KR20210077155A - 마이크로 led 패키지 구조 및 조립방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로 LED 패키지 구조 및 조립방법에 관한 것으로서, 기판의 상면에 R, G, B의 각 LED 소자와 능동 매트릭스(Active Matrix, AM)구동 IC를 배치하여 몰딩하고, 상기 기판의 하면에 각 LED 소자와 구동 IC에 대응되는 패드가 위치된 LED 유닛을 형성하는 유닛 생성 공정; 상기 LED 유닛을 패키지 단위별로 절단하여 LED 패키지를 생성하는 패키지 생성 공정; 백플레인의 상면에 상기 LED 유닛의 패드와 대응되도록 복수 개의 비아홀을 형성하고, 하면에 솔더링 과정을 통해 상기 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 상기 비아홀마다 형성하는 솔더링 공정; 상기 LED 패키지를 LED 유닛 단위로 검사하여 불량 LED 유닛의 위치 정보를 산출하는 불량 검출 공정; 상기 불량 LED 유닛의 위치 정보에 기초하여 상기 백플레인의 하면에 레이저를 국부적으로 조사하여 상기 불량 LED 유닛에 대응되는 솔더들을 멜팅(melting)하는 레이저 조사 공정; 및 상기 불량 LED 유닛을 제거한 후 양품 LED 유닛을 상기 백플레인의 상면에서 상기 불량 LED 유닛이 제거된 위치에 결합하고, 상기 백플레인의 하면에서 솔더링 과정을 통해 상기 양품 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 형성하는 리페어 공정을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 능동 매트릭스 구동 방식의 마이크로 LED 패키지에서 LED 유닛별로 불량 픽셀을 검사하여 리페어할 수 있는 마이크로 LED 패키지 및 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 10 ~ 100 um 수준으로 제작되는 LED를 마이크로 LED라 정의하고, 마이크로 LED를 광원으로 이용한 디스플레이를 마이크로 LED 디스플레이라고 한다.
마이크로 LED는 기존의 LCD(Liquid Crystal Display)와는 달리, 백라이트 없이 LED 칩이 적녹청(RGB: Red, Green, Blue) 색을 표현하기 때문에 다양한 형태의 플렉서블 디스플레이를 구현할 수 있고, 저전력화, 경량화, 소형화가 가능하다는 장점이 있으며, 집적화 및 유연화에 의한 신기능 및 융합 신제품 창출이 가능하다.
도 1은 일반적인 마이크로 LED를 이용한 디스플레이를 구현하기 위한 개략도이다.
도 1을 참고하면, 마이크로 LED 디스플레이를 제조하기 위해서는 에피 성장, 칩 개발, 칩 분리, 전사 등의 기술이 필요하다.
에피 성장은 사파이어 또는 실리콘 기판 위에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)를 이용해 에피층, 활성층 등의 화합물 반도체 박막을 생성하는 공정이다.
마이크로 LED 칩 제조를 위해서는 칩 내부로 전류 주입 시 효율을 높일 수 있는 설계 기술, 좁은 전극 영역으로 전류 주입 효율을 높일 수 있는 저항 접촉(Ohmic contact) 기술, 복잡한 칩 제조 공정 중에 에피층으로부터 전극이 필링(Peeling)되지 않도록 하기 위한 접착력 향상 기술 등이 필요하다.
전사기술은 마이크로 LED 소자를 목표 기판에 이송하는 기술로, 직접전사 기술과 인쇄전사 기술로 구분될 수 있다. 기존의 LED는 최소 200㎛ 이상의 크기로 다이본딩 공정을 이용하여 LED를 픽업하고 원하는 위치에 실장하는 것이 용이하였다. 그러나 마이크로 LED는 진공 홀(80㎛)을 이용한 기존 방식으로 실장하는 것이 어려우며, 높은 해상도를 갖는 디스플레이의 경우에는 수백만 개 이상의 마이크로 LED 칩 전사가 필요하여 공정 시간이 매우 증가하게 된다. 대표적인 전사기술인 LuxVue에서 제안한 Pick up Heads 방법과 X-Celeprint, UIUC에서 제안한 탄성 트랜스퍼 프린팅(Elastomer Transfer Printing) 방법이 있다.
마이크로 LED 디스플레이는 마이크로 LED 칩 자체가 픽셀을 구성하므로 고해상도 및 대형 디스플레이 구현 시 많은 양의 마이크로 LED 칩을 실장한 마이크로 LED 패키지 또는 마이크로 LED 모듈이 필요하다.
LED 디스플레이는 마이크로 LED 패키지 또는 마이크로 LED 모듈을 제어하기 위해, 크게 수동형 매트릭스(Passive Matrix, PM)와 능동형 매트릭스(Active Matrix, AM)의 두 가지 구동 방식을 사용한다.
