KR20230037584A - 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치 - Google Patents

마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치 Download PDF

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Abstract

마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치는 적어도 하나의 칩이 배치된 서브스트레이트가 안착되는 스테이지 유닛; 서브스트레이트 위에 접착 필름이 위치되도록 점착 필름이 안착되는 필름 스테이지; 점착 필름의 하면에 칩이 부착되도록 점착 필름을 가압하는 핀을 갖는 헤드; 헤드를 이동시키는 헤드 구동기를 포함한다.

Description

마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치
본 발명은 마이크로 엘이디 디스플레이를 제조할 수 있는 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liguid Crystal Display)와 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
그러나, LCD의 경우, 빠르지 않은 반응 시간과, 플렉서블의 구현이 어렵다는 문제점이 존재하고, AMOLED의 경우, 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않다는 취약점이 존재한다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광 소자를 이용하여 디스플레이(즉, 엘이디 디스플레이)를 구현하여, 상기의 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다. 이러한 발광 다이오드는 필라멘트 기반의 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전력 소모, 우수한 초기 구동 특성, 및 높은 진동 저항 등의 다양한 장점을 갖는다.
한편, 최근에는 일반 발광 다이오드(LED) 칩 보다 길이가 10분의 1, 면적은 100분의 1 정도인 10 ~ 100 마이크로미터(μm) 크기의 마이크로 엘이디(μLED)가 점차 증대되고 있다.
이러한 마이크로 엘이디(μLED)는 기존　LED에 비해 반응 속도가 빠르고, 낮은 전력, 높은 휘도를 지원하며, 디스플레이에 적용할 경우 휘어질 때 깨지지 않는 장점을 갖는다.
상기 마이크로 엘이디(μLED)를 적용한 디스플레이의 경우 마이크로 엘이디를 기판 또는 인터포저(interposer)에 전사한 후 마이크로 엘이디의 발광을 테스트하는 발광 검사를 행할 수 있고, 오작동되는 마이크로 엘이디가 있으면, 리페어 공정을 실시한다.
마이크로 엘이디 중 불량 칩(이하 '불량 칩'이라 칭함)은 전사에 의한 불량(칩 파손, 위치정밀도 불량 등), 특성 불량(동작 전압, 전류, 파워 등) 등이 있다.
마이크로 엘이디 디스플레이의 제조 공정은 불량 칩을 검사하기 위한 검사 공정을 포함할 수 있다. 검사 공정은 전사 이상 유무 및 칩 외관 이상 유무에 대한 검사 및 계측을 진행하는 검사와, 기판에 전사된 칩의 특성 검사를 위해 점등 검사를 포함할 수 있다.
마이크로 엘이디를 제조하는 도중에 불량 칩을 제거하는 리페어 공정을 실시할 수 있다.
리페어 공정의 일 예는 기판에 메인영역의 칩과 Redundancy영역의 칩을 함께 전사한 상태에서, 검사를 통해 불량으로 판정된 메인영역의 칩을 전극과 단락 시키고, Redundancy 영역에 전사된 양품의 칩을 전극에 연결하여, Redundancy영역에 전사된 양품의 칩으로 불량으로 판정된 칩을 대체하게 할 수 있다.
그러나, 이러한 리페어 공정은 메인영역의 칩과 Redundancy 영역의 칩이 모두 불량 칩일 경우, 해당 화소를 정상 칩으로 대체할 방법이 없고, Redundancy 영역의 칩 추가로 인해, 원가가 상승되는 단점이 있다.
리페어 공정의 다른 예는 불량 칩을 제거하는 불량 칩 제거 공정과, 제거된 불량 칩을 대신할 새로운 칩을 재 전사하는 재 전사 공정을 포함할 수 있고, 이 경우, Redundancy영역의 칩을 메인영역의 칩과 함께 전사하는 경우 보다, 원가가 절감되고, 신뢰성 높은 마이크로 엘이디 디스플레이를 제조할 수 있다.
본 실시 예의 목적은 서브스트레이트의 불량 칩이 점착 필름에 의해 신뢰성 높게 제거될 수 있는 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치를 제공하는데 있다.
본 실시 예에 따른 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치는 적어도 하나의 칩이 배치된 서브스트레이트가 안착되는 스테이지 유닛; 서브스트레이트 위에 접착 필름이 위치되도록 점착 필름이 안착되는 필름 스테이지; 점착 필름의 하면에 칩이 부착되도록 점착 필름을 가압하는 핀을 갖는 헤드; 헤드를 이동시키는 헤드 구동기를 포함한다.
마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치는 스테이지 유닛과 필름 스테이지을 지지하는 베이스를 더 포함할 수 있다.
스테이지 유닛은 서브스트레이트가 안착되는 서브스트레이트 안착바디를 포함할 수 있다. 서브스트레이트 안착바디는 투명 또는 반투명할 수 있다.
스테이지 유닛에는 서브스트레이트를 흡착하는 흡착 라인이 형성될 수 있다.
필름 스테이지는 점착 필름이 올려지는 안착 바디와, 점착 필름이 올려지는 이너 링과, 이너 링과 함께 상기 점착 필름을 잡는 아우터 링을 포함할 수 있다.
필름 스테이지는 상기 이너 링과 안착 바디 중 적어도 하나를 승강시키는 승강기구를 더 포함할 수 있다.
헤드 구동기는 헤드를 X,Y,Z축 이동시킬 수 있다.
헤드 구동기는 핀을 틸팅 시키는 틸팅기구를 포함할 수 있다.
마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치는 핀의 하단과 점착 필름 사이의 거리 또는 핀의 하단과 서브스트레이트 사이의 거리를 측정하는 센서를 포함할 수 있다.
칩은 서브스트레이트에 복수개 제공될 수 있다. 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치는 복수개 칩 중 불량인 칩의 위치를 센싱하는 상부 비젼을 더 포함할 수 있다.
마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치는 스테이지 유닛을 통해 상기 핀을 모니터링하는 하부 비젼을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 필름 스테이지에 안착된 점착 필름이 핀에 의해 가압되어 서브스트레이트 위의 불량 칩과 접촉될 수 있고, 핀의 상승시 점착 필름은 불량 칩을 서브스트레이트과 분리시킬 수 있다. 핀의 이동시, 점착 필름은 다수의 불량 칩을 순차적으로 서브스트레이트에서 분리시킬 수 있고, 다수의 불량 칩을 서브스트레이트와 분리시키는 공정수와 시간은 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이다.
도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 8의 수직형 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 10은 본 실시예에 따른 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정이 개략적으로 도시된 도이다.
도 11은 불량 칩을 리페어하는 다른 예가 도시된 도이다.
도 12는 불량 칩을 리페어하는 또 다른 예가 도시된 도이다.
도 13은 도 10에 도시된 핀이 하강되었을 때 점착 필름의 상태가 확대 도시로 도이다.
도 14은 본 실시예에 따른 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치가 도시된 도이다.
