KR102285341B1 - 면상 발열 검사시트 및 이를 이용한 제품 검사 장치 - Google Patents

Abstract

투명한 면상 발열체를 이용한 제품 검사 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제품 검사 장치는, 검사 대상 제품을 이송시키는 이송부; 제품을 가열하기 위한 가열 영역과 제품을 검사하기 위한 투명 검사 영역을 포함하는 하나 이상의 면상 발열 검사시트; 상기 투명 검사 영역을 통해 제품을 검사하는 하나 이상의 판독부; 및 상기 이송부, 상기 면상 발열 검사시트, 및 상기 판독부를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있으며, 상기 가열 영역은 하나 이상의 발열선을 포함하여 구성되고, 상기 발열선 중 일부는 상기 판독부가 제품을 검사하는 데 기준선으로 이용될 수 있다.

Description

면상 발열 검사시트 및 이를 이용한 제품 검사 장치{PLANAR HEATING TEST SHEET AND PRODUCT TESTING APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 면상 발열 검사시트 및 이를 이용한 제품 검사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 발열을 요구하는 부위에 직접 인쇄 방식을 이용해 형성된 발열 패턴을 포함하는 면상 발열 검사시트 및 이를 이용한 제품 검사 장치에 관한 것이다.

제품의 검사 및 제조 공정에는 일반적으로 열을 이용하는 히터 장비가 이용된다. 이러한 히터 장비는 사용 기간에 따라 교체 주기를 가질 수 있으며, 히터의 유지 관리를 위해 높은 교체 비용을 지불하여야 한다. 또한, 검사 및 제조 공정에 투명 히터가 사용되는 경우, 투명 히터의 높은 가격으로 인해 산업에 적용되기 쉽지 않은 문제점이 있다.

또한, 기존에 제시된 통상적인 히터 장비는 일정 공간의 챔버 온도를 유지시키지 위해서 히터를 이용하여 챔버를 요구하는 온도까지 가열하였고, 검사장치는 별도의 검사수단을 이용하여 비전시스템과 결합을 통하여 일반적인 검사를 수행하였다. 따라서, 기존의 검사장치는 가열장치와 제품을 검사하는 검사영역이 각각 별도의 부품으로 분리되어 있다.

이러한 기존 기술은 다음과 같은 많은 한계점을 가지고 있다.

첫째, 제품을 가열시키는 가열장치와 별도의 챔버를 가열함으로써 요구하는 온도까지 승온시키기 위한 시간이 많이 소요되고, 챔버공간을 일정온도로 유지시키기 위해서는 많은 에너지가 소비되었다.

둘째, 제품을 검사하는 검사창과 가열장치가 각각 분리되어 있어서 구조가 복잡하고, 차지하는 최적 및 구성재료비가 많이 소비되었다.

셋째, 기존 기술은 제품을 가열시키기 위한 온도 면에서 챔버 전체의 균일성을 유지하기가 어려워, 이를 확인하기 위한 검사 시간이 많이 소요되고, 별도의 온도 제어장치가 요구되었다.

넷째, 기존 기술은 검사 중심의 구조을 가지고 있어 연속검사와 전수검사를 위한 장치에는 적합하지 않았다.

다섯째, 종래기술은 단위제품의 검사에 한정되어 있어서 대량생산을 위해서는 많은 검사장치를 구비해야 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 발열을 요구하는 부위에 직접 인쇄 방식을 이용해 형성된 발열 패턴을 포함하는 면상 발열 검사시트를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 상기 면상 발열 검사시트를 이용한 제품 검사 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 제품 검사 장치는, 검사 대상 제품을 이송시키는 이송부; 제품을 가열하기 위한 가열 영역과 제품을 검사하기 위한 투명 검사 영역을 포함하는 하나 이상의 면상 발열 검사시트; 상기 투명 검사 영역을 통해 제품을 검사하는 하나 이상의 판독부; 및 상기 이송부, 상기 면상 발열 검사시트, 및 상기 판독부를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.

이때, 상기 가열 영역은 하나 이상의 발열선을 포함하여 구성되며, 상기 발열선 중 일부는 상기 판독부가 제품을 검사하는 데 기준선으로 이용될 수 있다.

상기 면상 발열 검사시트는, 지표면을 기준으로 한 수직 선상에서 상기 제품 및 상기 판독부 사이에 위치할 수 있다.

상기 발열선은, 제1 발열부; 상기 제1 발열부와 평행한 제2 발열부; 및 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부를 연결하는 제3 발열부를 포함할 수 있다.

상기 투명 검사 영역은 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부 사이에 형성될 수 있다.

