KR20190135285A - 마이크로 엘이디 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

마이크로 엘이디 모듈 제조방법이 개시된다. 개시된 마이크로 엘이디 모듈 제조방법은, 회로기판을 준비하는 단계; 상기 회로기판의 일면에 솔더 범프들을 형성하는 단계; 상기 솔더 범프들과 접하도록, 상기 회로기판의 일면에 마이크로 엘이디 칩들을 배치하는 단계; 상기 솔더 범프들을 가열하여, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 회로기판의 일면에 본딩하는 단계; 상기 마이크로 엘이디 칩들이 상기 회로기판에 본딩된 상태에서, 상기 회로기판의 타면의 솔더들과 접하도록 구동 IC들을 배치하는 단계; 및 상기 솔더들을 가열하여 상기 구동 IC들을 상기 회로기판의 타면에 본딩하는 단계를 포함하며, 상기 회로기판의 일면에 마이크로 엘이디 칩들을 배치하는 단계는 상기 회로기판의 평탄도를 높인 상태에서 이루어진다.

Description

마이크로 엘이디 모듈 및 그 제조방법{micro LED module and method for making the same}
본 발명은 마이크로 엘이디 모듈에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 구동 IC가 설치된 회로기판의 나쁜 평탄도로 인해 마이크로 엘이디 칩들이 정위치에 실장되지 못하는 문제점을 해결하는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 마이크로 엘이디 모듈에 관한 것이다.
통상적으로 마이크로 엘이디 디스플레이(MLD; Micro LED Display)에는 다수의 마이크로 엘이디 칩들을 포함하는 하나 이상의 마이크로 엘이디 모듈을 포함한다. 넓은 의미로 용어 "마이크로 엘이디 칩"은 적어도 한 변의 길이가 수백 마이크로미터 이하인 엘이디 칩으로 정의된다. 좁은 의미로 용어 "마이크로 엘이디 칩"은 한 변의 길이가 백 마이크로미터 이하인 엘이디 칩으로 정의된다. 이 경우, 백 마이크로미터를 초과하는 엘이디 칩에 한정하여 "미니 엘이디 칩"으로 불리기도 한다. 본 명세서에서는 한 변의 길이가 수백 마이크로미터 이하인 엘이디 칩을 통틀어 마이크로 엘이디 칩이라 한다.
한편, 마이크로 엘이디 모듈은 마이크로 엘이디 칩들을 구동하기 위한 복수개의 구동 IC가 일면에 설치된 회로기판을 포함한다. 그리고 회로기판의 타면에 복수개의 마이크로 엘이디 칩들이 실장된다.
도 1은 종래 마이크로 엘이디 모듈 제조방법을 개략적으로 도시한 도면으로서, 도 1을 참조하면, 마이크로 엘이디 모듈 제조방법은 먼저 회로 기판(2)을 제작하고, 그 다음 그 회로 기판(2)의 일면에 구동 IC(4)들을 먼저 SMT 공정으로 부착한 후, 그 이후에 회로 기판의 타면에 마이크로 엘이디 칩(6)들을 SMT 공정으로 부착하여 완성한다.
이와 같은 종래의 방법은 회로 기판의 나쁜 평탄도로 인하여 마이크로 엘이디 칩들을 회로 기판 상의 정 위치에 정밀하게 실장하는 것이 어렵다는 단점이 있다. 특히, 여러개의 마이크로 엘이디 칩들을 회로 기판 상에 동시에 부착하는 멀티 칩 트랜스퍼 공정을 이용하는 경우, 회로 기판의 나쁜 평탄도로 인해 마이크로 엘이디 칩들 사이의 피치가 크게 달라지는 등 심각한 불량이 초래된다. 회로 기판은 휨과 같은 자연 변형으로 인해 그 자체로 평탄도가 좋지 못할 뿐 아니라, 구동 IC들이 솔더에 의해 저면에 부착할 때 볼록 또는 오목하게 휘어져 평탄도가 심각하게 나빠진다. 이와 같이 평탄도가 나쁜 회로 기판에 마이크로 엘이디 칩들을 실장(특히, 멀티 칩 트랜스퍼 공정 등의 공정으로 실장)하게 되면, 마이크로 엘이디 칩들의 회로 기판 상의 정 위치에 부착되기 어렵다.
