KR20210132515A - 나선 이동형 비파괴검사장치 - Google Patents

Abstract

평판 타입의 검사대상(예를 들어, 디스플레이 패널, PCB, DCB, DBC 등)을 고정하는 스테이지(Stage)를 회전시키고, 프로브(Probe)를 일정한 속도로 한 방향으로만 이송시켜 검사대상의 스캔 영상을 취득할 수 있도록 한 나선 이동형 비파괴검사장치에 관한 것으로서, 평판 타입의 검사대상이 안착되는 스테이지, 스테이지의 하부에 구비되어 스테이지를 회전시키는 턴테이블, 턴테이블의 회전 및 회전속도를 조절하는 스테이지 구동부, 스테이지에 안착된 검사대상을 비파괴방식으로 스캔하는 프로브 유닛, 프로브 유닛을 이송시키는 프로브 유닛 구동부를 포함하고, 스테이지(Stage)를 회전시키면서 프로브(Probe)를 일정한 속도로 한 방향으로만 이동시켜 검사대상을 검사한다.

Description

나선 이동형 비파괴검사장치{Spiral mobile non-destructive inspection device}

본 발명은 나선 이동형 비파괴검사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 평판 타입의 검사대상(예를 들어, 디스플레이 패널, PCB, DCB, DBC 등)을 고정하는 스테이지(Stage)를 회전시키고, 프로브(Probe)를 일정한 속도로 한 방향으로만 이송시켜 검사대상의 스캔 영상을 취득할 수 있도록 한 나선 이동형 비파괴검사장치에 관한 것이다.

평판 타입의 검사대상(예를 들어, 디스플레이 패널, PCB, DCB, DBC 등)이 결함을 검사하는 방식은 다양하다.

예를 들어, 평판타입 패널은 제작 시 다양한 형태의 결함이 발생할 수 있으며, 이와 같은 평판 패널의 이물이나 번짐(얼룩) 및 표면 흠집, 기포 등과 같은 결함은 제품 성능에 악영향을 끼치므로 사전검사를 통해 철저히 검출 및 제거되어야 한다.

평판 패널 검사 방법은 일반적으로 육안으로 이물 등을 찾아내는 매크로(Macro) 검사 방법과 현미경을 이용하여 불량 상태를 세밀하게 찾아내는 마이크로(Micro) 검사 방법을 주로 이용한다.

그러나 육안 검사는 정밀성이 떨어지고, 현미경 검사는 검사 시간이 많이 소요되는 단점이 있어, 새로운 검사 방법들이 제안되고 있다.

새로운 검사 방법으로서, 카메라와 같은 비전 장치를 이용하거나 초음파를 이용하는 비파괴검사가 등장하였다.

비전 카메라를 이용하는 방식은 평판 디스플레이 패널의 외부 검사는 가능하나 내부의 결함을 검사하는 데 제약이 있다.

따라서 근래에는 평판 패널을 검사하는 방법으로, 초음파 프로브를 이용하는 방식을 많이 사용한다.

초음파를 이용하여 평판 패널을 비파괴 방식으로 검사하는 방식은, 검사 대상에 물을 흘려주고, 초음파 프로브인 트랜스듀서를 이용하여 물이 흐르는 검사 대상에 초음파를 발신하고, 검사 대상의 밀도 차에 의해 반사된 신호를 기포 검출 신호로 검출한 후, 영상 처리기를 통해 검출된 기포 검출 신호를 영상으로 변환하여 표출하는 방식을 이용한다.

첨부한 도면 도 1은 프로브를 이용하여 검사대상을 비파괴방식으로 검사하는 종래 비파괴검사 장치(10)의 사시 도이다.

비파괴검사 장치(10)는 지지대(11)의 상부에 검사대상을 올려놓는 스테이지(12)가 장착되고, 검사대상이 올려진 스테이지(12)의 상부로 검사장치인 프로브 유닛(13)이 이동을 하면서 검사대상 전체 면적을 스캔하여 스캔 영상을 취득한다. 이후 취득한 스캔 영상은 분석하는 분석기를 이용하여 검사대상의 결함 유무를 판정한다.

