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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-102616(P2020-102616A)
(43)【公開日】2020年7月2日
(54)【発明の名称】LED基板リペア装備及び方法
(51)【国際特許分類】
   H05K 3/34 20060101AFI20200605BHJP
   H01L 21/677 20060101ALI20200605BHJP
   H01L 21/60 20060101ALI20200605BHJP
   G09F 9/00 20060101ALI20200605BHJP
【FI】
   H05K3/34 510
   H01L21/68 A
   H01L21/60 321Y
   H01L21/60 321Z
   G09F9/00 338
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】OL
【全頁数】28
(21)【出願番号】特願2019-224186(P2019-224186)
(22)【出願日】2019年12月12日
(11)【特許番号】特許第6676820号(P6676820)
(45)【特許公報発行日】2020年4月8日
(31)【優先権主張番号】10-2018-0164782
(32)【優先日】2018年12月19日
(33)【優先権主張国】KR
(71)【出願人】
【識別番号】516114628
【氏名又は名称】エスティーアイ カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】韓,奎 龍
(72)【発明者】
【氏名】劉,大 日
(72)【発明者】
【氏名】金,明 珍
(72)【発明者】
【氏名】金,宰 煥
【テーマコード(参考)】
5E319
5F131
5G435
【Fターム(参考)】
5E319AA03
5E319AC01
5E319BB00
5E319CC12
5E319CC33
5E319CD57
5E319GG15
5F131AA04
5F131BA39
5F131BA54
5F131CA32
5F131CA56
5F131DA03
5F131DA22
5F131DA33
5F131DB62
5F131DB72
5F131EA02
5F131EB02
5F131KA14
5F131KA16
5F131KA44
5F131KA54
5F131KB12
5F131KB46
5G435AA17
5G435BB04
5G435KK05
(57)【要約】
【課題】LED基板リペア装備及び方法を提供する。
【解決方法】基板上に配置された多数のLEDの中の不良LEDを検出する第1検査部、前記第1検査部により検出された不良LEDを前記基板から除去するLED除去部、前記不良LEDが除去された前記基板の不良発生領域の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材を提供するボンディング材供給部、前記新規導電性ボンディング材の上に新規LEDを安着させるLED供給部、前記新規LEDと前記基板の結合力の向上のために、前記新規導電性ボンディング材を加熱するLED結合部、前記新規LEDが付着された前記基板を対象にLED不良可否を検査する第2検査部、及び前記基板を前記第1検査部、前記LED除去部、前記ボンディング材供給部、前記LED供給部、前記LED結合部、及び前記第2検査部と順次移送する少なくとも1つの移送ロボット、を含むことを特徴とする。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に配置された多数のLEDの中の不良LEDを検出する第1検査部、
前記第1検査部により検出された不良LEDを前記基板から除去するLED除去部、
前記不良LEDが除去された前記基板の不良発生領域の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材を提供するボンディング材供給部、
前記新規導電性ボンディング材上に新規LEDを安着させるLED供給部、
前記新規LEDと前記基板の結合力向上のために、前記新規導電性ボンディング材を加熱するLED結合部、
前記新規LEDが付着された前記基板を対象にLED不良可否を検査する第2検査部、及び
前記基板を前記第1検査部、前記LED除去部、前記ボンディング材供給部、前記LED供給部、前記LED結合部、及び前記第2検査部に順次移送する少なくとも1つの移送ロボット、を含み、
前記第1検査部は、第1ステージ、前記第1ステージ上に形成されて、前記基板が安着される一対の第1基板支持部、
前記第1基板支持部に位置した基板の整列のための第1イメージセンサー、及び
不良LEDの検出のために、前記第1基板支持部に安着されて整列が完了した基板を撮影する第1カメラ、を含み、
前記第1カメラにより撮影された映像を分析し、不良LEDを検出して、検出された不良LEDの位置情報を前記LED除去部、前記ボンディング材供給部、前記LED供給部、前記LED結合部に提供し、
前記LED除去部は、第2ステージ、前記第2ステージ上に形成されて、前記基板が安着される一対の第2基板支持部、
前記第2基板支持部に位置した基板の整列のための第2イメージセンサー、
整列が完了した基板に位置した前記不良LEDの導電性ボンディング材を加熱して、前記不良LEDの導電性ボンディング材の結合力を弱化させる第1加熱部、及び
前記不良LEDを前記基板から分離する除去モジュール、を含み、
前記ボンディング材供給部は、第3ステージ、前記第3ステージ上に形成されて、前記基板が安着される一対の第3基板支持部、
前記第3基板支持部に位置した基板の整列のための第3イメージセンサー、及び
整列が完了した基板の不良発生領域の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材を位置させるボンディング材提供部、を
含み、
前記LED供給部は、第4ステージ、前記第4ステージ上に形成されて、前記基板が安着される一対の第4基板支持部、
前記第4基板支持部に位置した基板の整列のための第4イメージセンサー、
多数の新規LEDを保有する新規LED提供部、及び
前記新規LED提供部に移動し、新規LEDを獲得して、獲得された新規LEDを整列が完了した基板の新規導電性ボンディング材上に安着させるLED安着部、を含み、
前記LED結合部は、第5ステージ、前記第5ステージ上に形成されて、前記基板が安着される一対の第5基板支持部、
前記第5基板支持部に位置した基板の整列のための第5イメージセンサー、及び
整列が完了した基板の新規導電性ボンディング材を加熱する第2加熱部、を含み、
前記第2検査部は、第6ステージ、前記第6ステージ上に形成されて、前記基板が安着される一対の第6基板支持部、
前記第6基板支持部に位置した基板の整列のための第6イメージセンサー、及び
不良LEDの検出のために、前記第6基板支持部に安着されて整列が完了した基板を撮影する第2カメラ、を含み、
前記第2カメラによって撮影された映像を分析し、不良LEDの存在可否を検査して、
前記第1検査部、前記LED除去部、前記ボンディング材供給部、前記LED供給部、前記LED結合部、及び前記第2検査部のそれぞれは、高さ測定センサーをさらに含むことを特徴とするLED基板リペア装備。
【請求項2】
前記移送ロボットは、
前記第2検査部から該当の基板が不良と判定された場合、前記基板を前記LED除去部に再移送することを特徴とする請求項1に記載のLED基板リペア装備。
【請求項3】
前記第1乃至第6基板支持部のそれぞれには、
前記基板の安着可否を検知するための基板検知センサーが備えられたことを特徴とする請求項1に記載のLED基板リペア装備。
【請求項4】
前記第1乃至第6基板支持部のそれぞれは、
前記基板の大きさによって間隔が可変されて安着される基板の吸着固定のための吸着孔が形成されたことを特徴とする請求項3に記載のLED基板リペア設備。
【請求項5】
前記LED供給部は、
複数個が直列または並列に設置され、
前記移送ロボットは、
前記複数のLED供給部を対象に交互に前記基板を移送することを特徴とする請求項1に記載のLED基板リペア装備。
【請求項6】
(a)基板上に配置された多数のLEDの中の不良LEDを検出する段階、
(b)検出された前記不良LEDを前記基板から除去する段階、
(c)前記不良LEDが除去された前記基板の不良発生領域の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材を提供する段階、
(d)前記新規導電性ボンディング材の上に新規LEDを安着させる段階、
(e)前記新規LEDと前記基板の結合力の向上のために、前記新規導電性ボンディング材を加熱する段階、及び
(f)前記新規LEDが付着された前記基板を対象にLED不良可否を検査する段階、を含み、
前記(a)段階は、
(a−1)前記基板の検知及び固定を遂行する段階、
(a−2)固定された前記基板を整列する段階、
(a−3)整列が完了した基板の工程領域の高さを測定する段階、
(a−4)測定された高さを参照して、設定された地点で前記基板を撮影する段階、及び
(a−5)撮影された映像を分析して不良LEDを検出する段階、を含むことを特徴とするLED基板リペア方法。
【請求項7】
前記(b)段階は、
(b−1)前記基板の検知及び固定を遂行する段階、
(b−2)固定された前記基板を整列する段階、
(b−3)整列が完了した基板の工程領域の高さを測定する段階、
(b−4)測定された高さを参照して、設定された地点で前記基板に位置した前記不良LEDの導電性ボンディング材を加熱する段階、及び
(b−5)前記不良LEDを基板から分離する段階、を含むことを特徴とする請求項6に記載のLED基板リペア方法。
