WO2020197095A1 - 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치와 방법 및 이를 이용한 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템과 방법 - Google Patents

마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치와 방법 및 이를 이용한 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템과 방법 Download PDF

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led chip
micro
chip
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유병소
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㈜큐엠씨
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Definitions

  • the present invention relates to a system and method for repairing a micro LED module, and more particularly, to a system for repairing a micro LED module that replaces a micro LED chip for repair after removing a defective micro LED chip with a laser beam, and It's about how.
  • Micro Light Emitting Diode is a next-generation future light source that can be applied not only to the ultra-high pixel self-luminous display field, but also to the next-generation communication technology field and cutting-edge medical fields such as neuromodulation technology.
  • Micro light-emitting diode chips are light-emitting diodes with a size of several micrometers to tens of micrometers. After growing inorganic materials such as Al, Ga, N, P, As In on a sapphire substrate or silicon substrate, the sapphire substrate or silicon substrate is separated. It can be formed by doing. As described above, since the micro light-emitting diode chip has a very small size, it is transferred to a flexible substrate such as plastic, so that a flexible display device can be manufactured.
  • micro light-emitting diodes are formed by growing inorganic materials, so the manufacturing process is simple and the yield is improved, and compared to organic light-emitting diodes made of organic light-emitting materials, the luminance is higher, lifespan is longer, and the cost It has the advantage of being low.
  • the micro light-emitting diode chip has a very small size of several micrometers to several tens of micrometers, and thus a very precise mounting technique is required in order to modularize on a circuit board.
  • About 25 million micro light-emitting diode chips are mounted to manufacture a 4K UHD-class display panel, and 2,500 repairs are required even if the yield is controlled at 99.99% (100 ppm).
  • a technology capable of removing and remounting micro light emitting diode chips mounted at intervals of several micrometers to tens of micrometers is currently impossible to implement.
  • micro LED module needs to mount tens to tens of millions of micro LED chips on a circuit board, a defective micro LED chip is generated no matter how much yield management is performed. Therefore, in order to commercialize micro light-emitting diodes, it is essential to develop a technology for repairing defective micro light-emitting diode chips in micro light-emitting diode modules.
  • the present invention has been devised to solve this problem, and provides an apparatus, system and method for removing a defective micro LED chip in a micro LED module using a laser beam, and mounting a new micro LED chip at the removed position. I want to.
  • an embodiment of the present invention provides a target micro LED chip in a micro LED module in which a plurality of micro light emitting diode (LED) chips are mounted on a circuit board.
  • a device for removing comprising: a stage on which the micro LED module is mounted; And a laser irradiation unit for irradiating a laser beam onto the micro light-emitting diode module mounted on the stage.
  • the laser irradiation unit removes the target micro LED chip by irradiating a laser beam onto a target micro LED chip among a plurality of micro LED chips mounted on the circuit board.
  • the laser irradiation unit may irradiate a plurality of laser pulses.
  • the laser irradiation unit may irradiate a top hat type laser beam onto the target micro LED chip.
  • the micro LED chip may include at least one of a GaN-based compound semiconductor, an AlN-based compound semiconductor, and a GaAs-based compound semiconductor.
  • the target micro LED chip may be removed by absorbing a laser beam irradiated from the laser irradiation unit.
  • the laser irradiation unit may irradiate a laser beam having a wavelength of 900 nm or less.
  • the laser irradiation unit may irradiate a laser beam having a pulse width of 30 ns or less.
  • an embodiment of the present invention is a micro LED module repair system, the above-described micro LED chip removing device, and for repairing at the location where the target micro LED chip is removed. It includes a micro light emitting diode chip mounting apparatus for mounting a micro light emitting diode chip.
  • an embodiment of the present invention is a system for repairing a micro light emitting diode module in which a plurality of micro light emitting diode (LED) chips are mounted on a circuit board, the A stage on which the micro light-emitting diode module is mounted; And a laser irradiation unit for irradiating a laser beam onto the micro light-emitting diode module mounted on the stage.
  • the laser irradiation unit removes the target micro LED chip by irradiating a laser beam onto a target micro LED chip among the micro LED chips mounted on the circuit board.
  • the repair system further includes a micro LED chip mounting unit for mounting a repair micro LED chip formed on a repair substrate at a location where the target micro LED chip is removed. Further, the laser irradiation unit separates the repair substrate by irradiating a laser beam onto the repair micro light emitting diode chip.
  • the micro LED chip is formed on a device substrate, and the gap between the repair micro LED chips formed on the repair substrate is the device substrate It may be greater than the spacing between the micro light emitting diode chips formed in the.
  • an embodiment of the present invention provides a target micro LED chip in a micro LED module in which a plurality of micro light emitting diode (LED) chips are mounted on a circuit board.
  • LED micro light emitting diode
  • the laser beam may be a top hat type laser beam.
  • an embodiment of the present invention is a method of repairing a micro LED module in which a plurality of micro light emitting diode (LED) chips are mounted on a circuit board, Preparing a micro light emitting diode module in which the micro light emitting diode chip is determined; Removing the target micro LED chip by irradiating a laser beam onto the target micro LED chip; Mounting a repair micro LED chip formed on a repair substrate at a location where the target micro LED chip is removed; And separating the repair substrate by irradiating a laser beam onto the repair micro light emitting diode chip.
  • LED micro light emitting diode
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a micro light emitting diode chip formed on a device substrate.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a micro light emitting diode module repair system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus for removing a micro LED chip according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an apparatus for removing a micro LED chip according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a top hat type laser beam used in the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a repair LED chip formed on a substrate for repair.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a micro light emitting diode module repair system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart schematically illustrating a method of repairing a micro light emitting diode module according to an embodiment of the present invention.
  • unit includes a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized using both. Further, one unit may be realized using two or more hardware, or two or more units may be realized using one hardware.
  • the present invention relates to a system and method for repairing a micro LED module, and more particularly, to a system for repairing a micro LED module that replaces a micro LED chip for repair after removing a defective micro LED chip with a laser beam, and It's about how.
  • Micro light-emitting diodes are light-emitting diodes having a size of several micrometers to tens of micrometers, and are manufactured by growing inorganic materials such as Al, Ga, N, P, As In on a device substrate.
  • a sapphire substrate or a silicon substrate may be used as the device substrate, and it is preferable to use a sapphire substrate in terms of yield and performance.
  • a micro light-emitting diode chip grown on a device substrate and manufactured includes at least one of a GaN-based semiconductor compound, an AlN-based semiconductor compound, and a GaAs-based semiconductor compound.
  • a micro light emitting diode chip formed on a device substrate is shown in FIG. 1.
  • the micro LED chip 120 is separated from the device substrate 110, and only the micro LED chip 120 is transferred to the circuit board and mounted. Let it.
  • Methods of mounting the micro LED chip 120 on a circuit board include a method of using an electrostatic head and a method of using an elastic polymer material (eg, poly(dimethylsiloxane) (PDMS)).
  • an elastic polymer material eg, poly(dimethylsiloxane) (PDMS)
  • micro LED module repair system that removes the defective micro LED chip from the manufactured micro LED module and replaces it with a new micro LED chip.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a micro light emitting diode module repair system according to an embodiment of the present invention.
  • a micro LED module repair system 200 includes a micro LED chip removing device 210 and a micro LED chip mounting device 250.
  • the micro light emitting diode module repair system 200 may further include a control unit (not shown) having a memory.
