KR20230161820A - 마이크로 led 검사조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플렉시블한 투명필름에 MEMS공정을 통하여 마이크로 LED의 R,G,B와 접촉되는 탐침들을 형성하고 투명유리에 투명접착제로 평탄하게 고정한 뒤 검사용 회로기판에 탄성적으로 움직이고 장착함으로써, 웨이퍼에 형성된 마이크로 LED들을 직접 검사하는 과정에서 투명필름의 휨변형에 따른 접촉불량이 방지되고 또한 투명유리와 투명필름을 통하여 탐침들의 접촉위치를 카메라로 식별할 수 있는 마이크로 LED 검사조립체에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명 한 실시예는 R,G,B들이 단일칩으로 구성된 마이크로 LED가 무수히 많이 형성된 웨이퍼를 직접 검사하기 위하여 적어도 8개의 각 상기 마이크로 LED의 R,G,B들과 일대일 대응되는 탐침들이 MEMS 공정을 통하여 밑면에 다수 형성된 플렉시블한 투명필름이 구비되고; 상기 탐침들이 형성된 투명필름 윗면은 투명유리가 투명접착제로 접착되어서 상기 탐침들이 평탄하게 고정되며, 상기 투명유리는 본체의 밑면에 장착되고; 상기 본체는 회로기판에 천공된 출입구멍으로 끼워져서 상기 탐침들과 투명유리가 상기 회로기판 밑면으로 돌출되고, 상기 본체의 윗면은 상기 회로기판의 승강부에 탄성적으로 연결되며; 상기 투명필름 양단의 상기 탐침들과 통하는 단자들은 상기 회로기판 윗면에 형성된 단자와 회로적으로 연결되는 특징이 있다.

Description

마이크로 LED 검사조립체{Micro LED inspection device}
본 발명은 마이크로 LED 검사조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플렉시블한 투명필름에 MEMS공정을 통하여 마이크로 LED의 R,G,B와 접촉되는 탐침들을 형성하고 투명유리에 투명접착제로 평탄하게 고정한 뒤 검사용 회로기판에 탄성적으로 움직이게 장착함으로써, 웨이퍼에 형성된 마이크로 LED들을 직접 검사하는 과정에서 투명필름의 휨변형에 따른 접촉불량이 방지되고 또한 투명유리와 투명필름을 통하여 탐침들의 접촉위치를 카메라로 식별할 수 있는 마이크로 LED 검사조립체에 관한 것이다.
최근 OLED 단점을 극복하고 액정 디스플레이와 비교할 수 없는 높은 성능을 제공하는 마이크로 LED 디스플레이가 상용화될 예정인데, 이러한 마이크로 LED는 기존에 사용되던 LED 칩의 1/10 수준인 100㎛이하의 크기를 가지는 것으로 이를 이용하여 자체발광의 디스플레이를 구현할 수 있다. 이러한 마이크로 LED 디스플레이는 백색 LED 백라이트를 이용하는 기존 액정 디스플레이에 비해 R,G,B 색상의 마이크로 LED가 독립 구동 방식으로 자체 발광하므로 명암비, 반응속도, 시야각, 밝기, 한계 해상도 및 수명 등에서도 월등할 것으로 기대되고 있다.
다만 이러한 마이크로 LED는 아직까지 생산 단가가 매우 높은데 초소형 크기의 LED 품질을 측정하여 양품을 구분한 후 이들을 적절히 디스플레이 매트릭스에 배열하는 과정이 어렵고 복잡하기 때문이다. 특히 웨이퍼에서 생산된 칩 상태에서 각 마이크로 LED의 전기적 특성과 광학적 특성 및 각종 온도에 따른 특성까지 모두 측정하는 품질검사 과정이 복잡하며, 이를 통해 개별 마이크로 LED에 대한 복합적 특성을 모두 고려하여 디스플레이 기판에 전사해야 하므로 그 구현이 복잡하고 어렵다.