도 15는 도 14에 도시된 스테이지 및 필름 스테이지가 도시된 사시도이다.
도 16은 도 14에 도시된 칩 제거 장치의 일부 절결 사시도이다.
도 17은 도 14에 도시된 필름 스테이지에 의해 점착 필름이 고정되고, 점착 필름의 텐션이 조절되는 과정이 도시된 도이다.
도 18은 본 실시예에 따른 헤드 및 헤드 구동기가 도시된 사시도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 디스플레이(flexible display)를 이용하여 표시될 수 있다.
디스플레이의 일 예는 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 구부러질 수 있는, 비틀어질 수 있는, 접힐 수 있는, 말려질 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 기존의 평판 디스플레이의 디스플레이 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나, 구부리거나, 접을 수 있거나 말 수 있는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 플렉서블 디스플레이가 될 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이가 휘어지지 않는 상태(예를 들어, 무한대의 곡률반경을 가지는 상태, 이하 제1상태라 한다)에서는 상기 플렉서블 디스플레이의 디스플레이 영역이 평면이 된다. 상기 제1상태에서 외력에 의하여 휘어진 상태(예를 들어, 유한의 곡률반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 상기 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 도시와 같이, 상기 제2상태에서 표시되는 정보는 곡면상에 출력되는 시각 정보가 될 수 있다.
디스플레이의 시각 정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다. 상기 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미한다.
상기 디스플레이의 단위 화소는 반도체 발광 소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자의 일 종류로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 예시한다. 상기 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 이를 통하여 상기 제2상태에서도 단위 화소의 역할을 할 수 있게 된다.
이하, 상기 발광 다이오드를 이용하여 구현된 디스플레이에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이며, 도 4는 도 3a의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이고, 도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
상기 디스플레이 장치(100)는 기판(110), 제1전극(120), 전도성 접착층(130), 제2전극(140) 및 복수의 반도체 발광 소자(150)를 포함한다.
기판(110)의 일 예는 플렉서블 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 기판(110)은 유리나 폴리이미드(PI, Polyimide)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면, 예를 들어 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등 어느 것이라도 사용될 수 있다. 또한, 상기 기판(110)은 투명한 재질 또는 불투명한 재질 어느 것이나 될 수 있다.
상기 기판(110)은 제1전극(120)이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(120)은 기판(110) 상에 위치할 수 있다.
도시에 의하면, 절연층(160)은 제1전극(120)이 위치한 기판(110) 상에 배치될 수 있으며, 상기 절연층(160)에는 보조전극(170)이 위치할 수 있다. 이 경우에, 상기 기판(110)에 절연층(160)이 적층된 상태가 하나의 배선기판이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연층(160)은 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로, 상기 기판(110)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수 있다.
보조전극(170)은 제1전극(120)과 반도체 발광 소자(150)를 전기적으로 연결하는 전극으로서, 절연층(160) 상에 위치하고, 제1전극(120)의 위치에 대응하여 배치된다. 예를 들어, 보조전극(170)은 닷(dot) 형태이며, 절연층(160)을 관통하는 전극홀(171)에 의하여 제1전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극홀(171)은 비아 홀에 도전물질이 채워짐에 의하여 형성될 수 있다.
본 도면들을 참조하면, 절연층(160)의 일면에는 전도성 접착층(130)이 형성되나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연층(160)과 전도성 접착층(130)의 사이에 특정 기능을 수행하는 레이어가 형성되거나, 절연층(160)이 없이 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조도 가능하다. 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조에서는 전도성 접착층(130)이 절연층의 역할을 할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(130)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(130)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.
이러한 예로서, 전도성 접착층(130)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 상기 전도성 접착층(130)은 두께를 관통하는 Z 방향으로는 전기적 상호 연결을 허용하나, 수평적인 X-Y 방향으로는 전기절연성을 가지는 레이어로서 구성될 수 있다. 따라서 상기 전도성 접착층(130)은 Z축 전도층으로 명명될 수 있다(다만, 이하 '전도성 접착층'이라 한다).
상기 이방성 전도성 필름은 이방성 전도매질(anisotropic conductive medium)이 절연성 베이스부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 이방성 전도매질에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이하, 상기 이방성 전도성 필름에는 열 및 압력이 가해지는 것으로 설명하나, 상기 이방성 전도성 필름이 부분적으로 전도성을 가지기 위하여 다른 방법도 가능하다. 이러한 방법은, 예를 들어 상기 열 및 압력 중 어느 하나만이 가해지거나 UV 경화 등이 될 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도매질은 예를 들어, 도전볼이나 전도성 입자가 될 수 있다. 도시에 의하면, 본 예시에서 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정부분만 도전볼에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이방성 전도성 필름은 전도성 물질의 코어가 폴리머 재질의 절연막에 의하여 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있으며, 이 경우에 열 및 압력이 가해진 부분이 절연막이 파괴되면서 코어에 의하여 도전성을 가지게 된다. 이때, 코어의 형태는 변형되어 필름의 두께방향으로 서로 접촉하는 층을 이룰 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 열 및 압력은 이방성 전도성 필름에 전체적으로 가해지며, 이방성 전도성 필름에 의하여 접착되는 상대물의 높이차에 의하여 Z축 방향의 전기적 연결이 부분적으로 형성된다.
다른 예로서, 이방성 전도성 필름은 절연 코어에 전도성 물질이 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있다. 이 경우에는 열 및 압력이 가해진 부분이 전도성 물질이 변형되어(눌러 붙어서) 필름의 두께방향으로 전도성을 가지게 된다. 또 다른 예로서, 전도성 물질이 Z축 방향으로 절연성 베이스 부재를 관통하여 필름의 두께방향으로 전도성을 가지는 형태도 가능하다. 이 경우에, 전도성 물질은 뽀족한 단부를 가질 수 있다.
도시에 의하면, 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재의 일면에 삽입된 형태로 구성되는 고정배열 이방성 전도성 필름(fixed array ACF)이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연성 베이스부재는 접착성을 가지는 물질로 형성되며, 도전볼은 상기 절연성 베이스부재의 바닥부분에 집중적으로 배치되며, 상기 베이스부재에서 열 및 압력이 가해지면 상기 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직방향으로 전도성을 가지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 이방성 전도성 필름은 절연성 베이스부재에 도전볼이 랜덤하게 혼입된 형태나, 복수의 층으로 구성되며 어느 한 층에 도전볼이 배치되는 형태(double-ACF) 등이 모두 가능하다.
이방성 전도 페이스트는 페이스트와 도전볼의 결합형태로서, 절연성 및 접착성의 베이스 물질에 도전볼이 혼합된 페이스트가 될 수 있다. 또한, 전도성 입자를 함유한 솔루션은 전도성 particle 혹은 nano 입자를 함유한 형태의 솔루션이 될 수 있다.
다시 도면을 참조하면, 제2전극(140)은 보조전극(170)과 이격하여 절연층(160)에 위치한다. 즉, 상기 전도성 접착층(130)은 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치하는 절연층(160) 상에 배치된다.
