KR20210128598A - 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치 - Google Patents

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Abstract

엘이디 칩 전사용 기판 합착장치가 개시된다. 본 발명에 따른 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치는, 타겟 기판을 척킹하는 척킹부가 마련되는 하부 챔버와 하부 챔버에 접면되어 내부공간에 진공분위기를 형성하고 타겟 기판으로 전달될 엘이디 칩이 부착된 캐리어 기판이 타겟 기판에 합착되도록 캐리어 기판을 타겟 기판으로 가압하는 합착 플레이트부가 마련되는 상부 챔버를 구비하는 기판 합착유닛과, 하부 챔버에 연결되며 캐리어 기판을 타겟 기판에 로딩하고 타겟 기판에 합착된 캐리어 기판을 가압하여 캐리어 기판을 타겟 기판에서 분리하는 로딩 겸용 분리유닛을 포함한다.

Description

엘이디 칩 전사용 기판 합착장치{Substrate bonding device}
본 발명은, 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치에 관한 것에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 복수개의 엘이디 칩을 기판에 대량으로 일시에 전달할 수 있는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치에 관한 것이다.
표시장치(Display Device)는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시장치, 플라즈마 표시장치, 유기발광 표시장치 등 여러 종류의 표시장치가 상용화되고 있다.
이와 같은 표시장치 중에서 액정 표시장치와 유기발광 표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화 등의 우수한 특성을 가지기 때문에 노트북 컴퓨터, 텔레비전, 태블릿 컴퓨터, 모니터, 스마트폰, 휴대용 표시기기, 휴대용 정보기기 등의 표시장치로 널리 사용되고 있는 실정이다.
한편, 최근에는 같은 사이즈에서 보다 넓은 화면을 제공하기 위하여 베젤(bezel)의 최소화, 다시 말해 베젤이 거의 없다는 의미의 제로 베젤(zero bezel)이 적용되는 타일형 표시장치에 대한 개발이 진행되고 있다.
도 1을 참조해서 타일형 표시장치(1)에 대해 간략하게 알아본다. 도 1을 참조하면, 타일형 표시장치(1)는 마이크로 LED 표시장치(100, Micro LED Display Device)로 적용될 수 있다.
이러한 타일형 표시장치(1)를 대면적으로 제작하고자 할 때는 단위 셀(unit cell)인 디스플레이용 타일(100)을 이웃되게 타일링(tiling)해서 제작할 수 있다. 디스플레이용 타일(100)을 이웃되게 타일링할 때는 디스플레이용 타일(100)의 간격을 최소화시켜야만 픽셀 피치(Pixel Pitch)와 같은 등간격의 타일 배치가 가능해져서 발광 영역의 공백을 없앨 수 있다. 따라서 제로 베젤의 구현이 가능해질 수 있다.
이러한 제로 베젤의 구현을 위하여 타일형 표시장치(1)를 형성하는 기판의 전면에 발광소자를 배치하는 한편, 후면에 드라이버 IC(Driver IC)를 배치하고, 이들을 배선, 예컨대 연성인쇄회로기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)과 같은 배선으로 연결하는 방식을 적용하고 있다.
하지만, 이와 같은 구조, 즉 기판의 전후면에 발광소자와 드라이버 IC를 각각 배치하고 이들을 연성인쇄회로기판(FPCB)과 같은 배선으로 연결하는 구조는 베젤을 다소 줄이는 데에 도움이 될 수는 있으나 배선 자체의 물리적인 두께로 인해 실질적으로 제로 베젤의 구현에는 어려움이 따른다.
특히, 최근에 연구되고 있는 마이크로 LED 표시장치(Micro LED Display Device)를 대면적으로 제작하려 하는 경우에는 단위 셀(unit cell, 이를 '디스플레이용 타일'이라 함)을 타일링(tiling)해서 제작하게 되는데, 이때 디스플레이용 타일 간의 간격을 최소화시켜야만 픽셀 피치(Pixel Pitch)와 같은 등간격의 타일 배치가 가능해져서 발광 영역의 공백을 없앨 수 있을 뿐만 아니라 이로 인해 제로 베젤을 구현할 수 있다.
상술한 디스플레이용 타일을 제작하기 위해 기판(TFT substrate)의 상면에 이방 전도성 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)이 부착되고 이방 전도성 필름 상에 복수의 엘이디 칩(LED chip)이 실장된다. 여기서, 이방 전도성 필름은 미세 도전 입자를 접착수지(일반적으로 열경화성)에 혼합시켜 필름(film) 상태로 만들어 한쪽 방향으로만 전기를 통하게 한 도전막을 말한다.
복수의 엘이디 칩은 칼라영상을 구현하기 위해 자체 발광하여 R(Red), G(Green), B(Blue) 화소를 형성한다.
상술한 디스플레이용 타일을 제작하기 위해 종래에는 복수의 엘이디 칩들 각각을 픽업장치(미도시)로 개별적으로 픽업하여 기판으로 전달하여 실장하였다.
