JP4155958B2 - 電子部品の電気的特性の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ）等の平面パネルディスプレイの面板と背板との間に介在させるスぺーサ等の剛性のある電子部品の電気的特性、特に電気抵抗を検査する方法に関する。

ＦＥＤは透明ガラス製面板と背板との間に電気絶縁性のスぺーサを介在させて固定して構成される。また、面板と背板の間の相互の対向面の外周近傍には、スぺーサを囲むようにシール材を設け、シール材で囲まれた部分を減圧する。そして背板の陰極構造体に２次元状に配列した陰極から放射した電子を、面板の内面に設けたリンを含む蛍光画素領域（陽極）に照射して発光させることにより、表示を行なう。このようなＦＥＤは例えば特許文献１に記載され、また、特許文献２にはスぺーサについて記載されている。

このようなＦＥＤは、液晶ディスプレイに比較して薄型化が容易であり、しかも省電力化が図れるという利点を有する。

面板の蛍光面領域となる陽極と背板の陰極との間には、電子放射のために例えば１０ｋＶ以上の高電圧が印加される。このため、面板と背板との間に介在させるスぺーサは、その電気的特性、特に電気抵抗を所定値以上に確保する必要がある。従来は、スぺーサの電気抵抗を調べるため、大気中で単体スぺーサの幅方向（製品として組み立てた状態で電圧が印加される方向）に１ｋＶ程度の電圧を印加して電気抵抗を検査していた。このようにスぺーサ単体での検査で印加する電圧を１ｋＶ程度としているのは、スぺーサの幅方向の寸法が１ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、空気中で例えば数ｋＶ以上の高電圧を印加すると、湿度にもよるが、空中放電を生じてスぺーサ自体の電気抵抗等が検査できなくなるからである。

米国特許第５５４１４７３号公報 特開２００３−３０３５６２号公報

従来のスぺーサの電気的特性の検査は、前記のように大気中で行なっていたので、実際に印加される電圧より低い電圧しかスぺーサに印加することができない。このため、実際に例えば１ｋＶを超える電圧をスぺーサを印加したときの抵抗が検査できない。すなわち、実際に印加される電圧でのスぺーサ単体での評価ができないという問題点がある。

また、このため、従来はスぺーサを面板、背板およびシール材と共に組み立て、スぺーサが含まれた内部空間を減圧し、実際に印加される電圧を印加して検査を行なう必要があり、スぺーサの電気的特性の検査が２度手間になるという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、スペーサ等の電子部品の電気的特性を実際に印加するレベルの電圧あるいはこれに近い電圧を印加して単体で評価することができ、もって電子部品の電気的特性の検査が簡便化できる電子部品の電気的特性の検査方法と電気抵抗の電圧依存性の検査方法を提供することを目的とする。

請求項１の電子部品の電気的特性の検査方法は、剛性のある電子部品に電圧を印加して静止状態にてその電気的特性を検査する方法であって、
体積抵抗率が１×１０^１４Ωｃｍ以上の不燃性の絶縁用液体に前記電子部品を浸漬すると共に、
前記電子部品の電圧印加方向の一方の端面に、前記電子部品の電圧印加方向の幅より小さな直径を有する断面形状が円形の２つの棒状の検査用電極を線接触させ、他方の端面における前記２つの検査用電極の接触箇所の中間に相当する箇所に、前記２つの検査用電極との間で相対的に進退可能とし、かつ前記電子部品の電圧印加方向の幅より小さな直径を有する断面形状が円形の他の1つの棒状の検査用電極を線接触させ、前記両端面に線接触させた前記２つの検査用電極および前記他の１つの検査用電極をばねの力により前記両端面に押圧し、
前記２つの検査用電極と前記他の１つの検査用電極との間に電圧を印加して電子部品の電気的特性の検査を行なうことを特徴とする。

請求項２の電子部品の電気的特性の検査方法は、請求項１において、
前記電子部品が平面パネルディスプレイ用スぺーサであることを特徴とする。

請求項３の電子部品の電気的特性の検査方法は、請求項１または２において、
前記電子部品に印加する電圧を漸次上昇させた後に一定とし、この電圧を一定化した状態で電気的特性を検査する作業を、電圧を上昇させながら２回以上繰り返すことを特徴とする。

