KR100986281B1 - 엘이디 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 설치되는 엘이디 소자의 광도를 검사장비에 있어서, 다수의 엘이디 소자가 탑재되어 있는 웨이퍼링을 카세트로부터 인출하여 웨이퍼 스테이지에 옮겨 놓기 위한 엘이디 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛에 관한 것이다. 그 구성은; 승강수단에 의해 수직방향으로 승강이 가능하게 설치되는 작업대(1); 회전수단에 의해 상기 작업대 상면에 회전 가능하게 설치되는 회전대(3); 상기 회전대(3) 상면에 고정 설치됨으로써 상기 회전대(3)의 회전중심축(X)을 중심으로 스윙운동을 하게 되는 회동암(5, swing arm); 모터(9)와 전동벨트(11)에 의해 상기 회동암(5)의 연장방향을 따라 직선운동 가능하게끔 상기 회동암(5) 상에 설치되는 왕복대(7); 상기 왕복대(7)의 선단에 설치되는 것으로서 공압에 의해 수직방향으로 기동하면서 상기 웨이퍼링(101)의 가장자리를 쥐게(pinching)되는 한 쌍의 핑거플레이트(17,19)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엘이디 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛{Wafer Loading Unit Of LED Testing System}
본 발명은 엘이디 검사장비의 일부 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이 장치에 설치되는 엘이디 소자의 광도를 검사장비에 있어서, 다수의 엘이디 소자가 탑재되어 있는 웨이퍼링을 카세트로부터 인출하여 웨이퍼 스테이지에 옮겨 놓기 위한 엘이디 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛에 관한 것이다.
발광다이오드(light emission diode. 이하 'LED'라 함)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor)를 재료로써 이용하여 다양한 빛을 발생시키는 반도체소자를 말한다. 근래 가정에서 사용되는 TV에도 LED 소자가 광원으로 사용되고 있으며, 이 경우 많은 수량의 LED가 하나의 표시장치에 일체로 집적되어 사용되게 된다. 이 때 특정 LED의 광도가 주위에 있는 것들의 광도에 비해 떨어지는 경우에는 표시장치로서의 품질에 치명적인 영향을 미치게 된다. 따라서 하나의 표시장치에 사용되는 많은 수의 LED는 광도 내지 전기적 특성이 허용 가능한 일정한 범위 내에 있어야 할 필요가 있다.
따라서 생산된 LED칩을 광도 등을 기준으로 등급별로 분급할 필요가 생기게 되며 이때 사용되는 것이 본 발명의 대상이 되는 LED 검사장비이다.
본 발명은 특히 LED 검사장비중 웨이퍼 로딩유닛(wafer loading unit)에 관한 것이다. 로딩유닛은 일단의 LED가 탑재되어 있는 LED웨이퍼(LED wafer, 이하 단지 '웨이퍼링'이라 한다)를 카세트로부터 인출하여 검사장비의 본체, 즉 실제적 구동부의 웨이퍼 스테이지(wafer stage)로 투입하기 위한 유닛을 일컫는다.
참고적으로 웨이퍼링(101)은 도 1에 도시된 것과 같은 구성을 가진다. 웨이퍼링은 통상 링형상의 링(103)과 웨이퍼필름(105)으로 구성되며, 웨이퍼필름(105) 표면에는 LED 칩(107)을 고정시키기 위한 접착제가 도포되어 있다. 하나의 웨이퍼링에 통상 수백 개 이상의 LED칩(107)이 탑재되어 있다. 참고적으로 LED칩(107)은 가로가 0.4 mm, 세로 0.5mm의 크기일 수 있다.
이하, 도 2의 평면 구성도를 참조하여 LED 검사장비의 구성을 개략적으로 설명한다.