사이즈가 큰 엘이디 칩을 회로 기판에 실장하는 경우에 있어서는, 회로 기판의 평탄도가 나쁘더라도, 정밀한 공정 제어를 통해 엘이디 칩을 회로 기판 상에 정확히 위치시키는 것이 어느 정도 가능하지만, 임의의 위치에 있는 마이크로 엘이디 칩들을 픽업 하여 회로 기판 상의 원하는 위치에 플레이싱 한 후 본딩하는 것은 마이크로 엘이디 칩들의 작은 크기로 인해 그 마이크로 엘이디 칩들의 픽업 및 플레이싱을 정밀하게 제어하기 어렵다. 이와 같이 픽업 및 플레이싱 제어가 쉽지 않음으로 인하여, 엘이디 칩을 정 위치에 안착시키지 못하거나, 엘이디 칩이 틸트되는 문제가 발생할 수 있으며, 이는, 디스플레이 장치를 제조함에 있어서, 제품 불량 및 제품 신뢰성 저하의 원인이 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구동 IC가 설치된 회로기판의 나쁜 평탄도로 인해 마이크로 엘이디 칩들이 정위치에 실장되지 못하는 문제점을 해결하는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 마이크로 엘이디 모듈 제조방법은, 회로기판을 준비하는 단계; 상기 회로기판의 일면에 솔더 범프들을 형성하는 단계; 상기 솔더 범프들과 접하도록, 상기 회로기판의 일면에 마이크로 엘이디 칩들을 배치하는 단계; 상기 솔더 범프들을 가열하여, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 회로기판의 일면에 본딩하는 단계; 상기 마이크로 엘이디 칩들이 상기 회로기판에 본딩된 상태에서, 상기 회로기판의 타면의 솔더들과 접하도록 구동 IC들을 배치하는 단계; 및 상기 솔더들을 가열하여 상기 구동 IC들을 상기 회로기판의 타면에 본딩하는 단계를 포함하며, 상기 회로기판의 일면에 마이크로 엘이디 칩들을 배치하는 단계는 상기 회로기판의 평탄도를 높인 상태에서 이루어진다.
일 실시예에 따라, 상기 회로기판의 평탄도를 높이기 위해, 관통홀들이 형성된 진공척을 상기 회로기판의 타면에 접하게 한 후, 상기 관통홀들을 통한 진공 흡입에 의해, 상기 회로기판을 상기 진공척에 흡착시킨다.
일 실시예에 따라, 상기 관통홀들 각각은 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각 보다 작은 크기를 갖는다.
일 실시예에 따라, 상기 회로기판의 일면에 마이크로 엘이디 칩들을 배치하는 단계 후에 상기 관통홀들 각각의 중심이 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각의 중심과 일치한다.
일 실시예에 따라, 상기 구동 IC들의 본딩을 위한 솔더의 용융점 온도는 상기 마이크로 엘이디 칩 본딩을 위한 솔더 범프의 용융점 온도 이하이다.
일 실시에예 따라, 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각은 플립칩형이고, 상기 솔더 범프들을 형성하는 단계는 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각에 대응되는 솔더 범프 쌍들을 상기 회로기판의 타면에 형성한다.
일 실시예에 따라, 상기 회로기판의 일면에 마이크로 엘이디 칩들을 배치하는 단계는, 멀티칩 로더로 여러개의 마이크로 엘이디 칩들을 동시에 픽업하여, 상기 회로기판의 일면에 동시에 올린다.
