KR102463048B1 - 자화 방식을 이용한 개별 소자들의 전사 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 개별 소자들의 전사 방법은 인터포저 기판 상에 서로 떨어져 있고, 각각 복수개의 제1 전극들을 갖는 개별 소자들을 복수개 전사하는 단계; 인터포저 기판 상에 부착된 복수개의 개별 소자들 각각의 제1 전극들 상에 제1 자성막 및 제1 솔더막을 순차적으로 형성하는 단계; 제1 전극들 상에 형성된 제1 자성막을 자화시키는 단계; 배선 기판 상에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 제2 전극들 상에 각각 제2 자성막 및 제2 솔더막을 순차적으로 형성하는 단계; 제2 전극들 상에 형성된 제2 자성막을 자화시키는 단계; 인터포저 기판을 뒤집어 배선 기판에 근접시키면서 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자의 제1 자성막 및 제1 솔더막을 제2 솔더막 및 제2 자성막에 대응시키는 단계; 제1 자성막과 제2 자성막 사이의 자기 인력에 의해 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자의 제1 솔더막을 배선 기판의 제2 솔더막에 부착시키는 단계; 및 제1 솔더막과 제2 솔더막을 열적 및 기계적으로 접합시켜 배선 기판으로 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자를 전사하는 단계를 포함한다. 상기 제1 자성막 및 상기 제2 자성막을 자화시킬 때, 상기 제1 자성막의 전면의 제1 자극과 상기 제2 자성막의 전면의 제2 자극은 서로 다르게 자화시킨다.
Description
본 발명은 개별 소자들(개별 컴포넌트들 또는 개별 칩들)의 전사(또는 전달) 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 개별 소자들을 동시에 또는 복수개의 개별 소자들이나 하나의 개별 소자를 선택적으로 배선 기판(또는 디스플레이 기판), 즉 타겟 기판(또는 목적 기판)으로 대량으로 빠르게 전사하는 전사 방법에 관한 것이다.
본 발명은 중소기업기술정보진흥원 기술창업투자연계과제의 일환으로 엘씨스퀘어 주식회사에서 주관하고 연구하여 수행된 연구로부터 도출된 것이다. [연구기간: 2019.07.01~2021.6.30, 운영사: 고려대학교 기술지주, 관리기관: (사)한국엔젤투자협회, 연구과제명: 마이크로 LED 디스플레이 핵심 기술 및 부품 개발, 과제 고유번호: S2767485]
전기 및 전자 기술들이 급속도로 발전함에 따라, 새로운 시대적 요구 및 다양한 소비자들의 요구에 맞춰 기술적 성격이 서로 다른 다양한 개별 소자들의 융합이 필요할 수 있다.
이에 따라, 상이한 기술 기반으로 제작된 개별 소자들(또는 개별 컴포넌트들)을 소스 기판에서 제조한 후, 배선 기판(또는 디스플레이 기판), 즉 타겟 기판(또는 목적 기판)으로 손상 없이 대량으로 전달(또는 전사)하여 집적할 수 있는 전사 방법이 매우 중요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 자화 방식을 이용하여 개별 소자들을 손상없이 배선 기판(또는 디스플레이 기판)으로 대량으로 빠르게 전사하는 전사 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 인터포저 기판 상에 서로 떨어져 있고, 각각 복수개의 제1 전극들을 갖는 개별 소자들을 복수개 전사하는 단계; 상기 인터포저 기판 상에 부착된 상기 복수개의 개별 소자들 각각의 상기 제1 전극들 상에 제1 자성막 및 제1 솔더막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 제1 전극들 상에 형성된 상기 제1 자성막을 자화시키는 단계; 배선 기판 상에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 제2 전극들 상에 각각 제2 자성막 및 제2 솔더막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 제2 전극들 상에 형성된 상기 제2 자성막을 자화시키는 단계; 상기 인터포저 기판을 뒤집어 상기 배선 기판에 근접시키면서 상기 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자의 상기 제1 자성막 및 상기 제1 솔더막을 상기 제2 솔더막 및 상기 제2 자성막에 대응시키는 단계; 상기 제1 자성막과 상기 제2 자성막 사이의 자기 인력에 의해 상기 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자의 상기 제1 솔더막을 상기 배선 기판의 상기 제2 솔더막에 부착시키는 단계; 및 상기 제1 솔더막과 상기 제2 솔더막을 열적 및 기계적으로 접합시켜 상기 배선 기판으로 상기 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자를 전사하는 단계를 포함한다.
상기 제1 자성막 및 상기 제2 자성막을 자화시킬 때, 상기 인터포저 기판을 뒤집은 상태에서 상기 인터포저 기판 상의 상기 제1 전극들 상에 위치한 상기 제1 자성막의 전면의 제1 자극과 상기 배선 기판 상의 상기 제2 전극들 상에 위치한 상기 제2 자성막의 전면의 제2 자극은 서로 다르게 자화시킨다.
상기 제1 자성막 및 상기 제2 자성막을 자화시킬 때, 상기 인터포저 기판을 뒤집은 상태에서 상기 인터포저 기판 상의 상기 제1 전극들 상에 위치한 상기 제1 자성막의 전면의 제1 자극과 상기 배선 기판 상의 상기 제2 전극들 상에 위치한 상기 제2 자성막의 전면의 제2 자극은 서로 다르게 자화시킨다.
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본 발명의 일 실시예 있어서, 상기 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자의 상기 제1 솔더막을 상기 배선 기판의 상기 제2 솔더막에 부착시킬 때, 상기 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자는 상기 인터포저 기판으로부터 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예 있어서, 상기 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자의 상기 제1 솔더막을 상기 배선 기판의 상기 제2 솔더막에 부착시킨 후에, 상기 인터포저 기판에 레이저를 가하여 상기 개별 소자들로부터 상기 인터포저 기판은 분리될 수 있다.
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본 발명의 일 실시예 있어서, 상기 제1 솔더막과 상기 제2 솔더막의 열적 및 기계적 접합은 상기 개별 소자들의 배면과 접촉할 수 있는 유동 필름부를 갖는 유동 헤드로 수행할 수 있다.