도 2는 일반적인 AM 구동용 마이크로 LED 패키지를 설명하는 도면이고, 도 3은 일반적인 AM 구동용 마이크로 LED 패키지의 솔더링 상태를 설명하는 도면이다.
AM 구동용 마이크로 LED 패키지는 도 2에 도시된 바와 같이, 스캔 구동 IC에 연결된 스캔 라인에 전기적 신호를 순차적으로 공급하면, 스캔 라인에 걸린 전압은 TFT라는 스위치를 켜는 역할을 하게 되고, 스위치가 켜져 선택된 줄에 데이터 구동 IC에서 데이터 라인을 통해 정보를 넣어주게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, AM 구동용 마이크로 LED 패키지는 패키지 기판(11a)상에 마이크로 LED 유닛(11)을 전사한 후 패키지 단위별로 절단하여 패키징(packaging) 공정을 거쳐 모듈화한다. 이때, 마이크로 LED 유닛(11)은 패키지 기판(11a)의 상면에 적(R), 녹(G), 청(B) 각 LED 소자(11c)가 1개 또는 복수 개가 모여 1개의 픽셀(pixel)을 구현하고, 각 LED 소자(11c)의 AM 구동을 위한 구동 IC(11d)가 위치한다. 이때, R, G, B의 각 LED 소자(11c)와 구동 IC(11d)는 몰딩되어 있다. 또한, 패키지 기판(11a)의 하면에 데이터, 스캔, 파워, 그라운드의 전극이 패드(11b) 형태로 구현되어 있다.
이때, 본딩 과정에서 핀 타입으로 소켓에 결합되는 PGA(Pin Grid Array) 방식, 기능성 패키지 기판인 인터포저 결합 방식에 의해 마이크로 LED 패키지가 결합될 수 있다.
이러한 마이크로 LED 패키지가 제작되면 상대 기판(20), 특히, 솔더(Solder, 30) 상으로 전사되는데, 상대기판(20)은 표면에 솔더(30)를 포함한다. 솔더(30)는 납땜 등을 하는 데 사용되는 합금으로서, 마이크로 LED 패키지의 패드와 연결되어 전원을 공급할 수 있도록 하는 전극의 역할을 한다.
이러한 마이크로 LED 패키지 또는 마이크로 LED 모듈은 에피 결함, 칩 공정 결함, 전사 및 본딩 과정에서의 결함 등이 존재할 수 있으며, 이 결함들은 추후 불량 픽셀(dead pixel 또는 defective pixel) 등의 원인이 되는 문제가 있다.
마이크로 LED 기술에서는 에피 결함, 칩 공정 결함, 전사 및 본딩 과정에서 발생하는 결함에 의한 불량 픽셀을 리페어할 수 있는 기술이 중요하나, 현재 제시되는 리페어 장비는 마이크로 LED 패키지 내에 불량 LED 유닛이 발생시 전체 마이크로 LED 패키지에 열을 가하여 솔더를 녹인 후 불량 LED 유닛을 제거하는 방식을 사용한다.
따라서, 종래의 마이크로 LED 기술에서의 리페어 장비는 마이크로 LED 패키지의 모든 마이크로 LED 유닛의 솔더들이 뷸량 LED 유닛의 솔더와 함께 동시에 녹기 때문에 패키지 기판이 커질수록 열 응력에 의한 스트레인에 의해 양품인 마이크로 LED 유닛이 불량 마이크로 LED 유닛으로 변질될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 종래의 마이크로 LED 기술에서의 리페어 장비는 불량 마이크로 LED 유닛의 솔더에만 열을 가하기 위해 레이저를 사용할 경우에, 리페어 공정 자체가 패키지 기판의 상면에서 수행되므로 레이저빔이 솔더까지 투과하지 못하여 솔더가 녹지 않을 수 있고, 무엇보다 패키지 기판의 상면에 위치한 LED 소자가 레이저 빔에 의해 손상될 우려가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 AM 구동용 마이크로 LED 패키지에서 LED 유닛별로 불량 픽셀을 검사하여 불량 LED 유닛의 위치 정보를 획득한 후 불량 LED 유닛의 솔더 영역에만 국부적으로 레이저빔을 조사하여 불량 LED 유닛을 제거하고, 불량 LED 유닛이 제거된 위치에 양품 LED 유닛을 LED 패키지에 결합할 수 있도록 하는 것에 목적이 있다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치는, 기판의 상면에 R, G, B의 각 LED 소자와 능동 매트릭스(Active Matrix, AM)구동 IC를 배치하여 몰딩하고, 상기 기판의 하면에 각 LED 소자와 구동 IC에 대응되는 패드가 위치된 LED 유닛을 형성하는 유닛 생성 공정; 상기 LED 유닛을 패키지 단위별로 절단하여 LED 패키지를 생성하는 패키지 생성 공정; 백플레인의 상면에 상기 LED 유닛의 패드와 대응되도록 복수 개의 비아홀을 형성하고, 하면에 솔더링 과정을 통해 상기 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 상기 비아홀마다 형성하는 솔더링 공정; 상기 LED 패키지를 LED 유닛 단위로 검사하여 불량 LED 유닛의 위치 정보를 산출하는 불량 검출 공정; 상기 불량 LED 유닛의 위치 정보에 기초하여 상기 백플레인의 하면에 레이저를 국부적으로 조사하여 상기 불량 LED 유닛에 대응되는 솔더들을 멜팅(melting)하는 레이저 조사 공정; 및 상기 불량 LED 유닛을 제거한 후 양품 LED 유닛을 상기 백플레인의 상면에서 상기 불량 LED 유닛이 제거된 위치에 결합하고, 상기 백플레인의 하면에서 솔더링 과정을 통해 상기 양품 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 형성하는 리페어 공정을 포함할 수 있다.
