KR20190102864A - 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈 및 그 구동 방법이 개시된다. 잉크젯 노즐 모듈은, 기판상에 형성된 메탈 전극이나 패턴에서 발생하는 오픈 결함을 수리하기 위한 잉크젯 노즐 모듈로서, 노즐이 소정각도의 기울기로 설치된 수직프레임; 상기 수직프레임에 설치된 노즐을 수직프레임을 따라 승,하강시키는 수직리니어모터; 상기 수직프레임 상단에 수평방향으로 설치되는 수평프레임; 상기 수평프레임에 설치된 수직프레임을 수평프레임을 따라 직선 이동시키는 수평리니어모터; 및 상기 수직프레임과 수평리니어모터 사이에 설치되어 수직방향을 축으로 하여 수직프레임을 회전시킴으로써 노즐의 토출방향을 전환하는 회전리니어모터를 포함하여 이루어진다.

Description

회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈 및 그 구동 방법{Ink Jet Nozzle Modele for Repairing Open Defect on Circuit Substrate and Driving Method thereof}

본 발명은 기판의 오픈 결함 리페어 장치의 노즐구동유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 셀/모듈(Cell/Module) 상태에서 회로기판상에 형성된 메탈(Metal) 전극이나 패턴(Pattern)에서 발생하는 오픈(Open) 결함을 수리하는 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 최근 스마트폰, 태블릿 컴퓨터를 포함하는 다양한 모바일 기기의 보급이 급속도로 성장하고, 액정표시장치(LCD), 유기전계발광소자(OLED)를 이용한 표시장치와 같은 FPD(Flat Panel Display)를 채용한 텔레비전(TV)이나 모니터의 점유율이 높아짐에 따라, 다양한 사이즈의 FPD의 생산이 급증하고 있다. 또한, 거의 모든 전자제품에 집적회로(IC)와 같은 반도체 소자들이 들어있고 종래부터 사용되던 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)에서도 소형화, 슬림화되는 경향에 맞추어 기판에 형성되는 배선이 점점 얇아지고 고집적화되고 있는 추세이다.

모바일 기기나 FPD를 채용한 TV에는 광투과율을 조절할 수 있는 액정을 채용한 LCD나 자체발광이 되는 OLED 표시장치가 영상의 표시를 위한 구성으로 사용되는데, 칼라영상을 구현하기 위해 각 화소를 조절하기 위한 박막트랜지스터(TFT: thin film transitor)를 포함하는 구동소자와 이들을 연결하는 배선이 형성된 기판을 포함하고 있고, 위와 같이 기판상에 형성된 구동소자를 포함하는 배선들은 각 제조공정 중에 이물질이나 공정상의 하자에 의해 배선이 끊어지거나 단락되는 오픈 결함이 발생할 수 있는데, 리페어 장치는 이러한 오픈 영역에 대해 전도성 잉크를 채워 전극을 이어주는 장치로 사용되고, 또한 기판상의 메탈 전극이 노출된 금속 패턴 상부에 절연막을 형성시켜 주는 장치로도 사용된다.

이러한 리페어 장치에는 기판상의 오픈 결함 영역에 전도성 잉크 또는 절연성 잉크를 토출하는 노즐구동유닛이 구비되어 있다.

도 1은 종래예의 노즐구동유닛을 나타낸 것으로, 노즐(1)을 수직프레임(2)에 설치하고 수직프레임(2) 설치된 수직리니어모터(3)를 이용하여 수직프레임(2)을 따라 수직방향으로 승강 또는 하강 이동 가능하게 한 구성이다.

또한 노즐구동유닛은, 셋팅시 노즐(1)의 파손을 방지하기 위해 노즐(1)의 팁(Tip)부분, 즉 끝단 부분을 확인하는 것은 필수이고, 이를 위해 노즐(1)을 수직프레임(2) 대하여 소정각도(θ) 기울여 설치하고 있다. 이때 소정각도(θ)의 기울기는 Z축 스트로크(Stroke)에 따라 변하기는 하지만 보통 15°~ 45°이다.