  • the control unit controls each component of the system 200 so that the system 200 operates.
  • each component of the system 200 is described to directly perform an operation, but such description includes the control unit controlling each component such that each component performs a corresponding operation.
  • the micro LED chip removal device 210 is a device for removing the target micro LED chip 122 from among a plurality of micro LED chips 120 mounted on the micro LED module, and includes a stage 220 and a laser irradiation unit. It has (230).
  • the target micro LED chip 122 may be a defective micro LED chip, and the defective micro LED chip is detected using a separate inspection device after manufacturing a micro LED module by mounting a micro LED chip on a circuit board. Is determined.
  • the number of target micro light emitting diode chips 122 may be plural.
  • a micro light emitting diode module is mounted on the stage 220, and the stage 220 includes a means for holding the micro light emitting diode module.
  • the micro light-emitting diode module includes a circuit board 110 and a micro light-emitting diode chip 120 mounted on the circuit board 110. As described above, the micro LED module mounted on the stage 220 is in a state in which the target micro LED chip 122 has been determined using an inspection device in advance.
  • the laser irradiation unit 230 removes the target micro LED chip 122 by irradiating a laser beam onto a predetermined target micro LED chip 122 among the micro LED chips 120 mounted on the micro LED module. . At this time, the laser irradiation unit 230 may irradiate a plurality of laser pulses.
  • FIGS. 3 and 4. 3 shows an example of a micro light emitting diode chip removing device 210 in which the laser irradiation unit 230 irradiates a laser beam at a fixed position and moves the stage 220, in the laser irradiation unit 230 After the irradiated laser beam is irradiated onto the target micro LED chip 122, the stage 220 is moved so that the laser beam can be irradiated onto the next target micro LED chip.
  • FIG. 4 shows an example of a micro light emitting diode chip removal device 210 capable of irradiating a laser beam at different positions by the laser irradiation unit 230 while the stage 220 is fixed, at different positions
  • the laser irradiation unit 230 is configured so that the laser beam is sequentially irradiated to the plurality of target micro light emitting diode chips 122 located therein.
  • An example of the laser irradiation unit 230 provided in the micro LED chip removing apparatus 210 according to the present invention is a laser generator 310, a homogenizer unit 320, and a focusing lens as shown in FIG. A (focusing lens) 340 is provided.
  • the laser generator 310 is a device that generates a laser beam.
  • the micro LED chip removal apparatus 210 irradiates a laser beam onto the target micro LED chip 122, and the irradiated laser beam is absorbed by the target micro LED chip 122, so that the target micro LED chip (122) is ablation.
  • the laser generator 310 generates a laser beam having a wavelength and a pulse width capable of removing the target micro light emitting diode chip 122.
  • the wavelength of the laser beam generated by the laser generator 310 is preferably 900 nm or less, and the pulse width is preferably 30 ns or less.
  • the micro light-emitting diode chip may include a GaN-based semiconductor compound, an AlN-based semiconductor compound, a GaAs-based semiconductor compound, and the like.
  • the A laser generator 310 that generates a laser beam having a wavelength and a pulse width should be selected.
  • a laser beam that can be absorbed by the target micro LED chip 122 In order to remove the target micro LED chip 122 by irradiating a laser beam, a laser beam that can be absorbed by the target micro LED chip 122 must be irradiated. Since the laser beam that can be absorbed by the target micro LED chip 122 is a laser beam having a wavelength smaller than a wavelength corresponding to the bandgap of the material forming the target micro LED chip 122, the laser generator 310 ) Is used to generate a laser beam having a wavelength smaller than the wavelength corresponding to the band gap of the material forming the target micro LED chip 122.
  • the band gap of GaN is 3.3 eV and the wavelength corresponding to 3.3 eV is 376 nm, so the laser generator 310 is a laser beam having a wavelength less than 376 nm.
  • the band gap of AlN is 5.34 ⁇ 5.71 eV, and the wavelength corresponding to 5.34 ⁇ 5.71 eV is 208 ⁇ 227 nm, so the laser generator 310 is smaller than 208 nm. It is used to generate a laser beam having a wavelength.
  • the band gap of GaAs is 1.4 eV and the wavelength corresponding to 1.4 eV is 886 nm, so the laser generator 310 generates a laser beam having a wavelength less than 886 nm. Use what you generate.
  • the homogenizer unit 320 includes a variable beam expander 322 and a homogenizer 324.
  • variable beam expander 322 improves laser beam intensity uniformity by reducing the divergence angle of the laser beam generated by the laser generator 310 by an increased laser beam size ratio.
  • the laser beam passing through the homogenizer 324 is focused by the focusing lens 340 and irradiated onto the target micro light emitting diode chip 122.
  • the homogenizer 324 is for irradiating a top hat-shaped laser beam as shown in FIG. 5 to the target micro light emitting diode chip 122, and the laser beam passing through the homogenizer 324 is The intensity profile becomes a top hat type laser beam from the target micro light emitting diode 122.
  • the micro LED chip removal apparatus 210 is for removing only the target micro LED chip 122, and does not damage other micro LED chips 120 around the target micro LED chip 122. Shouldn't. To this end, a top hat-shaped laser beam having a size similar to the size of the micro LED chip 120 is irradiated onto the target micro LED chip 122, or a top hat type having a size smaller than the size of the micro LED chip 120 The laser beam is irradiated to the target micro light-emitting diode chip 122 by scanning.
  • the stage 220 is moved to remove the next target micro LED chip.
  • FIG. 4 Another example of the laser irradiation unit 230 provided in the micro LED chip removing apparatus 210 according to the present invention is as shown in FIG. 4, a laser generator 410, a homogenizer unit 420, F- It has a Theta lens 440 and a beam scanner 450.
  • the laser generator 410, the homogenizer unit 420, and the F-Theta lens 440 shown in FIG. 4 are the laser generator 310, the homogenizer unit 320, and the focusing lens shown and described in FIG. 3, respectively. Since it corresponds to 340, detailed descriptions of the laser generator 410, the homogenizer 420, and the F-Theta lens 440 shown in FIG. 4 will be omitted.
  • the beam scanner 450 is a device that changes the position of the irradiated laser beam.
  • the beam scanner 450 is arranged as shown in FIG. 4, several target micro light-emitting diode chips ( 122) can be sequentially irradiated with a laser beam. That is, when one target micro LED chip 122 is removed and the next target micro LED chip is to be removed, the next target micro LED chip can be removed through the beam scanner 450 without moving the stage 220. I can.
  • the micro LED chip mounting apparatus 250 provided in the micro LED module repair system 200 uses the micro LED chip removal apparatus 210 A repair micro LED chip is mounted at the location where the micro LED chip 122 is removed. That is, the micro LED module repair system 200 according to the present invention removes the target micro LED chip 122 using a laser beam through the micro LED chip removal device 210, and the micro LED chip mounting device The repair micro LED chip is re-mounted in the empty position where the target micro LED chip 122 has been removed through 250.
  • a repair micro LED chip used in the micro LED chip mounting apparatus 250 is formed on a repair substrate.
  • Fig. 6 shows a repair micro light emitting diode chip formed on the repair substrate.
  • the micro LED chip mounting apparatus 250 may mount the repair micro LED chip 620 at the location where the target micro LED chip 122 is removed by a pickup and place method.
