(57)【要約】  少なくとも１つの導電層を有するパッケージング積層体における不良部を検出するための方法およびデバイスが提供される。この方法は、パッケージング積層体の導電層を接地するステップと、電極をパッケージング積層体に隣接して配置するステップと、初期値から上位の既定の値へ電圧をランプすることによって電極に高電圧を付与するステップと、電極とパッケージング積層体の導電層との間の絶縁破壊を検知することによってパッケージング材料における不良部を検出するステップと、を含む。
2014502726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの導電層を有するパッケージング積層体における不良部を検出するための方法であって、
前記方法は：
前記パッケージング積層体の前記導電層を接地するステップと、
前記パッケージング積層体に密接して、
前記パッケージング積層体に近接して、あるいは、
前記パッケージング積層体から既定の距離をおいて、
電極を配置するステップと、
前記電極に高電圧を付与するステップと、
前記電極と前記パッケージング積層体の前記導電層との間の絶縁破壊を検知することによって前記パッケージング材料における不良部を検出するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記電極に高電圧を付与する前記ステップは、初期値から上位の既定の値へ前記電圧をランプすることによってなされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電極を配置する前記ステップは、前記電極を前記パッケージング積層体の所定の領域に密接するようもたらすことを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記所定の領域は、あらかじめ積層された孔であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記電極を配置する前記ステップは、前記パッケージング積層体から既定の距離をおいて前記電極を配置することを含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記電極と前記パッケージング材料との間の前記既定の距離は、５ｍｍから５０ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記高電圧の前記上位の既定の値は、１.５ｋVから３０ｋV、より好ましくは６ｋＶから２５ｋVであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
不良部を検出する前記ステップは、前記絶縁破壊の電気的特性を検知することを含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
不良部を検出する前記ステップは、可視光を検知すること、および／または、空気の絶縁破壊を検知することを含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの導電層（２５，１２５）を有するパッケージング積層体（２０，１２０）における不良部を検出するためのデバイス（１０，１００）であって、
前記デバイス（１０，１００）は、
前記パッケージング積層体（２０，１２０）の前記導電層（２５，１２５）に接続される接地電極（１６，１１６）と、
高圧電極（１２，１１２）であって、前記高圧電極（１２，１１２）を、前記パッケージング積層体（２０，１２０）の前記導電層（２５，１２５）に近接して位置決めするために、あるいは、前記高圧電極（１１２，２１２）を前記パッケージング積層体（２０）の前記導電層（２５，１２５）から既定の距離をおいて保持するために、支持体に取り付けられた高圧電極（１２，１１２）と、
前記高圧電極（１２，１１２）に接続される電源（１４，１１４）と、
を具備してなり、
前記デバイス（１０，１１０）は、前記パッケージング積層体のポリマー層（２６，２７，１２６，１２７）において不良部が存在するところにおいて、前記高圧電極（１２，１１２）と前記パッケージング積層体（２０，１２０）の前記導電層（２５，１２５）との間に絶縁破壊を発生させることができることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
前記電源は、初期値から上位の既定の値へ電圧をランプするよう構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記高圧電極（１２，１１２）にランプ電圧を付与するよう前記電源（１４，１１４）を制御するために、前記電源（１４，１１４）に接続されたコントローラ（１５，１１５）をさらに具備してなることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記電極（１２，１１２）と前記パッケージング積層体（２０，１２０）の前記導電層（２５，１２５）との間の前記絶縁破壊を検知することによって、前記パッケージング材料における不良部を検出するよう構成された手段をさらに具備してなることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
不良部を検出するよう構成された前記手段は、少なくとも１つの光検出器であることを特徴とする請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