종래 특허 제2318507호는 마이크로 LED 패키지 검사장치를 제안한 바 있다. 이는 복수 개의 능동형 매트릭스(Active Matrix, AM) 구동용 마이크로 LED 유닛을 패키지 단위별로 절단하여 생성된 마이크로 LED 패키지가 로딩되는 스테이지; 상기 스테이지의 상부에 설치되어 상기 복수 개의 마이크로 LED 유닛의 패드들에 각각 대응되면서 각각의 마이크로 LED 유닛과 마주하도록 배치되고, 각 마이크로 LED 유닛의 패드에 접촉되는 스테이션; 상기 스테이션의 일측에 설치되어 외부의 제어 명령에 따라 상기 복수 개의 프로브에 상기 마이크로 LED 유닛을 구동시키기 위한 전기적 신호를 전송하는 AM 구동 드라이버; 상기 스테이지의 하부에 설치되어 상기 마이크로 LED 유닛의 구동에 의해 발생되는 빛을 수광하여 광도를 측정하는 측정유닛; 및 상기 측정 유닛에 의해 측정된 광도가 기설정된 정상 범위에 포함되는지를 확인하여 픽셀별 불량/양품을 평가하는 검사 장비로 구성된다.
그러나 종래 특허는 웨이퍼에 형성된 마이크로 LED를 직접 검사하지 않고 마이크로 LED 유닛을 패키지 단위별로 절단하여 마이크로 LED 패키지를 생성하고, 생성된 마이크로 LED 패키지가 로딩되는 스테이지를 구현해야 되므로 웨이퍼의 절단 및 스테이지의 형성에 따른 제조공정이 추가되어 검사장치가 복잡해지는 단점이 있었다.
본 발명자는 마이크로 LED 검사장치를 특허 제10-2021-0167140호로 출원중에 있다. 이는 마이크로 LED와 대응되게 플렉시블기판에 MEMS공정을 통하여 단일칩의 R,G,B와 접촉되는 탐침들을 형성하여 웨이퍼에 형성된 마이크로 LED들을 직접 검사함으로써, 웨이퍼에서 마이크로 LED들을 분리하여 검사할 때 보다 시간이 절약되고 검사장치의 구조가 간소화되는 이점이 있다.
그러나 본 발명자의 특허는 탐침들이 마이크로 LED에 탄성적으로 접촉되도록 하기 위하여 플렉시블기판이 자체적으로 움직이기 때문에 탐침들의 위치가 미세하게 변화될 수 있으며, 또한 작업장 온도조건에 따라 플렉시블기판이 휨변형되는 정도에 차이가 발생되어서 접촉 신뢰성이 떨어지는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 본 발명자의 특허를 개선하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 R,G,B(Red, Green, Blue)가 단일칩으로 구성되는 마이크로 LED와 대응되게 플렉시블한 투명필름에 MEMS공정을 통하여 LED의 R,G,B와 접촉되는 탐침들을 형성하고 투명유리에 투명접착제를 이용하여 평탄하게 고정한 뒤 탄성을 갖는 고정부와 승강부를 이용하여 검사용 회로기판에 장착함으로써, 웨이퍼에 형성된 마이크로 LED들을 직접 검사하는 과정에서 투명필름의 휨변형에 따른 접촉불량이 방지되고 또한 투명유리와 투명필름을 통하여 탐침들의 접촉위치를 카메라로 식별할 수 있는 마이크로 LED 검사조립체를 제공함에 있다.
이를 위하여 본 발명 한 실시예는 R,G,B들이 단일칩으로 구성된 마이크로 LED가 무수히 많이 형성된 웨이퍼를 직접 검사하기 위하여 적어도 8개의 각 상기 마이크로 LED의 R,G,B들과 일대일 대응되는 탐침들이 MEMS 공정을 통하여 밑면에 다수 형성된 플렉시블한 투명필름이 구비되고; 상기 탐침들이 형성된 투명필름 윗면은 투명유리가 투명접착제로 접착되어서 상기 탐침들이 평탄하게 고정되며, 상기 투명유리는 본체의 밑면에 장착되고; 상기 본체는 회로기판에 천공된 출입구멍으로 끼워져서 상기 탐침들과 투명유리가 상기 회로기판 밑면으로 돌출되고, 상기 본체의 윗면은 상기 회로기판의 승강부에 탄성적으로 연결되며; 상기 투명필름 양단의 상기 탐침들과 통하는 단자들은 상기 회로기판 윗면에 형성된 단자와 회로적으로 연결되는 특징이 있다.