작업자는 카세트(109)에 웨이퍼링(101)을 적재해 놓는다. 카세트(109)에 적재된 웨이퍼링(101)은 웨이퍼 로딩유닛(111)에 의해 웨이퍼 스테이지(113, wafer stage)에 웨이퍼링(101)을 공급한다. 칩공급부(115)는 웨이퍼 스테이지(113) 상의 웨이퍼링(101)으로부터 LED칩(107)을 하나씩 취출하여 검사부(117, probing portion)에 공급하게 되며, 검사부(117)는 제공된 LED칩에 순간적으로 전극을 연결함으로써 발광되게 한다. 그러면 측광수단(119)은 발광되는 빛의 양에 따라 공급된 LED의 등급을 판정하고 분류부(121)에 그 신호를 인가하게 된다. 분류부(121)는 인가된 신호에 의거하여 측정된 LED칩을 적재부(123)의 해당 등급에 맞는 위치에 적재하게 된다.
본 발명의 대상이 되는 웨이퍼 로딩유닛(111)은 카세트(109)에 적재되어 있는 웨이퍼링(101)을 인출하여 웨이퍼 스테이지(113)에 공급하게 된다. 웨이퍼 로딩유닛(111)은 웨이퍼링(101)을 카세트(109)로부터 인출하는 동작, 웨이퍼 스테이지(113)로 이송시키는 동작 및 웨이퍼 스테이지(113)에 안착시키는 동작을 포함한다.
본 발명의 목적은, LED 검사장비중 웨이퍼 로딩유닛의 기계적 구성을 제공하는 것으로서, 특히 적은 에너지를 이용하여 효율적이며 안정적으로 구동할 수 있는 LED 검사장비의 로딩유닛을 제공하는 것에 목적이 있다.
위와 같은 목적은, LED 칩의 광도를 개별적으로 측정하여 분급하기 위한 LED검사장비에서 다수의 LED 칩을 탑재하고 있으며 카세트의 각 슬롯에 삽입되어 있는 웨이퍼를 인출하여 검사장비의 본체로 이송 공급하기 위한 것으로서;
승강수단에 의해 수직방향으로 승강이 가능하게 설치되는 작업대; 회전수단에 의해 상기 작업대 상면에 회전 가능하게 설치되는 회전대; 상기 회전대 상면에 고정 설치됨으로써 상기 회전대의 회전중심축을 중심으로 회전운동을 하게 되는 회동암(回動 arm); 모터와 전동벨트에 의해 상기 회동암의 연장방향을 따라 직선운동 가능하게끔 상기 회동암 상에 설치되는 왕복대; 상기 왕복대의 선단에 설치되는 것으로서 공압에 의해 수직방향으로 기동하면서 상기 웨이퍼링의 가장자리를 쥐게(pinching)되는 한쌍의 핑거플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛에 의해 달성된다.
본 발명에 의하면 상기 회전수단은; 상기 작업대 상면에 고정 설치되는 공압실린더, 공압실린더의 피스톤의 연장방향과 평행하게 설치되는 레일; 저면에 상기 레일과 결합되는 이송블록이 설치됨으로써, 상기 공압실린더에 의해 상기 레일을 따라 전후 이동 가능하게 설치되며 이동방향과 직각 방향으로 연장되는 제한공이 마련되어 있는 가이드블록; 일측은 상기 회전대의 회전중심축과 결합되고 타측은 상기 제한공에 끼워지게 되는 롤베어링이 고정 설치되는 연결블록; 상기 회전대의 외측벽을 지지함으로써 상기 회전대가 요동 없이 회전되도록 상기 작업대 상면에 고정 설치되는 회전대 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 핑거플레이트가 상기 카세트로부터 상기 웨이퍼링을 쥔 상태에서 인출하였을 때 상기 웨이퍼링을 가안착시킴으로써 이동시 웨이퍼링이 떨어지거나 유동되는 것을 방지하기 위하여 상기 회동암의 양측에는 웨이퍼링이 끼워져 안착되도록 하기 위한 웨이퍼지지대가 설치될 수 있다.
위와 같은 구성에 의하면, 기본적으로 LED 검사장비에 있어서의 웨이퍼 로딩유닛이 제공되며; 구체적으로는 적은 에너지를 이용하여 효율적이며 안정적으로 구동할 수 있는 LED 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛이 제공된다.
도 1은 종래의 LED 칩을 탑재하고 있는 웨이퍼링의 사시도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 엘이디 검사장비의 평면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 LED 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛의 사시도이며, 도 4는 일부 분해 사시도이고, 도 5는 평면구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 LED 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛의 회전수단의 평면구성도이며, 도 7은 그의 작동상태를 나타내기 위한 평면구성도이며, 도 8은 회동암의 절개사시도이다.