【請求項8】
前記(c)段階は、
(c−1)前記基板の検知及び固定を遂行する段階、
(c−2)固定された前記基板を整列する段階、
(c−3)整列が完了した基板の工程領域の高さを測定する段階、及び
(c−4)測定された高さを参照して、設定された地点で前記基板の不良発生領域の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材を提供する段階、を含むことを特徴とする請求項7に記載のLED基板リペア方法。
【請求項9】
前記(d)段階は、
(d−1)前記基板の検知及び固定を遂行する段階、
(d−2)固定された前記基板を整列する段階、
(d−3)整列が完了した基板の工程領域の高さを測定する段階、及び
(d−4)測定された高さを参照して、新規LEDを前記新規導電性ボンディング材の上に安着させる段階、を含むことを特徴とする請求項8に記載のLED基板リペア方法。
【請求項10】
前記(e)段階は、
(e−1)前記基板の検知及び固定を遂行する段階、
(e−2)固定された前記基板を整列する段階、
(e−3)整列が完了した基板の工程領域の高さを測定する段階、及び
(e−4)測定された高さを参照して、設定された地点で前記基板の新規導電性ボンディング材を加熱する段階、を含むことを特徴とする請求項9に記載のLED基板リペア方法。
【請求項11】
前記(e)段階は、
(e−1)前記基板の検知及び固定を遂行する段階、
(e−2)固定された前記基板を整列する段階、
(e−3)整列が完了した基板の工程領域の高さを測定する段階、
(e−4)測定された高さを参照して、設定された地点で前記基板を撮影する段階、及び
(e−5)撮影された映像を分析して不良LEDを検出する段階、を含むことを特徴とする請求項10に記載のLED基板リペア方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はLED基板リペア装備及び方法に係り、より詳しくは、LEDリペア工程を正確でかつ效率的に遂行可能なLED基板リペア装備及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
LED(Light Emitting Diode)は電子の多いN型半導体と正孔の多いP型半導体を接合したもので、この半導体に順方向電圧を印加すれば、電子と正孔が移動して接合部で再結合し、再結合エネルギーが光になって放出される。
LEDは低い消費電力、長い寿命、高効率、極小型の大きさ、瞬間点灯、広い作動温度範囲、高い耐衝撃及び耐振動特性、紫外線及び赤外線の不発生、フィルター無しでの高い色彩度の具現、水銀非発生などの固有な長所を有し、また生産的な側面でも既存のLCD、OLEDディスプレー(Display)より構成的な側面で多く単純化している。
【0003】
従来は、このLEDを解像度の高くない屋外広告看板や照明用にだけ用いていたが、工程技術及び超精密装備の具現により、極めて小さなミニ(Mini)またはマイクロ(Micro)単位の超小型LEDチップ(Chip)が生産できるようになり、品質的な問題を改善しながら従来使用していたLCDやOLEDディスプレーより多くの長所があり、ディスプレーの他にも多くのアプリケーションとしての製品開発が行われている(例えば、特許文献1参照)。
超小型LEDはOLEDと似ているが、無機質材料を用いて、自発光素子であるため、別途の背面光や液晶層、偏光板が不要である。また、光変換効率が高く、低電力ディスプレーに対する活用可能性が高く、OLEDの有機成分や伝統的なLCDの液晶層に比べてバーンイン(burn−in)現状に対して恐れる必要がない。また、画面の転換速度も、既存のLCD、OLEDディスプレーに比べて優れており、小さな大きさに超高解像度、超高速転換速度まで結合された超小型LEDはVR及びARヘッドセットに適している。
【0004】
ただし、上述の長所にも拘わらず、現在の技術で既存のディスプレーサイズのように多様な製品を生産するためには既存のディスプレーより高いコストが発生する。これは、まだ大量で生産をする工場や工程が最適化していないためである。
電光板や広告看板の製作時に発生するLEDチップの不良LEDは、従来、全て手作業により半田ごてや熱風を用い、はんだ(Solder)とチップを除去し、良品のLEDチップを配置し、除去する時と同様の工程ではんだづけ(Soldering)し、LEDパネル(Panel)の不良LEDチップを修理し製品化していた。
従来用いていたLEDチップは大きさが大きく、手作業が可能であったが、不良チップを修理する時間が多くかかり、修理をしたにも拘わらず、チップの接合強度や絶縁抵抗のような電気的特性を含めた工程に一貫性がなく、更なる別の問題点が起きている。修理をするための不良LEDチップに対する検査も自動化ではなく、手作業で行われており、非効率的で正確度が落ちるという問題を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2019−021609号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は従来手作業で行われていたLEDリペア工程を効果的に自動化することにより、LED基板の量産性及び品質安全性を向上させることができるLED基板リペア装備及び方法を提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施例によるLED基板リペア装備は、基板上に配置された多数のLEDの中の不良LEDを検出する第1検査部、前記第1検査部により検出された不良LEDを前記基板から除去するLED除去部、前記不良LEDが除去された前記基板の不良発生領域の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材を提供するボンディング材供給部、前記新規導電性ボンディング材上に新規LEDを安着させるLED供給部、前記新規LEDと前記基板の結合力向上のために、前記新規導電性ボンディング材を加熱するLED結合部、前記新規LEDが付着された前記基板を対象にLED不良可否を検査する第2検査部、及び前記基板を前記第1検査部、前記LED除去部、前記ボンディング材供給部、前記LED供給部、前記LED結合部、及び前記第2検査部に順次移送する少なくとも1つの移送ロボットを含み、
前記第1検査部は、第1ステージ、前記第1ステージ上に形成されて、前記基板が安着される一対の第1基板支持部、前記第1基板支持部に位置した基板の整列のための第1イメージセンサー、及び不良LEDの検出のために、前記第1基板支持部に安着されて整列が完了した基板を撮影する第1カメラ、を含み、
前記第1カメラによって撮影された映像を分析し、不良LEDを検出して、検出された不良LEDの位置情報を前記LED除去部、前記ボンディング材供給部、前記LED供給部、前記LED結合部に提供し、
前記LED除去部は、第2ステージ、前記第2ステージ上に形成されて、前記基板が安着される一対の第2基板支持部、前記第2基板支持部に位置した基板の整列のための第2イメージセンサー、整列が完了した基板に位置した前記不良LEDの導電性ボンディング材を加熱して、前記不良LEDの導電性ボンディング材の結合力を弱化させる第1加熱部、及び前記不良LEDを前記基板から分離する除去モジュール、を含み、
前記ボンディング材供給部は、第3ステージ、前記第3ステージ上に形成されて、前記基板が安着される一対の第3基板支持部、前記第3基板支持部に位置した基板の整列のための第3イメージセンサー、及び整列が完了した基板の不良発生領域の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材を位置させるボンディング材提供部、を含み、
前記LED供給部は、第4ステージ、前記第4ステージ上に形成されて、前記基板が安着される一対の第4基板支持部、前記第4基板支持部に位置した基板の整列のための第4イメージセンサー、多数の新規LEDを保有する新規LED提供部、及び前記新規LED提供部に移動し、新規LEDを獲得して、獲得された新規LEDを整列が完了した基板の新規導電性ボンディング材上に安着させるLED安着部、を含み、
前記LED結合部は、第5ステージ、前記第5ステージ上に形成されて、前記基板が安着される一対の第5基板支持部、前記第5基板支持部に位置した基板の整列のための第5イメージセンサー、及び整列が完了した基板の新規導電性ボンディング材を加熱する第2加熱部、を含み、
前記第2検査部は、第6ステージ、前記第6ステージ上に形成されて、前記基板が安着される一対の第6基板支持部、前記第6基板支持部に位置した基板の整列のための第6イメージセンサー、及び不良LEDの検出のために、前記第6基板支持部に安着されて整列が完了した基板を撮影する第2カメラ、を含み、
前記第2カメラによって撮影された映像を分析し、不良LEDの存在可否を検査して、前記第1検査部、前記LED除去部、前記ボンディング材供給部、前記LED供給部、前記LED結合部、及び前記第2検査部のそれぞれは、高さ測定センサーをさらに含むことを特徴とする。
【0008】
前記移送ロボットは、前記第2検査部から該当の基板が不良と判定された場合、前記基板を前記LED除去部に再移送することが好ましい。
また、前記第1乃至第6基板支持部のそれぞれには、前記基板の安着可否を検知するための基板検知センサーが備えられることがよい。
【0009】
前記第1乃至第6基板支持部のそれぞれは、前記基板の大きさによって間隔が可変されて安着される基板の吸着固定のための吸着孔が形成されることが好ましい。
また、前記LED供給部は、複数個が直列または並列に設置され、前記移送ロボットは、前記複数のLED供給部を対象に交互に前記基板を移送することができる。
【0010】
