JP2013152109A

JP2013152109A - 絶縁検査装置及び絶縁検査方法

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Publication number: JP2013152109A
Application number: JP2012012167A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kasai; 淳笠井
Original assignee: Nidec Read Corp
Current assignee: Nidec Read Corp
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2013-08-08
Anticipated expiration: 2032-01-24
Also published as: CN103217611A; KR101430040B1; KR20130086303A; JP5899961B2; CN103217611B

Abstract

【課題】タッチパネルのような検査物の表面に形成される複数の配線間の絶縁検査を行う絶縁検査装置及びこの絶縁検査方法の提供。
【解決手段】検査物に形成される複数の配線同士の絶縁検査を行う非接触式の絶縁検査装置において、検査対象となる配線同士が高抵抗値（例えば、数ＭΩの抵抗値）を有する絶縁不良が生じているような配線間の絶縁検査を行うために、電源手段２から配線ＴＡ、ＴＢ間に非接触式の第一給電部３及び第ニの給電部４を介して、二以上の異なる周波数の電力を印加する。測定電極５からの電器信号に基き、各々の周波数での配線間のインピーダンスを算出手段６で算出し、これらのインピーダンスを算出し、これらのインピーダンスを基に、配線間の絶縁状態を判定手段８により判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、タッチパネルのような検査物の表面に形成される複数の配線間の絶縁検査を行う絶縁検査装置及びこの絶縁検査方法に関し、より詳しくは、非接触の供給電極及び検出電極を用いることにより検査物を傷つけることなく、検査物上に形成される配線間の絶縁検査を行うことのできる絶縁検査装置及びその方法に関する。

従来、タッチパネル（又は、タッチスクリーンやタッチ画面）と呼ばれるITO膜上に形成されるx軸方向及びｙ軸方向に形成されるマトリクス状に配置される配線を有する検査対象物は、ｘ軸方向とｙ軸方向に配置される夫々の配線に夫々接触子（針状の導通プローブ）を接触させて、各配線の導通と隣接する配線との短絡の検査が実施されていた。

しかしながら、このように接触子を各配線に接触させて検査を実施する方法では、ITO膜に形成される配線と接触子に安定性がなく、酸化膜による接触抵抗の不安定性から電気的特性が正確に測定できない問題を有していた。また、接触子が検査対象の配線と圧接されることになるため、配線に接触子が触れることによる打痕が形成される問題を有していた。

このような問題を解決するために、特許文献１に開示されるような非接触式の検査方法が提案されている。この特許文献１に開示される技術では、検査物を載置する載置部に配置するベース電極を準備し、このベース電極と検査対象の配線との静電容量と、ベース電極と検査対象以外の配線との静電容量とを利用して、検査対象の配線の絶縁の検査を実施している。

この特許文献１に開示される技術では、検査物を配置するベース電極との静電容量を検査しなければならないため、配線の大きさに応じたベース電極やこのベース電極との静電容量を検出しなければならない構成を具備させなければならず、装置の簡素化や簡略化を図ることができなかった。

また、特許文献１にも記載されているが、配線間の絶縁検査では、検査対象となる配線同士が高抵抗値（例えば、数ＭΩの抵抗値）を有する絶縁不良が生じている場合には、この絶縁不良を検出することができないという問題がある。これは、配線間の電気容量が極めて小さい静電容量値（例えば、数ｐＦの静電容量値）であるため、絶縁不良箇所のインピーダンスが測定誤差にしか検出できないという問題である。

特開２０００−３３８１６８号公報

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、簡略化した構成を有するとともに、高抵抗値の絶縁不良であっても絶縁不良を検出することができる絶縁検査装置及びその方法を提案するものである。