일 실시예예 따라, 상기 회로기판의 일면에 마이크로 엘이디 칩들을 배치하는 단계는, 멀티칩 로더에 의해 제1 파장대를 갖는 제1 마이크로 엘이디 칩들을 상기 회로기판의 일면에 배치하는 단계와, 멀티칩 로더에 의해 제2 파장대를 갖는 제2 마이크로 엘이디 칩들 각각을 상기 제1 마이크로 엘이디 칩들 각각에 인접하게 배치하는 단계와, 멀티칩 로더에 의해 상기 제3 파장대를 갖는 제3 마이크로 엘이디 칩들 각각을 상기 제2 마이크로 엘이디 칩들 각각에 인접하게 배치하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 회로기판의 일면에 가압하기 위해 칩 가압 유닛을 이용하며, 상기 칩 가압 유닛은, 상기 마이크로 엘이디 칩들에 대응하는 복수개의 칩 가압용 스탬프 홀이 형성된 캐리어와, 상기 칩 가압용 스탬프 홀 각각을 따라 상하로 이동되는 칩 가압용 핀 스탬프를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 구동 IC들을 상기 회로기판의 일면에 가압하기 위해 구동 IC 가압 유닛을 이용하며, 상기 구동 IC 가압 유닛은, 상기 구동 IC들에 대응하는 복수개의 구동 IC 가압용 스탬프 홀이 형성된 캐리어와, 상기 구동 IC 가압용 스탬프 홀 각각을 따라 상하로 이동되는 구동 IC 가압용 핀 스탬프를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따라 마이크로 엘이디 모듈이 제공되며, 이 마이크로 엘이디 모듈은, 회로기판; 상기 회로기판의 일면에 제공되는 솔더 범프들; 상기 솔더 범프들에 의해 상기 회로기판의 일면에 본딩되는 복수개의 마이크로 엘이디 칩들; 상기 복수개의 마이크로 엘이디 칩들이 상기 회로기판의 일면에 본딩된 후에, 상기 회로기판의 타면에 제공되는 솔더들; 상기 솔더들에 의해 상기 회로기판의 타면에 본딩되는 구동 IC들을 포함하며, 상기 솔더 범프들의 용융점 온도는 상기 솔더들의 용융점 온도 이하이다. 이때, 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각은 플립칩형이고, 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각에 대하여 상기 솔더 범프들은 쌍으로 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 솔더들은 상기 복수개의 마이크로 엘이디 칩이 상기 회로기판 일면에 본딩된 후에 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 회로기판의 평탄도가 높다.
일 실시예에 따라, 상기 복수개의 엘이디 칩은 하나의 픽셀을 형성하고, 상기 복수개의 픽셀은 하나의 픽셀 그룹을 형성하며, 상기 하나의 픽셀 그룹은 하나의 구동 IC로 제어된다.
일 실시예에 따라, 상기 하나의 구동 IC는 상기 하나의 구동 IC가 제어하는 상기 픽셀 그룹의 하단의 회로기판 타면에 형성된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 엘이디 모듈은, 회로기판; 상기 회로기판의 일면에 제공되는 솔더 범프들; 상기 솔더 범프들에 의해 상기 회로기판의 일면에 본딩되는 복수개의 마이크로 엘이디 칩들; 상기 회로기판의 타면에 제공되는 솔더들; 상기 솔더들에 의해 상기 회로기판의 타면에 본딩되는 구동 IC들을 포함하며, 상기 회로 기판의 평탄도를 높이기 위해 진공척이 사용된다.
일 실시예에 따라, 상기 구동 IC들의 본딩을 위한 솔더의 용융점 온도는 상기 마이크로 엘이디 칩 본딩을 위한 솔더 범프의 용융점 온도 이하이다.
일 실시예에 따라, 상기 진공척은 관통홀들이 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 관통홀들 각각의 중심이 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각의 중심과 일치한다.
일 실시예에 따라, 상기 복수개의 엘이디 칩은 하나의 픽셀을 형성하고, 상기 복수개의 픽셀은 하나의 픽셀 그룹을 형성하며, 상기 하나의 픽셀 그룹은 하나의 구동 IC로 제어되며, 상기 하나의 구동 IC는 상기 하나의 구동 IC가 제어하는 상기 픽셀 그룹의 하단의 회로기판 타면에 형성된다.
종래기술은 평탄도가 나쁜 회로기판에 구동 IC들을 설치한 후, 그 구동 IC 설치로 인해 더더욱 평탄도가 나빠진 회로기판의 반대편 면에 마이크로 엘이디 칩들을 실장함으로 인해, 마이크로 엘이디 칩들을 정확한 위치에 실장할 수 없는 단점이 있다. 반면, 본 발명은 회로기판의 평탄도를 높인 상태에서 먼저 회로기판의 일면에 마이크로 엘이디 칩들을 실장하고, 그 다음에, 회로기판의 반대편 면에 구동 IC 를 설치함으로써, 회로기판에 대한 마이크로 엘이디 칩들의 정밀하고 정확한 실장을 보장할 수 있다.