이때, 프로브 유닛(13)은 복수로 구현될 수 있으며, 도 2에 도시한 바와 같이, 지그재그 스캔 방식 또는 다양한 스캔 경로를 통해 검사대상(20)의 전체 면적을 스캔하는 방식으로 검사 영상을 취득한다. 여기서 프로브 유닛(13)은 프로브와 비파괴검사를 위한 매개물질, 전장배선 등을 포함하여 구현된다.

생산성 향상을 위해 프로브 유닛(13)은 급속도(10 - 15Hz)로 움직이면서 스캔하는 방식으로 검사대상(20)의 스캔 영상을 취득하게 되는 데, 이때, 검사영역의 양끝단에서 급정지를 하게 되므로 프로브 유닛의 움직임 관련한 진동이 발생하고, 양끝단에서 급정지를 함으로써 기구적인 손상 등 다양한 문제를 유발한다.

스캔 방식이 지그재그 방이거나 크랭크 방식일 경우, 검사영역의 양끝단에서 신속하게 정지해야 하므로, 끝 단에서 진동이 발생하고 급정지로 인해 기구적인 손상이 발생한다.

한편, 평판 패널과 같은 검사대상을 비파괴방식으로 검사하는 종래의 또 다른 장치가 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 2> 에 개시되어 있다.

<특허문헌 1> 은 페이즈드 어레이에서 일정 방향으로 초음파 빔을 형성하면서, 구동시키는 소자를 전자 주사시켜 간다. 이 리니어 스캔법을 이용할 경우, 어레이 프로브의 채널 수가 많을수록, 얻어지는 리니어 스캔 결과의 깊이 방향 화상의 면적이 넓어, 더욱 명료한 평가를 할 수 있게 된다. 특히, 프로브 설치 위치의 제한 등으로부터 소자 수가 적은 어레이 프로브를 이용해야만 하는 경우는, 평가에

충분한 면적의 리니어 스캔 결과가 얻어지지 않을 수 있기 때문에, 어레이 프로브를 중심으로 해서 빔을 부채꼴 형상으로 주사하는 섹터 스캔으로 운용하여, 광범위한 리니어 스캔을 구현한다.

<특허문헌 2> 는 PDP 패널의 상판 글라스에 형성된 유전체의 균일성이나 품질을 검사하기 위해 정전용량을 측정하는 비접촉식 정전용량 근접센서 프로브에 의한 비파괴검사를 통해 넓은 영역에 걸쳐 유전체의 도포상태나 품질을 검사할 수 있으며, 비파괴검사로 인해 검사 후 제품을 사용할 수 있어 수율을 향상시킬 수 있고, 전수검사를 통해 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

그러나 상기와 같은 종래 방식도 프로브를 지그재그 스캔 방식 또는 크랭크 스캔 방식 등으로 동작시켜 검사대상을 스캔하는 방식으로 검사를 수행하기 때문에, 검사영역의 양단이나 모서리에서 급격하게 프로브를 정지시키고, 다시 프로브를 동작시키는 방식이므로, 양단이나 모서리에서 급격한 프로브의 정지에 의해 진동이 발생하고, 급정지를 위해 기구물에 외력이 가해져야 하므로 기구의 손상이 발생하는 단점이 있다.

대한민국 공개특허 10-2019-0022352(2019.03.06. 공개)(리니어 스캔 초음파 탐상 장치 및 리니어 스캔 초음파 탐상 방법) 대한민국 공개특허 10-2004-0029194(2004.04.06. 공개)(PDP 패널의 유전체 검사장치)

따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 평판 패널 비파괴검사 장치 및 종래 기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 평판 타입의 검사대상(디스플레이 패널, PCB, DCB, DBC 등)을 고정하는 스테이지(Stage)를 회전시키고, 프로브(Probe)를 일정한 속도로 한 방향으로만 이송시켜 검사대상의 스캔 영상을 취득할 수 있도록 한 나선 이동형 비파괴검사장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "나선 이동형 비파괴검사장치"는,