상기 제품 검사 장치는, 상기 면상 발열 검사시트를 덮는 투명 절연층, 상기 면상 발열 검사시트의 온도를 센싱하는 온도센싱부, 상기 이송부를 구동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 면상 발열 검사시트의 개수 및 상기 판독부의 개수는 동일하게 구성될 수 있다. 상기 판독부는 상기 면상 발열 검사시트의 위 및 상기 면상 발열 검사시트의 아래 중 적어도 하나의 위치에 배치될 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열 검사시트는 제품 검사에 활용되는 면상 발열 검사시트로서, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 형성된 발열층; 상기 발열층을 덮는 투명 절연층; 및 상기 발열층에 전기적 에너지를 공급하는 전원 공급부를 포함하고, 상기 발열층은 하나 이상의 발열선을 포함하고 상기 발열선 중 일부는 상기 판독부가 제품을 검사하는 데 기준선으로 이용될 수 있다.

제품 검사 영역이 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부 사이에 형성될 수 있다.

상기 발열선은, 제1 발열부; 상기 제1 발열부와 평행한 제2 발열부; 및 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부를 연결하는 제3 발열부를 포함할 수 있다.

상기 투명 검사 영역은 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부 사이에 형성될 수 있다.

상기 투명 기판은, 유리, PET(polyethylene terephthalate), CPI(colorless Polyimide), PE PE(polyethylene), PTFE(polytetrafluoroethylene), 투명 플라스틱 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.

상기 발열층은 상기 발열선의 밀도가 다른 영역보다 높게 형성된 하나 이상의 승온 영역을 포함할 수 있다.

상기 발열층은 또한 하나 이상의 발열선의 형태로 인해 형성되는 복수의 검사 영역을 포함할 수 있다.

상기 발열선은 발열 잉크가 상기 투명 기판 상에 인쇄된 후 경화되어 형성될 수 있다.

본 발명의 발열체를 구비한 검사장치에 따르면, 검사 및 제조 공정에 교체가 용이한 면상 발열체를 이용하여 히터의 높은 교체 비용을 절감할 수 있다.

본 발명은 또한, 투명하고 균일한 히터를 적용하여 제품의 샘플링 검수가 아닌 전수 검수가 가능하여 품질을 높일 수 있으며 검사속도를 올릴 수 있다.

또한, 제조 공정에서 생산성이 높고, 유지 관리가 용이한 생산 공정에서의 검사가 가능하다.

본 발명에 따른 패터닝 방식의 면상 발열 형태는 투명한 영역이 존재하는 히터 역할을 할 수 있으며, 기존의 선상보다 온도가 균일하고, 교체가 편리하게 구성되어 검사 및 제조 공정에서도 용이하게 교체가 가능하여 생산 공정에서 손실을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제품 검사 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제품 검사 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제품 검사 장치의 구성도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열 검사시트의 단면도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열 검사시트의 온도센서 및 센서 전극부를 포함한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 면상 발열 검사시트의 단면도이다.
도 6a은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면상 발열 검사시트의 단면도이고, 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면상 발열 검사시트의 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치를 제조하는 방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시에에 따른 면상 발열 검사시트 제조 방법의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면상 발열 검사시트의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명면상 발열체의 여러 위치에서의 온도 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리히터부의 승온영역을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열 유무에 따른 온도 차이를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시에에 따른 제품 검사 장치의 블록 구성도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

제조 공정에서는 자동화와 연계한 자동검사를 위해 투명하고 균일한 히터가 필요하다. 따라서, 하나 이상의 투명하고 균일한 히터를 이용해 제품을 가열하면서, 가열하는 공정에서 가열부의 열처리 상태 및 어레이 수준을 확인할 수 있는 검사 장치가 요구된다.

따라서, 본 발명은 발열을 요구하는 부위에 직접인쇄 방식을 이용하여 발열패턴을 형성하고 인쇄하지 않은 부분에서 검사하는 장치를 제공하고자 한다.

보다 구체적으로, 본 발명은 발열을 요구하는 유닛에 상기와 같이 직접 인쇄를 통해 인쇄된 패턴부에 전기적 에너지를 공급하여 발열시킴으로써, 부품 및 제품이 투명한 부위 상으로 이송되면서 검사 가능하도록 검사창을 구비한 제품 검사 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제품 검사 장치의 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제픔 검사 장치는 제품을 가열영역 혹은 검사 판독영역으로 이송시키는 이송부(10), 상기 제품을 가열하기 위한 가열영역과 제품을 검사하기 위한 검사영역을 구비한 면상 발열 검사시트(20), 상기 면상 발열 검사시트의 검사영역을 통해 제품을 검사하는 판독부(30), 상기 이송부를 구동시키기 위한 구동부(40), 상기 전원을 공급하기 위한 전원부, 상기 이송부, 구동부, 판독부 및 전원부 등 시스템을 제어하기 위한 제어부(60)를 포함할 수 있다. 상기 검사시트는 투명체의 기판 위에 형성된 가열층을 포함할 수 있고, 가열층은 판독부의 검사를 위한 기준선 역할을 할 수 있다.