이때, 상기 LED 유닛의 패드에는 핀 형태 또는 하측으로 갈수록 직경이 좁아지는 사다리꼴의 형태 중 어느 하나의 형태로 접속부가 형성되어 상기 비아홀에 삽입되고, 상기 핀 형태의 접속부의 수직 길이는 상기 비아홀의 수직 길이 이상으로 형성되고, 상기 사다리꼴 형태의 접속부의 수직 길이는 상기 비아홀의 수직 길이 미만으로 형성될 수 있다.
상기 백플레인의 비아홀은 상기 접속부의 핀 형태 또는 사다리꼴 형태에 대응되는 모양으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법은, 기판의 상면에 R, G, B의 각 LED 소자와 능동 매트릭스(Active Matrix, AM) IC를 배치하여 몰딩하고, 상기 기판의 하면에 각 LED 소자와 구동 IC에 대응되는 패드를 위치된 LED 유닛을 형성하는 유닛 생성 공정; 상기 LED 유닛을 패키지 단위별로 절단하여 LED 패키지를 생성하는 패키지 생성 공정; 백플레인의 상면에 상기 LED 유닛의 패드와 대응되도록 복수 개의 비아홀을 형성하고, 하면에 솔더링 과정을 통해 상기 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 상기 비아홀마다 형성하는 솔더링 공정; 상기 LED 패키지를 LED 유닛 단위로 검사하여 불량 LED 유닛의 위치 정보를 산출하는 불량 검출 공정; 상기 불량 LED 유닛의 위치 정보에 기초하여 상기 백플레인의 하면에 레이저를 국부적으로 조사하여 상기 불량 LED 유닛에 대응되는 솔더들을 멜팅(melting)하는 레이저 조사 공정; 상기 레이저 조사 공정에서 멜팅된 솔더들을 흡입하여 외부로 배출하는 솔더 배출 공정; 및 상기 불량 LED 유닛을 제거한 후 양품 LED 유닛을 상기 백플레인의 상면에서 상기 불량 LED 유닛이 제거된 위치에 결합하고, 상기 백플레인의 하면에서 솔더링 과정을 통해 상기 양품 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 형성하는 리페어 공정을 포함할 수 있다.
상기 레이저 조사 공정은, 상기 백플레인의 상부측에 기설정된 거리만큼 이격되어 설치되어 상기 백플레인의 하면으로 레이저빔을 조사하는 레이저 조사부에 의해 수행되고, 상기 솔더 배출 공정은, 상기 레이저 조사부와 상기 백플레인의 하면 사이에 하나 이상의 흡입홀이 형성된 흡입헤드를 설치하고, 흡입력을 제공하는 모터구동부가 동작하면 상기 흡입홀을 통해 상기 멜팅된 솔더들이 외부로 배출될 수 있다.
이때, 상기 흡입헤드는 투명 또는 반투명 재질로 형성되고, 상기 흡입홀은 상기 백플레인의 하면에 형성된 솔더와 대응되는 위치에 형성된다.