노즐(1)이 소정각도(θ)의 기울기를 가짐에 따라, 상부 기판(4)의 두께로 인해 어레이 패턴(5) 상에 리페어 불가지역(b)이 발생하고, 리페어 불가지역(b)은 상부 기판(4)의 두께에 따라 변화된다.

즉, 도 2에서와 같이 소정각도(θ)의 기울기에 따른 리페어 불가지역(b)의 크기는 아래의 수식에 의해 구할 수 있다. 도 2의 부호 중, B는 노즐의 기울기이고, a는 상부 기판의 두께이다.

c = a / sinA, b = c*cosA 이므로, 소정각도(θ)가 15°인 경우, b = 92/39 * a가 되고, 소정각도(θ)가 45°인 경우, b = 192/39 * a로 커지게 된다.

이와 같이 종래에는 회로기판 상의 소자 배치나 노즐(1)의 경사각의 한계에 따른 리페어 불가지역(b)에 의해 오픈 결함을 완벽하게 수리하지 못함에 따라 리페어 장치의 사용 효율이 저하되고 이러한 리페어 장치에 의해 수리되는 제품의 수리공정 시간이 길어지며 수리된 제품의 품질에서 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 기판상에 형성된 구동소자를 포함하는 배선이 각 제조공정 중에 이물질이나 공정상의 하자에 의해 끊어지거나 단락되는 오픈 결함에 대하여 리페어 장치를 이용하여 수리함에 있어 노즐의 기울기와 상부 기판의 높이에 의해 발생하는 리페어 불가지역에 대해서도 수리를 가능하게 함으로써 리페어 성능을 높이고 제품의 품질도 향상시킬 수 있는 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상술한 잉크젝 노즐 모듈의 구동 방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일측면에서는, 기판상에 형성된 메탈 전극이나 패턴에서 발생하는 오픈 결함을 수리하기 위한 셀/모듈 상태에서의 리페어 장치에 사용되는 노즐구동유닛에 있어서, 노즐이 소정각도의 기울기로 설치된 수직프레임; 상기 수직프레임에 설치된 노즐을 수직프레임을 따라 승강 또는 하강시키는 수직리니어모터; 상기 수직프레임 상단에 수평방향으로 설치되는 수평프레임; 상기 수평프레임에 설치된 수직프레임을 수평프레임을 따라 직선 이동시키는 수평리니어모터; 및 상기 수직프레임과 수평리니어모터 사이에 설치되어 수직방향을 축으로 하여 수직프레임을 회전시킴으로써 노즐의 토출방향을 전환하는 회전리니어모터를 포함하여 이루어진 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈을 제공한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 노즐은 기판상의 메탈 전극이 오픈된 영역에 대해서 전도성 잉크를 토출하여 수리하도록 이루어질 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 노즐은 기판상의 메탈 전극이 노출된 금속 패턴 상부에 절연성 잉크를 토출하여 절연막을 설치될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에서는, 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈의 구동 방법으로서, 상부에 돌출된 소자나 상부 글래스를 구비하는 회로기판 또는 어레이 기판 상에서 잉크젯 노즐 모듈의 노즐이 상기 회로기판 상의 어레이 패턴 중 오픈 결함에 근접 가능한지 여부를 판단하는 단계; 상기 근접 가능 여부가 아니오로 판단된 경우, 상기 오픈 결함이 발생한 지역에 대한 작업 가능 위치의 상대 좌표값을 계산하는 단계; 상기 잉크젯 노즐 모듈을 지지하는 지지프레임 상의 모터 동작을 통해 상기 잉크젯 노즐 모듈의 노즐을 상승, 수평이동 및 하강하여 상기 상대 좌표값에 대응하는 위치로 이동시키는 단계; 및 상기 상대 좌표값의 위치에서 상기 오픈 결함을 리페어하는 단계를 포함하는, 잉크젯 노즐 모듈의 구동 방법을 제공한다.