본 발명에 따르면 플렉시블한 투명필름에 MEMS공정을 통하여 10㎛ 이하의 탐침을 다수 형성하되 각 탐침은 R,G,B가 단일칩으로 구성된 다수의 마이크로 LED를 웨이퍼 상에서 직접 콘텍트할 수 있기 때문에 웨이퍼를 절단할 필요가 없으며, 또한 절단된 웨이퍼를 고정시키는 별도 스테이지가 불필요한 등의 이점이 있다.
또한 탐침들이 형성된 투명필름은 투명유리에 투명접착제를 통하여 부착되어서 평탄하게 고정되기 때문에 접촉과정에서 휨변형이 발생되지 않으므로 접촉불량이 최소화된다. 그리고 상기 투명유리가 놓이는 본체는 검사용 회로기판에 승강부를 통하여 결합되는데, 상기 승강부는 탄성적으로 움직이기 때문에 탐침이 탄성적으로 LED에 접촉될 수 있으므로 접촉불량이 발생되지 않으며, 투명필름과 투명유리 및 투명접착제로 인하여 탐침들의 접촉위치를 카메라에서 식별할 수 있으므로 검사의 신뢰성이 향상되는 등의 이점이 있다.
도 1은 본 발명 한 실시예의 검사조립체의 분리 사시도
도 2는 본 발명 한 실시예의 검사조립체의 일부 분리 사시도
도 3은 본 발명 한 실시예의 검사조립체의 일부 저면 분리 사시도
도 4는 본 발명 한 실시예의 검사조립체의 정단면도
도 1 내지 도 4에서 본 발명 한 실시예의 검사조립체는 탐침(11)들이 형성된 투명필름(10)이 투명유리(20)를 통하여 본체(30)에 장착되고, 상기 본체(30)는 검사용 회로기판(50)의 고정부(41)에 승강부(40)를 통하여 탄성적으로 장착된다. 상기 투명필름(10)은 플렉시블한 상태로써, R,G,B가 단일칩으로 형성된 마이크로 LED(2)의 각 R,G,B단자와 일대일 접촉되는 다수의 탐침(11)이 중심부 밑면에 형성되는데, 각 탐침(11)은 마이크로 LED(2)를 최소 8개에서 최대 32개 까지 동시에 검사할 수 있는 개수로 형성된다. 그리고 상기 투명필름(10)의 양쪽 단부에는 상기 회로기판(50)의 접점과 접촉되는 단자(12)들이 상기 각 탐침(11)과 신호선을 통하여 연결된다. 상기 탐침(11), 신호선 및 단자(12)들은 MEMS공정을 통하여 형성되는데, 상기 마이크로 LED(2)의 각 R,G,B가 30㎛ 이므로 각 탐침(11)은 최소 10㎛로 형성된다.
상기 투명유리(20)는 상기 투명필름(10)의 중심부 윗면에 상기 탐침(11)과 대응되게 투명접착제를 통하여 접착되어서 상기 투명필름(10)과 탐침(11)들이 휨변형되지 않도록 평탄하게 고정시킨다. 그리고 상기 본체(30)는 밑면 사방에 돌기부(31)가 돌출형성되고, 상기 투명유리(20)는 상기 돌기부(31)들 사이로 끼워지는 연장부(21)를 갖는다. 따라서 상기 연장부(21)가 상기 돌기부(31)들 사이에 놓이면 상기 투명유리(20)가 상기 본체(30)의 밑면에서 수평적으로 고정된다. 또한 상기 연장부(21)와 돌기부(31)들은 같은 높이로 구성되며, 상기 본체(30)의 밑면에는 상기 돌기부(31)들과 연장부(21)들에 동시에 포개져서 상기 투명유리(20)를 본체(30)에 수직적으로 고정시키는 고정판(33)이 구비된다. 이때 상기 고정판(33)에는 상기 연장부(21)를 제외하고 상기 투명유리(20)와 상기 탐침(11)들이 형성된 투명필름(10) 일부를 상기 고정판(33) 밑면으로 돌출시키는 체결구멍(34)이 천공된다.
