KR100512142B1 - 비파괴 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기장을 이용하여 표시 소자의 패널을 검사하는 방법에 있어서 효율적이고 간단한 자기 비파괴 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 비파괴 검사 장치는, 검사 패널에 인접하여 자기장을 발생하는 코일과, 상기 코일에 전류를 가해주는 신호 발생기와, 상기 검사 패널에서 그리드와 연결되어 형성되어 있는 쇼팅 바와, 상기 쇼팅 바와 전기적으로 접촉하는 커넥터와, 상기 커넥터와 연결되며 패널에서 발생되는 신호를 증폭하는 증폭기를 포함하여 이루어진다.

여기서, 검사 패널을 센서로 하여 자기장을 발생시키는 코일로 스캔함으로써 쇼트된 위치를 용이하게 알아낼 수 있어 공정 간에 전수 검사를 통해 효율적으로 수율 관리를 할 수 있으며, 고주파의 자기장을 사용하지 않아도 패널에서의 감도가 뛰어나 쇼트된 위치가 여러 곳인 경우에도 뛰어난 변별력을 가지는 효과가 있다.

Description

비파괴 검사 장치 및 검사 방법{apparatus and the method for magnetic non-destructive inspection}

본 발명은 자기장을 이용하여 표시 소자의 패널을 검사하는 방법에 있어서 효율적이고 간단한 자기 비파괴 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.

자기장을 이용한 금속 물체의 비파괴 검사는 외부 충격이나 열화로 인한 금속 내부 또는 표면의 미세한 결함 여부를 조사하기 위해 개발된 방법으로서 기계 장치나 구조물의 정기적인 안전 검사 등에 유용하게 사용될 수 있다.

이러한 자기장 비파괴 검사에서는 금속물체의 주변에 교류의 자기장을 만들어 주었을 때 금속의 경계면에서 유도되는 와전류에 의한 자기장의 국소적인 변화량을 측정하게 된다.

이와 같은 자기장의 변화를 감지하는 센서로서는 주로 자기저항이나 코일, 자속 게이트(flux gate)등이 쓰이며, 특히 초전도 소자인 SQUID를 사용하면 매우 미세한 금속의 결함이나 표면으로부터 멀리 떨어진 부위에서의 결함의 검출이 가능하다.

종래의 와전류를 이용한 자기장 비파괴 검사 방법은 2차원적인 스캔을 하여 자기센서에서 검출된 신호를 복조하여 그 신호의 크기를 측정하게 된다.

이러한 방법에서는 일정한 진폭의 교류자기장을 가하게 되며, 이때 금속 표면이나 경계에서는 유도된 와전류에 의해 일부 차폐되어 자기장의 진폭이 감소하게 된다.

따라서, 이 변화량을 검출하여 금속의 실제 형상에 의한 와전류 형상을 얻게되며 물체의 결함이 있을 경우 생기는 국소적인 와전류 형상을 얻게 되는데, 기존에는 자기장을 검출하는 센서와 교류의 균일한 또는 국부적인 자기장을 만드는 코일과 신호 발생기 그리고 센서의 신호로부터 rms 또는 피크-피크(peak to peak) 값을 측정하는 역할을 하는 록-인(lock-in) 증폭기나 여타 방법의 피크 디텍터(detector)를 사용하여 그 출력을 분석하는 방법을 사용해왔다.

이러한 방법은 시료에 물리적인 영향을 거의 주지 않으면서도 파손 부분에서 크게 발생하는 이상 신호를 검출해 낼 수 있으나, 고속으로 검사시에는 비규칙적인 외부잡음 신호 속에서 작은 신호를 검출해 내야하는 어려움이 있다.

