KR20230030385A - 전사 방식을 이용한 초소형 led 칩 리웍장치 및 리웍방법 - Google Patents

전사 방식을 이용한 초소형 led 칩 리웍장치 및 리웍방법 Download PDF

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Abstract

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치는, 기판 상의 제1 점착층에 의해 전사된 복수의 초소형 LED 칩 중 미스얼라인되거나 성능에 결함이 있는 불량 초소형 LED 칩을 제거하는 초소형 LED 칩 리웍장치에 있어서, 스틱(stick) 형상으로 되어 상기 스틱 형상의 저점에 제1 점착층보다 점착력이 강한 제2 점착층이 구비된 상태로 불량 초소형 LED 칩의 상면에 가압됨에 의해 제1 점착층 상에 부착된 불량 초소형 LED 칩을 제2 점착층으로 전사하여 제거하는 디태치 가압헤드; 및 상기 디태치 가압헤드를 기판 상에서 X, Y, Z축 방향으로 이동시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치 및 리웍방법 {Ultra-small LED chip rework apparatus using transfer method and rework method thereof}
본 발명은 초소형 LED 칩 리웍장치 및 리웍방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칩 본딩 공정간 경미한 진동이나 충격에 의해 미스얼라인(mis-align) 불량이 발생된 경우 전사 방식을 이용하여 불량 마이크로 LED 칩을 기판에서 신속하고 정확하게 제거할 수 있음은 물론, 상기 불량 마이크로 LED 칩이 제거된 자리에 다시 전사 방식을 이용하여 리웍용 마이크로 LED 칩을 기판에 신속하고 정확하게 부착함으로써 택 타임의 감소와 더불어 공정효율 및 정밀도가 대폭 향상된 전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치 및 리웍방법에 관한 것이다.
최근 수십에서 수백 μm 사이즈의 초소형 LED(light emitting diode)는 소형화, 경량화 및 저전력 소비 등 다양한 장점으로 인해 다양한 디스플레이용 광원으로 활용이 증가되고 있는 추세이다.
이러한 초소형 LED로는 100 μm 내지 300 μm의 칩 사이즈를 갖는 미니 LED와 5 μm 내지 100 μm의 칩 사이즈를 갖는 마이크로 LED로 칩 사이즈에 따라 구분될 수 있다.
상기 미니 LED의 경우 상기 마이크로 LED보다는 칩 사이즈가 상대적으로 커 LED 디스플레이의 직접 발광 화소보다는 주로 후면 발광에 의해 LCD 디스플레이의 화상을 표출하는 백라이트 유닛(Backlight unit)에 활용되고 있다.
반면, 마이크로 LED는 초소형화(집적화), 저전력화, 경량화가 필요한 광 응용 분야에 적용 가능해 차세대 초소형 LED 칩 소자로서 각광받을 것으로 예상되고 있으나, 상기 미니 LED 보다 칩 사이즈가 더욱 작아 LED 칩 하나하나가 개별적인 화소나 광원으로 이용될 수 있기 때문에 이러한 마이크로 LED를 가로/세로로 배열하여 직접 발광에 의해 화상을 표시하는 LED 디스플레이용 화소(pixel)로 이용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1은 일반적인 초소형 LED(미니 LED) 어레이의 구성을 보인 평면도이다.
상기 도 1을 참조하면, 통상 이러한 미니 LED를 백라이트 유닛에 적용할 때에는 하나 또는 둘 이상의 직렬 연결된 미니 LED 칩 그룹을 가로/세로로 배열하여 미니 LED 어레이를 형성하였다.
종래 미니 LED는, 기판(110) 상에 100 μm 내지 200 μm의 칩 사이즈를 갖는 미니 LED 칩(121, 122, 123, 124)이 복수로 직렬 연결된 미니 LED 칩 그룹(120)이 가로/세로로 배열된 미니 LED 어레이(100)가 제공된다.
상기 미니 LED의 경우 일반적으로 웨이퍼에 각 칩의 회로를 형성한 후, 다수 개의 개별 칩들로 분리하는 과정으로 진행된다.
이렇게 분리된 미니 LED 칩은 패키지 및 모듈 공정에서 여러 번의 전사 공정을 거쳐 기판에 전사 또는 실장된다.
종래 LED 칩의 전사 공정은 일반적으로 전사 테입(transfer tape) 또는 기판으로 전사하거나, 회로기판(예, 리지드 PCB 또는 플렉서블 PCB)에 직접 실장하는 방법으로 진행된다. 상기 종래 LED 칩의 전사 공정의 대표적인 유형으로 픽 앤 플레이스(pick & place) 타입의 전사장치가 있다.
