KR20190109133A - Method for arraying micro LED chips for manufacturing a LED display. - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 엘이디 디스플레이 패널 제조 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 마이크로 엘이디 디스플레이 패널 제조를 위한 엘이디 칩 어레이 방법에 관한 것이다.The present invention relates to LED display panel manufacturing technology, and more particularly, to an LED chip array method for manufacturing a micro LED display panel.
마이크로 엘이디 디스플레이 패널 구현을 위한 마이크로 엘이디 모듈을 만들기 위해, 수직형 또는 플립칩형의 마이크로 엘이디 칩들을 PCB(Printed Circuit Board)와 같은 기판에 본딩하여 어레이 한다. 이를 위해서는, 칩 유지부에 소팅되어 있는 마이크로 엘이디 칩들을 기판 상의 솔더부들 위치로 정확히 옮겨 본딩하는 것이 요구된다. In order to make a micro LED module for implementing a micro LED display panel, a vertical or flip chip type micro LED chips are bonded to a substrate such as a printed circuit board (PCB) and arrayed. For this purpose, it is required to bond the micro LED chips sorted on the chip holding portion to the solder portions on the substrate to be bonded accurately.
도 1에 도시된 바와 같이, 칩 유지부(2) 상에 소트되어 있는 마이크로 (3)들의 간격이 기판(4) 상의 솔더부(5)들 간격과 다르므로, 기판(4) 상의 각 솔더(5) 위치를 하나씩 확인 한 후, 다이 본더(6)를 이용하여 마이크로 엘이디 칩(3)을 기판(4) 상의 해당 솔더(5)에 본딩하는 방법이 제안된 바 있다. 그러나 이 방법은 많은 수의 마이크로 엘이디 칩(3)을 하나씩 옮겨 기판(4) 상에 본딩해야 하므로, 과도하게 많은 공정 시간이 요구되는 단점이 있다. 또한, 정밀도 오차가 100 um이상인 공정에 있어서는 위와 같은 방식이 이용될 수 있지만, 수 내지 수십 um 의 정밀도를 요하는 공정에서는 적합하지 않다. 또한 블루 테이프와 같은 칩 유지부에 소팅되어 있는 엘이디 칩을 기판에 옮겨 본딩함에 있어서, 소팅 또는 픽업 과정에서의 정렬이 틀어진 엘이디 칩의 경우에는 본딩 과정에서 바로 잡기 어려웠다.As shown in FIG. 1, the spacing of the
또한, 마이크로 엘이디 칩을 픽셀 사이즈에 맞게 재배열한 후 전체 마이크로 엘이디 칩들을 예컨대 롤투롤(roll to roll) 방식으로 또는 정전기 접착 방식 등으로 전사하는 방법이 있다. 이러한 방법을 이용할 경우, 마이크로 엘이디 디스플레이 패널의 양산을 위해서는, 재배열시 마이크로 엘이디 칩들의 칩간 간격의 정밀도가 수 um 이내로 정밀해야하고 속도 또한 빨라야 하는데 이를 만족시키기 어려웠다. 심지어, 마이크로 엘이디 칩보다 더 큰 크기를 갖는 엘이디 칩들을 이용하는 미니 엘이디 디스플레이 패널의 양산에 있어서도, 엘이디 칩들간의 칩간 간격 정밀도가 ㅁ10um 이내를 만족시켜야 하지만 이 또한 달성하기 어려웠다.In addition, there is a method of rearranging the micro LED chip to a pixel size and then transferring the entire micro LED chips by, for example, a roll to roll method or an electrostatic bonding method. When using this method, in order to mass-produce a micro LED display panel, the chip-to-chip spacing of the micro LED chips must be precisely within a few um and be fast. Even in the mass production of a mini LED display panel using LED chips having a larger size than a micro LED chip, the chip-to-chip spacing precision between LED chips must satisfy within 10 μm, but this was also difficult to achieve.
또한, 롤루롤 방식 또는 정전기 접착 방식 등 일반적으로 엘이디 칩들을 전사 할 경우, 재배열한 엘이디 칩들의 상부(즉 엘이디 발광면)에 접착시트를 부착하여 전사를 진행해야 하고, 추후에 접착시트를 제거 하면, 엘이디 칩 상부에 접착제가 조금이라도 남아 있어 발광 효율이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, in the case of transferring the LED chips, such as the roll roll method or the electrostatic adhesive method, in general, the adhesive sheet must be attached to the upper portion of the rearranged LED chips (ie, the LED emitting surface) to transfer the adhesive sheet. There is a problem in that the luminous efficiency is lowered even though a little adhesive remains on the LED chip.
