KR20000033216A

KR20000033216A - High sensitive differential eddy-current probe suitable for miniaturization

Info

Publication number: KR20000033216A
Application number: KR1019980049978A
Authority: KR
Inventors: 강신혁; 손승철; 황호정; 최재훈
Original assignee: 손승철; 주식회사 메닉스
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2000-06-15

Abstract

PURPOSE: A high sensitive differential eddy-current probe suitable for miniaturization is provided to easily screen and enhance resolution. CONSTITUTION: A high sensitive differential eddy-current probe comprises the parts of: a drive coil(2) supplying static current from the outside to generate differential eddy current in a sample; a sense coil(#1(1a), #2(1b)) measuring the volume of the differential eddy current generated in the sample; a first sense coil(#1(1a)) around an upper ferrite(3a); a second coil(#2(1b)) around a sub-ferrite(3b); and a drive coil(2) around a spacer(4) made of a nonmagnetic nonconductor.

Description

Highly Sensitive Differential Eddy Current Probe for Miniaturization

본 발명은 와전류 탐침에 관한 것으로, 특히 LCD 패널(panel)의 면적저항을 비접촉식으로 측정할 때 사용되는 탐침의 분해능을 높이고 차폐를 용이하게 한 소형화에 적합한 고감도 차동형 와전류 탐침에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to eddy current probes, and more particularly, to a highly sensitive differential eddy current probe suitable for miniaturization which improves the resolution of a probe used for non-contact measurement of area resistance of an LCD panel and facilitates shielding.

일반적인 차동형 와전류 탐침은 1차 센스코일과 2차 센스코일 간의 유도기전력의 차이를 검출하는 방식이다. 1차 코일은 기준으로 사용되는 표준 객체(standard object)에, 2차는 테스트 객체(test object)에 근접시키며, 이 두 코일은 충분히 멀리 떨어져 있기 때문에 각각의 코일은 근접해 있는 객체에서만 영향을 받는다. 이렇게 차동형으로 측정할 경우 두 객체(object)에 생긴 기전력의 차이분만 센스코일의 양단에 나타나기 때문에 증폭 및 데이터 처리에 용이한 장점을 가지고 있다.A common differential eddy current probe detects the difference in induced electromotive force between the primary and secondary sense coils. The primary coil is close to the standard object used as the reference, the secondary closes to the test object, and because these two coils are far enough apart, each coil is only affected by the object in close proximity. In this differential measurement, only the difference in the electromotive force generated by the two objects appears at both ends of the sense coil, which has the advantage of easy amplification and data processing.

코어를 사용한 종래의 소형 차동형 와전류 탐침의 구조를 살펴보면, 코어에 1차 센스코일을 감고 방향을 바꿔 2차 센스코일 감고, 이 위에 드라이브 코일을 덮어서 감는다.Looking at the structure of a conventional miniature differential eddy current probe using a core, the primary sense coil is wound around the core, and the direction is changed to the secondary sense coil, and the drive coil is covered thereon.

이와 같은, 기존의 소형 탐침 구조에서는 코어 위에 1차 코일과 2차 코일이 동심으로 감겨 있으므로 페라이트(ferrite) 코어가 자속가이드(magnetic flux guide)의 역할을 하게된다. 따라서 1차 센스 코일과 2차 센스 코일사이의 누설자속이 거의 없어 두 코일을 쇄교하는 자속은 거의 같아지게 된다. 이것은 시간당 자속의 변화율이 같아짐을 의미하므로 결국 두 코일사이에 발생하는 기전력 차이는 매우 작아 충분한 감도를 얻을 수 없게 된다.In the conventional small probe structure, since the primary coil and the secondary coil are wound concentrically on the core, the ferrite core serves as a magnetic flux guide. Therefore, there is almost no leakage flux between the primary sense coil and the secondary sense coil, so that the magnetic flux that bridges the two coils becomes almost the same. This means that the rate of change of the magnetic flux per hour is the same, so that the difference in electromotive force generated between the two coils is very small and sufficient sensitivity cannot be obtained.

또한 두 센스 코일간의 쇄교자속이 서로 독립적이더라도 오프셋이 0이 아니면 탐침의 차폐시에 차폐에 의한 기전력이 테스트 객체에 의한 기전력과 혼합되게 된다.In addition, even if the linkage flux between the two sense coils is independent of each other, if the offset is not 0, the electromotive force by the shielding is mixed with the electromotive force by the test object when shielding the probe.