이러한 픽 앤 플레이스(pick & place) 타입의 전사장치의 일례로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0008187호에는 각 LED 칩을 하나씩 집어서(pick up), 기판에 놓음으로써(place) 각 발광다이오드 칩을 기판으로 전사시키는 형태의 칩 전사 장치 및 전사 방법이 개시되어 있다.
한편, 대한민국 등록특허공보 제2130124호에는 헤드 구동부와 상기 헤드 구동부에 부착하는 실장용 헤드를 가지고, 시트에 첩부된 부품을 기판에 실장하는 실장 장치로서, 상기 실장용 헤드는 헤드체와, 상기 헤드체에 배치되어 상하로 왕복동하는 플런저와, 상기 헤드체에 고정되어 상기 플런저의 왕복 방향에서 상기 플런저를 관통하는 이젝터 핀(ejector pin)과, 상기 헤드체에 고정되어 상기 플런저를 이동시키는 솔레노이드를 구비하고, 상기 플런저는 가동 철심이며, 축부와 상기 축부의 선단측에 설치된 플랜지와 상기 축부로부터 끝을 가늘게 한 형상의 선단부와 상기 선단부의 정부(頂部)에 배치된 상기 축부로부터 끝을 가늘게 한 형상의 선단부 중 가장 가늘게 형성된 직경 형상의 부분 보다 더욱 직경 축소된 니플부를 가지고, 상기 축부와 상기 플랜지가 상기 헤드체의 내부에 배치되어 있음과 아울러 상기 선단부와 상기 니플부가 상기 헤드체로부터 돌출되어 있고, 상기 솔레노이드가 오프일 때 상기 헤드체로부터 상기 플런저가 가장 돌출된 상태가 되고, 상기 솔레노이드가 온일 때 상기 플런저가 상기 헤드 구동부의 방향으로 이동하여 상대적으로 상기 플런저로부터 상기 이젝터 핀이 돌출되는 이젝터 핀을 이용한 개별 전사방식의 실장장치가 개시되어 있다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제2130124호에는 반도체 디바이스들의 이송을 위한 장치로서, 제1 측면 및 제2 측면을 가진 웨이퍼 테이프를 유지하기 위한 제1 프레임 - 복수의 반도체 디바이스 다이들은 상기 웨이퍼 테이프의 제1 측면상에 배치됨 -; 제1 클램핑 부재 및 제2 클램핑 부재를 포함하는 제2 프레임 - 상기 제2 프레임은 회로 트레이스를 갖는 산출물 기판을 상기 제1 클램핑 부재와 제2 클램핑 부재 사이에 클램핑하고, 상기 제2 프레임은 상기 회로 트레이스가 상기 웨이퍼 테이프 상에서 상기 복수의 반도체 디바이스 다이들을 향해 배치되도록 상기 산출물 기판을 유지하도록 구성됨 -; 상기 웨이퍼 테이프의 제2 측면에 인접하여 배치된 바늘 - 상기 바늘의 길이는 상기 웨이퍼 테이프를 향한 방향으로 연장됨 -; 상기 바늘에 연결된 바늘 작동기 - 상기 바늘 작동기는, 상기 복수의 반도체 디바이스 다이들 중 하나의 반도체 디바이스 다이를 눌러 상기 산출물 기판 상의 회로 트레이스와 접촉되도록, 상기 바늘이 상기 웨이퍼 테이프의 제2 측면을 누르는 다이 이송 위치로 상기 바늘을 이동시킴 -; 및 상기 반도체 디바이스 다이를 상기 회로 트레이스에 부착하기 위해 상기 회로 트레이스에 에너지를 인가하도록, 상기 반도체 디바이스 다이가 상기 회로 트레이스에 접촉하는 상기 이송 위치에 대응하는 상기 산출물 기판의 부분으로 향해 있는 레이저를 포함하고, 상기 레이저는 이송 동작 동안 상기 레이저로부터의 에너지가 상기 산출물 기판 상에 직접 인가되도록 상기 장치 내에 배치되는 또 다른 예로서 이젝터 핀(바늘)을 이용한 개별 전사방식의 실장장치가 개시되어 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제2020-0109493호에는 반도체 칩을 전사하는 전사 장치에 있어서, 일면에 상기 반도체 칩이 탑재된 제 1 기재가 안착되는 스테이지; 상기 반도체 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 반도체 칩에 대응하는 부분을 밀어서 상기 반도체 칩을 상기 제 2 기재로 전사하는 누름 핀 모듈; 을 포함하고, 상기 누름 핀 모듈은, 상기 제 1 기재의 타면을 밀기 위한 누름 핀을 포함하는 누름 핀 유닛과, 상기 반도체 칩이 상기 제 2 기재로 전사될 때, 상기 누름 핀에 인가되는 하중을 조절하는 하중 조절 유닛을 포함하며, 상기 하중 조절 유닛은 VCM(VCM; voice coil motor) 고정자와 VCM 가동자를 포함하고, 상기 반도체 칩이 상기 제 2 기재로 전사될 때, 상기 누름 핀에 기설정된 하중 이상이 인가되면, 상기 VCM 가동자가 상기 누름 핀의 진행 방향과 반대 방향으로 이동하는 또 다른 예로서 이젝터 핀(바늘)을 이용한 개별 전사방식의 실장장치가 개시되어 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 개별 LED 칩을 하나씩 전사 또는 실장하는 픽 앤 플레이스(pick & place), 또는 이젝터 핀(ejector pin)을 이용한 개별 전사방식의 종래 기술들은 수백 ㎛ 이상의 LED 칩 공정용으로는 적용이 가능할지 모르겠으나, 칩 사이즈 및 칩 간의 간격이 5㎛ 내지 100㎛으로 나날이 미세화되어지는 마이크로 LED 칩 어레이의 경우, 칩 사이즈 및 칩 사이 간격 미세화로 픽 앤 플레이스 방식 또는 개별 전사방식으로는 대응이 어려운 문제점이 있었다.