본 발명의 개별 소자들의 전사 방법은 인터포저 기판에 전자된 개별 소자들을 자기 인력 또는 자기력을 이용하여 배선 기판에 전사시킬 수 있다. 더하여, 본 발명의 개별 소자들의 전사 방법은 인터포저 기판이나 배선 기판에 워피지가 발생하더라도 용이하게 인터포저 기판으로부터 배선 기판으로 개별 소자들을 전사시킬 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법을 요약하여 도시한 도면들이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 인터포저 기판 상에 개별 소자들을 전사하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 개별 소자들의 제1 전극들 상에 자화된 제1 자성막 및 제1 솔더막을 형성하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 배선 기판의 제2 전극들 상에 자화된 제2 자성막 및 제2 솔더막을 형성하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 제1 솔더막 및 제2 솔더막을 매개로 개별 소자의 제1 전극들 상의 제1 자성막과 배선 기판의 제2 전극들 상의 제2 자성막을 부착시키는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 제1 솔더막 및 제2 솔더막을 접합시켜 개별 소자의 제1 전극들과 배선 기판의 제2 전극들을 연결시키는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 제2 솔더막을 매개로 개별 소자의 제1 전극들과 배선 기판의 제2 전극들 상의 제2 자성막을 부착시키는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 제1 솔더막을 매개로 배선 기판의 제2 전극들과 개별 소자판의 제1 전극들 상의 제1 자성막을 부착시키는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 인터포저 기판 상에 전사된 복수개의 개별 소자들 모두를 배선 기판 상에 전사하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 인터포저 기판 상에 전사된 복수개의 개별 소자들중 일부를 배선 기판 상에 전사하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 17a 내지 도 17i는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 이용되는 유동 헤드를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법을 요약하여 도시한 도면들이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 인터포저 기판 상에 개별 소자들을 전사하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 개별 소자들의 제1 전극들 상에 자화된 제1 자성막 및 제1 솔더막을 형성하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 배선 기판의 제2 전극들 상에 자화된 제2 자성막 및 제2 솔더막을 형성하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 제1 솔더막 및 제2 솔더막을 매개로 개별 소자의 제1 전극들 상의 제1 자성막과 배선 기판의 제2 전극들 상의 제2 자성막을 부착시키는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 제1 솔더막 및 제2 솔더막을 접합시켜 개별 소자의 제1 전극들과 배선 기판의 제2 전극들을 연결시키는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 제2 솔더막을 매개로 개별 소자의 제1 전극들과 배선 기판의 제2 전극들 상의 제2 자성막을 부착시키는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 제1 솔더막을 매개로 배선 기판의 제2 전극들과 개별 소자판의 제1 전극들 상의 제1 자성막을 부착시키는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 인터포저 기판 상에 전사된 복수개의 개별 소자들 모두를 배선 기판 상에 전사하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 인터포저 기판 상에 전사된 복수개의 개별 소자들중 일부를 배선 기판 상에 전사하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
도 17a 내지 도 17i는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 이용되는 유동 헤드를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 본 발명의 실시예들은 어느 하나로만 구현될 수도 있고, 또한, 이하의 실시예들은 하나 이상을 조합하여 구현될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 하나의 실시예에 국한하여 해석되지는 않는다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 소스 기판(100) 상에 복수개의 개별 소자들(200)을 형성한다. 소스 기판(100)은 사파이어 기판, 실리콘(Si) 기판, 갈륨 비소(GaAs) 기판, 갈륨 인(GaP) 기판, 갈륨비소인(GaAsP) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 칼륨 질소(GaN) 기판, 알루미늄 질소(AlN) 기판, 아연 산화물(ZnO) 기판 및 마그네슘 산화물(MgO) 기판중 어느 하나를 사용할 수 있다.
소스 기판(100)은 반도체 기판일 수 있다. 소스 기판(100)은 웨이퍼일 수 있다. 개별 소자들(200)는 전자 소자, 광소자, 센서 소자, 다이오드 소자, 트랜지스터 소자, 레이저 소자, PN 접합 소자 및 멤스 소자중 어느 하나일 수 있다. 개별 소자들(200)은 개별 컴포넌트들 또는 개별 칩들로 명명될 수 있다.
본 실시예에서는 개별 소자들(200)의 일 실시예로서 발광 소자, 예컨대 마이크로 LED(light emitting diode) 소자를 이용하여 설명한다. 마이크로 LED 소자는 그 크기가 100㎛ X 100㎛ 이하인 LED 소자를 의미할 수 있다. 마이크로 LED 소자(210, 220, 230)를 이용하여 풀 칼라 디스플레이를 구현하기 위해서, 도 1에 도시한 바와 같이 서로 다른 3개의 소스 기판(100) 각각에 발광 파장이 다른 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)가 제조될 수 있다. 발광 파장은 반도체 밴드갭에 따라 달라질 수 있다.
청색 마이크로 LED 소자(230)는 GaN 기반으로 제조될 수 있다. 녹색 마이크로 LED 소자(220)는 GaN 기반이나, 발광 영역인 양자 우물 구조의 물질(InGaN)의 조성비를 청색 마이크로 LED 소자(230)와 달리함으로써 밴드갭을 조절하여 제조될 수 있다. 적색 마이크로 LED 소자(210)는 GaAs 기반으로 제조될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 서로 다른 소스 기판(100)에 제조된 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 디스플레이 화소로 적용하기 위하여, 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220) 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 접착층(410)이 형성된 인터포저 기판(400, 또는 타겟 기판)으로 전사시킨다. 인터포저 기판(400)은 매개 기판, 임시 기판, 또는 인터포저 등으로 명명될 수 있다.
도 3에서는 하나의 인터포저 기판(400)에 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220) 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 모두 전사시킨 것을 도시하였다. 그러나, 필요에 따라서 세개의 인터포저 기판들에 각각 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220) 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 전사시킬 수도 있다.
인터포저 기판(400)으로 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 전달(또는 전사)할 때, 소스 기판(100)에 제조된 불량의 마이크로 LED 소자들(210, 220, 230)은 인터포저 기판(400)으로 전사시키지 않는다. 또한, 소스 기판(100)에 제조된 마이크로 LED 소자들(210, 220, 230)은 인터포저 기판(400)으로 전사될 때 마이크로 LED 소자들(210, 220, 230)의 개수는 마이크로 LED 소자들(210, 220, 230)의 간격(또는 피치) 등으로 조절한다.
계속하여, 인터포저 기판(400)으로 전사된 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 배선 기판(500, 또는 디스플레이 기판), 즉 타겟 기판으로 전사하여 풀 칼라 디스플레이를 구현한다.
앞서 설명한 바와 같이 세개의 인터포저 기판들로 각각 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 전사시킨 경우에는 각각의 인터포저 기판에서 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 배선 기판(500, 또는 디스플레이 기판), 즉 타겟 기판으로 전사하여 풀 칼라 디스플레이를 구현할 수 있다.
그런데, 서로 다른 소스 기판(100)에 제조된 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)는 수십만개 내지 수백만개일 수 있다. 일부 실시예에서, 서로 다른 소스 기판(100)에 제조된 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)는 수백만개 이상일 수 있다.