또한, 기판에 엘이디 칩들을 전사하기 위해 검토되어 왔던 여러 가지 방법들은 디스플레이를 구현하기에 충분한 엘이디 칩들의 X/Y/Z 정배열 수준을 맞추지 못하고 있고, 엘이디 칩들을 본딩을 위한 리플로우 공정에 있어서도 엘이디 칩들의 원치 않는 회전이나 틀어짐 등의 현상이 발생할 우려가 컸다.In addition, various methods that have been examined to transfer LED chips to a substrate do not meet the X / Y / Z alignment level of the LED chips sufficient to realize the display, and the LEDs also have to be used in the reflow process for bonding the LED chips. There was a high possibility that the chips would have an undesired rotation or distortion.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 미세한 크기를 갖는 엘이디 칩들을 정밀하게 재정렬 할 수 있도록, 기결정 배열의 리세스들이 형성된 트레이를 준비하고, 그 트레이의 리세스들에 엘이디 칩들을 삽입하여, 정밀하게 그리고 손 쉽게 미세 크기를 갖는 엘이디 칩들을 재정렬할 수 있는 방법을 제공한다.The problem to be solved by the present invention is to prepare a tray formed with recesses of a predetermined arrangement, and to insert the LED chips into the recesses of the tray, to precisely rearrange the LED chips having a fine size, And a method for easily reordering LED chips having a fine size.
본 발명의 일측면에 따르면, 복수 개의 마이크로 엘이디 칩들을 기판 상에 기결정(predetermined) 배열로 어레이하는, 마이크로 엘이디 칩 어레이 방법이 제공되며, 상기 마이크로 엘이디 칩 어레이 방법은, 상기 기판 상에 상기 기결정 배열로 복수 개의 솔더부들을 형성하는 단계; 상기 기결정 배열과 대응하는 배열의 리세스(recess)들이 형성된 트레이를 준비하는 단계; 상기 리세스들에 상기 마이크로 엘이디 칩들이 상기 기결정 배열이 되도록, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 삽입하는 단계; 상기 리세스들에 삽입되어 있는 마이크로 엘이디 칩들을 칩 트랜스퍼 필름에 접착시키는 단계; 상기 칩 트랜스퍼 필름으로 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각이 상기 솔더부들 각각에 놓이도록, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 기판 상에 전사하는 단계; 및 상기 솔더부들을 가열하여 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 기판 상에 본딩하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a micro LED chip array method for arranging a plurality of micro LED chips in a predetermined arrangement on a substrate, wherein the micro LED chip array method includes: Forming a plurality of solder portions in a crystal arrangement; Preparing a tray in which recesses of an arrangement corresponding to the predetermined arrangement are formed; Inserting the micro LED chips into the recesses such that the micro LED chips are in the predetermined arrangement; Bonding the micro LED chips inserted into the recesses to a chip transfer film; Transferring the micro LED chips onto the substrate such that each of the micro LED chips is placed on each of the solder portions with the chip transfer film; And bonding the micro LED chips onto the substrate by heating the solder portions.
일 실시예에 따라, 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각이 상기 리세스들 각각의 외부로 돌출되도록, 상기 리세스들 각각의 깊이는 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각의 높이 이하이다.According to one embodiment, the depth of each of the recesses is less than or equal to the height of each of the microLED chips such that each of the microLED chips protrudes out of each of the recesses.
일 실시예에 따라, 상기 본딩하는 단계는 리플로우 공정 또는 상기 기판과 접하는 가열블록의 온도를 높이는 공정을 이용한다.According to one embodiment, the bonding step uses a reflow process or a process of raising the temperature of the heating block in contact with the substrate.
일 실시예에 따라, 상기 트레이를 준비하는 단계는 반도체 기판, 세라믹 기판 또는 금속 기판으로 트레이를 제작하되, 상기 리세스들을 형성하기 위해 식각 공정을 이용한다.According to one embodiment, preparing the tray may be made of a semiconductor substrate, a ceramic substrate, or a metal substrate, using an etching process to form the recesses.
일 실시예에 따라, 상기 트레이를 준비하는 단계는 반도체 기판, 세라믹 기판 또는 금속 기판으로 트레이를 제작하되, 상기 리세스들을 형성하기 위해, 건식 식각, 습식 식각, 레이저 가공, 이온 밀링(ion-milling) 또는 물리적 드릴링 공정을 이용한다.According to an embodiment, the preparing of the tray may include fabricating a tray from a semiconductor substrate, a ceramic substrate, or a metal substrate, wherein dry etching, wet etching, laser processing, and ion milling are performed to form the recesses. Or use a physical drilling process.
일 실시예에 따라, 상기 리세스들은 복수 개의 그룹들로 그룹화되고, 상기 복수 개의 그룹들 각각은 파장이 서로 다른 복수 개의 마이크로 엘이디 칩들이 복수 개의 리세스들로 이루어진다.According to an embodiment, the recesses are grouped into a plurality of groups, and each of the plurality of groups includes a plurality of recesses having a plurality of micro LED chips having different wavelengths.