한편, 마이크로 LED 디스플레이의 화면 크기가 나날이 대형화되는 추세를 감안하면 무수히 많은 미세 마이크로 LED 칩을 대면적 디스플레이에 일일이 신속하고 정확하게 전사해야 하나, 이 또한 종래 픽 앤 플레이스(pick & place), 또는 이젝터 핀(ejector pin)을 이용한 개별 전사방식으로는 기판 상에 미스얼라인(mis-align)없이 기판에 일일이 정확하게 전사 또는 실장하기란 현실적으로 적용에 한계점이 있었다.
또한, 종래 픽 앤 플레이스(pick & place), 또는 이젝터 핀(ejector pin)을 이용한 개별 전사방식의 기술을 이용하여 마이크로 LED 칩을 기판에 일일이 전사 또는 실장한다고 하더라도 전사공정 간 발생된 경미한 진동이나 충격 등에 의해 도 2에 도시된 것처럼 일부 초소형 LED 칩에 미스얼라인(mis-align) 불량이 발생될 소지가 컸었다.
그러나, 종래에는 이를 현장에서 조치할 수 있는 방안이 없어 반출 전 상기 기판을 불량 기판으로 빼서 회수하거나 불량 조치를 위해 별도의 리웍 공정을 거쳐야 하는 등 택 타임(tact time)의 증가는 물론, 공정효율 및 수율 저하가 야기되는 등 많은 문제점이 발생되었다.
국내 등록특허 제1937071호(2019.01.03. 등록) 국내 등록특허 제2130124호(2020.06.29. 등록) 국내 공개특허 제2020-0109493호(2020.09.23. 공개)
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 발명된 것으로, 칩 본딩 공정간 경미한 진동이나 충격에 의해 미스얼라인(mis-align) 불량이 발생된 경우 전사 방식을 이용하여 불량 마이크로 LED 칩을 기판에서 신속하고 정확하게 제거할 수 있음은 물론, 상기 불량 마이크로 LED 칩이 제거된 자리에 다시 전사 방식을 이용하여 리웍용 마이크로 LED 칩을 기판에 신속하고 정확하게 부착함으로써 택 타임의 감소와 더불어 공정효율 및 정밀도가 대폭 향상된 전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치는, 일 실시예에 따라, 기판 상의 제1 점착층에 의해 전사된 복수의 초소형 LED 칩 중 미스얼라인되거나 성능에 결함이 있는 불량 초소형 LED 칩을 제거하는 초소형 LED 칩 리웍장치에 있어서, 스틱(stick) 형상으로 되어 상기 스틱 형상의 저점에 제1 점착층보다 점착력이 강한 제2 점착층이 구비된 상태로 불량 초소형 LED 칩의 상면에 가압됨에 의해 제1 점착층 상에 부착된 불량 초소형 LED 칩을 제2 점착층으로 전사하여 제거하는 디태치 가압헤드; 및 상기 디태치 가압헤드를 기판 상에서 X, Y, Z축 방향으로 이동시키는 구동부;를 포함하여 구성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 디태치 가압헤드의 일측에는, 구동부에 의해 기판 상에서 X, Y, Z축 방향으로 이동되며, 스틱(stick) 형상으로 되어 스틱의 저점에 제1 점착층보다 점착력이 약한 제3 점착층이 구비되되, 상기 제3 점착층의 저면에는 리웍을 위한 정상 초소형 LED 칩이 부착된 상태로 준비되며, 디태치 가압헤드에 의해 제거된 불량 초소형 LED 칩의 제1 점착층 위에 가압됨에 의해 상기 제3 점착층에 부착된 정상 초소형 LED 칩을 제1 점착층으로 전사하여 복구하는 어태치 가압헤드;를 더 포함하여 구성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 구동부는, X, Y축 방향으로 디태치 가압헤드를 이동시키는 선형 이송유닛; 및 Z축 방향으로 디태치 가압헤드를 승하강시키는 업다운 구동유닛;을 포함하여 구성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 제2 점착층은, 수평방향에서 릴투릴(Reel-to-Reel) 이송되는 제1 전사필름의 일면에 형성된 상태로 디태치 가압헤드가 상기 제1 전사필름의 타면을 수직방향에서 선택적으로 눌러 가압한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 제3 점착층은 수평방향에서 릴투릴(Reel-to-Reel) 이송되는 제2 전사필름의 일면에 형성된 상태로 어태치 가압헤드가 제2 전사필름의 타면을 수직방향에서 선택적으로 눌러 가압한다.