不良部を検出するよう構成された前記手段は、オシロスコープであることを特徴とする請求項１３に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージング積層体における不良部を検出するために高電圧を使用する方法およびデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パッケージング積層体は、食品、特に飲料水または他の飲料である液状の食品を封入するために使用される。一般的な積層体は、紙由来の材料からなるコア層からなり、この層は、その一側において、形成されるパッケージの外部環境に面する熱可塑性ポリマーによって被覆される。パッケージング積層体の内側には多層構造が備えられてもよい。この多層構造は、コア層と接触するポリマーからなる第１の層と、アルミニウムからなるバリアフィルムと、封入される食品と接触する後続のポリマー層と、を含む。
【０００３】
特定の用途において、パッケージング積層体には、あらかじめ積層された孔が設けられていてもよい。つまり、当該あらかじめ積層された孔は、コア層が除去されて、外側の熱可塑性ポリマー層が内側の多層積層構造に直接接触するような領域である。そうしたあらかじめ積層された孔は、例えば再度閉じることが可能なキャップまたはストロー用の孔などの開放デバイスの配置を容易にするために設けられてもよい。あらかじめ積層された孔の位置における紙由来の材料からなるコア層を除去することによって、あらかじめ積層された孔の位置に配置された開放デバイスを容易に開放できるようになる。
【０００４】
通常は、あらかじめ積層された孔の位置は、積層前にコア層を穿孔することによって決定される。
【０００５】
あらかじめ積層された孔の形成中に、さまざまな不良の形態が生じることがある。例えば、アルミニウムホイルと内側ポリマーフィルムとの間に空気が閉じ込められることがある。そうした空気の混入の発生は、積層中にポリマー層に亀裂または開孔を生じさせる可能性がある。それゆえ空気の混入の発生は、パッケージの無菌性に悪影響を及ぼすであろう。別の例としてピンホールの形成が挙げられる。ピンホールは、ポリマー材料の押出しコーティング中に生じることがある。パッケージング積層体の無菌性は重要であるため、そうした不良部を検出するための方法を有することが望まれている。
【０００６】
そうした方法の１つとして、導電率計の操作に基づくものが挙げられる。この方法において、あらかじめ積層された孔の表面には、電解質（例えば水１リットル当たり２０ｇの濃度でのNH4Cl）の薄手のフィルムが設けられている。アルミニウムホイルは、低圧電極に接続されており、かつ直径が約３ｍｍの平面を有する第２の電極は、あらかじめ積層された孔にわたって密接状態で移動される。試験回路と直列の高い抵抗と、信号増幅器と、の組み合わせにおいて電極に低電圧が付与された場合、接点ひいては閉回路を形成するピンホールが容易に検出される。
【０００７】
現在市販されている別のシステムは、接地された基材を連続的に通過する高圧のローラ状電極を使用する。この電極が不良スポットを通過したときに、スパークオーバーが生じて検知される。
【０００８】
この公知のシステムはいくつかの用途に適していると思われるが、あらかじめ積層された孔の不良部を検知するための有利な方法としては使用できないであろう。なぜなら、そうした孔の縁部において、その形状が混乱を招くからである。これは、ローラ状電極が、あらかじめ積層された孔と密接せず、それゆえこの領域における不良部に関して一定でない感度を有することを意味する。さらに、この公知のシステムは、表面上の水分が試料に短絡をもたらすことがあるために、乾燥した試料を要求する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記欠点を低減するかまたは解決することである。
【００１０】
本発明の目的は、混乱を招く形状を有する基材における不良部を検出するための方法およびデバイスを提供することである。
【００１１】
本発明の目的は、あらかじめ積層された孔などの、パッケージング積層体の下層領域におけるサブｍｍの不良部を検出するための有効な解決法を有する方法およびデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
不良部の存在だけでなく不良部の詳細も特定できる方法およびデバイスを提供することは本発明の範囲内であり；かつ／または、
検出シーケンス中に不良部の存在の連続的な結果を提供できる方法およびデバイスを提供することは本発明の範囲内である。
【００１３】
不良部の特定は、非接触モードですることができる。つまり電極は、パッケージング材料から既定の距離をおかれている。
【００１４】
本発明の一態様によれば、少なくとも１つの導電層を有するパッケージング積層体における不良部を検出するための方法が提供される。この方法は、パッケージング積層体の導電層を接地するステップと、電極をパッケージング積層体に隣接するように配置する、任意には電極をパッケージング積層体から既定の距離をおいて配置するステップと、上記電極に高電圧を付与する、任意には、初期値から上位値（任意にはあらかじめ決められた値である）へ電圧をランプすることによって電極に高電圧を付与するステップと、電極とパッケージング積層体の導電層との間の絶縁破壊を検知することによってパッケージング材料における不良部を検出するステップと、を含む。