도 1을 참조하면, 구동부(40)가 제품 이송부(10)를 동작하도록 하여 제품고정 지그(13)를 A 방향으로 이동시킨다. 제품고정 지그(13)가 이동함에 따라 검사품(11)의 검사영역(12)이 판독부(30)와 수직으로 동일 선상에 놓여지는 시점에 발열되는 면상 발열 검사시트(20)가 제품고정 지그(13)와 판독부(30) 사이에 제공된다.

면상 발열 검사시트(20)는 투명기판(21), 전원단자부(22), 및 발열선(23)을 포함할 수 있다. 투명기판(21)은 투과도가 높고, 내열성이 높은 유리로 구성이 될 수 있다. 또한, 전원단자부(22)와 발열선(23)은 인쇄 방식 또는 에칭 방식으로 구현 가능하고, 투명 기판에 접착되어 발열 기능을 수행한다.

제품 이송부(10)는 여러 가지 제품의 운송에 사용되는 롤러 콘베어, 벨트 콘베어, 승강기, x축 또는 y축 또는 z축에 제한하지 않고 하나의 축 이상의 롤러 구동 등, 그 크기와 종류를 막론한 부품이송 장치를 일컫는다.

판독부(30)는 제품의 불량과 양품을 판결하는 광학 카메라로 구성될 수 있으며, 색깔, 투과도, 온도, 각도 등을 관측하여 제품의 중요한 검사 영역을 판독할 수 있도록 구성될 수 있다. 판독부는 또한, 제품의 에이징(aging)을 실시하여 가열 후 검사하는 테스트를 수행할 수도 있으며, 제품의 에이징 테스트 도중에 검사하는 테스트를 수행할 수 있다. 이때 검사하는 테스트 항목은, 제품의 각 전극에 전압을 공급한 상태에서 측정한 전력값, 저항값, 전류값, 내전압값 등의 전기 신호 산출물이 될 수 있다.

면상 발열 검사시트(20)는 투명 기판(21)인 유리로 구성될 수 있다. 유리는 내열도에 따라서 일반유리, 강화유리, 세라믹계 유리 등이 사용될 수 있다.

면상 발열 검사시트(20) 상의 발열선은 서로 분리된 하나 이상의 발열선을 포함할 수도 있고, 일 면 상에서 하나의 축을 기준으로 임의의 위치에서 서로 평행하게 형성되는 둘 이상의 발열선을 포함하되, 이들 두 발열선이 연결된 형태로 구성될 수도 있다. 따라서, 본 발멸에 따른 두 발열선 사이의 영역이 검사창을 구성할 수 있으며, 이 두 발열선 사이의 영역이 제품의 가열과 동시에 검사를 하는 영역이 될 수 있다.

본 발명에 따른 면상 발열 검사시트는 검사장치에 배열에 따라서 와이어 선을 조절하게 되고, 구동부와 별개의 부품으로 개별 제어가 가능하다.

여기서, 발열선은 금속 단독 또는 합금으로 이뤄질 수도 있고, 잉크 형태를 인쇄 및 도포 형태로 구성할 수 있다. 또한, 발열선은 이송되는 제품에 근접하는 방향의 투명기판 면상에 위치하거나 혹은 반대 방향에 위치할 있다. 이론적으로는 제품에 근접한 방향으로 가열부가 위치하면 효율이 좋을 수 있으나, 발열층을 보호하기 위하여 발열부 위에 절연부를 형성하는 경우가 일반적이므로, 발열선의 설치 방향에 의해 효율이 크게 좌우되지는 않는다.

이와 관련한 결과는 도 10에 도시된 바와 같은 실험을 통해 확인할 수 있다. 발열선에 절연층을 형성할 경우 가열부 반대면인 투명 기판의 표면온도는 약 10~15도 상승한다. 따라서 가열부의 외부 충격이나 산화에 의한 손상을 방지하기 위하여 발열부 표면에 절연층을 형성하면 그 위치는 크게 차이가 없는 것을 알 수 있다.

발열부와 전원단자부는 검사 시트 상에 같은 재질로 인쇄될 수도 있고, 발열량과 온도에 따라서 발열부를 고저항 재료로 구성할 수도 있다. 발열체의 재질로는 1종 이상의 금속/카본/무기산화물이 사용될 수 있다. 전원단자부의 재질로는 1종 이상의 금속이 사용될 수 있다.