상기 본체(30)는 윗면이 상기 승강부(40)의 체결판(43) 밑면에 고정되고, 상기 승강부(40)는 상기 고정부(41)에 가이드블록(42)을 통하여 승강되게 연결된다. 또한 상기 고정부(41)와 승강부(40)는 스프링(46)을 갖는 볼트(45)로 체결되어서 상기 스프링(46)의 탄성에 따라 상기 승강부(40)가 탄성적으로 움직인다. 이를 위하여 상기 고정부(41)에는 상기 스프링(46) 및 볼트(45)가 놓이는 볼트자리(41a)가 구비되고, 상기 승강부(40)에는 상기 볼트(45)가 체결되는 나사구멍(40a)이 형성된다.
그리고 상기 본체(30)와 체결판(43)에는 상기 탐침(11)들이 보이게 관통구멍(44)이 천공되며, 상기 고정부(41)는 상기 회로기판(50)의 윗면에 체결 고정되고, 상기 회로기판(50)에는 상기 본체(30)가 상기 회로기판(50)의 밑면으로 돌출되게 출입구멍(51)이 천공된다. 따라서 웨이퍼(1)에 형성된 각 마이크로 LED(2)와 탐침(11)들이 접촉되며, 상기 투명필름(10)의 양단부에 형성된 단자(12)들은 상기 회로기판(50)에 형성된 단자들과 회로적으로 연결된다.
이처럼 구성된 본 발명 한 실시예는 웨이퍼(1)에 형성된 무수히 많은 마이크로 LED(2)가 디스플레이에 전사되기 전에 검사조립체를 통하여 양품이 선별된다. 상기 회로기판(50)은 검사장치와 회로적으로 연결되고, 상기 회로기판(50)은 투명필름(10)의 단자(12)를 통하여 탐침(11)과 회로적으로 연결된다. 따라서 상기 검사장치에서 각종 검사신호를 보내면 상기 본체(30)의 관통구멍(32) 하부에 배치된 별도의 수광센서에서 마이크로 LED(2) 구동에 의해 발생되는 RGB LED 소자의 빛을 수광하여 광발광 및 전기발광 등의 광도를 측정하여 불량품을 선별할 수 있다.
이러한 본 발명 한 실시예의 조립과정은 다음과 같다. 먼저 투명필름(10) 밑면에 탐침(11)들을 형성한 뒤 윗면에 투명접착제를 통하여 투명유리(20)를 접착하여 탐침(11)들이 휨변형되지 않도록 고정시킨다. 이후 연장부(21)들이 돌기부(31)들 사이에 놓이도록 상기 본체(30) 밑면에 상기 투명유리(20)를 밀착시키고 상기 고정판(33)을 이용하여 투명유리(20)를 본체(30) 밑면에 고정시킨다. 이때 상기 투명유리(20)와 상기 탐침(11)들이 형성된 투명필름(10)의 일부는 상기 체결구멍(34)을 통하여 상기 고정판(33) 밑면으로 돌출된다.
이후 상기 본체(30)의 윗면을 상기 체결판(43) 밑면에 나사체결 방식으로 체결하여 상기 본체(30)와 승강부(40)를 결합시킨 뒤 상기 승강부(40)와 상기 회로기판(50)에 체결된 상기 고정부(41) 사이에 상기 가이드블록(42)이 놓이도록 상기 볼트(45)와 스프링(46)을 이용하여 상기 고정부(41)와 승강부(40)를 탄성적으로 체결한다. 상기 가이드블록(42)은 LM(Linear Motion)베어링의 일종으로써 상기 승강부(40)가 상기 고정부(41)에서 수직으로 승강되게 해준다.
