KR20190107514A - 발광다이오드 칩을 전사하는 전사 장치 및 방법 - Google Patents

발광다이오드 칩을 전사하는 전사 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

발광다이오드 칩을 전사하는 전사 장치는 일면에 상기 발광다이오드 칩이 탑재된 제 1 기재가 안착되는 스테이지, 상기 발광다이오드 칩이 전사될 제 2 기재가 안착되는 워크 테이블 및 상기 제 1 기재의 일면과 상기 제 2 기재가 마주보게 배치된 상태에서 상기 제 1 기재의 타면에서 상기 발광다이오드 칩에 대응하는 부분을 밀어서 상기 발광다이오드 칩을 상기 제 2 기재로 전사하는 누름 핀 모듈을 포함한다. 상기 누름 핀 모듈은 상기 발광다이오드 칩과 상기 제 2 기재 간의 압력을 기설정된 압력으로 유지시키기 위한 압력 조절 유닛을 포함한다.

Description

발광다이오드 칩을 전사하는 전사 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSFFERRING LIGHT EMITTING DIODE CHIP}
본 발명은 발광다이오드 칩을 전사하는 전사 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 발광다이오드 칩은 웨이퍼에 각 칩의 회로를 형성한 후, 다수 개의 개별 칩들로 분리하는 과정으로 진행된다. 이러한 발광다이오드 칩은 패키지 및 모듈 공정에서 여러 번의 전사공정을 거치게 된다.
이러한 전사공정은 목적에 따라서, 칩의 양품 불량에 따른 분류를 목적으로 하거나 칩 간격을 조절하거나 칩의 방향을 조절하기 위하여 전사테입(Transfer Tape) 또는 기판으로 전사를 하며, 또는 실장하기 위한 목적으로 회로기판으로 전사를 한다.
종래의 전사 장치(즉, 픽앤 플레이스(Pick & Place) 장치)는 각 발광다이오드 칩을 집어서(Pick), 기판에 놓음으로써(Place) 각 발광다이오드 칩을 기판으로 전사시킨다. 이와 관련하여, 공개특허공보 제2016-0008187호에는 칩 전사장치 및 전사방법이 개시되어 있다.
한편, 최근 칩 크기가 5um 내지 300um 수준인 초소형 발광다이오드 칩(예를 들어, 마이크로 LED)이 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다. 이러한 초소형 발광다이오드 칩은 저전력화, 소형화, 경량화가 필요한 광 응용 분야에 적용 가능해 이에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다.
종래의 픽앤 플레이스 방식의 전사장치 및 방법은 픽업(pick up)단계에서 발광다이오드 칩을 흡착할 때의 진공과, 플레이스(place) 단계에서 흡착된 발광다이오드 칩을 플레이스할 수 있도록 중앙에 진공을 파괴하기 위한 공기가 흐르는 홀(Hole)이 있는 콜렛(Collet)을 사용한다. 그러나 콜렛홀(Collet Hole)의 직경이 수 um가 될 때에는 발광다이오드 칩을 잡을 수 있는 충분한 진공압력과 진공을 파괴하기 위한 공기압력을 확보할 수 없다.
발광다이오드 칩의 크기가 수 마이크로까지 작아짐에 따라 종래의 픽앤 플레이스 방식을 이용하여 발광다이오드 칩을 전사하기 어려운 문제점이 생겼다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 발광다이오드 칩이 탑재된 제 1 기재(탑재테입, 웨이퍼 등의 기판을 포함)의 일면과 발광다이오드 칩이 전사될 제 2 기재(전사테입, 기판, 회로기판을 포함)가 마주보게 배치된 상태에서 제 1 기재의 타면을 밀어서 발광다이오드 칩을 전사테입으로 전사시키는 전사 장치 및 전사 방법을 제공하고자 한다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 발광다이오드 칩을 전사하는 전사 장치에 있어서, 일면에 상기 발광다이오드 칩이 탑재된 제 1 기재가 안착되는 스테이지, 상기 발광다이오드 칩이 전사될 제 2 기재가 안착되는 워크 테이블 및 상기 제 1 기재의 일면과 상기 제 2 기재가 마주보게 배치된 상태에서 상기 제 1 기재의 타면에서 상기 발광다이오드 칩에 대응하는 부분을 밀어서 상기 발광다이오드 칩을 상기 제 2 기재로 전사하는 누름 핀 모듈을 포함한다. 상기 누름 핀 모듈은 상기 발광다이오드 칩과 상기 제 2 기재 간의 압력을 기설정된 압력으로 유지시키기 위한 압력 조절 유닛을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 발광다이오드 칩을 전사하는 방법에 있어서 일면에 상기 발광다이오드 칩이 탑재된 제 1 기재를 준비하는 단계, 상기 발광다이오드 칩이 전사될 제 2 기재를 준비하는 단계 및 상기 제 1 기재의 일면과 상기 제 2 기재가 마주보게 배치된 상태에서 상기 제 1 기재의 타면에서 상기 발광다이오드 칩에 대응하는 부분을 밀어서 상기 발광다이오드 칩을 상기 제 2 기재로 전사하는 단계를 포함한다. 상기 발광다이오드 칩을 상기 제 2 기재로 전사시키는 단계는 상기 발광다이오드 칩과 상기 제 2 기재 간의 압력을 기설정된 압력으로 유지시키는 단계를 포함한다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 초소형 발광다이오드 칩을 고정밀도로 전사시키는 것이 가능하다.