본 발명은 후술하는 바와 같이 수십만개 이상 또는 수백만개 이상의 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 인터포저 기판(400)이나 배선 기판(500)으로 대량 및 고속으로 전사할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법을 요약하여 도시한 도면들이다.
구체적으로, 개별 소자들(200)를 인터포저 기판(400)이나 배선 기판(500)으로의 대량 전사 방법은 도 6 및 도 7로 분류할 수 있다.
도 6을 참조하면, 세개의 소스 기판들(100) 각각에 개별 소자(200), 즉 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 형성한다. 이어서, 세개의 인터포저 기판(400)에 각각 개별 소자(200), 즉 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 개별적으로 대량 전사한다.
계속하여, 세개의 인터포저 기판(400)에 전사된 개별 소자(200), 즉 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 배선 기판(500)으로 개별적으로 대량 전사할 수 있다.
도 7을 참조하면, 세개의 소스 기판들(100) 각각에 개별 소자(200), 즉 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 형성한다. 이어서, 한 개의 인터포저 기판(400)에 개별 소자(200), 즉 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 대량 전사한다.
계속하여, 한 개의 인터포저 기판(400)에 전사된 개별 소자(200), 즉 적색 마이크로 LED 소자(210), 녹색 마이크로 LED 소자(220), 및 청색 마이크로 LED 소자(230)를 배선 기판(500)으로 집적화하여 대량 전사할 수 있다. 도 1 내지 도 7에 도시한 개별 소자들의 전사 방법은 이하에서 설명하는 본 발명에 모두 적용될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d, 도 9a 내지 도 9c, 도 10a 내지 도 10d, 도 11a 내지 도 11c, 및 도 12a 및 도 12b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법을 구체적으로 설명한다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 인터포저 기판 상에 개별 소자들을 전사하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 도 8a 내지 도 8d에 도시한 바와 같이 인터포저 기판(400) 상에 개별 소자들(200)을 전사하는 단계를 포함할 수 있다. 인터포저 기판(400) 상에 개별 소자들(200)을 전사하는 방법은 도 8a 내지 도 8d의 방법 이외에 다양할 수 있으며, 본 발명에서는 일 실시예로 도 8a 내지도 8d를 제시한다.
도 8a을 참조하면, 소스 기판(100) 상에 서로 떨어져 있는 개별 소자들(200)을 형성한다. 개별 소자들(200)은 각각 제1 전극(202)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 소스 기판(100)은 사파이어 기판을 이용할 수 있다. 소스 기판(100)은 개별 소자들(200)을 구성하는 물질층들이 성장되는 성장 기판일 수 있다. 개별 소자들(200)은 앞서 설명한 바와 같이 마이크로 LED 소자들일 수 있다.
개별 소자들(200)이 형성된 소스 기판(100) 상에 지지 기판(310)에 부착된 변형 필름(300)을 위치(안착)시킨다. 지지 기판(310) 상에 변형 필름(300)을 부착한 후, 변형 필름(300)을 하부로 하여 지지 기판(310)을 개별 소자들(200)이 형성된 소스 기판(100) 상에 위치(안착)시킬 수 있다. 변형 필름(300)은 빛 또는 열에 의해 변형되는 소재일 수 있다. 변형 필름(300)은 후술하는 바와 같이 임베딩 공정시마다 개별 소자들(200)의 형태에 대응하여 변형되는 소재일 수 있다.
계속하여, 개별 소자들(200)이 형성된 소스 기판(100) 상에 지지 기판(310)에 부착된 변형 필름(300)을 합체한다. 이렇게 되면, 소스 기판(100) 상에서 개별 소자들(200)이 변형 필름(300) 내부로 임베딩(embedding)된다.
변형 필름(300)은 개별 소자들(200)를 임베딩하고 이를 어느 정도 고정시켜 집적할 수 있는 유동성 재료이다. 변형 필름(300)은 빛 또는 열에 의해 변형되는 것으로서 변형 정도 또는 변형 횟수의 제어가 가능한 소재일 수 있다. 일부 실시예에서, 변형 필름(300)은 예컨대 열가소성 또는 광가소성 수지로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 변형 필름(300)은 부분 경화 공정이 가능한 열경화성 또는 광경화성 수지를 사용할 수도 있다.
변형 필름(300)은 필름의 형태로 형성되거나, 유동체 상태로 제공되어 개별 소자(200)가 형성된 소스 기판(100) 상에 안착되거나, 라미네이팅 또는 코팅되어 형성될 수 있다. 변형 필름(300)은 내부에 개별 소자(200)를 안정적으로 임베딩하는 것이 바람직하므로, 개별 소자(200)의 두께보다는 두껍게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
일부 실시예에서, 변형 필름(300)은 적어도 100㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 변형 필름(300)은 적어도 10㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 변형 필름(300)은 10㎛ 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 그러나 경우에 따라서 변형 필름(300)은 표면 또는 표면 근방에서 임베딩 및 집적이 이루어질 수도 있기 때문에 변형 필름(300)의 두께는 임베딩 공정 환경하에서 적절히 조절할 수 있다.
일부 실시예에서, 변형 필름(300)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드, DFR(Dry film photoresist)이나, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이터 등이 사용될 수 있다.
계속하여, 도 8a를 참조하면, 소스 기판(100)으로부터 임베딩된 개별 소자들(200)을 포함하는 변형 필름(300)은 서로 분리될 수 있다. 소스 기판(100)과 개별 소자들(200)이 포함된 변형 필름(300)의 분리는 레이저 리프트 오프(Laser-lift-off) 또는 화학적 리프트 오프(Chemical-lift-off) 방식에 의해 수행할 수 있다. 여기서는 레이저 기프트 오프 방식에 의해 소스 기판(100)으로부터 임베딩된 개별 소자들(200)을 포함하는 변형 필름(300)을 분리하는 과정을 설명한다.
도 8a 에 도시한 바와 같이 소스 기판(100)에 레이저(205)를 가한다. 이렇게 되면, 소스 기판(100)과 변형 필름(300) 사이의 접착력이 저하되어 소스 기판(100)으로부터 임베딩된 개별 소자들(200)을 포함하는 변형 필름(300)은 분리될 수 있다.
다시 말해, 소스 기판(100)의 배면으로부터 조사된 레이저가 소스 기판(100)과 개별 소자(200) 사이에 에너지를 공급하여 개별 소자(200)를 소스 기판(100)으로부터 분리시킨다. 소스 기판(100)이 투명한 사파이어 기판이라면 소스 기판(100)은 빛에 대하여 투명하고(빛이 흡수되지 않는 밴드갭을 가지고 있고), 질소 화합물 등으로 이루어진 개별 소자(200)는 빛에 대하여 불투명하여 에너지가 개별 소자(200)의 표면(소스 기판(100)과 개별 소자(200) 사이)에 집중되는 현상을 이용하여 개별 소자(200)를 소스 기판(100)으로부터 분리시킨다.