일 실시예에 따라, 상기 복수 개의 그룹들 중 이웃하는 그룹들 사이에서 이웃하는 리세스 사이의 간격은 하나의 그룹 내에서 이웃하는 리세스 사이의 간격보다 크다.According to an embodiment, the spacing between neighboring recesses among neighboring groups of the plurality of groups is greater than the spacing between neighboring recesses in one group.
본 발명의 다른 측면에 따라 마이크로 엘이디 칩들을 기결정(predetermined) 배열로 기판 상에 어레이하는, 마이크로 엘이디 칩 어레이 방법이 제공되며, 상기 마이크로 엘이디 칩 어레이 방법은, 상기 기결정 배열과 대응하는 배열의 리세스(recess)들이 형성된 트레이를 준비하는 단계; 상기 마이크로 엘이디 칩들이 상기 기결정 배열이 되도록, 상기 리세스들에 상기 마이크로 엘이디 칩들을 삽입하는 단계; 상기 리세스들에 삽입된 마이크로 엘이디 칩들에 솔더부들을 형성하는 단계; 기판의 전극들이 상기 솔더부들과 접하도록, 상기 기판을 배치하는 단계; 및 상기 솔더부를 가열하여, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 기판 상에 본딩하는 단계를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention there is provided a micro LED chip array method for arranging micro LED chips on a substrate in a predetermined arrangement, wherein the micro LED chip array method comprises an arrangement of a corresponding arrangement with the predetermined arrangement. Preparing a tray in which recesses are formed; Inserting the micro LED chips into the recesses such that the micro LED chips are in the predetermined arrangement; Forming solder portions on the micro LED chips inserted into the recesses; Placing the substrate such that electrodes of the substrate contact the solder portions; And heating the solder part to bond the micro LED chips onto the substrate.
일 실시예에 따라, 상기 솔더부들을 형성하는 단계는, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 노출시키는 개구들을 포함하는 마스크를 상기 트레이 상에 배치하는 단계; 및 상기 개구들 내로 솔더 재료를 채워, 상기 솔더부들을 형성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment, the forming of the solder portions may include: placing a mask on the tray, the mask including openings exposing the micro LED chips; And filling solder material into the openings to form the solder portions.
일 실시예에 따라, 상기 트레이의 상면 높이와 상기 리세스들에 삽입된 마이크로 엘이디 칩들의 상면이 동일 평면 상에 있다.According to one embodiment, the top height of the tray and the top surface of the micro LED chips inserted into the recesses are on the same plane.
일 실시예에 따라, 상기 본딩하는 단계는 리플로우 공정 또는 상기 트레이와 접하는 가열블록의 온도를 높이는 공정을 이용한다.According to one embodiment, the bonding step uses a reflow process or a process of raising the temperature of the heating block in contact with the tray.
일 실시예에 따라, 상기 본딩하는 단계는 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각이 상기 리세스들 각각의 내부에서 구속된 상태에서 수행된다.According to one embodiment, the bonding is performed with each of the micro LED chips constrained inside each of the recesses.
본 발명에 따른 마이크로 엘이디 칩 어레이 방법은, 기결정 배열로 그리고 정밀한 크기로 리세스들이 형성된 트레이를 제작하고, 그 리세스들에 마이크로 엘이디 칩들을 삽입하는 방식으로, 마이크로 엘이디 칩들을 정밀하게 재정렬할 수 있고, 이에 의해, 우수한 품질의 엘이디 디스플레이의 구현을 가능하게 하는 효과가 있다.The micro LED chip array method according to the present invention can precisely rearrange the micro LED chips by manufacturing a tray in which the recesses are formed in a predetermined arrangement and in a precise size, and inserting the micro LED chips into the recesses. In this way, there is an effect of enabling the implementation of an LED display of high quality.
본 발명의 다른 목적, 이점 및 효과는 이하 실시예들의 설명으로부터 더 잘 이해될 수 있을 것이다.Other objects, advantages and effects of the present invention will be better understood from the following description of the embodiments.
도 1은 종래기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 칩 어레이 방법을 전반적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 3의 (a), (b) 및 (c)는 칩 유지부에 유지된 적색, 녹색 및 청색 마이크로 엘이디 칩들을 각각 보인 도면들이다.
도 4은 본 발명의 제1 실시예에 따라, 기결정 배열로 기판 상에 솔더부들을 형성하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라, 기결정 배열과 대응하는 배열의 리세스들이 형성된 트레이를 준비하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따라, 마이크로 엘이디 칩들이 기결정 배열이 되도록, 리세스들에 마이크로 엘이디 칩들을 삽입하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따라, 리세스들에 삽입되어 있는 마이크로 엘이디 칩들을 칩 트랜스퍼 필름에 접착시키는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따라, 마이크로 엘이디 칩들 각각이 솔더부들 각각에 놓이도록, 상기 칩 트랜스퍼 필름으로 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 기판 상에 전사하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따라, 솔더부들을 가열하여, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 기판에 본딩하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엘이디 칩 어레이 방법을 전반적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따라 트레이를 준비하는 단계와 그 트레이에 형성된 리세스들에 마이크로 엘이디 칩들을 삽입하는 단계들을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따라, 리세스들에 삽입된 마이크로 엘이디 칩들에 솔더부들을 형성하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따라, 기판의 전극들이 솔더부들과 접하도록, 기판을 배치하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시에에 따라, 마이크로 엘이디 칩들과 기판 사이에 개재되어 있는 솔더부들을 가열하여, 마이크로 엘이디 칩들을 기판 상에 본딩하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the prior art.