  • the repair micro LED chip 620 formed on the repair substrate 610 is a chip of the micro LED chip 120 formed on the device substrate 110 with a gap between the chip and the chip. It is formed to be larger than the gap between the chip and the chip (see FIG. 1).
  • the repair substrate 610 may be about 250 ⁇ m.
  • the micro LED chip is too small in size so that the gap between the chip and the chip of the micro LED chip 620 for repairing is the same as the gap between the chip and the chip of the micro LED chip 120 formed on the device substrate 110. In this case, it cannot be mounted using the pickup and place method.
  • the gap between the chip and the chip of the repair micro LED chip 620 formed on the repair substrate 610 is the chip and the chip of the micro LED chip 120 formed on the device substrate 110. It is formed to be larger than the interval (see Fig. 1).
  • the micro LED chip mounting apparatus 250 mounts the repair micro LED chip 620 and then separates and removes the repair substrate 610.
  • the repair substrate 610 may be separated by irradiating a laser beam.
  • the laser beam is irradiated onto the repair micro LED chip 620, a part of the repair micro LED chip 620 at the interface between the repair micro LED chip 620 and the repair substrate 610 is removed ( While ablation), the repair substrate 610 may be separated and removed.
  • the micro LED chip mounting apparatus 250 separates the repair micro LED chip 620 formed on the repair substrate 610 with a large gap between the chip and the chip into individual chips through a laser scriber, and picks up After mounting the target micro LED chip at the location where the target micro LED chip has been removed in an &-place method, the repair substrate 610 is separated and removed from the repair micro LED chip 620 using a laser beam.
  • FIG. 2 illustrates and describes a micro LED module repair system 200 in which a micro LED chip removing device 210 and a micro LED chip mounting device 250 are provided as separate devices.
  • a micro LED module repair system that removes the target micro LED chip and replaces the repair micro LED chip at the removed location can be implemented in one device and is shown in FIG. 7.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a micro light emitting diode module repair system according to another embodiment of the present invention.
  • a micro LED module repair system 700 includes a target micro LED chip 122 among a plurality of micro LED chips 120 mounted on the micro LED module.
  • the target micro LED chip 122 may be a defective micro LED chip, and the defective micro LED chip mounts the micro LED chip 120 on the circuit board 110 to manufacture a micro LED module, It is determined by detection using an inspection device.
  • the number of target micro light emitting diode chips 122 may be plural.
  • a micro light-emitting diode module is mounted on the stage 720, and the stage 720 has a means for holding the micro light-emitting diode module.
  • the micro light-emitting diode module includes a circuit board 110 and a micro light-emitting diode chip 120 mounted on the circuit board 110. As described above, the micro LED module mounted on the stage 720 is in a state in which the target micro LED chip 122 is determined using an inspection device in advance.
  • the laser irradiation unit 730 removes the target micro LED chip 122 by irradiating a laser beam onto a predetermined target micro LED chip 122 among the micro LED chips 120 mounted on the micro LED module. .
  • the laser irradiation unit 730 may irradiate a plurality of laser pulses.
  • the laser irradiation unit 730 may include a laser generator, a homogenizer unit, and a focusing lens, as illustrated and described in FIGS. 3 and 4.
  • the laser irradiation unit 730 When the target micro LED chip 122 is removed using the laser irradiation unit 730, the laser irradiation unit 730 generates a laser beam having a wavelength and a pulse width at which the target micro LED chip 122 can be removed.
  • the wavelength of the laser beam irradiated by the laser irradiation unit 730 is preferably 900 nm or less, and the pulse width is preferably 30 ns or less.
  • the micro light-emitting diode chip may include a GaN-based semiconductor compound, an AlN-based semiconductor compound, a GaAs-based semiconductor compound, and the like.
  • the A laser beam that generates a laser beam having a wavelength and a pulse width is selected, and the laser beam is irradiated onto the target micro light emitting diode chip 122.
  • a laser beam that can be absorbed by the target micro LED chip 122 must be irradiated. Since the laser beam that can be absorbed by the target micro LED chip 122 is a laser beam having a wavelength smaller than the wavelength corresponding to the band gap of the material forming the target micro LED chip 122, the target micro LED chip 122 A laser beam having a wavelength smaller than the wavelength corresponding to the band gap of the material forming) is selected, and the laser beam is irradiated onto the target micro light emitting diode chip 122.
  • the band gap of GaN is 3.3 eV and the wavelength corresponding to 3.3 eV is 376 nm, so a laser beam having a wavelength less than 376 nm is selected, and the laser The beam is irradiated onto the target micro light emitting diode chip 122.
  • the band gap of AlN is 5.34 ⁇ 5.71 eV
  • the wavelength corresponding to 5.34 ⁇ 5.71 eV is 208 ⁇ 227 nm
  • a laser beam having a wavelength less than 208 nm is After selection, the laser beam is irradiated onto the target micro light-emitting diode chip 122.
  • the band gap of GaAs is 1.4 eV and the wavelength corresponding to 1.4 eV is 886 nm, so a laser beam having a wavelength less than 886 nm is selected, and the laser beam Is irradiated onto the target micro light emitting diode chip 122.
  • the laser irradiation unit 730 irradiates the target micro light emitting diode chip 122 with a top hat type laser beam as shown in FIG. 5 through a homogenizer unit.
  • the micro LED module repair system 700 is for removing only the target micro LED chip 122 and does not damage other micro LED chips 120 around the target micro LED chip 122.
  • a top hat-shaped laser beam having a size similar to the size of the micro LED chip 120 is irradiated to the target micro LED chip 122, or a top hat type having a size smaller than the size of the micro LED chip 120
  • the laser beam is irradiated on the target micro light emitting diode chip 122 by scanning.
  • the micro LED module repair system 700 includes a stage moving means for moving the stage 720 in order to irradiate the laser beam onto the plurality of target micro LED chips 122 (see FIG. 3), or
  • the irradiation unit 730 may be equipped with a beam scanner (see FIG. 4).
  • the micro light emitting diode chip mounting unit 750 mounts the repair micro light emitting diode chip 620 at the position where the target micro light emitting diode chip 122 is removed.
  • the micro LED module repair system 700 is a stage moving means (not shown) to move the stage 720 to a position where the repair micro LED chip 620 is mounted as shown in the arrow shown in FIG. 7. It can be provided.
  • the repair micro light emitting diode chip 620 used at this time is formed on the repair substrate 610 (see FIG. 6).
  • the micro LED chip mounting unit 750 may mount the repair micro LED chip 620 at the location where the target micro LED chip 122 is removed by a pick-up and place method, and for this purpose, as described above.
  • the spacing between the chips of the repair micro LED chip 620 formed on the repair substrate 610 (refer to FIG. 6) is between the chips of the micro LED chip 120 formed on the device substrate 110 and the chip. It is formed to be larger than the interval (see Fig. 1).
  • the repair substrate is mounted using the laser irradiation unit 730. Separate and remove.
  • the stage 720 may be moved downward of the laser irradiation unit 750 again as shown by the arrow shown in FIG. 7 by the stage moving means.
  • the repair micro LED chip 620 at the interface portion between the repair micro LED chip 620 and the repair substrate 610
  • the repair substrate 610 is separated and removed while a part of the is removed (ablation).
  • the micro LED module repair system 700 removes the target micro LED chip 122 using a laser beam, and a repair formed on the repair substrate 610 with a large gap between the chip and the chip. After mounting the micro LED chip 620 for pickup and place at the location where the target micro LED chip 122 is removed, using a laser beam from the repair micro LED chip 620 610) is removed.
