KR20110134823A - Method for detecting shortage of roll-to-roll multi-layed printed circuit and apparatus thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method and an apparatus for detecting shortage of a roll-to-roll multilayered printed pattern are provided to detect the shortage of a multilayered printed pattern using the output of an eddy current sensor that senses conductive materials at the point of a shortage. CONSTITUTION: A method for detecting the shortage of a roll-to-roll multilayered printed pattern is as follows. Capacitance and eddy currents at a position of a multilayered printed pattern are successively measured(S102). The measured capacitance and eddy current are compared with the capacitance characteristic, which is measured both in a conductive layer and a non-conductive layer, and the eddy current characteristic, which is measured only in the conductive layer, and the shortage of the non-conductive layer region is determined(S106).

Description

롤투롤 다층 인쇄 패턴의 단락 검출 방법 및 장치{Method for detecting shortage of roll-to-roll multi-layed printed circuit and apparatus thereof}Method for detecting shortage of roll-to-roll multi-layed printed circuit and apparatus Technical

본 발명은 롤투롤 다층 인쇄 패턴의 단락 검출 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 정전용량 센서와 와전류 센서를 이용하여 실시간 비접촉으로 다층인쇄패턴의 단락을 검출하는 방법 및 그에 적합한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a short-circuit detection method and apparatus for a roll-to-roll multilayer printed pattern, and more particularly, to a method for detecting a short-circuit of a multi-layer printed pattern in real time and non-contact using a capacitive sensor and an eddy current sensor, and a device suitable therefor.

전자제품의 소형화 및 저전력화의 추세에 따라 인쇄기술을 이용하여 전자소자를 대량생산하는 롤투롤(roll to roll) 인쇄기술이 개발되고 있다.BACKGROUND With the trend of miniaturization and low power consumption of electronic products, roll-to-roll printing technology for mass production of electronic devices using printing technology has been developed.

이러한, 롤투롤 인쇄 시스템에서는 다층 인쇄 패턴의 단락 발생 여부를 실시간으로 측정하는 기술이 필요하다. In such a roll-to-roll printing system, a technique for measuring in real time whether or not a short circuit occurs in a multilayered printing pattern is required.

다층 인쇄 패턴의 단락을 측정하기 위해서, 종래에는 인쇄 공정이 완료된 후에 패턴 하나하나에 대해 단락 여부를 측정하는 방식을 쓰고 있었다.In order to measure the short circuit of a multilayer printing pattern, the conventional method of measuring the presence or absence of a short circuit for each pattern after the printing process is completed is used.

그러나 인쇄 공정이 완료된 후에 측정을 하게 되면, 인쇄공정시에 발생할 수 있는 단락에 대한 실시간 제어가 힘들고 불량 검출에 어려움이 있다.However, if the measurement is completed after the printing process is completed, it is difficult to control the short-circuit that may occur during the printing process and to detect defects.

따라서 롤투롤 다층 인쇄 패턴에 있어서 실시간 및 비접촉으로 단락 여부를 검출할 수 있는 방법의 필요성이 대두되었다.Therefore, there is a need for a method capable of detecting a short circuit in real time and non-contact in a roll-to-roll multilayer printing pattern.

본 발명의 목적은 정전용량 센서와 와전류 센서를 이용하여 다층 인쇄 패턴에서의 단락 여부를 실시간 및 비접촉으로 측정하는 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a method for measuring in real time and non-contact whether a short circuit occurs in a multilayer printed pattern using a capacitive sensor and an eddy current sensor.

본 발명의 다른 목적은 상기의 단락 측정 방법에 적합한 장치를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus suitable for the above short circuit measuring method.

본 발명에 따른 다층 인쇄 패턴의 단락 측정 방법은 전도층 및 비전도층을 포함하는 다층 인쇄 패턴상에서 발생하는 단락을 측정하는 방법에 있어서, (a) 다층 인쇄 패턴 상에서 단락의 발생여부를 측정하고자 하는 위치에서의 정전용량 및 와전류를 순차로 측정하는 단계; 및 (b) 전도층 및 비전도층 모두에서 측정되는 정전 용량의 특성 및 전도층에서만 측정되는 와전류의 특성을 이용하여 상기 측정 단계에서 측정된 정전 용량 및 와전류를 비교하여 비전도층이 도포된 영역에서의 단락 발생 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the short-circuit measurement method of the multi-layered printing pattern according to the present invention, a method for measuring a short circuit occurring on a multi-layered print pattern including a conductive layer and a non-conductive layer, comprising: Sequentially measuring the capacitance and the eddy current at the location; And (b) an area on which the non-conductive layer is applied by comparing the capacitance and the eddy current measured in the measuring step by using the characteristics of the capacitance measured in both the conductive layer and the non-conductive layer and the characteristics of the eddy current measured only in the conductive layer. And determining whether a short circuit occurs in.