변형 필름(300)이 지지 기판(310) 상에 형성된 경우에는 지지 기판(310)을 잡고 소스 기판(100)으로부터 변형 필름(300)을 분리시키거나, 지지 기판(310) 없이 변형 필름(300) 단독으로 형성된 경우에는 소스 기판(100)으로부터 변형 필름(300)을 필링하여 분리시킨다. 필링의 편의를 위해 접착롤러와 같은 접착부재를 이용할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 변형 필름(200) 내로 개별 소자들(200)을 전사시킬 수 있다.
도 8b를 참조하면, 임베딩된 개별 소자들(200)을 포함하는 변형 필름(300) 상에 접착층(410)을 형성한다. 접착층(410)은 접착 프로모터(Adhesion promoter) 수지, 예컨대 폴리이미드 또는 PR(photo resist), SU-8과 같은 레진을 코팅하여 형성할 수 있다. 이어서, 접착층(410) 상에 인터포저 기판(400)을 부착한다. 접착층(410)이 형성된 인터포저 기판(400)을 이용할 경우, 접착층(410)이 형성된 인터포저 기판(400)은 임베딩된 개별소자들(200)을 포함하는 변형 필름(300) 상에 바로 부착할 수 있다.
인터포저 기판(400)은 레이저가 투과하는 투명 기판일 수 있다. 인터포저 기판(400)은 레이저 파장에 대하여 투명한 기판일 수 있다. 일부 실시예에서, 인터포저 기판(400)은 반도체 기판, 고분자 기판, 글라스, 금속, 종이 및 절연체중 어느 하나일 수 있다. 인터포저 기판(400)은 유기 또는 무기 기판, 경질 또는 플렉시블 기판 등을 사용할 수 있다.
또한, 인터포저 기판(400)은 경질기판 상에 증착된 박막일 수도 있다. 인터포저 기판(400)은 빛 또는 열로 중간 경화하고 전사가 완료된 후에 완전경화할 수도 있다. 일실시예로 인터포저 기판(400)은 PET(Polyethylene terephthalate), PDMS(Polydimethylsiloxane) 또는 PI(Polyimide)와 같은 플렉시블 기판의 재료를 스핀 코팅과 열처리를 통하여 형성할 수 있다.
접착층(410)과 인터포저 기판(400)과의 접착력은 변형 필름(300)과 변형 필름 내에 집적된 개별 소자(200)와의 접착력보다는 클 수 있다. 또한, 접착층(410)과 변형 필름(300) 내부에 집적된 개별 소자(200)의 접착력이 변형 필름(300)과 개별 소자(200)와의 접착력보다 클 수 있다.
도 8c 및 도 8d를 참조하면, 도 8c에 도시한 바와 같이 변형 필름(300) 및 지지 기판(310)을 인터포저 기판(400)의 일면의 접착층(410)에 접착된 개별 소자들(200)과 분리시킨다. 접착층(410)과 변형 필름(300) 내부에 집적된 개별 소자들(200)의 접착력이 변형 필름(300)과 개별 소자들(200)과의 접착력보다 크기 때문에, 변형 필름(300) 및 지지 기판(310)을 인터포저 기판(400)으로부터 분리할 수 있다. 이렇게 되면, 도 8d에 도시한 바와 같이 인터포저 기판(400)의 일면에 형성된 접착층(410)에 서로 떨어져 위치하는 개별 소자들(200)이 위치할 수 있다.
앞서 설명한 도 8a 내지 도 8d는 편의상 인터포저 기판(400) 상에 동일한 복수개의 개별 소자들(200), 예컨대 3개의 녹색 마이크로 LED 소자들(도 1 및 도 3의 220)의 전사 방법을 설명하는 것으로 이해될 수 있다.
그러나, 도 8a에서 변형 필름(300) 내에 포함된 개별 소자들(200)중 어느 하나만을 리프트 오프할 수 있다. 예컨대, 도 8a에서 레이저 조사를 개별 소자들(200)중 하나 또는 두개만 수행할 경우 변형 필름(300) 내에 포함된 개별 소자들(200)중 하나 또는 2개만 소스 기판(100)으로부터 분리될 수 있다.
도 8a에서 변형 필름(300) 내에 개별 소자들(200)중 일부, 예컨대 적색 마이크로 LED 소자(도 1 및 도 3의 210), 및 청색 마이크로 LED 소자(도 1 및 도 3의 230)중 적어도 어느 하나만 임베딩하고 리프트 오프할 수도 있다. 또한, 도 8a에서 소스 기판(100) 상에 형성된 복수개의 개별 소자들(200)중 불량 소자들이 존재할 경우, 레이저 조사를 불량 소자에 조사하지 않아 선택적으로 개별 소자들(200)중 어느 하나 또는 2개만 소스 기판(100)으로부터 분리할 수도 있다.
더하여, 변형 필름(300) 내에는 도 8a 내지 도 8d을 반복 수행하여 개별 소자들(200)중 적색 마이크로 LED 소자(도 1 및 도 3의 210), 및 청색 마이크로 LED 소자(도 1 및 도 3의 230) 모두를 임베딩한 후, 인터포저 기판(400) 상에 개별 소자들(200)들 모두를 전사할 수도 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 개별 소자들의 제1 전극들 상에 자화된 제1 자성막 및 제1 솔더막을 형성하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 도 9a 내지 도 9c에 도시한 바와 같이 개별 소자들의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204)과, 자화된 제1 자성막(204) 상에 제1 솔더막(206)을 형성하는 단계를 포함한다.
도 9a를 참조하면, 인터포저 기판(400) 상의 접착층(410) 상에 제1 전극들(202)를 갖는 개별 소자(200)가 전사되어 있다. 인터포저 기판(400) 상의 접착층(410) 상에 제1 전극들(202)를 갖는 개별 소자(200)가 전사되는 단계는 도 8a 내지 도 8d에서 설명한 바와 같다. 도 9a에서는 편의상 개별 소자들(200)은 하나만 표시한다.
도 9b를 참조하면, 개별 소자(200)의 제1 전극들(202) 상에 제1 자성막(204)를 형성한다. 제1 자성막(204)는 자화가 가능한 금속 막질, 예컨대 Ni, Co, 및/또는 Fe로 이루어진 단일 금속막이나 합금막을 이용하여 형성한다. 제1 자성막(204)는 강자성 물질로 형성한다. 제1 자성막(204)은 E-빔 증착법, 전기 도금법, CVD법 또는 PVD법을 이용하여 형성할 수 있다.