상기 흡입 헤드의 양측으로 배출로가 형성되고, 상기 모터구동부의 흡입력에 의해 상기 백플레인의 하면에 잔여 솔더들이 상기 배출로를 통해 외부로 배출되도록 한다. 또한, 상기 레이저 조사부는 상기 흡입홀와 대응되는 위치에 통공홀이 형성되어 상기 흡입홀을 통과한 솔더들이 외부로 배출되도록 한다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치는, 기판의 상면에 R, G, B의 각 LED 소자와 능동 매트릭스(Active Matrix, AM) IC를 배치하여 몰딩하고, 상기 기판의 하면에 각 LED 소자와 구동 IC에 대응하는 패드가 위치된 LED 유닛; 상기 LED 유닛을 패키지 단위별로 절단하여 생성된 LED 패키지; 상면에 상기 LED 유닛의 패드와 대응되도록 복수 개의 비아홀이 형성되고, 하면에 솔더링 과정을 통해 상기 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더가 상기 비아홀마다 형성된 백플레인; 상기 LED 패키지를 LED 유닛 단위로 검사하여 불량 LED 유닛의 위치 정보를 산출하는 검사 장비; 상기 백플레인의 상부측에 기설정된 거리만큼 이격되어 설치되고, 상기 불량 LED 유닛의 위치 정보에 기초하여 상기 백플레인의 하면으로 레이저빔을 국부적으로 조사하여 상기 불량 LED 유닛에 대응되는 솔더들을 멜팅(melting)하는 레이저 조사부; 및 상기 불량 LED 유닛을 제거한 후 양품 LED 유닛을 상기 백플레인의 상면에서 상기 불량 LED 유닛이 제거된 위치에 결합하고, 상기 백플레인의 하면에서 솔더링 과정을 통해 상기 양품 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 형성하는 리페어 장비를 포함할 ㅅ 있다.
상기 리페어 장비는, 상기 레이저 조사부와 상기 백플레인의 하면 사이에 멜팅된 솔더들을 외부로 배출하기 위해 하나 이상의 흡입홀이 형성된 흡입헤드를 설치하고, 상기 흡입홀에 흡입력을 제공하는 모터구동부를 포함한다.
상기 흡입헤드는 투명 또는 반투명 재질로 형성되고, 상기 흡입홀은 상기 백플레인의 하면에 형성된 솔더와 대응되는 위치에 형성된다.
상기 흡입 헤드의 양측으로 배출로가 형성되고, 상기 모터구동부의 흡입력에 의해 상기 백플레인의 하면에 잔여 솔더들이 상기 배출로를 통해 외부로 배출되도록 한다.
상기 레이저 조사부는 상기 흡입홀와 대응되는 위치에 통공홀이 형성되어 상기 흡입홀을 통과한 솔더들이 외부로 배출되도록 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지는, 기판의 상면에 R, G, B의 각 LED 소자와 능동 매트릭스(Active Matrix, AM)구동 IC를 배치하여 몰딩하고, 상기 기판의 하면에 각 LED 소자와 구동 IC에 대응되는 패드가 위치된 LED 유닛; 상기 LED 유닛을 패키지 단위별로 절단하여 생성된 LED 패키지; 및
상면에 상기 LED 패키지가 실장되고, 각 LED 유닛의 패드와 대응되도록 복수 개의 비아홀이 형성되고, 하면에서 솔더링 과정을 통해 상기 각 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더가 비아홀마다 형성되는 백플레인을 포함하되, 상기 LED 패키지는 상기 비아홀에 삽입되는 접속부를 포함한다.
상기 접속부가 상기 비아홀에 삽입된 이후에 상기 백플레인의 하면에서 솔더링 작업을 통해 상기 솔더를 형성한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 레이저를 이용하여 불량 LED 유닛을 제거한 후 LED 패키지에 양품 LED 유닛을 다시 결합함으로써 불량 픽셀을 쉽게 리페어할 수 있으며, 리페어 공정시 다른 LED 유닛의 솔더 영역에 열을 가하지 않기 때문에 기존의 열 응력에 의한 스트레인으로 불량 픽셀이 발생하던 것을 사전에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 리페어 공정시 백플레인의 하면에 레이저 빔을 조사하여 불량 LED 유닛을 제거하므로 백플레인의 상면에 위치한 R, G, B의 각 LED 소자에 열이 가해지지 않아 LED 소자의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명은 레이저 조사 공정중 또는 레이저 조사 공정이 완료된 이후에 레이저빔에 의해 멜팅된 솔더들을 흡입하여 외부로 배출함으로써 불량 LED 유닛 제거 후에 잔여 솔더들이 LED 패키지 상에 남아있지 않게 되고, 그로 인해 잔여 솔더들로 인한 불량을 사전에 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 마이크로 LED를 이용한 디스플레이를 구현하기 위한 개략도이다.
도 2는 일반적인 AM 구동용 마이크로 LED 패키지를 설명하는 도면이다.