이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 더욱 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 LED 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛의 사시도이며, 도 4는 일부 분해 사시도이다 도 5는 평면도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 LED 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛의 회전수단의 평면구성도이며, 도 7은 그의 작동상태를 나타내기 위한 평면구성도이며, 도 8은 회동암의 절개사시도이다.
LED 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛은 LED 칩의 광도를 개별적으로 측정하여 그 등급별로 분급하기 위한 LED검사장비에 설치되는 것이다. 웨이퍼 로딩유닛은 다수의 LED 칩을 탑재하고 있으며 카세트의 각 슬롯에 삽입되어 있는 웨이퍼링을 인출하여 검사장비의 웨이퍼 스테이지로 이송 공급하기 위한 것이다. 웨이퍼링(101)은 설명된 것처럼 링(103)과 그 사이에 설치되는 웨이퍼필름(105)으로 구성된다.
작업대(1)는 모터를 이용한 승강수단에 의해 수직방향으로 승강이 가능하게 설치된다. 작업대(1)는 일반적으로 카세트(109)의 각 슬롯(109a)의 높이 차이에 의거하여 단계적으로 상승 또는 하강된다. 작업대(1)를 승강시키기 위한 구성은 일반적인 것으로서 상세한 설명과 도시를 생략한다. 그러나 정밀한 콘트롤과 큰힘을 위해서는 스텝모터를 사용하는 것이 바람직하다.
회전대(3)는 회전수단에 의해 상기 작업대 상면에 회전 가능하게 설치되는 것으로서 몇 개의 부품이 조합되어 있으며 원통형이다. 회전대(3)는 일정한 각도 범위 내에서 왕복 회전운동을 하게 된다.
회동암(5, 回動 arm)은 회전대(3, 도 4 참조) 상면에 얹힌 상태에서 고정 설치된다. 무게중심을 고려하여 회동암(5)의 중간 부분이 회전대(3)와 결합된다. 회동암(5)은 회전대(3)의 회전중심축(X)을 중심으로 일정한 각도 범위 내에서 회전(swing)운동을 하게 된다.
왕복대(7)는 모터(9)와 전동벨트(11)에 의해 회동암(5)의 연장방향을 따라 직선운동 가능하게끔 회동암(5) 상에 설치된다. 이를 위해 회동암(5)과 왕복대(7)는 LM가이드와 같은 가이드수단에 의해 연결된다.
모터(9)는 회동암(5)의 후단 하부에 매달린 형태로 설치되며, 전동벨트(11)는 회동암(5) 내부에 설치된다. 전동벨트(11)는 회동암(5)의 선단과 후단에 각각 설치되는 종동풀리(13)와 구동풀리(15)를 통해 설치된다(도 7 참조). 왕복대(7)가 전동벨트(11)의 일지점에 묶여있다. 따라서 모터(9) 및 구동풀리(15)의 회전운동은 전동벨트(11)를 매개로 왕복대(7)의 직선운동으로 전환된다.
한쌍의 핑거플레이트(17,19)가 왕복대(7)의 선단에 설치된다. 핑거플레이트(17,19)는 공압에 의해 수직방향으로 기동하면서 웨이퍼링(101)의 가장자리, 즉 링(103)을 선택적으로 쥐거나(pinching) 놓게 된다. 핑거플레이트(17,19)의 마주하는 면에는 미끄럼 방지를 위해 요철부(17a,19a)가 마련된다.
이러한 구성에 의하면 회동암(5)이 카세트(109)를 향해 정지한 상태에서 왕복대(7)가 회동암(7)의 선단으로 전진한 후 핑거플레이트(17,19)가 어느 하나의 슬롯(109a)에 끼워져 있던 웨이퍼링(101)을 잡는다. 이후 왕복대(7)가 후퇴하면서 또는 후퇴한 후 회동암(7)이 회전되면서 웨이퍼링(101)의 착지지점이 되는 웨이퍼 스테이지(113)를 향한 상태로 정지하게 된다. 이후 왕복대(7)가 회동암(5)의 선단으로 이동한 후 웨이퍼링(101)이 웨이퍼 스테이지(113)에 놓이면 핑거플레이트(17,19)가 이완되면서 웨이퍼 로딩유닛의 작업이 완료된다.