계속하여, 제1 자성막(204) 상에 제1 솔더막(206)을 형성한다. 제1 솔더막(206)은 Sn, In, Sn/Au, In/Au, SAC(Sn, Ag, Cu의 혼합 금속) 등의 단일막이나 적층막으로 이루어진 솔더 금속을 이용하여 형성한다. 제1 솔더막(206)은 후술하는 바와 같이 배선 기판(500)의 제2 전극들 상에 제2 솔더막이 형성될 경우에는 제1 솔더막은 형성되지 않을 수 있다.
도 9c를 참조하면, 제1 전극들(202) 상에 형성된 제1 자성막(204)을 자화시켜 자화된 제1 자성막(204)을 형성한다. 제1 자성막(204)은 솔레노이드나 강자성체를 이용하여 자화시킬 수 있다. 제1 자성막(204)의 표면, 즉 제1 솔더막(206)의 표면은 는 제1 자극(예컨대 N극)일 수 있다. 제1 자성막(204)의 표면을 제1 자극(예컨대 N극)으로 할 경우, 후술하는 바와 같이 제2 자성막의 표면은 제1 자극(예컨대 N극)과 반대의 제2 자극(예컨대 S극)으로 할 수 있다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 배선 기판의 제2 전극들 상에 자화된 제2 자성막 및 제2 솔더막을 형성하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 도 10a 내지 도 10d에 도시한 바와 같이 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상에 자화된 제2 자성막(504)과, 자화된 제2 자성막(504) 상에 제2 솔더막(506)을 형성하는 단계를 포함한다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 배선 기판(500)을 준비한다. 배선 기판(500) 상에는 서로 떨어져 위치하는 복수개의 제2 전극들(502)이 형성되어 있다. 도 10b에서는 편의상 2개의 제2 전극들(502)만을 표시한다.
도 10c를 참조하면, 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상에 제2 자성막(504)를 형성한다. 제2 자성막(504)는 자화가 가능한 금속 막질, 예컨대 Ni, Co, 및/또는 Fe로 이루어진 단일 금속막이나 합금막을 이용하여 형성한다. 제2 자성막(504)는 강자성 물질로 형성한다. 제2 자성막(504)은 E-빔 증착법, 전기 도금법, CVD법 또는 PVD법을 이용하여 형성할 수 있다.
계속하여, 제2 자성막(504) 상에 제2 솔더막(506)을 형성한다. 제2 솔더막(506)은 Sn, In, Sn/Au, In/Au, SAC(Sn, Ag, Cu의 혼합 금속) 등의 단일막이나 적층막으로 이루어진 솔더 금속을 이용하여 형성한다. 제2 솔더막(506)은 앞서 개별 소자(200)의 제1 전극(204)들 상에 제1 솔더막이 형성될 경우에는 형성되지 않을 수도 있다.
도 10d를 참조하면, 제2 전극들(502) 상에 형성된 제2 자성막(504)을 자화시켜 자화된 제2 자성막(504)을 형성한다. 제2 자성막(504)은 솔레노이드나 강자성체를 이용하여 자화시킬 수 있다. 제2 자성막(504)의 표면, 즉 제2 솔더막(506)의 표면은 제1 자극(예컨대 N극)과 반대의 제2 자극(예컨대 S극)일 수 있다. 앞서 제1 자성막(204)의 표면을 제1 자극(예컨대 N극)으로 할 경우, 제2 자성막(504)의 표면은 제1 자극(예컨대 N극)과 반대의 제2 자극(예컨대 S극)으로 할 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 제1 솔더막 및 제2 솔더막을 매개로 개별 소자의 제1 전극들 상의 제1 자성막과 배선 기판의 제2 전극들 상의 제2 자성막을 부착시키는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 도 11a 내지 도 11c에 도시한 바와 같이 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)을 매개로 인터포저 기판(400)에 전사된 개별 소자(200)의 제1 전극들(202) 상의 제1 자성막(204)과 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 제2 자성막(504)을 부착시키는 단계를 포함한다.
도 11a를 참조하면, 개별 소자(200)의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)이 형성된 인터포저 기판(400)을 뒤집어 배선 기판(500)의 상부에 위치시킨다. 제1 자성막(204)은 앞서 설명한 바와 같이 표면이 제1 자극(예컨대, N극)이 위치할 수 있다.
배선 기판(500) 상에 앞에서 설명한 바와 같이 제2 전극들(502) 상에 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)이 형성되어 있다. 제2 자성막(504)는 앞서 설명한 바와 같이 표면이 제1 자극과 반대의 제2 자극(예컨대, S극)이 위치할 수 있다.
도 11b 및 도 11c를 참조하면, 도 11b에 도시한 바와 같이 개별 소자(200)의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)이 형성된 인터포저 기판(400)을 배선 기판(500) 방향으로 근접시킨다. 즉, 개별 소자(200)의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)에 대응하여 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)을 근접시킨다.
이렇게 되면, 도 11c에 도시한 바와 같이 자기 인력에 의해 개별 소자(200)의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)은 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)에 부착된다. 제1 자성막(204)의 표면이 제1 자극(예컨대, N극)이고, 제2 자성막(504)의 표면이 제1 자극과 반대의 제2 자극(예컨대, S극)이므로, 자기 인력에 의해 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)은 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)과 부착된다.
여기서, 도 11b에 도시한 바와 같이 인터포저 기판(400)은 제1 자성막(204)과 제2 자성막(504)의 자기 인력에 의해 개별 소자(200)로부터 분리될 수 있다. 필요에 따라서, 인터포저 기판(400)은 인터포저 기판의 배면에 레이저(405)를 가하여 접착층(410)의 접착력을 저하시켜 개별 소자(200)로부터 분리될 수 있다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 제1 솔더막 및 제2 솔더막을 접합시켜 개별 소자의 제1 전극들과 배선 기판의 제2 전극들을 연결시키는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 도 12a 및 도 12b에 도시한 바와 같이 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)을 접합시켜 인터포저 기판(400)에 전사된 개별 소자(200)의 제1 전극들(202)과 배선 기판(500)의 제2 전극들(502)을 연결시키는 단계를 포함한다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 앞서 단계를 통하여 개별 소자(200)의 제1 전극들(202) 상의 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)에 대응하여 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)이 부착되어 있다.
도 12a에 도시한 바와 같이, 개별 소자(200)의 배면과 접촉하는 유동 헤드(700, flexable head)를 이용하여 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)에 기계적 압력(250)을 가함과 아울러 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)에 일정 온도, 예컨대 150℃ 내지 400℃ 의 온도를 가한다. 다시 말해, 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)에 열적 및 기계적 압력을 가한다.