2 is a flowchart illustrating an overall method of an LED chip array according to a first embodiment of the present invention.
3A, 3B, and 3C are diagrams illustrating red, green, and blue micro LED chips held in a chip holding unit, respectively.
4 is a view for explaining the step of forming solder portions on a substrate in a predetermined arrangement, according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a step of preparing a tray in which recesses of an arrangement corresponding to a predetermined arrangement are formed according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a step of inserting micro LED chips into recesses such that the micro LED chips are in a predetermined arrangement according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view for explaining the step of bonding the micro LED chips inserted in the recesses to the chip transfer film according to the first embodiment of the present invention.
8 is a diagram for describing a step of transferring the micro LED chips onto the substrate with the chip transfer film so that each of the micro LED chips is placed on each of the solder portions, according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for describing a step of bonding the micro LED chips to the substrate by heating solder parts according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart illustrating an LED chip array method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view for explaining a step of preparing a tray and inserting micro LED chips into recesses formed in the tray according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram for describing a step of forming solder parts on micro LED chips inserted in recesses according to a second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a view for explaining a step of arranging a substrate such that electrodes of the substrate contact solder parts according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram for explaining a process of bonding microLED chips onto a substrate by heating solder portions interposed between the microLED chips and the substrate according to the second embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[제1 실시예][First Embodiment]
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엘이디 칩 어레이 방법은, 마이크로 엘이디 칩들을 기결정(predetermined) 배열로 기판 상에 어레이하는, 엘이디 칩 어레이 방법으로서, 상기 기결정 배열로 기판 상에 솔더부들을 형성하는 단계 s1와, 상기 기결정 배열과 대응하는 배열의 리세스들이 형성된 트레이를 준비하는 단계 s2와, 상기 마이크로 엘이디 칩들이 상기 기결정 배열이 되도록, 상기 리세스들에 상기 마이크로 엘이디 칩들을 삽입하는 단계 s3와, 상기 리세스들에 삽입되어 있는 마이크로 엘이디 칩들을 칩 트랜스퍼 필름에 접착시키는 단계 s4와, 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각이 상기 솔더부들 각각에 놓이도록, 상기 칩 트랜스퍼 필름으로 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 기판 상에 전사하는 단계 s5와, 상기 솔더부들을 가열하여, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 기판에 본딩하는 단계 s6을 포함한다.2, the LED chip array method according to the first embodiment of the present invention is an LED chip array method for arranging micro LED chips on a substrate in a predetermined array, wherein the substrate is arranged in the predetermined crystal array. Forming a solder portion on the substrate; preparing a tray on which the recesses of the array corresponding to the predetermined array are formed; and s2 the microLED chips to form the predetermined crystal array. Inserting micro LED chips s3, adhering the micro LED chips inserted in the recesses to a chip transfer film, and each of the micro LED chips to be placed on each of the solder portions, the chip transfer film Transferring the micro LED chips onto the substrate by s5, and heating the solder portions, It includes the step s6 of bonding the micro LED chip to the substrate.
