(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に印刷された導体ペーストを加熱、焼き付け処理して形成する抵抗線条の抵抗値を求める方法であって、
基板上に導体ペーストを印刷した後、加熱、焼き付け処理の前に、該導体ペーストの表面を非接触式変位検出手段で走査し、
その走査によって前記非接触式変位検出手段で検出した前記導体ペーストと非接触式変位検出手段との間の変位量と、前記基板に対する非接触式変位検出手段の走査方向の相対的な移動量とに基づいて第１の演算処理を行い、導体ペーストの断面形状を測定し、
得られた断面積形状に基づいて第２の演算処理を行い、前記導体ペーストの断面積を算出し、
得られた断面積に基づいて第３の演算処理を行うことで、加熱、焼き付け処理後に発現する抵抗線条の抵抗値を算出することを特徴とする抵抗測定方法。
【請求項２】
前記第３の演算処理では、複数本の導体ペースト線の断面積に基づいて、前記導体ペースト線が複数本並列接続された場合の並列抵抗値が算出されることを特徴とする請求項１の抵抗測定方法。
【請求項３】
前記非接触式変位検出手段としてレーザー変位計が用いられることを特徴とする請求項１の抵抗測定方法。
【請求項４】
前記基板上に印刷された導体ペーストとは、ガラス基板上にスクリーン印刷法により形成された銀ペーストであることを特徴とする請求項１の抵抗測定方法。
【請求項５】
基板上に印刷された導体ペーストを加熱、焼き付け処理して形成する抵抗線条の抵抗値を求める装置において、
加熱、焼き付け処理前の前記導体ペーストの表面までの距離を検出する非接触式変位検出手段と、
前記非接触式変位検出手段を前記基板に対して走査方向に相対的に移動させる移動手段と、
前記移動手段によって前記導体ペーストの表面を非接触式変位検出手段で走査することにより得られた前記導体ペーストと非接触式変位検出手段との間の変位量、及び前記基板に対する非接触式変位検出手段の走査方向の相対的な移動量に基づいて前記導体ペーストの断面形状を求める第１の演算処理手段と、
第１の演算処理手段で求めた断面形状に基づいて導体ペーストの断面積を算出する第２の演算処理手段と、
第２の演算処理手段で得られた断面積に基づいて加熱、焼き付け処理後に発現する抵抗線条の抵抗値を算出する第３の演算処理手段と、
を備えたことを特徴とする抵抗測定装置。
【請求項６】
前記非接触式変位検出手段としてレーザー変位計が用いられることを特徴とする請求項５の抵抗測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明に属する技術分野】
本発明は抵抗測定方法及び装置に係り、特に、ガラス等の基板上に印刷された導体ペースト（皮膜）の断面形状を測定するとともに、その測定した皮膜形状に基づいて、焼き付け後に発現する抵抗線条の抵抗値を予測する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、板ガラス表面に複数本の導体ペースト線を互いに平行に印刷し、しかる後、加熱、焼き付けして抵抗線を形成した抵抗線付き板ガラスは、自動車用曇り止めガラスとして使用されている。この抵抗線に給電することにより、各抵抗線は発熱し、板ガラス表面の水蒸気等による曇りが除去される。しかしながら、製品の品質上、各抵抗線の並列抵抗の誤差は予め規定された許容範囲内に収まっていなくてはならない。抵抗値が大きすぎれば、発熱量が少なく前記曇りの除去時間が長くなってしまい、又、一方、抵抗値が小さすぎると自動車の電源に相当する負荷がかかり他の電気系統に支障をきたすからである。すなわち、抵抗値を測定し、規格範囲外にあれば、その製品は規格外として排除される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、導体ペーストを板ガラスに焼き付けた後でなければ、導体ペースト中の導電粒子が焼結しないために抵抗線の抵抗値が発現せず、そのため抵抗値を測定する事が出来なかった。その上、焼き付け後では導体ペーストが板ガラスに焼き付いているため、抵抗値を補正する事が出来なかった。このため、焼き付け後の抵抗値測定の結果、該抵抗値が許容範囲外にあれば、不良品として排除され、しかも抵抗値の補正が出来ず、製造良品率を著しく低下させていた。