  • FIG. 7 a location where the target micro LED chip 122 is removed and a location where the repair micro LED chip 620 is mounted are divided, and when the target micro LED chip 122 is removed and a repair micro LED chip 122 A case in which the stage 720 is moved when the chip 620 is mounted has been illustrated and described, but is not limited thereto. Since the location where the target micro LED chip 122 is removed and the location where the repair micro LED chip 620 is mounted are the same, the stage 720 is not moved after the target micro LED chip 122 is removed. It goes without saying that the case of mounting the repair micro light emitting diode chip 620 is also within the scope of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of repairing a micro light-emitting diode module according to an embodiment of the present invention.
  • the method of repairing a micro LED module according to the present invention may be performed using the micro LED module repair systems 200 and 700 shown in FIG. 2 or 7, but is not limited thereto.
  • the target micro LED chip 122 is removed from the plurality of micro LED chips 120 mounted on the micro LED module.
  • a micro LED module to be repaired is prepared (S810).
  • the micro light emitting diode module to be repaired is a micro light emitting diode module in which the target micro light emitting diode chip 122 is determined, and the target micro light emitting diode chip 122 may be a defective micro light emitting diode chip.
  • the defective micro LED chip is determined by mounting the micro LED chip 120 on the circuit board 110 to manufacture the micro LED module, and then detecting it using a separate inspection device.
  • the number of target micro light emitting diode chips 122 may be plural.
  • the micro light emitting diode module to be repaired is mounted on the stages 220 and 720 (S820), and then a laser beam is irradiated to the target micro light emitting diode chip 122, so that the target micro light emitting diode chip 122 is Remove (ablation) (S830).
  • the target micro LED chip 122 can be removed by absorbing the laser beam, and for this purpose, a wavelength suitable for removing the target micro LED chip 122 (which is well absorbed by the target micro LED chip 122) and A laser beam having a pulse width is irradiated.
  • the wavelength of the irradiated laser beam is preferably 900 nm or less, and the pulse width is preferably 30 ns or less.
  • the micro light-emitting diode chip may include a GaN-based semiconductor compound, an AlN-based semiconductor compound, a GaAs-based semiconductor compound, and the like.
  • the A laser beam that generates a laser beam having a wavelength and a pulse width is selected, and the laser beam is irradiated onto the target micro light emitting diode chip 122.
  • a laser beam that can be absorbed by the target micro LED chip 122 must be irradiated. Since the laser beam that can be absorbed by the target micro LED chip 122 is a laser beam having a wavelength smaller than the wavelength corresponding to the band gap of the material forming the target micro LED chip 122, the target micro LED chip 122 A laser beam having a wavelength smaller than the wavelength corresponding to the band gap of the material forming) is selected, and the laser beam is irradiated onto the target micro light emitting diode chip 122.
  • the band gap of GaN is 3.3 eV and the wavelength corresponding to 3.3 eV is 376 nm, so a laser beam having a wavelength less than 376 nm is selected, and the laser The beam is irradiated onto the target micro light emitting diode chip 122.
  • the band gap of AlN is 5.34 ⁇ 5.71 eV
  • the wavelength corresponding to 5.34 ⁇ 5.71 eV is 208 ⁇ 227 nm
  • a laser beam having a wavelength less than 208 nm is After selection, the laser beam is irradiated onto the target micro light-emitting diode chip 122.
  • the band gap of GaAs is 1.4 eV and the wavelength corresponding to 1.4 eV is 886 nm, so a laser beam having a wavelength less than 886 nm is selected, and the laser beam Is irradiated onto the target micro light emitting diode chip 122.
  • the micro LED module repair method according to the present invention is for removing only the target micro LED chip 122, so as not to damage other micro LED chips 120 around the target micro LED chip 122.
  • a top hat-shaped laser beam having a size similar to the size of the micro LED chip 120 is irradiated onto the target micro LED chip 122, or a top hat-shaped laser having a size smaller than the size of the micro LED chip 120 The beam is irradiated by scanning the target micro LED chip 122.
  • the stages 220 and 720 are moved so that the laser beam is irradiated onto the corresponding target micro light-emitting diode chip (see FIG. 3), or the position to which the laser beam is irradiated using a beam scanner is changed (see FIG. 4). .
  • the repair micro LED chip 620 is mounted at the position where the target micro LED chip 122 is removed (S850).
  • the repair micro light emitting diode chip 620 is formed on the repair substrate 610 (see FIG. 6).
  • the repair micro LED chip 620 is mounted at the location where the target micro LED chip 122 is removed by a pick-up and place method.
  • the spacing between the chips of the repair micro LED chip 620 formed on the repair substrate 610 is determined by the chip of the micro LED chip 120 formed on the device substrate 110 and It is formed to be larger than the spacing between chips (see FIG. 1).
  • the repair substrate is separated and removed by irradiating a laser beam onto the repair micro light emitting diode chip 620 (S860).
  • a laser beam is irradiated onto the repair micro LED chip 620, a part of the repair micro LED chip 620 at the interface between the repair micro LED chip 620 and the repair substrate 610 is removed ( While ablation), the repair substrate 610 is separated and removed.
  • the target micro LED chip 122 is removed using a laser beam, and the micro light emitting diode for repair is formed on the repair substrate 610 with a large gap between the chip and the chip.
  • the repair substrate 610 is removed from the repair micro LED chip 620 using a laser beam. Separate and remove.

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Abstract

본 발명은 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템과 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 레이저 빔으로 제거한 후 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩으로 대체하는 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템과 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예는 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 장치로, 상기 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되는 스테이지; 및 상기 스테이지에 안착된 마이크로 발광다이오드 모듈에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛;을 포함한다. 상기 레이저 조사 유닛은, 상기 회로 기판 상에 실장된 복수 개의 마이크로 발광다이오드 칩 중 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거한다.

Description

마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치와 방법 및 이를 이용한 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템과 방법
본 발명은 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템과 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 레이저 빔으로 제거한 후 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩으로 대체하는 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템과 방법에 관한 것이다.
마이크로 발광다이오드(Micro Light Emitting Diode, Micro LED)는 초고화소 자체발광 디스플레이 분야뿐 아니라, 차세대 통신기술 분야 및 신경조절기술과 같은 최첨단 의료 분야에 적용될 수 있는 차세대 미래 광원이다.
마이크로 발광다이오드 칩은 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터 크기의 발광다이오드로서, Al, Ga, N, P, As In 등의 무기물 재료를 사파이어 기판 또는 실리콘 기판 위에 성장시킨 후, 사파이어 기판 또는 실리콘 기판을 분리함으로써 형성될 수 있다. 이와 같이, 마이크로 발광다이오드 칩은 매우 작은 크기이므로, 플라스틱과 같이 플렉서블한 기판에 전사되어 플렉서블한 표시장치의 제작이 가능하게 된다. 또한, 마이크로 발광다이오드는 유기 발광다이오드와는 달리 무기물 재료를 성장시켜 형성하므로, 제조공정이 단순하고 수율이 향상되며, 유기 발광 물질에 의해 제작된 유기 발광다이오드에 비해 휘도가 높고 수명이 길며, 단가가 낮다는 장점이 있다.