본 실시예에서는 발열선을 일직선으로 인쇄하여 검사창이 평행이 이루도록 형성하였다. 이는 제품이 검사선을 기준으로 이송되도록 하고, 제품가열 부위 주위에만 발열하도록 열선을 구비함으로써, 저전력 직류전압 공급으로 검사창을 균일한 발열이 가능하도록 하기 위함이다. 일반적으로, 검사창이 작거나 길이가 짧은 경우에는 직류 전압이 유리하고, 검사창이 크거나 길이가 길 경우에는 교류전압이 용이하나, 본 발명의 범위가 이러한 구현에 한정되지 않는다.

전원단자부(22)는 유리에 접합하는 전극이며 전원부(60)의 전원공급선에 연결된다.

구동부(40)는 제품의 운송속도와 위치를 제어하거나, 제품의 검사영역(12)을 어레이를 맞추기 위하여 제품이송부(10)를 제어할 수 있다.

제어 및 전원부(60)는 발열의 온도를 제어할 수 있다.

구동부(40)와 제어부(60)는 열처리 시간과 온도를 각각 제어하여 생산 공정에 중요한 콘트롤 부위로서 판독부(30)의 처리 속도와 연관성이 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제품 검사 장치의 구성도이다.

도 2에 도시된 실시예는 검사 장치의 검사 영역을 둘 이상, 즉 복수로 구성하는 경우이다. 도 2에 도시된 실시예에서는 복수의 투명 검사시트(200, 210)를 포함하며, 각 시트는 별도의 검사 영역을 포함한다. 그에 따라, 각 검사 영역에 대한 별도의 판독부가 존재하게 되어, 전체 장치 측면에서는 복수의 판독부가 설치된다. 본 실시예에 따른 검사 장치를 활용하면 단위 시간당 검사효율과 생산성을 증가시킬 수 있다.

여기서, 검사 시트는 제품의 진행 방향에 대하여 동일 방향 혹은 직교방향으로 설치될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시되지는 않았으나, 제품 진행 방향으로 복수개의 투명발열체를 배열하여 요구되는 온도로 제품을 가열하는 영역과 최종적으로 가열과 판독을 동시에 수행하는 영역으로 분리할 수도 있다. 또는, 도 2와 같이 길이방향으로 면상 발열을 통하여 사전에 가열을하고 판독부에서 가열과 판독을 동시에 수행하도록 할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제품 검사 장치의 구성도이다.

도 3에 도시된 실시예에 따른 검사 장치는 판독부를 양면으로 구성한 것이 특징이다.

즉, 본 실시예는, 검사 대상인 제품에 따라 양면부 검사가 요구될 경우에 대하여 제품의 진행방향에 대해 수직으로 직교하는 방향의 상하 양면으로 판독부를 설치하여 제품을 검사할 수 있도록 한 구조를 갖는다. 경우에 따라서 판독부는, 도시하지는 않았으나, 가열부와 반대 방향에 위치할 수도 있다. 즉 가열이 필요한 제품의 부위가 상부이고 검사가 요구되는 부위가 반대 방향일 경우에는 투명면상 발열체의 위치와 판독부는 반대방향에 위치할 수 있다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열 검사시트의 단면도이다.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열 검사시트는 제1발열부(25), 그리고 제2발열부(26)와 평행하게 형성된 제2발열부(26)를 포함한다. 각 발열부는 전원 단자부(22)에 연결되어 전원을 공급받도록 형성되어 있다. 제1발열부(25) 및 제2발열부(26)는 제3 발열부(231)를 통해 연결된다.

이러한 제1발열부(25), 제2발열부(26), 및 제3 발열부(231)의 형태로 인해 형성되는 것이 검사창이다. 검사창은 발열선(23)의 제1발열부(25)와 제2발열부(26) 사이의 영역으로 정의될 수 있다. 검사창의 발열 온도는 제품공정에 맞게 제어부에서 공급전압을 조정하거나 히터의 저항을 조정하여 적절히 설정될 수 있다. 즉, 제1발열부와 제2발열부의 사이에는 검사창(24)이 위치하며, 제1, 2발열부는 제품이 잘 보일 수 있도록 하는 기준선 역할을 할 수 있따.

검사기준선(27)은 제품의 운송 방향에 평행하도록 혹은 직교하는 방향으로 구비될 수 있으며, 모양은 도 4a에 도시된 형태에 제약되지 않고 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명에서 제1 발열부(25) 혹은 제2발열부(26) 중 어느 하나는 검사기준선 역할을 위하여 직선 형태로 구성되고, 나머지 하나는 곡선 형태를 이루어 발열 면적을 늘릴 수 있도록 구성될 수도 있다. 또한 제1 발열부와 제2발열부 사이에는 이를 연결하는 제3발열부를 구비하고 있고, 제3발열부는 제1 혹은 제2 발열부 보다 짧게 구성될 수 있다.

도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열 검사시트의 온도센서 및 센서 전극부를 포함한 단면도이다.