절연층(160)에 보조전극(170)과 제2전극(140)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(130)을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(150)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(150)는 제1전극(120) 및 제2전극(140)과 전기적으로 연결된다.
도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광 소자는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광 소자는 p형 전극(156), p형 전극(156)이 형성되는 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154) 상에 형성된 n형 반도체층(153) 및 n형 반도체층(153) 상에서 p형 전극(156)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(156)은 보조전극(170)과 전도성 접착층(130)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, n형 전극(152)은 제2전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 보조전극(170)은 일방향으로 길게 형성되어, 하나의 보조전극이 복수의 반도체 발광 소자(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 보조전극을 중심으로 좌우의 반도체 발광 소자들의 p형 전극들이 하나의 보조전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 열 및 압력에 의하여 전도성 접착층(130)의 내부로 반도체 발광 소자(150)가 압입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150)의 p형 전극(156)과 보조전극(170) 사이의 부분과, 반도체 발광 소자(150)의 n형 전극(152)과 제2전극(140) 사이의 부분에서만 전도성을 가지게 되고, 나머지 부분에서는 반도체 발광 소자의 압입이 없어 전도성을 가지지 않게 된다. 이와 같이, 전도성 접착층(130)은 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 사이 및 반도체 발광 소자(150)와 제2전극(140) 사이를 상호 결합시켜줄 뿐만 아니라 전기적 연결까지 형성시킨다.
또한, 복수의 반도체 발광 소자(150)는 발광 소자 어레이(array)를 구성하며, 발광 소자 어레이에는 형광체층(180)이 형성된다.
발광 소자 어레이는 자체 휘도값이 상이한 복수의 반도체 발광 소자들을 포함할 수 있다. 각각의 반도체 발광 소자(150)는 단위 화소를 구성하며, 제1전극(120)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1전극(120)은 복수 개일 수 있고, 반도체 발광 소자들은 예컨대 수 열로 배치되며, 각 열의 반도체 발광 소자들은 상기 복수 개의 제1전극 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자들이 플립 칩 형태로 접속되므로, 투명 유전체 기판에 성장시킨 반도체 발광 소자들을 이용할 수 있다. 또한, 상기 반도체 발광 소자들은 예컨대 질화물 반도체 발광 소자일 수 있다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광 소자(150)의 사이에 격벽(190)이 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(190)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 전도성 접착층(130)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(150)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(190)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에, 상기 격벽(190)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다. 화이트 절연체의 격벽을 이용할 경우 반사성을 높이는 효과가 있을 수 있고, 블랙 절연체의 격벽을 이용할 경우, 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)를 증가시킬 수 있다.
형광체층(180)은 반도체 발광 소자(150)의 외면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자고, 형광체층(180)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(180)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(181) 또는 녹색 형광체(182)가 될 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(181)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(182)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(120)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(120)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제2전극(140)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광 소자(150)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들을 구현할 수 있다.
또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체층들의 사이에는 블랙 매트릭스(191)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(191)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 각각의 반도체 발광 소자(150)는 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 청색을 비롯한 다양한 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다.
이 경우, 반도체 발광 소자(150)는 각각 단위 화소(sub-pixel)를 이루기 위하여 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자일 수 있다. 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자(R, G, B)가 교대로 배치되고, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자에 의하여 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 단위 화소들이 하나의 화소(pixel)를 이루며, 이를 통하여 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 반도체 발광 소자는 황색 형광체층이 개별 소자마다 구비된 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는, 단위 화소를 이루기 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비될 수 있다. 또한, 이러한 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 이용하여 단위 화소를 이룰 수 있다.
도 5c를 참조하면, 자외선 발광 소자(UV) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비되는 구조도 가능하다. 이와 같이, 반도체 발광 소자는 가시광선뿐만 아니라 자외선(UV)까지 전영역에 사용가능하며, 자외선(UV)이 상부 형광체의 여기원(excitation source)으로 사용가능한 반도체 발광 소자의 형태로 확장될 수 있다.
본 예시를 다시 살펴보면, 반도체 발광 소자(150)는 전도성 접착층(130) 상에 위치되어, 디스플레이 장치에서 단위 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 화소를 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(150)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
또한, 한 변의 길이가 10㎛인 정사각형의 반도체 발광 소자(150)를 단위 화소로 이용하여도 디스플레이 장치를 이루기 위한 충분한 밝기가 나타난다. 따라서, 단위 화소의 크기가 한 변이 600㎛, 나머지 한변이 300㎛인 직사각형 화소인 경우를 예로 들면, 반도체 발광 소자의 거리가 상대적으로 충분히 크게 된다. 따라서, 이러한 경우, HD화질 이상의 고화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 된다.
상기에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 새로운 형태의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 상기 제조방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
본 도면을 참조하면, 먼저, 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치된 절연층(160) 상에 전도성 접착층(130)을 형성한다. 제1기판(110)에 절연층(160)이 적층되어 하나의 기판(또는 배선기판)을 형성하며, 상기 배선기판에는 제1전극(120), 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(120)과 제2전극(140)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(110) 및 절연층(160)은 각각 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(160)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.
다음에, 보조전극(170) 및 제2전극(140)들의 위치에 대응하고, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광 소자(150)가 위치된 제2기판(112)을 상기 반도체 발광 소자(150)가 보조전극(170) 및 제2전극(140)와 대향하도록 배치한다.
이 경우에, 제2기판(112)은 반도체 발광 소자(150)를 성장시키는 성장 기판으로서, 사파이어(spire) 기판 또는 실리콘(silicon) 기판이 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자는 웨이퍼(wafer) 단위로 형성될 때, 디스플레이 장치를 이룰 수 있는 간격 및 크기를 가지도록 함으로써, 디스플레이 장치에 효과적으로 이용될 수 있다.
그 다음에, 배선기판과 제2기판(112)을 열압착한다. 예를 들어, 배선기판과 제2기판(112)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판과 제2기판(112)은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 및 제2전극(140)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광 소자(150)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광 소자(150)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
그 다음에, 상기 제2기판(112)을 제거한다. 예를 들어, 제2기판(112)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
마지막으로, 상기 제2기판(112)을 제거하여 반도체 발광 소자들(150)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광 소자(150)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 반도체 발광 소자(150)의 일면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광 소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다.
이상에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법이나 구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 수직형 구조에 대하여 설명한다.
또한, 이하 설명되는 변형예 또는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 기판(210), 제1전극(220), 전도성 접착층(230), 제2전극(240) 및 복수의 반도체 발광 소자(250)를 포함한다.
기판(210)은 제1전극(220)이 배치되는 배선기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다.
제1전극(220)은 기판(210) 상에 위치하며, 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(220)은 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
전도성 접착층(230)은 제1전극(220)이 위치하는 기판(210)상에 형성된다. 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치와 같이, 전도성 접착층(230)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시 예에서도 이방성 전도성 필름에 의하여 전도성 접착층(230)이 구현되는 경우를 예시한다.
