KR102442315B1 - 경화장치 및 이를 포함하는 머신비전 시스템 - Google Patents

경화장치 및 이를 포함하는 머신비전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 경화 대상물에 경화 대상물에 광을 조사하는 경화장치로, 본체, 본체의 내부에 상기 본체의 길이방향으로 2열로 수용되고 광을 조사하는 광원부, 본체의 내부에 광원부에 대응하여 본체의 길이방향으로 광원부 상에 2열로 수용되고, 광원부부터 조사된 광을 반사하는 반사부, 본체의 내부에 반사부에 대응하여 본체의 길이방향으로 반사부 상에 2열로 수용되고, 반사부부터 조사된 광을 투과하는 렌즈부를 포함하는 경화장치 및 이 경화장치를 포함하는 머신비전 시스템장치를 제공한다

Description

경화장치 및 이를 포함하는 머신비전 시스템{Curing device and machine vision system including the same}
본 발명은 경화장치 및 이를 포함하는 머신비전 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 다음과 같은 과제의 지원을 받아 완성되었습니다.
Figure 112020126587139-pat00001
일반적으로 머신비전 시스템(machine vision system)은, 카메라와 렌즈를 포함을 이용하여 경화 대상물의 영상을 검사하는 영상 검사 시스템이다.
일반적인 머신비전 시스템은 반도체나 디스플레이 등의 제조공정에 사용하는 검사 장비로, 광을 제공하여 반도체나 디스플레이 등의 제조공정에서 경화 대상물를 경화시키는 경화장치를 포함할 수 있다.
기존의 경화장치는 반도체나 디스플레이 등의 경화 대상물에 제공하는 광효율이 떨어져 반도체나 디스플레이 등의 제조공정 시간이 길어지거나 제조공정 시간을 짧게 조정할 경우 경화 대상물가 충분히 경화되지 않아 불량이 발생할 수 있었다.
본 발명은 경화 대상물에 제공하는 광효율이 높은 경화장치 및 이를 포함하는 머신비전 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 반도체나 디스플레이 등의 제조공정에 적용시 제조공정 시간이 짧고 제조공정 시간을 짧게 조정하더라도 경화 대상물이 충분히 경화되어 불량이 발생하지 않는 경화장치 및 이를 포함하는 머신비전 시스템을 제공할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명은, 경화 대상물에 경화 대상물에 광을 조사하는 경화장치로, 본체, 본체의 내부에 상기 본체의 길이방향으로 2열로 수용되고 광을 조사하는 광원부, 본체의 내부에 광원부에 대응하여 본체의 길이방향으로 광원부 상에 2열로 수용되고, 광원부부터 조사된 광을 반사하는 반사부, 본체의 내부에 반사부에 대응하여 본체의 길이방향으로 반사부 상에 2열로 수용되고, 반사부부터 조사된 광을 투과하는 렌즈부를 포함하는 경화장치를 제공한다다.
또한, 본 발명은 경화 대상물에 광을 조사하는 전술한 경화장치를 포함하는 머신비전 시스템장치를 제공한다.
본 발명에 따른 경화장치 및 이를 포함하는 머신비전 시스템은 경화 대상물에 제공하는 광효율이 높을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 경화장치 및 이를 포함하는 머신비전 시스템은 반도체나 디스플레이 등의 제조공정에 적용시 제조공정 시간이 짧고 제조공정 시간을 짧게 조정하더라도 경화 대상물이 충분히 경화되어 불량이 발생하지 않을 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 경화장치가 설치되는 머신비전 시스템의 개념도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 경화장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 경화장치의 내부 구성들을 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 경화장치의 광원부를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 경화장치의 광원부와 반사부, 렌즈부의 배치를 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 경화장치의 광원부에 포함되는 칩 온 보드(Chip On Board, COB) 타입 LED 광원장치의 평면도이다.
도 7은 도 2의 경화장치의 하부 방향의 사이도이다.
도 8은 비교예에 따른 경화장치로, 도 2의 경화장치에서 렌즈부가 제외된 경우의 광원부와 반사부의 배치를 도시한 도면이다.
도 9은 도 8의 비교예에 따른 경화장치의 광조사 결과이다.
도 10는 도 9와 대비하여 도 2의 다른 실시에에 따른 경화장치의 광조사 결과이다.
도 11은 도 8의 비교예에 따른 경화장치의 광조사에 대한 시뮬레이션 결과이다. 도 12는 도 9와 대비하여 도 2의 다른 실시에에 따른 경화장치의 광조사에 대한 시뮬레이션 결과이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
이상 도면들을 참조하여 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않은다.