도 1은 종래기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 회로 기판을 평탄화하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 회로 기판의 상면에 솔더 범프들을 형성하는 단계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4 내지 도 7은 마이크로 엘이디 칩들을 회로 기판 상에 실장하는 단계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 8 및 도 9는 구동 IC를 회로 기판의 저면에 부착하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 본 발명에 따라 제조된 엘이디 모듈이 디스플레이 구현을 위해 적용되는 예를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가 설명된다. 첨부된 도면들 및 이를 참조하여 설명되는 실시예들을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자로 하여금 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 의도로 예시되고 간략화된 것임에 유의하여야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 회로 기판의 평탄도를 높이는 회로기판의 평탄화하는 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 회로 기판의 상면에 솔더 범프들을 형성하는 단계를 설명하기 위한 도면들이고, 도 4 내지 도 7은 마이크로 엘이디 칩들을 회로 기판 상에 실장하는 단계를 설명하기 위한 도면들이고, 도 8 및 도 9는 구동 IC를 회로 기판의 저면에 부착하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상면과 저면을 포함하는 회로 기판(20)이 준비된다. 상기 회로 기판(20)은 PCB(Printed Circuit Board) 또는 FPCB(Flexible Circuit Board) 등과 같은 유연성 회로 기판 또는 TFT 기판일 수 있다. 또한, 상기 회로 기판(20), 특히, 상기 회로 기판(20)의 상면을 평탄화하기 위한 진공척(100)이 제작된다. 상기 진공척(100)은 Si, 사파이어, GaAs, AlN 등과 같은 반도체 기판, 또는 세라믹 기판, 또는 금속 기판일 수 있는 판형 모재를 이용하여 제작된다. 판형 모재의 상면으로부터 저면까지 수직으로 관통하는 관통홀(101)들이 형성되어 상기 진공척(100)이 제작된다. 상기 관통홀(101)은 건식 식각, 습식 식각, 이온 밀링 또는 또는 물리적 드릴링 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 관통홀(101)의 크기는, 상기 회로기판(20)에 실장될 마이크로 엘이디 칩의 크기에 따라 달라질 수 있는데, 마이크로 엘이디 칩의 크기보다 작은, 대략 수 ㎛ ~ 수백 ㎛ 범위 크기를 갖도록 형성된다. 상기 관통홀(101)은 단면 크기 전체적으로 일정할 수도 있고, 상하 단면 크기가 다른 2중 단면 구조의 계단 형태일 수도 있다. 상기 진공척(100)은 상기 회로기판(20)의 저면과 접하여 배치되며, 상기 관통홀(101)을 통한 진공 흡입력에 의해 상기 회로기판(20)을 흡착한다. 이때, 상기 진공척(100)의 상면이 평탄한 면이고, 상기 진공 흡입력에 의해, 상기 회로기판(20)의 저면이 상기 진공척(100)의 평탄한 상면에 밀착되므로, 상기 회로기판(20)의 평탄도가 높아질 수 있다. 특히, 마이크로 엘이디 칩이 실장될 영역에서의 평탄도가 중요하므로, 상기 관통홀(101)들 각각의 중심이 추후 회로 기판 상에 실장될 마이크로 엘이디 칩의 중심과 일치하도록 하는 것이 바람직하다. 정확히 일치시키지 않더라도, 관통홀과 현재의 또는 차후의 솔더 위치를 적절히 얼라인하는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 상기 회로기판(20)은 저면이 상기 진공척(100)의 상면에 밀착된 채 상기 진공척(100)의 진공 흡입력에 의해 상기 회로기판(20)의 상면이 평탄화되어 있으며, 상기 평탄화된 회로기판(20)의 상면에 솔더 범프 쌍(30a, 30b)들이 형성된다. 이때, 상기 진공척(100)의 관통홀(101)들 각각의 중심이 상기 솔더 범프 쌍(30a, 30b)들의 중심과 일치하는데, 이는 추후 마이크로 엘이디 칩들 실장시, 관통홀(101)의 중심이 마이크로 엘이디 칩의 중심과 일치되도록 하기 위함이다. 상기 솔더 범프 쌍(30a, 30b)을 구성하는 솔더 범프(30a 또는 30b)는 제1 온도의 용융점을 갖는다.