한편, 본 발명에 따른 전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍방법은, (a) 기판 상의 제1 점착층에 전사된 리웍(rework) 대상인 불량 초소형 LED 칩 상방에 스틱(stick) 형상으로 되어 상기 스틱 형상의 저점에 제1 점착층보다 점착력이 강한 제2 점착층이 구비된 디태치 가압헤드가 이동하여 정위치되는 단계; (b) 디태치 가압헤드가 하강하여 제2 점착층이 상기 불량 초소형 LED 칩에 접촉된 상태로 눌러 가압하는 단계; (c) 디태치 가압헤드가 상승함에 따라 제1 점착층보다 점착력이 더 강한 제2 점착층으로 전사된 불량 초소형 LED 칩이 제1 점착층에서 분리되면서 제2 점착층에 부착된 상태로 디태치 가압헤드와 함께 상승하는 단계;를 포함하여 구성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 단계 c 이후에, (d) 스틱(stick) 형상으로 되어 스틱의 저점에 제1 점착층보다 점착력이 약한 제3 점착층이 구비되되, 상기 제3 점착층의 저면에 교체용 정상 초소형 LED 칩이 부착된 상태로 준비되는 어태치 가압헤드가 불량 초소형 LED 칩이 제거된 제1 점착층의 상방에 정위치되는 단계; (e) 상기 어태치 가압헤드가 하강하여 불량 초소형 LED 칩이 제거된 제1 점착층을 가압함에 따라 제3 점착층에 부착되어 있던 교체용 정상 초소형 LED 칩을 제1 점착층으로 전사하여 복구하는 단계; (f) 교체용 정상 초소형 LED 칩이 분리된 어태치 가압헤드가 다시 상승하여 원위치되는 단계;를 더 포함하여 구성된다.
상술한 바와 같은 본 발명은 전사필름의 저면과 기판의 상면에 도포된 점착층의 점착력 차이를 이용하여 마이크로 LED 칩을 기판에 신속하고 정확하게 전사할 수 있으므로 초소형 마이크로 LED 전사공정의 택 타임 감소와 더불어 공정효율이 대폭 향상되는 효과가 있다.