그런데 이와 같이 복수의 엘이디 칩들을 개별적으로 픽업하여 기판으로 전달하는 종래의 방식은 각각의 엘이디 칩마다 이동되는 시간이 별도로 필요해 작업 시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0040166호, (2006.05.10.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 다수개의 엘이디 칩을 동시에 기판으로 전달하여 엘이디 칩을 기판으로 빠르게 전달할 수 있는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 타겟 기판을 척킹하는 척킹부가 마련되는 하부 챔버와, 상기 하부 챔버에 접면되어 내부공간에 진공분위기를 형성하고 상기 타겟 기판으로 전달될 엘이디 칩이 부착된 캐리어 기판이 상기 타겟 기판에 합착되도록 상기 캐리어 기판을 상기 타겟 기판으로 가압하는 합착 플레이트부가 마련되는 상부 챔버를 구비하는 기판 합착유닛; 및 상기 하부 챔버에 연결되며, 상기 캐리어 기판을 상기 타겟 기판에 로딩하고 상기 타겟 기판에 합착된 상기 캐리어 기판을 가압하여 상기 캐리어 기판을 상기 타겟 기판에서 분리하는 로딩 겸용 분리유닛을 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치가 제공될 수 있다.
상기 로딩 겸용 분리유닛은, 상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 로딩 겸용 분리모듈을 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 로딩 겸용 분리모듈은, 상기 척킹부를 중심으로 하여 상호 대칭되게 배치될 수 있다.
상기 로딩 겸용 분리모듈은, 상기 캐리어 기판을 지지하는 캐리어용 지그부; 상기 캐리어용 지그부에 연결되며, 상기 캐리어용 지그부를 세로방향으로 이동시키는 지그 업/다운(up/down) 이동부; 및 상기 지그 업/다운(up/down) 이동부에 연결되며, 상기 캐리어용 지그부를 상기 세로방향에 교차하는 가로방향으로 슬라이딩 이동시키는 지그 슬라이딩 이동부를 포함할 수 있다.
상기 캐리어용 지그부는, 상기 지그 업/다운(up/down) 이동부에 결합되는 세로 아암부; 및 상기 세로 아암부에 결합되며, 상기 캐리어 기판에 연결되는 가로 아암부를 포함할 수 있다.
상기 캐리어용 지그부에는, 상기 캐리어 기판을 상기 타겟 기판에서 분리하는 과정에서 상기 캐리어용 지그부에 인가되는 하중을 감지하는 로드셀(load cell)이 장착될 수 있다.
상기 가로 아암부는, 가로 아암부 본체; 및 상기 가로 아암부 본체의 말단부에 마련되며, 상기 캐리어 기판의 하부면을 지지하는 지지용 지지턱부를 포함할 수 있다.
상기 지그 업/다운(up/down) 이동부는, 상기 캐리어용 지그부가 연결되는 지그용 업/다운(up/down) 블록부; 상기 지그용 업/다운(up/down) 블록부가 결합되는 지그용 실린더 로드부; 및 상기 지그용 실린더 로드부가 슬라이딩 이동 가능하게 연결되며, 상기 지그용 실린더 로드부를 업/다운(up/down) 이동시키는 지그용 가압 실린더 본체부를 포함할 수 있다.
상기 지그 슬라이딩 이동부는, 상기 지그 업/다운(up/down) 이동부가 연결되는 지그용 슬라이딩 블록부; 및 상기 지그용 슬라이딩 블록부에 연결되며, 상기 지그용 슬라이딩 블록부를 상기 척킹부에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 지그용 슬라이딩 이동 구동부를 포함할 수 있다.
상기 지그용 슬라이딩 이동 구동부는, 상기 하부 챔버의 챔버벽을 관통하며, 일단부가 상기 지그용 슬라이딩 블록부에 결합되는 지그용 연결 샤프트부; 상기 지그용 연결 샤프트부의 타단부에 결합되는 지그용 연결 블록부; 상기 지그용 연결 블록부에 연결되며, 상기 지그용 연결 블록부의 이동을 가이드하는 지그용 연결 블록 가이드부; 및 상기 지그용 연결 블록부에 연결되며, 상기 지그용 연결 블록부를 이동시키는 지그용 동력 발생부를 포함할 수 있다.
상기 지그 슬라이딩 이동부는, 상기 하부 챔버에 지지되며, 상기 지그용 슬라이딩 블록부에 연결되어 상기 지그용 슬라이딩 블록부의 이동을 가이드하는 지그용 이동 가이드부를 더 포함할 수 있다.
상기 캐리어 기판과 상기 타겟 기판의 얼라인을 위해 상기 캐리어 기판의 상부 영역에서 상기 캐리어 기판에 형성된 캐리어용 마크과 상기 타겟 기판에 형성된 타켓용 마크를 촬상하는 비전부를 구비하는 촬상유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 촬상유닛은, 상기 비전부를 지지하며, 상기 비전부를 가로방향으로 슬라이딩 이동시키는 비전부용 이동부를 더 포함하며, 상기 비전부용 이동부는, 상기 비전부가 연결되는 촬상용 슬라이딩 블록부; 상기 촬상용 슬라이딩 블록부에 연결되어 상기 촬상용 슬라이딩 블록부의 이동을 가이드하는 촬상용 이동 가이드부; 및 상기 촬상용 슬라이딩 블록부에 연결되어 상기 촬상용 슬라이딩 블록부를 이동시키는 촬상용 슬라이딩 이동 구동부를 포함할 수 있다.
상기 기판 합착유닛은, 상기 척킹부를 상기 로딩 겸용 분리유닛에 지지된 상기 캐리어 기판에 대해 상대이동시키는 얼라인부를 포함할 수 있다.