상기의 특징적 구성을 가지는 본 발명의 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈 및 그 구동 방법에 의하면, 수직프레임에 소정각도의 기울기로 설치된 노즐이 수평 이동, 수직 이동 및 회전하도록 구성됨에 따라, 노즐의 토출 방향을 자유롭게 선택하여 전환할 수 있고, 이로 인해 노즐의 기울기와 상부 기판의 높이에 의해 발생하는 리페어 불가지역에 대해서도 노즐의 토출 방향 전환으로 수리가 가능하므로 리페어 장치의 성능을 향상시키고, 이 장치에 의해 수리된 제품의 품질도 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래에 따른 리페어 장치의 노즐구동유닛을 나타낸 사용 상태도.
도 2는 노즐의 소정각도 기울기에 따른 리페어 불가영역의 크기를 계산하기 위한 도형 표시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈을 나타낸 정면도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 잉크젯 노즐 모듈의 동작 상태도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐 모듈의 구동 방법에 대한 흐름도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "특징으로 한다", "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈을 나타내고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 잉크젯 노즐 모듈의 동작 상태도를 나타낸다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 잉크젯 노즐 모듈은 노즐(11)이 소정각도(θ)의 기울기로 설치된 수직프레임(12)을 구비한다.

노즐(11)은 수직프레임(12)에 설치된 수직리니어모터(13)에 의해 수직프레임(12)을 따라 상,하 방향으로 직선 이동되어 승,하강하도록 되어 있다.

수직프레임(12)의 상단은 수평방향으로 길게 설치된 수평프레임(14)에 설치된다. 수평프레임(14)에는 수평리니어모터(15)가 설치되어 수직프레임(12)을 수평방향으로 직선 이동시키게 되어 있고, 이로써 수직프레임(12)에 설치된 노즐(11)은 수평프레임(14)을 따라 수평방향으로 이동하게 된다.

또한, 상기 수직프레임(12)과 수평리니어모터(15) 사이에는 회전리니어모터(16)가 설치되고, 수직방향을 축으로 하여 수직프레임(12)을 회전시키도록 되어 있다. 이로써 수직프레임(12)에 설치된 노즐(11)이 수선방향을 축으로 하여 회전함으로써 토출방향이 전환되는 구성이다.

이때, 상기 노즐(11)은 기판상의 메탈 전극이 오픈된 영역에 대해서 전도성 잉크를 토출하여 결손 부분을 수리하는 장치일 수 있다.

상기 전도성 잉크는 Ag, Cu, Au 중 선택된 어느 하나 이상의 금속 파티클을 포함하는 잉크로 형성될 수 있다. 금속 파티클은 구형, 막대형, 판상형 등의 다양한 형상의 파티클이 적용될 수 있으며, 금속이 피복된 코어(Core) 형상이나, 2종 이상의 금속입자가 적용될 수 있다.

또한 상기 노즐(11)은 기판상의 메탈 전극이 노출된 금속 패턴 상부에 절연성 잉크를 토출하여 절연막을 형성하도록 된 장치일 수 있다.

상기 절연성 잉크는, 질화물, 산화물 및 질산화물 중 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 질화물, 산화물 및 질산화물은 고점도의 절연성 잉크를 형성하는데 용이하고, 이러한 고점도의 절연성 잉크는 메탈 전극의 균일한 형성을 위한 평탄화 작업에 용이한 장점을 가지고 있다. 더욱 바람직하게 상기 질화물은 Si₃N₄, 상기 산화물은 SiO₂, 상기 질산화물 Si(N,O)x 일 수 있다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 소정각도(θ)로 기울어져 설치된 노즐(11)의 기울기와 어레이 패턴(18) 위의 상부 글래스(17) 두께에 의해 리페어 불가지역(b)이 발생하게 되면, 수직프레임(12)에 설치된 수직리니어모터(13)를 구동하여 노즐(11)을 상승시켜 노즐(11)의 끝단을 상부 글래스(17)보다 높게 위치시킨다.