도 1은 일 실시예에 따른 경화장치가 설치되는 머신비전 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 머신비전 시스템(100)은, 경화 대상물(110)에 광을 제공하여 반도체나 디스플레이 등의 제조공정에서 경화 대상물(110)를 경화시키는 경화장치를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 머신비전 시스템(100)은, 경화 대상물(110)를 일정한 방향으로 이동하는 안내레일(120)과, 경화 대상물(110)에 광을 조사하는 경화장치(200)를 포함한다.
일실시예에 따른 머신비전 시스템(100)은, 경화장치(200)와 함께 카메라와 렌즈를 포함할 수 있다. .
경화장치(200)는 반도체나 디스플레이 등의 경화 대상물에 제공하는 광효율이 높아 반도체나 디스플레이 등의 제조공정 시간이 짧고 제조공정 시간을 짧게 조정하더라도 경화 대상물(110)가 충분히 경화되어 불량이 발생하지 않는다.
도 2는 다른 실시예에 따른 경화장치의 사시도이다. 도 3은 도 2의 경화장치의 내부 구성들을 도시한 도면이다. 도 4는 도 2의 경화장치의 광원부를 도시한 도면이다. 도 5는 도 2의 경화장치의 광원부와 반사부, 렌즈부의 배치를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 다른 실시예에 따른 경화장치(200)는 도 1에 도시한 일실시예에 따른 머신비전 시스템(100)에 포함된다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 경화장치(200)는 경화 대상물에 광을 조사하는 경화장치로, 본체(210) 및 광을 조사하는 광원부(220), 광원부(220)부터 조사된 광을 반사하는 반사부(230), 반사부(230)부터 조사된 광을 투과하는 렌즈부(240)를 포함한다.
본체(210)는 길이방향으로 길이가 긴 육면체 형상이다. 본체(210)는 내부에 광원부(220)와 반사부(230), 렌즈부(240)를 수용한다. 본체부(210)는 내부에 광원부(220)와 반사부(230), 렌즈부(240)를 수용한 상태에서 이들을 덮는 덮개(211)을 포함한다. 본체(210)는 내부에 광원부(220)와 반사부(230), 렌즈부(240)를 바닥(212)에서 덮개(211) 사이에 순차적으로 수용한다.
본체(210)의 내부에 광원부(220)와 반사부(230), 렌즈부(240)가 수용되고 본체(210)의 덮개(211)에 슬릿(213)이 위치하여, 이 슬릿(213)을 통해 본체(210)의 가로방향으로 광을 조사한다.
광원부(220)는 본체(210)의 내부에 본체(210)의 길이방향으로 2열로 수용된다. 광원부(220)는 둘 이상의 광원들(222)을 포함하고, 광원들(220)이 본체(210)의 바닥(212)에 본체(210)의 길이방향으로 2열로 수용된다.
반사부(230)는 본체(210)의 내부에 광원부(220)에 대응하여 본체(210)의 길이방향으로 광원부(220) 상에 2열로 수용된다. 반사부(230)는 내부가 통공된 원추부분이 잘린 원추형상인 둘 이상의 반사판들(232)을 포함한다. 원추형상의 반사판들(232)을 광원부(220)로부 입사된 광이 다른 방향으로 퍼지지 않게 하는 역할을 한다. 즉, 반사판들(232)는 과도하게 퍼지는 광선을 모아 발산각을 조절하고 지향성을 높여주기 때문에 조사면의 광 출력이 향상되며, 먼 거리까지 높은 출력의 빛을 조사할 수 있다.
반사판들(232)이 본체(210)의 내부에 광원부(220)에 대응하여 본체의 길이방향으로 광원부(220) 상에 2열로 수용된다. 반사판들(232)은 내측에 광을 잘 반사하는 물질이 코팅되어 있거나 반사판들(232)의 재질 자체가 반사물질로 구성될 수도 있다.
렌즈부(240)는 본체(210)의 내부에 반사부(230)에 대응하여 본체(210)의 길이방향으로 반사부(230) 상에 2열로 수용된다. 렌즈부(240)는 본체의 내부에 2열로 수용된 반사판들(232) 상에 배치되는 두개의 렌즈들(242)을 포함한다. 렌즈들(242)은 서로 마주보고 본체(210)의 길이방향으로 반사판들(232) 상에 2열로 수용되고, 서로 마주보는 방향으로 두께가 점점 두껍다.
렌즈들(242)의 폭은 반사부(230)의 반사판들(232)의 지름보다 커서 반사판들(232)로부터 반사된 광이 렌즈들(242)에 모두 입사될 수 있다. 결과적으로 본체(210)의 가로방향으로 배치된 반사판들(232)의 입구를 모두 가리는 형태로 렌즈들(242)이 반사판들(232) 상에 위치하게 된다.