【０００４】
かかる課題に対して、印刷後、焼き付け前に抵抗値を測定するため、導体ペースト中の導電粒子である銀量を測定するためにＸ線を照射し、発生した２次Ｘ線量と銀量との検量線を用いて銀量を演算処理し、さらに銀量と抵抗線の検量線を用いて抵抗値を演算処理する事により測定する方法が提案されている（特公昭６３−３６４６０号公報）。
【０００５】
しかしながら、同公報に提案された方法では、導体ペーストの抵抗値を決定している要素は、銀量だけでは無く、導体ペーストの構成成分である、ガラス成分（ガラスフリット）や金属レジネート（レジン）、粘度調整等の各種添加剤、さらには銀粒子の焼結度合いが、相互に関連して抵抗値を決定しているため、銀量のみから抵抗値を演算処理しても、精度が十分ではないという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、板ガラス等の基板上に形成された導体ペースト等の皮膜の形状を非破壊で測定することを可能とし、その測定した皮膜形状に基づいて、焼き付け後に発現する抵抗線条の抵抗値を精度良く求めることができる抵抗測定方法及び抵抗測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１記載の発明）は上記目的を達成するために、基板上に印刷された導体ペーストを加熱、焼き付け処理して形成する抵抗線条の抵抗値を求める方法であって、基板上に導体ペーストを印刷した後、加熱、焼き付け処理の前に、該導体ペーストの表面を非接触式変位検出手段で走査し、その走査によって前記非接触式変位検出手段で検出した前記導体ペーストと非接触式変位検出手段との間の変位量と、前記基板に対する非接触式変位検出手段の走査方向の相対的な移動量とに基づいて第１の演算処理を行い、導体ペーストの断面形状を測定し、得られた断面積形状に基づいて第２の演算処理を行い、前記導体ペーストの断面積を算出し、得られた断面積に基づいて第３の演算処理を行うことで、加熱、焼き付け処理後に発現する抵抗線条の抵抗値を算出することを特徴としている。
【０００８】
更に、上記方法発明を具現化する装置を提供すべく、本発明（請求項５記載の発明）は、基板上に印刷された導体ペーストを加熱、焼き付け処理して形成する抵抗線条の抵抗値を求める装置において、加熱、焼き付け処理前の前記導体ペーストの表面までの距離を検出する非接触式変位検出手段と、前記非接触式変位検出手段を前記基板に対して走査方向に相対的に移動させる移動手段と、前記移動手段によって前記導体ペーストの表面を非接触式変位検出手段で走査することにより得られた前記導体ペーストと非接触式変位検出手段との間の変位量、及び前記基板に対する非接触式変位検出手段の走査方向の相対的な移動量に基づいて前記導体ペーストの断面形状を求める第１の演算処理手段と、第１の演算処理手段で求めた断面形状に基づいて導体ペーストの断面積を算出する第２の演算処理手段と、第２の演算処理手段で得られた断面積に基づいて加熱、焼き付け処理後に発現する抵抗線条の抵抗値を算出する第３の演算処理手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、基盤上に形成された皮膜の形状を非破壊で測定することができる。また、かかる皮膜形状の測定で得られた皮膜形状に基づいて第２の演算処理を行うことにより該皮膜の断面積を計算することもできる。
【００１１】
即ち、本発明によれば、従来の技術では困難であった印刷皮膜の形状及び断面積を測定することが可能となり、その測定結果から加熱、焼き付け処理後に発現する抵抗線条の抵抗値を精度良く予測することができる。
また、基板上に印刷された複数本の導体ペースト線についてそれぞれ形状を測定するとともに、その断面積を算出し、これらの測定結果から導体ペースト線が複数本並列接続された場合の並列抵抗値を算出することも可能である。
【００１２】
本発明を具現化する上では非接触式変位検出手段として、非接触、高分解能、小測定スポット径、更には散乱体／透明体の何れの変位も測定可能であることが望ましく、これらの要件を全て兼ね備えた手段として、現在のところレーザー変位計を採用するのが好ましい。
