KR20200114272A - 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치와 방법 및 이를 이용한 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템과 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템과 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 레이저 빔으로 제거한 후 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩으로 대체하는 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템과 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예는 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 장치로, 상기 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되는 스테이지; 및 상기 스테이지에 안착된 마이크로 발광다이오드 모듈에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛;을 포함한다. 상기 레이저 조사 유닛은, 상기 회로 기판 상에 실장된 복수 개의 마이크로 발광다이오드 칩 중 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거한다.
Description
본 발명은 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템과 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 레이저 빔으로 제거한 후 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩으로 대체하는 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템과 방법에 관한 것이다.
마이크로 발광다이오드(Micro Light Emitting Diode, Micro LED)는 초고화소 자체발광 디스플레이 분야뿐 아니라, 차세대 통신기술 분야 및 신경조절기술과 같은 최첨단 의료 분야에 적용될 수 있는 차세대 미래 광원이다.
마이크로 발광다이오드 칩은 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터 크기의 발광다이오드로서, Al, Ga, N, P, As In 등의 무기물 재료를 사파이어 기판 또는 실리콘 기판 위에 성장시킨 후, 사파이어 기판 또는 실리콘 기판을 분리함으로써 형성될 수 있다. 이와 같이, 마이크로 발광다이오드 칩은 매우 작은 크기이므로, 플라스틱과 같이 플렉서블한 기판에 전사되어 플렉서블한 표시장치의 제작이 가능하게 된다. 또한, 마이크로 발광다이오드는 유기 발광다이오드와는 달리 무기물 재료를 성장시켜 형성하므로, 제조공정이 단순하고 수율이 향상되며, 유기 발광 물질에 의해 제작된 유기 발광다이오드에 비해 휘도가 높고 수명이 길며, 단가가 낮다는 장점이 있다.
마이크로 발광다이오드 칩은 상술한 바와 같이 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터의 매우 작은 크기이므로, 회로 기판 상에 모듈화하기 위해서는 매우 정밀한 실장 기술이 필요하다. 4K UHD급 디스플레이 패널 제작에는 약 2,500만 개의 마이크로 발광다이오드 칩이 실장되는데, 99.99%(100ppm)으로 수율 관리를 하더라도 2,500 개의 리페어(repair)가 필요하게 된다. 그러나 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터 크기의 간격으로 실장되어진 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하고 개별로 다시 실장할 수 있는 기술은 현재 구현이 불가능한 실정이다.
상술한 바와 같이 마이크로 발광다이오드 모듈은 회로 기판 상에 수십 ~ 수천만 개의 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하여야 하므로, 아무리 수율 관리를 하더라도 불량 마이크로 발광다이오드 칩이 발생하게 된다. 따라서 마이크로 발광다이오드를 상용화하기 위해서는 마이크로 발광다이오드 모듈 내의 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 리페어하는 기술 개발이 필수적인 실정이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 마이크로 발광다이오드 모듈 내의 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 레이저 빔을 이용하여 제거하고, 제거된 위치에 새로운 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 장치, 시스템 및 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 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 장치로, 상기 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되는 스테이지; 및 상기 스테이지에 안착된 마이크로 발광다이오드 모듈에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛;을 포함한다. 상기 레이저 조사 유닛은, 상기 회로 기판 상에 실장된 복수 개의 마이크로 발광다이오드 칩 중 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거한다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 조사 유닛은 복수 개의 레이저 펄스를 조사할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 조사 유닛은, 탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔을 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 조사할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 마이크로 발광다이오드 칩은 GaN계 화합물 반도체, AlN계 화합물 반도체 및 GaAs계 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩은 상기 레이저 조사 유닛에서 조사된 레이저 빔을 흡수하여 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 조사 유닛은 900 nm 이하의 파장을 갖는 레이저 빔을 조사할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 조사 유닛은 30 ns 이하의 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 조사할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템으로, 상술한 마이크로 발광다이오드 칩 제거장치와, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템으로, 상기 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되는 스테이지; 및 상기 스테이지에 안착된 마이크로 발광다이오드 모듈에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛;을 포함한다. 