請求項４の電子部品の電気的特性の検査方法は、請求項１から３までのいずれかにおいて、
前記液体として１２０℃以上の沸点を有するものを用い、この液体を常温より高い加熱した温度条件で前記検査を行なうことを特徴とする。

請求項１、２の発明においては、スぺーサ等の電子部品を電気絶縁性が空気より高い不燃性の液体に入れて電気的特性の検査を行なうので、製品として組立てられた状態と同様あるいはこれに近い電圧を印加して検査することができる。このため、製品として組んだ状態での電子部品の電気的特性の検査は必ずしも行なう必要がなくなり、検査に要する手間、時間、労力が軽減される。

また、絶縁用液体の体積抵抗率を１×１０^１４Ωｃｍ以上としたので、電極間の間隔が１０ｍｍ程度の狭い間隔でも電極間の絶縁用液体中における通電を確実に防止するかあるいは微小にし、幅の狭いスぺーサ等の検査が可能となる。

また、電子部品の電圧印加方向の両端面に、電子部品の電圧印加方向の幅より小さな直径を有する断面形状が円形の検査用電極を線接触させて検査を行なうため、電圧を印加する電極間の距離を正確に設定することができ、電気的特性の検査が正確に行なえる。

また、２つの検査用電極とその中間位置で対向する１つの検査用電極とでスペーサ等の電子部品を挟み、ばねにより電子部品が固定されると共に、電子部品に対する検査用電極の電気的接続がなされるので、電子部品のセットが容易となる。また、ばねの作用により、幅の異なる種々の電子部品の検査が行なえ、同じ検査装置を用いて種々の幅の電子部品の検査が行なえる。

請求項３の発明は、電子部品に印加する電圧を漸次上昇させた後に一定として電気的特性を検査するので、電子部品に流れる電流値等が安定した状態で検査を行なうことができる。

請求項４の発明は、絶縁用液体として１２０℃以上の沸点を有するものを用い、この絶縁用液体を加熱した状態で検査を行なうので、電子部品の温度特性を得ることができる。

図１はスぺーサを有する平面パネルディスプレイであるＦＥＤの一例を示す縦断面図である。図２はその横断面図である。図１、図２において、１は透明ガラス製の面板、２は背板である。３は背板２の面板１との対向面に形成された陰極構造体である。４は面板１の背板２との対向面に形成されたブラックマトリックス構造体である。５は面板１と背板２との間隔を保持するために両者間に複数本設けられたスぺーサであり、本発明の検査の対象になるものである。６は前記陰極構造体３、ブラックマトリックス構造体４およびスぺーサ５の形成領域を囲むように面板１と背板２との間の外周近傍に形成されたシール材である。

陰極構造体３は、電子を放出するための突起からなる複数の陰極を有する。前記ブラックマトリックス構造体４は、リン層からなる複数の蛍光画素領域を含む。また、このブラックマトリックス構造体４は陽極となり、隣接する蛍光画素領域からの光の混合を抑制するための格子状の黒色構造体である。このブラックマトリックス構造体４のリン層は、前記陰極構造体３の陰極から放出された高エネルギー電子が衝突すると、光を放出して可視ディスプレイを形成する。特定の蛍光画素領域から発した光は、ブラックマトリックス構造体４により、互いに隣接する蛍光画素領域における光の混合が抑制され、透明の面板１を通して外部に放出される。

シール材６はガラスフリットを融解して面板１および背板２に両端面を固着してなる。このシール材６で囲まれた領域内は密閉室に形成される。この密閉室内は陰極構造体４の陰極から放出される電子が飛行可能な程度に減圧されている。

スぺーサ５は例えば絶縁性セラミックからなる剛性のあるものであり、これらのセラミックは例えば面板１にスぺーサ５の両端を接着剤により固定して取付けられる。この場合、接着剤による固定はブラックマトリックス構造体４の外側において行なわれる。また、接着剤には、例えばＵＶ硬化性ポリイミドからなるもの等を用いることができる。