상기 기판 합착유닛은, 상기 상부 챔버를 상기 하부 챔버에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 상부 챔버 이동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 복수의 엘이디 칩이 부착된 캐리어 기판과 타겟 기판을 합착시켜 엘이디 칩을 캐리어 기판에서 타겟 기판으로 전달하는 기판 합착유닛과, 캐리어 기판을 타겟 기판에 로딩하고 타겟 기판에 합착된 캐리어 기판을 가압하여 캐리어 기판을 타겟 기판에서 분리하는 로딩 겸용 분리유닛을 구비함으로써, 다수개의 엘이디 칩을 동시에 기판으로 전달하여 엘이디 칩을 기판으로 빠르게 전달할 수 있고, 그에 따라 생산성을 높일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 타일형 표시장치가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치에 의해 엘이디 칩을 전달받은 타겟 기판이 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치가 도시된 도면이다.
도 4는 도 3의 로딩 겸용 분리유닛이 도시된 도면이다.
도 5는 도 4의 로딩 겸용 분리모듈이 도시된 도면이다.
도 6은 도 3의 상부 챔버가 도시된 도면이다.
도 7은 도 3의 촬상유닛이 도시된 평면도이다.
도 8은 도 3의 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치에 의해 캐리어 기판과 타겟 기판의 합착과정에 대한 동작상태도이다.
도 9는 도 3의 캐리어 기판에 형성된 캐리어용 마크와 타겟 기판에 형성된 타켓용 마크가 도시된 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치에 의해 엘이디 칩을 전달받은 타겟 기판이 도시된 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치가 도시된 도면이며, 도 4는 도 3의 로딩 겸용 분리유닛이 도시된 도면이고, 도 5는 도 4의 로딩 겸용 분리모듈이 도시된 도면이며, 도 6은 도 3의 상부 챔버가 도시된 도면이고, 도 7은 도 3의 촬상유닛이 도시된 평면도이며, 도 8은 도 3의 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치에 의해 캐리어 기판과 타겟 기판의 합착과정에 대한 동작상태도이고, 도 9는 도 3의 캐리어 기판에 형성된 캐리어용 마크와 타겟 기판에 형성된 타켓용 마크가 도시된 도면이다.
도 2 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치는, 기판 합착유닛(110)과, 로딩 겸용 분리유닛(130)과, 포크유닛(미도시)과, 촬상유닛과, 제어유닛(미도시)을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 타겟 기판(TFT substrate)의 상면에는 이방 전도성 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)이 부착된다. 이러한 이방 전도성 필름 상에는 복수의 엘이디 칩(LED chip)이 실장된다.
도 2의 타겟 기판에 실장될 복수의 엘이디 칩들은 기판 합착유닛(110)에 의한 캐리어 기판과 타겟 기판의 합착 과정에서 캐리어 기판에서 타겟 기판으로 동시에 전달된다.
캐리어 기판의 하면에는 타겟 기판으로 전달될 엘이디 칩이 부착된다. 본 실시예에서 캐리어 기판은 투명한 유리 재질로 마련된다. 이러한 캐리어 기판의 표면에는 약간의 점착성이 있는 점착성 실리콘(PDMS)이 도포되어 캐리어 기판의 이송과정에서 엘이디 칩이 캐리어 기판에서 이탈되지 않는다.
여기서, 타겟 기판의 이방 전도성 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)의 점착력이 캐리어 기판의 표면에 도포된 점착성 실리콘(PDMS)보다 높아 캐리어 기판과 타겟 기판의 합착 후 분리되는 과정에서 엘이디 칩이 캐리어 기판에 그대로 남아있지 않고 타겟 기판으로 전달된다.
기판 합착유닛(110)은 캐리어 기판과 타겟 기판을 합착시킨다. 이러한 기판 합착유닛(110)은, 도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 타겟 기판을 척킹하는 척킹부(113)가 마련되는 하부 챔버(111)와, 하부 챔버(111)에 접면되어 내부공간에 진공분위기를 형성하고 캐리어 기판이 타겟 기판에 합착되도록 캐리어 기판을 타겟 기판으로 가압하는 합착 플레이트부(118)가 마련되는 상부 챔버(116)와, 척킹부(113)와 연결되며 척킹부(113)를 로딩 겸용 분리유닛(130)에 지지된 캐리어 기판에 대해 상대이동시키는 얼라인부(115)와, 상부 챔버(116)를 하부 챔버(111)에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 상부 챔버 이동부(119)를 포함한다.
하부 챔버(111)는, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상부가 개방된 박스(box) 타입으로 마련된다. 이러한 하부 챔버(111)에는 진공라인(미도시)이 마련된다. 진공라인(미도시)은 상부 챔버(116)가 다운(down) 동작되어 하부 챔버(111)에 접했을 때, 상부 챔버(116)의 내벽과 하부 챔버(111)의 내벽 사이의 내부공간을 진공으로 유지시키는 역할을 한다.
하부 챔버(111)의 내부에는 기판을 척킹하는 척킹부(113)가 마련된다. 도 4에서는 척킹부(113)에 상에 타겟 기판이 척킹된 상태를 도시하였다.
본 실시예에서 척킹부(113)는 정전척(ESC Chuck, 113a)과, 정전척(113a)을 지지하며 하부 챔버(111)에 형성된 얼라인용 관통공(111a)을 관통하여 얼라인부(115)에 결합되는 척킹용 지지봉(113b)을 포함한다.