상기 레이저 조사 유닛은, 상기 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 칩 중 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거한다. 또한, 상기 리페어 시스템은, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 리페어용 기판에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛;을 더 포함한다. 그리고 상기 레이저 조사 유닛은, 상기 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 리페어용 기판을 분리한다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템의 일부 실시예들에 있어서, 상기 마이크로 발광다이오드 칩은 디바이스 기판 상에 형성되고, 상기 리페어용 기판에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩 사이의 간격이 상기 디바이스 기판에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩 사이의 간격보다 더 클 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 방법으로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 결정된 마이크로 발광다이오드 모듈을 준비하는 단계; 및 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 빔은 탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔일 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 방법으로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 결정된 마이크로 발광다이오드 모듈을 준비하는 단계; 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 단계; 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 리페어용 기판에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 단계; 및 상기 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 리페어용 기판을 분리하는 단계;를 포함한다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 내용에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 마이크로 발광다이오드 모듈 내의 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 레이저 빔으로 손쉽게 제거하는 것이 가능하다. 또한, 불량 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 새로운 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 것이 가능하므로, 마이크로 발광다이오드 모듈의 리페어가 구현 가능하다.
상술한 발명의 효과는 단지 예시적인 것으로서, 본 발명의 효과를 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 효과 외에도, 도면 및 발명의 내용에 기재된 발명의 효과가 존재할 수 있다.
도 1은 디바이스 기판 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 이용되는 탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 리페이용 기판 상에 형성된 리페어용 발광다이오드 칩을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 이용되는 탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 리페이용 기판 상에 형성된 리페어용 발광다이오드 칩을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법을 개략적으로 나타낸 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 소자나 부재를 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 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템과 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 레이저 빔으로 제거한 후 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩으로 대체하는 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템과 방법에 관한 것이다.
마이크로 발광다이오드는 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터의 크기를 갖는 발광다이오드로, 디바이스 기판 상에 Al, Ga, N, P, As In 등의 무기물 재료를 성장시켜 제조한다. 이때 디바이스 기판은 사파이어 기판이나 실리콘 기판이 이용될 수 있으며, 수율과 성능적인 측면에서 사파이어 기판을 이용함이 바람직하다. 디바이스 기판 상에 성장하여 제조되는 마이크로 발광다이오드 칩은 GaN계 반도체 화합물, AlN계 반도체 화합물 및 GaAs계 반도체 화합물 중 적어도 하나를 포함하여 이루어진다. 디바이스 기판 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩을 도 1에 나타내었다.
마이크로 발광다이오드 칩을 이용하여 마이크로 발광다이오드 모듈을 제조하기 위해, 디바이스 기판(110)으로부터 마이크로 발광다이오드 칩(120)을 분리하여, 마이크로 발광다이오드 칩(120)만을 회로 기판에 전사(transfer)하여 실장시킨다.
마이크로 발광다이오드 칩(120)을 회로 기판에 실장하는 방법은 정전헤드(electrostatic head)를 이용하는 방법과 탄성이 있는 고분자 물질(예컨대, PDMS(poly(dimethylsiloxane)))을 사용하는 방법 등이 있다.
이러한 방법으로 제조된 마이크로 발광다이오드 모듈에는 수십만 ~ 수천만 개의 마이크로 발광다이오드 칩이 실장되므로, 수율을 매우 정밀하게 관리하더라도 불량 마이크로 발광다이오드 칩이 발생하게 된다. 따라서 제조된 마이크로 발광다이오드 모듈에서 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하고 새로운 마이크로 발광다이오드 칩으로 대체하는 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템이 필요하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(200)은 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)와 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)를 구비한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(200)은 메모리를 가지는 제어 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 제어 유닛은 시스템(200)이 동작하도록 시스템(200)의 각 구성을 제어한다. 이하에서는 시스템(200)의 각 구성이 동작을 직접 수행하도록 기재되어 있지만, 이러한 기재는 제어 유닛이 각 구성이 해당 동작을 수행하도록 각 구성을 제어하는 것도 포함한다.
