 바탕으로, 기판(21)의 측면부의 적어도 일부분을 둘러싸는 지지부재(12')를 스테이지(11) 상에 배치한 후, 가압부재(13)가 하강함으로써 다수의 발광소자(23)가 기판(21)에 접촉하도록 다수의 발광소자(23)를 가압한다.
지지부재(12')는 감압시트(30)를 통해 측정된 가압부재(13)의 압력분포가 상대적으로 높은 부분과 대응하는 일부분의 높이가 압력분포가 상대적으로 낮은 부분과 대응하는 다른 부분의 높이보다 크게 구성된다.
즉, 가압부재(13)가 인가하는 압력의 분포에 따라 제1 내지 제4 지지부재(121 내지 124) 중 적어도 하나의 높이는 상이하게 구성될 수 있다.
이를 통해, 가압부재(13)로부터 인가되는 압력이 상대적으로 높은 부분의 압력을 경감시킴으로써, 가압부재(13)가 다수의 발광소자(23)에 인가하는 압력의 분포를 균일하게 조정할 수 있다.
구체적인 예로서, 도 9에 도시된 바와 같이, 가압부재(13)를 통해 인가되는 압력의 압력분포가 가압부재(13)의 좌측부분이 우측부분보다 상대적으로 높게 측정되는 경우, 지지부재(12')의 좌측부분의 높이를 지지부재(12')의 우측부분의 높이보다 높게 구성함으로써 불균일한 가압부재(13)의 압력분포를 보상할 수 있다.
즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 지지부재(121')의 높이(121'H)를 제2 지지부재(122')의 높이(122'H)보다 높게 구성함으로써, 다수의 발광소자(23)에 가해지는 가압부재(13)의 불균일한 압력분포를 균일하게 조정할 수 있다.
구체적인 예로서, 제2 지지부재(122')의 높이(122'H)는 기판(12)의 높이(12H)와 다수의 발광소자(23)의 높이(23H)의 합과 동일하게 구성하고, 제1 지지부재(121')의 높이(121'H)는 제2 지지부재(122')의 높이(122'H)보다 크게 구성할 수 있다.
제1 지지부재(121')의 높이(121'H)는 기판(21)의 높이(21H)와 발광소자(23)의 높이(23H)의 합보다 크게 구성됨으로써, 하강하는 가압부재(13)의 가압면(13S)을 제2 지지부재(122')보다 먼저 지지할 수 있다.
다만, 제1 내지 제2 지지부재(121' 122')는 일체로 구성될 수 있으며, 지지부재(12')의 일부분의 높이와 다른 부분의 높이가 가압부재(13)의 압력분포에 대응하여 달라질 수 있다.
이를 통해, 가압부재(13)의 좌측부분에서 인가되는 압력이 가압부재(13)의 우측부분에서 인가되는 압력보다 크더라도, 제1 지지부재(121')가 가압부재(13)의 좌측부분을 먼저 지지해줌으로써, 가압부재(13)의 좌측부분의 상대적인 큰 가압력을 경감시킬 수 있으며, 이를 통해, 가압부재(13)가 다수의 발광소자(23)에 인가하는 압력분포를 균일하게 조정할 수 있다.
다만, 가압부재(13)가 다수의 발광소자(23)의 상면(23S)과 접촉하여 다수의 발광소자(23)를 가압할 수 있도록, 제1 지지부재(121')의 높이(121'H)는 기판(21)의 높이(21H)와 접착층(221)의 높이(221H)와 다수의 발광소자(23)의 높이(23H)의 합보다 작게 구성되는 것이 바람직하다.
아울러, 다수의 발광소자(23)가 마이크로 LED로 구성되는 경우, 제1 지지부재(121')의 높이(121'H)와 제2 지지부재(122')의 높이(122'H) 차는 수 ㎛ 이내로 구성되는바, 제1 지지부재(121')의 높이(121'H)와 제2 지지부재(122')의 높이(122'H)가 상호 차이가 있더라도, 가압부재(13)에 의해 다수의 발광소자(23)가 동시에 균일한 압력으로 가압될 수 있다.
이후, 도 13에 도시된 바와 같이, 가압부재(13)가 상승함으로써, 다수의 발광소자(23)가 접착층(222)에 고정된 상태에서 기판(21)과 접촉하는 완성된 광원 모듈(20)을 인출할 수 있다.
이처럼, 감압시트(30)를 통해 가압부재(13)의 압력분포를 미리 측정함으로써, 가압부재(13)로부터 인가되는 압력이 상대적으로 높은 측의 지지부재(12)의 높이를 다른 부분보다 상대적으로 높게 구성할 수 있으며, 이를 통해, 다수의 발광소자(23)에 가해지는 압력을 보다 균일하게 조정할 수 있다.