本発明の一実施例によるLED基板リペア方法は、(a)基板上に配置された多数のLEDの中の不良LEDを検出する段階、(b)検出された前記不良LEDを前記基板から除去する段階、(c)前記不良LEDが除去された前記基板の不良発生領域の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材を提供する段階、(d)前記新規導電性ボンディング材の上に新規LEDを安着させる段階、(e)前記新規LEDと前記基板の結合力の向上のために、前記新規導電性ボンディング材を加熱する段階、及び(f)前記新規LEDが付着された前記基板を対象にLED不良可否を検査する段階、を含み、
【0011】
前記(a)段階は、(a−1)前記基板の検知及び固定を遂行する段階、(a−2)固定された前記基板を整列する段階、(a−3)整列が完了した基板の工程領域の高さを測定する段階、(a−4)測定された高さを参照して、設定された地点で前記基板を撮影する段階、及び(a−5)撮影された映像を分析して不良LEDを検出する段階、を含むことを特徴とする。
前記(b)段階は、(b−1)前記基板の検知及び固定を遂行する段階、(b−2)固定された前記基板を整列する段階、(b−3)整列が完了した基板の工程領域の高さを測定する段階、(b−4)測定された高さを参照して設定された地点で前記基板に位置した前記不良LEDの導電性ボンディング材を加熱する段階、及び(b−5)前記不良LEDを基板から分離する段階、を含むことが好ましい。
【0012】
また、前記(c)段階は、(c−1)前記基板の検知及び固定を遂行する段階、(c−2)固定された前記基板を整列する段階、(c−3)整列が完了した基板の工程領域の高さを測定する段階、及び(c−4)測定された基板の高さを参照して、設定された地点で前記基板の不良発生領域の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材を提供する段階を含むことができる。
前記(d)段階は、(d−1)前記基板の検知及び固定を遂行する段階、(d−2)固定された前記基板を整列する段階、(d−3)整列が完了した基板の工程領域の高さを測定する段階、及び(d−4)測定された高さを参照して、新規LEDを前記新規導電性ボンディング材上に安着させる段階、を含むことがよい。
【0013】
また、前記(e)段階は、(e−1)前記基板の検知及び固定を遂行する段階、(e−2)固定された前記基板を整列する段階、(e−3)整列が完了した基板の工程領域の高さを測定する段階、及び(e−4)測定された高さを参照して、設定された地点で前記基板の新規導電性ボンディング材を加熱する段階、を含むことができる。
更に、前記(e)段階は、(e−1)前記基板の検知及び固定を遂行する段階、(e−2)固定された前記基板を整列する段階、(e−3)整列が完了した基板の工程領域の高さを測定する段階、(e−4)測定された高さを参照して、設定された地点で前記基板を撮影する段階、及び(e−5)撮影された映像を分析して不良LEDを検出する段階、を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
上述した本発明によれば、本発明のLED基板リペア装備及び方法は、従来手業務で行われたLEDリペア工程を效率的に自動化することによって、LED基板の量産性及び品質安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】本発明の一実施例によるLED基板リペア装備を示す図面である。
図2図1に示すLED基板リペア装備の内部構造を示す図面である。
図3】検査の対象となる工程前のLED基板を示す図面である。
図4】本発明の一実施例による第1検査部を詳細に示す図面である。
図5】第1検査部の工程を説明するために基板を示す図面である。
図6】本発明の一実施例による基板支持部を示す図面である。
図7】本発明の一実施例によるLED除去部を示す図面である。
図8】LED除去部の工程を説明するための図面であり、(a)は、基板に位置した不良LEDの導電性ボンディング材を加熱する工程(b)は、除去モジュールにより不良LEDを除去する工程、(c)は、残余導電性ボンディング材を追加で除去する工程を示す。
図9】本発明の一実施例によるボンディング材供給部を示す図面である。
図10】ボンディング材供給部の工程を説明するための図面である。
図11】本発明の一実施例によるLED供給部を示す図面である。
図12】LED供給部の工程を説明するための図面であり、(a)は、LED安着部が新規LED提供部に移動して新規LEDを獲得する工程、(b)は、不良発生領域上に新規LEDを安着させる工程を示す。
図13】本発明の一実施例によるLED結合部を示す図面である。
図14】LED結合部の工程を説明するための図面である。
図15】本発明の一実施例による第2検査部を示す図面である。
図16】本発明の一実施例によるLED基板のリペア方法を示す流れ図である。
図17】本発明の一実施例による第1検査段階を示す流れ図である。
図18】本発明の一実施例によるLED除去段階を示す流れ図である。
図19】本発明の一実施例によるボンディング材供給段階を示す流れ図である。
図20】本発明の一実施例によるLED供給段階を示す流れ図である。
図21】本発明の一実施例によるLED結合段階を示す流れ図である。
図22】本発明の一実施例による及び第2検査段階を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下では、本発明と関連する実施例を図面に例示し、それを詳細な説明を通じて具体的に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現でき、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものであると理解されるべきである。
本発明の構成要素を説明することにおいて、第1、第2、A、B、(a)、(b)などの用語を使用できる。このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語により該構成要素の本質や順序などを限定するものではない。また、本明細書で、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載される場合、その構成要素は、その他の構成要素に直接的に連結されか、または接続され得るが、各構成要素の間にまた他の構成要素が「連結」、「結合」または「接続」されることもできると理解する必要がある。「連結」、「結合」または「接続」の場合、物理的に「連結」、「結合」または「接続」されるだけではなく、必要によって、電気的に「連結」、「結合」または「接続」されるものも含まれることを理解することができる。
【0017】
本明細書に記載される「〜部(ユニット)」、「〜機」、「〜子」、「〜モジュール」などの用語は少なくとも1つの機能や動作を処理する単位を意味し、それはハードウェアやソフトウェアまたはハードウェア及びソフトウェアの結合で具現できる。また、本明細書に記載される「含む」、「構成する」または「有する」などの用語は、特に反対される記載がない限り、該構成要素が内在できることを意味するものであるため、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができると解する必要がある。
そして、本明細書における構成部に対する区分は各構成部が担当する主機能別に区分したのに過ぎないことを明確にしたい。すなわち、以下で説明する2つ以上の構成部が1つの構成部に合わせられるか、または1つの構成部がさらに細分化した機能別に2つ以上に分化されて備えられることもある。そして、以下に説明する構成部のそれぞれは、自分が担当する主機能の以外にも他の構成部が担当する機能の中の一部または全部の機能を追加的に遂行することもでき、構成部のそれぞれが担当する主機能の中の一部機能が他の構成部により専担されて遂行できることは言うまでもない。
以下、本発明の実施例と関連する図面を基にして、本発明の実施例によるLED基板リペア装備及び方法について説明する。
【0018】
図1は、本発明の一実施例によるLED基板リペア装備を示す図面であり、図2は、図1に示すLED基板リペア装備の内部構造を示す図面であり、図3は、検査の対象となる工程前のLED基板を示す図面である。
図1及び図2に示したとおり、本発明の一実施例によるLED基板リペア装備(1)第1検査部(100)、LED除去部(200)、ボンディング材供給部(300)、LED供給部(400)、LED結合部(500)、第2検査部(600)、及び移送ロボット(710、720)を含むことができ、ローダー部(810)とアンローダー部(820)を追加で含むことができる。
【0019】
図1に示したとおり、第1検査部(100)、LED除去部(200)、ボンディング材供給部(300)、LED供給部(400)、LED結合部(500)、第2検査部(600)、及び移送ロボット(710,720)は、別途の設備ハウジング(10)内に設置できる。また、該設備ハウジング(10)には排気のためのダクトなどが追加設置できる。
ローダー部(810)とアンローダー部(820)も、別途のハウジング(20、30)を有することができ、図2では説明の便宜のためにハウジング(10、20、30)の図示を省略する。
第1検査部(100)は、基板(50)上に配置された多数のLED(51)の中の不良LEDを検出する役割を遂行する。
【0020】
LED除去部(200)は、第1検査部(100)により不良LEDが検出された基板(50)の伝達を受け、該不良LEDを基板(50)から除去できる。また、LED除去部(200)は、必要に応じて不良LEDが除去された基板(50)の不良発生領域に残存する残余導電性ボンディング材を追加で除去できる。