마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)는 마이크로 발광다이오드 모듈에 실장되어 있는 복수의 마이크로 발광다이오드 칩(120) 중에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하는 장치로, 스테이지(220)와 레이저 조사 유닛(230)을 구비한다.
타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 불량 마이크로 발광다이오드 칩일 수 있으며, 불량 마이크로 발광다이오드 칩은 회로 기판에 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하여 마이크로 발광다이오드 모듈을 제조한 후, 별도의 검사장치를 이용하여 검출하여 결정된다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 복수 개일 수 있다.
스테이지(220)에는 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되며, 스테이지(220)는 마이크로 발광다이오드 모듈을 보지(保持)할 수 있는 수단을 구비한다. 마이크로 발광다이오드 모듈은 회로 기판(110)과 회로 기판(110) 상에 실장되어 있는 마이크로 발광다이오드 칩(120)을 포함하여 이루어진다. 스테이지(220)에 안착되는 마이크로 발광다이오드 모듈은 상술한 바와 같이 사전에 검사장치를 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 결정된 상태이다.
레이저 조사 유닛(230)은 마이크로 발광다이오드 모듈에 실장된 마이크로 발광다이오드 칩(120) 중 사전에 결정된 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 레이저 빔을 조사하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거한다. 이때 레이저 조사 유닛(230)은 복수 개의 레이저 펄스를 조사할 수 있다.
마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)의 예들을 도 3과 도 4에 나타내었다. 도 3은 레이저 조사 유닛(230)은 고정된 위치에 레이저 빔을 조사하고, 스테이지(220)가 이동하는 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)의 일 예를 나타낸 것으로, 레이저 조사 유닛(230)에서 조사된 레이저 빔이 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사된 후, 다음 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔이 조사될 수 있도록 스테이지(220)가 이동하게 된다. 도 4는 스테이지(220)가 고정된 상태에서 레이저 조사 유닛(230)이 서로 다른 위치에 레이저 빔을 조사할 수 있는 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)의 일 예를 나타낸 것으로, 서로 다른 위치에 위치하는 복수의 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 레이저 빔이 순차적으로 조사되도록 레이저 조사 유닛(230)이 구성된다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)에 구비된 레이저 조사 유닛(230)의 일 예는 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 발생기(310), 호모지나이저 유닛(320) 및 포커싱 렌즈(focusing lens)(340)를 구비한다.
레이저 발생기(310)는 레이저 빔을 발생하는 장치이다. 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)는 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사시키고, 조사된 레이저 빔이 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 흡수됨으로써 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거(ablation)된다. 이를 위해, 레이저 발생기(310)는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거할 수 있는 파장과 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 발생한다. 이때, 레이저 발생기(310)에서 발생되는 레이저 빔의 파장은 900 nm 이하인 것이 바람직하며, 펄스폭은 30 ns 이하인 것이 바람직하다. 마이크로 발광다이오드 칩은 GaN계 반도체 화합물, AlN계 반도체 화합물, GaAs계 반도체 화합물 등을 포함하여 이루어질 수 있으며, 마이크로 발광다이오드 칩을 이루는 물질에 따라 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔이 흡수가 잘 되도록, 적정한 파장과 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기(310)를 선정해야 한다.