일부 실시예에서, 개별 소자(200)의 제1 전극들(202) 상의 제1 솔더막(206)과 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 제2 솔더막(506)을 챔버(미도시)에 위치시켜 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)에 일정 온도의 열 에너지를 가할 수 있다. 유동 헤드(700)의 상세 구조는 후에 설명한다.
일부 실시예에서, 개별 소자(200)의 제1 전극들(202) 상의 제1 솔더막(206)과 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 제2 솔더막(506)에 레이저 히팅이나 인덕션 히팅하여 열 에너지를 인가할 수 있다.
이후, 도 12b에 도시한 바와 같이 유동 헤드(700)을 분리하면, 열적 및 기계적 압력이 가해진 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)은 접합되어 인터포저 기판(400)에 전사된 개별 소자(200)의 제1 전극들(202)과 배선 기판(500)의 제2 전극들(502)을 전기적 및 기계적으로 연결된다. 여기서, 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)은 접합되어 접합 솔더막(606)이 형성된다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 인터포저 기판(400) 상에 개별 소자들(200)을 전사하는 단계, 개별 소자들(200)의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)을 형성하는 단계, 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상에 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)을 형성하는 단계, 자기 인력을 이용하여 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(5060)을 매개로 개별 소자(200)의 제1 전극들(202) 상의 제1 자성막(204)과 배선 기판(500)의 제2 전극들(502)상의 제2 자성막(504)을 부착시키는 단계, 및 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)을 열적 및 기계적 압력을 가하여 접합시켜 개별 소자들(200)의 제1 전극들(202)과 배선 기판(500)의 제2 전극들(502)을 연결시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 자기 인력을 이용하여 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)을 매개로 개별 소자(200)의 제1 전극들(202) 상의 제1 자성막(204)과 배선 기판(500)의 제2 전극들(502)상의 제2 자성막(504)을 부착시키는 단계를 포함한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 안정적으로 배선 기판(500) 상에 개별 소자들(200)을 접합 시킬 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법의 순서는 편의에 의한 것이다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법의 순서는 다양하게 변경할 수 있으며, 본원 발명이 순서에 한정되지 않을 수 있다.
아울러서, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)중 어느 하나만 형성해도 무방하다. 또한, 아울러서, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 제1 자성막(204) 및 제2 자성막(504)중 어느 하나만 형성해도 무방하다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 제2 솔더막을 매개로 개별 소자의 제1 전극들과 배선 기판의 제2 전극들 상의 제2 자성막을 부착시키는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 도 11a 내지 도 11c과 비교할 때 제1 자성막 및 제1 솔더막이 없이 제2 솔더막을 매개로 개별 소자(200)의 제1 전극들(202)과 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 제2 자성막(504)을 부착시키는 것을 제외하고는 동일할 수 있다.
도 13a를 참조하면, 개별 소자(200)의 제1 전극들(202)이 형성된 인터포저 기판(400)을 뒤집어 배선 기판(500)의 상부에 위치시킨다. 배선 기판(500) 상에는 제2 전극들(502) 상에 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)이 형성되어 있다. 제2 자성막(504)는 자화되어 있다.
도 13b 및 도 13c를 참조하면, 도 13b에 도시한 바와 같이 개별 소자(200) 상의 제1 전극들(202)이 형성된 인터포저 기판(400)을 배선 기판(500) 방향으로 근접시킨다. 즉, 개별 소자(200) 상의 제1 전극들(202)에 대응하여 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)을 근접시킨다.
이렇게 되면, 도 13c에 도시한 바와 같이 자기력에 의해 개별 소자(200)의 제1 전극들(202)은 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)에 부착된다. 제2 자성막(504)은 제2 솔더막(506)을 매개로 제1 전극들(202)와 부착된다.
여기서, 도 13b에 도시한 바와 같이 인터포저 기판(400)은 제2 자성막(504)의 자기력에 의해 개별 소자(200)로부터 분리될 수 있다. 필요에 따라서, 선택적으로 인터포저 기판(400)은 인터포저 기판(400)의 배면에 레이저(405)를 가하여 접착층(410)의 접착력을 저하시켜 개별 소자(200)로부터 분리될 수 있다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 제1 솔더막을 매개로 배선 기판의 제2 전극들과 개별 소자판의 제1 전극들 상의 제1 자성막을 부착시키는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 도 11a 내지 도 11c과 비교할 때 제2 자성막 및 제2 솔더막이 없이 제1 솔더막을 매개로 배선 기판(500)의 제2 전극들(502)과 개별 소자들(200)의 제1 전극들(202) 상의 제1 자성막(204)을 부착시키는 것을 제외하고는 동일할 수 있다.
도 14a를 참조하면, 개별 소자(200) 상의 제1 전극들(202), 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)이 형성된 인터포저 기판(400)을 뒤집어 배선 기판(500)의 상부에 위치시킨다. 제1 자성막(204)는 자화되어 있다. 배선 기판(500) 상에는 제2 전극들(502)이 형성되어 있다.
도 14b 및 도 14c를 참조하면, 도 14b에 도시한 바와 같이 개별 소자(200) 상의 제1 전극들(202), 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)이 형성된 인터포저 기판(400)을 배선 기판(500) 방향으로 근접시킨다. 즉, 개별 소자(200) 상의 제1 전극들(202), 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)에 대응하여 배선 기판(500)의 제2 전극들(502)을 근접시킨다.
이렇게 되면, 도 14c에 도시한 바와 같이 자기력에 의해 개별 소자(200)의 제1 전극들(202), 제1 자성막(204), 제1 솔더막(206)은 배선 기판(500)의 제2 전극들(502)에 부착된다. 제1 자성막(204)은 제1 솔더막(206)을 매개로 제2 전극들(502)와 부착된다.
여기서, 도 14b에 도시한 바와 같이 인터포저 기판(400)은 제1 자성막(204)의 자기력에 의해 개별 소자(200)로부터 분리될 수 있다. 필요에 따라서, 선택적으로 인터포저 기판(400)은 인터포저 기판(400)의 배면에 레이저(405)를 가하여 접착층(410)의 접착력을 저하시켜 개별 소자(200)로부터 분리될 수 있다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 인터포저 기판 상에 전사된 복수개의 개별 소자들 모두를 배선 기판 상에 전사하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 도 11a 내지 도 11c와 비교할 때 인터포저 기판(400) 상에 전사된 복수개의 개별 소자들(200) 모두를 배선 기판(500) 상에 부착하는 것을 제외하고는 동일할 수 있다.
도 15a를 참조하면, 복수개의 개별 소자들(200) 각각의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)이 형성된 인터포저 기판(400)을 뒤집어 배선 기판(500)의 상부에 위치시킨다. 제1 자성막(204)은 앞서 설명한 바와 같이 표면이 제1 자극(예컨대, N극)이 위치할 수 있다.