請求項１記載の発明は、検査物に形成される複数の配線同士の絶縁検査を行う絶縁検査装置であって、検査対象となる配線間の絶縁検査を行うために、所定周波数の電力を印加する電源手段と、前記配線間に前記電力を供給するために、該配線間の一方の配線に非接触で配置される第一給電部と、前記配線間に前記電力を供給するために、該配線間の他方の配線に非接触で配置される第二給電部と、前記一方の配線又は前記他方の配線の電気信号を検出するために、該一方の配線又は該他方の配線に非接触で配置される測定電極部と、前記測定電極部からの電気信号を基に、前記配線間のインピーダンスを算出する算出手段と、前記電源手段へ所定周波数の電力を供給するよう促すとともに、前記算出手段へ前記所定周波数の電力が印加された際のインピーダンスを算出するよう促す制御手段と、前記制御手段へ少なくとも二つ以上の異なる所定周波数の電力を供給した際のインピーダンスを算出するよう促すとともに、前記二つ以上の算出されるインピーダンスから前記配線間の絶縁の良否を判定する判定手段を備えることを特徴とする絶縁検査装置を提供する。
請求項２記載の発明は、前記判定手段は、二以上の算出されるインピーダンスの前記周波数に応じる変位量を算出し、当該変位量に応じて良否を判定することを特徴とする請求項１記載の絶縁検査装置を提供する。
請求項３記載の発明は、検査物に形成される複数の配線同士の絶縁検査を行う絶縁検査方法であって、検査対象の配線間を形成する一方の配線と他方の配線に、電力を供給するための給電板を非接触で夫々配置するとともに、該一方の配線の電気信号を検出するための測定板を非接触で配置し、二以上の異なる周波数の電力を供給するとともに、夫々の周波数での配線間のインピーダンスを算出し、前記二以上の算出されるインピーダンスの前記周波数に応じる変位量に応じて、前記配線間の絶縁状態を判定する絶縁検査方法を提供する。
これらの発明を提供することによって、上記課題を悉く解決する。

請求項１又は３記載の発明によれば、複数の周波数の電力を用いてインピーダンスを算出し、これらインピーダンスを基に絶縁検査を実施することによって、絶縁異常である短絡が高抵抗値であっても正確に検出することができるとともに、複雑な機器を使用することなく、廉価な装置構成で検出を可能にする。
請求項２記載の発明によれば、インピーダンスの変位量を利用して絶縁状態を判定するので、複数のインピーダンスを用いることにより、より高精度な絶縁検査を実施することができる。

本発明に係る絶縁検査装置の概略の構成を示すブロック図である。絶縁状態が良好な場合と絶縁状態が不良な場合を示した場合のグラフを示す。横軸は、周波数の対数表示を示しており、縦軸は、インピーダンス出力（容量成分と抵抗成分の比）を示している。本発明に係る絶縁検査装置の検査状態を示す概略図である。本発明に係る絶縁検査方法のフローチャートを示す。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の絶縁検査装置や絶縁検査方法にて検査される検査物では、その検査物の表面に複数の配線が形成されている。この配線の形状は特に限定されないが、隣接する配線同士の配線間の絶縁状態を本発明では好適に検査することができる。

本発明の絶縁検査装置１について説明する。本絶縁検査装置１は、図１で示される如く、電源手段２、第一給電部３、第二給電部４、測定電極部５、算出手段６、制御手段７、判定手段８を備えてなる。なお、検査対象となる配線間とは、二つの配線が選択され、これらの二本の配線間が絶縁検査の対象となる。

電源手段２は、検査対象となる配線間の絶縁検査を行うために、所定周波数の電力を印加する。この電源手段２は、後述する制御手段７からの電気信号に応じて周波数を変更した交流電圧を供給する。この電源手段２は、周波数の変更することができる交流電源を利用することができる。なお、この電源手段２は、制御手段７が要求する周波数の交流電圧を、制御手段７からの指令に応じて適宜変更することができる。

第一給電部３は、配線間に電源手段２からの電力を供給するために、この配線間の一方の配線ＴＡに非接触で配置される。この第一給電部３は、一方の配線ＴＡにのみ電力を供給することができるように、一方の配線ＴＡとの幅と同じ又はより小さい幅の形状の導電性の板状部材にて形成される。この第一給電部３は、一方の配線ＴＡに対して、一定の距離を有し且つ対向して配置される。このように第一給電部３が配置されることにより、第一給電部３と一方の配線ＴＡが静電容量結合されることになる。