본 실시예에 있어서는, 마이크로 엘이디 칩이 플립칩 타입이어서 하나의 마이크로 엘이디 칩에 대하여 한 쌍의 솔더 범프(30a, 30b)가 이용되지만, 예컨대 수직형 마이크로 엘이디 칩을 이용하는 경우에는 하나의 솔더 범프가 하나의 마이크로 엘이디 칩에 대응될 수 있고, 이 경우, 해당 관통홀(101)의 중심은 하나의 솔더 범프의 중심과 일치할 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 상기 회로기판(20)이 상기 진공척(100)에 흡착되어 평탄화된 상태에서, 상기 솔더 범프 쌍(30a, 30b)들이 상기 회로기판(20)의 상면에 형성되지만, 이와 달리, 솔더 범프 쌍(30a, 30b)들이 상기 회로기판(20)의 상면에 미리 형성된 후, 상기 솔더 범프 쌍(30a, 30b)들이 형성된 회로기판(20)이 진공척(100)에 의해 흡착되어 평탄화될 수 도 있음에 유의한다.
다음, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 마이크로 엘이디 칩(60R, 60G, 60B)들이 전술한 솔더 범프 쌍(30a, 30b)들에 의해 상기 회로기판(20)의 상면에 실장된다. 이때에도, 상기 진공척(100)이 회로기판(20)을 평탄화시키는 상태가 그대로 유지된다. 마이크로 엘이디 칩(60R, 60G, 60B)의 실장에는 임의의 위치에 있는 여러개의 마이크로 엘이디 칩들을 동시에 픽업하여 상기 회로기판(20) 상에 올리는 멀티칩 로더(200)이 이용되는 것이 바람직하다. 상기 회로기판(20)의 상면, 더 구체적으로는, 상기 솔더 범프 쌍(30a, 30b)들 각각에 접착제가 미리 도포된다.
도 4를 참조하면, 먼저 멀티칩 로더(200)가 적색 파장대를 갖는 복수개의 적색 마이크로 엘이디 칩(60R)들을 임의의 위치로부터 픽업하여 그 마이크로 엘이디 칩(60R)들의 전극패드 쌍들이 상기 회로기판(20) 상의 솔더 범프 쌍(30a, 30b)들에 밀착되도록 상기 적색 마이크로 엘이디 칩(60R)들을 플레이싱한다. 다음, 도 5를 참조하면, 멀티칩 로더(200; 도 4 참조)는 녹색 파장대를 갖는 복수개의 녹색 마이크로 엘이디 칩(60G)들을 임의의 위치로부터 픽업하여 그 녹색 마이크로 엘이디 칩(60G)들의 전극패드 쌍들이 상기 회로기판(20) 상의 솔더 범프 쌍(30a, 30b)들에 밀착되도록 상기 녹색 마이크로 엘이디 칩(60G)들을 플레이싱한다. 다음, 도 6을 참조하면, 멀티칩 로더(200; 도 4 참조)는 청색 파장대를 갖는 복수개의 청색 마이크로 엘이디 칩(60B)들을 임의의 위치로부터 픽업하여 그 청색 마이크로 엘이디 칩(60B)들의 전극패드 쌍들이 상기 회로기판(20) 상의 솔더 범프 쌍(30a, 30b)들에 밀착되도록 청색 마이크로 엘이디 칩(60B)들을 플레이싱한다.
다음 도 7을 참조하면, 전술한 마이크로 엘이디 칩(60R, 60G, 60B)들이 솔더 범프 쌍(30a, 30b)들에 가부착되어 있는 회로기판(20)을 컨베이어(301)에 태워 리플로우 오븐(302)에 통과시킨다. 이에 의해, 솔더 범프(30a, 30b)가 용융 후 굳어져, 상기 마이크로 엘이디 칩(60R, 60G, 60B)들은 회로기판(20)의 상면 상에 실장된다. 마이크로 엘이디 칩을 회로기판 상에 본딩하는 공정은 리플로우 공정 대신에 회로기판의 하부에 배치된 히트 블록으로 회로기판을 가열하여 회로기판 상에 솔더범프를 가열하는 공정을 채택할 수도 있다.
다음 도 8을 참조하면, 마이크로 엘이디 칩들(60R, 60G, 60B)이 실장된 회로기판(10)을 뒤집어 그 회로기판(10)의 상면이 이를 향하도록 해준다. 그리고, 회로기판(10) 저면에 도포된 솔더(50)와 접하도록 구동 IC(40)를 상기 회로기판(10)의 저면에 배치한다.