레이저 빔을 조사하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하기 위해서는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 흡수할 수 있는 레이저 빔을 조사해야 한다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 흡수할 수 있는 레이저 빔은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 이루는 물질의 밴드갭(bandgap)에 해당하는 파장보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔이므로, 레이저 발생기(310)는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 이루는 물질의 밴드갭에 해당하는 파장보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 것을 사용한다. 예컨대, GaN계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, GaN의 밴드갭이 3.3 eV이고, 3.3 eV에 해당하는 파장은 376 nm이므로, 레이저 발생기(310)는 376 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 것을 사용한다. 그리고 AlN계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, AlN의 밴드갭이 5.34 ~ 5.71 eV이고, 5.34 ~ 5.71 eV에 해당하는 파장은 208 ~ 227 nm이므로, 레이저 발생기(310)는 208 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 것을 사용한다. 그리고 GaAs계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, GaAs의 밴드갭이 1.4 eV이고, 1.4 eV에 해당하는 파장은 886 nm이므로, 레이저 발생기(310)는 886 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 것을 사용한다.
호모지나이저 유닛(320)은 가변 빔 확장기(variable beam expander)(322)와 호모지나이저(324)를 구비한다.
가변 빔 확장기(322)는 레이저 발생기(310)에서 발생된 레이저 빔의 발산각을 증가된 레이저 빔 크기 비율만큼 줄여서 레이저 빔 세기 균일도를 향상시켜 주는 것이다.
호모지나이저(324)를 통과한 레이저 빔은 포커싱 렌즈(340)로 집속되어 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사된다. 호모지나이저(324)는 도 5에 도시된 바와 같은 탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사하기 위한 것으로, 호모지나이저(324)를 통과한 레이저 빔의 세기 분포 형태(intensity profile)는 타겟 마이크로 발광다이오드(122)에서 탑햇 형태의 레이저 빔이 된다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)만을 제거하기 위한 것으로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122) 주변의 다른 마이크로 발광다이오드 칩(120)에는 손상을 주지 않아야 한다. 이를 위해, 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 크기와 유사한 크기의 탑햇 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사하거나, 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 크기보다 작은 크기의 탑햇 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 스캐닝(scanning)하는 방식으로 조사한다.
상기의 방법으로 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 레이저 빔을 조사하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하게 되면, 다음 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하기 위해, 스테이지(220)를 이동시킨다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)에 구비된 레이저 조사 유닛(230)의 다른 예는 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 발생기(410), 호모지나이저 유닛(420), F-Theta 렌즈(440) 및 빔 스캐너(450)를 구비한다.
도 4에 도시된 레이저 발생기(410), 호모지나이저 유닛(420) 및 F-Theta 렌즈(440)는 각각 도 3에서 도시하고 설명한 레이저 발생기(310), 호모지나이저 유닛(320) 및 포커싱 렌즈(340)와 대응되므로, 도 4에 도시된 레이저 발생기(410), 호모지나이저(420) 및 F-Theta 렌즈(440)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
빔 스캐너(450)는 조사되는 레이저 빔의 위치를 변경하는 기기로, 빔 스캐너(450)를 도 4에 도시된 바와 같이 배치하면, 스테이지(220)를 고정시킨 상태에서 여러 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 레이저 빔을 순차적으로 조사할 수 있다. 즉, 하나의 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거한 이후 다음 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하고자 할 때에, 스테이지(220)의 이동 없이 빔 스캐너(450)를 통해 다음 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(200)에 구비된 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)는 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)를 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장시킨다. 즉, 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(200)은 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)를 통해 레이저 빔을 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하고, 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)를 통해 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 빈 자리에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 다시 실장시키는 것이다.