도 4b를 참조하면, 제1발열부(25), 제2발열부(26), 및 제3 발열부(231)를 포함하는 발열선 및 이와 연결된 전원 단자부는 투명 기판 상에 위치하며, 발열선(23)은 투명 절연층(28)으로 덮여 있다. 여기서, 투명기판(21)은 투명 유리 또는 플라스틱으로 구성될 수 있다.

필름에는 PET, CPI(투명PI, 코오롱사), PE, PTFE등이 사용될 수 있고, 사출 형태의 경우 PC, PMMA 등의 투명 플라스틱 재질의 기판도 구성이 가능하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 면상 발열 검사시트의 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 면상 발열 검사시트는 투명 기판(21) 상에 형성된 발열층을 포함할 수 있고, 발열층은 제1발열부(25), 그리고 제2발열부(26)와 평행하게 형성된 제2발열부(26)를 포함하며, 추가로 온도 센서(51) 및 센서 전극부(52) 를 포함할 수 있다.

이와 같은 온도 센서(51)는 검사영역에 따라 열선에 접촉식으로 설치되어 온도를 측정할 수 있다. 접촉식 온도센서의 경우에는 고정하는 장치 및 부품에 따라서 온도 편차가 발생하므로 동일 재료와 일정한 환경에서 측정이 필요하다. 본 발명에서는, 이러한 측정 오차를 줄이기 위해서 발열선과 같은 층에 온도 센서가 부착된 형태의 검사시트를 제공한다. 온도 센서는 요구하는 특성에 따라 측정 간격과 측정 부위를 결정할 수 있다. 또한, 화상 카메라를 이용해 전면의 발열온도를 추가로 측정할 수 있다.

본 발명 관련 실험을 위해, 3.7과 4.1옴의 발열체를 만들고, 직류전압 24V을 인가하여 평균온도 200도에 도달하는 히터를 제작하였다. 저항이 3.7옴인 경우가 4.1옴인 경우보다 평균온도가 10도 이상 높게 나타났으며, 제품에 열을 전달하는 데 있어서 조금 더 높은 온도의 열을 제공할 수 있다. 저항이 낮을수록 흐르는 전류값이 상승하여 온도가 상승하기 때문에 검사장치에 제품이 이송하면서 열이 전달, 손실되면서 온도가 변경되므로 적절한 평가를 진행한 후에 인가하는 제품 검사 사양에 맞는 저항으로 적용해야 전원 공급 시스템에 적합하다.

온도 센서(51)와 센서 전극부(52)는 발열체를 인쇄할 때 동시에 인쇄 패턴으로 형성되며, 그대로 온도 센서와 전극부를 저항체로 구성할 수 있으며, 다른 물질을 사용하여 저항을 인쇄할 수 있다. 또는 온도 센서 부위에 센서용 저항 칩을, 온도 측정 부위에 저항 칩을 접착제로 접합하여 사용할 수 있다.

인쇄 패턴의 경우에 발열체 저항과 다른 저항을 형성할 수 있으며 이 전극의 저항은 온도가 상승함에 따라 저항이 낮아지거나, 높아지는 성질을 이용하여 전극부에서 저항의 변화를 센싱하여 온도로 구현하는 방법을 사용할 수 있다.

도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면상 발열 검사시트의 단면도이고, 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면상 발열 검사시트의 측단면도이다.

도 6a 및 6b에 도시된 실시예는, 검사창의 면적과 발열면적을 증가시키고자 할 때 양단에 전극을 배치하고, 전극사이에 투명한 전도층(200)을 구성한 예이다. 본 실시예에서는 전도층(200)이 검사창 및 발열부가 될 수 있고, 전도층의 외곽선이 검사기준선이 될 수 있다.

여기서, 전원 단자부(22)의 양극과 음극은 투명전도층에 전압을 균일하게 공급할 수 있도록 검사창의 엣지에 양쪽으로 구성하게 한다. 이때, 사용되는 전극층(200)은 전도성이 높을수록 검사창 전체 면적을 균일하게 발열할 수 있다. 이는 전압을 공급하는 부분인 전극에 저항이 발생할수록 전류가 적게 흐르게 하여 발열량이 줄어들기 때문이다. 본발명에서 투명 발열층으로 사용될 수 있는 전도성 물질은 무기물(ITO, ZnO) 증착/코팅과, 전도성고분자 (PEDOT-PSS, PANI) 코팅, 금속나노와이어 (AgNW, GuNW) 코팅, 메탈메시 (Ag, Cu) 등이다. 따라서 본실시예에서 검사창은 기판의 끝선이 되기 때문에 검사창의 크기만큼 기판을 사용할 수 있어서 검사 면적이 커지는 장점이 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치를 제조하는 방법의 순서도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 감사 장치의 제조 방법은 제품의 운송 방향을 설정한(S710) 후, 검사영역과 히터부와의 거리를 설정한다(S720).