ボンディング材供給部(300)は、LED除去部(200)により不良LEDが除去された基板(50)の伝達を受け、基板(50)の不良発生領域の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材を提供できる。
LED供給部(400)は、ボンディング材供給部(300)により新規導電性ボンディング材が位置した基板(50)の伝達を受け、前記新規導電性ボンディング材上に新規LEDを安着させることができる。
LED結合部(500)は、LED供給部(400)により新規LEDが安着された基板(50)の伝達を受け、前記新規LEDと基板(50)の結合力向上のために前記新規導電性ボンディング材を加熱できる。
【0021】
第2検査部(600)は、LED結合部(500)による結合工程が完了した基板(50)の伝達を受け、新規LEDが付着された基板(50)を対象にLED不良可否を検査できる。
このような第1検査部(100)、LED除去部(200)、ボンディング材供給部(300)、LED供給部(400)、LED結合部(500)、及び第2検査部(600)は、工程順により第1方向(例えば、X軸方向)に沿って順次配置できる。このような工程ユニット(100、200、300、400、500、600)は、図面に図示されるように直線形に順次配置できるだけではなく、円形に順次配置される。
移送ロボット(710、720)は、検査及びリペアが必要な基板(50)を各工程位置に移送させる役割を遂行できる。
例えば、移送ロボット(710、720)は、基板(50)を第1検査部(100)、LED除去部(200)、ボンディング材供給部(300)、LED供給部(400)、LED結合部(500)、及び第2検査部(600)と順次移送できる。
【0022】
また、移送ロボット(710、720)は、ローダー部(810)から基板(50)の供給を受けて最初の工程を遂行する第1検査部(100)に移送し、第2検査部(600)による最後の工程が完了すれば該基板(50)をアンローダー部(820)に移送する。
移送ロボット(710、720)は、第1方向に沿って設置された移送レール(730)に沿って移動または固定が可能であり、それに第1方向または円形配置された各工程ユニット(100、200、300、400、500、600)に対する基板(50)の移送動作を遂行する。
また、移送ロボット(710、720)は1つまたは多数が設置されることができる。図2では2つの移送ロボット(710、720)が設置された場合を図示するが、それに限定されず、移送ロボット(710、720)の数は処理量または工程時間により多様に変更できる。
【0023】
移送ロボット(710、720)が複数個設置される場合、各移送ロボット(710、720)別に担当工程を分けることができる。例えば、第1移送ロボット(710)の場合、一部の工程ユニット(例えば、第1検査部(100)、LED除去部(200)、ボンディング材供給部(300)への基板移送を担当し、第2移送ロボット(720)の場合、他の一部(または残り)の工程ユニット(例えば、LED供給部(400)、LED結合部(500)、第2検査部(600)への基板移送を担当する。
また、移送ロボット(710、720)は、基板(50)を移すことのできる多様な構造に設計される。例えば、移送ロボット(710、720)は、基板(50)を把持するかクリップ(Clip)できる機械的な構造、基板(50)を固定できる真空式、吸着式、静電気式などのような構造を有することができる。
【0024】
一方、検査及びリペア工程の処理量または工程時間によって第1検査部(100)、LED除去部(200)、ボンディング材供給部(300)、LED供給部(400)、LED結合部(500)、第2検査部(600)、ローダー部(810)及びアンローダー部(820)の中の特定工程ユニットまたはLEDリペア装備(1)の一体を並列または直列に複数構成することにより、生産性を向上させることができる。
例えば、新規LEDを安着するLED供給部(400)の工程時間が長くかかる場合、LED供給部(400)を直列または並列に複数個設置することができる。この場合、移送ロボット(710、720)は、複数個のLED供給部(400)を対象にボンディング材供給部(300)から伝達を受けた基板(50)を交互に移送できる。
【0025】
ローダー部(810)は第1検査部(100)による検査工程に入るための基板(50)を供給する装置であって、一例で図2に示したとおり、PCB Carrier(Cassette)方式で構成されることができる。この場合、ローダー部(810)はキャリア(Carrier)の有無を検知するためのキャリアセンサー部、キャリア内部に積層された基板を確認するためのマッピング(Mapping)センサー部、キャリア(Carrier)を整列するための整列部で構成される。
また、ローダー部(810)は、コンベヤーを活用したIn−Line物流方式(図2の矢印を参考)でも具現でき、この場合、基板の有無を確認するための基板検知センサー部、及び基板整列をするための整列部で構成される。
ローダー部(810)により基板有無の確認及び整列をはじめとする供給をするための準備過程が完了すれば、移送ロボット(710、720)によって各工程ユニット(100、200、300、400、500、600)と、基板(50)が順次移送される。
【0026】
図3を基にすれば、基板(50)上には多数のLED(51)が配置され、前記多数のLED(51)は、導電性ボンディング材(52)を通じて基板(50)上に付着できる。ここで、導電性ボンディング材(52)は、図3に示したとおり、基板(50)上で1つの層(layer)を形成できるが、それに限定されない。すなわち、導電性ボンディング材(52)は各LED(51)に対応して分割形成できる。
導電性ボンディング材(52)は、導電性を有する多様なボンディング素材で具現でき、例えば、ACF(Anisotropically Conductive Film)、ACA(Anisotropically Conductive Adhesive)、ソルダー(solder)、ペースト(paste)レジン(resin)などが導電性ボンディング材(52)に採用できる。
【0027】
図4は、本発明の一実施例による第1検査部を詳細に示す図面であり、図5は、第1検査部の工程を説明するために基板を示す図面であり、図6は、本発明の一実施例による基板支持部を示す図面である。
図4及び図5に示したとおり、第1検査部(100)は、第1ステージ(110)、第1基板支持部(121、122)、第1イメージセンサー(130)、第1高さ測定センサー(140)、第1カメラ(150)を含んで構成され、それを通じて基板(50)上に存在する多数のLED(51)の中の不良LED(54)を検出できる。
第1ステージ(110)は、第1方向(例えば、X軸方向)及び第2方向(例えば、Y軸方向)に移動できるように第1本体部(101)に設置でき、また水平状態を維持した状態で回転できるように第1本体部(101)に設置できる。
一対の第1基板支持部(121、122)は、第1ステージ(110)上に形成でき、基板(50)の両端がそれぞれ安着及び固定できるように所定の距離離隔されて位置される。
【0028】
この時、第1基板支持部(121、122)は、多様な大きさの基板(50)が安着できるように基板(50)の大きさによって第1基板支持部(121、122)の間の間隔(D)が可変できる構造を有することができる。
例えば、第1基板支持部(121、122)の中の少なくともある1つが移動することにより、前記間隔(D)を可変させる。
また、図6に示したとおり、第1基板支持部(121、122)の各上段部には基板(50)の安着可否を検知するための基板検知センサー(123)及び安着された基板(50)の吸着固定のための吸着孔(125)を追加で備えることができる。
すなわち、第1検査部(100)は、基板検知センサー(123)を通じて第1基板支持部(121、122)上に基板(50)が位置したかどうかが検知でき、基板(50)が検知された場合、吸着孔(125)を通じて空気を吸入することにより基板(50)を吸着固定する。
【0029】
基板検知センサー(123)の場合、図6のとおり、一対の第1基板支持部(121、122)のそれぞれに設置されるか、または第1基板支持部(121、122)の中のある1つにのみ設置されることもできる。
また、基板検知センサー(123)は、多様な方式で具現できるが、機械的方式、光学的方式、音波方式、電磁気方式などが使用され、通常の近接センサーまたは接触センサーなどを用いることができる。
吸着孔(125)の場合、基板(50)の両端を全部固定するために、第1基板支持部(121、122)のそれぞれに設置されることが好ましく、基板(50)の大きさにより第1基板支持部(121、122)のそれぞれには複数個の吸着孔(125)が形成される。
また、第1検査部(100)には吸着孔(125)による空気吸入のために別途のエアポンプまたは真空ポンプが備えられる。
【0030】
第1イメージセンサー(130)は、第1基板支持部(121、122)に位置した基板(50)の整列のために用いられる。
すなわち、第1イメージセンサー(130)は、基板(50)上に移動して基板(50)に対するイメージを撮影することにより、基板(50)の基準点を獲得できる。その後、第1ステージ(110)は、獲得された基板(50)の基準点が指定座標に位置するように移動して基板(50)に対する整列を遂行する。
また、第1イメージセンサー(130)は、第1方向(例えば、X軸方向)及び第3方向(例えば、Z軸方向)に移動できるように第2本体部(102)に設置される。例えば、第2本体部(102)には第1方向に移動できる第1移動部(103)が設置され、第1移動部(103)には第1連結部(105)が結合される。また、第1連結部(105)には第3方向に移動できる第3移動部(107)が設置され、前記第3移動部(107)に第1イメージセンサー(130)が設置される。また、第1イメージセンサー(130)は、追加の第3方向への移動が可能な形に第3移動部(107)に設置できる。ただし、第1イメージセンサー(130)の移動のための設計方式は、それに限定されるのではなく、他の方式に変更できる。