정전척(113a)은 정전기의 힘을 사용해 타겟 기판을 고정시키는 역할을 한다. 이러한 정전척(113a)에는 각각 다수의 진공홀(suction hole, 미도시)이 형성된다. 편의상 진공홀에 대해서는 도시하지 않았는데, 이러한 진공홀은 진공압에 의해 타겟 기판을 척킹부(113)에 고정시키는 역할을 한다.
결과적으로, 본 실시예의 경우, 대기 상태에서는 척킹부(113)에 마련되는 진공홀의 진공압으로 타겟 기판을 척킹부(113)에 고정시키고, 진공 상태에서는 정전척(113a)의 정전기의 힘으로 타겟 기판을 척킹부(113)에 고정시킨다. 따라서 종전보다 타겟 기판을 척킹하는 효율이 높아질 수 있게 되고, 나아가 합착 공정 중 타겟 기판이 제자리에서 이탈되거나 비뚤어지는 현상을 예방할 수 있다.
척킹용 지지봉(113b)은 하부 챔버(111)의 하부벽에 형성된 얼라인용 관통공(111a)을 관통한다. 얼라인 과정에서 척킹용 지지봉(113b)의 이동이 얼라인용 관통공(111a)의 내주면에 간섭되지 않다록 얼라인용 관통공(111a)의 내경은 척킹용 지지봉(113b)의 외경보다 큰 크기를 가지는 형상으로 형성된다.
또한 도 3 내지 도 6에는 자세히 도시되지 않았지만 하부 챔버(111) 내부의 진공 분위기를 유지시키기 위해 밀봉부재(미도시)가 하부 챔버(111)의 하부 내벽과 정전척(113a)의 하부면에 결합된다. 이러한 밀봉부재(미도시)는 얼라인용 관통공(111a)을 감싸며 벨로우즈와 유사한 형상으로 마련됨으로써 길이가 가변 가능하여 정전척(113a)의 이동을 허용할 수 있다.
상부 챔버(116)는 하부가 개방된 박스 형상으로 마련된다. 이러한 상부 챔버(116)는, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하부 챔버(111)의 상부 영역에서 하부 챔버(111)에 대해 업/다운(up/down) 이동 가능하게 마련된다.
본 실시에서 상부 챔버(116)는 위치 고정된 하부 챔버(111)쪽으로 다운(down) 동작되면서 하부 챔버(111)와 접면된 후, 캐리어 기판과 타겟 기판에 대한 합착이 진행되도록 한다. 상호 접면된 상부 챔버(116)와 하부 챔버(111)의 내부 공간, 특히 척킹부(113) 주위의 공간은 진공이 유지된다.
이러한 상부 챔버(116)에는 캐리어 기판을 타겟 기판으로 가압하는 합착 플레이트부(118)가 마련된다.
상부 챔버 이동부(119)는 상부 챔버(116)를 하부 챔버(111)에 대해 접근 및 이격되는 방향(상하방향)으로 이동시킨다. 이러한 상부 챔버 이동부(119)는 가압 실린더(미도시) 등의 다양한 기구로 마련될 수 있다.
얼라인부(115)는 척킹부(113)의 척킹용 지지봉(113b)에 결합된다. 이러한 얼라인부(115)는 척킹부(113)를 이동시켜 로딩 겸용 분리유닛(130)에 지지된 캐리어 기판에 대해 타겟 기판을 상대이동시킨다.
아래서 자세히 설명하겠지만, 캐리어 기판이 타겟 기판에 합착되기 전에 촬상유닛(120)의 후술할 비전부(121)는 캐리어 기판이 로딩 겸용 분리유닛(130)에 지지되어 타겟 기판의 상부 영역에 위치된 상태에서 캐리어 기판과 타겟 기판의 영상정보를 획득하여 제어유닛(미도시)으로 전달한다. 이러한 영상정보를 전달받은 제어유닛(미도시)은 척킹부(113)를 이동시켜 캐리어 기판에 타겟 기판을 얼라인한다.
본 실시예에서 얼라인부(115)는 유브이더블유 스테이지(uvw stage)가 사용된다. 이러한 얼라인부(115)는 척킹부(113)를 제1축 방향(u)과 제1축 방향에 수직하는 제2축 방향(v)으로 이동시키며, 제1축 방향과 제2축 방향에 교차하는 제3축 방향(w)을 회전 축심으로 하여 회전시킨다.
한편, 포크유닛(미도시)은 캐리어 기판을 파지하여 로딩 겸용 분리유닛(130)으로 전달한다. 이러한 포크유닛(미도시)은 캐리어 기판을 파지하는 적어도 하나 이상의 핑거부(미도시)를 구비하는 핸드부(미도시)와, 핸드부(미도시)에 연결되며 핸드부(미도시)를 이동시키는 다관절 로봇부(미도시)를 포함한다. 핑거부(미도시) 각각에는 캐리어 기판을 진공 흡착하는 흡착홀(미도시)이 마련된다.
본 실시예의 포크유닛(미도시)은 상부 챔버(116)가 하부 챔버(111)의 상부 영역으로 이동된 상태에서 상부 챔버(116)와 하부 챔버(111)의 사이에 캐리어 기판을 이동시켜 캐리어 기판을 로딩 겸용 분리유닛(130)에 전달한다.