마이크로 발광다이오드 칩은 상술한 바와 같이 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터의 매우 작은 크기이므로, 회로 기판 상에 모듈화하기 위해서는 매우 정밀한 실장 기술이 필요하다. 4K UHD급 디스플레이 패널 제작에는 약 2,500만 개의 마이크로 발광다이오드 칩이 실장되는데, 99.99%(100ppm)으로 수율 관리를 하더라도 2,500 개의 리페어(repair)가 필요하게 된다. 그러나 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터 크기의 간격으로 실장되어진 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하고 개별로 다시 실장할 수 있는 기술은 현재 구현이 불가능한 실정이다.
상술한 바와 같이 마이크로 발광다이오드 모듈은 회로 기판 상에 수십 ~ 수천만 개의 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하여야 하므로, 아무리 수율 관리를 하더라도 불량 마이크로 발광다이오드 칩이 발생하게 된다. 따라서 마이크로 발광다이오드를 상용화하기 위해서는 마이크로 발광다이오드 모듈 내의 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 리페어하는 기술 개발이 필수적인 실정이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 마이크로 발광다이오드 모듈 내의 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 레이저 빔을 이용하여 제거하고, 제거된 위치에 새로운 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 장치, 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 장치로, 상기 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되는 스테이지; 및 상기 스테이지에 안착된 마이크로 발광다이오드 모듈에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛;을 포함한다. 상기 레이저 조사 유닛은, 상기 회로 기판 상에 실장된 복수 개의 마이크로 발광다이오드 칩 중 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거한다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 조사 유닛은 복수 개의 레이저 펄스를 조사할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 조사 유닛은, 탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔을 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 조사할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 마이크로 발광다이오드 칩은 GaN계 화합물 반도체, AlN계 화합물 반도체 및 GaAs계 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩은 상기 레이저 조사 유닛에서 조사된 레이저 빔을 흡수하여 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 조사 유닛은 900 nm 이하의 파장을 갖는 레이저 빔을 조사할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치의 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 조사 유닛은 30 ns 이하의 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 조사할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템으로, 상술한 마이크로 발광다이오드 칩 제거장치와, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템으로, 상기 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되는 스테이지; 및 상기 스테이지에 안착된 마이크로 발광다이오드 모듈에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛;을 포함한다. 상기 레이저 조사 유닛은, 상기 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 칩 중 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거한다. 또한, 상기 리페어 시스템은, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 리페어용 기판에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛;을 더 포함한다. 그리고 상기 레이저 조사 유닛은, 상기 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 리페어용 기판을 분리한다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템의 일부 실시예들에 있어서, 상기 마이크로 발광다이오드 칩은 디바이스 기판 상에 형성되고, 상기 리페어용 기판에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩 사이의 간격이 상기 디바이스 기판에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩 사이의 간격보다 더 클 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 방법으로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 결정된 마이크로 발광다이오드 모듈을 준비하는 단계; 및 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 빔은 탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔일 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 방법으로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 결정된 마이크로 발광다이오드 모듈을 준비하는 단계; 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 단계; 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 리페어용 기판에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 단계; 및 상기 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 리페어용 기판을 분리하는 단계;를 포함한다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 내용에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 마이크로 발광다이오드 모듈 내의 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 레이저 빔으로 손쉽게 제거하는 것이 가능하다. 또한, 불량 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 새로운 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 것이 가능하므로, 마이크로 발광다이오드 모듈의 리페어가 구현 가능하다.
상술한 발명의 효과는 단지 예시적인 것으로서, 본 발명의 효과를 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 효과 외에도, 도면 및 발명의 내용에 기재된 발명의 효과가 존재할 수 있다.
도 1은 디바이스 기판 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 이용되는 탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 리페이용 기판 상에 형성된 리페어용 발광다이오드 칩을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
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 소자나 부재를 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.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템과 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 레이저 빔으로 제거한 후 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩으로 대체하는 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템과 방법에 관한 것이다.
마이크로 발광다이오드는 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터의 크기를 갖는 발광다이오드로, 디바이스 기판 상에 Al, Ga, N, P, As In 등의 무기물 재료를 성장시켜 제조한다. 이때 디바이스 기판은 사파이어 기판이나 실리콘 기판이 이용될 수 있으며, 수율과 성능적인 측면에서 사파이어 기판을 이용함이 바람직하다. 디바이스 기판 상에 성장하여 제조되는 마이크로 발광다이오드 칩은 GaN계 반도체 화합물, AlN계 반도체 화합물 및 GaAs계 반도체 화합물 중 적어도 하나를 포함하여 이루어진다. 디바이스 기판 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩을 도 1에 나타내었다.
마이크로 발광다이오드 칩을 이용하여 마이크로 발광다이오드 모듈을 제조하기 위해, 디바이스 기판(110)으로부터 마이크로 발광다이오드 칩(120)을 분리하여, 마이크로 발광다이오드 칩(120)만을 회로 기판에 전사(transfer)하여 실장시킨다.
마이크로 발광다이오드 칩(120)을 회로 기판에 실장하는 방법은 정전헤드(electrostatic head)를 이용하는 방법과 탄성이 있는 고분자 물질(예컨대, PDMS(poly(dimethylsiloxane)))을 사용하는 방법 등이 있다.
이러한 방법으로 제조된 마이크로 발광다이오드 모듈에는 수십만 ~ 수천만 개의 마이크로 발광다이오드 칩이 실장되므로, 수율을 매우 정밀하게 관리하더라도 불량 마이크로 발광다이오드 칩이 발생하게 된다. 따라서 제조된 마이크로 발광다이오드 모듈에서 불량 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하고 새로운 마이크로 발광다이오드 칩으로 대체하는 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템이 필요하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(200)은 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)와 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)를 구비한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(200)은 메모리를 가지는 제어 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 제어 유닛은 시스템(200)이 동작하도록 시스템(200)의 각 구성을 제어한다. 이하에서는 시스템(200)의 각 구성이 동작을 직접 수행하도록 기재되어 있지만, 이러한 기재는 제어 유닛이 각 구성이 해당 동작을 수행하도록 각 구성을 제어하는 것도 포함한다.
마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)는 마이크로 발광다이오드 모듈에 실장되어 있는 복수의 마이크로 발광다이오드 칩(120) 중에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하는 장치로, 스테이지(220)와 레이저 조사 유닛(230)을 구비한다.
타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 불량 마이크로 발광다이오드 칩일 수 있으며, 불량 마이크로 발광다이오드 칩은 회로 기판에 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하여 마이크로 발광다이오드 모듈을 제조한 후, 별도의 검사장치를 이용하여 검출하여 결정된다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 복수 개일 수 있다.
스테이지(220)에는 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되며, 스테이지(220)는 마이크로 발광다이오드 모듈을 보지(保持)할 수 있는 수단을 구비한다. 마이크로 발광다이오드 모듈은 회로 기판(110)과 회로 기판(110) 상에 실장되어 있는 마이크로 발광다이오드 칩(120)을 포함하여 이루어진다. 스테이지(220)에 안착되는 마이크로 발광다이오드 모듈은 상술한 바와 같이 사전에 검사장치를 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 결정된 상태이다.
레이저 조사 유닛(230)은 마이크로 발광다이오드 모듈에 실장된 마이크로 발광다이오드 칩(120) 중 사전에 결정된 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 레이저 빔을 조사하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거한다. 이때 레이저 조사 유닛(230)은 복수 개의 레이저 펄스를 조사할 수 있다.