여기서, 상기 단락 측정 방법은 (c) 단락발생시 이상 신호를 발생하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the short-circuit measuring method further includes (c) generating an abnormal signal when a short circuit occurs.

상기의 다른 목적을 달성하는 본 발명에 따른 다층 인쇄 패턴의 단락 검출 장치는 전도층 및 비전도층을 포함하는 다층 인쇄 패턴상에서 비전도층이 도포된 영역에서 발생하는 단락을 측정하는 장치에 있어서, In the short-circuit detection apparatus of the multilayer printing pattern according to the present invention to achieve the above another object, in the apparatus for measuring the short circuit occurring in the region where the non-conductive layer is applied on the multilayer printing pattern including the conductive layer and the non-conductive layer,

다층인쇄패턴이 형성된 웹을 이송시키는 롤; 상기 롤에 의해 상기 웹이 이송되는 동안 상기 롤과 상기 다층인쇄패턴 사이의 정전용량 및 와전류를 순차로 검출하는 정전용량 센서 및 와전류 센서; 및 상기 정전용량 센서 및 와전류 센서에 의해 측정된 측정값들을 비교하여 상기 다층 인쇄 패턴에서 발생한 단락을 검출하는 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A roll for transporting the web on which the multi-layered printing pattern is formed; A capacitive sensor and an eddy current sensor which sequentially detects capacitance and eddy current between the roll and the multi-layered printing pattern while the web is transported by the roll; And a data processing unit for comparing the measured values measured by the capacitive sensor and the eddy current sensor to detect a short circuit occurring in the multilayered printing pattern.

본 발명에 의하면 정전용량 센서와 와전류 센서를 이용하여 다층인쇄에서 발생할 수 있는 전도층과 비전도층 사이의 단락의 유무를 실시간 및 비접촉으로 검출할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the presence of a short circuit between the conductive layer and the non-conductive layer that may occur in multilayer printing using the capacitive sensor and the eddy current sensor can be detected in real time and non-contact.

도 1은 본 발명에 따른 단락 검출 방법을 보이는 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 단락 검출 장치의 구성을 보인다.
도 3은 정전용량 센서의 거리 측정 원리를 도시한다.
도 4는 와전류 센서의 거리 측정 원리를 도시한다.
도 5는 정전용량 센서 및 와전류 센서에 의한 측정 방법을 도식적으로 도시한다.
도 6은 다층 인쇄 시 발생되는 단락을 보이는 모식도이다.
도 7은 단락의 유무를 판별하는 방법을 도식적으로 도시한다.1 is a flowchart illustrating a short circuit detection method according to the present invention.
2 shows a configuration of a short circuit detection apparatus according to the present invention.
3 shows the principle of distance measurement of a capacitive sensor.
4 shows the distance measuring principle of the eddy current sensor.
5 schematically shows a measuring method with a capacitive sensor and an eddy current sensor.
6 is a schematic diagram showing a short circuit generated during multilayer printing.
7 schematically illustrates a method of determining the presence or absence of a short circuit.

이하, 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 단락 검출 방법을 보이는 흐름도로서, 소재를 연속적으로 이송시키는 롤투롤 시스템에서 다층 인쇄된 패턴에 대한 단락 여부를 측정하는 방법을 도시하고 있다.1 is a flow chart showing a short circuit detection method according to the present invention, which shows a method of measuring a short circuit for a multi-layer printed pattern in a roll-to-roll system for continuously transporting materials.

도 1을 참조하면, 먼저, 정전용량 센서와 와전류 센서에 의해 인쇄패턴에서 측정되는 시간 영역에 대한 전압 데이터 신호를 수집하여 저장한다.(s102)Referring to FIG. 1, first, a voltage data signal for a time domain measured in a printing pattern is collected and stored by a capacitive sensor and an eddy current sensor.