한편, 로딩 겸용 분리유닛(130)은 하부 챔버(111)에 연결된다. 이러한 로딩 겸용 분리유닛(130)은 캐리어 기판을 타겟 기판 상에 로딩한다. 또한, 로딩 겸용 분리유닛(130)은 캐리어 기판과 타겟 기판의 합착 후 캐리어 기판을 타겟 기판에서 이격되는 방향으로 가압하여 캐리어 기판을 타겟 기판에서 분리한다.
로딩 겸용 분리유닛(130)은 상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 로딩 겸용 분리모듈(150, 160, 170)을 포함한다. 이러한 로딩 겸용 분리모듈(150, 160, 170)은 척킹부(113)를 중심으로 하여 상호 대칭되게 배치되며 상호 독립적으로 동작한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치는, 척킹부(113)를 중심으로 하여 상호 대칭되게 배치되어 독립적으로 작동되는 로딩 겸용 분리모듈(150, 160, 170)을 구비함으로써, 캐리어 기판을 타겟 기판에서 분리 시 도 8(d)에 도시된 바와 같이 캐리어 기판의 일측 가장자리 영역부터 상승시켜 캐리어 기판과 타겟 기판과의 급작스러운 분리를 방지할 수 있고, 그에 따라 분리과정에서 엘이디 칩이 캐리어 기판을 따라 이동하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 로딩 겸용 분리모듈(150, 160, 170)은, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판을 지지하는 캐리어용 지그부(150)와, 캐리어용 지그부(150)에 연결되며 캐리어용 지그부(150)를 세로방향으로 이동시키는 지그 업/다운(up/down) 이동부(160)와, 지그 업/다운(up/down) 이동부(160)에 연결되며 캐리어용 지그부(150)를 세로방향에 교차하는 가로방향으로 슬라이딩 이동시키는 지그 슬라이딩 이동부(170)를 포함한다.
캐리어용 지그부(150)는 캐리어 기판을 지지한다. 이러한 캐리어용 지그부(150)는, 지그 업/다운(up/down) 이동부(160)에 결합되는 세로 아암부(151)와, 세로 아암부(151)에 결합되며 캐리어 기판에 연결되는 가로 아암부(153)를 포함한다. 본 실시예에서 세로 아암부(151)는 세로 방향으로 연장된 바아 형상으로 마련된다.
가로 아암부(153)는 세로 아암부(151)에 착탈 가능하게 결합된다. 이러한 가로 아암부(153)에는 캐리어 기판이 지지된다. 가로 아암부(153)는 가로 아암부 본체(153a)와, 가로 아암부 본체(153a)의 말단부에 마련되며 캐리어 기판의 하부면을 지지하는 지지용 지지턱부(153b)를 포함한다.
가로 아암부 본체(153a)는 가로 방향으로 연장된 바아 형상으로 마련된다. 지지용 지지턱부(153b)는, 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 가로 아암부 본체(153a)의 말단부에서 돌출되어 마련된다. 이러한 지지용 지지턱부(153b)는 캐리어 기판의 하부면을 지지한다.
가로 아암부(153)에는 캐리어 기판을 타겟 기판에서 분리하는 과정에서 가로 아암부(153)에 인가되는 하중을 감지하는 로드 셀(load cell, 미도시)이 장착된다. 본 실시예에서 로드 셀(미도시)은 지지용 지지턱부(153b)에 장착될 수 있다.
로드 셀은 제어유닛(미도시)에 전기적으로 연결되어 가로 아암부(153)에 인가되는 하중에 대한 정보를 제어유닛(미도시)에 전달한다.
캐리어 기판을 타겟 기판에서 분리하는 초기단계에서 도 8(d)에 도시된 바와 같이 캐리어 기판의 일측 가장자리 영역부터 상승한다. 이러한 캐리어 기판의 일측 가장자리 영역부터 상승은 일측 캐리어용 지그부(150)의 상승에 의해 이루어지는데, 제어유닛(미도시)은 로드 셀(미도시)에서 획득한 하중에 대한 정보에 따라 캐리어용 지그부(150)의 상승속도를 조절함으로써, 캐리어 기판이 타겟 기판에서 갑작스럽게 분리되는 것을 방지할 수 있다.
지그 업/다운(up/down) 이동부(160)는 캐리어용 지그부(150)에 연결된다. 이러한 지그 업/다운(up/down) 이동부(160)는 캐리어용 지그부(150)를 세로방향(Y축 방향)으로 이동시킨다.
본 실시예에 따른 지그 업/다운(up/down) 이동부(160)는, 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 캐리어용 지그부(150)가 연결되는 지그용 업/다운(up/down) 블록부(161)와, 지그용 업/다운(up/down) 블록부(161)가 결합되는 지그용 실린더 로드부(163)와, 지그용 실린더 로드부(163)가 슬라이딩 이동 가능하게 연결되며 지그용 실린더 로드부(163)를 업/다운(up/down) 이동시키는 지그용 가압 실린더 본체부(165)를 포함한다.
지그용 업/다운(up/down) 블록부(161)에는, 도 4 및 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 캐리어용 지그부(150)의 세로 아암부(151)가 결합된다. 본 실시에에서 지그용 업/다운(up/down) 블록부(161)는 'ㄱ'자 형상으로 마련되는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며 지그용 업/다운(up/down) 블록부(161)는 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
지그용 실린더 로드부(163)는, 도 4 및 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 지그용 실린더 로드부(163)에 슬라이딩 이동 가능하게 연결된다. 이러한 지그용 실린더 로드부(163)는 지그용 가압 실린더 본체부(165)에 대해 세로방향(Y축 방향)으로 상대이동 된다.