마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)에 이용되는 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩은 리페어용 기판 상에 형성된다. 리페어용 기판 상에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 도 6에 나타내었다. 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)는 픽업 앤 플레이스(pickup and place) 방법으로 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 실장시킬 수 있으며, 이를 위해, 도 6에 나타낸 바와 같이 리페어용 기판(610) 상에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)은 칩과 칩 사이의 간격이 디바이스 기판(110) 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 칩과 칩 사이의 간격(도 1 참조)에 비해 크도록 형성된다. 예컨대, 마이크로 발광다이오드 칩의 크기가 50 ㎛일 때, 디바이스 기판(110) 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 칩과 칩 사이의 간격이 10 ㎛ 정도라고 한다면, 리페어용 기판(610) 상에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 칩과 칩 사이의 간격은 250 ㎛ 정도일 수 있다. 마이크로 발광다이오드 칩은 크기가 너무 작아 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 칩과 칩 사이의 간격이 디바이스 기판(110) 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 칩과 칩 사이의 간격과 같을 경우에는 픽업 앤 플레이스 방법을 이용하여 실장시킬 수 없다. 따라서 상술한 바와 같이 리페어용 기판(610) 상에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 칩과 칩 사이의 간격은 디바이스 기판(110) 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 칩과 칩 사이의 간격(도 1 참조)에 비해 크도록 형성된다.
그리고 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)는 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장한 이후, 리페어용 기판(610)을 분리 제거한다. 리페어용 기판(610)은 레이저 빔을 조사하여 분리시킬 수 있다. 레이저 빔이 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)에 조사되면, 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)과 리페어용 기판(610)의 계면 부분의 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 일부가 제거(ablation)되면서 리페어용 기판(610)이 분리 제거될 수 있다.
즉, 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)는 칩과 칩 사이의 간격이 큰 리페어용 기판(610)에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 레이저 스크라이버를 통하여 개별 칩으로 분리하고, 픽업 앤 플레이스 방식으로 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 실장시킨 후, 레이저 빔을 이용하여 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)으로부터 리페어용 기판(610)을 분리 제거한다.
도 2는 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)와 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)가 별개의 장치로 구비된 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(200)에 대해 도시하고 설명하였다. 그러나 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하고 그 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 대체하는 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템은 하나의 장치에서 구현이 가능하며 이를 도 7에 나타내었다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(700)은 마이크로 발광다이오드 모듈에 실장되어 있는 복수의 마이크로 발광다이오드 칩(120) 중에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하고, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장하는 시스템으로, 스테이지(720), 레이저 조사 유닛(730) 및 마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛(750)을 구비한다.
타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 불량 마이크로 발광다이오드 칩일 수 있으며, 불량 마이크로 발광다이오드 칩은 회로 기판(110)에 마이크로 발광다이오드 칩(120)을 실장하여 마이크로 발광다이오드 모듈을 제조한 후, 별도의 검사장치를 이용하여 검출하여 결정된다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 복수 개일 수 있다.
스테이지(720)에는 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되며, 스테이지(720)는 마이크로 발광다이오드 모듈을 보지할 수 있는 수단을 구비한다. 마이크로 발광다이오드 모듈은 회로 기판(110)과 회로 기판(110) 상에 실장되어 있는 마이크로 발광다이오드 칩(120)을 포함하여 이루어진다. 스테이지(720)에 안착되는 마이크로 발광다이오드 모듈은 상술한 바와 같이 사전에 검사장치를 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 결정된 상태이다.
레이저 조사 유닛(730)은 마이크로 발광다이오드 모듈에 실장된 마이크로 발광다이오드 칩(120) 중 사전에 결정된 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 레이저 빔을 조사하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거한다. 이때 레이저 조사 유닛(730)은 복수 개의 레이저 펄스를 조사할 수 있다.
레이저 조사 유닛(730)은 도 3 및 도 4에 도시하고 설명한 바와 같이, 레이저 발생기, 호모지나이저 유닛 및 포커싱 렌즈를 구비할 수 있다.
레이저 조사 유닛(730)을 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하는 경우, 레이저 조사 유닛(730)은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거될 수 있는 파장과 펄스폭의 레이저 빔을 조사한다. 이때, 레이저 조사 유닛(730)에서 조사되는 레이저 빔의 파장은 900 nm 이하인 것이 바람직하며, 펄스폭은 30 ns 이하인 것이 바람직하다. 마이크로 발광다이오드 칩은 GaN계 반도체 화합물, AlN계 반도체 화합물, GaAs계 반도체 화합물 등을 포함하여 이루어질 수 있으며, 마이크로 발광다이오드 칩을 이루는 물질에 따라 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔이 흡수가 잘 되도록, 적정한 파장과 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다.