렌즈들(242)이 두께가 두꺼운 방향으로 서로 마주보고 있기 때문에, 렌즈들(242)을 투과한 광이 가운데로 조사되기 때문에 중앙에 광이 집속될 수 있다. 렌즈들(242)이 두께가 두꺼운 방향으로 서로 마주보고 있기 때문에, 도 10을 참조하여 설명하는 바와 같이 실제 경화 진행 시 선폭 갈라짐 현상이 없어 경화 공정에서 적정하게 사용 될 수 있다.
도 6은 도 2의 경화장치의 광원부에 포함되는 칩 온 보드(Chip On Board, COB) 타입 LED 광원장치의 평면도이다.
도 6을 참조하면, 광원부(220)에 포함되는 광원들(222)은 기판에 직접 결합한 둘 이상의 LED 칩들을 포함하는 칩 온 보드(Chip On Board, COB) 타입 LED 광원장치이다. COB 타입 LED 광원장치(222)는 둘 이상의 파장들의 UV 광원을 조사하면, 단일 모듈을 형성하기 위해 제조업체에서 기판에 직접 결합한 둘 이상의 UV LED 칩들(224)을 포함한다. UV LED 칩들(224)는 경화 대상물(110)의 필요에 따라서 둘 이상의 파장들 중 하나의 파장의 UV 광원을 조사할 수 있다.
COB 타입 LED 광원장치(222)는 불필요한 부품이 없고 공통부분(패턴, 패드 등)을 생략할 수 있어 UV LED 칩(224)의 간격을 현저히 줄여 단위 면적당 집적도를 높일 수 있어 전체적인 광 출력이 크게 향상시킬 수 있다. 또한, COB 타입 LED 광원장치(222)는 넓은 면적의 방열부(250)를 갖게 되어 LED 패키지를 사용했을 때보다 낮은 열저항을 갖게 되어 방열특성이 매우 우수하며 기구적 부착 등이 매우 용이할 수 있다.
또한, UV 경화를 위해 특화된 COB 타입 LED 광원장치(222)는 범용의 패키지 타입의 UV LED에 비해 집광특성이 좋아야 하며, UV LED의 발산각을 좁혀 집광함으로써 경화용도에 적합할 수 있다.
결론적으로, COB 타입 LED 광원장치(222)는 단파장 LED 광원장치에 비해 공간을 절약하여 광 효율을 높일 수 잇고, 다양한 경화 공정에 파장을 대응시킬 수 있다.
즉, UV LED 칩들(224)은 도 6에 도시한 바와 같이, 둘 이상의 파장들, 예를 들어, 레드 파장, 그린 파장, 블루 파장, 화이트 파장들의 UV 광원을 조사할 수 있다. 다른 예로, UV LED 칩들(224)은 둘 이상의 파장들, 예를 들어 365nm, 375nm, 385nm, 395nm, 405nm의 파장들의 UV 광원을 조사할 수 있다.
UV LED 칩들(224)은 각 파장을 선택하여 사용하거나, 동시에 사용할 수 있다. 예를 들어 특정 파장만 필요한 경우 특정 파장의 UV 광원을 조사하는 UV LED 칩(224)에만 전원을 공급할 수 있다. 또는 둘 이상의 특정 파장들이 필요한 경우 둘 이상의 UV LED 칩들(224)에 전원을 공급할 수 있다.
도 7은 도 2의 경화장치의 하부 방향의 사이도이다.
도 7을 참조하면, 경화장치(200)는 본체(210)의 외부 바닥면(214)에는 배치되는 방열부(250)을 추가로 포함할 수 있다.
방열부(250)는 UV LED 칩들(224)과 본체(210)의 외부 바닥면(214)을 사이에 두고 마주하여 위치한다. 방열부(250)은 UV LED 칩들(224)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 역할을 한다.
방열부(250)은 둘 이상의 냉각판(252)이 본체(210)의 길이방향으로 배치되어 있다. 냉각판들(252) 사이에는 공간이 존재하여 냉각판(252)이 외기와 접촉하는 면적을 증가시켜 냉각효율을 증진시킬 수 있다.
도 8은 비교예에 따른 경화장치로, 도 2의 경화장치에서 렌즈부가 제외된 경우의 광원부와 반사부의 배치를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 비교예에 따른 경화장치(300)는 도 2의 경화장치(200)에서 렌즈부(240)을 제외하고 도 2의 경화장치(200)와 동일한 구성요소들도 구성되어 있다. 즉, 비교예에 따른 경화장치(300)는 광원부(320) 상에 반사부(330)이 배치되고, 반사부(330)에 도 5에 도시한 렌즈부(220)가 존재하지 않는다. 비교예에 다른 경화장치(300)는 렌즈부(220)의 존재 유무에 따른 광효율을 측정하기 위한 경화장치이다.