지그용 가압 실린더 본체부(165)는 지그용 실린더 로드부(163)를 세로방향(Y축 방향)으로 업/다운(up/down) 이동시킨다.
이와 같이 본 실시예에 따른 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치는, 캐리어 기판을 지지한 캐리어용 지그부(150)를 세로방향으로 업/다운(up/down) 이동시키는 지그 업/다운(up/down) 이동부(160)를 구비함으로써, 캐리어 기판과 타겟 기판의 합착을 위해 캐리어 기판을 타겟 기판의 상면에 안정적으로 로딩할 수 있으며, 타겟 기판에 합착된 캐리어 기판을 가압하여 타겟 기판에서 분리시킬 수 있다.
지그 슬라이딩 이동부(170)는 지그 업/다운(up/down) 이동부(160)에 연결된다. 이러한 지그 슬라이딩 이동부(170)는 캐리어용 지그부(150)를 세로방향에 교차하는 가로방향(X축 방향)으로 슬라이딩 이동시킨다.
본 실시예에서 지그 슬라이딩 이동부(170)는, 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 지그 업/다운(up/down) 이동부(160)가 연결되는 지그용 슬라이딩 블록부(171)와, 지그용 슬라이딩 블록부(171)에 연결되며 지그용 슬라이딩 블록부(171)를 척킹부(113)에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 지그용 슬라이딩 이동 구동부(173)를 포함한다.
지그용 슬라이딩 이동 구동부(173)는, 하부 챔버(111)의 챔버벽을 관통하며 일단부가 지그용 슬라이딩 블록부(171)에 결합되는 지그용 연결 샤프트부(173a)와, 지그용 연결 샤프트부(173a)의 타단부에 결합되는 지그용 연결 블록부(173b)와, 지그용 연결 블록부(173b)에 연결되며, 지그용 연결 블록부(173b)의 이동을 가이드하는 지그용 연결 블록 가이드부(173c)와, 지그용 연결 블록부(173b)에 연결되며 지그용 연결 블록부(173b)를 이동시키는 지그용 동력 발생부(미도시)와, 하부 챔버(111)에 지지되며 지그용 슬라이딩 블록부(171)에 연결되어 지그용 슬라이딩 블록부(171)의 이동을 가이드하는 지그용 이동 가이드부(175)를 포함한다.
본 실시예에서 지그용 연결 샤프트부(173a)는 길이가 긴 봉 형상으로 마련된다. 이러한 지그용 연결 샤프트부(173a)는 하부 챔버(111)의 챔버벽을 관통하며 지그용 연결 샤프트부(173a)의 외주면은 하부 챔버(111)의 챔버벽에 슬라이딩 이동 가능하게 연결된다.
도 4 및 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 지그용 연결 샤프트부(173a)의 일단부는 지그용 슬라이딩 블록부(171)에 결합되고 타단부는 지그용 연결 블록부(173b)에 결합된다.
지그용 연결 블록 가이드부(173c)는 지그용 연결 블록부(173b)에 연결된다. 이러한 지그용 연결 블록 가이드부(173c)는 지그용 연결 블록부(173b)의 슬라이딩 이동을 가이드한다.
연결 블록용 동력 발생부(미도시)는 지그용 연결 블록부(173b)에 연결된다. 이러한 연결 블록용 동력 발생부(미도시)는 지그용 연결 블록부(173b)를 이동시킨다. 본 실시예에서 연결 블록용 동력 발생부(미도시)는 서보모터 또는 전동액츄에이터 등으로 마련될 수 있다.
지그용 이동 가이드부(175)는 하부 챔버(111)에 지지된다. 이러한 지그용 이동 가이드부(175)는 지그용 슬라이딩 블록부(171)에 연결되어 지그용 슬라이딩 블록부(171)의 슬라이딩 이동을 가이드한다.
지그용 동력 발생부(미도시)는 지그용 연결 블록부(173b)에 연결된다. 이러한 지그용 동력 발생부(미도시)는지그용 연결 블록부(173b)를 이동시킨다. 본 실시예에서 지그용 동력 발생부(미도시)는 서보모터 또는 전동액츄에이터 등으로 마련될 수 있다.
한편, 촬상유닛(120)은 캐리어 기판과 타겟 기판의 얼라인을 위해 캐리어 기판의 상부 영역에서 캐리어 기판과 타겟 기판을 촬상한다. 이러한 촬상유닛(120)은, 캐리어 기판에 형성된 캐리어용 마크(CM)와 타겟 기판에 형성된 타켓용 마크(TM)를 촬상하는 비전부(121)와, 비전부(121)를 지지하며 비전부(121)를 가로방향으로 슬라이딩 이동시키는 비전부용 이동부(123)를 포함한다.
비전부(121)는 도 7에 도시된 바와 같이 4개로 마련되어 상호 이격되어 배치된다. 상술한 바와 같이 캐리어 기판은 투명한 유리기판으로 마련됨으로써, 비전부(121)는 캐리어 기판의 상부 영역에서 캐리어용 마크(CM)와 타켓용 마크(TM) 모두를 촬상할 수 있다.