상술한 바와 같이, 레이저 빔을 조사하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하기 위해서는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 흡수할 수 있는 레이저 빔을 조사해야 한다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 흡수할 수 있는 레이저 빔은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 이루는 물질의 밴드갭에 해당하는 파장보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔이므로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 이루는 물질의 밴드갭에 해당하는 파장보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 예컨대, GaN계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, GaN의 밴드갭이 3.3 eV이고, 3.3 eV에 해당하는 파장은 376 nm이므로, 376 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 그리고 AlN계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, AlN의 밴드갭이 5.34 ~ 5.71 eV이고, 5.34 ~ 5.71 eV에 해당하는 파장은 208 ~ 227 nm이므로, 208 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 그리고 GaAs계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, GaAs의 밴드갭이 1.4 eV이고, 1.4 eV에 해당하는 파장은 886 nm이므로, 886 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다.
레이저 조사 유닛(730)은 호모지나이저 유닛을 통해 도 5에 도시된 바와 같은 탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(700)은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)만을 제거하기 위한 것으로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122) 주변의 다른 마이크로 발광다이오드 칩(120)에는 손상을 주지 않게 하기 위해, 마이크로 발광다이오드 칩(120) 크기와 유사한 크기의 탑햇 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사하거나, 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 크기보다 작은 크기의 탑햇 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 스캐닝하는 방식으로 조사한다.
그리고, 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(700)은 레이저 빔이 복수의 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사되도록 하기 위해 스테이지(720)를 이동시키는 스테이지 이동 수단을 구비하거나(도 3 참조), 레이저 조사 유닛(730)이 빔 스캐너를 구비할 수 있다(도 4 참조).
마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛(750)은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장시킨다. 이를 위해, 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(700)은 스테이지(720)가 도 7에 도시된 화살표와 같이 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)이 실장되는 위치로 이동되도록 하는 스테이지 이동 수단(미도시)을 구비할 수 있다.
이때 이용되는 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)은 리페어용 기판(610) 상에 형성된다(도 6 참조). 마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛(750)은 픽업 앤 플레이스 방법으로 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 실장시킬 수 있으며, 이를 위해, 상술한 바와 같이 리페어용 기판(610) 상에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 칩 사이의 간격(도 6 참조)은 디바이스 기판(110) 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 칩과 칩 사이의 간격(도 1 참조)에 비해 크도록 형성된다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(700)은 마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛(750)을 이용하여 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장시킨 이후, 레이저 조사 유닛(730)을 이용하여 리페어용 기판을 분리 제거한다. 이를 위해, 스테이지(720)는 스테이지 이동 수단에 의해 도 7에 도시된 화살표와 같이 다시 레이저 조사 유닛(750)의 하방으로 이동할 수 있다. 상술한 바와 같이, 레이저 빔이 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)에 조사되면, 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)과 리페어용 기판(610)의 계면 부분의 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 일부가 제거(ablation)되면서 리페어용 기판(610)이 분리 제거된다.
즉, 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(700)은 레이저 빔을 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하고, 칩과 칩 사이의 간격이 큰 리페어용 기판(610)에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 픽업 앤 플레이스 방식으로 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 실장시킨 후, 레이저 빔을 이용하여 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)으로부터 리페어용 기판(610)을 분리 제거한다.