【００１５】
一般的に不良部は、パッケージング積層体におけるピンホールおよび／または弱化部である。
【００１６】
電極を配置するステップは、電極をパッケージング積層体の所定領域に密接するようもたらすことを含んでいてもよい。これは、ポリマー層厚さなどのパッケージング積層体のさらなるパラメータが特定され得る点において有利である。
【００１７】
本発明によれば、特定は非接触モードですることもできるが、電極は、パッケージング積層体と直接接触されてもよい。この非接触は、概して、パッケージング積層体から既定の距離を置いて電極を配置するステップに関連する。この規定の距離は、試行錯誤しながら決定される。パッケージング積層体との間の距離が遠すぎる場合には、その感度が低すぎる。続いてその距離が近すぎる場合には、変動する結果を引き起こすことがある。前記所定の領域は、あらかじめ積層された孔であってもよい。したがって、パッケージング積層体の重要な部分における不良部は、検出されて解析され得る。
【００１８】
電極を配置するステップは、電極をパッケージング積層体から既定の距離をおいて配置することを含む。これは、放射光が不良部を検出する際に利用され得る点に関して有利である。
【００１９】
高電圧の上位の既定の値は、６ｋＶから３０ｋＶであってもよい：電極とパッケージング積層体との間の規定の距離は、５ｍｍから５０ｍｍであってもよい。したがって装置は、比較的小さく形成されてもよく、かつ容易に使用できる高出力の電子機器が使用されてもよい。電極とパッケージング材料との間の距離および高電圧値は、低コストの装置（つまり支持部および電源の取り付け）による利益を受けるために、相互関連される。なぜなら、距離が増大すると、電圧も対応して増大させることが要求されるからである。不良部を検出するステップは、絶縁破壊の電気的特性を検知することを含んでもよく、あるいはこのステップは、可視光を検知することを含んでもよい。これは、上記方法の実施および自動化のために、簡単でありかつコスト効果の高い装置を使用され得る点において有利である。
【００２０】
パッケージング材料における不良部を検出するステップは、空気の絶縁破壊を検知することを含む。これは、電極と同様にパッケージング積層体においても生じるコロナ放電が、不良部の存在および位置を検出するよう使用されてもよい点において有利である。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、少なくとも１つの導電層を有するパッケージング積層体における不良部を検出するためのデバイスが提供される。このデバイスは、接地電極と高圧電極と電源とを備えており、接地電極は、パッケージング積層体の導電層に接続されており、高圧電極は、導電層に近接して、またはパッケージング積層体の導電層から既定の距離をおいて、高圧電極を位置決めするための支持体に取り付けられており、電源は、高圧電極に接続されており、かつ任意には、初期値から上位値へ電圧をランプするよう構成されている（初期値および上位値のいずれもが、あらかじめ規定されてもよい）。上記デバイスは、パッケージング積層体のポリマー層において不良部が存在するところにおいて、電極とパッケージング積層体の導電層との間に絶縁破壊を発生できる。既定の距離は、電極とパッケージング材料との間において、例えば５ｍｍから５０ｍｍとすることができる。
【００２２】
このデバイスは、電極とパッケージング積層体の導電層との間の絶縁破壊を検知することによって、パッケージング材料における不良部を検出するよう構成された手段を備えていてもよい。
【００２３】
上記手段は、光検出器またはオシロスコープであってもよい。好ましくは、この手段は、列状または格子状に配置された光検出器であってもよく、それゆえ不良部の存在だけではなく不良部の位置も検出可能となる。
【００２４】
このデバイスは、高圧電極において電圧を初期値から上位値へランプするよう電源を制御するために、電源に接続されたコントローラを備えていてもよい。こうしたランピングは、初期値（任意では既定の値）から、当該初期値とは離れて独立した既定の上位値までとされてもよい。
【００２５】
本明細書において絶縁破壊との語は、ポリマーまたは空気などの誘電性媒質が、電気絶縁状態からさらなる導電状態への遷移にさらされる状況を規定するよう広く理解されるべきである。
【００２６】
以下、本発明の例示的な実施形態について、添付の図面を参照して、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に基づくパッケージング積層体における不良部を検出するためのデバイスの概略側面図である。
【図２ａ】さらなる実施形態に基づくパッケージング積層体における不良部を測定するためのデバイスの概略側面図である。
【図２ｂ】さらなる実施形態に基づくパッケージング積層体における不良部を測定するためのデバイスの概略側面図である。
【図３】時間の関数としての電流測定シーケンスのダイアグラムを示す図である。
【図４ａ】パッケージング積層体における不良部を検出するためのデバイスとともに使用するための電極の概略側面図である。
【図４ｂ】パッケージング積層体における不良部を検出するためのデバイスとともに使用するための電極の概略側面図である。