본 실시예에서 캐리어용 마크(CM)는 도 9(a)와 같은 형상이고 타켓용 마크(TM)는 도 9(b)와 같은 형상이다. 도 9(c)는 캐리어용 마크(CM)와 타켓용 마크(TM)가 얼라인된 상태이다. 즉, 비전부(121)의 영상정보에 따라 얼라인부(115)가 타겟 기판을 이동시켜 캐리어용 마크(CM)와 타켓용 마크(TM)를 얼라인하며 이러한 캐리어용 마크(CM)와 타켓용 마크(TM)가 얼라인된 상태가 캐리어용 기판과 타겟 기판이 얼라인된 상태이다.
비전부용 이동부(123)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 비전부(121)가 연결되는 촬상용 슬라이딩 블록부(123a)와, 촬상용 슬라이딩 블록부(123a)에 연결되어 촬상용 슬라이딩 블록부(123a)의 이동을 가이드하는 촬상용 이동 가이드부(미도시)와, 촬상용 슬라이딩 블록부(123a)에 연결되어 촬상용 슬라이딩 블록부(123a)를 이동시키는 촬상용 슬라이딩 이동 구동부(123b)를 포함한다.
본 실시예에서 촬상용 슬라이딩 이동 구동부(123b)는, 촬상용 슬라이딩 블록부(123a)에 결합된 이동너트(미도시), 이동너트(미동시)에 치합된 볼 스크류(미도시)와, 볼 스크류(미도시)에 연결되어 볼 스크류를(미도시) 회전시키는 구동모터(123c)를 포함한다.
제어유닛(미도시)은 촬상유닛(120), 기판 합착유닛(110) 및 로딩 겸용 분리유닛(130)에 전기적으로 연결되어 촬상유닛(120), 기판 합착유닛(110) 및 로딩 겸용 분리유닛(130)을 제어한다.
이하에서 본 실시예에 따른 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치의 동작을 도 2 내지 도 9를 참고하여 도 8을 위주로 설명한다.
먼저 캐리어기판이 포크유닛(미도시)으로부터 로딩 겸용 분리유닛(130)으로 전달된다. 이후, 도 8(a)에 도시된 바와 같이 비전부(121)가 캐리어 기판의 상부에서 캐리어용 마크(CM)와 타켓용 마크(TM)를 촬상하며 제어유닛(미도시)의 제어신호에 따라 얼라인부(115)가 작동하여 캐리어 기판에 타겟 기판을 얼라인한다.
다음, 도 8(b)에 도시된 바와 같이 로딩 겸용 분리유닛(130)이 얼라인된 캐리어 기판을 타겟 기판에 안착시킨다.
이후, 상부 챔버(116)가 하강하여 캐리어 기판과 타겟 기판이 합착된다. 이때, 합착 플레이트부(118)가 캐리어 기판을 타겟 기판으로 가압함으로써, 캐리어 기판과 타겟 기판 사이의 기포가 제거된다.
다음, 상부 챔버(116)가 상승하고 로딩 겸용 분리유닛(130)의 가로 아암부(153)가 캐리어 기판에 연결된다.(도 8(c) 참조)
이후, 도 8(d)에 도시된 바와 같이 일측 가로 아암부(153)만이 상승하여 캐리어 기판이 일측 가장자리 영역에서부터 타겟 기판으로부터 분리된다.
다음, 도 8(e)에 도시된 바와 같이 양측 가로 아암부(153) 모두가 상승하여 캐리어 기판이 타겟 기판에서 완전히 분리시킨다. 이때 도 8(e)에 도시된 바와 같이 캐리어 기판에 부착되었던 엘이디 칩이 타겟 기판으로 전달된 것을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치는, 복수의 엘이디 칩이 부착된 캐리어 기판과 타겟 기판을 합착시켜 엘이디 칩을 캐리어 기판에서 타겟 기판으로 전달하는 기판 합착유닛(110)과, 캐리어 기판을 타겟 기판에 로딩하고 타겟 기판에 합착된 캐리어 기판을 가압하여 캐리어 기판을 타겟 기판에서 분리하는 로딩 겸용 분리유닛(130)을 구비함으로써, 다수개의 엘이디 칩을 동시에 기판으로 전달하여 엘이디 칩을 기판으로 빠르게 전달할 수 있고, 그에 따라 생산성을 높일 수 있는 이점이 있다.