도 7에서는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거되는 위치와 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)이 실장되는 위치가 구분되어 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)를 제거할 때와 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장할 때 스테이지(720)를 이동시키는 경우에 대해 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거되는 위치와 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)이 실장되는 위치가 동일하여, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122) 제거 후 스테이지(720)를 이동시키지 않은 상태에서 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장시키는 경우도 본 발명의 범위에 속함은 물론이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템을 이용하여 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법을 도시한 흐름도이다. 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법은 도 2 또는 도 7에 도시된 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(200, 700)을 이용하여 수행할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법은 마이크로 발광다이오드 모듈에 실장되어 있는 복수의 마이크로 발광다이오드 칩(120) 중에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하고, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장하는 방법으로, 우선, 리페어하고자 하는 마이크로 발광다이오드 모듈을 준비한다(S810). 리페어하고자 하는 마이크로 발광다이오드 모듈은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 결정된 마이크로 발광다이오드 모듈로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 불량 마이크로 발광다이오드 칩일 수 있다. 불량 마이크로 발광다이오드 칩은 회로 기판(110)에 마이크로 발광다이오드 칩(120)을 실장하여 마이크로 발광다이오드 모듈을 제조한 후, 별도의 검사장치를 이용하여 검출하여 결정된다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 복수 개일 수 있다.
다음으로, 리페어하고자 하는 마이크로 발광다이오드 모듈을 스테이지(220, 720)에 안착시키고(S820), 이어서, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 레이저 빔을 조사하여, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거(ablation)한다(S830). 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 레이저 빔을 흡수하여 제거될 수 있으며, 이를 위해 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하기에 적절한(타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 흡수가 잘되는) 파장과 펄스폭을 갖는 레이저 빔이 조사된다. 이때, 조사되는 레이저 빔의 파장은 900 nm 이하인 것이 바람직하며, 펄스폭은 30 ns 이하인 것이 바람직하다. 마이크로 발광다이오드 칩은 GaN계 반도체 화합물, AlN계 반도체 화합물, GaAs계 반도체 화합물 등을 포함하여 이루어질 수 있으며, 마이크로 발광다이오드 칩을 이루는 물질에 따라 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔이 흡수가 잘 되도록, 적정한 파장과 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다.
상술한 바와 같이, 레이저 빔을 조사하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하기 위해서는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 흡수할 수 있는 레이저 빔을 조사해야 한다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 흡수할 수 있는 레이저 빔은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 이루는 물질의 밴드갭에 해당하는 파장보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔이므로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 이루는 물질의 밴드갭에 해당하는 파장보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 예컨대, GaN계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, GaN의 밴드갭이 3.3 eV이고, 3.3 eV에 해당하는 파장은 376 nm이므로, 376 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 그리고 AlN계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, AlN의 밴드갭이 5.34 ~ 5.71 eV이고, 5.34 ~ 5.71 eV에 해당하는 파장은 208 ~ 227 nm이므로, 208 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 그리고 GaAs계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, GaAs의 밴드갭이 1.4 eV이고, 1.4 eV에 해당하는 파장은 886 nm이므로, 886 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)만을 제거하기 위한 것으로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122) 주변의 다른 마이크로 발광다이오드 칩(120)에는 손상을 주지 않게 하기 위해, 마이크로 발광다이오드 칩(120) 크기와 유사한 크기의 탑햇 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사하거나, 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 크기보다 작은 크기의 탑햇 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 스캐닝하는 방식으로 조사한다.
다음으로, 추가적으로 제거하여야 할 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 존재하는지 여부를 확인(S840)하여, 추가적으로 제거하여야 할 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 존재하면, 해당 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거(S830)한다. 이를 위해, 레이저 빔이 해당 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 조사되도록 스테이지(220, 720)를 이동시키거나(도 3 참조), 빔 스캐너를 이용하여 레이저 빔이 조사되는 위치를 변경시킨다(도 4 참조).
타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 모두 제거되면, 다음으로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장한다(S850). 여기서 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)은 리페어용 기판(610) 상에 형성된다(도 6 참조). 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)은 픽업 앤 플레이스 방법으로 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 실장된다. 이를 위해, 리페어용 기판(610) 상에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 칩 사이의 간격(도 6 참조)은 디바이스 기판(110) 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 칩과 칩 사이의 간격(도 1 참조)에 비해 크도록 형성된다.