또한, 전사 공정간 경미한 진동이나 충격에 의해 미스얼라인(mis-align) 불량이 발생되더라도 상기 미스얼라인된 마이크로 LED 칩을 현장에서 즉시 리페어함으로써 종래 픽 앤 플레이스(pick & place), 또는 이젝터 핀(ejector pin)을 이용한 전사방식 대비 수율 및 생산성이 대폭 향상되는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 백라이트 유닛용 초소형 LED 칩 어레이의 구성을 보인 평면도
도 2는 종래 기판 상에 전사된 초소형 LED 칩 어레이의 모습을 확대하여 보인 평면도
도 3은 본 발명 전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치의 동작 상태도로서, (a)는 리웍 작업의 대상인 불량 초소형 LED 칩 상방에 디태치 가압헤드가 정위치된 상태, (b)는 디태치 가압헤드가 하강하여 불량 초소형 LED 칩을 가압하는 상태, (c)는 불량 초소형 LED 칩을 전사에 의해 제거한 디태치 가압헤드가 상승하는 상태, (d)는 제거된 불량 초소형 LED 칩 상방에 어태치 가압헤드가 정위치된 상태, (e)는 어태치 가압헤드가 하강하여 기판 상에 리웍용 정상 초소형 LED 칩을 전사에 의해 부착하는 상태, (f)는 정상 초소형 LED 칩을 기판 상에 부착한 후 어태치 가압헤드가 다시 상승한 상태
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 내지 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자,단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명 전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치의 동작 상태도로서, (a)는 리웍 작업의 대상인 불량 초소형 LED 칩 상방에 디태치 가압헤드가 정위치된 상태, (b)는 디태치 가압헤드가 하강하여 불량 초소형 LED 칩을 가압하는 상태, (c)는 불량 초소형 LED 칩을 전사에 의해 제거한 디태치 가압헤드가 상승하는 상태, (d)는 제거된 불량 초소형 LED 칩 상방에 어태치 가압헤드가 정위치된 상태, (e)는 어태치 가압헤드가 하강하여 기판 상에 리웍용 정상 초소형 LED 칩을 전사에 의해 부착하는 상태, (f)는 정상 초소형 LED 칩을 기판 상에 부착한 후 어태치 가압헤드가 다시 상승한 상태이다.
본 발명 전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치(300)는, 기판(S) 상의 제1 점착층(AL1)에 의해 전사된 복수의 초소형 LED 칩(NC) 중 미스얼라인되거나 성능에 결함이 있는 불량 초소형 LED 칩(FC)을 제거 및 교체하는 장치이다.
상기 기판(S) 상에 전사된 초소형 LED 칩(NC)은, 유연 기판(S) 상에 20㎛ × 40㎛ 사이즈를 갖는 다수의 초소형 LED 칩(NC)이 일정한 간격(예, 20㎛)을 두고 반복적으로 전사 방식에 의해 배치된 플렉서블 마이크로 LED 어레이일 수 있다. (도 2 참조)
상기 다수의 초소형 LED 칩(NC) 중에서 불량 초소형 LED 칩(FC)을 선택적으로 리웍{rework, 불량 LED 칩(FC)의 제거 및 정상 LED 칩(NC)으로 교체}하기 위해, 본 발명 리웍장치(300)는 스틱(stick) 형상으로 되어 스틱의 저점에 제1 점착층(AL1)보다 점착력이 강한 제2 점착층(AL2)이 구비된 상태로 불량 초소형 LED 칩(FC)의 상면에 가압됨에 의해 제1 점착층(AL1) 상에 부착된 상기 불량 초소형 LED 칩(FC)을 제2 점착층(AL2)으로 전사하여 제거하는 디태치 가압헤드(310)가 구비된다.
도 3a 내지 도 3f를 참조하면, 상기 제2 점착층(AL2)은 일 실시예에 따라, 수평방향에서 릴투릴(Reel-to-Reel) 이송되는 제1 전사필름(TF1)의 일면에 형성됨으로써, 즉 상기 제2 점착층(AL2)이 제1 전사필름(TF1)의 일면에 도포된 전사용 점착 테이프(Adhesive tape for transfer) 형태로 구현될 수 있다.
이 상태에서 디태치 가압헤드(310)가 상기 제1 전사필름(TF1)의 타면을 수직방향에서 선택적으로 눌러 가압함으로써 불량 초소형 LED 칩(FC)을 제2 점착층(AL2)으로 전사하여 제1 점착층(AL1) 상에서 제거하며, 이후 상기 제거를 마친 제1 전사필름(TF1)은 다음 디태치 전사 작업을 위해 수평방향에서 일정 거리만큼 한칸씩 릴투릴 이송될 수 있다.
또한, 상기 디태치 가압헤드(310)를 기판(S) 상에서 X, Y, Z축 방향으로 이동시키는 구동부(320)가 구비된다.
일 실시예에 따라, 상기 구동부(320)는, X, Y축 방향으로 평면상에서 디태치 가압헤드(310)를 이동시키는 선형 이송유닛(미도시) 및 Z축 방향으로 디태치 가압헤드(310)를 승하강시키는 업다운 구동유닛(미도시)으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 디태치 가압헤드(310)의 일측에는 어태치 가압헤드(330)가 구비된다.
상기 어태치 가압헤드(330)는, 구동부(320)에 의해 기판(S) 상에서 X, Y, Z축 방향으로 이동되며, 전체적으로 마이크로 사이즈의 스틱(stick) 형상으로 되어 상기 스틱 형상의 저점에 제1 점착층(AL1)보다 점착력이 약한 제3 점착층(AL3)이 구비된다.