패턴의 전도성, 비전도성을 파악하기 위하여, 인쇄패턴에 대한 전압 데이터에 대해 정전용량과 와전류 센서의 값을 비교한다.(s104) 패턴이 전도층일 경우에는 정전용량 센서와 와전류 센서 모두에서 두 개의 센서의 거리와 웹 이송 속도에 따라 약간의 위상차를 보이며 전도층에 대한 측정값이 나온다. 반대로, 비전도층일 경우에는 전도와 비전도 모두 검출이 가능한 정전용량 센서에서만 반응이 보이고 와전류 센서에서는 센싱이 되질 않아 약간의 오차값만 나오게 된다. To determine the conductivity and non-conductivity of the pattern, the values of the capacitance and the eddy current sensor are compared with respect to the voltage data of the printed pattern. (S104) If the pattern is a conductive layer, two sensors, both the capacitive sensor and the eddy current sensor, are used. There is a slight phase difference depending on the distance and the web feed rate, and the measured value for the conductive layer is obtained. On the contrary, in the case of the non-conductive layer, only the capacitive sensor capable of detecting both conduction and non-conductivity reacts, and the eddy current sensor does not sense, resulting in only a slight error value.

전도층위에 비전도층을 인쇄하게 되면 비전도층에도 반응하는 정전용량 센서는 거리에 대한 데이터를 출력하게 되지만 와전류 센서는 출력값이 거의 나오지 않는다. 그렇지만, 단락이 생긴 부분에서는 와전류 센서가 전도성 물질을 감지하여 출력을 발생하게 된다. 이를 이용하면, 다층 인쇄 패턴에서의 단락의 유무를 파악할 수 있다. (s106)When the nonconductive layer is printed on the conductive layer, the capacitive sensor that responds to the nonconductive layer outputs data on the distance, but the eddy current sensor produces little output. However, where the short circuit occurs, the eddy current sensor detects the conductive material and generates an output. By using this, it is possible to grasp the presence or absence of a short circuit in the multilayered printing pattern. (s106)

단락의 유무가 판별되면 이상신호를 출력한다. (s108)If the presence or absence of a short circuit is determined, an error signal is output. (s108)

도 2는 본 발명에 따른 단락 검출 장치의 구성을 보인다. 도 2에 도시된 장치에 있어서, 다층인쇄패턴이 형성된 웹은 롤에 의해 일 방향으로 이송된다. 2 shows a configuration of a short circuit detection apparatus according to the present invention. In the apparatus shown in Fig. 2, the web on which the multi-layer print pattern is formed is conveyed in one direction by a roll.

정전용량 센서(202) 및 와전류 센서(204)는 다층 인쇄 패턴의 위쪽에서 상하 좌우로 이동 가능하도록 설치된다. 정전용량 센서(202) 및 와전류 센서(204)는 다층인쇄 패턴(206)과 롤(210) 사이의 정전용량 및 와전류를 각각 측정한다. 데이터 처리부(미도시)는 정전용량 센서(202) 및 와전류 센서(204)에 의해 측정된 측정값들을 비교함에 의해 다층인쇄패턴(206)에서의 단락의 발생 여부를 측정한다.The capacitive sensor 202 and the eddy current sensor 204 are provided to be movable up, down, left and right from the upper side of the multilayer printing pattern. The capacitive sensor 202 and the eddy current sensor 204 respectively measure the capacitance and the eddy current between the multilayer printed pattern 206 and the roll 210. The data processor (not shown) compares the measured values measured by the capacitive sensor 202 and the eddy current sensor 204 to determine whether a short circuit occurs in the multilayered print pattern 206.

도 3은 정전용량 센서의 거리 측정 원리를 도시한다. 정전 용량 센서는 정전 용량 센서로부터 웹 표면까지의 정전용량(c)를 측정하여 그 값에 대한 전압 값을 출력한다. 정전용량 센서로서는 Lion 사의 c23-c모델을 사용하였고, 이 센서는 125um~375um사이의 250um 범위에서 선형성을 보이며 전압 값은 -10~10V로 출력이 되도록 설정을 하였다.3 shows the principle of distance measurement of a capacitive sensor. The capacitive sensor measures the capacitance c from the capacitive sensor to the web surface and outputs a voltage value for that value. As capacitive sensor, Lion's c23-c model was used, and this sensor was set to show linearity in the range of 250um between 125um and 375um and the voltage value was output as -10 ~ 10V.