図３はスぺーサ５の一例を示す斜視図である。この例のスぺーサ５は、面板１、背板２にそれぞれ固定する面に金属膜７、８を有する。また、スぺーサ５の板面には長手方向に金属膜９を有する。このスぺーサ５は、例えばアルティック（ＡｌＴｉＣ）を含有するものを用いる。このアルティックを含有するスぺーサは特許文献２にも記載のように、Ａｌ_２Ｏ_３とＴｉＣを含むもので、ＴｉＣの含有率は５０ｗｔ％以下が好ましく、さらに相変化点である３０ｗｔ％以下、具体的には２４ｗｔ％であることが好ましい。

このようにアルティックを含むスぺーサを用いれば、圧縮力による変形を耐えて画像の歪みを抑制することができ、強度、温度、電気伝導率の観点から、アルミナに比較して好適な平面パネルディスプレイを実現することができる。そしてこのスぺーサを用いた平面ディスプレイでは、画像内の面内輝度変化や歪みを低減させることができる。

このスぺーサ５は、例えば次のように製造される。まず、厚さが５０μｍ〜２００μｍの円形基板の表裏面にスパッタリング等により例えばＴｉ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔなどからなる金属膜７、８となる金属膜を形成する。そしてこの金属膜を形成した基板を正方形または長方形に切り出す。そして、その正方形または長方形の一辺に沿って平行に短冊状に切り出す。この短冊状に切り出した素材を洗浄し、切断面である両面を研磨する。また、一方の研磨面に、例えばＴｉ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔなどからなる金属膜を形成し、そのエッチングにより研磨面の中央部のみに金属膜９を残す。

このようにして、図３に示すスぺーサ５の長さＬが１０ｍｍ〜２００ｍｍ、幅Ｗが１ｍｍ〜１０ｍｍ、厚さｔが５０μｍ〜２００μｍ程度のものを得る。

次にスぺーサ５の電気的特性の検査方法について説明する。図４はこの検査を行なう装置の概略構成図である。１０は電気絶縁性の絶縁用液体１１を入れた容器である。５は容器１０に浸漬したスぺーサであり、このスぺーサ５は、検査用電極１３と１４との間に挟持してセットされる。１５は前記電極１３と１４との間に高電圧を印加する可変直流電源、１６はその出力電圧制御装置、１７はこの制御装置の出力モードを設定する演算装置（パーソナルコンピュータ）である。

１９は前記電極１３と１４との間に流れる電流を制限して電源１５を過電流から保護する限流抵抗である。２０はスぺーサ５に流れる電流を測定するために挿入した抵抗であり、２１はその降下電圧を測定する電圧計である。このようにこの実施の形態ではスぺーサ５に流れる電流が微小であるため、抵抗２０の両端の電圧を電圧計２１により検査する構成とした。なお、抵抗２１と電圧計２２の代わりに微小電流が測定できる電流計を用いてもよい。

なお、電源１６としては１００Ｖ〜２．０ｋＶが出力可能なものを用いたが、用途によってはさらに高い電圧を出力可能なものあるいはこれより低い電圧を出力するものであってもよい。本発明を実施する場合の電源１６の好適な最高出力電圧の範囲は、対象となる平面ディスプレイで印加される電圧との関係から、
１ｋＶ〜１５ｋＶである。前記限流抵抗１９および電流検査用抵抗２０には抵抗値が１ＭΩのものを用いた。

図５は本発明の検査方法を実施するための装置構成の具体例を示す側面図、図６はその平面図である。２４は容器１０内の絶縁用液体１１内にスぺーサ５を浸漬してセットするための絶縁体でなる台である。１３ａ、１３ｂは図４に示した電極１３に相当する電極、１４は図４の電極１４に相当する電極であり、本実施の形態の形態においては、図５、図６に示すように、これらの電極１３ａ、１３ｂ、１４としてその直径がスペーサ５の電子部品の電圧印加方向の幅より小さい断面形状が円形のものを用いた。２５、２６はそれぞれ電極１３ａ、１３ｂを台２４に固定するボルトである。台２４の底部には、孔２８、２９の拡大部２８ａ、２９ａが形成され、これらの拡大部２８ａ、２９ａにそれぞれナット３０を収容する。ボルト２５、２６はそれぞれ前記電極１３ａ、１３ｂおよび孔２８、２９に挿通し、かつナット３０に螺合することにより、電極１３ａ、１３ｂを台２４に固定する。