또한, 위 단계들의 수행 전에, 도 3의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 적색 마이크로 엘이디 칩(30R)들, 녹색 마이크로 엘이디 칩(30G)들 및 청색 마이크로 엘이디 칩(30B)들이 각각 접착 유지되어 있는 칩 유지부(2a, 2b, 2c; 통칭하여 2)들이 미리 준비된다. 마이크로 엘이디 칩들(30R, 30G, 30B)들은 균일하지 않은 간격으로 칩 유지부(2a, 2b, 2c)들에 유지되어 있으므로 재배열이 필요하다. 또한 상기 마이크로 엘이디 칩들(30R, 30G, 30B; 통칭하여 30)을 픽셀 단위로 기판 상에 어레이하기 위해서는, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 각각이 적색 칩, 녹색 칩, 청색 칩을 포함하는 그룹들이 되도록 재배열하는 것이 필요하다. In addition, before performing the above steps, as shown in (a), (b) and (c) of FIG. 3, the red
단계 s1은, 도 4에 도시된 바와 같이, PCB 등과 같은 기판(40)의 상면에 개구(9a)들을 포함하는 마스크(9)를 형성하고, 예컨대 스크린 프린팅 방식으로 상기 개구(9a)들을 통해 솔더용 금속 재료를 채워 상기 기판(40) 상에 각각이 하나 이상의 솔더 범프를 포함하는 솔더부(50)들을 형성한다. 솔더부(50)들이 상기 기판(40) 상에 형성된 후에는, 상기 마스크(9)가 상기 기판(40)의 상면으로부터 제거된다. 본 실시예에서 솔더부(50)들 각각은 플립칩형 마이크로 엘이디 칩의 두 전극패드에 대응될 수 있게 두개의 솔더 범프들을 포함하지만, 마이크로 엘이디 칩이 기판과 연결되는 측에 하나의 전극패드만을 갖는 경우에는 하나의 솔더 범프만으로 이루어진 솔더부가 채용될 수도 있다. 상기 마스크(9)는 메탈 마스크이거나 또는 포토리소그래피 공정에 의해 상기 개구(9a)들이형성된 PR막 마스크일 수 있으며, 상기 솔더부(50)는 E-빔 설비 또는 열증착 설비등과 같은 증착 설비를 이용한 증착 공정에 의해 형성된 것일 수 있다. Step s1 forms a
기판 상에는 복수 개의 엘이디 픽셀들에 대응되는 복수 개의 솔더 그룹(G)들이 형성된다. 이웃하는 솔더 그룹(G) 사이에서의 솔더부(50)들 사이의 간격은 솔더 그룹(G) 내 솔더부(50)들간 간격보다 크다.A plurality of solder groups G corresponding to the plurality of LED pixels is formed on the substrate. The spacing between the
단계 s2는, 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 전술한 엘이디 칩의 기판 상으로의 기결정 배열과 대응하는 배열의 리세스들이 형성된 트레이를 준비하는 단계로서, Si, 사파이어, GaAs, AlN등과 같은 반도체 또는 세라믹 기판, 또는 금속 기판을 준비하고, 그 준비된 기판에 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 포함하는 반도체 공정을 이용하여 이용하여 일정 깊이의 리세스(62)들을 형성함으로써 제작된다. 상기 리세스(62)들을 형성하기 위한 여러 방식들이 이용될 수 있는데 있는데, 예컨대, 건식 식각, 습식 식각, 레이저, 이온 밀링(ion-milling), 물리적 드릴링 가공에 의한 방식들이 이용될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 리세스(62)들 각각은 깊이 전체에 걸쳐 단면적이 동일하다. Step s2 is a step of preparing a tray in which the recesses of the array corresponding to the predetermined arrangement of the above-described LED chip on the substrate, as shown in FIG. 5, are prepared, such as Si, sapphire, GaAs, AlN, etc. It is produced by preparing a semiconductor or ceramic substrate or a metal substrate and forming
또한, 이하에서 설명되는 바와 같이, 리세스(62)들 각각에 삽입되는 마이크로 엘이디 칩들 각각이 상기 리세스(62)들 각각의 외부로 돌출될 수 있도록, 상기 리세스(62)들은 상기 엘이디 칩들의 높이보다 작은 깊이로 형성된다.Further, as will be described below, the
상기 리세스(62)들 각각의 크기(폭)은 대응되는 마이크로 엘이디 칩의 크기(폭)보다 대략 10~30㎛ 정도 더 큰 것이 좋다. 또한, 트레이(60)의 두께는 마이크로 엘이디 칩의 두께 및 마이크로 엘이디 칩이 기판 상에 실장되는 높이를 고려해 수십㎛~수백㎛인 것이 바람직하다. 상기 리세스(62)들은, 반도체 공정이나 밀 가공으로 형성되므로, 그 크기나 간격 또는 피치에 있어서 공차를 거의 없앨 수 있다.The size (width) of each of the
또한, 상기 리세스(62)들은 복수 개의 그룹(g)들로 그룹화되고, 상기 복수 개의 그룹(g)들 각각은 파장이 서로 다른 복수 개의 마이크로 엘이디 칩(30)들, 즉, 적색 마이크로 엘이디 칩(30R; 도 3 참조), 녹색 마이크로 엘이디 칩(30G; 도 3 참조) 및 청색 마이크로 엘이디 칩(30B; 도 3 참조)들이 삽입되는 3개의 리세스들(62, 62, 62)로 이루어진다. 상기 복수 개의 그룹(G)들 중 이웃하는 그룹들(G, G) 사이에서 이웃하는 리세스(62, 62) 사이의 간격은 하나의 그룹(G) 내에서 이웃하는 리세스(62, 62) 사이의 간격보다 크다.In addition, the
단계 s3은, 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 상기 마이크로 엘이디 칩들(30R, 30G, 30B)을 상기 기결정 배열이 되도록, 상기 리세스(60)들에 삽입하는 단계이다. 이때, 상기 마이크로 엘이디 칩들(30R, 30G, 30B)을 하나씩 삽입할 수 도 있고 여러 개를 한꺼번에 삽입할 수도 있다. 상기 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들 각각은 이하 설명될 후속 단계에서 기판 상의 솔더부들에 본딩되는 전극패드를 포함하는데, 이 전극패드들이 리세스 바닥을 향하도록 상기 마이크로 엘이디 칩(30R. 30G, 30B)이 상기 리세스(62)들에 삽입된다. 앞에서 언급한 바와 같이, 상기 리세스(62)들 각각은 상기 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들의 높이와 같거나 그 높이보다 작은 깊이로 형성되는 것이 바람직하며, 이에 따라, 리세스(62)들 각각에 삽입되는 마이크로 엘이디 칩들(30R, 30G, 30B) 각각은 상기 리세스(62)들 각각의 외부로 돌출된다. 하나의 그룹(G) 내에서 서로 연속해 있는 세개의 리세스(62) 각각에 적색 마이크로 엘이디 칩(30R), 녹색 마이크로 엘이디 칩(30G) 및 청색 엘이디 칩(30B)이 각각 삽입된다. 이웃하는 두 리세스 그룹(G, G) 사이에서 이웃하는 두 리세스(62, 62)에 삽입된 두 마이크로 엘이디 칩 사이의 간격(30B, 30R)은 하나의 그룹(G) 내에서 이웃하는 두 리세스(62, 62) 에 삽입된 두 마이크로 엘이디 칩(30R 및 30G 또는 30G 및 30B) 사이의 간격보다 크다. Step s3 is a step of inserting the