이어서 수평프레임(14)에 설치된 수평리니어모터(15)를 구동하여 수직프레임(12)을 수평이동시켜 노즐(11)의 끝단을 리페어 불가지역(b)으로부터 소정거리 이격시킨 후, 도 4에 도시된 바와 같이 수직프레임(12)과 수평리니어모터(15) 사이에 설치된 회전리니어모터(16)를 구동하여 수직프레임(12)을 회전시키면, 수직축선을 중심으로 하여 노즐(11)을 회전시킬 수 있고, 이로써 노즐(11)의 토출방향이 리페어 불가지역(b)으로 향하게 전환할 수 있다.

이때 수평리니어모터(15)에 의한 수직프레임(12)의 수평이동거리는 노즐(11)의 토출방향을 전환할 때 노즐(11)의 끝단이 상부 글래스(17) 위에 오지 않도록 충분히 이격시킨 거리로 이동시키되, 토출방향 전환시 노즐(11)의 끝단이 리페어 불가지역(b) 위에 오도록 위치시키는 것이 바람직하다.

이어서 도 5에 도시된 바와 같이 수직프레임(12)에 설치된 수직리니어모터(13)를 역 구동하여 노즐(11)을 하강시키게 되면, 노즐(11)의 끝단을 리페어 불가지역(b) 바로 위에 위치시킬 수 있고, 전도성 잉크 또는 절연성 잉크를 토출함으로써 종전의 리페어 불가지역(b)에 대해서도 오픈 결함을 수리할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐 모듈의 구동 방법에 대한 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 전술한 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈의 구동 방법은 다음과 같다.

먼저, 회로기판 또는 어레이 기판 상에 돌출되는 상부 글래스나 소자로 인하여 상기 회로기판 상의 어레이 패턴 중 오픈 결함에 근접 가능 여부를 판단할 수 있다(S61).

다음, 상기 근접 가능 여부가 아니오로 판단된 경우, 상기 오픈 결함이 발생한 지역에 대한 작업 가능 위치로의 좌표값을 계산할 수 있다(S62).

다음, 상기 잉크젯 노즐 모듈을 지지하는 지지프레임 상의 모터 동작을 통해 상기 잉크젯 노즐 모듈의 노즐을 상승, 수평이동 및 하강하여 상기 좌표값에 대응하는 위치로 이동시킬 수 있다(S63).

다음, 상기 좌표값의 위치에서 상기 오픈 결함을 리페어할 수 있다(S64).

위와 같은 잉크젯 노즐 모듈의 구동 방법은 잉크젯 노즐 모듈에 연결되는 제어장치에 의해 구현될 수 있다. 제어장치는 논리회로, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), 컴퓨팅 장치 등에서 선택되는 구성을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치의 경우, 프로세서와 메모리를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에서, 잉크젯 노즐 모듈의 구동 방법은, 손상된 금속배선 사이를 제1 토출유닛으로 제1 절연막을 형성하는 제1 단계; 상기 제1 절연막의 상부에 제2 토출유닛으로 상기 손상된 금속배선을 연결하는 리페어 금속층을 형성하는 제2 단계; 상기 제1 토출유닛으로 상기 리페어 금속층 상부에 제2 절연막을 형성하는 제3 단계를 포함할 수 있다.

전술한 경우, 상기 제1 절연막 및 제2 절연막은 질화물, 산화물 및 질산화물 중 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 질화물은 Si₃N₄일 수 있다. 상기 산화물은 SiO₂일 수 있다. 또한, 다른 구현예에서, 상기 질산화물은 SiNx 또는 SiOx일 수 있다. 이러한 고점도의 절연 잉크를 사용하면, 리페어 금속층의 균일한 형성을 위한 평탄화 작업이 용이하다는 장점이 있다.