기판(210) 상에 제1전극(220)이 위치하는 상태에서 이방성 전도성 필름을 위치시킨 후에, 반도체 발광 소자(250)를 열 및 압력을 가하여 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(250)가 제1전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 반도체 발광 소자(250)는 제1전극(220) 상에 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전기적 연결은 전술한 바와 같이, 이방성 전도성 필름에서 열 및 압력이 가해지면 부분적으로 두께방향으로 전도성을 가지기 때문에 생성된다. 따라서, 이방성 전도성 필름에서는 두께방향으로 전도성을 가지는 부분과 전도성을 가지지 않는 부분으로 구획된다.
또한, 이방성 전도성 필름은 접착 성분을 함유하기 때문에, 전도성 접착층(230)은 반도체 발광 소자(250)와 제1전극(220) 사이에서 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합까지 구현한다.
이와 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(250)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자(250)는 수직형 구조가 될 수 있다.
수직형 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 수직형 반도체 발광 소자(250)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(240)이 위치한다.
도 9를 참조하면, 이러한 수직형 반도체 발광 소자는 p형 전극(256), p형 전극(256) 상에 형성된 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층(254), 활성층(254)상에 형성된 n형 반도체층(253) 및 n형 반도체층(253) 상에 형성된 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(256)은 제1전극(220)과 전도성 접착층(230)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(252)은 후술하는 제2전극(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(250)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다시 도 8을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(250)의 일면에는 형광체층(280)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(250)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자(251)이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 형광체층(280)이 구비될 수 있다. 이 경우에, 형광체층(280)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(281) 및 녹색 형광체(282) 일 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(281)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(282)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치에서 전술한 바와 같이, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
다시 본 실시예를 살펴보면, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치하고, 반도체 발광 소자들(250)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 반도체 발광 소자들(250)은 복수의 열로 배치되고, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250)의 열들 사이에 위치할 수 있다.
개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250) 사이의 거리가 충분히 크기 때문에 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치될 수 있다.
제2전극(240)은 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있으며, 제1전극과 상호 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)는 제2전극(240)에서 돌출된 연결 전극에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 전극이 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 될 수 있다. 예를 들어, n형 전극은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성되며, 상기 제2전극은 인쇄 또는 증착에 의하여 오믹 전극의 적어도 일부를 덮게 된다. 이를 통하여 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 상에 위치될 수 있다. 경우에 따라, 반도체 발광 소자(250)가 형성된 기판(210) 상에 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 투명 절연층이 형성된 후에 제2전극(240)을 위치시킬 경우, 상기 제2전극(240)은 투명 절연층 상에 위치하게 된다. 또한, 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 또는 투명 절연층에 이격되어 형성될 수도 있다.
만약 반도체 발광 소자(250) 상에 제2전극(240)을 위치시키기 위하여는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 사용한다면, ITO 물질은 n형 반도체층과는 접착성이 좋지 않은 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 발광 소자(250) 사이에 제2전극(240)을 위치시킴으로써, ITO와 같은 투명 전극을 사용하지 않아도 되는 이점이 있다. 따라서, 투명한 재료 선택에 구속되지 않고, n형 반도체층과 접착성이 좋은 전도성 물질을 수평 전극으로 사용하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 위치할 수 있다. 즉, 개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250)를 격리시키기 위하여 수직형 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 배치될 수 있다. 이 경우, 격벽(290)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 상기 전도성 접착층(230)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(250)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(290)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로서, 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 격벽(290)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다.
만일 제2전극(240)이 반도체 발광 소자(250) 사이의 전도성 접착층(230) 상에 바로 위치된 경우, 격벽(290)은 수직형 반도체 발광 소자(250) 및 제2전극(240)의 사이사이에 위치될 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자(250)를 이용하여 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있고, 반도체 발광 소자(250)의 거리가 상대적으로 충분히 크게 되어 제2전극(240)을 반도체 발광 소자(250) 사이에 위치시킬 수 있고, HD 화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 도시에 의하면, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체 사이에는 블랙 매트릭스(291)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(291)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
상기 설명과 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자에 의하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이루는 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
한편, 상기와 같은 디스플레이 장치의 예들은 마이크로미터(μm) 크기의 엘이디를 적용한 마이크로 엘이디 디스플레이일 수 있다.
마이크로 엘이디 디스플레이의 제조 공정은 반도체 발광소자(150)(250)를 구성하는 칩을 인터포저(미도시)를 이용하여 기판(110)(210)으로 옮기는 공정을 포함할 수 있다. 칩들은 정상 칩과 불량 칩을 포함할 수 있고, 이하, 칩 중에서 정상 칩은 도면 부호 301를 병기하고, 불량 칩은 도면 부호 302를 병기한다.
마이크로 엘이디 디스플레이의 제조 공정은 인터포저에 놓인 칩들 중 불량 칩(302)을 제거하는 리페이 공정을 포함할 수 있다. 또한, 마이크로 엘이디 디스플레이의 제조 공정은 기판(110)(210)으로 ?グ保? 칩들 중 불량 칩(302)을 제거하는 리페이 공정을 포함할 수 있다.
이하, 인터포저와 기판(110)(210)에 대해서, 서브스트레이트로 통칭하고, 도면 부호 300를 병기한다.
리페어 공정은 후술하는 칩 제거장치(칩 제거 장비)에 의해 행해질 수 있고, 이하, 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치에 대해 설명한다.
도 10은 본 실시예에 따른 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정이 개략적으로 도시된 도이고, 도 11은 불량 칩을 리페어하는 다른 예가 도시된 도이며, 도 12는 불량 칩을 리페어하는 또 다른 예가 도시된 도이다.
도 10의 (a)는 서브스트레이트(300) 위에 점착 필름(310)과 핀(320)이 위치할 때의 도이다. 서브스트레이트(300) 위에 정상 칩(301)과 불량 칩(302; 제거 대상 칩)이 함께 전사될 수 있고, 점착 필름(310)은 서브스트레이트(300) 위에 서브스트레이트(300)와 이격되게 위치될 수 있으며, 점착 필름(310)의 위에 핀(320)이 위치될 수 있다. 핀(320)은 점착 필름(310)을 사이에 두고 제거 대상 칩(302) 위에 위치되게 정렬될 수 있다.
도 10의 (b)는 도 10의 (a)에 도시된 핀(320)이 하강된 도이다. 핀(320)은 점착 필름(310)의 일부(311)를 가압할 수 있고, 점착 필름(310) 중 핀(320)에 의해 가압된 부분(311)은 제거 대상 칩(302)을 향해 변형되어 제거 대상 칩(302)과 접촉될 수 있다.
도 10의 (c)는 도 10의 (b)에 도시된 핀(320)이 상승된 도이다. 핀(320)의 상승시 점착 필름(310) 중 핀(320)에 의해 가압되었던 부분(311)은 복원될 수 있고, 제거 대상 칩(302)은 점착 필름(310)에 부착된 상태에서 점착 필름(310)과 함께 상승되어 서브스트레이트(300)와 분리될 수 있다.