도 3은 일반적인 AM 구동용 마이크로 LED 패키지의 솔더링 상태를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지 및 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치에서의 솔더링 상태를 설명하는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치에서의 솔더링 상태를 설명하는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치에서의 흡입헤드와 레이저 조사부를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 일반적인 AM 구동용 마이크로 LED 패키지를 설명하는 도면이다.
도 3은 일반적인 AM 구동용 마이크로 LED 패키지의 솔더링 상태를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지 및 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치에서의 솔더링 상태를 설명하는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치에서의 솔더링 상태를 설명하는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치에서의 흡입헤드와 레이저 조사부를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법을 설명하는 순서도이다.
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.
이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 동일 범위의 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치를 설명하는 도면이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지 및 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치를 설명하는 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치에서의 솔더링 상태를 설명하는 예시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치에서의 솔더링 상태를 설명하는 예시도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치에서의 흡입헤드와 레이저 조사부를 설명하는 도면이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치는 LED 패키지(100)에 포함된 LED 유닛별로 불량 픽셀을 검사하는 검사 장비(도시되지 않음), 레이저 조사부(400), 흡입헤드(500)를 포함하는 리페어 장비를 포함한다.
먼저, LED 유닛(110)은 패키지 기판(101)의 상면에 R, G, B의 각 LED 소자(111)와 능동 매트릭스(Active Matrix, AM) 구동 IC(112)를 배치하여 몰딩되고, 패키지 기판(101)의 하면에 각 LED 소자(111)와 구동 IC(112)에 대응되는 패드(113)가 위치된다.
LED 패키지(100)는 이러한 LED 유닛(110)을 패키지 단위별로 절단하여 생성하는데, 하나의 LED 유닛(110)이 하나의 픽셀을 구성하거나, 하나 이상의 LED 유닛(110)이 결합되어 하나의 픽셀을 구성할 수 있다.
백플레인(200)은 상면에 LED 유닛(110)의 패드(113)와 대응되도록 복수 개의 비아홀(210)이 형성되고, 하면에 솔더링 과정을 통해 LED 유닛(110)의 패드(113)에 결합되는 솔더(300)가 비아홀(210)마다 형성된다.
도 5에 도시된 바와 같이, LED 유닛(110)의 패드(113)에는 핀 형태 또는 하측으로 갈수록 직경이 좁아지는 사다리꼴의 형태 중 어느 하나의 형태로 접속부(250)가 형성되어 비아홀(210)에 삽입된다. 이때, 비아홀(210)은 접속부(250)의 핀 형태 또는 사다리꼴 형태에 대응되는 모양으로 형성된다.
핀 형태의 접속부(250)는 사다리꼴 형태의 접속부(250)보다 수직 방향으로 기설정된 길이만큼 더 길게 형성되어 있다. 즉 핀 형태의 접속부(250)는 비아홀(210)의 수직 길이와 동일하거나 조금 더 길게 형성되고, 사다리꼴 형태의 접속부(250)는 비아홀(210)의 수직 길이보다 짧게 형성된다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 접속부(250)가 핀 형태인 경우에, 백플레인(200)의 비아홀(210)에 접속부(250)를 삽입한 후 솔더링 공정을 수행하여 솔더(300)를 형성하면, LED 패키지(100)와 백플레인(200)이 핀 형태의 접속부(250)로 인해 어느정도 이격된 상태가 된다.
그러나, 도 7에 도시된 바와 같이, 접속부(250)가 사다리꼴 형태인 경우에, 백플레인(200)의 비아홀(210)에 접속부(250)를 삽입한 후 솔더링 공정을 수행하여 솔더(300)를 형성하면, 핀 형태의 접속부(250)에 비해 LED 패키지와 백플레인(200)이 밀착 상태가 된다.
이와 같이, 백플레인(200)의 비아홀(210)에 LED 패키지(100)의 접속부(250)가 삽입된 다음에 백플레인(200)의 뒷면에서 솔더링 작업을 수행한다.
검사 장비는 LED 패키지(100)를 LED 유닛 단위로 검사하여 불량 LED 유닛의 위치 정보를 산출하는 것으로서, 픽셀별 불량/양품을 평가한다. 검사 장비는 구동 IC(112)에 AM 구동을 위한 전기적 신호가 인가되도록 하여 LED 유닛(110)의 RGB 특성이 에뮬레이션이 되도록 한다.
이러한 검사 장비는 휴대성 및 이동성이 보장된 무선 통신 장치일 수 있으며, 예를 들어 스마트폰, 태블릿 PC 또는 노트북 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치일 수 있다. 또한, 검사 장비는 네트워크를 통해 다른 단말 또는 서버 등에 접속할 수 있는 PC 등의 유선 통신 장치인 것도 가능하다.