본 발명의 목적은 차폐가 용이하고 분해능이 높은 소형 고감도 차동형 와전류 탐침의 구조를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a structure of a small high sensitivity differential eddy current probe easy to shield and high resolution.

이러한 본 발명의 목적은, 코어를 사용하면서도 1차 센스 코일과 2차 센스코일을 지나는 자속이 서로 독립되도록 하고 탐침을 드라이브 코일에서 보았을 때 대칭이 되도록 구성함으로써 달성되는 것이다. 즉, 본 발명은 2개 센스코일을 각각의 코어에 감아서 구성하되, 그 두개의 코어 사이에 절연체로 이루어진 스페이서 코어를 삽입하여 드라이브 코일을 감아서 구성함으로써, 외형은 하나의 코어 구조이고, 실질적으로는 1차센스 코일이 감겨진 코어와 2차 센스코일이 감겨진 코어가 둘로 분리된 구조로 구성되어 소형화를 가능하게 함에 특징이 있다.This object of the present invention is achieved by using a core so that the magnetic flux passing through the primary sense coil and the secondary sense coil is independent of each other and configured so that the probe is symmetrical when viewed from the drive coil. That is, the present invention is configured by winding two sense coils around each core, by inserting a spacer core made of an insulator between the two cores, and winding the drive coil, the external shape is one core structure. It is characterized in that it is made of a structure in which the core wound around the primary sense coil and the core wound around the secondary sense coil are separated into two to enable miniaturization.

이와같은 본 발명은 차폐가 용이하고 신호의 감도가 높은 차동형 탐침의 소형화가 가능함에 특징이 있다.The present invention is characterized in that it is possible to miniaturize the differential probe with easy shielding and high signal sensitivity.

본 발명은 차폐물이 신호에 영향을 주지 않으므로 차폐물에 의한 신호의 변형을 바로 잡는 후공정이 불필요한 효과가 있다.In the present invention, since the shield does not affect the signal, the post-process for correcting the deformation of the signal by the shield is unnecessary.

본 발명은 고감도 차동형 탐침의 소형화를 가능하게 하여 측정점의 크기를 작게 할 수 있으므로 분해능이 높아지는 효과가 있다.According to the present invention, since the size of the measuring point can be reduced by miniaturizing the high-sensitivity differential probe, the resolution is increased.

도 1은 본 발명 소형화에 적합한 고감도 차동형 와전류 탐침의 구조도.1 is a structural diagram of a highly sensitive differential eddy current probe suitable for miniaturization of the present invention.

도 2는 본 발명 고주파용 소형화에 적합한 고감도 차동형 와전류 탐침의 구조도.2 is a structural diagram of a high sensitivity differential eddy current probe suitable for miniaturization of the high frequency of the present invention.

도 3은 본 발명 코어 내에서의 자속선의 밀도 변화 특성도.Figure 3 is a density change characteristic diagram of magnetic flux lines in the core of the present invention.

도 4는 본 발명 차폐된 와전류 탐침의 구조도.4 is a structural diagram of the shielded eddy current probe of the present invention.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

1a : 센스코일 #1 1b : 센스코일 #21a: Senskoil # 1 1b: Senskoil # 2

2 : 드라이브 코일 3a : 상부 페라이트 코어2: drive coil 3a: upper ferrite core

3b : 하부 페라이트 코어 4 : spacer(비자성 부도체)3b: lower ferrite core 4: spacer (nonmagnetic insulator)

5a : 센스코일 #1을 지나는 자속선 5b : 센스코일 #2를지나는 자속선5a: Magnetic flux line passing through Senskoil # 1 5b: Magnetic flux line passing through Senskoil # 2

6 : 드라이브 코일을 지나는 자속선 7 : spacer의 길이6: flux line passing through drive coil 7: length of spacer

8 : 시료에 유도된 와전류 9a : 차폐물에 유도된 상부와전류8: Eddy current induced in the sample 9a: Upper eddy current induced in the shield