또한, 상기 복수의 누름 핀 유닛을 이용하여 발광다이오드 칩을 일시에 전사시킴으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 장치의 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지의 개략도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 기재의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 누름 핀 모듈의 개략도이다.
도 4 및, 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 유닛의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 칩을 전사하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 칩을 전사하는 방법을 도시한 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 장치의 개략도이다. 도 1을 참조하여 전사 장치를 설명하기로 한다. 전사 장치는 스테이지(10)를 포함한다.
스테이지(10)에는 일면에 복수의 발광다이오드 칩이 탑재된 제 1 기재가 안착된다. '제 1 기재'는 발광다이오드 칩이 탑재되어 있는 기재로서, 테입(Tape), 웨이퍼, 기판 등을 포함할 수 있다.
스테이지(10)는 제 1 기재의 주연부를 지지함으로써 제 1 기재를 보지한다. 본 발명에서 발광다이오드 칩은 크기가 5um 내지 300um인 초소형 반도체 디바이스로서, 패키징되기 전의 제품 및 패키징처리된 제품을 의미할 수 있다. 또한, 본 발명에서 발광다이오드 칩은 마이크로 엘이디(LED; Light Emitting Diode)를 의미할 수도 있다.
스테이지(10)의 중앙부는 개방되어 있고, 이를 통해 제 1 기재에 탑재된 발광다이오드 칩이 스테이지(10)의 하방에 위치한 제 2 기재로 전사된다. 스테이지(10)는 준비 위치(도 1에서의 위치)와 전사 공정 위치(워크 테이블 상의 위치) 사이를 이동할 수 있다(화살표 참조).
스테이지(10)는 전사 공정 시에 누름 핀 모듈(30)이 동일한 위치에서 각 발광다이오드 칩을 제 2 기재로 전사시킬 수 있도록 X 축 및 Y 축을 따라 이동한다.
전사 장치는 준비 위치의 하방에 위치한 제 1 기재 스캔 유닛(40)을 더 포함한다.
제 1 기재 스캔 유닛(40)은 스테이지(10)가 준비 위치에서 대기 중일 때, 제 1 기재에 탑재된 복수의 발광다이오드 칩의 위치를 스캔한다. 예를 들어, 제 1 기재 스캔 유닛(40)은 제 1 기재에 탑재된 복수의 발광다이오드 칩 간의 배열 간격을 스캔할 수 있다.
전사 장치는 워크 테이블(20)을 더 포함한다. 워크 테이블(20)에는 제 1 기재에 탑재된 복수의 발광다이오드 칩이 전사될 제 2 기재가 안착된다. 여기서, '제 2 기재'는 발광다이오드 칩이 전사될 기재로서, 테입, 기판, 회로기판 등을 포함한다.
워크 테이블(20)은 전사 공정 위치에서 스테이지(10)의 하방에 위치한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지의 개략도이다. 도 2a를 참조하면, 스테이지(10)는 메인 액추에이터(11, 12) 및 서브 액추에이터(13, 14)를 포함한다.
메인 액추에이터(11, 12) 상에 서브 액추에이터(13, 14)가 배치되며, 메인 액추에이터(11, 12)는 X축 모터(11) 및 Y축 모터(12)를 포함한다. 서브 액추에이터(13, 14) 또한 X축 모터(13) 및 Y축 모터(14)를 포함한다.
여기서, 메인 액추에이터(11, 12)는 제 1 모터, 예를 들어 리니어 모터(Linear motor), 서보 모터(Servo motor) 또는 스텝 모터(Step motor) 등으로 구성될 수 있다. 이러한 제 1 모터는 다양한 기술 분야에서 사용되는 모터로서 비교적 넓은 작업 영역에서 사용될 수 있도록 제작된다. 다만, 제 1 모터는 비교적 넓은 작업 영역을 커버할 수 있지만, 응답 속도(Response Time)가 느리고, 정확한 동작 제어가 어렵다.