레이저 조사부(400)는 백플레인(200)의 상부측에 기설정된 거리만큼 이격되어 설치되고, 불량 LED 유닛의 위치 정보에 기초하여 백플레인(200)의 하면으로 레이저빔을 국부적으로 조사하여 불량 LED 유닛에 대응되는 솔더들을 멜팅(melting)한다.
리페어 장비(도시되지 않음)는 불량 LED 유닛을 제거한 후 양품 LED 유닛을 백플레인의 상면에서 불량 LED 유닛이 제거된 위치에 결합하고, 백플레인(200)의 하면에 솔더링 과정을 통해 양품 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 형성한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 이러한 리페어 장비는 레이저 조사부(400)와 백플레인(200)의 하면 사이에 멜팅된 솔더들을 외부로 배출하기 위해 하나 이상의 흡입홀(510)이 형성된 흡입헤드(500)를 포함하고, 흡입홀(510)에 흡입력을 제공하는 모터구동부(도시되지 않음)를 포함한다. 여기서, 모터구동부는 흡입팬, 흡입팬을 구동하는 모터, 모터를 제어하는 모터 드라이버 등을 포함할 수 있다.
흡입헤드(500)는 투명 또는 반투명 재질로 형성되어 레이저 조사중 또는 레이저 조사 후에 멜팅된 솔더(300)들의 외부 배출 상태를 확인할 수 있도록 하고, 흡입홀(510)은 백플레인(200)의 하면에 형성된 솔더(300)와 대응되는 위치에 형성된다.
또한, 흡입 헤드(500)의 양측으로 배출로(520)가 형성되어 있어, 배출로(520)를 통해 모터구동부의 흡입력에 의해 백플레인(200)의 하면에 잔여 솔더들을 외부로 배출시킬 수 있다.
레이저 조사부(400)는 흡입홀(510)과 대응되는 위치에 통공홀(410)이 형성될 수 있다. 이 통공홀(410)은 흡입홀(510)을 통과한 솔더들이 외부로 배출되도록 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법은, 유닛 생성 공정에서 패키지 기판(101)의 상면에 LED 소자(111)와 AM용 구동 IC(112)를 배치하여 몰딩하고, 패키지 기판(101)의 하면에 각 LED 소자(111)와 구동 IC(112)에 대응되는 패드가 위치되는 LED 유닛(110)을 형성한다(S1).
패키지 생성 공정은 LED 유닛(110)을 패키지 단위별로 절단하여 LED 패키지(100)를 생성한다(S2).
솔더링 공정은 백플레인(200)의 상면에 LED 유닛(110)의 패드(113)와 대응되도록 복수 개의 비아홀(210)을 형성하고, 하면에 솔더링 과정을 통해 LED 유닛(110)의 패드(113)에 결합되는 솔더(300)를 비아홀(210)마다 형성한다(S3). 이때, LED 패키지(100)에 접속부(250)가 형성된 경우에, 백플레인(200)의 비아홀(210)에 LED 패키지(100)의 접속부(250)가 삽입된 다음에 백플레인(200)의 뒷면에서 솔더링 작업을 수행한다.
불량 검출 공정은 검사 장비를 이용하여 LED 패키지(100)를 LED 유닛 단위로 검사하여 불량 LED 유닛의 위치 정보를 산출한다(S4).
레이저 조사 공정은 불량 LED 유닛(110)의 위치 정보에 기초하여 백플레인의 하면에 레이저빔을 국부적으로 조사하여 불량 LED 유닛(110)에 대응되는 솔더들을 멜팅(melting)한다(S5). 이때 흡입헤드(500)는 레이저 조사 공정중 또는 레이저 조사 공정이 완료된 이후에 기판(101) 상에 남아있는 멜팅된 솔더들을 흡입하여 외부로 배출한다.
리페어 공정은 불량 LED 유닛을 제거한 후 양품 LED 유닛을 백플레인의 상면에서 불량 LED 유닛이 제거된 위치에 결합하고, 백플레인(200)의 하면에서 솔더링 과정을 통해 양품 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 형성한다(S6).
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하며, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함하며, 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
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.