이후, 검사품의 가열시간과 온도를 설정하고(S730), 검사선과 온도에 맞는 발열체를 적용한다(S740). 발열체가 적용되면 발열체에 전원을 인가하여(S750), 판독부를 통해 온도를 측정 및 검사하고 조정한다(S760). 이후 최종 검사를 통해 검사 장치의 제조를 완료한다(S770).

도 8은 본 발명의 일 실시에에 따른 면상 발열 검사시트 제조 방법의 순서도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 면상 발열 검사시트 제조 방법은 다음과 같은 8가지 단계를 포함할 수 있다.

우선 투명 기재를 원하는 시트 크기에 맞추어 커팅한다(S810). 이후 발열선을 구성할 발열잉크를 제조한다(S820). 발열잉크의 제조가 완료되면 투명 기재에 발열잉크를 인쇄한 후 경화한다(S830). 인쇄 및 경화된 발열선에 대해서는 열처리하여 발열체 저항을 매칭한다(S840). 이후, 발열선에 대해 절연코팅 및 인쇄/경화를 수행한다(S850). 이후, 단자부에 와이어를 연결하고(S860), 연결부에 몰딩 처리를 수행한(S870) 후, 와이어에 커넥터 소켓 리테이너를 결합하여(S880) 완성한다.

이처럼 본 발명에서는 투명 발열체를 제조함에 있어, 투명 기재를 커팅하고, 발열잉크로 전원단자부와 발열선을 동시에 스크린 인쇄하여 구현한다. 또한, 별도의 접착 과정 없이 고온에서 소성하여 접착시키며, 열처리한 발열체 위에 절연코팅 및 인쇄를 실시하고, 열처리하여 투명절연층을 구비한다.

이때 사용하는 투명 절연층은 발열 온도에서도 색상이 변화되거나 파괴되지 않는 절연 물질을 사용할 수 있으며, 실리콘계를 이용하여 투명하고 내열도를 향상시킬 수 있다. 단자부는 투명절연처리를 하지 않고, 납땜, 압착 등의 방법으로 와이어와 연결하고 나서 투명에 관계없이 절연처리하고, 보다 강한 단자부 강도를 구현하기 위해 몰딩제를 사용하여 경화하는 편이 용이하다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면상 발열 검사시트의 단면도이다.

도 9에 됫된 실시예에서는 면상 발열 검사시트가 1개의 검사창이 아니라 2개 이상의 검사창을 포함하는 경우를 나타낸다.

도 9를 참조하면, 제품에 열을 가하는 부위인 제 1발열부(25)와 제 2발열부(26) 사이에 제1검사창이 위치한다. 또한, 제 5발열부(251)와 제6발열부(261) 사이에 제2검사창이 위치한다. 제 5발열부(251)와 제6발열부(261)는 제7발열부(271)를 통해 연결되며, 제2 발열부(26)와 제5 발열부(251)는 제4 발열부(241)를 통해 연결된다. 또한 제 5발열부(251)는 제6발열부(261)와 전기적으로 연결되도록 한다.

즉, 도 9에 도시된 실시예는 하나의 전원부공급부를 통하여 복수개의 발열부와 검사창을 형성하도록 한 투명면상 발열체의 실시예이다. 따라서 하나의 검사시트 내 각 발열부와 검사창을 통하여 복수 개의 병렬로 이송되는 제품에 대한 가열과 검사가, 육안 검사나 복수개의 판독부를 통해 가능하다. 본 실시예는 투명면상 발열체에 하나의 전원의 공급부를 사용하여 실현할 수 있어서 원가 절감을 할 수 있는 효과가 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명면상 발열체의 여러 위치에서의 온도 측정 결과를 나타낸 도면이다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 투명면상 발열체의 가열부를 따라 온도분포를 측정해 보면 일반적으로 온도편차가 발생하게 된다. 특히 가열부의 양단부는 일반적으로 중앙부보다 온도가 낮은데, 본발명에서와 같이 제품을 가열시킬 경우 유효 영역을 설정해야 하지만, 풀푸루프(fool proof) 개념에서 유효영역을 자유로이 설정하기에는 편차가 크게 발생하게 되어 이에 대한 편차를 줄이고 유효 영역을 자유로이 설정할 필요가 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리히터부의 승온영역을 나타낸 도면이다.

도 11에 도시된 실시예는, 가열부의 패턴을 면적 밀도나 재질의 차이 혹은 체적 밀도를 이용하여 온도가 낮은 영역에 승온영역을 형성한 경우이다.