また、本発明は、特に、ガラスの表面に銀を主成分とする銀ペーストを印刷して、加熱、焼き付け処理して抵抗線条を形成する場合において、焼き付け前に抵抗線条の抵抗値を把握する利用態様に効果的である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る抵抗測定方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は本発明が適用された抵抗測定装置の構成図である。この抵抗測定装置は、主として、ステージ１０、コラム１２、１４、シャフト１６、レーザー変位計１８、モータ２０、２２、モータドライバ（駆動回路）２４、アナログ／デジタル信号変換ボード（以下、Ａ／Ｄ変換ボードと略記する。）２６及びコンピュータ２８等から構成される。尚、同図には、いわゆる門型（ダブルコラム形）の装置形態が示されているが、装置の形態はこれに限られない。
【００１４】
図中符号３０は被測定物たるガラス基板であり、このガラス基板３０上にはスクリーン印刷法によって導体ペースト（例えば、銀ペースト）の線条（以下、導体ペースト線という。）３２が形成されている。ガラス基板３０の表面に銀を電導粒子とする銀ペースト線を複数本互いに平行に印刷し、しかる後、加熱、焼き付けして抵抗線を形成した抵抗線付き板ガラスは、例えば、自動車用後部窓ガラスとして使用される。
【００１５】
ステージ１０及びコラム１２、１４は、図示せぬベッド上に設けられ、コラム１２、１４の間にはシャフト１６が図示せぬ軸受を介して回動自在に支持される。シャフト１６は、周面にねじ切り加工が施されたボールネジ軸で構成され、該シャフト１６はモータ（Ｘ軸駆動モータ）２０によって回転する。
このシャフト１６には可動体３４が図示せぬナット部材を介して図中左右方向（Ｘ軸方向）に移動自在に連結されている。また、コラム１２、１４の間にはシャフト１６と平行に２本のガイド（案内軸）３６、３８が設けられ、前記可動体３４はこれらガイド３６、３８に滑動自在に支持される。
【００１６】
レーザー変位計１８は前記可動体３４の下部に設けられており、ステージ１０上に載置されたガラス基板３０及び銀ペースト線３２表面の変位を検出する。レーザー変位計１８の具体的構成について本明細書では詳述しないが、例えば、対象物にレーザ光を照射し、反射面に焦点が合うように焦点位置を制御することで、その制御量に基づいて対象物の表面位置までの距離（変位）を測定するレーザーフォーカス方式のレーザー変位計が採用される。
【００１７】
図中符号４０は線条検出センサであり、前記レーザー変位計１８と所定の位置関係で配置される。この線条検出センサ４０と前記レーザー変位計１８とは共にモータ（Ｚ軸駆動モータ）２２によって図中上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能となっている。
前記モータ２０、２２はモータドライバ２４を介して駆動され、各モータ２０、２２の回転はコンピュータ２８によって制御される。
【００１８】
ステージ上のガラス基板３０は、導体ペースト線３２が前記可動体３４の移動方向（Ｘ軸方向）と直交するように載置され、モータ２０を回転することによってレーザー変位計１８をＸ軸方向（走査方向）に移動させることで、導体ペースト線３２の幅方向の測定位置の変更（走査）を行うことができる。
また、Ｚ軸駆動用モータ２２を回転することにより、レーザー変位計１８及び線条検出センサ４０がＺ軸方向（高さ方向）に移動し、種々の板厚のガラス基板に対応することができる。
【００１９】
尚、本例ではＸ軸駆動用モータ２０によってレーザー変位計１８を走査方向に移動させているが、被測定物（ガラス基板３０）と変位検出手段（レーザー変位計１８）とが相対的に移動して走査を行えばよく、レーザー変位計１８を固定してガラス基板３０側を移動させるようにしてもよい。
レーザー変位計１８や線条検出センサ４０から出力される電圧等のアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換ボード２６でデジタル数値に変換され、コンピュータ２８に入力される。コンピュータ２８は、表示装置としてのディスプレイ４２と入力装置としてのキーボード４４とを有し、このコンピュータ２８は、前記モータ２０、２２の駆動を制御するとともに、レーザー変位計１８等から入力する各種信号の処理、演算、測定結果の表示、及びデータの記録等を行う。