100: LED 패키지
110: LED 유닛
200: 백플레인
210 : 비아홀
300: 솔더
400 : 레이저 조사부
500: 흡입헤드
510: 흡입홀
110: LED 유닛
200: 백플레인
210 : 비아홀
300: 솔더
400 : 레이저 조사부
500: 흡입헤드
510: 흡입홀
Claims (22)
- 기판의 상면에 R, G, B의 각 LED 소자와 능동 매트릭스(Active Matrix, AM)구동 IC를 배치하여 몰딩하고, 상기 기판의 하면에 각 LED 소자와 구동 IC에 대응되는 패드가 위치된 LED 유닛을 형성하는 유닛 생성 공정;
상기 LED 유닛을 패키지 단위별로 절단하여 LED 패키지를 생성하는 패키지 생성 공정;
백플레인의 상면에 상기 LED 유닛의 패드와 대응되도록 복수 개의 비아홀을 형성하고, 하면에 솔더링 과정을 통해 상기 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 비아홀마다 형성하는 솔더링 공정;
상기 LED 패키지를 LED 유닛 단위로 검사하여 불량 LED 유닛의 위치 정보를 산출하는 불량 검출 공정;
상기 불량 LED 유닛의 위치 정보에 기초하여 상기 백플레인의 하면에 레이저를 국부적으로 조사하여 상기 불량 LED 유닛에 대응되는 솔더들을 멜팅(melting)하는 레이저 조사 공정; 및
상기 불량 LED 유닛을 제거한 후 양품 LED 유닛을 상기 백플레인의 상면에서 상기 불량 LED 유닛이 제거된 위치에 결합하고, 상기 백플레인의 하면에서 솔더링 과정을 통해 상기 양품 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 형성하는 리페어 공정을 포함하는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 LED 유닛의 패드에는 핀 형태 또는 하측으로 갈수록 직경이 좁아지는 사다리꼴의 형태 중 어느 하나의 형태로 접속부가 형성되어 상기 비아홀에 삽입되는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 핀 형태의 접속부의 수직 길이는 상기 비아홀의 수직 길이 이상으로 형성되고, 상기 사다리꼴 형태의 접속부의 수직 길이는 상기 비아홀의 수직 길이 미만으로 형성되는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 백플레인의 비아홀은 상기 접속부의 핀 형태 또는 사다리꼴 형태에 대응되는 모양으로 형성된 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법. - 기판의 상면에 R, G, B의 각 LED 소자와 능동 매트릭스(Active Matrix, AM) IC를 배치하여 몰딩하고, 상기 기판의 하면에 각 LED 소자와 구동 IC에 대응되는 패드를 위치된 LED 유닛을 형성하는 유닛 생성 공정;
상기 LED 유닛을 패키지 단위별로 절단하여 LED 패키지를 생성하는 패키지 생성 공정;
백플레인의 상면에 상기 LED 유닛의 패드와 대응되도록 복수 개의 비아홀을 형성하고, 하면에 솔더링 과정을 통해 상기 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 비아홀마다 형성하는 솔더링 공정;
상기 LED 패키지를 LED 유닛 단위로 검사하여 불량 LED 유닛의 위치 정보를 산출하는 불량 검출 공정;
상기 불량 LED 유닛의 위치 정보에 기초하여 상기 백플레인의 하면에 레이저를 국부적으로 조사하여 상기 불량 LED 유닛에 대응되는 솔더들을 멜팅(melting)하는 레이저 조사 공정;
상기 레이저 조사 공정에서 멜팅된 솔더들을 흡입하여 외부로 배출하는 솔더 배출 공정; 및
상기 불량 LED 유닛을 제거한 후 양품 LED 유닛을 상기 백플레인의 상면에서 상기 불량 LED 유닛이 제거된 위치에 결합하고, 상기 백플레인의 하면에서 솔더링 과정을 통해 상기 양품 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 형성하는 리페어 공정을 포함하는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 LED 유닛의 패드에는 핀 형태 또는 하측으로 갈수록 직경이 좁아지는 사다리꼴의 형태 중 어느 하나의 형태로 접속부가 형성되어 상기 비아홀에 삽입되는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 백플레인의 비아홀은 상기 접속부의 핀 형태 또는 사다리꼴 형태에 대응되는 모양으로 형성된 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 레이저 조사 공정은, 상기 백플레인의 상부측에 기설정된 거리만큼 이격되어 설치되어 상기 백플레인의 하면으로 레이저빔을 조사하는 레이저 조사부에 의해 수행되고,