【0031】
一例で、第1イメージセンサー(130)でCCDイメージセンサー(Charge Coupled Device Image Sensor)が採用できる。
第1高さ測定センサー(140)は、基板(50)の高さを測定するために使用される。現在の基板(50)の高さを検知することにより、第1イメージセンサー(130)と第1カメラ(150)などの構成要素の移動量を制御できる。第1イメージセンサー(130)と第1カメラ(150)による撮影の場合、該ユニットと基板(50)との垂直距離が重要である。すなわち、第1イメージセンサー(130)と基板(50)の垂直距離及び第1カメラ(150)と基板(50)の垂直距離を正確に制御することにより、第1イメージセンサー(130)と第1カメラ(150)の焦点範囲を逸することなく該当の基板(50)の撮影が可能となる。
また、第1高さ測定センサー(140)が基板(50)上に移動して基板(50)の高さを測定できるように前記第1高さ測定センサー(140)は、第1方向(例えば、X軸方向)及び第3方向(例えば、Z軸方向)に移動できるように第2本体部(102)に設置される。この時、第1高さ測定センサー(140)の設置方式は、第1イメージセンサー(130)と同一であり得、これも追加の第3方向への移動ができる形で第3移動部(107)に設置できる。
第1高さ測定センサー(140)は、距離を測定できる多様な方式で具現され、例えば、赤外線などのような光学的方式、超音波方式などを使用することができ、通常の距離測定センサーまたは高さ測定センサーなどが使用される。
【0032】
第1カメラ(150)は、不良LED(54)の検出のために、第1基板支持部(121、122)に安着されて第1高さ測定センサー(140)により高さ測定が完了した基板(50)を撮影する。
例えば、第1カメラ(150)は、第1高さ測定センサー(140)により測定された基板(50)の高さから既設定された基準距離だけ離隔された地点に位置した状態で基板(50)を撮影する。
その後、第1検査部(100)は、第1カメラ(150)により撮影された映像を分析して不良LED(54)を検出し、後続工程のために不良LED(54)の位置情報(例えば、座標情報)を他の工程ユニット(例えば、LED除去部(200)、ボンディング材供給部(300)、LED供給部(400)、LED結合部(500)、第2検査部(600))に伝送する。
また、第1検査部(100)は、不良LED(54)の位置情報の他にも不良LED(54)の輝度のような多様な不良関連の情報を生成することができる。
第1カメラ(150)は、基板(50)上に移動して基板(50)を撮影できるように前記第1カメラ(150)は第1方向(例えば、X軸方向)及び第3方向(例えば、Z軸方向)に移動できるように第2本体部(102)に設置される。
【0033】
例えば、第2本体部(102)には第1方向に移動できる第2移動部(104)が設置されて、第2移動部(104)には第2連結部(106)が結合される。また、第2連結部(106)には第3方向に移動できる第4移動部(108)が設置され、前記第4移動部(108)に第1カメラ(150)が設置される。また、第1カメラ(150)は、追加の第3方向への移動が可能な形に第4移動部(108)に設置される。ただし、第1カメラ(150)の移動のための設計方式はこれに限定されるのではなく、他の方式に変更できる。
図示していないが、第1検査部(100)は、各構成要素の全般的な制御のための制御部を備えることができる。また、前記制御部は第1カメラ(150)の映像を分析して、異常輝度を有するLEDを不良LED(54)として検出し、該当の不良LED(54)の座標を他の工程ユニットの制御部に提供できる。例えば、異常輝度は特定基準輝度より低い輝度と定義することができ、LEDが非発光して暗点を示す場合も含む。
【0034】
一方、LED(51)の点灯検査のためにはLED(51)が発光されなければならないため、第1検査部(100)にはLED(51)に電源を供給する別途の電源供給部(図示しない)が備えられる。また、第1検査部(100)は外観及びビジョン検査のための一般照明が備えられた環境または暗室環境で構成でき、別途の基板投入口を備える。
第1検査部(100)による不良LED(54)の検出工程が完了した場合、移送ロボット(710、720)は、第1基板支持部(121、122)に位置した基板(50)をLED除去部(200)の第2基板支持部(221、222)に移送できる。仮に、該基板(50)に不良LED(54)が検出されなかった場合、移送ロボット(710、720)は、再検査のために第2検査部(600)で基板(50)を移送するか、再検査無しで直にアンローダー部(820)に基板(50)を排出する。
【0035】
図7は、本発明の一実施例によるLED除去部を示す図面であり、図8は、LED除去部の工程を説明するための図面であり、(a)は、基板に位置した不良LEDの導電性ボンディング材を加熱する工程、(b)は、除去モジュールにより不良LEDを除去する工程、(c)は、残余導電性ボンディング材を追加で除去する工程を示す。
図7及び図8に示したとおり、LED除去部(200)は、第2ステージ(210)、第2基板支持部(221、222)、第2イメージセンサー(230)、第2高さ測定センサー(240)、第1加熱部(250)、及び除去モジュール(260)を含んで構成され、それを通じて第1検査部(100)により検出された不良LED(54)を基板(50)から除去し、必要な場合、不良LED(54)が除去された基板(50)の不良発生領域(DA)に残存する残余導電性ボンディング材(56)を追加で除去される。
【0036】
第2ステージ(210)、第2基板支持部(221、222)、第2イメージセンサー(230)、及び第2高さ測定センサー(240)は、上述した第1検査部(100)の第1ステージ(110)、第1基板支持部(121、122)、第1イメージセンサー(130)、及び第1高さ測定センサー(140)と同一な構成を有するので、それに関する説明は省略する。
図8の(a)に示したとおり、第1加熱部(250)は、第2基板支持部(221、222)に安着されて整列が完了した基板(50)に位置した不良LED(54)の導電性ボンディング材(52)を加熱して、不良LED(54)の導電性ボンディング材(52)の結合力を弱化させることができる。
すなわち、第1加熱部(250)によって不良発生領域(DA)に位置した導電性ボンディング材(52)は、硬化が弱くなってリフロー(reflow)状態になり、それにより後で除去モジュール(260)により不良LED(54)を除去することを可能にする。
【0037】
一例で、第1加熱部(250)は、レーザー光源を保有するレーザー装置で具現でき、この場合、第1加熱部(250)は、不良LED(54)の上側に移動して不良発生領域(DA)にレーザーを照射する。また、第1加熱部(250)は、レーザー装置の他にも不良LED(54)の導電性ボンディング材(52)に対する加熱工程を遂行できる他の装置でも具現できる。例えば、第1加熱部(250)は熱風を放出できる装置または既設定された温度で加熱した加熱棒などで具現できる。
この時、第1加熱部(250)は、第1検査部(100)から伝達を受けた不良LED(54)の位置情報を用いて不良LED(54)の位置を把握し、それを通じて不良LED(54)の上側に移動して該不良発生領域(DA)に対する加熱動作を遂行する。また、第1加熱部(250)による加熱工程は、第1加熱部(250)と不良LED(54)の間の垂直距離が重要である。第1加熱部(250)と不良LED(54)の間の垂直距離を正確に制御して、不良LED(54)以外のLED(51)の損傷を防止することができる。
【0038】
そのために、第2高さ測定センサー(240)は、不良LED(54)の高さを測定し、第1加熱部(250)は、第2高さ測定センサー(240)により測定された不良LED(54)の高さから既設定された基準距離だけ離隔された地点に位置した状態で加熱動作を遂行する。
第1加熱部(250)は、基板(50)上に移動して不良発生領域(DA)を加熱できるように第1方向(例えば、X軸方向)及び第3方向(例えば、Z軸方向)に移動できるように第2本体部(202)に設置される。
例えば、第2本体部(202)には第1方向に移動できる第2移動部(204)が設置され、第2移動部(204)には第2連結部(206)が結合される。また、第2連結部(206)には第3方向に移動できる第4移動部(208)が設置され、これに第1加熱部(250)が設置される。また、第1加熱部(250)は、追加の第3方向への移動ができる形で第4移動部(208)に設置できる。ただし、第1加熱部(250)の移動のための設計方式はこれに限定されるのではなく、他の方式に変更できる。
【0039】
図8の(b)に示したとおり、除去モジュール(260)は、不良発生領域(DA)に対する加熱工程が遂行された後、該不良LED(54)を基板(50)から分離される。
すなわち、不良発生領域(DA)に位置した導電性ボンディング材(52)は加熱工程により硬化が弱くなった状態であるため、除去モジュール(260)は、容易に不良LED(54)を除去することができる。
除去モジュール(260)は、不良LED(54)を基板(50)から分離させることのできる多様な構造に設計され、例えばグリッパー(Gripper)、真空式、吸着式、接着式、静電気力または磁気力を用いる付着方式などを使用できる。
【0040】