배선 기판(500) 상에는 제2 전극들(502) 상에 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)이 형성되어 있다. 제2 자성막(504)는 앞서 설명한 바와 같이 표면이 제1 자극과 반대의 제2 자극(예컨대, S극)이 위치할 수 있다.
도 15b 및 도 15c를 참조하면, 도 15b에 도시한 바와 같이 개별 소자들(200) 각각의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)이 형성된 인터포저 기판(400)을 배선 기판(500) 방향으로 근접시킨다. 즉, 개별 소자들(200) 각각의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)에 대응하여 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)을 근접시킨다.
이렇게 되면, 도 15c에 도시한 바와 같이 자기 인력에 의해 개별 소자들(200) 각각의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)은 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)에 부착된다. 제1 자성막(204)의 표면이 제1 자극(예컨대, N극)이고, 제2 자성막(504)의 표면이 제1 자극과 반대의 제2 자극(예컨대, S극)이므로, 자기 인력에 의해 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)은 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)과 부착된다.
여기서, 도 15b에 도시한 바와 같이 인터포저 기판(400)은 제1 자성막(204)과 제2 자성막(504)의 자기 인력에 의해 개별 소자(200)로부터 분리될 수 있다. 필요에 따라서, 선택적으로 인터포저 기판(400)은 인터포저 기판(400)의 배면에 레이저(405)를 가하여 접착층(410)의 접착력을 저하시켜 개별 소자들(200)로부터 분리될 수 있다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 포함되는 단계로써, 인터포저 기판 상에 전사된 복수개의 개별 소자들중 일부를 배선 기판 상에 전사하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법은 도 11a 내지 도 11c와 비교할 때 인터포저 기판(400) 상에 전사된 복수개의 개별 소자들(200)중 일부를 배선 기판(500) 상에 부착하는 것을 제외하고는 동일할 수 있다.
도 16a를 참조하면, 복수개의 개별 소자들(200) 각각의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)이 형성된 인터포저 기판(400)을 뒤집어 배선 기판(500)의 상부에 위치시킨다. 제1 자성막(204)은 앞서 설명한 바와 같이 표면이 제1 자극(예컨대, N극)이 위치할 수 있다.
복수개의 개별 소자들중 일부에 대향하여 배선 기판(500) 상에는 제2 전극들(502) 상에 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)이 형성되어 있다. 제2 자성막(504)는 앞서 설명한 바와 같이 표면이 제1 자극과 반대의 제2 자극(예컨대, S극)이 위치할 수 있다.
도 16b 및 도 16c를 참조하면, 도 16b에 도시한 바와 같이 개별 소자들(200) 각각의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)이 형성된 인터포저 기판(400)을 배선 기판(500) 방향으로 근접시킨다. 즉, 개별 소자들(200) 각각의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)에 대응하여 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)을 근접시킨다.
이렇게 되면, 도 16c에 도시한 바와 같이 자기 인력에 의해 개별 소자들(200)중 일부의 개별 소자(200)들 각각의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)은 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)에 부착된다. 제1 자성막(204)의 표면이 제1 자극(예컨대, N극)이고, 제2 자성막(504)의 표면이 제1 자극과 반대의 제2 자극(예컨대, S극)이므로, 자기 인력에 의해 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)은 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)과 부착된다.
여기서, 도 16c에 도시한 바와 같이 인터포저 기판(400)은 제1 자성막(204)과 제2 자성막(504)의 자기 인력에 의해 개별 소자(200)로부터 분리될 수 있다. 필요에 따라서, 인터포저 기판(400)은 인터포저 기판(400)의 배면에 레이저(405)를 가하여 접착층(410)의 접착력을 저하시켜 개별 소자들(200)로부터 분리될 수 있다.
도 17a 내지 도 17i는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
구체적으로, 도 17a 내지 도 17i는 앞서 설명한 개별 소자들의 전사 방법 방법과 비교할 때 인터포저 기판(400) 및 배선 기판(500)에 워피지가 발생한 경우를 실시예로 든 것이다. 인터포저 기판(400)이나 배선 기판(500)은 크기가 커서 워피지가 쉽게 발생할 수 있다. 따라서, 도 17a 내지 도 17i의 설명은 앞서 설명한 바와 동일할 수 있고. 앞서와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 17a는 인터포저 기판(400) 상에 개별 소자들(200)이 전사된 것을 도시한 3차원 도면일 수 있다. 도 17a에서는 편의상 접착층은 도시하지 않는다. 인터포저 기판(400)은 워퍼지가 발생하여 휘어져 있다. 개별 소자들(200) 상에는 앞서 설명한 바와 같이 제1 전극들(202), 자화된 제1 자성막(204), 제1 솔더막(206)이 형성되어 있다.
도 17b는 배선 기판(500)의 3차원 도면일 수 있다. 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상에는 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)이 형성되어 있다. 배선 기판(500)은 워피지가 발생하여 휘어져 있다. 도 17a 및 도 17b에서, 인터포저 기판(400) 및 배선 기판(500)이 모두 워피지를 가지는 것으로 도시하였으나, 인터포저 기판(400) 및 배선 기판(500)중 어느 하나에만 워피지가 발생할 수 있다.
도 17c 내지 17g는 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)을 매개로 개별 소자들(200)의 제1 전극들(202) 상의 제1 자성막(204)과 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 제2 자성막(504)을 부착시키는 것을 설명하기 위한 단면도들일 수 있다. 도 17c 내지 17g는 도 11a 내지 도 11c 및 도 15a 내지 도 15c에 해당하는 도면일 수 있다.
도 17c는 개별 소자들(200)의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)이 형성된 인터포저 기판(400)을 뒤집어 배선 기판(500)의 상부에 위치시킨 것이다. 배선 기판(500) 상에는 제2 전극들(502) 상에 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)이 형성되어 있다
도 17d 내지 도 17g는 자기 인력에 의해 개별 소자들(200)의 제1 전극들(202) 상에 자화된 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)이 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)에 부착되는 순차적 과정을 설명하기 위한 도면일 수 있다.
도 17d 및 도 17e는 워피지를 갖는 인터포저 기판(400)과 워피지를 갖는 배선 기판(500)으로 인하여, 중앙 부분에 있는 일부의 개별 소자(200)의 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)이 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)에 부착되는 과정을 도시한 것이다.