점착 필름(310)과 칩(302)의 점착력은 서브스트레이트(300)와 칩(302)의 점착력 보다 클 수 있다. 점착 필름(310)은 큰 점착력을 가진 필름를 사용될 수 있다.
칩(301)(302)과 서브스트레이트(300)의 점착력에 따라 점착 필름(310)의 종류를 변경될 수 있다.
불량 칩(302)를 점착 필름(310)에 옮겨진 후, 핀(320)은 서브스트레이트(300)에 전사되어 있는 다른 불량 칩(302)의 위로 이동될 수 있고, 도 10의 (a), (b), (c)에 도시된 동작을 반복할 수 있다.
즉, 점착 필름(310)에는 서브스트레이트(300)에 전사되어 있던 다수의 불량 칩(302)이 옮겨질 수 있다.
한편, 도 11에 도시된 리페어 공정의 예는 핀(320')이 불량 칩(302)을 직접 분리시키는 경우이고, 이 경우, 핀(320')의 하단에 불량 칩(302)이 부착되는 점착 물질(321)이 구비될 수 있다.
점착 물질(321)은 핀(320')이 불량 칩(302)으로 하강되기 이전에 핀(320')의 하단에 공급될 수 있다.
핀(320')은 불량 칩(302)을 서브스트레이트(300)에서 떼어 낸 후, 불량 칩(302)를 불량 칩 수거박스로 운반할 수 있고, 불량 칩(302)는 핀(320')에서 분리될 수 있다.
도 11에 도시된 예는 불량 칩(302) 주변의 정상 칩(301)에 영향력은 없으나, 불량 칩(302) 1개를 제거할 때마다 점착 물질(321)을 핀(320')에 공급하는 공정과, 핀(320')을 불량 칩 수거박스로 옮기는 공정과, 불량 칩(302)을 핀(320')에서 분리하는 공정을 실시해야 한다.
다수의 불량 칩(302)를 제거할 경우, 전체적인 공정이 증대되고, 작업 시간이 증대되는 단점이 있다.
도 12에 도시된 리페어 공정의 예는 핀(320")이 불량 칩(302)을 직접 분리시키는 흡착 핀이고, 이 경우, 핀(320")에는 불량 칩(302)이 석션되는 석션 홀(322, Vacumn hole)이 형성될 수 있다.
핀(320")은 불량 칩(302)으로 하강된 후, 석션 홀(322)을 통해 불량 칩(302)를 석션할 수 있고, 불량 칩(302)을 서브스트레이트(300)에서 떼어 낸 후, 불량 칩 수거박스(미도시)로 운반할 수 있으며, 불량 칩(302)는 핀(320)에서 분리될 수 있다.
도 12에 도시된 예는 불량 칩(302) 주변의 정상 칩(301)에 영향력은 없으나, 석션 홀(322)의 가공 사이즈에 따라 셕션할 수 있는 불량 칩(302)의 사이즈가 한정된다. 핀(320")에 20μm 이하의 석션 홀(322)을 가공하기 어렵고, 핀(320")의 소재에도 제한된다.
한편, 도 10에 도시된 리페어 공정은 점착 필름(310)을 서브스트레이트(300)의 위에 위치시킨 상태에서, 핀(320)의 위치를 변경할 수 있고, 점착 필름(310)에 다수의 불량 칩(302)을 부착시킬 수 있다. 도 10에 도시된 리페어 공정의 예는 도 11에 도시된 점착 물질(321)의 공급 및 제거 없이 점착 물질이 코팅되어 있는 점착필름(310)의 전제 면적을 사용할 수 있다. 도 10에 도시된 리페어 공정의 예는 흡착 핀(320", 도 12 참조) 대비 핀(320)의 가공이 용이하고, 10㎛ 이하의 Tip 가공(즉, 핀(320)의 하단)이 가능 하여 마이크로 엘이디 디스플레이에 적합할 수 있다.
도 13은 도 10에 도시된 핀이 하강되었을 때 점착 필름의 상태가 확대 도시로 도이다.
서브스트레이트(300)에 전사된 칩(301)(302)의 위치는 검사 공정(불량 칩(302)의 검사 데이터)에 의해 산출될 수 있고, 제거 대상인 불량 칩(302)의 위치와 핀(320)의 중심 값을 얼라인(alignment) 할 경우, 정상 칩(301)의 불필요한 제거는 예방할 수 있다.
불량 칩(302)의 크기, 칩들(301,302)의 pitch 등은 점착 필름(310)의 종류나 점착 필름(310)의 텐션 및 핀(320)의 크기를 결정하는 인자일 수 있다.
점착 필름(310) 및 핀(320)에 따라, 점착 필름(310) 중 핀(320)에 의해 가압된 부분(311, 이하, 변형부라 칭함)의 크기 및 형상은 상이할 수 있다.
점착 필름(310) 및 핀(320)에 따라 변형부(311)가 변형되는 변형 길이(A)과, 변형부(311)의 변형 반경(B) 및 변형부(311)의 하단 곡률(R)를 상이할 수 있다.
변형 길이(A)와 변형 반경(B) 및 하단 곡률(R)는 점착 필름(310)의 종류와, 핀(320)의 사이즈(특히, 핀(320)의 하단 팁 반경) 및 점착 필름(310)의 텐션에 의해 결정될 수 있고, 이들을 조절할 경우, 점착 필름(310)이 정상 칩(301)에 접촉되지 않게 할 수 있고, 불량 칩(302)만을 신뢰성 높게 분리할 수 있다.
도 14은 본 실시예에 따른 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치가 도시된 도이고, 도 15는 도 14에 도시된 스테이지 및 필름 스테이지가 도시된 사시도이며, 도 16은 도 14에 도시된 칩 제거 장치의 일부 절결 사시도이다.
마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치(400, 이하 '칩 제거장치'로 칭하여 설명한다.)는 스테이지 유닛(410)과, 필름 스테이지 유닛(420)과, 헤드(430) 및 헤드 구동기(440)를 포함할 수 있다.
칩 제거장치(400)은 베이스(450)를 더 포함할 수 있다. 베이스(450)는 스테이지 유닛(410)과 필름 스테이지 유닛(420) 중 적어도 하나를 지지할 수 있다.
베이스(450)는 칩 제거장치(400)의 하면을 구성할 수 있다.
스테이지 유닛(410)은 베이스(450) 위에 배치될 수 있다.
베이스(450)에는 받침대(452)가 배치될 수 있다. 스테이지 유닛(410)의 하부는 받침대(452)에 올려질 수 있고, 스크류 등의 체결부재(451)로 받침대(452)에 체결될 수 있다. 필름 스테이지 유닛(420)의 하부는 받침대(452)에 올려질 수 있고, 스크류 등의 체결부재로 체결될 수 있다.
베이스(450)에는 베이스 프레임(454)이 배치될 수 있다. 베이스 프레임(454)은 베이스(450)에 세워질 수 있다. 베이스 프레임(454)에는 헤드 구동기(440)가 장착될 수 있다.