不良LED(54)が分離されれば、不良発生領域(DA)に一部残余導電性ボンディング材(56)が残存することがある。そのため、除去モジュール(260)は、図8の(c)に示したとおり、不良発生領域(DA)に残存する残余導電性ボンディング材(56)を追加で除去する。
この時、除去モジュール(260)は、第1検査部(100)から伝達を受けた不良LED(54)の位置情報を用いて不良LED(54)の位置を把握し、それにより不良LED(54)の上側に移動する。
また、除去モジュール(260)は、第2高さ測定センサー(240)により測定された不良LED(54)の高さを参照して、第3方向に下降して不良LED(54)を把持するか、付着することができ、その後上昇することにより、基板(50)から不良LED(54)を除去する。
【0041】
残余導電性ボンディング材(56)の除去動作もそれと同様に行われるが、除去モジュール(260)は、第1検査部(100)から伝達を受けた不良LED(54)の位置情報を用いて不良発生領域(DA)上に移動する。
また、除去モジュール(260)は、第2高さ測定センサー(240)により測定された残余導電性ボンディング材(56)の高さを参照して、第3方向に下降し残余導電性ボンディング材(56)の除去を遂行する。
除去モジュール(260)は、基板(50)上に移動して不良LED(54)及び残余導電性ボンディング材(56)の除去動作を遂行できるように第1方向(例えば、X軸方向)及び第3方向(例えば、Z軸方向)に移動できるように第2本体部(202)に設置される。一例で、第1加熱部(250)と同様な方式の構造で設計されることができるが、それに限定されるのではなく、他の方式に変更できる。
LED除去部(200)による工程が完了した場合、第2イメージセンサー(230)による工程検査が遂行でき、検査の結果、問題がない場合、移送ロボット(710、720)は、第2基板支持部(221、222)に位置した基板(50)をボンディング材供給部(300)の第3基板支持部(321、322)に移送する。
【0042】
図9は、本発明の一実施例によるボンディング材供給部を示す図面であり、図10は、ボンディング材供給部の工程を説明するための図面である。
図9及び図10を基にすれば、ボンディング材供給部(300)は、第3ステージ(310)、第3基板支持部(321、322)、第3イメージセンサー(330)、第3高さ測定センサー(340)、及びボンディング材提供部(350)を含んで構成され、それを通じて不良発生領域(DA)の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材(57)を提供する。
第3ステージ(310)、第3基板支持部(321、322)、第3イメージセンサー(330)、及び第3高さ測定センサー(340)は、上述した第1検査部(100)の第1ステージ(110)、第1基板支持部(121、122)、第1イメージセンサー(130)、及び第1高さ測定センサー(140)と同様な構成を有するので、それに対する説明は省略する。
【0043】
図10に示したとおり、ボンディング材提供部(350)は、第3基板支持部(321、322)に安着され、整列が完了した基板(50)の不良発生領域(DA)の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材(57)を位置させる。
この時、ボンディング材提供部(350)は、第1検査部(100)から伝達を受けた不良LED(54)の位置情報により不良発生領域(DA)の位置を把握し、それを通じて不良発生領域(DA)の上側に移動できる。また、ボンディング材提供部(350)による新規ボンディング材提供工程は、ボンディング材提供部(350)と基板(50)の垂直距離が重要である。ボンディング材提供部(350)と基板(50)の垂直距離を正確に制御して、新規導電性ボンディング材(57)を所望の地点に正確に位置させる。
そのために、第3高さ測定センサー(340)は、基板(50)の高さを測定し、ボンディング材提供部(350)は、第3高さ測定センサー(340)により測定された基板(50)の高さから既設定された基準距離だけ離隔された地点に位置した状態で該不良発生領域(DA)に新規導電性ボンディング材(57)を提供することができる。
【0044】
ボンディング材提供部(350)は、基板(50)上に移動して不良発生領域(DA)に新規導電性ボンディング材(57)を提供するため、第1方向(例えば、X軸方向)及び第3方向(例えば、Z軸方向)に移動できるように第2本体部(302)に設置される。
例えば、第2本体部(302)には第1方向に移動できる第2移動部(304)が設置されて、第2移動部(304)には第2連結部(306)が結合される。また、第2連結部(306)には第3方向に移動できる第4移動部(308)が設置され、前記第4移動部(308)にボンディング材提供部(350)が設置される。また、ボンディング材提供部(350)は、追加の第3方向への移動ができる形で第4移動部(308)に設置される。ただし、ボンディング材提供部(350)の移動のための設計方式は、それに限定されるのではなく、他の方式に変更できる。
また、ボンディング材提供部(350)は、ボンディング材の種類によって新規導電性ボンディング材(57)を供給する定量ディスペンサー(dispenser)またはピックアンドドロップ(Pick&Drop)方式のボンディング材供給ヘッドに具現できる。
【0045】
新規導電性ボンディング材(57)は、導電性ボンディング材(52)のように多様なボンディング素材で具現でき、例えば、ACF(Anisotroically Conductive Film)、ACA(Anisotroically Conductive Adhesive)、ソルダー(solder)、ペースト(paste)、レジン(resin)などが新規導電性ボンディング材(57)に採用できる。
ボンディング材供給部(300)による工程が完了した場合、第3イメージセンサー(330)による工程検査が遂行され、検査の結果、問題がない場合、移送ロボット(710、720)は、第3基板支持部(321、322)に位置した基板(50)をLED供給部(400)の第4基板支持部(421、422)に移送する。
【0046】
図11は、本発明の一実施例によるLED供給部を示す図面であり、図12は、LED供給部の工程を説明するための図面である。図12の(a)は、LED安着部が新規LED提供部に移動して新規LEDを獲得する工程、(b)は、不良発生領域上に新規LEDを安着させる工程を示す。
図11及び図12に示したとおり、LED供給部(400)は、第4ステージ(410)、第4基板支持部(421、422)、第4イメージセンサー(430)、第4高さ測定センサー(440)、新規LED提供部(450)、及びLED安着部(460)を含んで構成され、それを通じて新規導電性ボンディング材(57)上に新規LED(60)を安着させることができる。
第4ステージ(410)、第4基板支持部(421、422)、第4イメージセンサー(430)、及び第4高さ測定センサー(440)は、上述した第1検査部(100)の第1ステージ(110)、第1基板支持部(121、122)、第1イメージセンサー(130)、及び第1高さ測定センサー(140)と同様な構成を有するので、それに関する説明は省略する。
新規LED提供部(450)は、多数の新規LED(60)を保有することができ、一例で、第2本体部(402)に固定設置されるか、それと別途設置される。
この時、新規LED(60)は、新規LED提供部(450)上に配置され、新規LED(60)は手動または自動で新規LED提供部(450)に供給できる。
【0047】
図12の(a)を基にすれば、LED安着部(460)は、新規LED提供部(450)に移動して新規LED(60)を獲得する。
また、図12の(b)を基にすれば、LED安着部(460)は、第4基板支持部(421、422)に安着されて整列が完了した基板(50)の不良発生領域(DA)上に新規LED(60)を安着させる。
この時、LED安着部(460)は、第1検査部(100)から伝達を受けた不良LED(54)の位置情報を用いて不良発生領域(DA)の位置を把握することができ、それを通じて不良発生領域(DA)の上側に移動させる。
また、LED安着部(460)は、第4高さ測定センサー(440)により測定された新規導電性ボンディング材(57)の高さを参照して、第3方向に下降して新規導電性ボンディング材(57)上に新規LED(60)を安着させる。
【0048】
LED安着部(460)は、新規LED提供部(450)に移動して新規LED(60)を獲得し、基板(50)上に移動して不良発生領域(DA)に新規LED(60)を提供できるように第1方向(例えば、X軸方向)及び第3方向(例えば、Z軸方向)に移動可能できるように第2本体部(402)に設置される。
例えば、第2本体部(402)には第1方向に移動できる第2移動部(404)が設置され、第2移動部(404)には第2連結部(406)が結合される。また、第2連結部(406)には第3方向に移動できる第4移動部(408)が設置され、前記第4移動部(408)にLED安着部(460)が設置される。また、LED安着部(460)は追加の第3方向への移動が可能な形で第4移動部(408)に設置できる。ただし、LED安着部(460)の移動のための設計方式はそれに限定されるのではなく、他の方式に変更できる。
【0049】
LED安着部(460)は、新規LED(60)と結合して前記新規LED(60)を移動させる多様な構造に設計することができ、例えば真空式、吸着式、接着式、静電気力または磁気力を用いる付着方式などが使用できる。
この時、LED安着部(460)は、新規LED(60)安着時に別途の加圧工程を遂行せず、単純安着工程だけを遂行することができる。