한편, 서브 액추에이터(13, 14)는 제 2 모터, 예를 들어 보이스 코일 모터(VCM; voice coil motor), 피에조 모터(Piezo motor), 초음파 모터 등으로 구성될 수 있다. 이러한 제 2 모터는 응답 속도가 빠르고, 정확한 동작 제어가 가능하지만, 최대 이동거리가 상대적으로 짧아서 작업영역이 좁아진다.
스테이지(10)의 액추에이터로서 제 1 모터만이 이용될 경우, 응답 속도가 떨어지고 미세 동작 제어가 어려워 작업의 생산성 및 정확성이 떨어진다는 문제점이 있다.
또한, 스테이지(10)의 액추에이터로서 제 2 모터만이 이용될 경우, 고속 또는 미세 동작 제어는 가능하나 작업영역이 제한된다는 문제점이 있다.
본 발명에서는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 스테이지(10)의 액추에이터로서 메인 액추에이터(11, 12) 및 서브 액추에이터(13, 14)를 포함하여 이를 선택적으로 이용한다. 즉, 전사 공정 중 스테이지(10)가 작업 영역 간의 긴 구간을 이동할 필요가 있을 경우에는 메인 액추에이터(11, 12)를 이용하여 스테이지(10)를 제어하고, 스테이지(10)를 고속 또는 정밀하게 제어할 필요가 있을 경우에는 서브 액추에이터(13, 14)를 이용한다
도 2b는 제 1 기재를 도시한 도면이다. 도 2b를 참조하면, 제 1 기재는 복수의 영역을 가진다. 예를 들어, 제 1 기재는 제 1 영역(16), 제 2 영역(17) 및 제 3 영역(18)을 포함할 수 있다. 이러한, 제 1 기재의 복수의 영역은 제 1 기재 스캔 유닛(40)에 의해 스캔된 복수의 발광다이오드 칩의 위치에 기초하여 결정될 수 있다.
스테이지(10)가 예컨대, 제 1 영역(16)의 대기 위치(제 1 영역에서 작업 수행을 시작하기 위한 지점)로 이동할 때에는, 메인 액추에이터(11, 12)에 의해 스테이지(10)가 제어된다. 한편, 스테이지(10)가 발광다이오드 칩 피치 간 이동을 수행할 때에는, 서브 액추에이터(13, 14)에 의해 스테이지(10)가 제어된다. 여기서, 발광다이오드 칩 피치 간 이동이란 스테이지(10)가 발광다이오드 칩의 피치만큼 이동하는 것을 의미한다. 구체적으로, 누름 핀 모듈(30)이 제 1 발광다이오드 칩 상에 위치하고 있을 때, 스테이지(10)가 발광다이오드 칩 피치 간 이동을 수행하면, 누름 핀 모듈(30)이 제 1 발광다이오드 칩과 인접한 제 2 발광다이오드 칩 상에 위치하게 된다.
메인 액추에이터(11, 12) 및 서브 액추에이터(13, 14)를 이용하여 스테이지(10)가 제어되는 과정을 살펴보면, 메인 액추에이터(11, 12)에 의해 누름 핀 모듈(30)이 제 1 영역(16)의 시작 지점(16-1)상에 위치하도록 스테이지(10)가 이동된다. 여기서, 서브 액추에이터(13, 14)는 동작하지 않는다.
그 후, 스테이지(10)가 발광다이오드 칩 피치 간 이동을 수행한다. 즉, 제 1 영역(16)에 포함된 복수의 발광다이오드 칩에 대한 전사 공정이 서브 액추에이터(13, 14)에 의해 순차적으로 수행된다. 제 1 영역(16)에 대한 전사 공정이 수행될 때, 메인 액추에이터(11, 12)는 동작하지 않는다. 서브 액추에이터(13, 14)에 의해 전사 공정을 수행함으로써 전사 공정에서의 생산성 및 정밀도를 높일 수 있다.
제 1 영역(16)의 종료 지점(16-2)에 해당하는 발광다이오드 칩이 전사된 후, 메인 액추에이터(11, 12)에 의해 누름 핀 모듈(30)이 제 2 영역(17)의 시작 지점(17-1)상에 위치하도록 스테이지(10)가 이동된다. 이어서, 제 2 영역(17)에 포함된 복수의 복수의 발광다이오드 칩에 대한 전사 공정이 서브 액추에이터(13, 14)에 의해 순차적으로 수행된다.