단계 s4는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 리세스(62)들에 삽입되어 있는 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들을 칩 트랜스퍼 필름(70)에 접착시키는 단계이다. 칩 트랜스퍼 필름(70)은 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들과 접촉하는 제1 면에 접착성을 갖는다. 또한, 상기 칩 트랜스퍼 필름(70)은 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들과 접촉하는 면의 반대면인 제2 면에도 접착성을 가질 수 있다. 칩 트랜스퍼 필름(70)이 롤 투 롤 전사 방식에 이용되는 경우, 상기 칩 트랜스퍼 필름(70)의 제2 면이 롤에 부착되어 전사에 이용된다. 상기 제1면에 대한 접착성은 예컨대 UV 인가에 의해 약화될 수 있는 접착물질을 적용하여 구현될 수 있다.In operation S4, the
단계 s5는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들 각각이 상기 솔더(50)들 각각에 놓이도록, 상기 칩 트랜스퍼 필름(70)으로 상기 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들을 상기 기판(40) 상에 전사하는 단계이다. 먼저, 칩 트랜스퍼 필름(70)을 기판(40) 상측에 있도록 위치시킨 후, 상기 칩 트랜스퍼 필름(70)을 예컨대 스탬프 또는 롤러로 가압하여 상기 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들이 솔더부(50)들 각각에 놓이도록 배치한다. 솔더부(50)에 미리 접착물질을 개재하여 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들이 칩 트랜스퍼 필름(70)에서 떨어져 솔더부(50)에 접착되도록 할 수 있다. 이때, 칩 트랜스퍼 필름(70)의 접착력을 약화시키는 UV를 칩 트랜스퍼 필름(70)에 조사하는 것도 고려될 수 있다.In step s5, the micro LED chip (with the chip transfer film 70) is placed so that each of the
단계 s6은, 도9에 도시된 바와 같이, 상기 솔더부(50)들을 가열하여, 상기 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들을 상기 기판(40)에 본딩하는 단계이다. 본 실시예에서는 상기 기판(40)의 하부면과 접하여 배치된 가열블록(90)의 온도를 높여, 가열블록(90)에서 기판(40)을 거쳐 솔더부(50)들에 전달되는 열로 상기 솔더부(50)들을 가열함으로써, 상기 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들에 대한 본딩을 수행한다. 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)의 정렬이 흐트러지는 것을 막도록, 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들의 위치가 고정된 상태로 가열블록(90)을 이용하여 가열하는 것이 선호되지만, 기판(40)을 리플오우 오븐에 통과시킴으로써, 솔더부(50)들을 가열하는 것도 고려될 수 있다.In operation S6, as shown in FIG. 9, the
[제2 실시예]Second Embodiment
이제 본 발명의 제2 실시예를 설명한다. 제2 실시예의 설명에 있어서 제1 실시예와 중복되는 내용은 생략될 수 있으며, 생략된 내용은 제1 실시예와 같거나 유사한 것으로 본다.Now, a second embodiment of the present invention will be described. In the description of the second embodiment, the content overlapping with the first embodiment may be omitted, and the omitted content is considered to be the same as or similar to the first embodiment.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 엘이디 칩 어레이 방법은, 마이크로 엘이디 칩들을 기결정(predetermined) 배열로 기판 상에 어레이하는, 엘이디 칩 어레이 방법으로서, 상기 기결정 배열과 대응하는 배열의 리세스(recess)들이 형성된 트레이를 준비하는 단계 S1과, 상기 마이크로 엘이디 칩들이 상기 기결정 배열이 되도록, 상기 리세스들에 상기 마이크로 엘이디 칩들을 삽입하는 단계 S2와, 상기 리세스들에 삽입된 엘이디 칩들에 솔더부들을 형성하는 단계 S3와, 기판의 전극들이 상기 솔더부들과 접하도록, 상기 기판을 배치하는 단계 S4와, 상기 솔더부들을 가열하여, 상기 엘이디 칩들을 상기 기판 상에 본딩하는 단계 S5를 포함한다.Referring to FIG. 10, the LED chip array method according to the second embodiment of the present invention is an LED chip array method in which micro LED chips are arrayed on a substrate in a predetermined array, which corresponds to the predetermined crystal array. Preparing a tray in which recesses of the recesses are formed; inserting the microLED chips into the recesses so that the microLED chips are the predetermined arrangement; and the recesses Forming solder portions on the LED chips inserted into the substrate; and placing the substrate so that the electrodes of the substrate contact the solder portions; and heating the solder portions to heat the LED chips onto the substrate. Bonding step S5.