검사대상이 안착되는 스테이지;

상기 스테이지의 하부에 구비되어 상기 스테이지를 회전시키는 턴테이블;

상기 턴테이블의 회전 및 회전속도를 조절하는 스테이지 구동부;

상기 스테이지에 안착된 검사대상을 비파괴방식으로 스캔하는 프로브 유닛;

상기 프로브 유닛의 이송을 조절하는 프로브 유닛 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 스테이지 구동부는 상기 프로브 유닛의 위치에 따라 스테이지의 회전 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 스테이지 구동부는 상기 프로브 유닛이 회전 중심으로부터 가장 먼 곳에 위치하면 설정된 최고 속도로 스테이지의 회전 속도를 조절하고, 상기 프로브 유닛이 회전 중심에 가장 근접한 곳에 위치하면 설정된 최저 속도로 스테이지의 회전 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 스테이지 구동부는 상기 프로브 유닛이 상기 회전 중심의 가장 외곽에서 회전 중심으로 이동하면 상기 스테이지의 회전 속도를 프로브 유닛의 이동량에 비례적으로 낮추는 것을 특징으로 한다.

상기에서 프로브 유닛 구동부는 프로브 유닛을 상기 스테이지의 일 방향 끝단에 위치시키고, 스캔이 시작되면 상기 프로브 유닛을 회전 중심으로 직선 이동시키는 것을 특징으로 한다.

상기에서 프로브 유닛 구동부는 복수의 프로브 유닛을 상기 스테이지의 양단에 각각 위치시키고, 스캔이 시작되면 상기 복수의 프로브 유닛을 동시에 회전 중심으로 각각 직선 이동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 평판 타입의 검사대상을 고정하는 스테이지(Stage)를 회전시키고, 프로브(Probe)를 일정한 속도로 한 방향으로만 이송시켜 검사대상의 스캔 영상을 취득함으로써, 프로브가 스테이지의 검사영역 양단에서 급속하게 정지함으로써 유발되는 진동을 억제하고, 기구적인 손상을 방지하여, 비파괴검사장비의 수명 연장을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 기존 평판 패널을 비파괴검사 방식으로 검사하는 비파괴검사 장치의 사시도,
도 2는 기존 비파괴검사에 적용된 프로브 유닛의 스캔 방식 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 나선 이동형 비파괴검사장치의 사시도,
도 4는 본 발명에 적용된 프로브 유닛의 스캔 방식 제1 실시 예도,
도 5는 본 발명에 적용된 프로브 유닛의 스캔 방식 제2 실시 예도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 나선 이동형 비파괴검사장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 나선 이동형 비파괴검사장치(100)의 사시도이다.

검사대상이 안착되는 스테이지(103)의 하부에는 상기 스테이지(103)를 회전시키는 턴테이블(102)이 구비된다.

상기 턴테이블(102)의 하부에는 상기 턴테이블(102)을 장착하고, 상기 턴테이블(102)을 회전시키기 위한 다양한 기구물이 장착된 스테이지 구동부(101)가 마련된다. 여기서 스테이지 구동부(101)는 모터, 상기 모터에서 발생한 구동력을 상기 턴테이블(102)에 전달하기 위한 모터 축, 상기 모터의 회전속도를 검출하기 위한 인코더(encoder), 프로브 유닛(104)의 위치에 따라 상기 모터의 회전 속도를 조절하기 위한 모터 구동부 등을 포함할 수 있다.

이러한 스테이지 구동부(101)는 상기 턴테이블(102)의 회전 및 회전속도를 조절하여 스테이지(103)의 회전 속도를 조절한다.

상기 스테이지(103)의 상부에는 상기 스테이지(103)에 안착된 평판타입 검사대상을 비파괴방식으로 스캔하여 검사 영상을 획득하는 프로브 유닛(104)이 구비된다. 상기 프로브 유닛(104)은 단일 또는 복수로 구현될 수 있다.