第二給電部４は、配線間に電源手段２からの電力を供給するために、この配線間の他方の配線ＴＢに非接触で配置される。この第二給電部４は、他方の配線ＴＢにのみ電力を供給することができるように、他方の配線ＴＢとの幅と同じ又はより小さい幅の形状の導電性の板状部材にて形成される。この第二給電部４は、他方の配線ＴＢに対して、一定の距離を有し且つ対向して配置される。このように第二給電部４が配置されることにより、第二給電部４と他方の配線ＴＢが静電容量結合されることになる。

第一給電部３と第二給電部４が上記のように配置されることにより、これらの給電部と配線間により電気的な閉ループを形成するように構成されることになる。

測定電極部５は、一方の配線ＴＡの電気信号を検出するために、一方の配線ＴＡに非接触で配置される。この測定電極部５は、一方の配線ＴＡからの電気信号を検出することができるように、一方の配線ＴＡとの幅と同じ又はより小さい幅の形状の導電性の板状部材にて形成されることが好ましい。この測定電極部５は、一方の配線ＴＡに対して、一定の距離を有し且つ対向して配置される。このように測定電極部５が配置されることにより、測定電極部５と一方の配線ＴＡが静電容量結合されることになる。なお、この測定電極部５は、上記の説明では一方の配線ＴＡに非接触配置される場合を説明したが、他方の配線ＴＢに非接触配置されても良く、この場合には一方の配線ＴＡの代わりに他方の配線ＴＢと上記の条件が合うように調整されれば良い。

第一給電部３と第二給電部４は、夫々一方の配線ＴＡと他方の配線ＴＢの一方端に配置され、測定電極部５は、一方の配線ＴＡ又は他方の配線ＴＢの他方端に配置されることが好ましい。このように配置されることによって、配線間全体での絶縁状態を検出することができる。

算出手段６は、測定電極部５からの電気信号を基に、配線間のインピーダンスを算出する。この算出手段６は、測定電極部５と電気的に接続されており、測定電極部５からの電気信号を受け取ると、この電気信号の情報と、電源手段２が供給する電力情報（周波数値情報や交流電圧値情報）を基に算出される。この算出手段６が算出した算出結果は、配線間の情報と合わせて、後述する判定手段８へ送信されることになる。この算出手段６は、電気信号情報や電力情報を収集して、算出することのできる演算処理装置などを利用することができる。

制御手段７は、電源手段２へ所定周波数の電力を供給するよう促すとともに、算出手段６へ所定周波数の電力が印加された際のインピーダンスを算出するよう促す。この制御手段７は、電源手段２へ印加される電力を制御するとともに、この電力が印加された場合の配線間のインピーダンスを算出するよう制御することになる。

判定手段８は、制御手段７へ少なくとも二つ以上の異なる所定周波数の電力を供給した際のインピーダンスを算出するよう促すとともに、二つ以上の算出されるインピーダンスから配線間の絶縁の良否を判定する。この判定手段８は、制御手段７へ二つ以上の異なる周波数の電力を供給させ、二つ以上のインピーダンスを算出させる。そして、判定手段８は、算出された二つ以上のインピーダンスを利用して配線間の絶縁状態の良否を判定する。

この判定手段８が行う絶縁状態の判定方法を説明する。上記の説明の如く、算出されるインピーダンス情報は、二つ以上算出されるが、ここでの説明では二つのインピーダンス情報を利用する場合を説明する。判定手段８が取得するインピーダンス情報は、周波数情報と合わせて取得される。このため、判定手段８は、このインピーダンス情報を周波数が変更された場合の変位値として扱うことができ、このインピーダンスの変位に応じて、絶縁状態の良否を判定する。