다음 도 9를 참조하면, 전술한 마이크로 엘이디 칩(60R, 60G, 60B)들이 일면에 본딩되어 있고 그 반대면에는 구동 IC(40)들이 배치되어 있는 회로기판(20)을 컨베이어(301)에 태워 리플로우 오븐(302)에 통과시킨다. 이에 의해, 구동 IC(40)들은 회로기판(20)의 저면에 부착된다. 구동 IC(40) 실장에 이용되는 솔더(50)는 제2 온도의 용융점을 갖는다.
구동 IC(40)의 본딩을 위한 리플로우 공정 중 마이크로 엘이디 칩(60R, 60G, 60B)의 본딩에 이용되었던 솔더 범프(30a 또는 30b)의 재용융을 막기 위해, 상기 솔더(50)의 용융점 온도, 즉, 제2 온도는, 솔더 범프(30a 또는 30b)의 융융점 온도, 즉, 제1 온도 이하인 것이 바람직하다. 솔더를 가열하여 구동 IC(40)를 회로기판(20)의 저면에 본딩함에 있어서 가장 바람직한 솔더(50)의 용융점 온도는 상기 솔더 범프(30a 또는 30b)의 용융점 온도보다 대략 10 ~ 52℃ 낮다. 구동 IC(40) 본딩 전에 이미 용융 후 1차로 굳어진 솔더 범프(30a 또는 30b)의 경우, 구동 IC(40) 본딩을 위한 솔더(50와 같은 용융점을 갖는다 하더라도, 솔더(50) 용융시 재용융될 가능성은 크지 않지만, 더욱 확실한 재용융의 방지를 위해, 솔더(50)의 재료를 솔더 범프(30a, 30b)의 재료보다 용융점이 대략 10 ~ 52 ℃ 낮은 재료를 선택하는 것이 좋다.
아래의 [표 1]은 본 발명에 따라 마이크로 엘이디 칩 본딩에 이용되는 솔더 범프용 솔더와 구동 IC 본딩에 이용되는 솔더의 종류에 따른 융점, 조성, 솔더 파우더의 사이즈를 비교한 것이다.
솔더 적용 부위 솔더 종류 성분비 솔더 파우더 Size(um) 용융점 범위
마이크로 엘이디 칩 SAC305 96.5%Sn/3.0%Ag/0.5%Cu T6 217~227℃
SAC304 95.5%Sn/4.0%Ag/0.5%Cu T6 217~227℃
저융점 42%Sn/58%Bi T5 195~205℃
구동 IC ESP 42%Sn/58%Bi T6 175~185℃
ESP 42%Sn/57.6%Bi/0.4%Ag T5 175~185℃
위 [표 1]을 참조하면, 마이크로 엘이디 칩의 본딩용 솔더 범프에 이용되는 솔더는 구동 IC 본딩에 이용되는 솔더와 비교할 때 Sn 함량이 많아 용융점도 높다는 것을 알 수 있다. 또한, Bi가 포함된 솔더는 용융점이 낮으며, Sn과 Bi 함량이 동일하더라도, 솔더 파우더 입자 사이즈에 따라, 용융점에 차이가 있을 수 있다. 즉, 솔더 파우더 입자 사이즈가 작을수록 용융점이 낮다.
아래의 [표 2]는 JEDEC 표준에 따른 솔더 파우더 유형 분류표이다.