上記では、LED安着部(460)が新規導電性ボンディング材(57)上に移動した後、LED安着部(460)が下降する方式を通じて新規LED(60)を提供する方式を説明したが、他の実施例では、LED安着部(460)が新規導電性ボンディング材(57)上に移動した後、第4ステージ(410)が上昇する方式を通じて新規LED(60)を提供することもできる。
LED供給部(400)による工程が完了した場合、第4イメージセンサー(430)による工程検査が遂行され、検査の結果、問題がない場合、移送ロボット(710、720)は第4基板支持部(421、422)に位置した基板(50)をLED結合部(500)の第5基板支持部(521、522)に移送する。
【0050】
図13は、本発明の一実施例によるLED結合部を示す図面であり、図14は、LED結合部の工程を説明するための図面である。
図13及び図14に示したとおり、LED結合部(500)は、第5ステージ(510)、第5基板支持部(521、522)、第5イメージセンサー(530)、第5高さ測定センサー(540)、第2加熱部(550)を含んで構成され、それを通じて新規導電性ボンディング材(57)に対する加熱工程を遂行することにより、新規LED(60)と基板(50)の結合力を向上させる。
【0051】
第5ステージ(510)、第5基板支持部(521、522)、第5イメージセンサー(530)、及び第5高さ測定センサー(540)は、上述した第1検査部(100)の第1ステージ(110)、第1基板支持部(121、122)、第1イメージセンサー(130)、及び第1高さ測定センサー(140)と同様な構成を有するので、それに関する説明は省略する。
第2加熱部(550)は、第5基板支持部(521、522)に安着されて整列が完了した基板(50)の新規導電性ボンディング材(57)を加熱する。それにより、不良発生領域(DA)に位置した新規導電性ボンディング材(57)は、硬化が弱くなりリフロー状態になり、その後、新規導電性ボンディング材(57)がまた硬化されて新規LED(60)と基板(50)が堅く結合される。
【0052】
この場合、別途の加圧工程は伴われず、別途の加圧工程が遂行されなくても、新規LED(60)の自重により新規LED(60)と新規導電性ボンディング材(57)が所望の強度で相互付着できる。
一例で、第2加熱部(550)は、レーザー光源を保有するレーザー装置で具現され、この場合、第2加熱部(550)は、新規導電性ボンディング材(57)の上側に移動して不良発生領域(DA)にレーザーを照射する。また、第2加熱部(550)は、レーザー装置の他にも新規導電性ボンディング材(57)に対する加熱工程を遂行することができる他の装置に具現できる。例えば、第2加熱部(550)は熱風を放出する装置または既設定された温度で加熱した加熱棒などで具現される。
【0053】
この時、第2加熱部(550)は、第1検査部(100)から伝達を受けた不良LED(54)の位置情報を用いて新規LED(60)または新規導電性ボンディング材(57)の位置を把握し、それを通じて不良発生領域(DA)の上側に移動して該不良発生領域(DA)に対する加熱動作を遂行する。また、第2加熱部(550)による加熱工程は、第2加熱部(550)と基板(50)の間の垂直距離が重要である。第2加熱部(250)と基板(50)の間の垂直距離を正確に制御して、新規導電性ボンディング材(57)の以外の他のボンディング材(52)の損傷を防止することができる。
そのために第5高さ測定センサー(540)は、新規LED(60)の高さを測定し、第2加熱部(550)は第5高さ測定センサー(540)により測定された新規LED(60)の高さから既設定された基準距離だけ離隔された地点に位置した状態で加熱動作を遂行する。
【0054】
第2加熱部(550)は、基板(50)上に移動して不良発生領域(DA)にレーザーを照射するように第1方向(例えば、X軸方向)及び第3方向(例えば、Z軸方向)に移動できるように第2本体部(502)に設置する。
例えば、第2本体部(502)には第1方向に移動できる第2移動部(504)が設置されて、第2移動部(504)には第2連結部(506)が結合される。また、第2連結部(506)には第3方向に移動できる第4移動部(508)を設置することができ、前記第4移動部(508)に第2加熱部(550)を設置する。また、第2加熱部(550)は、追加の第3方向への移動ができる形で第4移動部(508)が設置される。ただし、第2加熱部(550)の移動のための設計方式はそれに限定されるのではなく、他の方式に変更できる。
LED結合部(500)による工程が完了した場合、第2イメージセンサー(230)による工程検査が遂行され、検査の結果、問題がない場合、移送ロボット(710、720)は、第5基板支持部(521、522)に位置した基板(50)を第2検査部(600)の第6基板支持部(621、622)に移送する。
【0055】
図15は、本発明の一実施例による第2検査部を示す図面である。
図15に示したとおり、第2検査部(600)は第6ステージ(610)、第6基板支持部(621、622)、第6イメージセンサー(630)、第6高さ測定センサー(640)、第2カメラ(650)を含んで構成され、それを通じて新規LED(60)が付着された基板(50)を対象にLED不良可否を最終検査することができる。
第6ステージ(610)、第6基板支持部(621、622)、第6イメージセンサー(630)、第6高さ測定センサー(640)、第2カメラ(650)は、上述した第1検査部(100)の第1ステージ(110)、第1基板支持部(121、122)、第1イメージセンサー(130)、第1高さ測定センサー(140)、第1カメラ(150)と同様な構成を有するので、それに関する説明は省略する。
【0056】
また、第2検査部(600)も、同様な方式を通じて基板(50)上に存在する不良LEDを検出することができ、第2検査部(600)により別途の不良LEDが検出されなかった場合、移送ロボット(710、720)は、該当の基板(50)をアンローダー部(820)に移送することができる。
仮に第2検査部(600)により基板(50)上の他の不良LEDが検出された場合、移送ロボット(710、720)は、該当の基板(50)をまたLED除去部(200)または前後連携工程に移送してリペア工程を再進行することができる。また、第2検査部(600)は、後続リペア工程のために検出された不良LEDの位置情報(例えば、座標情報)を他の工程ユニット(例えば、LED除去部(200)、ボンディング材供給部(300)、LED供給部(400)、LED結合部(500))に伝送できる。更に、第2検査部(600)は、不良LED(54)の位置情報の他にも不良LED(54)の輝度のような多様な不良関連情報を生成することができる。
【0057】
図16は、本発明の一実施例によるLED基板のリペア方法を示す流れ図であり、図17は、本発明の一実施例による第1検査段階を示す流れ図であり、図18は、本発明の一実施例によるLED除去段階を示す流れ図である。また、図19は、本発明の一実施例によるボンディング材供給段階を示す流れ図であり、図20は、本発明の一実施例によるLED供給段階を示す流れ図であり、図21は、本発明の一実施例によるLED結合段階を示す流れ図であり、図22は、本発明の一実施例による及び第2検査段階を示す流れ図である。
図16と上述した図1乃至図15を基にして、本発明の一実施例によるLED基板のリペア方法を説明する。
【0058】
本発明の一実施例によるLED基板のリペア方法は第1検査段階(S100)、LED除去段階(S200)、ボンディング材供給段階(S300)、LED供給段階(S400)、LED結合段階(S500)、及び第2検査段階(S600)を含む。
第1検査段階(S100)では基板(50)上に配置された多数のLED(51)の中の不良LED(54)を検出する。
具体的に、第1検査段階(S100)は基板検知及び固定段階(S110)、基板整列段階(S120)、高さ測定段階(S130)、基板撮影段階(S140)、及び不良LED検出段階(S150)を含む。
【0059】
基板検知及び固定段階(S110)では、第1検査工程を遂行するために投入された基板(50)に対する検知動作を遂行し、該基板(50)が検知される場合、それを吸着固定する。
基板整列段階(S120)では、固定された基板(50)に対するイメージを撮影して基板(50)の基準点を獲得し、それを用いて基板(50)の基準点が指定座標に位置されるように該基板(50)を整列する。
高さ測定段階(S130)では、整列が完了した基板(50)の工程領域の高さを測定する。一例で、整列が完了した基板(50)の高さを測定する。
基板撮影段階(S140)では、測定された工程領域の高さを参照して設定された地点で基板(50)を撮影する。
【0060】
不良LED検出段階(S150)では、撮影された映像を分析し、異常輝度を有するLEDを不良LED(54)として検出する。
LED除去段階(S200)では、第1検査段階(S00)で検出された不良LED(54)を基板(50)から除去し、必要によって不良LED(54)が除去された基板(50)の不良発生領域(DA)に残存する残余導電性ボンディング材(56)を追加で除去する。
具体的に、LED除去段階(S200)は、基板検知及び固定段階(S210)、基板整列段階(S220)、高さ測定段階(S230)、加熱段階(S240)、及び不良LED除去段階(S250)を含む。
基板検知及び固定段階(S210)では、不良LED除去工程を遂行するために投入された基板(50)に対する検知動作を遂行し、該基板(50)が検知される場合、それを吸着固定する。
【0061】
基板整列段階(S220)では、固定された基板(50)に対するイメージを撮影して基板(50)の基準点を獲得し、それを用いて基板(50)の基準点が指定座標に位置されるように該基板(50)を整列する。