이와 같이, 메인 액추에이터(11, 12)와 서브 액추에이터(13, 14)를 선택적으로 사용함으로써, 생산성을 향상시킴과 동시에, 작업의 정확성을 높일 수 있다.
한편, 워크 테이블(20)도 스테이지(10)와 마찬가지로, 메인 액추에이터 및 서브 액추에이터를 포함할 수 있다. 즉, 메인 액추에이터 상에 서브 액추에이터가 배치되며, 메인 액추에이터 및 서브 액추에이터는 각각 스테이지(10)의 메인 액추에이터(11, 12) 및 서브 액추에이터(13, 14)와 동일하게 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 전사 장치는 제 2 기재 스캔 유닛(50)을 더 포함할 수 있다. 제 2 기재 스캔 유닛(50)은 워크 테이블(20) 상에 위치하고, 제 2 기재에 배치된 회로 트레이스의 위치를 스캔한다.
전사 장치는 누름 핀 모듈(30)을 더 포함한다. 누름 핀 모듈(30)은 전사 공정 위치에서 하나 또는 복수의 발광다이오드 칩을 선택적으로 제 2 기재로 전사한다.
본 발명에서 전사는 발광다이오드 칩의 이송 및 발광다이오드 칩의 접착(본딩)을 의미할 수 있다.
누름 핀 모듈(30)은 제 1 기재의 일면과 제 2 기재가 마주보게 배치된 상태에서 누름 핀을 이용하여 제 1 기재의 타면을 밀어서 복수의 발광다이오드 칩을 제 2 기재로 전사한다.
전사 장치는 누름 핀 스캔 유닛(60)을 더 포함한다. 누름 핀 스캔 유닛(60)은 누름 핀이 올바른 위치(후술할 누름 핀 하우징의 중앙)에 위치하고 있는지 여부를 주기적으로 스캔한다. 예를 들어, 누름 핀 스캔 유닛(60)은 누름 핀이 교체된 후에 누름 핀이 올바른 위치에 위치하고 있는지 여부를 스캔할 수 있다.
전사 장치는 메모리를 가지는 제어 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 제어 유닛은 전사 장치가 동작하도록 전사 장치의 각 구성을 제어한다. 이하에서는 전사 장치의 각 구성이 동작을 직접 수행하도록 기재되어 있지만, 이러한 기재는 제어 유닛이 각 구성이 해당 동작을 수행하도록 각 구성을 제어하는 것도 포함된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 누름 핀 모듈의 개략도이다.
도 3을 참조하면, 누름 핀 모듈(30)은 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)을 포함한다.
복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33) 각각은 누름 핀(34) 및 누름 핀 하우징(35)을 포함한다. 여기서, 누름 핀 하우징(35)은 누름 핀(34)을 보호하고, 제 1 기재와 접촉한다.
누름 핀(34)은 상하 방향으로 이동함으로써 제 1 기재의 타면을 밀어 해당 부분에 대응하는 발광다이오드 칩을 제 2 기재로 전사한다.
복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33) 각각은 누름 핀(34)에 의해 발광다이오드 칩이 제 2 기재로 전사된 후, 제 1 기재가 해당 발광다이오드 칩으로부터 분리될 수 있도록 하는 진공 유닛(36)을 더 포함한다.
다음으로 도 4, 도 5a를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 칩의 전사 방법을 설명하기로 한다. 도 4를 참조하면, 일면에 타겟 발광다이오드 칩(320)이 탑재된 제 1 기재(300)와 회로 트레이스(330)를 가지는 제 2 기재(310)가 준비된다(a). 여기서, 제 1 기재(300)는 예를 들어, 테입이고, 제 2 기재(310)는 예를 들어, 기판 또는 회로기판일 수 있다.
이어서, 제 1 기재(300)의 스캔 정보에 기초하여 누름 핀 모듈(30)이 제 1 기재(300)의 타면에서 타겟 발광다이오드 칩(320)의 대응하는 위치에 접촉한다(b).
이후, 누름 핀(34)이 제 1 기재(300)의 타면을 향해 돌출되고, 이에 따라 타겟 발광다이오드 칩(320)이 제 2 기재(310)로 전사된다(c). 여기서, 누름 핀(34)에 의해 제 1 기재(300)의 일부가 뚫릴 수 있다(d).
이때, 후술하는 압력 조절 유닛(37)을 통해 타겟 발광다이오드 칩(320)과 제 2 기재(310) 간의 압력을 기설정된 압력으로 유지시킨다.