출력 값은 전압(V)으로 나오고 원리는 다음과 같다.The output value is expressed as voltage (V) and the principle is as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

이 센서에서의 분해능은 다음과 같다.The resolution of this sensor is as follows.

Figure pat00005
Figure pat00005

도 4는 와전류 센서의 거리 측정 원리를 도시한다. 와전류 센서는 센싱 코일(L1)에 고주파의 전류를 흘러 보낼 때 발생하는 고주파 자기장을 이용하여 센서와 측정 대상물과의 거리를 측정하는 센서로서 금속에만 반응한다. 고주파 발진회로에 의해 형성된 자속 내에 금속 물체가 있으면 물체의 표면에 등가 인덕턴스(L2)와 등가저항(R2)이 형성되고 역기전력이 발생한다. 역기전력을 e, 그리고 자속을 Φ라 하면 다음과 같이 표현이 가능하다.

Figure pat00006
4 shows the distance measuring principle of the eddy current sensor. The eddy current sensor responds only to metal as a sensor for measuring the distance between the sensor and the measurement object using a high frequency magnetic field generated when a high frequency current flows through the sensing coil L1. If a metal object is present in the magnetic flux formed by the high frequency oscillation circuit, an equivalent inductance L2 and an equivalent resistance R2 are formed on the surface of the object, and counter electromotive force is generated. If the counter electromotive force is e and the magnetic flux is Φ, it can be expressed as follows.
Figure pat00006

e가 음의 값을 갖는 이유는 역자속이 발생하여 센서 측 코일의 전력 손실을 발생시키기 때문이다. 따라서 모재 표면위에는 Φ1과 반대방향으로 자속 Φ2가 발생해 발진회로 측의 전력손실로 되어 발진회로의 진폭전압의 변화로 나타난다.The reason why e has a negative value is that inverse magnetic flux is generated to generate power loss of the coil on the sensor side. Therefore, on the surface of the base material, magnetic flux Φ2 occurs in the opposite direction to Φ1, resulting in power loss on the oscillator circuit side, resulting in a change in the amplitude voltage of the oscillator circuit.

도 5는 정전용량 센서 및 와전류 센서에 의한 측정 방법을 도식적으로 도시한다. 같은 위치를 측정하여야 하기 때문에 웹의 진행방향으로 정전용량 센서(202)와 와전류 센서(204)를 앞뒤로 배치하였다. 이에 따라, 와전류 센서(202)와 정전용량 센서(204)는 일정한 위상차를 가지고 출력값을 발생시키게 된다.5 schematically shows a measuring method with a capacitive sensor and an eddy current sensor. Since the same position should be measured, the capacitive sensor 202 and the eddy current sensor 204 are arranged back and forth in the advancing direction of the web. Accordingly, the eddy current sensor 202 and the capacitive sensor 204 generate an output value with a constant phase difference.

도 6은 다층 인쇄 시 발생되는 단락을 보이는 모식도이다. 도 6에 도시된 바와 같이 비전도층 아래에 전도층이 전부 들어가지 않게 될 경우 즉, 단락이 발생한 경우 단락 부분에서는 두 개의 센서가 동시에 반응을 하게 되는데 이점을 이용하여 다층 인쇄 시 발생하는 단락의 유무를 파악할 수 있다.6 is a schematic diagram showing a short circuit generated during multilayer printing. As shown in FIG. 6, when the conductive layer does not enter all of the non-conductive layer, that is, when a short circuit occurs, the two sensors react simultaneously at the short circuit part. You can determine the presence or absence.

도 7은 단락의 유무를 판별하는 방법을 도식적으로 도시하는 것으로서, 도 6에 도시된 예에 적용된 것을 도시한다. 패턴이 전도층이 도포된 영역일 경우, 도 7의 상측에 도시된 바와 같이, 센서의 특성상 정전용량 센서(202)와 와전류 센서(204) 모두에서 두 개의 센서의 거리와 웹 이송 속도에 따라 약간의 위상차를 보이며 전도층에 대한 측정값들이 발생한다. 만약 비전도층이 도포된 영역일 경우에는, 도 7의 가운데에서 도시되는 바와 같이, 전도층과 비전도층 모두 검출이 가능한 정전용량 센서에서만 반응이 보이고 와전류 센서에서는 약간의 오차값만 나오게 된다. FIG. 7 schematically shows a method of determining the presence or absence of a short circuit, which is applied to the example shown in FIG. When the pattern is a region coated with a conductive layer, as shown in the upper side of FIG. 7, the characteristics of the sensor are slightly changed depending on the distance and web feed speed of the two sensors in both the capacitive sensor 202 and the eddy current sensor 204. The phase difference of the measured values for the conductive layer occurs. In the case where the non-conductive layer is coated, as shown in the center of FIG. 7, only the capacitive sensor capable of detecting both the conductive layer and the non-conductive layer reacts, and only a slight error occurs in the eddy current sensor.