도 9은 도 8의 비교예에 따른 경화장치의 광조사 결과이다.
도 9를 참조하면, 도 8의 비교예에 따른 경화장치(300)는 비선형 렌즈부(240)를 적용하지 않았기 때문에 거리에 따라 빛이 퍼지고 갈라짐 현상이 발생하였다. 도 8의 비교예에 따른 경화장치(300)을 이용하여 실제 경화 진행 시 경화 대상물(110)이 완전히 경화되지 않기 때문에 불량이 발생할 수 있다.
도 10는 도 9와 대비하여 도 2의 다른 실시에에 따른 경화장치의 광조사 결과이다.
도 10은 참조하면, 도 2의 다른 실시에에 따른 경화장치(200)는 렌즈부(240)를 적용하여 광을 가운데로 조사하기 때문에 중앙에 빛이 집속될 수 있다. 도 8의 비교예에 따른 경화장치(300)을 이용하여 실제 경화 진행 시 선폭 갈라짐 현상이 없어 경화 공정에서 적정하게 사용 될 수 있다.
도 11은 도 8의 비교예에 따른 경화장치의 광조사에 대한 시뮬레이션 결과이다. 도 12는 도 9와 대비하여 도 2의 다른 실시에에 따른 경화장치의 광조사에 대한 시뮬레이션 결과이다.
도 11 및 도 12에 도시한 바와 다른 실시에에 따른 경화장치(200)는 도 8의 비교예에 따른 경화장치(300)과 비교하여 20% 광량이 상승하였고, 집광 형태가 나타나기 때문에 높은 광량이 나오는 것을 확인 할 수 있었다.
도 1을 참조하여 전술한 머신비전 시스템(100)는 도 2 내지 도 12을 참조하여 설명한 경화장치(200)를 포함할 수 있다. 다시 말해 머신비전 시스템(100)는, 경화 대상물(110)에 광을 조사하는 도 2 내지 도 12를 참조하여 설명한 경화장치(200)를 포함한다.
이상 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 본체(210)에 2열의 광원부(220)와 반사부(230), 렌즈부(240)가 수용되고 본체(210)의 두개의 덮개(211)의 슬릿을 통해 본체(210)의 가로방향으로 광을 조사하는 것으로 설명하였다. 그러나 본체(210)에 2열의 광원부(220)와 반사부(230), 렌즈부(240)를 하나의 단위로 하고, 둘 이상의 단위들이 본체(210)의 내부에 수용되고, 덮개(210)이 단위들의 개수와 동일한 슬릿들이 존재하여, 본체(210)의 가로방향으로 둘 이상의 광들을 조사할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 경화 대상물에 경화 대상물에 광을 조사하는 경화장치로,
    본체;
    상기 본체의 내부에 상기 본체의 길이방향으로 2열로 수용되고, 광을 조사하는 광원부;
    상기 본체의 내부에 상기 광원부에 대응하여 상기 본체의 길이방향으로 상기 광원부 상에 2열로 수용되고, 상기 광원부부터 조사된 광을 반사하는 반사부;
    상기 본체의 내부에 상기 반사부에 대응하여 상기 본체의 길이방향으로 상기 반사부 상에 2열로 수용되고, 상기 반사부부터 조사된 광을 투과하는 렌즈부를 포함하고,
    상기 광원부는 둘 이상의 광원들을 포함하고, 상기 광원들이 상기 본체의 바닥에 상기 본체의 길이방향으로 2열로 수용되고,
    상기 반사부는 내부가 통공된 원추부분이 잘린 원추형상인 둘 이상의 반사판들을 포함되고, 상기 반사판들이 상기 본체의 내부에 상기 광원부에 대응하여 상기 본체의 길이방향으로 상기 광원부 상에 2열로 수용되고,
    상기 렌즈부는 상기 본체의 내부에 2열로 수용된 반사판들 상에 배치되는 두개의 렌즈들을 포함하고,
    상기 렌즈들은 서로 마주보고 상기 본체의 길이방향으로 상기 반사판들 상에 2열로 수용되고, 서로 마주보는 방향으로 두께가 점점 두꺼운 경화장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광원들은 기판에 직접 결합한 둘 이상의 LED 칩들을 포함하는 칩 온 보드(Chip On Board, COB) 타입 LED 광원장치인 경화장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 외부 바닥면에는 배치되는 방열부을 추가로 포함하는 경화장치.
  6. 경화 대상물에 광을 조사하는 제 1항 및 제4항, 제5항 중 어느 한항의 경화장치를 포함하는 머신비전 시스템.
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