이어서, 누름 핀(34)이 누름 핀 하우징(35) 내로 다시 복귀한다(e). 여기서, 누름 핀(34)의 돌출로 인해 제 1 기재(300)의 일부가 늘어나거나 제 1 기재(300)의 일부가 여전히 타겟 발광다이오드 칩(320)에 부착되어 있을 수 있다. 이때, 진공 유닛(36)을 이용하여 제 1 기재(300)를 압착시켜 제 1 기재(300)를 원위치로 되돌릴 수 있다.
이후, 누름 핀 모듈(30)이 다른 타겟 발광다이오드 칩 상에 위치하도록 제 1 기재 스테이지(10)와 워크 테이블(20)이 이동한 후, 다른 타겟 발광다이오드 칩이 제 2 기재(310)로 전사된다.
상술한 과정을 반복하면서 제 1 기재(300)에 탑재된 모든 발광다이오드 칩이 제 2 기재(310)로 전사된다.
도 5b에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전사 공정이 도시되어 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 1 기재(400)는 예를 들어, 일면에 복수의 발광다이오드 칩이 탑재된 테입일 수 있다. 또한, 제 2 기재(410)는 발광다이오드 칩이 전사될 전사테입일 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명에서는 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)을 이용하여 전사 공정을 수행함으로써 복수의 발광다이오드 칩을 일시에 제 2 기재로 전사시킬 수 있다. 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)을 이용함으로써 발광다이오드 칩을 신속하게 제 2 기재로 전사시킬 수 있다.
잠시 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 누름 핀 유닛을 이용하여 발광다이오드 칩을 전사하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 6a를 참조하면, 제 1 기재의 일면에는 복수의 발광다이오드 칩이 부착되어 있고, 제 1 기재의 일면과 제 2 기재가 마주보게 배치된다. 이때, 제 1 기재의 타면에 누름 핀 모듈(30)이 접촉한다.
이후, 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)은 각 누름 핀(34-1, 34-2, 34-3)을 제 1 기재의 타면을 향해 돌출시켜 대응하는 복수의 발광다이오드 칩(도 6에서는 3개)을 일시에 제 2 기재로 전사시킨다.
이어서, 도 6b를 참조하면, 스테이지(10)와 워크 테이블(20)이 소정 범위만큼 이동하여 각 누름 핀(34-1, 34-2, 34-3)이 제 1 기재의 상부에서 다음으로 전사될 복수의 발광다이오드 칩에 대응하는 위치에 배치된다.
이 상태에서 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)은 각 누름 핀(34-1, 34-2, 34-3)을 제 1 기재의 타면을 향해 돌출시켜 대응하는 복수의 발광다이오드 칩을 일시에 제 2 기재로 전사시킨다.
상술한 과정을 반복하면서 제 1 기재에 탑재된 대부분의 발광다이오드 칩이 제 2 기재로 전사된다. 다만, 제 1 기재의 외주부에 탑재된 발광다이오드 칩 또는 발광다이오드 칩 간의 배열 간격(또는 배열 위치)이 고르지 못한 영역에 위치한 발광다이오드 칩은 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)을 이용하여 제 2 기재로 전사시킬 수 없다. 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)을 이용하여 전사될 수 없는 발광다이오드 칩은 제 1 기재 스캔 유닛(40)을 통한 스캔 과정을 통해 검출될 수 있다.
따라서, 도 6c와 같이, 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)에 의해 전사 처리되지 않은 발광다이오드 칩은 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33) 중 하나(도 6c에서는 32)를 이용하여 순차적으로 제 2 기재로 전사된다.
다시 도 3을 참조하면, 누름 핀 모듈(30)은 압력 조절 유닛(37)을 더 포함한다. 압력 조절 유닛(37)은 누름 핀(34)이 제 1 기재의 타면을 밀때 발광다이오드 칩과 제 2 기재가 서로 접촉하게 되는데, 이때, 발광다이오드 칩과 제 2 기재 간의 압력을 기설정된 압력으로 유지시킨다.
바람직하게는 압력 조절 유닛(37)은 각 발광다이오드 칩과 제 2 기재 간의 압력을 동일하게 유지시킨다.
이러한 압력 조절 유닛(37)은 예를 들어, 스프링 또는 보이스 코일 모터를 포함할 수 있다.
이때, 스프링은 도 7a와 같이 특정 변위량(a)까지는 압력이 선형으로 증가하고, 해당 변위량(a) 이후부터는 변위량이 증가하더라도 일정한 압력(b)을 유지하는 특성을 가지며, 특정 변위량(a) 이상 유지함으로써 누름 핀(34)과 제 2 기재 간의 압력을 일정한 압력(b)으로 유지시킬 수 있다.