전도층위에 비전도층을 인쇄하게 되면 비전도층에도 반응하는 정전용량 센서(202)는 두께에 대한 데이터를 출력하게 되지만 와전류 센서(204)는 출력값이 나오지 않는다. 그렇지만, 단락이 생긴 부분에서 와전류 센서(204)가 전도성 물질을 감지하여 출력값을 내게 된다. 도 7의 하측에 도시된 와전류 패턴을 참조하여 이러한 내용을 확인할 수 있다. 본 발명은 이를 이용하여 다층 인쇄 패턴에서의 단락의 유무를 파악한다.
When the non-conductive layer is printed on the conductive layer, the capacitive sensor 202 responding to the non-conductive layer outputs data on the thickness, but the eddy current sensor 204 does not output an output value. However, at the portion where the short circuit occurs, the eddy current sensor 204 detects the conductive material and gives an output value. This can be confirmed with reference to the eddy current pattern shown at the bottom of FIG. 7. The present invention uses this to grasp the presence or absence of a short circuit in a multilayer printed pattern.

Claims (2)

전도층 및 비전도층을 포함하는 다층 인쇄 패턴상에서 발생하는 단락을 측정하는 방법에 있어서
(a) 다층 인쇄 패턴 상에서 단락의 발생여부를 측정하고자 하는 위치에서의 정전용량 및 와전류를 순차로 측정하는 단계; 및
(b) 전도층 및 비전도층 모두에서 측정되는 정전 용량의 특성 및 전도층에서만 측정되는 와전류의 특성을 이용하여 상기 측정 단계에서 측정된 정전 용량 및 와전류를 비교하여 비전도층이 도포된 영역에서의 단락 발생 여부를 판단하는 단계를 포함하는 다층 인쇄패턴의 단락 측정 방법.In a method for measuring a short circuit occurring on a multilayer printed pattern comprising a conductive layer and a nonconductive layer
(a) sequentially measuring the capacitance and the eddy current at the position where the short circuit is to be measured on the multilayer printed pattern; And
(b) By comparing the capacitance and the eddy current measured in the measuring step by using the characteristics of the capacitance measured in both the conductive layer and the non-conductive layer and the eddy current measured only in the conductive layer, A short measuring method of a multilayer printed pattern comprising the step of determining whether a short occurs. 전도층 및 비전도층을 포함하는 다층 인쇄 패턴상에서 발생하는 단락을 측정하는 장치에 있어서
다층인쇄패턴이 형성된 웹을 이송시키는 롤;
상기 롤에 의해 상기 웹이 이송되는 동안 상기 롤과 상기 다층인쇄패턴 사이의 정전용량 및 와전류를 순차로 검출하는 정전용량 센서 및 와전류 센서; 및
상기 정전용량 센서 및 와전류 센서에 의해 측정된 측정값들을 비교하여 상기 다층 인쇄 패턴에서 비전도층이 도포된 영역에서 발생한 단락을 검출하는 데이터 처리부를 포함하는 다층 인쇄 패턴의 단락 측정 장치.In a device for measuring a short circuit occurring on a multi-layer printed pattern comprising a conductive layer and a non-conductive layer
A roll for transporting the web on which the multi-layered printing pattern is formed;
A capacitive sensor and an eddy current sensor which sequentially detects capacitance and eddy current between the roll and the multi-layered printing pattern while the web is transported by the roll; And
And a data processor configured to compare the measured values measured by the capacitive sensor and the eddy current sensor to detect a short circuit occurring in a region where the non-conductive layer is applied in the multilayer printed pattern.
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CN115326921A (en) * 2022-10-14 2022-11-11 中国石油大学(华东) Double-frequency single-phase-locking double-mode detection device and detection method based on double-layer coil

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