이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110: 기판 합착유닛 111: 하부 챔버
113: 척킹부 115: 얼라인부
116: 상부 챔버 118: 합착 플레이트부
119: 상부 챔버 이동부 120: 촬상유닛
121: 비전부 123: 비전부용 이동부
123a: 촬상용 슬라이딩 블록부
123b: 촬상용 슬라이딩 이동 구동부
130: 로딩 겸용 분리유닛 150: 캐리어용 지그부
151: 세로 아암부 153: 가로 아암부
153a: 가로 아암부 본체 153b: 지지용 지지턱부
160: 지그 업/다운(up/down) 이동부
161: 지그용 업/다운(up/down) 블록부
163: 지그용 실린더 로드부 165: 지그용 가압 실린더 본체부
170: 지그 슬라이딩 이동부 171: 지그용 슬라이딩 블록부
173: 지그용 슬라이딩 이동 구동부 173a: 지그용 연결 샤프트부
173b: 지그용 연결 블록부 173c: 지그용 연결 블록 가이드부
175: 지그용 이동 가이드부 CM: 캐리어용 마크
TM: 타켓용 마크

Claims (15)

  1. 타겟 기판을 척킹하는 척킹부가 마련되는 하부 챔버와, 상기 하부 챔버에 접면되어 내부공간에 진공분위기를 형성하고 상기 타겟 기판으로 전달될 엘이디 칩이 부착된 캐리어 기판이 상기 타겟 기판에 합착되도록 상기 캐리어 기판을 상기 타겟 기판으로 가압하는 합착 플레이트부가 마련되는 상부 챔버를 구비하는 기판 합착유닛; 및
    상기 하부 챔버에 연결되며, 상기 캐리어 기판을 상기 타겟 기판에 로딩하고 상기 타겟 기판에 합착된 상기 캐리어 기판을 가압하여 상기 캐리어 기판을 상기 타겟 기판에서 분리하는 로딩 겸용 분리유닛을 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로딩 겸용 분리유닛은,
    상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 로딩 겸용 분리모듈을 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로딩 겸용 분리모듈은,
    상기 척킹부를 중심으로 하여 상호 대칭되게 배치되는 것을 특징으로 하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 로딩 겸용 분리모듈은,
    상기 캐리어 기판을 지지하는 캐리어용 지그부;
    상기 캐리어용 지그부에 연결되며, 상기 캐리어용 지그부를 세로방향으로 이동시키는 지그 업/다운(up/down) 이동부; 및
    상기 지그 업/다운(up/down) 이동부에 연결되며, 상기 캐리어용 지그부를 상기 세로방향에 교차하는 가로방향으로 슬라이딩 이동시키는 지그 슬라이딩 이동부를 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캐리어용 지그부는,
    상기 지그 업/다운(up/down) 이동부에 결합되는 세로 아암부; 및
    상기 세로 아암부에 결합되며, 상기 캐리어 기판에 연결되는 가로 아암부를 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 캐리어용 지그부에는, 상기 캐리어 기판을 상기 타겟 기판에서 분리하는 과정에서 상기 캐리어용 지그부에 인가되는 하중을 감지하는 로드셀(load cell)이 장착되는 것을 특징으로 하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 가로 아암부는,
    가로 아암부 본체; 및
    상기 가로 아암부 본체의 말단부에 마련되며, 상기 캐리어 기판의 하부면을 지지하는 지지용 지지턱부를 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 지그 업/다운(up/down) 이동부는,
    상기 캐리어용 지그부가 연결되는 지그용 업/다운(up/down) 블록부;
    상기 지그용 업/다운(up/down) 블록부가 결합되는 지그용 실린더 로드부; 및
    상기 지그용 실린더 로드부가 슬라이딩 이동 가능하게 연결되며, 상기 지그용 실린더 로드부를 업/다운(up/down) 이동시키는 지그용 가압 실린더 본체부를 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 지그 슬라이딩 이동부는,
    상기 지그 업/다운(up/down) 이동부가 연결되는 지그용 슬라이딩 블록부; 및
    상기 지그용 슬라이딩 블록부에 연결되며, 상기 지그용 슬라이딩 블록부를 상기 척킹부에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 지그용 슬라이딩 이동 구동부를 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지그용 슬라이딩 이동 구동부는,
    상기 하부 챔버의 챔버벽을 관통하며, 일단부가 상기 지그용 슬라이딩 블록부에 결합되는 지그용 연결 샤프트부;
    상기 지그용 연결 샤프트부의 타단부에 결합되는 지그용 연결 블록부;
    상기 지그용 연결 블록부에 연결되며, 상기 지그용 연결 블록부의 이동을 가이드하는 지그용 연결 블록 가이드부; 및
    상기 지그용 연결 블록부에 연결되며, 상기 지그용 연결 블록부를 이동시키는 지그용 동력 발생부를 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  11. 제9에 있어서,
    상기 지그 슬라이딩 이동부는,
    상기 하부 챔버에 지지되며, 상기 지그용 슬라이딩 블록부에 연결되어 상기 지그용 슬라이딩 블록부의 이동을 가이드하는 지그용 이동 가이드부를 더 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 기판과 상기 타겟 기판의 얼라인을 위해 상기 캐리어 기판의 상부 영역에서 상기 캐리어 기판에 형성된 캐리어용 마크과 상기 타겟 기판에 형성된 타켓용 마크를 촬상하는 비전부를 구비하는 촬상유닛을 더 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 촬상유닛은,
    상기 비전부를 지지하며, 상기 비전부를 가로방향으로 슬라이딩 이동시키는 비전부용 이동부를 더 포함하며,
    상기 비전부용 이동부는,
    상기 비전부가 연결되는 촬상용 슬라이딩 블록부;
    상기 촬상용 슬라이딩 블록부에 연결되어 상기 촬상용 슬라이딩 블록부의 이동을 가이드하는 촬상용 이동 가이드부; 및
    상기 촬상용 슬라이딩 블록부에 연결되어 상기 촬상용 슬라이딩 블록부를 이동시키는 촬상용 슬라이딩 이동 구동부를 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 기판 합착유닛은,
    상기 척킹부를 상기 로딩 겸용 분리유닛에 지지된 상기 캐리어 기판에 대해 상대이동시키는 얼라인부를 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 기판 합착유닛은,
    상기 상부 챔버를 상기 하부 챔버에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 상부 챔버 이동부를 더 포함하는 엘이디 칩 전사용 기판 합착장치.
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