또한, 고주파를 이용하여 자기장 신호를 검출할 경우에는 표시 장치의 패널 전계 수준이 충분히 작지 않으면 전자계가 복합적으로 커플되므로 진동에 의한 센서-시료간에서 거리의 변동 신호에 의해 신호 대 잡음 비가 현격히 저하되어 전극간 쇼트된 위치를 정확히 판독하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 검사 대상 패널을 센서로 하여 코일에 전류를 가해주어 스캔함으로써 전기장을 유도하여 합선된 위치에서 감지되는 신호를 증폭하여 빠른 검사 시간 내에 검사를 할 수 있고 변별력을 높일 수 있는 비파괴 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 비파괴 검사 장치는, 검사 패널에 인접하여 자기장을 발생하는 코일과; 상기 코일에 전류를 가해주는 신호 발생기와; 상기 검사 패널에서 그리드와 연결되어 형성되어 있는 쇼팅 바와; 상기 쇼팅 바와 전기적으로 접촉하는 커넥터와; 상기 커넥터와 연결되며 패널에서 발생되는 신호를 증폭하는 증폭기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 신호 발생기는 직류, 교류 또는 펄스 형태의 전류를 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 검사 패널은 쇼팅 바를 적어도 두개는 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 코일은 8자 형태로 꼬인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 비파괴 검사 방법은, 검사 패널과 인접하는 코일에 전류를 인가하는 단계와; 상기 인가한 전류에 의해 자기장이 형성된 코일을 비접촉 방식으로 검사 패널을 스캔하는 단계와; 상기 자기장에 의해서 검사 패널에서 유도된 전기 신호를 증폭하여 검출하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 비파괴 검사 장치에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 비파괴 검사 장치를 개념적으로 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 비파괴 검사 장치는 검사 패널에 인접하여 자기장을 발생하는 코일(coil, 110)과, 상기 코일(110)에 전류를 가해주는 신호 발생기(100)와, 상기 검사 패널의 쇼팅 바(shorting bar, 120)와 전기적으로 접촉하는 커넥터(connector)와, 상기 코일(110)에서 발생된 자기장에 의해서 패널 스캔시에 발생되는 신호를 증폭하고 처리하는 증폭기(130)를 포함하여 이루어진다.

상기 신호 발생기(100)는 직류, 교류 또는 펄스 형태의 전류를 발생하며, 전류를 코일(110)에 가해주어 검사 패널에 전자기장을 유도한다.

여기서, 상기 증폭기(130)는 서스테인 x 그리드와 서스테인 y 그리드에 연결되어 있다.

따라서, 정상적으로 구성된 패널의 경우에는 상기 서스테인 x 그리드와 서스테인 y 그리드는 전기적으로 접촉되어 있지 않으므로 저항이 무한대가 되어 상기 코일에 의해서 기전력이 발생되지 않는다.

그러나, 상기 패널에서 서스테인 x 그리드와 서스테인 y 그리드에 결함이 발생하여 쇼트(short)될 경우에는 상기 그리드 간에 등가 회로가 형성되어 증폭기(130)에서 전류 또는 전압의 신호가 검출된다.

도 2는 본 발명에 따른 비파괴 검사 장치의 개략적인 등가 회로를 보여주는 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 신호 발생기에 전류를 가해주어 신호를 발생시키고 검사 패널의 쇼팅 바를 전기적으로 접촉하는 커넥터에 의해서 패널에서 발생한 신호를 증폭하고 처리하도록 한다.

그리고, 상기 신호 발생기와 연결되어 전기장을 형성하고 있는 코일을 검사 패널상에서 스캔(scan)한다.

이때, 상기 검사 패널에서 쇼트된 위치를 코일이 지나갈 경우에 등가 회로가 형성되어 커플링(coupling)된다.

즉, 상기에서 언급한 바와 같이, 검사 패널에 서스테인 x 그리드와 서스테인 y 그리드가 각각 끝이 하나로 연결되어 쇼팅 바와 전기적으로 연결되어 있으므로 서스테인 x 그리드와 서스테인 y 그리드가 쇼팅되어 하나의 등가회로를 형성할 경우에 상기 코일의 자기장에 의해서 커플링되어 발생된 전류 또는 전압이 상기 쇼팅 바와 연결되어 있는 증폭기에 의해서 계측된다.

도 3은 본 발명에서 전류가 흐르는 코일이 검사 패널의 쇼트된 위치를 스캔하는 경우를 보여주는 측면도이고, 도 4는 이때 검출된 기전력 신호를 보여주는 그래프이다.

상기 전류가 흘러 자기장이 발생되는 코일이 그리드간에 쇼트된 위치를 지나갈 경우에 커플되어 검사 패널에서 형성된 등가회로와 코일 간의 상호 인덕턴스(inductance) 변화에 의해 기전력이 발생하게 된다.

상기 코일의 높이는 H, 상기 코일과 검사 패널과의 감격을 g, 상기 그리드간의 쇼트된 부분의 너비를 W라고 하고, 상기 코일이 스캔하는 방향에 대해서 검사 패널의 쇼트된 부분의 처음 위치를 a라고 한다.