단계 S1에서는, 도 11에 도시된 것과 같은 구조를 포함하는 트레이(60)가 준비된다. 상기 트레이(60)는, 앞선 실시예와 유사하게, Si, 사파이어, GaAs, AlN등과 같은 반도체 또는 세라믹 기판, 또는 금속 기판을 준비하고, 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 포함하는 반도체 공정을 이용하여 그 준비된 기판에 일정 깊이의 리세스(62)들을 형성함으로써 제작된다. 상기 리세스(62)들을 형성하기 위한 여러 방식들이 이용될 수 있는데 있는데, 예컨대, 건식 식각, 습식 식각, 레이저, 이온 밀링(ion-milling), 물리적 드릴링 가공에 의한 방식들이 이용될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 리세스(62)들 각각은 깊이 전체에 걸쳐 단면적이 동일하다. In step S1, a
다시 도 11을 참조하면, 단계 S2는, 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들이 상기 기결정 배열이 되도록, 상기 리세스(62)들에 상기 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들을 삽입하는 단계이다. 이때, 상기 트레이(60)의 상면과 상기 리세스(62)들에 삽입된 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들의 상면이 동일 평면 상에 있는데, 이는 후속 단계에서 마스크가 형성되는 면이 평면이 되도록 해준다. 그리고, 상기 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들의 상면, 즉, 상기 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들이 상기 리세스(62)들의 외부로 노출되는 면에는 전극패드들이 구비된다. 이는 앞선 제1 실시예에서 마이크로 엘이디 칩의 전극패드가 리세스의 바닥을 향해 있는 것과는 차이가 있다.Referring back to FIG. 11, step S2 inserts the
단계 S3는, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 리세스(62)들에 삽입된 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들에 솔더부(50)들을 형성하는 단계로서, 상기 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)의 전극패드들이 구비된 상면을 노출시키는 노출시키는 개구(9a)들을 포함하는 마스크(9)를 상기 트레이(60) 상에 배치하는 단계와, 상기 개구(9a)들 내로 솔더 재료를 채워, 상기 솔더부(50)들을 형성하는 단계를 포함한다. 솔더부(50)들이 형성되면 마스크(9)가 제거된다. 마스크(9)가 제거된 후에도, 상기 트레이(60)가 제거되지 않는데, 이는 후속 단계에서 리세스(62)들이 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)를 움직이지 못하도록 하기 위함이다. In operation S3, as shown in FIG. 12,
더 구체적으로, 단계 S3에 있어서는 상기 마스크(9) 형성 후, 예컨대, 스크린 프린팅 방식으로 상기 개구(9a)들을 통해 솔더용 금속 재료를 채워 상기 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)에 각각에 하나 이상의 솔더 범프를 포함하는 솔더부(50)들을 형성한다. 상기 마스크(9)는 메탈 마스크이거나 또는 포토리소그래피 공정에 의해 상기 개구(9a)들이 형성된 PR막 마스크일 수 있으며, 상기 솔더부(50)는 E-빔 설비 또는 열증착 설비등과 같은 증착 설비를 이용한 증착 공정에 의해 형성된 것일 수 있다.More specifically, in step S3, after forming the
단계 S4는, 도 13에 도시된 바와 같이, 기판(40)의 전극들(미도시됨)이 상기 솔더부들(50)과 접하도록, 상기 기판(40)을 배치하는 단계이다. 이때, 솔더부(50)들 또는 기판(40) 상에 접착물질을 형성하여, 솔더부(50)가 본딩에 참여하기 전까지, 기판(40)과 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B) 사이가 고정되어 있도록 하는 것이 바람직하다.In operation S4, as illustrated in FIG. 13, the
단계 S5는, 도 14에 도시된 바와 같이, 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들과 상기 기판(40) 사이에 개재되어 있는 솔더부(50)들을 가열하여, 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들을 상기 기판(40) 상에 본딩하는 단계이다. 본 실시예에 있어서는, 상기 단계 S5는 상기 트레이(60)의 하부면과 접하여 배치된 가열블록(90)의 온도를 높여, 가열블록(90)에서 발생하여 상기 트레이(60)을 거쳐 솔더부(50)에 전달되는 열로 상기 솔더부(50)들을 가하는 것을 포함한다. 따라서, 상기 트레이(60)는 충분한 열전도를 갖는 것이 바람직하다. 이때, 상기 단계 5는 상기 마이크로 엘이디 칩(30R, 30G, 30B)들 각각이 상기 리세스(62)들 각각의 내부에서 구속된 상태에서 수행되며, 따라서, 마이크로 엘이디 칩들의 원치 않는 틸트 또는 시프트와 같은 움직임을 막을 수 있다. 리세스(62)들에 마이크로 엘이디 칩들이 구속된 상태에서 본딩 단계가 수행되므로, 전술한 가열블록을 이용한 본딩 방식 대신에, 리플오우 오븐에 통과시켜 솔더부(50)들을 가열하는 방식도 유용하게 이용될 수 있다.In step S5, as shown in FIG. 14, the
30..........................엘이디 칩
40..........................기판
50..........................솔더
60..........................트레이30 ....................... LED chip
40 ............