이 때, 상기 제3 점착층(AL3)의 저면에는 리웍을 위한 교체용 정상 초소형 LED 칩(RC)이 부착된 상태로 준비되며, 디태치 가압헤드(310)에 의해 제거된 불량 초소형 LED 칩(FC)의 제1 점착층(AL1) 위에 가압됨에 의해 상기 제3 점착층(AL3)에 부착된 교체용 정상 초소형 LED 칩(RC)을 제1 점착층(AL1)으로 전사하여 복구한다.
도 3a 내지 도 3f를 참조하면, 상기 제3 점착층(AL3)은 일 실시예에 따라, 수평방향에서 릴투릴(Reel-to-Reel) 이송되는 제2 전사필름(TF2)의 일면에 형성됨으로써, 즉 상기 제3 점착층(AL3)이 제2 전사필름(TF2)의 일면에 도포된 전사용 점착 테이프(Adhesive tape for transfer) 형태로 구현될 수 있다.
이 상태에서 어태치 가압헤드(330)가 상기 제2 전사필름(TF2)의 타면을 수직방향에서 선택적으로 눌러 가압함으로써 교체용 정상 초소형 LED 칩(RC)을 제1 점착층(AL1)으로 전사하여 복구하며, 이후 상기 복구를 마친 제2 전사필름(TF2)은 다음 어태치 전사 작업을 위해 수평방향에서 일정 거리만큼 한칸씩 릴투릴 이송될 수 있다.
이 때, 일 실시예에 따라, 상기 기판(S)은 유연 플라스틱 기판일 수 있다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 기판(S)과 초소형 LED 칩 사이에 형성된 제1 점착층(AL1), 디태치 가압헤드(310)에 구비되는 제2 점착층(AL2) 및 어태치 가압헤드(330)에 구비되는 제3 점착층(AL3)은 여러 번 붙였다 뗐다 할 수 있는, 즉 반복적으로 탈부착이 가능한 점착제(粘着劑)일 수 있다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 제1 점착층(AL1), 제2 점착층(AL2) 및 제3 점착층(AL3)은 아트릴레이트나 실리콘에 에스테르고무, 페놀수지 등이 보조제로 사용되고, 이에 폴리이소부틸렌 등 저분자 물질이 첨가된 점착제일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
한편 다른 실시예에 따라, 상기 제1 점착층(AL1)은 열이나 에너지를 가함으로써 선택적으로 점착력 또는 접착력을 부여하는 핫멜트 방식의 점착제일 수 있다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 제1 점착층(AL1), 제2 점착층(AL2) 및 제3 점착층(AL3)은 액체 상태의 점착제를 디스펜서(dispenser) 장치에 의해 기판(S)의 상면 또는 디태치 가압헤드(310)나 어태치 가압헤드(330)의 저점에 각각 도포될 수 있다.
한편 다른 실시예에 따라, 상기 제1 점착층(AL1)은 전기 전도성 점착제일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 점착층(AL1)은 납(Pb)을 포함하지 않은 은, 금, 구리, 니켈, 팔라듐, 백금, 철, 텅스텐, 몰리브덴, 아연 또는 알루미늄과 같은 금속성 필러 또는 탄소나노튜브(carbon nanotubes), 그래핀(graphene), 그래파이트(graphite), 카본블랙(carbon black)과 같은 전도성 탄소 소재가 1종 이상 포함된 전기 전도성 점착제일 수 있다.
상기 금속성 필러의 경우, 융점이 납보다 높기 때문에 실장 공정에서 기능부품이 열 손상을 받을 우려가 있어 납을 포함하지 않는 접합체로서 150℃ 정도의 저온 접합이 가능한 전도성 접착제(conductive adhesives)일 수 있다.
보다 구체적으로, 상술한 고가의 전도성 필러가 낮은 함량으로 포함되었음에도 불구하고 그에 상응하는 전도도를 가지며 동시에 열적 또는 물리적 특성이 우수한 물질, 예를 들면 일차원 구조를 가지는 도전성 나노물질 즉, 메탈 나노와이어 또는 탄소나노튜브와 같은 물질을 사용하여 값비싼 전도성 필러의 함량을 줄이고 기계적 물성을 증가시킨 전도성 접착제일 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명 전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍방법을 단계별로 살펴보면 다음과 같다.
단계 (a)(도 3a 참조): 기판(S) 상의 제1 점착층(AL1)에 전사된 리웍(rework) 대상인 불량 초소형 LED 칩(RC) 상방에 스틱(stick) 형상으로 되어 상기 스틱 형상의 저점에 제1 점착층(AL1)보다 점착력이 강한 제2 점착층(AL2)이 구비된 디태치 가압헤드(310)가 이동하여 정위치된다.