마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)의 예들을 도 3과 도 4에 나타내었다. 도 3은 레이저 조사 유닛(230)은 고정된 위치에 레이저 빔을 조사하고, 스테이지(220)가 이동하는 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)의 일 예를 나타낸 것으로, 레이저 조사 유닛(230)에서 조사된 레이저 빔이 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사된 후, 다음 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔이 조사될 수 있도록 스테이지(220)가 이동하게 된다. 도 4는 스테이지(220)가 고정된 상태에서 레이저 조사 유닛(230)이 서로 다른 위치에 레이저 빔을 조사할 수 있는 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)의 일 예를 나타낸 것으로, 서로 다른 위치에 위치하는 복수의 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 레이저 빔이 순차적으로 조사되도록 레이저 조사 유닛(230)이 구성된다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)에 구비된 레이저 조사 유닛(230)의 일 예는 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 발생기(310), 호모지나이저 유닛(320) 및 포커싱 렌즈(focusing lens)(340)를 구비한다.
레이저 발생기(310)는 레이저 빔을 발생하는 장치이다. 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)는 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사시키고, 조사된 레이저 빔이 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 흡수됨으로써 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거(ablation)된다. 이를 위해, 레이저 발생기(310)는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거할 수 있는 파장과 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 발생한다. 이때, 레이저 발생기(310)에서 발생되는 레이저 빔의 파장은 900 nm 이하인 것이 바람직하며, 펄스폭은 30 ns 이하인 것이 바람직하다. 마이크로 발광다이오드 칩은 GaN계 반도체 화합물, AlN계 반도체 화합물, GaAs계 반도체 화합물 등을 포함하여 이루어질 수 있으며, 마이크로 발광다이오드 칩을 이루는 물질에 따라 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔이 흡수가 잘 되도록, 적정한 파장과 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기(310)를 선정해야 한다.
레이저 빔을 조사하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하기 위해서는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 흡수할 수 있는 레이저 빔을 조사해야 한다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 흡수할 수 있는 레이저 빔은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 이루는 물질의 밴드갭(bandgap)에 해당하는 파장보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔이므로, 레이저 발생기(310)는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 이루는 물질의 밴드갭에 해당하는 파장보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 것을 사용한다. 예컨대, GaN계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, GaN의 밴드갭이 3.3 eV이고, 3.3 eV에 해당하는 파장은 376 nm이므로, 레이저 발생기(310)는 376 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 것을 사용한다. 그리고 AlN계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, AlN의 밴드갭이 5.34 ~ 5.71 eV이고, 5.34 ~ 5.71 eV에 해당하는 파장은 208 ~ 227 nm이므로, 레이저 발생기(310)는 208 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 것을 사용한다. 그리고 GaAs계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, GaAs의 밴드갭이 1.4 eV이고, 1.4 eV에 해당하는 파장은 886 nm이므로, 레이저 발생기(310)는 886 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 것을 사용한다.
호모지나이저 유닛(320)은 가변 빔 확장기(variable beam expander)(322)와 호모지나이저(324)를 구비한다.
가변 빔 확장기(322)는 레이저 발생기(310)에서 발생된 레이저 빔의 발산각을 증가된 레이저 빔 크기 비율만큼 줄여서 레이저 빔 세기 균일도를 향상시켜 주는 것이다.
호모지나이저(324)를 통과한 레이저 빔은 포커싱 렌즈(340)로 집속되어 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사된다. 호모지나이저(324)는 도 5에 도시된 바와 같은 탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사하기 위한 것으로, 호모지나이저(324)를 통과한 레이저 빔의 세기 분포 형태(intensity profile)는 타겟 마이크로 발광다이오드(122)에서 탑햇 형태의 레이저 빔이 된다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)만을 제거하기 위한 것으로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122) 주변의 다른 마이크로 발광다이오드 칩(120)에는 손상을 주지 않아야 한다. 이를 위해, 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 크기와 유사한 크기의 탑햇 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사하거나, 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 크기보다 작은 크기의 탑햇 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 스캐닝(scanning)하는 방식으로 조사한다.
상기의 방법으로 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 레이저 빔을 조사하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하게 되면, 다음 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하기 위해, 스테이지(220)를 이동시킨다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)에 구비된 레이저 조사 유닛(230)의 다른 예는 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 발생기(410), 호모지나이저 유닛(420), F-Theta 렌즈(440) 및 빔 스캐너(450)를 구비한다.
도 4에 도시된 레이저 발생기(410), 호모지나이저 유닛(420) 및 F-Theta 렌즈(440)는 각각 도 3에서 도시하고 설명한 레이저 발생기(310), 호모지나이저 유닛(320) 및 포커싱 렌즈(340)와 대응되므로, 도 4에 도시된 레이저 발생기(410), 호모지나이저(420) 및 F-Theta 렌즈(440)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
빔 스캐너(450)는 조사되는 레이저 빔의 위치를 변경하는 기기로, 빔 스캐너(450)를 도 4에 도시된 바와 같이 배치하면, 스테이지(220)를 고정시킨 상태에서 여러 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 레이저 빔을 순차적으로 조사할 수 있다. 즉, 하나의 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거한 이후 다음 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하고자 할 때에, 스테이지(220)의 이동 없이 빔 스캐너(450)를 통해 다음 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(200)에 구비된 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)는 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)를 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장시킨다. 즉, 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(200)은 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)를 통해 레이저 빔을 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하고, 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)를 통해 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 빈 자리에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 다시 실장시키는 것이다.
마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)에 이용되는 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩은 리페어용 기판 상에 형성된다. 리페어용 기판 상에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 도 6에 나타내었다. 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)는 픽업 앤 플레이스(pickup and place) 방법으로 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 실장시킬 수 있으며, 이를 위해, 도 6에 나타낸 바와 같이 리페어용 기판(610) 상에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)은 칩과 칩 사이의 간격이 디바이스 기판(110) 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 칩과 칩 사이의 간격(도 1 참조)에 비해 크도록 형성된다. 예컨대, 마이크로 발광다이오드 칩의 크기가 50 ㎛일 때, 디바이스 기판(110) 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 칩과 칩 사이의 간격이 10 ㎛ 정도라고 한다면, 리페어용 기판(610) 상에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 칩과 칩 사이의 간격은 250 ㎛ 정도일 수 있다. 마이크로 발광다이오드 칩은 크기가 너무 작아 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 칩과 칩 사이의 간격이 디바이스 기판(110) 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 칩과 칩 사이의 간격과 같을 경우에는 픽업 앤 플레이스 방법을 이용하여 실장시킬 수 없다. 따라서 상술한 바와 같이 리페어용 기판(610) 상에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 칩과 칩 사이의 간격은 디바이스 기판(110) 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 칩과 칩 사이의 간격(도 1 참조)에 비해 크도록 형성된다.
그리고 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)는 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장한 이후, 리페어용 기판(610)을 분리 제거한다. 리페어용 기판(610)은 레이저 빔을 조사하여 분리시킬 수 있다. 레이저 빔이 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)에 조사되면, 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)과 리페어용 기판(610)의 계면 부분의 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 일부가 제거(ablation)되면서 리페어용 기판(610)이 분리 제거될 수 있다.
즉, 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)는 칩과 칩 사이의 간격이 큰 리페어용 기판(610)에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 레이저 스크라이버를 통하여 개별 칩으로 분리하고, 픽업 앤 플레이스 방식으로 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 실장시킨 후, 레이저 빔을 이용하여 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)으로부터 리페어용 기판(610)을 분리 제거한다.