또한, 보이스 코일 모터는 영구 자석과 코일을 포함하는 선형 모터(Linear motor)로서, 보이스 코일에 흐르는 전류를 통해 직진 운동을 한다.
이러한 보이스 코일 모터는 도 7b와 같이 압력이 보이스 코일 모터에 인가되는 전류(또는 전압)에 비례하는 특성을 가진다.
따라서, 보이스 코일 모터로 특정 전류(또는 전압)(a)을 인가함으로써 누름 핀(34)과 제 2 기재 간의 압력을 일정한 압력(b)으로 유지시킬 수 있다.
누름 핀(34)이 제 1 기재의 타면을 밀어 발광다이오드 칩을 제 2 기재로 전사시킬 때, 동일한 압력을 가하지 않을 경우 제 2 기재에 전사된 발광다이오드 칩의 높이가 서로 상이해질 수 있다. 또한, 큰 압력을 가할 경우, 발광다이오드 칩이 파손될 수도 있다.
본 발명에서는 압력 조절 유닛(37)을 이용하여 각 발광다이오드 칩과 제 2 기재 간의 압력을 동일하게 유지시킴으로써, 전사 공정에서 각 발광다이오드 칩이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 압력 조절 유닛(37)에 의해 각 발광다이오드 칩이 균일한 높이로 제 2 기재에 전사될 수 있다.
누름 핀 모듈(30)은 폭 가변 유닛(38)을 더 포함한다. 폭 가변 유닛(38)은 제 1 기재 스캔 유닛(40)에 의해 스캔된 발광다이오드 칩 간의 배열 간격에 기초하여 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33) 간의 폭을 조정한다.
제 1 기재에 탑재된 복수의 발광다이오드 칩 간의 배열 간격은 서로 상이할 수 있는데, 발광다이오드 칩 간의 배열 간격을 고려하지 않고 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)을 이용하여 전사 공정을 수행할 경우, 발광다이오드 칩이 제 2 기재로 제대로 전사되지 못하는 경우가 발생한다.
예를 들어, 특정 영역에서의 발광다이오드 칩 간의 배열 간격이 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)의 폭(바람직하게는 각 누름 핀(34)의 폭)에 비해 좁거나 넓을 경우, 누름 핀(34)이 발광다이오드 칩의 중앙이 아닌 부분(경우에 따라서는 발광다이오드 칩이 위치하지 않는 부분)을 누르게 되고, 이에 따라 해당 발광다이오드 칩이 제 2 기재로 제대로 전사될 수 없다.
본 발명에서는 폭 가변 유닛(38)이 전사 공정 시에 발광다이오드 칩 간의 배열 간격에 기초하여 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33) 간의 폭을 실시간으로 조정함으로써 상술한 문제점을 해결할 수 있다.
이하에서는 전사 장치에 의해 수행되는 전사 방법에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 칩을 제 2 기재에 전사하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 어느 발광다이오드 칩들을 제 2 기재로 전사시킬 것인지 및 제 2 기재 상에서 발광다이오드 칩들을 어디에 위치시킬 것인지를 결정하기 위해, 제어 유닛은 발광다이오드 칩들을 포함하는 제 1 기재의 식별 및 제 2 기재의 식별에 관한 입력을 수신할 수 있다(S801).
제어 유닛은 제 1 기재의 식별 및 제 2 기재의 식별에 관한 입력에 기초하여 제 1 기재 관련 데이터 및 제 2 기재 관련 데이터를 메모리로부터 추출할 수 있다(S802).
제 2 기재 관련 데이터는 제 2 기재 상에서 회로 트레이스의 패턴(위치 포함), 회로 트레이스로 전사될 발광다이오드 칩의 수 및 발광다이오드 칩의 상대적 위치, 및 발광다이오드 칩의 품질 요건을 포함한다.
또한, 제 1 기재 관련 데이터는 발광다이오드 칩의 상대적 위치 및 이에 대한 맵을 포함한다.
이후, 제어 유닛은 발광다이오드 칩의 전사를 위한 제 1 기재 및 제 2 기재의 초기 배향을 결정할 수 있다(S803).
일단 제 1 기재 및 제 2 기재의 초기 배향이 결정되면, 제어 유닛은 제 1 기재 및 제 2 기재가 전사 공정에서의 동조의 위치로 배향시키도록 스테이지(10) 및 워크 테이블(20)을 제어한다(S804).
단계 S804에서, 제어 유닛은 발광다이오드 칩이 전사될 회로 트레이스의 위치 및 제 1 기재에서 전사될 발광다이오드 칩을 결정한다.