그러면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 코일이 검사 패널의 쇼트된 위치(x = a)를 지나갈 때 급격히 기전력이 변화됨을 알 수 있다.

이때, 그래프에 도시한 것과 같은 기전력의 변화는 코일과 쇼트된 부분 사이의 인덕턴스에 의해 발생하며 코일이 x 위치에 있을 때 쇼트된 부분에 의해 감지되는 자속(자기장 × 면적)은,

여기서 L은 쇼트된 부분의 z축 방향 길이 즉, 쇼팅 바 사이의 거리이다.

기전력은 i(t)=i₀sin(wt)일 때,

로 계산된다.

여기서 상기 기전력은 증폭기에서 증폭되어 신호를 감지한다.

여기서, 상기 패널에서 형성되는 등가 회로에 발생되는 기전력의 잡음이 상당히 크므로 신뢰할 수 있는 신호의 검출을 위해서는 록-인(lock-in) 방법을 이용하여 신호 대 잡음 비를 향상하여 쓴다.

그리고, 상기 검사 패널에 다수 개의 쇼트가 발생할 경우에는 선간 저항이 대략 수 kΩ이므로 입력 저항이 매우 작은 트랜스포머 증폭기를 이용하여 변별력을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 검사 패널에 증폭기와 같은 신호 검출 장치를 연결하여 센서로 사용하고 코일을 스캔하여 패널에 기전력을 발생시키는 시스템으로 간단히 구성할 수 있으며 기전력의 변화에 의해서 쇼트가 발생한 위치를 변별력 있게 알아낼 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 8자 모양의 코일을 보여주는 도면이다.

도 5에 따르면, 전류를 발생시키는 신호 발생기와, 상기 신호 발생기에서 발생한 전류에 의해서 자기장을 발생시키는 8자 모양의 코일이 형성되어 있다.

상기 8자 모양의 코일은 코일의 H 값이 클 경우와, 코일과 검사 패널의 거리가 멀어 기전력이 여기되어 신호 대 잡음비가 나쁜 경우에도 감도가 뛰어나 쇼팅이 연속적으로 일어나거나 고주파의 자기장을 이용하지 않을 경우에도 변별력이 향상된다.

즉, 코일의 형태를 8자의 형태로 하여 코일에서 쇼트된 부분이 멀리 떨어져 있는 경우에 기전력을 감쇄시켜 검출 신호의 선폭을 좁히므로써 쇼트된 위치의 변별력을 높이게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 비파괴 검사 장치 및 검사 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명은 검사 패널을 센서로 하여 자기장을 발생시키는 코일로 스캔함으로써 쇼트된 위치를 용이하게 알아낼 수 있어 공정 간에 전수 검사를 통해 효율적으로 수율 관리를 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 고주파의 자기장을 사용하지 않아도 패널에서의 감도가 뛰어나 쇼트된 위치가 여러 곳인 경우에도 뛰어난 변별력을 가지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 비파괴 검사 장치를 개념적으로 보여주는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 비파괴 검사 장치의 개략적인 등가 회로를 보여주는 도면.

도 3은 본 발명에서 전류가 흐르는 코일이 검사 패널의 쇼트된 위치를 스캔하는 경우를 보여주는 측면도.

도 4는 본 발명에 다른 비파괴 검사 장치에서 검출된 기전력 신호를 보여주는 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 8자 모양의 코일을 보여주는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100 : 신호 발생기 110 : 코일(coil)

120 : 쇼팅 바(shorting bar 130 : 증폭기

Claims (5)

1. 검사 패널에 인접하여 자기장을 발생하는 코일과;

   상기 코일에 전류를 가해주는 신호 발생기와;

   상기 검사 패널에서 그리드와 연결되어 형성되어 있는 쇼팅 바와;

   상기 쇼팅 바와 전기적으로 접촉하는 커넥터와;

   상기 커넥터와 연결되며 패널에서 발생되는 신호를 증폭하는 증폭기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 신호 발생기는 직류, 교류 또는 펄스 형태의 전류를 발생하는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 검사 패널은 쇼팅 바를 적어도 두개는 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 코일은 8자 형태로 꼬인 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 장치.
5. 검사 패널과 인접하는 코일에 전류를 인가하는 단계와;

   상기 인가한 전류에 의해 자기장이 형성된 코일을 비접촉 방식으로 검사 패널을 스캔하는 단계와;

   상기 자기장에 의해서 검사 패널에서 유도된 전기 신호를 증폭하여 검출하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비파괴 검사 방법.