9b : 차폐물에 유도된 하부 와전류9b: Lower eddy current induced in the shield

10a : 센스코일 #1에 생성된 차폐물에 의한 부가 기전력10a: additional electromotive force by the shield generated in the sense coil # 1

10b : 센스코일 #2에 생성된 차폐물에 의한 부가 기전력10b: additional electromotive force due to the shield generated on the sense coil # 2

11 : 전자기파 차폐물 12 : 테프론11: electromagnetic shield 12: teflon

13 : 단자 14 : 몰딩13 terminal 14 molding

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명 소형화에 적합한 고감도 차동형 와전류 탐침의 구조도로써, 이에 도시한 바와 같이, 시료에 와전류를 발생시키기 위해 외부에서 정전류를 공급하는 역할을 하는 드라이브 코일(2)과, 시료에 발생한 와전류의 양을 측정하는 역할을 하는 센스코일 #1(1a), #2(1b)로 이루어져 있다. 제1센스코일 #1(1a)은 상부 페라이트(3a)에, 제2센스코일 #2(1b)는 하부 페라이트(3b)에 감겨있으며 드라이브 코일(2)은 비자성 부도체로 만들어진 스페이서(4)에 감겨있다.1 is a structural diagram of a high-sensitivity differential eddy current probe suitable for miniaturization of the present invention. As shown in FIG. 1, a drive coil 2 serving to supply a constant current from outside to generate an eddy current to a sample, and It consists of sensing coils # 1 (1a) and # 2 (1b), which serve to measure the quantity. The first sense coil # 1 (1a) is wound on the upper ferrite 3a, the second sense coil # 2 (1b) is wound on the lower ferrite 3b, and the drive coil 2 is made of a nonmagnetic insulator. Wound on

도 2는 고주파수에서 사용할 수 있는 변형된 소형화에 적합한 고감도 차동형 와전류 탐침의 구조도로써, 일반적으로 코어의 주파수 특성을 넘는 전류가 인가되면 코어는 페라이트의 특성을 잃어버리게 된다. 따라서 코어는 단지 코일을 지지해 주는 역할 밖에는 할 수가 없기 때문에 감도를 높이기 위해서는 드라이브 코일의 지름을 센스 코일의 것보다 크게 하여 드라이브 코일에서 생성된 자속이 도 1에서의 경우보다 더 시료쪽으로 멀리 나갈 수 있도록 하였다. 즉, 상부 페라이트 코어(3a)와 하부 페라이트 코어(3b) 사이에 그 상하부 페라이트 코어(3a), (3b)보다 지름이 더 큰 스페이서(4)를 삽입 설치하고, 그 스페이서(4)에 드라이브 코일(2)을 감아서 드라이브 코일(2)의 지름을 센스 코일(1a), (1b)의 것보다 크게 하여 구성한 것이다.2 is a structural diagram of a highly sensitive differential eddy current probe suitable for modified miniaturization that can be used at a high frequency, and in general, when a current exceeding the frequency characteristic of the core is applied, the core loses its ferrite characteristics. Therefore, the core can only support the coil, so to increase the sensitivity, the diameter of the drive coil is larger than that of the sense coil, so that the magnetic flux generated in the drive coil can go farther toward the sample than in FIG. It was made. That is, a spacer 4 having a larger diameter than the upper and lower ferrite cores 3a and 3b is inserted between the upper ferrite core 3a and the lower ferrite core 3b, and the drive coil is inserted into the spacer 4. (2) is wound and the diameter of the drive coil 2 is made larger than that of the sense coils 1a and 1b.

이와 같이 구성한 본 발명의 작용 효과를 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 고감도를 얻기 위해서는 1차와 2차 센스 코일(1a),(1b) 사이에 생기는 기전력의 차이가 크게 생겨야 한다. 기전력의 크기는 자속선의 시간 변화율과 같기 때문에 기전력 차이를 크게 하기 위해서는 두 센스코일(1a),(1b)을 통과하는 자속선의 평형을 깨뜨리는 구조가 필수적이다. 페라이트(3a, 3b)는 자속가이드(magnetic flux guide)의 역할을 하기 때문에 일단 상부 페라이트(3a)의 아래면으로 들어간 자속선과 하부 페라이트(3b)의 아래면으로 들어간 자속선은 거의 모두 각각의 페라이트 윗면으로 나오게 된다.When described in detail with reference to Figure 3 the effect of the present invention configured as described above. In order to obtain high sensitivity, the difference in electromotive force generated between the primary and secondary sense coils 1a and 1b should be large. Since the magnitude of the electromotive force is the same as the rate of change of the magnetic flux line, a structure that breaks the equilibrium of the magnetic flux lines passing through the two sense coils 1a and 1b is essential to increase the electromotive force difference. Since the ferrites 3a and 3b serve as magnetic flux guides, almost all of the magnetic flux lines once entering the lower surface of the upper ferrite 3a and the magnetic flux lines entering the lower surface of the lower ferrite 3b are each ferrite. It comes out to the top.