도 17f 및 도 17g는 워피지를 갖는 인터포저 기판(400)과 워피지를 갖는 배선 기판(500)으로 인하여, 중앙 부분 이위에 형성된 일부의 개별 소자(200)들의 제1 자성막(204) 및 제1 솔더막(206)이 배선 기판(500)의 제2 전극들(502) 상의 자화된 제2 자성막(504) 및 제2 솔더막(506)에 부착되는 과정을 도시한 것이다. 앞서 설명한 바와 같이 필요에 따라서 개별 소자로부터 인터포저 기판(400)을 분리하기 위하여 레이저(405)를 조사할 수 있다.
도 17h 및 도 17i는 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)을 접합시켜 개별 소자들(200)의 제1 전극들(202)과 배선 기판(500)의 제2 전극들(502)을 연결시키는 것을 설명하기 위한 단면도들일 수 있다. 도 17h 및 17i는 도 12a 및 도 12b에 해당하는 도면일 수 있다.
도 17h에 도시한 바와 같이 개별 소자들(200)의 배면 상에 위치하는 유동 필름부(704)를 갖는 유동 헤드(700, flexable head)를 이용하여 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)에 기계적 압력(250)을 가함과 아울러 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)에 일정 온도, 예컨대 150℃ 내지 400℃ 의 온도를 가할 수 있다.
이후, 도 17i에 도시한 바와 같이 유동 헤드(700)을 분리하면, 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)을 접합시켜 인터포저 기판(400)에 전사된 개별 소자들(200)의 제1 전극들(202)과 배선 기판(500)의 제2 전극들(502)은 전기적으로 연결된다. 제1 솔더막(206)과 제2 솔더막(506)의 열적 및 기계적 접합은 개별 소자(200)의 배면과 접촉할 수 있는 유동 헤드(700)로 수행할 수 있다. 유동 헤드(700)의 구조는 후에 더 설명한다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 일 실시예에 의한 개별 소자들의 전사 방법에 이용되는 유동 헤드를 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 유동 헤드(700a, 700b)는 앞서 도 12a 및 도 17h의 유동 헤드(700)에 해당할 수 있다. 유동 헤드(700a, 700b)는 앞서 도 12a 및 도 17h의 전사 단계에 이용될 수 있다.
유동 헤드(700a, 700b)는 내부에 유체를 담을 수 있는 공간을 구비하는 바디부(702), 바디부(702)의 하부에 위치하는 유동 필름부(704) 및 바디부(702)의 상측이나 좌우측에 유체를 주입할 수 있는 유체 주입구(706a, 706b)를 포함할 수 있다. 유체는 질소, 아르곤, 순수한 공기나 액체일 수 있다. 유동 필름부(704)는 실리콘 고무나 에필렌프로필렌 고무와 같이 유동성을 갖는 필름일 수 있다.
유동 헤드(700a, 700b)는 유동 필름부(704)를 구비하여 도 12a와 같이 개별 소자(200)에 용이하게 기계적 압력을 가하여 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)을 접합시킬 수 있다. 다시 말해, 앞서 설명한 제1 솔더막(206)과 제2 솔더막(506)의 열적 및 기계적 접합은 개별 소자(200)의 배면과 접촉할 수 있는 유동 필름부(704)를 갖는 유동 헤드(700)로 수행할 수 있다.
더하여, 유동 헤드(700a, 700b)는 유동 필름부(704)를 구비하여도 17h와 같이 개별 소자들(200)이 휘어져 배치되어 있더라도 휘어진 개별 소자들(200)에 용이하게 기계적인 압력 가하여 제1 솔더막(206) 및 제2 솔더막(506)을 접합시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 개별 소자들의 전사 방법은 인터포저 기판(400)이나 배선 기판(500)에 워피지가 발생하더라도 용이하게 인터포저 기판(400)으로부터 배선 기판(500)으로 개별 소자들(200)을 전사할 수 있다.
이상 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형, 치환 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 소스 기판, 200: 개별 소자, 300: 변형 필름, 310: 지지 기판, 400: 인터포저 기판, 410: 접착층, 500: 배선 기판
Claims (10)
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- 인터포저 기판 상에 서로 떨어져 있고, 각각 복수개의 제1 전극들을 갖는 개별 소자들을 복수개 전사하는 단계;
상기 인터포저 기판 상에 부착된 상기 복수개의 개별 소자들 각각의 상기 제1 전극들 상에 제1 자성막 및 제1 솔더막을 순차적으로 형성하는 단계;
상기 제1 전극들 상에 형성된 상기 제1 자성막을 자화시키는 단계;
배선 기판 상에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 제2 전극들 상에 각각 제2 자성막 및 제2 솔더막을 순차적으로 형성하는 단계;
상기 제2 전극들 상에 형성된 상기 제2 자성막을 자화시키는 단계;
상기 인터포저 기판을 뒤집어 상기 배선 기판에 근접시키면서 상기 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자의 상기 제1 자성막 및 상기 제1 솔더막을 상기 제2 솔더막 및 상기 제2 자성막에 대응시키는 단계;
상기 제1 자성막과 상기 제2 자성막 사이의 자기 인력에 의해 상기 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자의 상기 제1 솔더막을 상기 배선 기판의 상기 제2 솔더막에 부착시키는 단계; 및
상기 제1 솔더막과 상기 제2 솔더막을 열적 및 기계적으로 접합시켜 상기 배선 기판으로 상기 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자를 전사하는 단계를 포함하되,
상기 제1 자성막 및 상기 제2 자성막을 자화시킬 때, 상기 인터포저 기판을 뒤집은 상태에서 상기 인터포저 기판 상의 상기 제1 전극들 상에 위치한 상기 제1 자성막의 전면의 제1 자극과 상기 배선 기판 상의 상기 제2 전극들 상에 위치한 상기 제2 자성막의 전면의 제2 자극은 서로 다르게 자화시키는 것을 특징으로 하는 개별 소자들의 전사 방법. - 제6항에 있어서, 상기 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자의 상기 제1 솔더막을 상기 배선 기판의 상기 제2 솔더막에 부착시킬 때,
상기 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자는 상기 인터포저 기판으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 개별 소자들의 전사 방법. - 제6항에 있어서, 상기 개별 소자들중 적어도 하나의 개별 소자의 상기 제1 솔더막을 상기 배선 기판의 상기 제2 솔더막에 부착시킨 후에,
상기 인터포저 기판에 레이저를 가하여 상기 개별 소자들로부터 상기 인터포저 기판은 분리되는 것을 특징으로 하는 개별 소자들의 전사 방법. - 삭제
- 제6항에 있어서, 상기 제1 솔더막과 상기 제2 솔더막의 열적 및 기계적 접합은 상기 개별 소자들의 배면과 접촉할 수 있는 유동 필름부를 갖는 유동 헤드로 수행하는 것을 특징으로 하는 개별 소자들의 전사 방법.
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