上記の如き判定手段８が周波数の変位によるインピーダンスの変位量による判定は、配線間の絶縁状態が良好な場合には、配線間の静電容量のみの影響を受けた電気信号が検出され、配線間の絶縁状態が不良な場合には、配線間の静電容量の影響と抵抗（短絡状態）の影響を受けた電気信号が検出されることから、二つの（複数の）異なる周波数によるインピーダンス値を算出することで、静電容量の影響や抵抗の影響を受けているかどうかを検出して実施されることになる。

具体的には、配線間の絶縁状態が良好な場合には、異なる周波数のインピーダンスを算出しても、配線間の静電容量に起因する影響のみが算出されることになる。つまり、周波数を変更しても、抵抗成分が検出されることはなく、配線間の静電容量の容量成分のみが算出されることになる。
また、配線間の絶縁状態が不良な場合には、配線間の静電容量の影響と短絡の影響が算出されることになる。つまり、周波数の低域領域では抵抗成分の影響が大きく反映される一方、周波数の広域領域では容量成分の影響が大きく反映されることになる。

上記の説明の如く、このように周波数を変更することにより、抵抗成分の影響を検出して、絶縁状態を判定する。なお、図２では、上記の如く、絶縁状態が良好な場合と絶縁状態が不良な場合を示した場合のグラフを示す。

上記の如く、二つの周波数と夫々のインピーダンスの特性が算出されることにより、判定手段８は、算出されたインピーダンスを基に、周波数の変位に伴う変位量を算出して、その変位量が所定範囲であれば、絶縁状態が良好又は不良であることを判定することができる。また、予め絶縁状態の良好な場合の変位量を基準値として設定し、この基準値との乖離に応じて判定することもできる。なお、この判定手段８には、演算処理装置や記憶装置を設けることで対応することができる。

上記説明では、二つの周波数の異なる場合について説明し、この二つの異なる周波数を低域と広域の二つに分けて説明したが、周波数自体を低域の周波数（例えば、10〜1000Hz）と広域の周波数（例えば、1MHz〜100MHz）という領域の周波数を用いることもできるし、一の周波数を特定周波数とし、他の周波数をこの特定周波数よりの100倍又は1000倍というような周波数を用いることもできる。
なお、異なる周波数は二つに限定されず、二つ以上用いることができ、三つ以上用いることにより、周波数によるインピーダンスの変位量を精度良く検出することができるようになり、検査精度を向上させることができる。

この制御手段７が電源手段２へ促す所定周波数を有する電力は、この制御手段７に予め複数設定しておくこともできるし、適宜使用者等によりこの制御手段７へ入力することもできる。なお、この制御手段７が制御することになる所定周波数は、配線間の間隔や、測定電極部５の形状や面積に応じて適宜変更することができる。
以上が、本発明の絶縁検査装置の構成に関する説明である。

次に、本発明の絶縁検査装置の動作について説明する。
図３は、本発明の絶縁検査方法の概略を示す平面図である。この図３では、検査対象との配線間として、一方の配線ＴＡと他方の配線ＴＢが示されており、この配線ＴＡと配線ＴＢの配線間の絶縁状態を検査することになる。図４は、本発明の絶縁検査方法の各工程を示すフローチャートである。

絶縁検査を実施するために、第一周波数と第二周波数を設定する。このとき、例えば、第一周波数を100Hz、第二周波数を100MHzと設定しておく。また、配線間の絶縁状態を判定するために、良好な絶縁状態の場合における第一周波数の交流電圧と第二周波数の交流電圧が印加された場合のインピーダンスの変位量を判定基準値として設定しておく。このとき、例えば、この判定基準値の±10％を良好状態と判定する閾値として設定しておく。
まず、検査対象となる配線間を選択するために、第一給電部３を一方の配線ＴＡの一端部に配置し、第二給電部４を他方の配線ＴＢの一端部に配置し、測定電極部５を一方の配線ＴＡの他端部に配置する（Ｓ１参照）。

次に、制御手段７は、第一周波数の交流電圧を配線間に印加した場合のインピーダンス値を算出するよう電源手段２と算出手段３へ信号を促す。このため、電源手段２は第一周波数の交流電圧を第一給電部２と第二給電部３を介して配線間に供給する（Ｓ２参照）。