또한, 상기 리페어 금속층은 Ag, Cu, Au 중에서 선택된 어느 하나 이상의 금속파티클을 포함하는 잉크로 형성될 수 있다.

또한, 상기 잉크젯 노즐 모듈은 전기수력학(EHD) 잉크젯 장치일 수 있다.

또한, 잉크젯 노즐 모듈은 레이저 화학기상증착(LASER CVD) 장치에 결합하여 사용될 수 있다.

또한, 전술한 리페어되는 어레이 패턴 내 금속배선의 두께는 2000 내지 8000옹스트롬일 수 있다.

또한, 손상된 금속배선 사이에 형성되는 상기 제1 절연막 및 상기 리페어 금속층의 합산 두께는 상기 금속배선의 두께보다 작을 수 있다.

또한, 상기 제1 절연막 및 제2 절연막은 EHD 잉크젯 프린팅법에 의해 형성될 수 있다. 이 경우, 일정한 주기를 갖는 전기 펄스(Electric Pulse)를 가하여 잉크를 도포하여 리페어를 수행할 수 있다.

이러한 EHD 잉크젯 프린팅법에 의하면, 절연막을 정밀하고 균일하게 형성할 수 있는 장점이 있다. 또한, 잉크젯 프린팅법에 의해 형성된 절연막은 잉크 상태 소재를 사용하기 때문에 경화과정을 거쳐야 한다. 경화 방법은 다양한 방법이 적용될 있으나, 질화물, 산화물 또는 질산화물을 포함하는 절연막의 내구성 및 생산성 측면에서 레이저 램프를 적용하여 경화하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

11 : 노즐 12 : 수직프레임
13 : 수직리니어모터 14 : 수평프레임
15 : 수평리니어모터 16 : 회전리니어모터
17 : 상부 기판 18 : 어레이 패턴

Claims (4)

1. 기판상에 형성된 메탈 전극이나 패턴에서 발생하는 오픈 결함을 수리하기 위한 잉크젯 노즐 모듈에 있어서,
   노즐이 소정각도의 기울기로 설치된 수직프레임;
   상기 수직프레임에 설치된 노즐을 수직프레임을 따라 승,하강시키는 수직리니어모터;
   상기 수직프레임 상단에 수평방향으로 설치되는 수평프레임;
   상기 수평프레임에 설치된 수직프레임을 수평프레임을 따라 직선 이동시키는 수평리니어모터; 및
   상기 수직프레임과 수평리니어모터 사이에 설치되어 수직방향을 축으로 하여 수직프레임을 회전시킴으로써 노즐의 토출방향을 전환하는 회전리니어모터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 노즐은 기판상의 메탈 전극이 오픈된 영역에 대해서 전도성 잉크를 토출하여 수리하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 노즐은 기판상의 메탈 전극이 노출된 금속 패턴 상부에 절연성 잉크를 토출하여 절연막을 형성하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈.
4. 회로기판 오픈 결함의 리페어를 위한 잉크젯 노즐 모듈의 구동 방법으로서,
   상부에 돌출된 소자나 상부 글래스를 구비하는 회로기판 또는 어레이 기판 상에서 잉크젯 노즐 모듈의 노즐이 상기 회로기판 상의 어레이 패턴 중 오픈 결함에 근접 가능한지 여부를 판단하는 단계;
   상기 근접 가능 여부가 아니오로 판단된 경우, 상기 오픈 결함이 발생한 지역에 대한 작업 가능 위치의 상대 좌표값을 계산하는 단계;
   상기 잉크젯 노즐 모듈을 지지하는 지지프레임 상의 모터 동작을 통해 상기 잉크젯 노즐 모듈의 노즐을 상승, 수평이동 및 하강하여 상기 상대 좌표값에 대응하는 위치로 이동시키는 단계; 및
   상기 상대 좌표값의 위치에서 상기 오픈 결함을 리페어하는 단계를 포함하는, 잉크젯 노즐 모듈의 구동 방법.

Images