【００２０】
次に、上記の如く構成された抵抗測定装置による形状測定の原理について説明する。
レーザー変位計１８は測定対象と変位計間の変位を一定周期で測定し、その変位量に応じた電圧等のアナログ信号を出力する。レーザー変位計１８又は測定対象を一定速度で走査することにより、レーザー変位計１８から被測定物の表面形状に応じた電圧等の検出信号（アナログ信号）が出力される。
【００２１】
電圧等のアナログ信号は、コンピュータ２８において直接計算したり、データとして保存したりできない為、Ａ／Ｄ変換ボード２６を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、変換後のデジタル信号をコンピュータ２８に入力し、該コンピュータ２８において演算処理を行うとともに、データとして保存する。このように、測定対象を走査し、Ａ／Ｄ変換ボード２６を介して得られた信号の波形が測定対象の断面形状を示すものとなる。
【００２２】
図２には、導体ペースト線３２（皮膜に相当）を走査して得られたデジタル信号波形の一例が示され、図３には、比較のために、同じ測定対象を公知の接触式表面形状測定装置を用いて測定した測定結果が示されている。両図に示したように、本装置は非接触式でありながら接触式の装置と同様に皮膜形状の測定が可能である。
【００２３】
更に、上述の工程を経て得られた皮膜の断面形状データから、皮膜断面積、皮膜厚み、及び焼成後に発現する抵抗値をコンピュータ２８により計算することができる。
即ち、走査の速度ｖ（mm/s) 、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周波数ν（Hz) より、皮膜断面形状のデジタル信号間の幅ｗ（mm) （図３参照）が次式（１）で算出される。
【００２４】
【数１】
ｗ＝ｖ／ν      …（１）
そして、各変位差のデジタル信号値をＸi （i ＝１，２，…，ｎ）とすると、皮膜の断面積Ｓは次式（２）で近似できる（台形近似）。
【００２５】
【数２】
Ｓ＝1/2 ×（Ｘ1 ＋Ｘn ）×ｗ＋（Ｘ2 ＋…＋Ｘn-1 ）×ｗ− 1/2×（Ｘ1 ＋Ｘn ）×（n −1 ）×ｗ        …（２）
次に、抵抗値の測定原理について説明する。
本実施の形態に係る装置は、導体ペースト線３２の焼き付け前、或いは焼き付け後の何れの場合にも皮膜形状の測定が可能であるが、抵抗値の測定については、導体ペースト線３２をガラス基板３０に焼き付ける前にその皮膜形状を求め、焼成後の発現抵抗値を予測するものである。
【００２６】
本装置での抵抗測定原理の説明の前に、導体ペースト線の形状と焼成後に発現する抵抗線条の抵抗値との関係を簡単に説明する。
ガラス基板３０に印刷された導体ペーストのパターンを長さＬの一様な線状とすると、印刷断面積Ｓと焼成後の抵抗値Ｒとの間にはオームの法則により、次式（３）の関係が成立する。
【００２７】
【数３】
Ｒ＝ρＬ／Ｓ  …（３）
但し、ρは物質固有の抵抗値で比抵抗（あるいは固有抵抗）である。
導体ペースト（銀ペースト）の比抵抗が不明であっても、少なくとも１つのサンプルについて導体ペースト印刷後の線条の断面積Ｓ及び焼成後の出現抵抗値Ｒを実測すればＲとＳの積が得られ、これは比抵抗ρと長さＬとの積に等しい。従って、ρ、Ｌのいずれもが未知であっても、ρとＬの積の値を基に上記式（３）を用いることで、以後各基板上の導体ペースト皮膜断面積を測定することによって各基板上の焼成後のパターン抵抗値を予測することができる。
【００２８】
尚、導体ペーストの比抵抗ρを予め調べておき、線条の長さＬを測定してρ×Ｌの値を算出することも可能である。
実際には、自動車用曇り止めガラスは複数本の素線が並列接続されたパターンが形成される。ｔ本の線条（素線）が並列に接続されたパターンを測定する場合、パターンの走査に基づいて算出された焼き付け前の各導体ペースト線毎の断面積Ｓ1 ，Ｓ2 …，Ｓt の総和ΣＳｔ（積算断面積）を計算し、このΣＳｔと焼成後発現する線条の並列抵抗値Ｒとの積Ｒ×ΣＳｔを計算する。自動車用曇り止めガラスの生産初期に少なくとも一度Ｒ×ΣＳｔを求めていれば、生産中のあるガラス基板の焼き付け前の積算断面積ΣＳ′ｔよりそのガラスの焼成後発現抵抗値Ｒ′は次式（４）で予測可能である。