다만, 도 7 내지 도 13에 도시된 지지부재(12')의 구조는 예시적인 것으로서, 감압시트(30)를 통해 측정된 가압부재(13)의 압력분포에 따라 가압부재(13)의 불균일한 압력분포를 보상할 수 있는 지지부재의 구조는 다양하게 변경될 수 있으며, 지지부재의 상면의 높이는 가압부재(13)의 압력분포에 따라 다양한 형성으로 변경될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 압착 장치(10)는 기판(21)의 측면에 배치된 지지부재(12)가 가압부재(13)를 지지해 줌으로써, 가압부재(13)가 다수의 발광소자(23)에 가하는 압력분포를 보다 균일하게 조정할 수 있다. 이를 통해, 다수의 발광소자(23)가 마이크로 LED와 같은 초소형의 발광소자로 이루어지더라도, 압착 장치(10)를 통한 압착 과정에서 다수의 발광소자(23)의 배치가 변경됨 없이 다수의 발광소자(23)가 기판(21)의 기설정된 위치에 정확하게 결합될 수 있는바, 신뢰성 높은 광원 모듈(20)의 제작이 가능하다.
이상에서는 본 발명의 다양한 실시예를 각각 개별적으로 설명하였으나, 각 실시예들은 반드시 단독으로 구현되어야만 하는 것은 아니며, 각 실시예들의 구성 및 동작은 적어도 하나의 다른 실시예들과 조합되어 구현될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위상에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
10; 압착 장치.
11; 스테이지
12; 지지부재
13; 가압부재
20; 광원 모듈
21; 기판
221, 222; 접착층
23; 발광소자
30; 감압시트

Claims (15)

  1. 소정의 점도를 갖는 접착층 상에 다수의 발광소자가 배치된 기판을 지지하는 스테이지;
    상기 스테이지 상에 배치되어 상기 기판의 측면부의 적어도 일부분을 둘러싸는 지지부재; 및
    상기 다수의 발광소자를 가압하는 가압부재;를 포함하고,
    상기 지지부재의 높이는 상기 기판의 높이보다 크거나 같게 구성되는 압착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압부재는 상기 다수의 발광소자의 상측에서 하강하여 상기 다수의 발광소자와 상기 기판이 접촉하도록 상기 다수의 발광소자를 가압하는 압착 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재의 높이는 상기 기판의 높이와 상기 발광소자의 높이의 합과 동일하게 구성되는 압착 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재의 높이는 상기 기판의 높이와 상기 접착층의 높이와 상기 발광소자의 높이의 합보다 작게 구성되는 압착 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지부재의 높이는 상기 기판의 높이와 상기 발광소자의 높이의 합보다 크거나 같게 구성되는 압착 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지부재는 일부분의 높이가 다른 부분의 높이와 상이하게 구성되는 압착 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 기판의 둘레를 따라 상기 기판의 측면부 전체를 감싸는 압착 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판은 사각형의 형상으로 구성되고,
    상기 기판의 측면부는 제1 내지 제4 측면을 포함하며,
    상기 지지부재는 다수로 구성되어 상기 제1 내지 제4 측면을 각각 감싸는 제1 내지 제4 지지부재를 포함하는 압착 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 지지부재 중 적어도 하나의 높이는 상이하게 구성되는 압착 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재의 상면 및 상기 다수의 발광소자의 각 상면은 상기 가압부재의 가압면과 평행하게 배치되는 압착 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재의 상면의 적어도 일부분은 상기 가압부재의 가압면과 마주하는 압착 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 열경화성의 소재로 이루어지며,
    상기 가압부재는 상기 다수의 발광소자를 가압하면서 상기 접착층을 가열하는 압착 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재의 열전도율은 상기 기판의 열전도율과 동일한 압착 장치.
  14. 기판의 상면에 소정의 점도를 갖는 접착층을 형성하는 단계;
    상기 접착층 상에 다수의 발광소자를 배치하는 단계;
    상기 다수의 발광소자가 배치된 기판을 스테이지 상에 배치하는 단계;
    상기 기판의 적어도 일부분을 둘러싸며 상기 기판의 높이보다 크거나 같게 구성된 지지부재를 상기 스테이지 상에 배치하는 단계; 및
    상기 다수의 발광소자의 상측에서 하강하는 가압부재를 통해 상기 다수의 발광소자를 가압하는 단계;를 포함하는 광원 모듈의 제조방법.
  15. 스테이지 상에 배치된 감압시트를 가압부재를 통해 가압하여 상기 가압부재가 상기 스테이지에 가하는 압력분포를 측정하는 단계;
    소정의 점도를 갖는 접착층 상에 다수의 발광소자가 배치된 기판을 상기 스테이지 상에 배치하는 단계;
    상기 기판의 적어도 일부분을 둘러싸며 상기 기판의 높이보다 크거나 같게 구성된 지지부재를 상기 스테이지 상에 배치하는 단계; 및
    상기 다수의 발광소자의 상측에서 하강하는 가압부재를 통해 상기 다수의 발광소자를 가압하는 단계;를 포함하고,
    상기 지지부재는 상기 압력분포가 상대적으로 높게 측정된 부분과 대응하는 일부분의 높이가 상기 압력분포가 상대적으로 낮게 측정된 부분과 대응하는 다른 부분의 높이보다 크게 구성되는 광원 모듈의 제조 방법.
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