이 때, 상기 불량 초소형 LED 칩(RC)의 선별 검사는 별도의 비전 유닛(미도시)에 의해 수행될 수 있다.
단계 (b)(도 3b 참조): 이어서, 디태치 가압헤드(310)가 불량 초소형 LED 칩(RC)로 하강하고, 이에 따라 상기 디태치 가압헤드(310)의 저점에 구비된 제2 점착층(AL2)이 상기 불량 초소형 LED 칩(FC)의 상면에 접촉된 상태로 가압된다.
단계 (c)(도 3c 참조): 상기 디태치 가압헤드(310)가 다시 상승함에 따라 제1 점착층(AL1)보다 점착력이 더 강한 제2 점착층(AL2)으로 전사된 불량 초소형 LED 칩(FC)이 제1 점착층(AL1)에서 분리되면서 제2 점착층(AL2)에 부착된 상태로 디태치 가압헤드(310)와 함께 상승된다.
즉, 불량 초소형 LED 칩(FC)이 제2 점착층(AL2)에 부착된 상태로 상승함에 따라 제1 점착층(AL1)에서 분리되어 제거되고, 이 때 기판(S)의 상면에는 제1 점착층(AL1)만 남게 된다.
단계 (d)(도 3d 참조): 계속해서, 상기 단계 c에서 불량 초소형 LED 칩(FC)이 제거된 제1 점착층(AL1)의 상방에는 어태치 가압헤드(330)가 위치된다.
상기 어태치 가압헤드(330)는, 앞서 살펴본 바와 같이 스틱(stick) 형상으로 되어 상기 스틱 형상의 저점에 제1 점착층(AL1)보다 점착력이 약한 제3 점착층(AL3)이 구비되며, 상기 제3 점착층(AL3)의 저면에 교체용 정상 초소형 LED 칩(RC)이 부착된 상태로 준비된다.
즉, 제거된 불량 초소형 LED 칩(FC)을 정상 초소형 LED 칩(RC)으로 교체하기 위해 이번에는 어태치 가압헤드(330)가 불량 초소형 LED 칩(FC)이 제거된 제1 점착층(AL1)의 상방에 정위치된다.
단계 (e)(도 3e 참조): 계속해서, 상기 어태치 가압헤드(330)가 하강하여 불량 초소형 LED 칩(FC)이 제거된 제1 점착층(AL1)을 눌러 가압함에 따라 어태치 가압헤드(330) 하단의 제3 점착층(AL2)에 부착되어 있던 교체용 정상 초소형 LED 칩(RC)가 상기 불량 초소형 LED 칩(FC)이 제거된 제1 점착층(AL1)으로 전사된다.
단계 (f)(도 3f 참조): 최종적으로, 상기 어태치 가압헤드(330)가 상승함에 따라 불량 초소형 LED 칩(FC)이 제거된 제1 점착층(AL1)에 부착된 교체용 정상 초소형 LED 칩(RC)만을 남겨둔 채로 어태치 가압헤드(330)는 상방으로 이동 및 원위치된다.
요약하면, 미스얼라인(misaligned)된 특정의 불량 초소형 LED 칩(FC)의 상방에 디태치 가압헤드(310)가 정위치된 후 하강하여 상기 불량 초소형 LED 칩(FC)의 상면에 디태치 가압헤드(310)의 제2 점착층(AL2)이 접촉되면서 가압된다.
이 상태에서는 제2 점착층(AL2)의 점착력이 제1 점착층(AL1)의 점착력보다 더 크기 때문에 상기 미스얼라인된 불량 초소형 LED 칩(FC)은 디태치 가압헤드(310)의 제2 점착층(AL2)으로 전사(부착)된 상태로 상기 디태치 가압헤드(310)와 함께 상승하면서 기판(S) 상에서 제거(분리)된다.
이어서, 상기 미스얼라인된 불량 초소형 LED 칩(FC)이 제거된 자리(제1 점착층의 상면)에 어태치 가압헤드(330)가 정위치된 후, 어태치 가압헤드가 하강하여 제3 점착층(AL3)에 부착되어 준비 중인 상태의 교체용 초소형 LED 칩(RC)을 상기 미스얼라인된 불량 초소형 LED 칩(FC)이 제거된 자리(제1 점착층의 상면)에 전사함으로써 LED 칩의 교체가 완료된다.
아울러 본 발명은 단지 앞서 기술된 일 실시예에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경할 때에도 동일한 효과를 창출할 수 있는 것이므로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 구성의 부가 및 삭제, 변형이 가능한 것임을 명시하는 바이다.