따라서 평형을 깨뜨리기 위해서는 상부 페라이트(3a)와 하부 페라이트(3b) 사이에서 자속선이 누설되어야 한다. 이를 위해 상부 페라이트(3a)와 하부 페라이트(3b) 사이에 투자율이 낮은 부도체 물질인 스페이서(4)를 넣어 도 3의 6과 같은 누설자속이 생성되도록 한다. 이때 도 3에서와 같이 하부 페라이트(3b)에는 자속선 5a, 5b, 6 등이 통과하지만 상부 페라이트(3a)에는 자속선 5a만 통과하게 되어 상하부 페라이트를 통과하는 자속선의 균형이 크게 깨뜨려지게 된다.Therefore, in order to break the equilibrium, a magnetic flux line must leak between the upper ferrite 3a and the lower ferrite 3b. To this end, a spacer 4, which is a non-conductivity material having a low permeability, is inserted between the upper ferrite 3a and the lower ferrite 3b to generate leakage flux as shown in FIG. At this time, as shown in FIG. 3, the magnetic flux lines 5a, 5b, and 6 pass through the lower ferrite 3b, but only the magnetic flux line 5a passes through the upper ferrite 3a, so that the balance of the magnetic flux lines passing through the upper and lower ferrites is greatly broken.

누설자속(6)은 일반적으로 스페이서(4)의 투자율에 반비례하고 스페이서의 길이(7)에 비례한다. 따라서 투자율이 낮고 길이가 길수록 좋으나 비투자율이 1이고 부도체인 길이(7)는 대략 코어의 지름 정도인 스페이서(4)를 삽입하면 충분한 감도를 얻을 수 있다. 더욱 감도를 높이기 위해서는 센스코일의 감은수를 늘리면 된다.The leakage magnetic flux 6 is generally inversely proportional to the permeability of the spacer 4 and is proportional to the length 7 of the spacer. Therefore, the lower the permeability and the longer the length, the better, but the specific permeability is 1 and the non-conductor length (7) is enough sensitivity can be obtained by inserting the spacer (4) approximately the diameter of the core. To increase the sensitivity, you can increase the number of turns of the sense coil.

도 4는 차폐된 와전류 탐침의 구조를 나타내고 있다. 이에 도시된 바와 같이, 제1센스코일(3a)이 감겨있는 상부 페라이트 코어(1a)와, 상기 제1센스코일(3a)의 끝단이 연속되어 제2센스코일(3b)로서 감겨있는 하부 페라이트 코어(1b)와, 상하부 페라이트 코어(1a, 1b)의 사이에 삽입 결합되어 드라이브 코일(2)이 감겨있는 부도체인 스페이서(4)와, 센스코일 및 드라이브 코일이 감겨있는 와전류 탐침을 삽입하여 측방향의 전자기파를 차폐시키는 전자기파 차폐물(11)과, 상기 하부 페라이트 코어(3b)의 저면을 노출시켜 측정하고자 하는 시료에 노출시키기 위한 통공이 형성되어 상기 차폐물(11)의 바닥판을 이루고, 차폐물(11)의 상부를 덮고 상기 센스코일의 단자 및 상기 드라이브 코일의 단자(13)가 형성된 테프론으로 이루어진 하하면 덮게(12)와, 상기 차폐물(11)의 내부에 채워져 상기 와전류 탐침을 고정시키는 몰딩수지(14)로 구성된다.4 shows the structure of a shielded eddy current probe. As shown therein, the upper ferrite core 1a on which the first sense coil 3a is wound and the lower ferrite core on which the end of the first sense coil 3a is continuously wound as the second sense coil 3b are wound. (1b) is inserted between the upper and lower ferrite cores (1a, 1b) and the spacer (4), which is a non-conductor in which the drive coil (2) is wound, and an eddy current probe in which the sense coil and the drive coil are wound, is inserted laterally. An electromagnetic wave shield 11 for shielding electromagnetic waves of the electromagnetic wave and a through hole for exposing the bottom surface of the lower ferrite core 3b to a sample to be measured to form a bottom plate of the shield 11, and a shield 11 A bottom cover 12 formed of a Teflon formed of a terminal of the sensor coil and a terminal 13 of the drive coil and a top portion of the shield coil 11 to secure the eddy current probe. It consists of a paper 14.