이어서, 제어 유닛은 발광다이오드 칩이 제 2 기재로 전사되도록 누름 핀 모듈(30)을 제어한다(S805).
제어 유닛은 해당 발광다이오드 칩이 제 2 기재로 전사된 후, 다음으로 전사될 발광다이오드 칩이 존재하는지 여부를 결정한다(S806).
제어 유닛은 전사될 발광다이오드 칩이 남아있는 경우, 단계 S804로 되돌아가며 전사 공정을 수행한다. 전사될 발광다이오드 칩이 없을 경우, 전사 공정은 종료된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 칩을 제 2 기재에 전사하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 먼저, 일면에 복수의 발광다이오드 칩이 탑재된 예비 기재가 준비 위치에서 대기 중인 스테이지(10)에 안착된다(S900).
여기서, 예비 기재에 탑재된 복수의 발광다이오드 칩 간의 배열 간격은 고르지 못하다. 이러한 예비 기재를 이용하여 전사 공정을 수행할 경우, 복수의 발광다이오드 칩 간의 배열 간격이 고르지 못하므로, 예비 기재를 스캔한 후, 스캔 정보에 기초하여 하나의 누름 핀 유닛(예컨대, 32)으로 발광다이오드 칩 각각을 전사시킬 필요가 있다.
즉, 예비 기재에 탑재된 복수의 발광다이오드 칩의 전사 공정에서는 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)을 이용할 수 없게 된다.
본 발명에서는 하나 또는 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)을 이용하여 전사 공정을 수행하기 위해 재배열 공정을 수행한다.
한편, 단계 S900에서 복수의 발광다이오드 칩이 전사될 제 1 기재가 워크 테이블(20)에 안착된다.
이후, 제 1 기재 스캔 유닛(40)은 예비 기재에 탑재된 복수의 발광다이오드 칩을 스캔한다. 이때, 제 1 기재 스캔 유닛(40)은 예비 기재에 탑재된 복수의 발광다이오드 칩의 위치를 스캔한다.
이어서, 스테이지(10)가 전사 공정 위치로 이동하고, 전사 공정이 수행된다(S910).
이러한 재배열 공정에서, 발광다이오드 칩이 최종적으로 전사될 제 2 기재에 배치된 회로 트레이스 간의 배치 간격과 동조되도록 복수의 발광다이오드 칩이 제 1 기재에 전사된다.
즉, 재배열 공정을 통해, 제 1 기재의 일면에 탑재된 복수의 발광다이오드 칩 간의 배치 간격과 제 2 기재에 배치된 회로 트레이스 간의 배치 간격이 미리 동조된다.
상술한 바와 같이, 예비 기재에 탑재된 복수의 발광다이오드 칩 간의 배열 간격이 고르지 못하므로, 제 1 기재 스캔 유닛(40)의 스캔 정보에 기초하여 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33) 중 하나(예를 들어, 32)를 이용하여 발광다이오드 칩 각각을 제 1 기재로 전사시킨다.
재배열 공정을 마친 뒤, 일면에 복수의 발광다이오드 칩이 탑재된 제 1 기재가 준비 위치에서 대기 중인 스테이지(10)에 안착된다. 그리고, 복수의 발광다이오드 칩이 전사될 제 2 기재가 워크 테이블(20)에 안착된다(S920).
이어서, 제 1 기재 스캔 유닛(40)은 제 1 기재에 탑재된 복수의 발광다이오드 칩의 위치를 스캔한다. 여기서, 제 1 기재 스캔 유닛(40)은 제 1 기재에 탑재된 복수의 발광다이오드 칩의 배치 간격을 확인한다. 이때, 제 1 기재 스캔 유닛(40)에 의해 스캔된 스캔 정보가 메모리에 저장된다. 스캔 정보는 각 발광다이오드 칩 간의 배치 간격를 포함한다.
이러한 스캔 정보는 폭 가변 유닛(39)이 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33) 간의 폭을 가변하는데 이용된다. 또한, 스캔 정보는 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)에 의해 전사 처리될 수 없는 발광다이오드 칩들(예컨대, 제 1 기재의 외주부에 위치하거나 배열 간격이 기설정된 범위를 벗어난 경우(즉, 폭 가변 유닛(39)을 통해 보정하기 어려운 경우))을 검출하는데 이용된다.
또한, 제 2 기재 스캔 유닛(50)은 제 2 기재에 배치된 회로 트레이스의 위치를 스캔한다.
이후, 스테이지(10)가 전사 공정 위치로 이동하고, 전사 공정이 수행된다(S930).