적어도 하나의 칩(301,302; 도 10 참조)이 전사된 서브스트레이트(300)는 로봇 등의 이송기구(미도시)에 의해 스테이지 유닛(410)에 안착될 수 있다.
스테이지 유닛(410)에는 불량 칩(302)이 있는 서브스트레이트(300)가 안착될 수 있고, 리페어 공정(즉, 불량 칩 제거 공정)시 틀어짐 없도록 흡착 방식으로 서브스트레이트(300)를 잡아줄 수 있다.
도 16을 참조하면, 스테이지 유닛(410)는 서브스트레이트(300)가 안착되는 서브스트레이트 안착바디(411)와, 서브스트레이트 안착바디(411)를 지지하는 스테이지 프레임(412)를 포함할 수 있다.
서브스트레이트 안착바디(411)는 스테이지 프레임(412) 위에 배치될 수 있다. 서브스트레이트 안착바디(411)는 판 형상으로 형성될 수 있다. 서브스트레이트 안착바디(411)는 석영(quartz) 재질을 포함할 수 있고, 투명 또는 반투명하게 형성될 수 있다.
스테이지 유닛(410)는 서브스트레이트(300)를 흡착하는 흡착 라인(413)이 형성될 수 있다. 흡착 라인(413)은 서브스트레이터(300)의 저면이 부착되도록 스테이지 유닛(410)에 제공될 수 있다. 흡착 라인(413)는 서브스트레이트 안착바디(411)에 형성될 수 있다. 흡착 라인(413)에는 적어도 하나의 흡착 홀(Vacumn hole)이 형성될 수 있고, 흡착 홀(Vacumn hole)은 서브스트레이트(300)를 향할 수 있다. 흡착 홀(Vacumn hole)은 서브스트레이트 안착바디(411)에 안착된 서브스트레이트(300)를 흡착할 수 있다.
스테이지 프레임(412)의 하부는 받침대(452)에 올려질 수 있고, 스크류 등의 체결부재(451)로 받침대(452)에 체결될 수 있다.
스테이지 프레임(412)에는 개구부(414)이 형성될 수 있다. 후술하는 하부 비젼(470)은 개구부(414)를 통해 불량 칩(302), 핀(320), 헤드(430)를 센싱할 수 있다.
칩 제거장치(400)는 서브스트레이트(300)을 이동시키는 서브스트레이트 무버를 더 포함할 수 있다. 서브스트레이트 무버는 X축, Y축 구동을 통해 불량 칩(302)을 헤드(430)와 동축에 배치시킬 수 있다. 서브스트레이트 무버는 스테이지 유닛(410)에 배치될 수 있다.
칩(310,302)은 서브스트레이트(300)에 복수개 제공될 수 있고, 서브스트레이트 무버는 복수개 칩(301,302) 중 불량인 칩(302)을 핀(320)과 동축으로 이동시킬 수 있다. 서브스트레이트 무버는 서브스트레이트(300)을 이동시키는 것이 가능하고, 서브스트레이트 안착바디(411)를 이동시키는 것이 가능하다. 서브스트레이트 무버는 서브스트레이트(300)를 이동시키기 위해 작동되는 모터나 실린더 등의 액츄에이터를 포함할 수 있다.
점착 필름(310)은 필름 스테이지(420)에 안착될 수 있고, 점착 필름(310)은 필름 스테이지(420)에 안착되었을 때, 서브스트레이트(300) 위에 위치될 수 있다. 로봇 등의 이송기구는 점착 필름(310)를 필름 스테이지(420)에 안착시킬 수 있다. 이하, 필름 스테이지(420)에 대해서는 도 17을 참조하여 후술한다.
헤드(430)는 핀(320)을 포함하고, 핀(320)은 점착 필름(310)의 하면에 칩이 부착되도록 점착 필름(320)의 일부를 가압할 수 있다.
헤드 구동기(440)는 헤드(430)를 이동시킬 수 있다. 헤드 구동기(440)는 헤드(430)를 X,Y,Z축 이동시킬 수 있다.
칩 제거장치(400)는 스테이지 유닛(410)을 통해 핀(320)을 모니터링할 수 있는 하부 비젼(470, 도 14 참조)을 더 포함할 수 있다.
헤드(430)의 교체시, 하부 비젼(470)은 동심도를 센싱을 수행할 수 있다. 서브스트레이트(300)가 장착되지 않은 상태일 때, 하부 비젼(470)는 스테이지 유닛(410) 및 필름 스테이지 유닛(420)을 통해 헤드(430)을 센싱할 수 있다.
칩 제거장치(400)가 칩(302)을 제거하는 동작을 수행한 후, 하부 비젼(470)이 칩(302)의 제거 여부를 센싱할 수 있다. 즉, 불량 칩(302)의 제거는 모니터링될 수 있다.
하부 비젼(470)는 핀(320)과 서브스트레이트(300)의 얼라인먼트(Allignment)을 센싱할 수 있다. 핀(320)는 헤드(430)에 의해 얼라인 위치로 이동되면, 하부 비젼(470)은 핀(320)의 위치 또는 헤드(430)의 위치를 센싱될 수 있다. 즉, 칩 제거장치(400)는 하부 비젼(470)에 의해 핀 얼라인먼트를 행할 수 있다.
칩 제거장치는 복수개 칩 중 불량인 칩(302)의 위치를 센싱하는 상부 비젼(480, 도 14 참조)을 더 포함할 수 있다.
상부 비젼(480)은 서브스트레이트(300)에 전사된 불량 칩(302)의 위치 좌표를 센싱할 수 있다. 상부 비젼(480)은 점착 필름(310)의 상측에 위치될 수 있다.
칩 제거장치(400)는 불량 칩(302)의 위치를 기준으로 헤드(430)의 위치를 조정할 수 있고, 헤드(430) 또는 핀(320)을 불량 칩(302)과 얼라인할 수 있다.
칩 제거장치(400)는 센서(490)를 포함할 수 있다. 센서(490, 도 14 참조)의 일 예는 변위 센서일 수 있다. 센서(490)는 핀(320)의 하단과 점착 필름(310) 사이의 거리를 측정할 수 있다. 또한, 센서(490)은 핀(320)의 하단과 서브스트레이트(300) 사이의 거리를 측정할 수 있다.
센서(490)는 헤드 구동기(440)를 기준면으로 하여 스테이지 유닛(410)와 헤드 구동기(430) 사이의 갭을 측정할 수 있다.
칩 제거장치(400)는 헤드 구동기(440)와 스테이지 유닛(410)의 평행도를 셋팅될 수 있다.
센서(490)는 핀(330)과 점착 필름(310) 사이의 정확한 거리를 측정할 수 있다. 칩 제거장치(400)는 센서(490)에 의해 측정된 거리로부터 기준면을 산출할 수 있고, 이후 기준면으로부터 핀(320)의 이동거리를 결정할 수 있다. 칩 제거장치(400)는 기준면에 핀(320)을 위치시킨 상태에서 핀(320)를 하강할 수 있다.