도 2는 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치(210)와 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치(250)가 별개의 장치로 구비된 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(200)에 대해 도시하고 설명하였다. 그러나 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하고 그 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 대체하는 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템은 하나의 장치에서 구현이 가능하며 이를 도 7에 나타내었다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(700)은 마이크로 발광다이오드 모듈에 실장되어 있는 복수의 마이크로 발광다이오드 칩(120) 중에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하고, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장하는 시스템으로, 스테이지(720), 레이저 조사 유닛(730) 및 마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛(750)을 구비한다.
타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 불량 마이크로 발광다이오드 칩일 수 있으며, 불량 마이크로 발광다이오드 칩은 회로 기판(110)에 마이크로 발광다이오드 칩(120)을 실장하여 마이크로 발광다이오드 모듈을 제조한 후, 별도의 검사장치를 이용하여 검출하여 결정된다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 복수 개일 수 있다.
스테이지(720)에는 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되며, 스테이지(720)는 마이크로 발광다이오드 모듈을 보지할 수 있는 수단을 구비한다. 마이크로 발광다이오드 모듈은 회로 기판(110)과 회로 기판(110) 상에 실장되어 있는 마이크로 발광다이오드 칩(120)을 포함하여 이루어진다. 스테이지(720)에 안착되는 마이크로 발광다이오드 모듈은 상술한 바와 같이 사전에 검사장치를 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 결정된 상태이다.
레이저 조사 유닛(730)은 마이크로 발광다이오드 모듈에 실장된 마이크로 발광다이오드 칩(120) 중 사전에 결정된 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 레이저 빔을 조사하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거한다. 이때 레이저 조사 유닛(730)은 복수 개의 레이저 펄스를 조사할 수 있다.
레이저 조사 유닛(730)은 도 3 및 도 4에 도시하고 설명한 바와 같이, 레이저 발생기, 호모지나이저 유닛 및 포커싱 렌즈를 구비할 수 있다.
레이저 조사 유닛(730)을 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하는 경우, 레이저 조사 유닛(730)은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거될 수 있는 파장과 펄스폭의 레이저 빔을 조사한다. 이때, 레이저 조사 유닛(730)에서 조사되는 레이저 빔의 파장은 900 nm 이하인 것이 바람직하며, 펄스폭은 30 ns 이하인 것이 바람직하다. 마이크로 발광다이오드 칩은 GaN계 반도체 화합물, AlN계 반도체 화합물, GaAs계 반도체 화합물 등을 포함하여 이루어질 수 있으며, 마이크로 발광다이오드 칩을 이루는 물질에 따라 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔이 흡수가 잘 되도록, 적정한 파장과 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다.
상술한 바와 같이, 레이저 빔을 조사하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하기 위해서는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 흡수할 수 있는 레이저 빔을 조사해야 한다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 흡수할 수 있는 레이저 빔은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 이루는 물질의 밴드갭에 해당하는 파장보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔이므로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 이루는 물질의 밴드갭에 해당하는 파장보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 예컨대, GaN계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, GaN의 밴드갭이 3.3 eV이고, 3.3 eV에 해당하는 파장은 376 nm이므로, 376 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 그리고 AlN계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, AlN의 밴드갭이 5.34 ~ 5.71 eV이고, 5.34 ~ 5.71 eV에 해당하는 파장은 208 ~ 227 nm이므로, 208 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 그리고 GaAs계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, GaAs의 밴드갭이 1.4 eV이고, 1.4 eV에 해당하는 파장은 886 nm이므로, 886 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다.
레이저 조사 유닛(730)은 호모지나이저 유닛을 통해 도 5에 도시된 바와 같은 탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(700)은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)만을 제거하기 위한 것으로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122) 주변의 다른 마이크로 발광다이오드 칩(120)에는 손상을 주지 않게 하기 위해, 마이크로 발광다이오드 칩(120) 크기와 유사한 크기의 탑햇 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사하거나, 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 크기보다 작은 크기의 탑햇 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 스캐닝하는 방식으로 조사한다.
그리고, 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(700)은 레이저 빔이 복수의 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사되도록 하기 위해 스테이지(720)를 이동시키는 스테이지 이동 수단을 구비하거나(도 3 참조), 레이저 조사 유닛(730)이 빔 스캐너를 구비할 수 있다(도 4 참조).
마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛(750)은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장시킨다. 이를 위해, 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(700)은 스테이지(720)가 도 7에 도시된 화살표와 같이 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)이 실장되는 위치로 이동되도록 하는 스테이지 이동 수단(미도시)을 구비할 수 있다.
이때 이용되는 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)은 리페어용 기판(610) 상에 형성된다(도 6 참조). 마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛(750)은 픽업 앤 플레이스 방법으로 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 실장시킬 수 있으며, 이를 위해, 상술한 바와 같이 리페어용 기판(610) 상에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 칩 사이의 간격(도 6 참조)은 디바이스 기판(110) 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 칩과 칩 사이의 간격(도 1 참조)에 비해 크도록 형성된다.
본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(700)은 마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛(750)을 이용하여 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장시킨 이후, 레이저 조사 유닛(730)을 이용하여 리페어용 기판을 분리 제거한다. 이를 위해, 스테이지(720)는 스테이지 이동 수단에 의해 도 7에 도시된 화살표와 같이 다시 레이저 조사 유닛(750)의 하방으로 이동할 수 있다. 상술한 바와 같이, 레이저 빔이 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)에 조사되면, 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)과 리페어용 기판(610)의 계면 부분의 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 일부가 제거(ablation)되면서 리페어용 기판(610)이 분리 제거된다.
즉, 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(700)은 레이저 빔을 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하고, 칩과 칩 사이의 간격이 큰 리페어용 기판(610)에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 픽업 앤 플레이스 방식으로 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 실장시킨 후, 레이저 빔을 이용하여 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)으로부터 리페어용 기판(610)을 분리 제거한다.
도 7에서는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거되는 위치와 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)이 실장되는 위치가 구분되어 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)를 제거할 때와 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장할 때 스테이지(720)를 이동시키는 경우에 대해 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거되는 위치와 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)이 실장되는 위치가 동일하여, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122) 제거 후 스테이지(720)를 이동시키지 않은 상태에서 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장시키는 경우도 본 발명의 범위에 속함은 물론이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템을 이용하여 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법을 도시한 흐름도이다. 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법은 도 2 또는 도 7에 도시된 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템(200, 700)을 이용하여 수행할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법은 마이크로 발광다이오드 모듈에 실장되어 있는 복수의 마이크로 발광다이오드 칩(120) 중에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하고, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장하는 방법으로, 우선, 리페어하고자 하는 마이크로 발광다이오드 모듈을 준비한다(S810). 리페어하고자 하는 마이크로 발광다이오드 모듈은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 결정된 마이크로 발광다이오드 모듈로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 불량 마이크로 발광다이오드 칩일 수 있다. 불량 마이크로 발광다이오드 칩은 회로 기판(110)에 마이크로 발광다이오드 칩(120)을 실장하여 마이크로 발광다이오드 모듈을 제조한 후, 별도의 검사장치를 이용하여 검출하여 결정된다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 복수 개일 수 있다.