그리고 상기 투명필름(10) 양단의 단자(12)들이 상기 회로기판(50)의 단자들과 회로적으로 연결되게 납땜한다. 상기 투명필름(10)은 펼쳐진 상태에서 중심부가 상기 본체(30) 밑면에 투명유리(20) 및 고정판(33)으로 고정되면 양쪽이 자유롭게 휨변형되기 때문에 본체(30)의 측면과 회로기판(50)의 윗면에 최대한 근접되게 양단의 단자(12)들을 납땜한다.
이처럼 조립되는 본 발명 한 실시예의 검사조립체는 투명필름(10)에 10㎛ 크기의 탐침(11)들이 MEMS 공정을 통하여 형성되기 때문에 30㎛ 크기를 갖는 마이크로 LED(2)의 각 R,G,B 단자들과 접촉할 수 있다. 또한 탐침(11)들이 투명유리(20)를 통하여 평탄하게 고정된 상태에서 접촉이 이뤄지고, 상기 본체(30)는 승강부(40)를 통하여 탄성적으로 승강되기 때문에 상기 탐침(11)들의 접촉불량이 발생되지 않으며, 상기 본체(30)와 체결판(43)의 관통구멍(32)(44)으로 탐침(11)들이 노출되므로 카메라를 통하여 접촉불량을 확인할 수 있으며, 또한 접촉에 따른 RGB LED 소자의 빛을 수광하여 광발광 및 전기발광 등의 광도를 측정할 수 있다.
10 : 투명필름 11 : 탐침
12 : 단자 20 : 투명유리
21 : 연장부 30 : 본체
31 : 돌기부 32 : 관통구멍
40 : 승강부 41 : 고정부
42 : 가이드블록 43 : 체결판
44 : 관통구멍 45 : 볼트
46 : 스프링

Claims (3)

  1. R,G,B들이 단일칩으로 구성된 마이크로 LED가 무수히 많이 형성된 웨이퍼를 직접 검사하기 위하여 적어도 8개의 각 상기 마이크로 LED의 R,G,B들과 일대일 대응되는 탐침들이 MEMS 공정을 통하여 밑면에 다수 형성된 플렉시블한 투명필름이 구비되고;
    상기 탐침들이 형성된 투명필름 윗면은 투명유리가 투명접착제로 접착되어서 상기 탐침들이 평탄하게 고정되며, 상기 투명유리는 본체의 밑면에 장착되고;
    상기 본체는 회로기판에 천공된 출입구멍으로 끼워져서 상기 탐침들과 투명유리가 상기 회로기판 밑면으로 돌출되고, 상기 본체의 윗면은 상기 회로기판의 승강부에 탄성적으로 연결되며;
    상기 투명필름 양단의 상기 탐침들과 통하는 단자들은 상기 회로기판 윗면에 형성된 단자와 회로적으로 연결됨을 특징으로 하는 마이크로 LED 검사조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체 밑면에는 다수의 돌기부가 돌출 구비되고, 상기 투명유리는 상기 돌출부들 사이에 놓이는 연장부를 통하여 수평적으로 고정되며;
    상기 돌기부와 연장부는 같은 높이로 구성되고, 상기 돌기부와 연장부들에 동시에 접하여 상기 투명유리를 수직적으로 고정시키는 고정판은 중앙에 체결구멍이 천공되어서 상기 탐침들과 투명유리가 노출되도록 한 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 검사조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로기판에는 가이드블록을 갖는 고정부가 구비되어서 상기 승강부가 상기 가이드블록을 통하여 상기 고정부에 수직으로 움직이게 연결되고;
    상기 고정부는 스프링을 갖는 볼트를 통하여 상기 승강부와 체결되어서 상기 승강부가 상기 스프링을 통하여 탄성적으로 움직이도록 한 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 검사조립체.
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