50 .......................... Solder
60 ...
Claims (18)
상기 기판 상에 상기 기결정 배열로 복수 개의 솔더부들을 형성하는 단계;
상기 기결정 배열과 대응하는 배열의 리세스(recess)들이 형성된 트레이를 준비하는 단계;
상기 리세스들에 상기 마이크로 엘이디 칩들이 상기 기결정 배열이 되도록, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 삽입하는 단계;
상기 리세스들에 삽입되어 있는 마이크로 엘이디 칩들을 칩 트랜스퍼 필름에 접착시키는 단계;
상기 칩 트랜스퍼 필름으로 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각이 상기 솔더부들 각각에 놓이도록, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 기판 상에 전사하는 단계; 및
상기 솔더부들을 가열하여 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 기판 상에 본딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 칩 어레이 방법.A micro LED chip array method, in which a plurality of micro LED chips are arrayed in a predetermined array on a substrate.
Forming a plurality of solder portions in the predetermined array on the substrate;
Preparing a tray in which recesses of an arrangement corresponding to the predetermined arrangement are formed;
Inserting the micro LED chips into the recesses such that the micro LED chips are in the predetermined arrangement;
Bonding the micro LED chips inserted into the recesses to a chip transfer film;
Transferring the micro LED chips onto the substrate such that each of the micro LED chips is placed on each of the solder portions with the chip transfer film; And
And heating the solder parts to bond the micro LED chips onto the substrate.
상기 기결정 배열과 대응하는 배열의 리세스(recess)들이 형성된 트레이를 준비하는 단계;
상기 리세스들에 상기 마이크로 엘이디 칩들이 상기 기결정 배열이 되도록, 상기 리세스들에 상기 마이크로 엘이디 칩들을 삽입하는 단계;
상기 리세스들에 삽입된 마이크로 엘이디 칩들에 복수 개의 솔더부들을 형성하는 단계;
기판의 전극들이 상기 솔더부들과 접하도록, 상기 기판을 배치하는 단계;
상기 솔더부를 가열하여, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 기판 상에 본딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 칩 어레이 방법.A micro LED chip array method, in which a plurality of micro LED chips are arrayed in a predetermined array on a substrate.
Preparing a tray in which recesses of an arrangement corresponding to the predetermined arrangement are formed;
Inserting the micro LED chips into the recesses such that the micro LED chips are in the predetermined arrangement in the recesses;
Forming a plurality of solder portions on the micro LED chips inserted into the recesses;
Placing the substrate such that electrodes of the substrate contact the solder portions;
Heating the solder portion to bond the micro LED chips onto the substrate.
상기 마이크로 엘이디 칩들을 노출시키는 개구들을 포함하는 마스크를 상기 트레이 상에 배치하는 단계; 및
상기 개구들 내로 솔더 재료를 채워, 상기 솔더부들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 칩 어레이 방법.The method of claim 8, wherein the forming of the solder portion,
Disposing a mask on the tray, the mask including openings exposing the micro LED chips; And
Filling the solder material into the openings to form the solder portions.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180031112A KR20190109133A (en) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | Method for arraying micro LED chips for manufacturing a LED display. |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2021110875A (en) * | 2020-01-14 | 2021-08-02 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co., Ltd. | Manufacturing method for display device, display device, and intermediate for manufacturing display device |
WO2021203633A1 (en) * | 2020-04-07 | 2021-10-14 | 重庆康佳光电技术研究院有限公司 | Led display device and mass transfer method |
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2018
- 2018-03-16 KR KR1020180031112A patent/KR20190109133A/en not_active Application Discontinuation
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