이때, 상술한 재배열 공정을 통해 제 1 기재에 탑재된 복수의 발광다이오드 칩 간의 배열 간격이 비교적 고르므로, 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)을 통해 복수의 발광다이오드 칩을 일시에 제 2 기재로 전사시킬 수 있다.
전사 공정 시, 폭 가변 유닛(39)이 스캔 정보에 기초하여 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33) 간의 폭을 가변함으로써 복수의 발광다이오드 칩이 제 2 기재로 잘 전사될 수 있다.
또한, 누름 핀 모듈(30)은 스캔 정보에 기초하여 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)을 이용하여 전사 처리할 제 1 발광다이오드 칩들과 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33) 중 하나(32)를 이용하여 전사 처리할 제 2 발광다이오드 칩들을 분류한다.
누름 핀 모듈(30)은 분류 결과에 기초하여 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33)을 이용하여 제 1 발광다이오드 칩들을 일시에 제 2 기재로 전사시킨다. 이후, 누름 핀 모듈(30)은 복수의 누름 핀 유닛(31, 32, 33) 중 하나(32)를 이용하여 제 2 발광다이오드 칩들을 제 2 기재로 순차적으로 전사시킨다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 스테이지
20: 워크 테이블
30: 누름 핀 모듈
31: 누름 핀 유닛
32: 누름 핀 유닛
33: 누름 핀 유닛
34: 누름 핀
35: 누름 핀 하우징
36: 진공 유닛
37: 압력 조절 유닛
38: 폭 가변 유닛
40: 제 1 기재 스캔 유닛
50: 제 2 기재 스캔 유닛
60: 누름 핀 스캔 유닛

Claims (8)

  1. 발광다이오드 칩을 전사하는 전사 장치에 있어서,
    일면에 상기 발광다이오드 칩이 탑재된 제 1 기재가 안착되는 스테이지;
    상기 발광다이오드 칩이 전사될 제 2 기재가 안착되는 워크 테이블; 및
    상기 제 1 기재의 일면과 상기 제 2 기재가 마주보게 배치된 상태에서 상기 제 1 기재의 타면에서 상기 발광다이오드 칩에 대응하는 부분을 밀어서 상기 발광다이오드 칩을 상기 제 2 기재로 전사하는 누름 핀 모듈
    을 포함하고,
    상기 누름 핀 모듈은 상기 발광다이오드 칩과 상기 제 2 기재 간의 압력을 기설정된 압력으로 유지시키기 위한 압력 조절 유닛을 포함하는 것인, 전사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 조절 유닛은 보이스 코일 모터(VCM; voice coil motor) 및 스프링 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 전사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 누름 핀 모듈은 각각이 상기 제 1 기재의 타면을 밀기 위한 누름 핀을 포함하는 복수의 누름 핀 유닛을 포함하고,
    상기 누름 핀 모듈은 상기 복수의 누름 핀 유닛의 각 누름 핀에 대응하는 복수의 발광다이오드 칩을 상기 제 2 기재로 일시에 전사시키는 것인, 전사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기재에 배치된 회로 트레이스의 위치를 스캔하기 위한 제 2 기재 스캔 유닛
    을 더 포함하는 것인, 전사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기재에 탑재된 상기 발광다이오드 칩의 위치를 스캔하기 위한 제 1 기재 스캔 유닛
    을 더 포함하는 것인, 전사 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 누름 핀 모듈은 상기 발광다이오드 칩 간의 배열 간격에 기초하여 상기 복수의 누름 핀 유닛 간의 폭을 가변하는 폭 가변 유닛을 더 포함하는 것인, 전사 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 누름 핀 모듈은 상기 발광다이오드 칩 간의 배열 간격이 기설정된 범위에 벗어난 발광다이오드 칩을 상기 복수의 누름 핀 유닛 중 하나를 이용하여 상기 제 2 기재로 전사시키는 것인, 전사 장치.
  8. 발광다이오드 칩을 전사하는 방법에 있어서,
    일면에 상기 발광다이오드 칩이 탑재된 제 1 기재를 준비하는 단계;
    상기 발광다이오드 칩이 전사될 제 2 기재를 준비하는 단계; 및
    상기 제 1 기재의 일면과 상기 제 2 기재가 마주보게 배치된 상태에서 상기 제 1 기재의 타면에서 상기 발광다이오드 칩에 대응하는 부분을 밀어서 상기 발광다이오드 칩을 상기 제 2 기재로 전사하는 단계
    를 포함하고,
    상기 발광다이오드 칩을 상기 제 2 기재로 전사시키는 단계는 상기 발광다이오드 칩과 상기 제 2 기재 간의 압력을 기설정된 압력으로 유지시키는 단계
    를 포함하는 것인, 방법.
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