도 17은 도 14에 도시된 필름 스테이지에 의해 점착 필름이 고정되고, 점착 필름의 텐션이 조절되는 과정이 도시된 도이다.
도 17의 (a)는 필름 스테이지(420)가 대기 중일 때의 도이고, 도 17의 (b)는 점착 필름(310)이 안착 바디(421)에 안착되었을 때의 도이며, 도 17의 (c)는 아우터 링(424)이 안착 바디(421)에 올려졌을 때의 도이고, 도 17의 (d)는 아우터 링 홀더(425)가 아우터 링(424)를 고정하였을 때의 도이고, 도 17의 (e)는 안착 바디(421)가 점착 필름(310), 아우터 링(424)과 아우터 링 홀더(425)과 함께 하강되었을 때의 도이다.
점착 필름(310)은 시트(sheet) 형상일 수 있고, 저면에 점착 물질이 형성될 수 있다.
필름 스테이지(420)는 점착 필름(310)이 안착되는 안착 바디(421)를 포함할 수 있다.
안착 바디(421)에는 점착 필름(310)이 위치될 수 있는 중공부(421a)가 형성될 수 있다. 안착 바디(421)는 점착 필름(310)의 가장자리부가 올려지는 시트부(421b)가 형성될 수 있다. 안착바디(421)에는 시트부(421b)에 올려진 점착 필름(310)의 외둘레를 둘러싸는 내둘레(421c)가 형성될 수 있다.
중공부(421a)는 내둘레(421c) 내측에 형성될 수 있다. 시트부(421b)는 내둘레(421c)의 하부에서 돌출될 수 있다.
점착 필름(310)는 시트부(421b)에 안착되어 내둘레(421c)에 의해 보호될 수 있고, 내둘레(421c)는 점착 필름(310)의 이동을 제한할 수 있다.
안착 바디(421)는 프레임(22)에 고정되게 배치되거나, 프레임(422)에 승강 가능하게 배치될 수 있다.
필름 스테이지(420)는 프레임(422)를 포함할 수 있다. 프레임(422)의 하부는 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 받침대(452)에 올려질 수 있고, 받침대(452)에 스크류 등의 체결부재로 체결될 수 있다.
필름 스테이지(420)는 이너 링(423)과 아우터 링(424)을 포함할 수 있다.
이너 링(423)에는 점착 필름(310)이 올려질 수 있다. 이너 링(423)의 크기는 점착 필름(310) 보다 작을 수 있다. 점착 필름(310)은 이너 링(423)의 상단에 안착될 수 있다.
이너 링(423)는 프레임(422)에 고정되게 배치되거나 프레임(422)에 승강 가능하게 배치될 수 있다. 이너 링(423)이 프레임(422)에 고정될 경우, 이너 링(423)은 프레임(422)에 스크류 등의 체결부재로 체결되는 체결부(423a)를 포함할 수 있다.
이너 링(423)은 점착 필름(310)이 안착되는 안착부(423b)를 형성될 수 있다. 안착부(423b)는 체결부(423a)에서 상측으로 연장될 수 있고, 점착 필름(310)은 안착부(423b)의 상단에 안착될 수 있다.
이너 링(423)에는 개구부(423c)가 형성될 수 있다. 하부 비젼(470)은 개구부(423c)를 통해 핀(320), 헤드(430)를 센싱할 수 있다. 개구부(423c)는 안착부(423b)에 형성될 수 있다.
아우터 링(424)은 이너 링(423)과 함께 점착 필름(310)을 잡을 수 있다. 아우터 링(424)은 안착 바디(421)의 내둘레(421c)로 삽입되어, 시트부(421b)에 안착된 점착 필름(310)를 고정하는 고정부(424a)를 포함할 수 있다. 아우터 링(424)은 고정부(424a)에서 외측으로 연장되어, 내둘레(421c)의 주변에 안착되는 안착부(424b)를 더 포함할 수 있다.
필름 스테이지(420)는 안착 바디(421)에 배치되어 아우터 링(424)를 하측 방향으로 가압하는 아우터 링 홀더(425)를 더 포함할 수 있다. 도 17을 참조하면, 아우터 링 홀더(425)는 안착 바디(421)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 홀더(425)는 아우터 링(424)의 상면에 접촉되는 가압 핀(425a)을 포함할 수 있다.
필름 스테이지(420)는 이너 링(423)과 아우터 링(424) 중 적어도 하나를 승강시키는 승강기구(426, 도 15 및 도 16 참조)를 더 포함할 수 있다.
승강기구(426)는 안착 바디(412)를 승강시키는 것에 의해 아우터 링(424)을 승강시킬 수 있다. 승강기구(426)은 프레임(422)에 배치되어 안착 바디(412)를 승강시킬 수 있다. 승강기구(424)는 모터 등의 구동원과, 구동원과 안착 바디(412)의 사이에서 구동원의 구동력을 전달하는 기어나 벨트 등의 동력전달부재를 포함할 수 있다.
도 17의 (d)와 같이, 점착 필름(310)이 안착 바디(421)에 안착되고, 아우터 링(424)이 점착 필름(310)을 가압한 상태에서, 승강기구(424)는 안착 바디(421)을 하강시킬 수 있다.
점착 필름(310)은 도 17의 (e)와 같이, 안착 바디(421)와 아우터 링(424)의 사이에 위치한 부분과, 이너 링(423)의 상단에 올려진 부분이 각각이 꺽일 수 있고, 점착 필름(310)의 텐션은 조절될 수 있다.
상기와 같이 구성된 필름 스테이지(420)는 점착 필름(310)은 안착 시트(421)에 안착시킨 후, 공정을 위해 정밀한 필름 텐션 보정을 수행할 수 있다. 또한, 점착 필름(310)의 교체시 동일한 텐션을 유지시켜 줘야 하다.
점착 필름(310)의 텐션이 적정 범위를 벗어날 경우, 점착 필름(310)은 손상될 수 있고, 불량 칩(302)의 제거는 안될 수 있다.
점착 필름(310)의 텐션은 적정 범위 내에서 유지되야 한다.
도 18은 본 실시예에 따른 헤드 및 헤드 구동기가 도시된 사시도이다.
헤드(430)는 핀(320)과 VCM(432)를 포함할 수 있다.
핀(320)는 마이크로미터(μm) 크기로 성형될 수 있고, 점착 필름(310)을 손상시키지 않을 재질로 형성될 수 있다. 핀(320)는 VCM(432)의 하부에 배치될 수 있고, VCM(432)의 작동에 따라 승강될 수 있다.
VCM(432, 보이스 코일 모터(voice coil motor))는 핀(320)을 직선 운동시켜 주는 엑추에이터일 수 있다. 헤드(430)는 VCM(432)이 장착되는 헤드 본체(434)를 포함할 수 있다.
VCM(432)는 영구자석의 자기장 내에서 코일의 유도자기력에 의해 생기는 로렌츠 힘을 이용하고, 핀(320)를 비교적 짧은 거리에서 정밀하게 직선 운동시켜줄 수 있다.