高さ測定段階(S230)では、整列が完了した基板(50)の工程領域高さを測定する。一例で、整列が完了した基板(50)の不良LED(54)の高さを測定する。すなわち、基板(50)に配列されたLED(51、54)の高さに偏差が存在するので、正確な加熱工程のために加熱対象となる不良LED(54)の高さを正確に測定する必要がある。
加熱段階(S240)では、測定された不良LED(54)の高さを参照して設定された地点で、前記基板(50)に存在する不良LED(54)の導電性ボンディング材(52)を加熱して、不良LED(54)の導電性ボンディング材(52)の結合力を弱化させる。
【0062】
本段階(S230)における加熱工程は、上述のように、レーザーなどのような加熱手段を通じて行う。
不良LED除去段階(S250)では、導電性ボンディング材(52)に対する加熱工程が遂行された以後、該不良LED(54)を基板(50)から分離する。また、本段階(S240)では、不良発生領域(DA)に残存する残余導電性ボンディング材(56)を追加で除去する。
ボンディング材供給段階(S300)では、不良発生領域(DA)の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材(57)を提供する。
具体的に、ボンディング材供給段階(S300)は、基板検知及び固定段階(S310)、基板整列段階(S320)、高さ測定段階(S330)、及びボンディング材提供段階(S430)を含む。
【0063】
基板検知及び固定段階(S310)では、新規導電性ボンディング材提供工程を遂行するために投入された基板(50)に対する検知動作を遂行し、該基板(50)が検知される場合、それを吸着固定する。
基板整列段階(S320)では、固定された基板(50)に対するイメージを撮影して基板(50)の基準点を獲得し、それを用いて基板(50)の基準点が指定座標に位置されるように該基板(50)を整列する。
高さ測定段階(S330)では、整列が完了した基板(50)の工程領域高さを測定する。一例で、整列が完了した基板(50)の高さを測定する。
【0064】
ボンディング材提供段階(S340)では、測定された基板(50)の高さを参照して設定された地点で基板(50)の不良発生領域(DA)の中の少なくとも一部に新規導電性ボンディング材(57)を提供させる。
LED供給段階(S400)では、新規導電性ボンディング材(57)上に新規LED(60)を安着させる。
具体的に、LED供給段階(S400)は、基板検知及び固定段階(S410)、基板整列段階(S420)、高さ測定段階(S430)、及びLED提供段階(S440)を含む。
【0065】
基板検知及び固定段階(S410)では、新規LED提供工程を遂行するために投入された基板(50)に対する検知動作を遂行し、該基板(50)が検知される場合、それを吸着固定する。
基板整列段階(S420)では、固定された基板(50)に対するイメージを撮影して基板(50)の基準点を獲得し、それを用いて基板(50)の基準点が指定座標に位置されるように該基板(50)を整列する。
高さ測定段階(S430)では、整列が完了した基板(50)の工程領域の高さを測定する。一例で、整列が完了した基板(50)に位置した新規導電性ボンディング材(57)の高さを測定する。
【0066】
LED提供段階(S440)では、測定された新規LED(60)の高さを参照して基板(50)の新規導電性ボンディング材(57)上に新規LED(60)を安着させる。
LED結合段階(S500)では、新規導電性ボンディング材(57)を加熱することによって新規LED(60)と基板(50)の結合力を向上させる。
具体的に、LED結合.段階(S500)は、基板検知及び固定段階(S510)、基板整列段階(S520)、高さ測定段階(S530)、及びレーザー照射段階(S540)を含む。
【0067】
基板検知及び固定段階(S510)では、LED結合工程を遂行するために投入された基板(50)に対する検知動作を遂行し、該基板(50)が検知される場合、それを吸着固定する。
基板整列段階(S520)では、固定された基板(50)に対するイメージを撮影して基板(50)の基準点を獲得し、それを用いて基板(50)の基準点が指定座標に位置されるように該基板(50)を整列する。
高さ測定段階(S530)では、整列が完了した基板(50)の工程領域高さを測定する。一例で、整列が完了した基板(50)の新規LED(60)の高さを測定する。
【0068】
レーザー照射段階(S540)では、測定された新規LED(60)の高さを参照して設定された地点で基板(50)の新規導電性ボンディング材(57)を加熱する。
第2検査段階(S600)では新規LED(60)が付着された基板(50)を対象にLED不良可否を最終検査する。
具体的に、第2検査段階(S600)は、基板検知及び固定段階(S610)、基板整列段階(S620)、高さ測定段階(S630)、基板撮影段階(S640)、及び不良LED検出段階(S650)を含む。
【0069】
このような第2検査段階(S600)は、上述した第1検査段階(S100)と同様な段階で行う。
仮に、第2検査段階(S600)でまた不良LED(54)が検出される場合、先のLED除去段階(S200)または前後連携工程が再遂行される。
現在超小型LEDディスプレー装置の商用化がなされていない状況で、既存LED広告看板及びランプ(Lamp)産業で、リペア(Repair)に対する重要性及び必要性に対する要求がなく、検査及びリペア装備に対する開発及び発展も足踏み状態にあり、手業務で行われているのが現実である。
【0070】
しかしながら、数年内のLEDディスプレー商用化のために大量生産に適したLED基板のリペア自動化装備に対する開発の必要性が台頭されている。
本発明に用いられるLEDチップの大きさは常用されるLEDチップを含み、最小数のマイクロ大きさのLEDチップを対象にして、レーザー技術を適用して急速及び局部加熱による基板及びチップ損傷がない効率的なリペア技術を具現できる。また、不良LEDチップリペア工程を正確でかつ效率的に遂行することによって、LEDディスプレー商用化の部分において重要な部分を占める量産性、品質安定性、生産性を担保するLEDリペア装備開発を主な目的とする。
【0071】
本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須な特徴を変更せず、他の具体的な形で実施できるということを理解することができる。したがって、上述した実施例はあらゆる面において例示的なものであり、限定的なものではないと理解する必要がある。本発明の範囲は上記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその均等概念から導き出されるあらゆる変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものであると解析する必要がある。
【符号の説明】
【0072】
1:LED基板リペア装備
10、20、30:(設備)ハウジング
50:基板
51:LED
52:導電性ボンディング材
54:不良LED
56:残余導電性ボンディング材
57:新規導電性ボンディング材
60:新規LED
100:第1検査部
101、201、301、401、501、601:第1本体部
102、202、302、402、502、602:第2本体部
103,203、303、403、503、603:第1移動部
104、204、304、404、504、604:第2移動部
105、205、305、405、505、605:第1連結部
106、206、306、406、506、606:第2連結部
107、207、307、407、507、607:第3移動部
108、208、308、408、508、608:第4移動部
110:第1ステージ
121、122:第1基板支持部
123:基板検知センサー
125:吸着孔
130:第1イメージセンサー
140:第1高さ測定センサー
150:第1カメラ
200:LED除去部
210:第2ステージ
221、222:第2基板支持部
230:第2イメージセンサー
240:第2高さ測定センサー
250:第1加熱部
260:除去モジュール
300:ボンディング材供給部
310:第3ステージ
321、322:第3基板支持部
330:第3イメージセンサー
340:第3高さ測定センサー
350:ボンディング材提供部
400:LED供給部
410:第4ステージ
421、422:第4基板支持部
430:第4イメージセンサー
440:第4高さ測定センサー
450:新規LED提供部
460:LED安着部
500:LED結合部
510:第5ステージ
521、522:第5基板支持部
530:第5イメージセンサー
540:第5高さ測定センサー
550:第2加熱部
600:第2検査部
610:第6ステージ
621、622:第6基板支持部
630:第6イメージセンサー
640:第6高さ測定センサー
650:第2カメラ
710、720:移送ロボット
730:移送レール
810:ローダー部
820:アンローダー部
D:間隔
DA:不良発生領域
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22
【手続補正書】
【提出日】2019年12月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項11
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項11】
前記()段階は、
−1)前記基板の検知及び固定を遂行する段階、
−2)固定された前記基板を整列する段階、
−3)整列が完了した基板の工程領域の高さを測定する段階、
−4)測定された高さを参照して、設定された地点で前記基板を撮影する段階、及び
−5)撮影された映像を分析して不良LEDを検出する段階、を含むことを特徴とする請求項10に記載のLED基板リペア方法。