このとき、算出手段６は測定電極部５を介して測定した電気信号に基づいて、配線間のインピーダンスを算出する（Ｓ３参照）。なお、電源手段２の印加する交流電圧の情報や算出されたインピーダンスの情報は、メモリなどの記憶手段に格納される。

次いで、制御手段７は、第二周波数の交流電圧を配線間に印加した場合のインピーダンス値を算出するよう電源手段２と算出手段３へ信号を促す。このため、電源手段２は第二周波数の交流電圧を第一給電部２と第二給電部３を介して配線間に供給する（Ｓ４参照）。

このとき、算出手段６は測定電極部５を介して測定した電気信号に基づいて、配線間のインピーダンスを算出する（Ｓ５参照）。なお、電源手段２の印加する交流電圧の情報や算出されたインピーダンスの情報は、メモリなどの記憶手段に格納される。

第一周波数の交流電圧と第二周波数の交流電圧が印加され、夫々の電圧が印加された場合のインピーダンスが測定されると、インピーダンスの変位量を算出する（Ｓ６参照）。
インピーダンスの変位量が算出されると、この算出結果と予め設定される判定基準値と比較し、判定基準値の閾値内に算出結果が存在するか判定する。このとき、算出結果が判定基準閾値内に存在すれば、検査対象の配線間の絶縁状態は良好であると判定され、算出結果が判定基準閾値内に存在しなければ、検査対象の配線間の絶縁状態は不良であると判定される（Ｓ７参照）。

検査対象の配線間の絶縁状態が判定された後には、次の配線間の絶縁状態が判定されることになり、第一給電部３、第二給電部４と測定電極部５が検査対象となる配線間の夫々の位置に移動して配置されることになる。
なお、絶縁状態が不良と判定された場合には、この検査物の絶縁検査を終了しても良い。
以上が本発明に関する絶縁検査方法の説明である。

１・・・絶縁検査装置
２・・・電源手段
３・・・第一給電部
４・・・第二給電部
５・・・測定電極部
６・・・算出手段
７・・・制御手段
８・・・判定手段
ＴＡ・・一方の配線
ＴＢ・・他方の配線

Claims

検査物に形成される複数の配線同士の絶縁検査を行う絶縁検査装置であって、
検査対象となる配線間の絶縁検査を行うために、所定周波数の電力を印加する電源手段と、
前記配線間に前記電力を供給するために、該配線間の一方の配線に非接触で配置される第一給電部と、
前記配線間に前記電力を供給するために、該配線間の他方の配線に非接触で配置される第二給電部と、
前記一方の配線又は前記他方の配線の電気信号を検出するために、該一方の配線又は該他方の配線に非接触で配置される測定電極部と、
前記測定電極部からの電気信号を基に、前記配線間のインピーダンスを算出する算出手段と、
前記電源手段へ所定周波数の電力を供給するよう促すとともに、前記算出手段へ前記所定周波数の電力が印加された際のインピーダンスを算出するよう促す制御手段と、
前記制御手段へ少なくとも二つ以上の異なる所定周波数の電力を供給した際のインピーダンスを算出するよう促すとともに、前記二つ以上の算出されるインピーダンスから前記配線間の絶縁の良否を判定する判定手段を備えることを特徴とする絶縁検査装置。
前記判定手段は、二以上の算出されるインピーダンスの前記周波数に応じる変位量を算出し、当該変位量に応じて良否を判定することを特徴とする請求項１記載の絶縁検査装置。
検査物に形成される複数の配線同士の絶縁検査を行う絶縁検査方法であって、
検査対象の配線間を形成する一方の配線と他方の配線に、電力を供給するための給電板を非接触で夫々配置するとともに、該一方の配線の電気信号を検出するための測定板を非接触で配置し、
二以上の異なる周波数の電力を供給するとともに、夫々の周波数での配線間のインピーダンスを算出し、
前記二以上の算出されるインピーダンスの前記周波数に応じる変位量に応じて、前記配線間の絶縁状態を判定する絶縁検査方法。