VCM(432)은 핀(320)의 승강 속도 및 핀(320)의 이동량(이동거리)를 제어할 수 있다.
점착 필름(310)이 불량 칩(302)과 접촉될 때, 핀(320)이 점착 필름(310)은 손상될 수 있는데, 핀(320)이 VCM(432)에 의해 작동될 경우, VCM(432)의 정밀 제어에 의해 이러한 핀(320)의 손상을 최소화할 수 있다.
헤드(430)는 헤드 구동기(440)에 연결되어 3차원 이동될 수 있다. 헤드 구동기(440)는 헤드 본체(434)에 연결될 수 있다.
헤드 구동기(440)는 3축 이동기구를 포함하고, X축 액추에이터(442)와, Y축 액츄에이터(444)와, Z축 액추에이터(446)를 포함할 수 있고, 헤드(430)을 X축 이동, Y축 이동, Z축 이동시킬 수 있다.
X축 액추에이터(442)와, Y축 액츄에이터(444)와, Z축 액추에이터(446)는 모터 등의 구동원과, 구동원과 구동원의 구동력을 전달하는 기어나 벨트 등의 동력전달부재를 포함할 수 있다.
X축 액추에이터(442)와, Y축 액츄에이터(444)와, Z축 액추에이터(446)는 불량 칩(302)의 상측 위치로 헤드(430)를 이동시킬 수 있다.
3축 이동기구의 일 예는 X축 액추에이터(442)가 가이드(443)에 장착되어, Z축 액추에이터(446)를 X축으로 이동시키고, Z축 액추에이터(446)가 Y축 액츄에이터(444)를 Z축으로 승강시키고, Y축 액츄에이터(444)가 헤드(430)를 X축으로 이동시킬 수 있다.
가이드(443)은 베이스 프레임(450, 도 14 참조)에 장착되어 베이스 프레임(450)에 지지될 수 있다.
헤드 구동기(440)는 핀(320)을 틸팅 시키는 틸팅기구(432,434)를 포함할 수 있다.
틸팅기구(432,434)는 X축 틸터(447, Tx)와 Y축 틸터(448, Ty)를 포함할 수 있다.
X축 틸터(447, Tx)와 Y축 틸터(448, Ty)는 헤드 본체(434)에 연결될 수 있다. X축 틸터(447, Tx)는 헤드(430)를 X축 중심으로 틸팅시킬 수 있고, X축 틸터(447, Tx)는 헤드(430)는 Y축 중심으로 틸팅시킬 수 있다.
이하, 본 실시예의 칩 제거장치(400)의 동작을 설명한다.
칩(301)(302)이 배치된 서브스트레이트(300)는 전사/특성 검사에 의해 불량 칩(302)의 위치 좌표가 수집될 수 있다.불량 칩(302)이 배치된 서브스트레이트(300)는 스테이지 유닛(410)에 로딩될 수 있다.
불량 칩(302)이 배치된 서브스트레이트(300)가 스테이지 유닛(410)에 로딩 완료된 후, 점착 필름(310)은 필름 스테이지 유닛(420)에 로딩될 수 있다.
필름 스테이지 유닛(420)에 로딩되는 점착 필름((310)은 점착 필름(310)의 점착력이 칩과 서브스트레티트(300)간의 점착력 보다 큰 점착력을 가진 것이 사용된다. 점착 필름(310)의 종류는 칩과 서브스트레이트(300) 간의 점착력에 따라 상이할 수 있다.
점착 필름(310)은 필름 스테이지 유닛(420)에 로딩된 후, 상부 비젼(480)은 불량 칩(302)의 위치를 검출할 수 있다.
이후, 헤드 구동기(440)는 헤드(430)를 불량 핀(302)의 위에 위치시키고, 헤드(430)가 불량 핀(302) 위에 위치되면, 헤드(430)가 핀(302)를 하강시킬 수 있다.
점착 필름(310) 중 불량 칩(302)의 상측에 위치하는 일부는 핀(320)에 의해 국부적으로 하강될 수 있고, 불량 칩(302)과 접촉될 수 있다.
헤드 구동기(440)는 헤드(430)를 상승시킬 수 있고, 서브스트레이트(300)에 붙어 있던 불량 칩(302)는 점착 필름(310)의 저면에 점착된 상태로 서브스트레이트(300)와 분리될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 적어도 하나의 칩이 배치된 서브스트레이트가 안착되는 스테이지 유닛;
    상기 서브스트레이트 위에 접착 필름이 위치되도록 점착 필름이 안착되는 필름 스테이지;
    상기 점착 필름의 하면에 칩이 부착되도록 상기 점착 필름을 가압하는 핀을 갖는 헤드; 및
    상기 헤드를 이동시키는 헤드 구동기를 포함하는 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지 유닛과 필름 스테이지을 지지하는 베이스를 더 포함하는 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지 유닛을 상기 서브스트레이트가 안착되는 서브스트레이트 안착바디를 포함하고,
    상기 서브스트레이트 안착바디는 투명 또는 반투명한 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지 유닛에는 상기 서브스트레이트를 흡착하는 흡착 라인이 형성된 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름 스테이지는
    상기 점착 필름이 올려지는 안착 바디와,
    상기 점착 필름이 올려지는 이너 링과,
    상기 이너 링과 함께 상기 점착 필름을 잡는 아우터 링을 포함하는 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 필름 스테이지는
    상기 이너 링과 안착 바디 중 적어도 하나를 승강시키는 승강기구를 더 포함하는 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드 구동기는 상기 헤드를 X,Y,Z축 이동시키는 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드 구동기는 상기 핀을 틸팅 시키는 틸팅기구를 포함하는 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀의 하단과 점착 필름 사이의 거리 또는 상기 핀의 하단과 서브스트레이트 사이의 거리를 측정하는 센서를 포함하는 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 칩은 상기 서브스트레이트에 복수개 제공되고,
    상기 복수개 칩 중 불량인 칩의 위치를 센싱하는 상부 비젼을 더 포함하는 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지 유닛을 통해 상기 핀을 모니터링하는 하부 비젼을 더 포함하는 마이크로 엘이디 디스플레이의 리페어 공정을 위한 칩 제거장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3421968B2 (ja) * 1999-02-23 2003-06-30 エヌイーシーマシナリー株式会社 コレット及びそれを用いたマウント装置
KR101912336B1 (ko) * 2011-07-11 2019-01-07 엘지디스플레이 주식회사 유기발광소자의 제조방법
KR101268518B1 (ko) * 2011-10-13 2013-06-04 (주)에이치시티 반도체 칩의 파티클 제거 장치
KR101918106B1 (ko) * 2017-01-25 2018-11-14 한국기계연구원 불량소자의 리페어 방법 및 이를 위한 리페어 장치
KR101953645B1 (ko) * 2018-12-19 2019-03-04 (주)에스티아이 Led 기판 리페어 장비 및 방법

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