파우더 입자 사이즈(um)
T3 25~45
T4 20~38
T5 15~25
T6 10~18
T7 10↓
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈 제조방법은, 마이크로 엘이디 칩(60R, 60G, 60B)들 각각을 회로기판(20)에 가압하기 위한 칩 가압 유닛(600)을 이용한다. 상기 칩 가압 유닛(600)은 마이크로 엘이디 칩(60R, 60G, 60B)에 대응하는 복수개의 칩 가압용 스탬프 홀(611)이 형성된 캐리어(610)와, 상기 칩 가압용 스탬프 홀(611) 각각을 따라 상하로 이동되는 칩 가압용 핀 스탬프(620)를 포함한다. 마이크로 엘이디 칩(60R, 60G, 60B)의 가부착시, 칩 가압용 핀 스탬프(620) 각각이 상기 칩 가압용 스탬프 홀(611) 각각을 따라 하강하여, 상기 마이크로 엘이디 칩(60R, 60G, 60B) 각각을 회로기판(20) 상에 가압하여 회로기판(20)에 대한 마이크로 엘이디 칩(60R, 60G, 60B)의 부착력을 높여준다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로 엘이디 모듈 제조방법은, 구동 IC(40)들 각각을 회로 기판(20)에 가압하기 위한 구동 IC 가압 유닛(700)을 이용한다. 구동 IC 가압 유닛(700)은 구동 IC(40)에 대응하는 복수개의 구동 IC 가압용 스탬프 홀(711)이 형성된 캐리어(710)와, 상기 구동 IC 가압용 스탬프 홀(711) 각각을 따라 상하로 이동되는 구동 IC 가압용 핀 스탬프(720)를 포함한다. 구동 IC(40)의 가부착시, 구동 IC 가압용 핀 스탬프(720) 각각이 상기 구동 IC 가압용 스탬프 홀(711) 각각을 따라 하강하여, 상기 구동 IC(40) 각각을 회로기판(20) 상에 가압하여 회로기판(20)에 대한 구동 IC(40)의 부착력을 높여준다.
전술한 실시예들에 따라 제조된 마이크로 엘이디 모듈은 엘이디 도 12에 도시된 것과 같이 적용된다.
도 12를 참조하면, 회로기판의 일면(앞면)에는 적색 마이크로 엘이디 칩(60R), 녹색 마이크로 엘이디 칩(60G) 및 청색 마이크로 엘이디 칩(60B)를 포함하는 다수의 엘이디 칩들이 본딩되어 있고 회로기판의 타면(뒷면)에는 다수의 구동 IC(40)들이 본딩된다. 적색 마이크로 엘이디 칩(60R), 녹색 마이크로 엘이디칩 (60 G) 및 청색 마이크로 엘이디 칩(60B)이 하나의 픽셀(P)를 형성하고, 복수개의 픽셀(P)이 하나의 픽셀 그룹(G)을 형성한다. 그리고, 상기 하나의 픽셀 그룹(G)은 하나의 구동 IC(40)로 제어 되며, 각 픽셀 그룹(G)을 제어하는 구동 IC(40)는 제어되는 픽셀 그룹(G) 하단의 회로기판 타면에 형성된다.
20: 회로기판 100: 진공척
30a, 30b: 솔더 범프 40: 구동 IC
50: 솔더 60R, 60G, 60B: 마이크로 엘이디 칩

Claims (21)

  1. 마이크로 엘이디 모듈 제조방법에 있어서,
    회로기판을 준비하는 단계;
    상기 회로기판의 일면에 솔더 범프들을 형성하는 단계;
    상기 솔더 범프들과 접하도록, 상기 회로기판의 일면에 마이크로 엘이디 칩들을 배치하는 단계;
    상기 솔더 범프들을 가열하여, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 회로기판의 일면에 본딩하는 단계;
    상기 마이크로 엘이디 칩들이 상기 회로기판에 본딩된 상태에서, 상기 회로기판의 타면의 솔더들과 접하도록 구동 IC들을 배치하는 단계; 및
    상기 솔더들을 가열하여 상기 구동 IC들을 상기 회로기판의 타면에 본딩하는 단계를 포함하며,
    상기 회로기판의 일면에 마이크로 엘이디 칩들을 배치하는 단계는 상기 회로기판의 평탄도를 높인 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 회로기판의 평탄도를 높이기 위해, 관통홀들이 형성된 진공척을 상기 회로기판의 타면에 접하게 한 후, 상기 관통홀들을 통한 진공 흡입에 의해, 상기 회로기판을 상기 진공척에 흡착시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 관통홀들 각각은 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각 보다 작은 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 회로기판의 일면에 마이크로 엘이디 칩들을 배치하는 단계 후에 상기 관통홀들 각각의 중심이 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각의 중심과 일치하는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 구동 IC들의 본딩을 위한 솔더의 용융점 온도는 상기 마이크로 엘이디 칩 본딩을 위한 솔더 범프의 용융점 온도 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각은 플립칩형이고, 상기 솔더 범프들을 형성하는 단계는 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각에 대응되는 