이러한 프로브 유닛(104)은 스캔 장치가 내장된 프로브, 비파괴검사를 위한 매개물질, 전장배선 등이 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 나선 이동형 비파괴검사장치(100)는 상기 프로브 유닛(104)을 이송시키는 프로브 유닛 구동부(105)가 구비된다. 프로브 유닛 구동부(105)의 설치 위치는 어디에 구현되어도 무방하나, 가능하면 상기 프로브 유닛(104)과 근접하게 설치되어 프로브 유닛(104)을 구동시키는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 나선 이동형 비파괴검사장치(100)의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 검사대상이 안착되는 스테이지(103)의 위에 평판타입의 검사대상이 안착된 상태에서, 비파괴검사가 시작되면, 스테이지 구동부(101)는 최초 설정된 속도로 턴테이블(102)을 구동시켜 스테이지(103)를 회전시킨다.

여기서 검사 초기에는 프로브 유닛(104)이 스테이지(104)의 최외각 즉, 회전 중심으로부터 가장 먼 곳에 위치한 것으로 가정한다.

이후 검사가 진행되면 상기 스테이지 구동부(101)는 상기 프로브 유닛(104)의 위치에 따라 스테이지(103)의 회전 속도를 조절한다.

즉, 스테이지 구동부(101)는 상기 프로브 유닛(104)이 회전 중심으로부터 가장 먼 곳에 위치하면 설정된 최고 속도로 스테이지(103)의 회전 속도를 조절하고, 상기 프로브 유닛(104)이 회전 중심에 가장 근접한 곳에 위치하면 설정된 최저 속도로 스테이지(103)의 회전 속도를 조절한다.

다시 말해, 상기 스테이지 구동부(101)는 상기 프로브 유닛(104)이 상기 회전 중심의 가장 외곽에서 회전 중심으로 이동하면 상기 스테이지(103)의 회전 속도를 프로브 유닛(104)의 이동량에 비례적으로 낮춘다. 즉, 프로브 유닛(104)이 회전 중심으로부터 가장 먼 곳에 위치하면 스테이지(103)의 회전 속도가 최고가 되고, 프로브 유닛(104)이 회전 중심으로 이동을 시작하면 그 이동량에 비례하여 스테이지(103)의 회전 속도를 점진적으로 낮추게 되는 것이다.

이렇게 스테이지(103)의 회전 속도를 프로브 유닛(104)의 이동량에 비례하여 조절함으로써, 프로브 유닛(104)이 스캔하는 검사대상의 면적과 검사 시간이 항상 동일하면서 유지한다.

한편, 프로브 유닛 구동부(105)는 스캔이 시작되면 프로브 유닛(104)을 회전 중심으로 직선 이동시키게 된다. 즉, 직선 방향으로만 프로브 유닛(104)을 이동시킨다.

여기서 프로브 유닛(104)은 프로브 유닛을 스테이지(103)의 최외각 한쪽에 위치시키고 스테이지(104)의 최외각부터 회전 중심으로 이동하면서 검사대상을 스캔하거나, 복수의 프로브 유닛을 스테이지(104)의 양단에 각각 위치시키고, 스테이지(104)의 양단에서 회전 중심으로 각각 이동하면서 검사대상을 스캔할 수 있다.

도 4는 프로브 유닛(104)을 한쪽에 설치한 후 회전 중심으로 이동하면서 스캔하는 검사 방식의 예시이다. 여기서 프로브 유닛(104)은 단수의 프로브 유닛으로 이루어질 수 있다. 단일의 프로브 유닛을 이용하여 검사를 진행해도 무방하나, 복수의 프로브 유닛을 일정 간격으로 배치하고 검사를 진행하면 검사 시간을 획기적으로 단축할 수 있는 장점이 있다. 본 발명에서는 복수의 프로브 유닛이 일정 간격으로 배치되어 검사를 하는 것으로 가정한다.