도 11을 참조하면, 본 발명에서는 기존 일자형 패턴을 요구하는 검사영역 주의에 열선을 밀집시켜 승온영역을 형성함으로써 발열온도를 높여주므로써 가열부의 온도 분포를 균일하게 유지시키고자 한다. 본 실시예에서 승온 영역은 도 11에서 표시한 2개의 영역이나, 더 많은 곳에 부여하거나 전체 영역에 적용할 수도 있다. 따라서 위치적으로 온도가 낮은 영역을 승온영역으로 만들어 가열 영역에서 좀 더 균일한 온도 분포를 유지하도록 하였다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열 유무에 따른 온도 차이를 나타낸 그래프이다.

도 12의 실험에 활용된 시트는 기판 상에 히터가 형성되고 온도 센서는 히터가 형성된 기판의 면의 반대쪽 면 상에 부착된 형태이다. 이러한 형태의 시트에 단열재가 적용된 경우와 단열재가 적용되지 않은 경우 온도 센서에 의해 측정된 온도를 그래프로 확인할 수 있다.

도 12를 참조하면, 단열재가 존재하는 경우가 단열재가 존재하지 않는 경우보다 온도가 상당히 높은 것을 확인할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시에에 따른 제품 검사 장치의 블록 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 면상 발열체를 이용한 제품 검사 장치(1000)는 제품을 가열하기 위한 가열영역과 제품을 검사하기 위한 검사영역을 구비한 면상 발열 검사시트(1020), 상기 면상 발열 검사시트의 검사영역을 통해 제품을 검사하는 판독부(1010), 상기 전원을 공급하기 위한 전원부(1040), 상기 판독부 및 전원부 등 시스템을 제어하기 위한 프로세서(1030)를 포함할 수 있고, 이때, 상기 검사시트는 투명체의 기판 위에 가열층을 포함하여 형성되고, 가열층은 판독부의 검사를 위한 기준선 역할을 할 수 있다.

제품 검사 장치(1000)는 또한, 제품을 가열영역 혹은 검사 판독영역으로 이송시키는 이송부, 상기 이송부를 구동시키기 위한 구동부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 검사시트는 복수개의 발열선으로 구성될 수 있으며 적어도 하나의 발열선은 검사 판독을 위한 기준선 역할을 할 수 있다.

여기서, 검사영역은 검사시트의 발열선 사이에 위치할 수 있다.

여기서, 검사시트의 가열층은 제품의 이송방향 혹은 직교방향으로 형성되고, 투명기판에 대하여 제품과 반대방향에 위치할 수 있다.

여기서, 검사시트는 발열선을 보호하고 단열을 위하여 발열선 상부에 투명 절연층을 포함할 수 있다.

여기서, 검사시트와 판독부는 제품이 이송하는 면에 대하여 상부의 동일 방향으로 위치할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 투명한 면상 발열체를 이용한 검사 장치는, 상기 면상 발열 검사시트의 온도를 센싱하는 온도센싱부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 온도센싱부는 가열층과 투명기판의 동일한 면에 위치할 수 있다.

여기서, 온도센싱부는 저항변화에 따라 온도를 감지하도록 가열층과 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명한 면상 발열체를 이용한 검사 장치는 복수개의 면상 발열 검사시트를 포함할 수 있으며, 이 경우 판독부 또한 복수 개 포함할 수 있다. 즉, 검사시트와 판독부는 1:1 매칭되어 동일한 수량을 구비할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명한 면상 발열체를 이용한 검사 장치는, 검사시트와 판독부가 제품에 대하여 서로 반대방향으로 위치할 수 있다.

추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 다용도의 투명한 면상 발열체는 투명한 기판, 발열을 위한 발열층, 발열층에 전기적 에너지를 공급하는 전원 공급부, 검사를 위한 투명한 검사영역으로 구비될 수 있으며, 검사영역은 발열층이 형성되는 영역 안에 위치하고, 발열층이 검사영역의 기준선 역할을 하도록 구비될 수 있다.

여기서, 투명 기판에는 유리, PET(polyethylene terephthalate), CPI(colorless Polyimide)(투명PI, 코오롱사), PE(polyethylene), PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등이 사용될 수 있으며, 사출형태의 경우 PC(Polycarbonate), PMMA(Poly(methyl methacrylate)) 등의 투명 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.

여기서, 검사영역은 하나의 투명 면상 발열체에 복수개가 형성될 수 있다.

여기서, 복수개의 검사영역을 형성하는 가열층은 전기적으로 연결되어 동일 투명면상 발열체에 형성된 전원공급부로부터 전기적 에너지를 공급받을 수 있다.

여기서, 투명면상 발열체의 전원공급부는 서로 대향하는 양끝단에 위치하고, 두 전원공급부 사이에 가열층이 형성되어 발열면적과 검사영역을 증가시킬 수 있다.