これらの電極１３ａ、１３ｂはスぺーサ５の幅方向の一方の端面を当て、他方の電極１４は他方の端面に当てる。この電極１４は、電極１３ａ、１３ｂのスぺーサ５に対する接触箇所の中間に相当する箇所における電極１３ａ、１３ｂと反対側のスぺーサの端面に接触できるように配置する。

また、幅の異なる種々のスぺーサ５に対応するため、スぺーサ５に対して進退できるように位置調整可能に取付ける。すなわち、電極１４に挿通するボルト３３を、台２４に設けた溝３４に移動可能に、すなわちスぺーサ５に対して進退可能に嵌める。このボルト３３は、台２４の底部に設けた溝３４の拡大部３４ａに移動可能に嵌めたナット３５に螺合してボルト３３を抜け止めする。

３６は電極１４をスぺーサ５に押圧する押しばねである。この押しばね３６は、その一端を台２４上に固定した支持体３７に固定するかあるいは当てる。また、押しばね３６の他方側はガラス等の絶縁材でなる覆い３９で覆い、この覆い３９を介して電極１４を押圧する。これにより、スペーサ５を電極１３ａ、１３ｂと電極１４との間で挟持し、静止状態とする。

電極１３ａ、１３ｂ、１４には例えば銅に白金をメッキしたものを用いる。また、これらの電極１３ａ、１３ｂ、１４には、電源１５につながるリード線４０、４１を半田や溶接、巻き付け等により接続する。

絶縁用液体１１としては、不燃性でかつ電気絶縁性の高いものを用いる。この絶縁用液体１１の体積抵抗率は、好ましくは１×１０^１４Ωｃｍ以上、さらに好ましくは３×１０^１４Ωｃｍ以上である。体積抵抗率が１×１０^１４Ωｃｍより低いと、電圧をスぺーサ等に印加した場合、例えばスぺーサ５の幅が１ｍｍ程度の小幅である場合、絶縁用液体１１に流れる電流がスぺーサ５に流れる電流の１０分の１程度になり、測定誤差が大きくなるためである。

この絶縁用液体１１としては、例えばパーフルオロポリエーテル（ＡＵＳＩＭＯＮＴ株式会社製 ＳＶ１３５）等を用いることができる。この液体は体積抵抗率が1×１０^１５Ωｃｍである。絶縁用液体１１としては、この他、同様な物性を有する、塩素や臭素を含有する不活性なフロロカーボン類を用いることができる。

スぺーサ５の電気的特性の検査を行なう場合は、スぺーサ５を純水中で超音波洗浄を行なった後、乾燥させる。その後、電源１５をオフにしておいた状態でこのスぺーサ５を台２４上にセットする。このセットに際し、電極１４を押しばね３６の力に抗して支持体３７側に寄せて電極１３ａ、１３ｂと電極１４との間を拡げておく。そして、これらの電極間にスぺーサ５を入れて電極１４を離すと、押しばね３６の力により電極１４が電極１３ａ、１３ｂ側に近接し、これにより、スぺーサ５が電極１３ａ、１３ｂと電極１４との間に挟持される。

続いて電源１５をオンとして、その出力電圧をリード線４０、４１を介して検査用電極１３ａ、１３ｂと１４との間に印加し、スぺーサ５に流れる電流を電圧計２２により検出される電圧値から算出する。そしてこの電流の値あるいはさらには電極１３ａ、１３ｂと１４との間隔とスぺーサ５の断面積とから求められるスぺーサ５の体積抵抗値を求めてスぺーサ５の適否を判断する。

ここで、演算装置１７、出力電圧制御装置１６により制御される電源１５の出力電圧は、図７に示すように、段階的に変化させ、電圧が安定した測定段階ａ、ｂ、ｃで電流値を段階的に測定することにより、電圧変化に対するスぺーサの抵抗値の変化を測定することができる。また、各電圧の測定段階ａ、ｂ、ｃにいたる昇圧過程ｄ、ｅ、ｆでは漸次昇圧させることにより、各段階ａ、ｂ、ｃにおける測定電流値を早く安定させる。