검사 초기에 프로브 유닛(104)을 상기 스테이지(103)의 일 방향 끝단에 위치시키고, 스캔이 시작되면 상기 프로브 유닛(104)을 회전 중심으로 직선 이동시키면서 검사 대상을 스캔하여 스캔 영상을 획득한다.

여기서 프로브 유닛 구동부(105)는 상기 스테이지(103)의 이동 속도와는 무관하게 항상 일정한 속도로 프로브 유닛(104)을 직선 이동시킨다.

도 5는 복수의 프로브 유닛(104)(106)을 스테이지(103)를 중심으로 양단에 각각 설치한 후 회전 중심으로 복수의 프로브 유닛(104)(106)을 동시에 이동하면서 스캔하는 검사 방식의 예시이다.

검사 초기에 복수의 프로브 유닛(104)(106)을 상기 스테이지(103)의 양단에 각각 위치시키고, 스캔이 시작되면 상기 복수의 프로브 유닛(104)(106)을 동시에 일정 속도로 회전 중심으로 각각 직선 이동시키면서 검사 대상을 스캔하여 스캔 영상을 획득한다.

이와 같이 본 발명은 검사대상이 안착되는 스테이지를 나선 이동형으로 회전시키되, 프로브 유닛의 위치에 따라 속도를 가변시키고, 프로브 유닛을 일정한 속도로 직선 이동시킴으로써, 프로브 유닛이 급정지할 필요가 없어 프로브 유닛에 발생하는 진동을 억제할 수 있으며, 아울러 프로브 유닛을 직선 한 방향으로만 이동시키면 되므로 기존과 같이 프로브 유닛의 급격한 정지 및 이송에 따른 기구물의 충격이 전혀 발생하지 않아, 프로브 유닛의 수명 연장을 도모할 수 있게 되는 것이다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

100: 나선 이동형 비파괴검사장치
101: 스테이지 구동부
102: 턴테이블
103: 스테이지
104, 106: 프로브 유닛
105: 프로브 유닛 구동부

Claims (6)

1. 평판 타입의 검사대상이 안착되는 스테이지;
   상기 스테이지의 하부에 구비되어 상기 스테이지를 회전시키는 턴테이블;
   상기 턴테이블의 회전 및 회전속도를 조절하는 스테이지 구동부;
   상기 스테이지에 안착된 검사대상을 비파괴방식으로 스캔하는 프로브 유닛;
   상기 프로브 유닛을 이송시키는 프로브 유닛 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나선 이동형 비파괴검사장치.
   
2. 청구항 1에서, 상기 스테이지 구동부는 상기 프로브 유닛의 위치에 따라 스테이지의 회전 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 나선 이동형 비파괴검사장치.
   
3. 청구항 1에서, 상기 스테이지 구동부는 상기 프로브 유닛이 회전 중심으로부터 가장 먼 곳에 위치하면 설정된 최고 속도로 스테이지의 회전 속도를 조절하고, 상기 프로브 유닛이 회전 중심에 가장 근접한 곳에 위치하면 설정된 최저 속도로 스테이지의 회전 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 나선 이동형 비파괴검사장치.
   
4. 청구항 1에서, 상기 스테이지 구동부는 상기 프로브 유닛이 상기 회전 중심으로 이동할 때 상기 스테이지의 회전 속도를 프로브 유닛의 이동량에 비례적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 나선 이동형 비파괴검사장치.
   
5. 청구항 1에서, 상기 프로브 유닛 구동부는 프로브 유닛을 상기 스테이지의 일 방향 끝단에 위치시키고, 스캔이 시작되면 상기 프로브 유닛을 회전 중심으로 직선 이동시키는 것을 특징으로 하는 나선 이동형 비파괴검사장치.
   
6. 청구항 1에서, 상기 프로브 유닛 구동부는 프로브 유닛을 상기 스테이지의 양단에 각각 위치시키고, 스캔이 시작되면 상기 스테이지의 양단에 각각 위치한 프로브 유닛을 동시에 회전 중심으로 직선 이동시키는 것을 특징으로 하는 나선 이동형 비파괴검사장치.
   
   
   
   
   

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