솔더 범프 쌍들을 상기 회로기판의 타면에 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 회로기판의 일면에 마이크로 엘이디 칩들을 배치하는 단계는, 멀티칩 로더로 여러개의 마이크로 엘이디 칩들을 동시에 픽업하여, 상기 회로기판의 일면에 동시에 올리는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 회로기판의 일면에 마이크로 엘이디 칩들을 배치하는 단계는, 멀티칩 로더에 의해 제1 파장대를 갖는 제1 마이크로 엘이디 칩들을 상기 회로기판의 일면에 배치하는 단계와, 멀티칩 로더에 의해 제2 파장대를 갖는 제2 마이크로 엘이디 칩들 각각을 상기 제1 마이크로 엘이디 칩들 각각에 인접하게 배치하는 단계와, 멀티칩 로더에 의해 상기 제3 파장대를 갖는 제3 마이크로 엘이디 칩들 각각을 상기 제2 마이크로 엘이디 칩들 각각에 인접하게 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 마이크로 엘이디 칩들을 상기 회로기판의 일면에 가압하기 위해 칩 가압 유닛을 이용하며, 상기 칩 가압 유닛은, 상기 마이크로 엘이디 칩들에 대응하는 복수개의 칩 가압용 스탬프 홀이 형성된 캐리어와, 상기 칩 가압용 스탬프 홀 각각을 따라 상하로 이동되는 칩 가압용 핀 스탬프를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 구동 IC들을 상기 회로기판의 일면에 가압하기 위해 구동 IC 가압 유닛을 이용하며, 상기 구동 IC 가압 유닛은, 상기 구동 IC들에 대응하는 복수개의 구동 IC 가압용 스탬프 홀이 형성된 캐리어와, 상기 구동 IC 가압용 스탬프 홀 각각을 따라 상하로 이동되는 구동 IC 가압용 핀 스탬프를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈 제조방법.
  11. 회로기판;
    상기 회로기판의 일면에 제공되는 솔더 범프들;
    상기 솔더 범프들에 의해 상기 회로기판의 일면에 본딩되는 복수개의 마이크로 엘이디 칩들;
    상기 회로기판의 타면에 제공되는 솔더들;
    상기 솔더들에 의해 상기 회로기판의 타면에 본딩되는 구동 IC들을 포함하며,
    상기 솔더 범프들의 용융점 온도는 상기 솔더들의 용융점 온도 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각은 플립칩형이고, 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각에 대하여 상기 솔더 범프들은 쌍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 솔더들은 상기 복수개의 마이크로 엘이디 칩이 상기 회로기판 일면에 본딩된 후에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 회로기판의 평탄도가 높은 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 복수개의 엘이디 칩은 하나의 픽셀을 형성하고, 상기 복수개의 픽셀은 하나의 픽셀 그룹을 형성하며,
    상기 하나의 픽셀 그룹은 하나의 구동 IC로 제어되는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 하나의 구동 IC는 상기 하나의 구동 IC가 제어하는 상기 픽셀 그룹의 하단의 회로기판 타면에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈.
  17. 회로기판;
    상기 회로기판의 일면에 제공되는 솔더 범프들;
    상기 솔더 범프들에 의해 상기 회로기판의 일면에 본딩되는 복수개의 마이크로 엘이디 칩들;
    상기 회로기판의 타면에 제공되는 솔더들;
    상기 솔더들에 의해 상기 회로기판의 타면에 본딩되는 구동 IC들을 포함하며,
    상기 회로 기판의 평탄도를 높이기 위해 진공척이 사용되는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 구동 IC들의 본딩을 위한 솔더의 용융점 온도는 상기 마이크로 엘이디 칩 본딩을 위한 솔더 범프의 용융점 온도 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 진공척은 관통홀들이 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 관통홀들 각각의 중심이 상기 마이크로 엘이디 칩들 각각의 중심과 일치하는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈.
  21. 청구항 17에 있어서, 상기 복수개의 엘이디 칩은 하나의 픽셀을 형성하고, 상기 복수개의 픽셀은 하나의 픽셀 그룹을 형성하며,
    상기 하나의 픽셀 그룹은 하나의 구동 IC로 제어되며
    상기 하나의 구동 IC는 상기 하나의 구동 IC가 제어하는 상기 픽셀 그룹의 하단의 회로기판 타면에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 엘이디 모듈.
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