위에 설명된 구성 자체에도 본 발명의 특징이 있지만, 아래에 설명될 비교적 구체적인 구성 또한 본 발명의 특징이 있다.
이하, 도 4 내지 도 6을 중심으로 하여 회전대(3)를 일정한 각도 범위 내에서 왕복 회전운동되도록 하기 위한 회전수단을 설명한다.
공압실린더(21)가 작업대 상면에 고정 설치되며, 공압실린더의 피스톤(21a)의 연장방향과 평행하게 한쌍의 레일(23)이 설치된다. 가이드블록(25)이 공압실린더(21)에 의해 레일(23)을 따라 직선운동이 가능하게 설치된다. 이를 위해 가이드블록(25) 저면에는 레일(23)과 결합되는 이송블록(27)이 설치된다.
가이드블록(25)에는 레일(23)의 연장방향과 직각 방향으로 연장되는 제한공(29)이 타공된다. 제한공(29)은 작업대(1)에 대해 수직인 방향으로 타공된다.
가이드블록(25) 상면에는 연결블록(31)이 설치된다. 연결블록(31)의 일측은 회전대(3)의 회전중심축(X)에 고정 설치되고 타측은 롤베어링(33)이 설치된다. 롤베어링(33)은 가이드블록(25)의 제한공(29)에 끼워져 제한공(29)에 의해 마련되는 측벽(29a)과 구름접촉을 하게 된다. 롤베어링(33)은 고정축부(33a)와 회전휠부(33b)로 구성되는데, 고정축부(33a)가 연결블록(31)에 고정되며 회전휠부(33b)가 가이드블록(25)의 제한공(29)에 끼워지게 된다.
회전대의 회전중심축(X)의 위치가 고정되는 것을 전제로 하여, 공압실린더(21)가 작동을 하게 되면 가이드블록(25)이 레일(23)을 따라 직선운동을 하게 되며, 연결블록(31)은 회전중심축(X)을 중심으로 회전운동을 하게 된다. 연결블록(31)의 회전반경은 회전중심축(X)과 롤베어링의 중심축(Y)과의 거리가 될 것이다. 이 과정에서 롤베어링(33)은 제한공(29)을 따라 기동하게 될 것임이 분명하다. 이에 의하여 공압실린더의 피스톤(21a)의 왕복 직선운동은 연결블록(31)의 왕복 회전운동으로 전환되며, 연결블록(31)에 고정되는 회전대(3)와 회동암(5) 역시 왕복 회전운동을 하게 되는 것이다.
회전대(3)는 다음에 설명되는 회전대지지부(35)에 의해 유동 없이 안정적으로 회전되게 된다. 회전대(3)의 외주에는 도넛 형태의 지지실린더(37)가 밀착되게 끼워진다. 작업대(1)의 상면에는 레일(23)의 바깥쪽으로 실린더지지대(39)가 직립 설치된다. 실린더지지대(39)의 상단에는 서로 마주보도록 브래킷(41)이 설치되며, 이 브래킷(41)은 지지실린더(37)의 외주면에 대칭으로 마련되는 안착부(37a)에 끼워진 상태에서 볼트로써 결합된다.
지지실린더(37)와 회전대(3)는 소정의 베어링수단(43)을 매개로 유격 없이 끼워져 결합되는 것이 바람직하다. 베어링수단의 내측은 하부캡(49)에 의해 회전대 (3)의 외주면에 끼워져 고정되며, 베어링수단의 외측은 받침캡(51)에 의해 지지실린더와 연결된다. 받침캡(51)은 지지실린더(37)의 저면에 볼트로써 결합된다.