【００２９】
【数４】
Ｒ′＝（Ｒ×ΣＳｔ）／ΣＳ′ｔ      …（４）
即ち、ガラス基板３０上に印刷した導体ペーストのパターンを焼成する前に、上記装置によって各導体ペースト線３２を少なくとも１走査し、各導体ペースト線３２の断面形状を検出するとともに、その断面積を計算する。そして、パターンの積算断面積を求めて、上記式（４）を利用して焼き付け後に発現する抵抗値を予測する。
【００３０】
尚、一本の素線の幅が一様でない場合には、素線中で幅が一様な部分を一箇所代表させ、その部分の断面積変動を測定すればよい。また、素線幅が一様であるとみなせる場合には、単純に導体ペースト線の膜厚のみを測定して、焼成後の発現抵抗を予測してもよい。
上述の測定によって得られた測定結果（断面形状、断面積、及び抵抗値）は、ディスプレイ４２等を介して出力することができる。
【００３１】
図４、図５には、図１の装置を用いて、実際にガラス基板３０上の導体ペースト（皮膜）の膜厚を測定し、皮膜断面形状を計算後、焼成後の発現抵抗値を予測したデータと、実際に焼成した抵抗値（実測）のグラフを示した。
図４は、ガラス基板３０上に比抵抗約３．０μΩ・ｃｍの低抵抗銀ペーストを♯２５０メッシュのテトロンスクリーン（乳剤厚１０μｍ）を使用しスクリーン印刷したものを測定したものであり、図５は、比抵抗値約８．０μΩ・ｃｍの高抵抗銀ペーストを同条件で印刷したものを測定したものである。
【００３２】
これらの図に示したように本装置によれば、測定誤差２％以下で精度良く焼成後抵抗値を予測できる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係る抵抗測定方法及び装置によれば、基板上に形成された皮膜の表面を非接触式変位検出手段で走査して得られた皮膜と非接触式変位検出手段との間の変位量と、かかる走査による非接触式変位検出手段の相対的な移動量とを演算処理することにより、皮膜形状を取得するようにしたので、対象となる皮膜の形状を非破壊で測定することができる。また、かかる皮膜形状測定方法で得られた皮膜形状のデータに基づいて更に演算処理を行うことにより該皮膜の断面積を計算することもできる。
【００３４】
特に、非接触式変位検出手段としてレーザー変位計を採用すれば、一層精度よく測定することが可能である。
また、本発明によれば、基板上に印刷した導体ペーストを加熱、焼き付け処理する前に、その断面形状を測定して断面積を算出し、その断面積に基づいて加熱、焼き付け処理後に発現する抵抗線条の抵抗値を予測するようにしたので、導体ペースト印刷後、焼き付け前に簡便で精度良く抵抗値を測定することができる。これにより、測定の結果が予め規定された許容範囲内に収まっていない場合にも、その製品について印刷した導体ペーストの補正が可能となり、製造の良品率を著しく改善することができる。
【００３５】
さらには、印刷膜厚の管理も可能なため、品質管理上もきわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が適用された抵抗測定装置の構成図
【図２】  導体ペースト線を走査して得られたデジタル信号波形の一例を示す波形図
【図３】  従来の接触式表面形状測定装置を用いて測定した導体ペースト線の形状例を示す波形図
【図４】  低抵抗銀ペーストを印刷した場合の焼成後の発現抵抗値の予測値と実際に焼成した抵抗値（実測）との関係を示すグラフ
【図５】  高抵抗銀ペーストを印刷した場合の焼成後の発現抵抗値の予測値と実際に焼成した抵抗値（実測）との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１０…ステージ
１６…シャフト（移動手段）
１８…レーザー変位計（非接触式変位検出手段）
２０…モータ（移動手段）
２８…コンピュータ（演算処理手段）
３０…ガラス基板
３２…導体ペースト線
３４…可動体（移動手段）
３６、３８…ガイド（移動手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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