여기서, 발열층에 사용되는 물질은 무기물(ITO, ZnO), 전도성고분자 (PEDOT-PSS, PANI), 금속나노와이어(AgNW, GuNW), 메탈메시(Ag,Cu) 등으로부터 선택된 단일 또는 복합 물질로 구성될 수 있다.

여기서, 가열부의 온도분포를 균일하게 유지하기 위하여 가열부의 어느 일정영역에 패턴 밀도를 이용하여 승온영역을 형성할 수 있다.

여기서, 승온 영역은 적어도 1개 이상일 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

1. 검사 대상 제품을 이송시키는 이송부;
   제품을 가열하기 위한 가열 영역과 제품을 검사하기 위한 투명 검사 영역을 포함하는 하나 이상의 면상 발열 검사시트;
   상기 투명 검사 영역을 통해 제품을 검사하는 하나 이상의 판독부; 및
   상기 이송부, 상기 면상 발열 검사시트, 및 상기 판독부를 제어하는 프로세서를 포함하고,
   상기 면상 발열 검사시트가
   투명 기판;
   상기 투명 기판 상에 배치되어 상기 가열 영역을 형성하는 발열층;
   상기 발열층을 덮는 투명 절연층; 및
   상기 발열층에 전기적 에너지를 공급하는 전원 공급부를 포함하며,
   상기 발열층은 하나 이상의 발열선을 포함하여 구성되며, 상기 발열선 중 일부는 상기 판독부가 제품을 검사하는 데 기준선으로 이용되는, 제품 검사 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 면상 발열 검사시트는,
   지표면을 기준으로 한 수직 선상에서 상기 제품 및 상기 판독부 사이에 위치하는, 제품 검사 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 발열선은
   제1 발열부;
   상기 제1 발열부와 평행한 제2 발열부; 및
   상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부를 연결하는 제3 발열부를 포함하는, 제품 검사 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 투명 검사 영역은 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부 사이에 형성되는, 제품 검사 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 면상 발열 검사시트를 덮는 투명 절연층을 더 포함하는, 제품 검사 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 면상 발열 검사시트의 온도를 센싱하는 온도센싱부를 더 포함하는, 제품 검사 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 이송부를 구동시키는 구동부를 더 포함하는, 제품 검사 장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 면상 발열 검사시트의 개수 및 상기 판독부의 개수는 동일하게 구성되는, 제품 검사 장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 판독부는 상기 면상 발열 검사시트의 위 및 상기 면상 발열 검사시트의 아래 중 적어도 하나의 위치에 배치되는, 제품 검사 장치.
10. 제품 검사에 활용되는 면상 발열 검사시트로서,
    투명 기판;
    상기 투명 기판 상에 형성된 발열층;
    상기 발열층을 덮는 투명 절연층; 및
    상기 발열층에 전기적 에너지를 공급하는 전원 공급부를 포함하고,
    상기 발열층은 하나 이상의 발열선을 포함하고 상기 발열선 중 일부는 판독부가 제품을 검사하는 데 기준선으로 이용되는, 면상 발열 검사시트.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 발열선은,
    제1 발열부;
    상기 제1 발열부와 평행한 제2 발열부; 및
    상기 제1 발열부 및 제2 발열부를 연결하는 제3 발열부를 포함하는, 면상 발열 검사시트.
12. 청구항 11에 있어서,
    제품 검사 영역이 상기 제1 발열부 및 상기 제2 발열부 사이에 형성되는, 면상 발열 검사시트.
13. 청구항 10에 있어서,
    상기 발열선의 온도를 센싱하는 온도 센싱부를 상기 발열층 내에 포함하는, 면상 발열 검사시트.
14. 청구항 10에 있어서,
    상기 투명 기판은,
    유리, PET(polyethylene terephthalate), CPI(colorless Polyimide), PE PE(polyethylene), PTFE(polytetrafluoroethylene), 투명 플라스틱 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 형성되는, 면상 발열 검사시트.
15. 청구항 10에 있어서,
    상기 발열층은 상기 발열선의 밀도가 다른 영역보다 높게 형성된 하나 이상의 승온 영역을 포함하는, 면상 발열 검사시트.
16. 청구항 10에 있어서,
    상기 발열층은 하나 이상의 발열선의 형태로 인해 형성되는 복수의 검사 영역을 포함하는, 면상 발열 검사시트.
17. 청구항 10에 있어서,
    상기 발열선은 발열 잉크가 상기 투명 기판 상에 인쇄된 후 경화되어 형성된, 면상 발열 검사시트.
18. 청구항 10에 있어서,
    상기 발열층은 무기물, 전도성 고분자, 금속나노와이어, 및 메탈메시로부터 선택된 단일 또는 복합 물질을 포함하여 형성된, 면상 발열 검사시트.
    

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