상기 솔더 배출 공정은, 상기 레이저 조사부와 상기 백플레인의 하면 사이에 하나 이상의 흡입홀이 형성된 흡입헤드를 설치하고, 흡입력을 제공하는 모터구동부가 동작하면 상기 흡입홀을 통해 상기 멜팅된 솔더들이 외부로 배출되는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 흡입헤드는 투명 또는 반투명 재질로 형성되고, 상기 흡입홀은 상기 백플레인의 하면에 형성된 솔더와 대응되는 위치에 형성되는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 흡입 헤드의 양측으로 배출로가 형성되고, 상기 모터구동부의 흡입력에 의해 상기 백플레인의 하면에 잔여 솔더들이 상기 배출로를 통해 외부로 배출되도록 하는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 레이저 조사부는 상기 흡입홀와 대응되는 위치에 통공홀이 형성되어 상기 흡입홀을 통과한 솔더들이 외부로 배출되도록 하는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 방법. - 기판의 상면에 R, G, B의 각 LED 소자와 능동 매트릭스(Active Matrix, AM) IC를 배치하여 몰딩하고, 상기 기판의 하면에 각 LED 소자와 구동 IC에 대응되는 패드가 위치된 LED 유닛;
상기 LED 유닛을 패키지 단위별로 절단하여 생성된 LED 패키지;
상면에 상기 LED 유닛의 패드와 대응되도록 복수 개의 비아홀이 형성되고, 하면에 솔더링 과정을 통해 상기 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더가 상기 비아홀마다 형성된 백플레인;
상기 LED 패키지를 LED 유닛 단위로 검사하여 불량 LED 유닛의 위치 정보를 산출하는 검사 장비;
상기 백플레인의 상부측에 기설정된 거리만큼 이격되어 설치되고, 상기 불량 LED 유닛의 위치 정보에 기초하여 상기 백플레인의 하면으로 레이저빔을 국부적으로 조사하여 상기 불량 LED 유닛에 대응되는 솔더들을 멜팅(melting)하는 레이저 조사부; 및
상기 불량 LED 유닛을 제거한 후 양품 LED 유닛을 상기 백플레인의 상면에서 상기 불량 LED 유닛이 제거된 위치에 결합하고, 상기 백플레인의 하면에서 솔더링 과정을 통해 상기 양품 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더를 형성하는 리페어 장비를 포함하는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 LED 유닛의 패드에는 핀 형태 또는 하측으로 갈수록 직경이 좁아지는 사다리꼴의 형태 중 어느 하나의 형태로 접속부가 형성되어 상기 비아홀에 삽입되는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 백플레인의 비아홀은 상기 접속부의 핀 형태 또는 사다리꼴 형태에 대응되는 모양으로 형성된 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 리페어 장비는,
상기 레이저 조사부와 상기 백플레인의 하면 사이에 멜팅된 솔더들을 외부로 배출하기 위해 하나 이상의 흡입홀이 형성된 흡입헤드를 설치하고, 상기 흡입홀에 흡입력을 제공하는 모터구동부를 포함하는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 흡입헤드는 투명 또는 반투명 재질로 형성되고, 상기 흡입홀은 상기 백플레인의 하면에 형성된 솔더와 대응되는 위치에 형성되는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 흡입 헤드의 양측으로 배출로가 형성되고, 상기 모터구동부의 흡입력에 의해 상기 백플레인의 하면에 잔여 솔더들이 상기 배출로를 통해 외부로 배출되도록 하는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 레이저 조사부는 상기 흡입홀와 대응되는 위치에 통공홀이 형성되어 상기 흡입홀을 통과한 솔더들이 외부로 배출되도록 하는 것인, 마이크로 LED 패키지의 리페어 장치. - 기판의 상면에 R, G, B의 각 LED 소자와 능동 매트릭스(Active Matrix, AM)구동 IC를 배치하여 몰딩하고, 상기 기판의 하면에 각 LED 소자와 구동 IC에 대응되는 패드가 위치된 LED 유닛;
상기 LED 유닛을 패키지 단위별로 절단하여 생성된 LED 패키지;
상면에 상기 LED 패키지가 실장되고, 각 LED 유닛의 패드와 대응되도록 복수 개의 비아홀이 형성되고, 하면에서 솔더링 과정을 통해 상기 각 LED 유닛의 패드에 결합되는 솔더가 비아홀마다 형성되는 백플레인을 포함하되,
상기 LED 패키지는 상기 비아홀에 삽입되는 접속부를 포함하는 것인, 마이크로 LED 구조체. - 제 19 항에 있어서,
상기 접속부는 핀 형태 또는 하측으로 갈수록 직경이 좁아지는 사다리꼴의 형태 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것인, 마이크로 LED 구조체. - 제 20 항에 있어서,
상기 백플레인의 비아홀은 상기 접속부의 핀 형태 또는 사다리꼴 형태에 대응되는 모양으로 형성된 것인, 마이크로 LED 구조체. - 제 19 항에 있어서,
상기 접속부가 상기 비아홀에 삽입된 이후에 상기 백플레인의 하면에서 솔더링 작업을 통해 상기 솔더를 형성하는 것인, 마이크로 LED 구조체.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190168482A KR102286348B1 (ko) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | 마이크로 led 패키지 구조 및 조립방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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