한편, 각 실린더지지대(39)에는 리미트스위치(45)가 고정 설치되는데 이는 회동암(5)의 회전 정도를 제어하기 위한 수단이다. 회동암(5)이 어느 하나의 리미트스위치(45)에 닿으면 제어부에 신호가 전달되어 공압실린더(21)의 작동을 멈추게 한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 핑거플레이트(17,19)가 카세트(109)로부터 웨이퍼링(101)을 쥔 상태에서 인출하였을 때 웨이퍼링(101)을 가안착시킴으로써 이동시 웨이퍼링(101)이 떨어지거나 유동되는 것을 방지하기 위하여 회동암(5)의 양측에는 웨이퍼링(101)이 끼워져 안착되도록 하기 위한 웨이퍼지지대(47)가 설치된다. 웨이퍼지지대(47)의 단면은 디귿(ㄷ)자 형태가 되어 웨이퍼링(101)이 상하좌우로 유동되지 못하게 한다. 회동암(5)이 회전되는 동안 원심력에 의해 웨이퍼링(101)이 핑거플레이트(17,19)로부터 이탈되거나 비뚤어지는 것을 방지하게 된다. 웨이퍼링(101)의 유입이 원만하게 이루어지도록 웨이퍼지지대(47)의 선단에는 경사면(47a)이 마련된다.
1 ; 작업대 3 ; 회전대
5 ; 회동암 7 ; 왕복대
17,19 ; 핑거플레이트 25 ; 가이드블록
29 ; 제한공 31 ; 연결블록
35 ; 회전대지지부 37 ; 지지실린더
39 ; 실린더지지대 45 ; 리미트스위치
47 ; 웨이퍼지지대 101 ; 웨이퍼링
107 ; LED 칩 109 ; 카세트
113 ; 웨이퍼 스테이지

Claims (3)

  1. LED 칩(107)의 광도를 개별적으로 측정하여 분급하기 위한 LED검사장비에서 다수의 LED 칩(107)을 탑재하고 있으며 카세트(109)의 각 슬롯(109a)에 삽입되어 있는 웨이퍼링(101)을 인출하여 검사장비의 본체로 이송 공급하기 위한 것으로서;
    승강수단에 의해 수직방향으로 승강이 가능하게 설치되는 작업대(1); 회전수단에 의해 상기 작업대 상면에 회전 가능하게 설치되는 회전대(3); 상기 회전대(3) 상면에 고정 설치됨으로써 상기 회전대(3)의 회전중심축(X)을 중심으로 회전운동을 하게 되는 회동암(5, 回動 arm); 모터(9)와 전동벨트(11)에 의해 상기 회동암(5)의 연장방향을 따라 직선운동 가능하게끔 상기 회동암(5) 상에 설치되는 왕복대(7); 상기 왕복대(7)의 선단에 설치되는 것으로서 공압에 의해 수직방향으로 기동하면서 상기 웨이퍼링(101)의 가장자리를 쥐게(pinching)되는 한쌍의 핑거플레이트(17,19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛.
  2. 제1항에 있어서 상기 회전수단은; 상기 작업대(1) 상면에 고정 설치되는 공압실린더(21), 상기 공압실린더(21)의 피스톤의 연장방향과 평행하게 설치되는 레일(23); 저면에 상기 레일(23)과 결합되는 이송블록(27)이 설치됨으로써, 상기 공압실린더(21)에 의해 상기 레일(23)을 따라 전후 이동 가능하게 설치되며, 이동방향과 직각 방향으로 연장되는 제한공(29)이 마련되어 있는 가이드블록(25); 일측은 상기 회전대(3)의 회전중심축(X)에 결합되고 타측은 상기 제한공(29)에 끼워져 구름접촉을 하게 되는 롤베어링(33)이 고정 설치되는 연결블록(31); 상기 회전대(3)의 외측벽을 지지함으로써 상기 회전대(3)가 요동 없이 회전되도록 상기 작업대(1) 상면에 고정 설치되는 회전대 지지부(35)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 핑거플레이트(17,19)가 상기 카세트(109)로부터 상기 웨이퍼링(101)을 쥔 상태에서 인출하였을 때 상기 웨이퍼링(101)을 가안착시킴으로써 회전 이동시 상기 웨이퍼링(101)이 떨어지거나 유동되는 것을 방지하기 위하여, 상기 회동암(5)의 양측에는 상기 웨이퍼링(101)이 끼워져 안착되도록 하기 위한 웨이퍼지지대(47)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 엘이디 검사장비의 웨이퍼 로딩유닛.
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