다음으로, 리페어하고자 하는 마이크로 발광다이오드 모듈을 스테이지(220, 720)에 안착시키고(S820), 이어서, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 레이저 빔을 조사하여, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거(ablation)한다(S830). 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)은 레이저 빔을 흡수하여 제거될 수 있으며, 이를 위해 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하기에 적절한(타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 흡수가 잘되는) 파장과 펄스폭을 갖는 레이저 빔이 조사된다. 이때, 조사되는 레이저 빔의 파장은 900 nm 이하인 것이 바람직하며, 펄스폭은 30 ns 이하인 것이 바람직하다. 마이크로 발광다이오드 칩은 GaN계 반도체 화합물, AlN계 반도체 화합물, GaAs계 반도체 화합물 등을 포함하여 이루어질 수 있으며, 마이크로 발광다이오드 칩을 이루는 물질에 따라 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔이 흡수가 잘 되도록, 적정한 파장과 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다.
상술한 바와 같이, 레이저 빔을 조사하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하기 위해서는 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 흡수할 수 있는 레이저 빔을 조사해야 한다. 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 흡수할 수 있는 레이저 빔은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 이루는 물질의 밴드갭에 해당하는 파장보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔이므로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 이루는 물질의 밴드갭에 해당하는 파장보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 예컨대, GaN계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, GaN의 밴드갭이 3.3 eV이고, 3.3 eV에 해당하는 파장은 376 nm이므로, 376 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 그리고 AlN계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, AlN의 밴드갭이 5.34 ~ 5.71 eV이고, 5.34 ~ 5.71 eV에 해당하는 파장은 208 ~ 227 nm이므로, 208 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다. 그리고 GaAs계 반도체 화합물로 마이크로 발광다이오드 칩이 이루어진 경우, GaAs의 밴드갭이 1.4 eV이고, 1.4 eV에 해당하는 파장은 886 nm이므로, 886 nm보다 작은 파장을 갖는 레이저 빔을 선정하고, 그 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사한다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법은 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)만을 제거하기 위한 것으로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122) 주변의 다른 마이크로 발광다이오드 칩(120)에는 손상을 주지 않게 하기 위해, 마이크로 발광다이오드 칩(120) 크기와 유사한 크기의 탑햇 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 조사하거나, 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 크기보다 작은 크기의 탑햇 형태의 레이저 빔을 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)에 스캐닝하는 방식으로 조사한다.
다음으로, 추가적으로 제거하여야 할 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 존재하는지 여부를 확인(S840)하여, 추가적으로 제거하여야 할 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 존재하면, 해당 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거(S830)한다. 이를 위해, 레이저 빔이 해당 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 조사되도록 스테이지(220, 720)를 이동시키거나(도 3 참조), 빔 스캐너를 이용하여 레이저 빔이 조사되는 위치를 변경시킨다(도 4 참조).
타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 모두 제거되면, 다음으로, 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 실장한다(S850). 여기서 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)은 리페어용 기판(610) 상에 형성된다(도 6 참조). 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)은 픽업 앤 플레이스 방법으로 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 실장된다. 이를 위해, 리페어용 기판(610) 상에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 칩 사이의 간격(도 6 참조)은 디바이스 기판(110) 상에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩(120)의 칩과 칩 사이의 간격(도 1 참조)에 비해 크도록 형성된다.
그리고 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)에 레이저 빔을 조사하여 리페어용 기판을 분리 제거한다(S860). 레이저 빔이 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)에 조사되면, 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)과 리페어용 기판(610)의 계면 부분의 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)의 일부가 제거(ablation)되면서 리페어용 기판(610)이 분리 제거된다.
즉, 본 발명에 따른 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법은 레이저 빔을 이용하여 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)을 제거하고, 칩과 칩 사이의 간격이 큰 리페어용 기판(610)에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)을 픽업 앤 플레이스 방식으로 타겟 마이크로 발광다이오드 칩(122)이 제거된 위치에 실장시킨 후, 레이저 빔을 이용하여 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩(620)으로부터 리페어용 기판(610)을 분리 제거한다.
본 발명의 범위는 상기 발명의 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
[부호의 설명]
110: 디바이스 기판
120: 마이크로 발광다이오드 칩
200, 700: 마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템
210: 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치
220, 720: 스테이지
230, 730: 레이저 조사 유닛
250: 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치
310, 410: 레이저 발생기
320, 420: 호모지나이저 유닛
322, 422: 가변 빔 확장기
324, 424: 호모지나이저
340: 포커싱 렌즈
440: F-Theta 렌즈
450: 빔 스캐너
610: 리페어용 기판
620: 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩
750: 마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛

Claims (13)

  1. 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 장치로,
    상기 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되는 스테이지; 및
    상기 스테이지에 안착된 마이크로 발광다이오드 모듈에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛;을 포함하며,
    상기 레이저 조사 유닛은,
    상기 회로 기판 상에 실장된 복수 개의 마이크로 발광다이오드 칩 중 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는,
    마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 조사 유닛은 복수 개의 레이저 펄스를 조사하는,
    마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 조사 유닛은,
    탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔을 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 조사하는,
    마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 발광다이오드 칩은 GaN계 화합물 반도체, AlN계 화합물 반도체 및 GaAs계 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함하여 이루어진,
    마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩은 상기 레이저 조사 유닛에서 조사된 레이저 빔을 흡수하여 제거되는,
    마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저 조사 유닛은 900 nm 이하의 파장을 갖는 레이저 빔을 조사하는,
    마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저 조사 유닛은 30 ns 이하의 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 조사하는,
    마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 발광다이오드 칩 제거 장치; 및
    상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장시키는 마이크로 발광다이오드 칩 실장 장치;를 포함하는,
    마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템.
  9. 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 시스템으로,
    상기 마이크로 발광다이오드 모듈이 안착되는 스테이지; 및
    상기 스테이지에 안착된 마이크로 발광다이오드 모듈에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛;을 포함하며,
    상기 레이저 조사 유닛은, 상기 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 칩 중 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하고,
    상기 리페어 시스템은,
    상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 리페어용 기판에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 마이크로 발광다이오드 칩 실장 유닛;을 더 포함하고,
    상기 레이저 조사 유닛은, 상기 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 리페어용 기판을 분리하는,
    마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 마이크로 발광다이오드 칩은 디바이스 기판 상에 형성되고,
    상기 리페어용 기판에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩 사이의 간격이 상기 디바이스 기판에 형성된 마이크로 발광다이오드 칩 사이의 간격보다 더 큰,
    마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 시스템.
  11. 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈에서 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 방법으로,
    타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 결정된 마이크로 발광다이오드 모듈을 준비하는 단계; 및
    상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 단계;를 포함하는,
    마이크로 발광다이오드 칩 제거 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 탑햇(top hat) 형태의 레이저 빔인 것인,
    마이크로 발광다이오드 칩 제거 방법.
  13. 복수의 마이크로 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩이 회로 기판 상에 실장된 마이크로 발광다이오드 모듈을 리페어하는 방법으로,
    타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 결정된 마이크로 발광다이오드 모듈을 준비하는 단계;
    상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여, 상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩을 제거하는 단계;
    상기 타겟 마이크로 발광다이오드 칩이 제거된 위치에 리페어용 기판에 형성된 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩을 실장하는 단계; 및
    상기 리페어용 마이크로 발광다이오드 칩에 레이저 빔을 조사하여 상기 리페어용 기판을 분리하는 단계;를 포함하는,
    마이크로 발광다이오드 모듈 리페어 방법.
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