具体的には、各測定段階ａ、ｂ、ｃの電圧をそれぞれ１ｋＶ、９ｋＶ、１５ｋＶとし、昇圧過程ｄ、ｅ、ｆの時間をそれぞれ４秒、８秒、８秒とし、測定段階ａ、ｂ、ｃの時間をいずれも４秒とした。また、絶縁用液体１１としてパーフルオロポリエーテル（ＡＵＳＩＭＯＮＴ株式会社製 ＳＶ１３５）を用い、スぺーサ５としてアルティックを含むもので、幅が３ｍｍ、厚さが０．１ｍｍのものを用い、電極１３ａ、１３ｂの間隔を１．２ｍｍとした。この場合、常温において、各測定段階ａ、ｂ、ｃにおける電流値はそれぞれ０．０６μＡ、０．６５μＡ、１．３８μＡであった。なお、このとき、スぺーサ５なしの絶縁用液体１１だけの電流値は３ｎＡであった。

なお、図５に示すように、検査の際には、前記ボルト２５、２６、３３の頭部の浸漬深さΔｈは５ｍｍ以上とすることが好ましい。なぜならばこの深さΔｈが５ｍｍ未満であると、電圧を印加した際に液面が波立つ現象が生じるからである。この現象が生じる理由は不明である。

このように、電気絶縁性の高い絶縁用液体１１内にスぺーサおよび電極を浸漬してスぺーサ１１の電気的特性を検査することにより、製品として組立てられた状態と同様の電圧を印加してスぺーサ５を単体で検査することができる。すなわち現実の動作状態に近い状態でスぺーサ５の単体での電気的特性の評価が可能となる。このため、製品として組んだ状態でのスぺーサ５の電気的特性の検査は必ずしも行なう必要がなくなり、検査に要する手間、時間、労力が軽減される。

また、本実施の形態のように、スぺーサ５の長手方向に対して直交する向きにセットされた棒状の検査用電極１３ａ、１３ｂ、１４をスぺーサ５に線接触させて検査を行なうようにすれば、電圧を印加する電極間の距離を正確に設定することができ、電気的特性の検査が正確に行なえる。

また、３本の検査用電極１３ａ、１３ｂ、１４とばね３６とによりスぺーサ５が固定されると共に、スぺーサ５に対する検査用電極１３ａ、１３ｂ、１４の電気的接続がなされるので、スぺーサ５のセットが容易となる。また、ばね３６の作用により、幅の異なる種々のスぺーサ５の検査が行なえ、同じ検査装置で種々の幅のスぺーサ５の検査が可能となる。なお、前記実施の形態ではばね３６により一方の電極１４を押圧するようにしたが、他方の電極１３ａ、１３ｂも、あるいはこれらの電極１３ａ、１３ｂのみを進退可能にしてばねによりスぺーサ５に向けて押圧してもよい。

また、本実施の形態においては、前記スぺーサ５に印加する電圧を漸次上昇させた後に一定とし、この電圧を一定化した状態で電流を測定する作業を、電圧を上昇させながら複数回繰り返したので、スぺーサ５に流れる電流値等が安定した状態で検査を行なうことができる。また、スぺーサ５の抵抗、すなわち電気絶縁性等の電圧に対する特性を得ることができる。

本発明による検査方法は、絶縁用液体１１が常温である場合のみならず、常温より高い加熱状態でも実施した。この加熱状態で検査を行なうのは、平面パネルディスプレイが作動した場合、スぺーサ周りの温度が上昇し、スぺーサも温度が上昇するので、この昇温状態で電気的特性が維持できるか否かを確認しておく必要があるからである。

具体的には、平面パネルディスプレイの作動状態において、スぺーサ５は４０℃〜６０℃程度の高い温度に曝されるため、絶縁用液体１１を６０℃の加熱状態としてスぺーサ５の検査を行なった。この加熱状態での検査も、絶縁用液体１１としてパーフルオロポリエーテル（ＡＵＳＩＭＯＮＴ株式会社製 ＳＶ１３５）を用い、スぺーサ５としてアルティックを含むもので、幅が３ｍｍ、厚さが０．１ｍｍのものを用い、電極１３ａ、１３ｂの間隔を１．２ｍｍとした。この場合、各測定段階ａ、ｂ、ｃにおける電流値はそれぞれ０．０５μＡ、０．７μＡ、１．６μＡであった。なお、このとき、スぺーサ５なしの絶縁用液体１１だけの電流値は３ｎＡであった。この絶縁用液体１１を加熱した状態での検査は、異なる複数の温度条件で行なうようにしてもよい。また、この加熱条件でのみスぺーサ５の電気的特性の検査を行なうようにしてもよい。