이와 같이 코어를 차폐시키게 되면 드라이브 코일(2)이 차폐물(11)에 와전류(9a와 9b)를 발생시키게 되며, 이 와전류(9a와 9b)가 제1센스코일 #1(1a)에 상부기전력(10a)과, 제2센스코일 #2(1b)에 하부 기전력(10b)을 각각 발생시키게 된다. 이 두 기전력의 차이가 신호에 영향을 미치게 되며 이러한 영향을 없애기 위해서는 우선 제1센스코일 #1(1a)과 제2센스코일 #2(1b)의 임피던스가 같고 스페이서(4)를 중심으로 상하대칭이 되는 구조가 되도록 탐침을 구성한 후, 차폐물도 스페이서(4)를 중심으로 상하대칭이 되도록 하여 두 센스코일에 발생된 부가 기전력 10a와 10b가 같은 값을 가져 서로 상쇄되도록 한다.When the core is shielded in this way, the drive coil 2 generates eddy currents 9a and 9b in the shield 11, and the eddy currents 9a and 9b are applied to the upper electromotive force (1) in the first sense coil # 1 (1a). 10a) and the lower electromotive force 10b are generated in the second sense coil # 2 (1b), respectively. The difference between the two electromotive forces affects the signal, and in order to eliminate the influence, first, the impedance of the first sense coil # 1 (1a) and the second sense coil # 2 (1b) has the same impedance, and is vertically symmetric about the spacer 4. After the probe is configured to be a structure, the shield is also vertically symmetrical around the spacer 4 so that the additional electromotive force 10a and 10b generated in the two sense coils have the same value and cancel each other out.

고감도 차동형 와전류 탐침을 소형으로 제작할 수 있으므로 LCD 패널 및 웨이퍼의 면적저항(비저항) 측정 시 분해능을 높일 수 있다.High-sensitivity differential eddy current probes can be manufactured in a compact form, enabling high resolution when measuring the area resistance (resistance) of LCD panels and wafers.

차폐물이 측정신호에 미치는 영향이 없으므로 와전류 탐침을 다발로 구성해 사용할 수 있다.Since the shield has no effect on the measurement signal, the eddy current probe can be used in bundles.

Claims

A drive coil for supplying a constant current externally to generate an eddy current to the sample,

First and second sense coils each consisting of a single coil which serves to measure the amount of eddy current generated in the sample;

An upper core wound around the first sense coil,

A lower core around which the second sense coil is wound;

A differential eddy current probe comprising a nonmagnetic insulator wound around the drive coil, the spacer core being inserted between the upper and lower cores.

The method of claim 1, wherein the eddy current probe

A differential eddy current probe comprising a spacer core having a larger diameter than the upper and lower cores is inserted, and the drive coil is wound around the spacer core so that the diameter of the drive coil is larger than that of the first and second sense coils. .

First and second sense coils for measuring the amount of eddy current generated in the sample, and upper and lower cores on which the first and second sense coils are wound;

A spacer core comprising a drive coil for generating an eddy current in a sample between the first and second sense coils, and a non-conductor wound around the drive coil and inserted into and coupled between the upper and lower cores;

A shield for inserting a core wound around the coils to shield electromagnetic waves;

The bottom surface of the shield is formed through the exposed hole of the lower core, the upper surface and the lower surface and the upper cover formed with the terminals of the sensor coil and the terminal of the drive coil;

Differential eddy current probe, characterized in that it comprises a molding resin filled in the shield.

4. The eddy current probe of claim 3, wherein the eddy current probe