그리고 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)에 레이저 빔을 조사하여 리페어용 기판을 분리 제거한다(S860). 레이저 빔이 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)에 조사되면, 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)과 리페어용 기판(610)의 계면 부분의 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 일부가 제거(ablation)되면서 리페어용 기판(610)이 분리 제거된다.
즉, 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법은 레이저 빔을 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하고, 칩과 칩 사이의 간격이 큰 리페어용 기판(610)에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 픽업 앤 플레이스 방식으로 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 실장시킨 후, 레이저 빔을 이용하여 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)으로부터 리페어용 기판(610)을 분리 제거한다.
본 발명의 범위는 상기 발명의 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 디바이스 기판
120: 마이크로 발광다이오드 칩
200, 700: 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템
210: 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치
220, 720: 스테이지
230, 730: 레이저 조사 유닛
250: 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치
310, 410: 레이저 발생기
320, 420: 호모지나이저 유닛
322, 422: 가변 빔 확장기
324, 424: 호모지나이저
340: 포커싱 렌즈
440: F-Theta 렌즈
450: 빔 스캐너
610: 리페어용 기판
620: 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩
750: 마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛
120: 마이크로 발광다이오드 칩
200, 700: 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템
210: 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치
220, 720: 스테이지
230, 730: 레이저 조사 유닛
250: 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치
310, 410: 레이저 발생기
320, 420: 호모지나이저 유닛
322, 422: 가변 빔 확장기
324, 424: 호모지나이저
340: 포커싱 렌즈
440: F-Theta 렌즈
450: 빔 스캐너
610: 리페어용 기판
620: 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩
750: 마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛
Claims (13)
- 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 장치로,
상기 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되는 스테이지; 및
상기 스테이지에 안착된 마이크로 발광다이오드 모듈에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛;을 포함하며,
상기 레이저 조사 유닛은,
상기 회로 기판 상에 실장된 복수 개의 마이크로 발광다이오드 칩 중 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는,
마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 레이저 조사 유닛은 복수 개의 레이저 펄스를 조사하는,
마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 레이저 조사 유닛은,
탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔을 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 조사하는,
마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 마이크로 발광다이오드 칩은 GaN계 화합물 반도체, AlN계 화합물 반도체 및 GaAs계 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함하여 이루어진,
마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩은 상기 레이저 조사 유닛에서 조사된 레이저 빔을 흡수하여 제거되는,
마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 레이저 조사 유닛은 900 nm 이하의 파장을 갖는 레이저 빔을 조사하는,
마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 레이저 조사 유닛은 30 ns 이하의 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 조사하는,
마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치; 및
상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장시키는 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치;를 포함하는,
마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템.
- 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템으로,
상기 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되는 스테이지; 및
상기 스테이지에 안착된 마이크로 발광다이오드 모듈에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛;을 포함하며,
상기 레이저 조사 유닛은, 상기 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 칩 중 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하고,
상기 리페어 시스템은,
상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 리페어용 기판에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛;을 더 포함하고,
상기 레이저 조사 유닛은, 상기 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 리페어용 기판을 분리하는,
마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 마이크로 발광다이오드 칩은 디바이스 기판 상에 형성되고,
상기 리페어용 기판에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩 사이의 간격이 상기 디바이스 기판에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩 사이의 간격보다 더 큰,
마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템.
- 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 방법으로,
타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 결정된 마이크로 발광다이오드 모듈을 준비하는 단계; 및
상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 단계;를 포함하는,
마이크로 발광다이오드 칩 제거 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 레이저 빔은 탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔인 것인,
마이크로 발광다이오드 칩 제거 방법.
- 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 방법으로,
타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 결정된 마이크로 발광다이오드 모듈을 준비하는 단계;
상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 단계;
상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 리페어용 기판에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 단계; 및
상기 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 리페어용 기판을 분리하는 단계;를 포함하는,
마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법.
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