なお、パーフルオロポリエーテル（ＡＵＳＩＭＯＮＴ株式会社製 ＳＶ１３５）の沸点は１５０℃である。絶縁用液体１１の沸点は、スぺーサ５の加熱状態における検査の際に蒸発しないかあるいは蒸発量が少ない温度であることが好ましい。この観点から、絶縁用液体１１の好ましい沸点は１２０℃以上、さらに好ましくは１５０℃以上である。

本発明による検査方法は、平面パネルディスプレイのスぺーサに限らず、高圧電極間を離間させる他のスぺーサや、絶縁性を確保する必要のある他の絶縁材あるいは１つの機能部品単体も対象とすることができる。

スぺーサを有する平面パネルディスプレイの一例を示す縦断面図である。 図１の平面ディスプレイの横断面図である。 スぺーサの一例を示す斜視図である。 本発明の検査方法を実施する装置の一例を示す構成図である。 図４の装置の容器部分の構造の具体例を示す側面図である。 図５の装置の平面図である。 本発明の検査方法において電子部品に印加する電圧の出力モードの一例を示す図である。

符号の説明

１：平板、２：背板、３：陰極構造体、４：ブラックマトリックス構造体、５：スぺーサ、６：シール材、７〜９：金属膜、１０：容器、１１：絶縁用液体、１３ａ、１３ｂ、１４：検査用電極、１５：可変直流電源、１６：出力電圧制御装置、１７：演算装置、１９、２０：抵抗、２１：電圧計、２４：台、２５、２６：ボルト、２８、２９：孔、２８ａ、２９ａ：拡大部、３０：ナット、３３：ボルト、３４：溝、３４ａ：拡大部、３５：ナット、３６：押しばね、３７：支持体、３９：覆い、４０、４１：リード線

Claims (4)

1. 剛性のある電子部品に電圧を印加して静止状態にてその電気的特性を検査する方法であって、
   体積抵抗率が１×１０^１４Ωｃｍ以上の不燃性の絶縁用液体に前記電子部品を浸漬すると共に、
   前記電子部品の電圧印加方向の一方の端面に、前記電子部品の電圧印加方向の幅より小さな直径を有する断面形状が円形の２つの棒状の検査用電極を線接触させ、他方の端面における前記２つの検査用電極の接触箇所の中間に相当する箇所に、前記２つの検査用電極との間で相対的に進退可能とし、かつ前記電子部品の電圧印加方向の幅より小さな直径を有する断面形状が円形の他の1つの棒状の検査用電極を線接触させ、前記両端面に線接触させた前記２つの検査用電極および前記他の１つの検査用電極をばねの力により前記両端面に押圧し、
   前記２つの検査用電極と前記他の１つの検査用電極との間に電圧を印加して電子部品の電気的特性の検査を行なうことを特徴とする電子部品の電気的特性の検査方法。
2. 請求項１に記載の電子部品の電気的特性の検査方法において、
   前記電子部品が平面パネルディスプレイ用スぺーサであることを特徴とする電子部品の電気的特性の検査方法。
3. 請求項１または２に記載の電子部品の電気的特性の検査方法において、
   前記電子部品に印加する電圧を漸次上昇させた後に一定とし、この電圧を一定化した状態で電気的特性を検査する作業を、電圧を上昇させながら２回以上繰り返すことを特徴とする電子部品の電気的特性の検査方法。
4. 請求項１から３までのいずれかに記載の電子部品の電気的特性の検査方法において、
   前記絶縁用液体として１２０℃以上の沸点を有するものを用い、この絶縁用液体を常温より高い加熱した温度条件で前記検査を行なうことを特徴とする電子部品の電気的特性の検査方法。

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