300 : (본 발명의) 리웍장치 310 : 디태치 가압헤드
320 : 구동부 330 : 어태치 가압헤드
TF1: 제1 전사필름 TF2: 제2 전사필름
AL1: 제1 점착층 AL2: 제2 점착층
AL3: 제3 점착층 S : 기판
NC : 정상 초소형 LED 칩 FC : 불량 초소형 LED 칩
RC : 교체용 정상 초소형 LED 칩

Claims (7)

  1. 기판 상의 제1 점착층에 의해 전사된 복수의 초소형 LED 칩 중 미스얼라인되거나 성능에 결함이 있는 불량 초소형 LED 칩을 제거하는 초소형 LED 칩 리웍장치에 있어서,
    스틱(stick) 형상으로 되어 상기 스틱 형상의 저점에 제1 점착층보다 점착력이 강한 제2 점착층이 구비된 상태로 불량 초소형 LED 칩의 상면에 가압됨에 의해 제1 점착층 상에 부착된 불량 초소형 LED 칩을 제2 점착층으로 전사하여 제거하는 디태치 가압헤드; 및
    상기 디태치 가압헤드를 기판 상에서 X, Y, Z축 방향으로 이동시키는 구동부;를 포함하는,
    전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디태치 가압헤드의 일측에는,
    구동부에 의해 기판 상에서 X, Y, Z축 방향으로 이동되며, 스틱(stick) 형상으로 되어 스틱의 저점에 제1 점착층보다 점착력이 약한 제3 점착층이 구비되되, 상기 제3 점착층의 저면에는 리웍을 위한 정상 초소형 LED 칩이 부착된 상태로 준비되며, 디태치 가압헤드에 의해 제거된 불량 초소형 LED 칩의 제1 점착층 위에 가압됨에 의해 상기 제3 점착층에 부착된 정상 초소형 LED 칩을 제1 점착층으로 전사하여 복구하는 어태치 가압헤드;를 더 포함하는,
    전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    X, Y축 방향으로 디태치 가압헤드를 이동시키는 선형 이송유닛; 및
    Z축 방향으로 디태치 가압헤드를 승하강시키는 업다운 구동유닛;을 포함하는,
    전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 점착층은, 수평방향에서 릴투릴(Reel-to-Reel) 이송되는 제1 전사필름의 일면에 형성된 상태로 디태치 가압헤드가 상기 제1 전사필름의 타면을 수직방향에서 선택적으로 눌러 가압하는 것을 특징으로 하는,
    전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제3 점착층은 수평방향에서 릴투릴(Reel-to-Reel) 이송되는 제2 전사필름의 일면에 형성된 상태로 어태치 가압헤드가 제2 전사필름의 타면을 수직방향에서 선택적으로 눌러 가압하는 것을 특징으로 하는,
    전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍장치.
  6. (a) 기판 상의 제1 점착층에 전사된 리웍(rework) 대상인 불량 초소형 LED 칩 상방에 스틱(stick) 형상으로 되어 상기 스틱 형상의 저점에 제1 점착층보다 점착력이 강한 제2 점착층이 구비된 디태치 가압헤드가 이동하여 정위치되는 단계;
    (b) 디태치 가압헤드가 하강하여 제2 점착층이 상기 불량 초소형 LED 칩에 접촉된 상태로 눌러 가압하는 단계;
    (c) 디태치 가압헤드가 상승함에 따라 제1 점착층보다 점착력이 더 강한 제2 점착층으로 전사된 불량 초소형 LED 칩이 제1 점착층에서 분리되면서 제2 점착층에 부착된 상태로 디태치 가압헤드와 함께 상승하는 단계;를 포함하는,
    전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 단계 c 이후에,
    (d) 스틱(stick) 형상으로 되어 스틱의 저점에 제1 점착층보다 점착력이 약한 제3 점착층이 구비되되, 상기 제3 점착층의 저면에 교체용 정상 초소형 LED 칩이 부착된 상태로 준비되는 어태치 가압헤드가 불량 초소형 LED 칩이 제거된 제1 점착층의 상방에 정위치되는 단계;
    (e) 상기 어태치 가압헤드가 하강하여 불량 초소형 LED 칩이 제거된 제1 점착층을 가압함에 따라 제3 점착층에 부착되어 있던 교체용 정상 초소형 LED 칩을 제1 점착층으로 전사하여 복구하는 단계;
    (f) 교체용 정상 초소형 LED 칩이 분리된 어태치 가압헤드가 다시 상승하여 원위치되는 단계;를 더 포함하는,
    전사 방식을 이용한 초소형 LED 칩 리웍방법.
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