【図４ｃ】パッケージング積層体における不良部を検出するためのデバイスとともに使用するための電極の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１を参照すると、パッケージング積層体２０における不良部を検出するためのデバイス１０が示される。パッケージング積層体２０は、板紙からなるコア層２２を有し、その一側が、熱可塑性ポリマー層２３で被覆される。コア層２２の内側、つまりパッケージング積層体２０によって封入される製品に面するよう配置される側は、第１のポリマー層２４と、バリアフィルム２５と、さらなる層２６，２７とによってカバーされる。バリア層２５は、アルミニウムなどの導電材料からなり、層２６，２７は、パッケージング積層体２０の内側を形成するポリマーからなる。
【００２９】
パッケージング積層体２０は、あらかじめ積層された孔２８を規定する。あらかじめ積層された孔２８は、開放デバイスの取り付けを可能にするために充填工程またはパッケージ形成工程の後半で使用されてもよい。そうしたあらかじめ積層された孔は、２０ｍｍから５０ｍｍの直径を有してもよい。他の用途においては、あらかじめ積層された孔は、例えばストローを受容するよう構成されてもよい。この場合その直径は、それほど大きくなく、２ｍｍ、５ｍｍおよび８ｍｍなど、２ｍｍ〜１５ｍｍである。
【００３０】
デバイス１０は、高圧電源１４に電気的に接続された電極１２を備える。さらにデバイス１２は、パッケージング積層体２０の導電層、つまりアルミニウムバリアフィルム２５をグランドに接続するための接触子１６を備える。接地されたアルミニウムホイル２５の電圧を測定するために、電圧計１８が設けられる。
【００３１】
高圧電源１４は、電極１２にランプ電圧を付与するよう構成されたコントローラ１５に接続される。
【００３２】
図１に示されるように、電極１２は、あらかじめ積層された孔２８に合致するように設計されている。そのため、電極１２は、パッケージング積層体２０の内側ポリマー層２７と密接して配置されてもよい。好ましくは、電極１２の直径は、あらかじめ積層された孔の内径よりもわずかに小さい。
【００３３】
デバイス１０があらかじめ積層された孔２８内の潜在的な不良部を検出するために使用される場合、以下のシーケンスが適用されてもよい。第１のステップにおいて、電極１２は、あらかじめ積層された孔２８の内側ポリマー層２７と密接して配置される。接地された接触子１６は、アルミニウムバリアフィルム２５にさらに接続される。続いてコントローラ１５は、既定のシーケンスに基づいて電極１２にランプ電圧を付与するよう作動される。例えばコントローラは、２秒間に０ｋＶから８ｋＶへランプする線形電圧を付与するようプログラムされている。電圧源の最大電流は、約０.０２ｍＡに設定されてもよい。
【００３４】
不良部、つまりあらかじめ積層された孔２８内に形成されたピンホールは、絶縁破壊を検知することによって検出される。このとき、好ましくは電圧降下を検出するために電圧計１８として作動するオシロスコープが用いられる。電圧が８ｋＶに到達した際に放電が発生しない場合には、電極１２とパッケージング積層体２０のアルミニウムホイル２５との間に開接点は存在しない。つまりあらかじめ積層された孔は、不良部がなく、無傷である。
【００３５】
開孔が存在しない代わりにパッケージング積層体のポリマー層内に弱化域が存在する場合、高電圧は、最終的にこの弱化域に突然開孔を生じさせる。これにより上記デバイスによって検出可能なイオン化が引き起こされる。弱化域は、パッケージング積層体のうちの薄手の部分あるいは形成されるパッケージの結合性が損なわれた部分である。
【００３６】
図２ａは、パッケージング積層体１２０における不良部を検出するためのデバイス１００ａを開示するものであり、当該図面にはデバイス１００ａが示される。このパッケージング積層体１２０は、板紙からなるコア層１２２を有し、その一側が、熱可塑性ポリマー層１２３で被覆される。コア層１２２の内側、つまりパッケージング積層体１２０によって封入される製品に面するよう配置される側は、第１のポリマー層１２４と、バリアフィルム１２５と、さらなる層１２６，１２７とによってカバーされる。バリア層１２５は、アルミニウムなどの導電材料からなり、層１２６，１２７は、パッケージング積層体１２０の内側を形成するポリマーからなる。
【００３７】
パッケージング積層体１２０は、あらかじめ積層された孔１２８を規定する。あらかじめ積層された孔１２８は、開放デバイスの取り付けを可能にするために充填工程またはパッケージ形成工程の後半で使用されてもよい。そうしたあらかじめ積層された孔は、２０ｍｍから５０ｍｍの直径を有してもよい。他の用途においては、あらかじめ積層された孔は、例えばストローを受容するよう構成されてもよい。この場合その直径は、それほど大きくなく、２ｍｍ、５ｍｍおよび８ｍｍなど、２ｍｍ〜１５ｍｍである。
【００３８】
デバイス１００は、高圧電源１１４に電気的に接続された電極１１２を備える。さらにデバイス１１２は、パッケージング積層体１２０の導電層、つまりアルミニウムバリアフィルム１２５をグランドに接続するための接地電極１１６を備える。
【００３９】
高圧電源１１４は、電極１１２に高電圧を付与するために高圧電源１１４を制御するよう構成されたコントローラ１１５に接続される。
【００４０】
電極１１２は、パッケージング積層体１２０に面する鋭角の先端部を有する。つまり電極１１２は、円錐形状を有しており、その頂点は、パッケージング積層体１２０へ向けて方向付けられる。
【００４１】
電極１１２は、好ましくは固定支持体を用いて、パッケージング積層体１２０から既定の距離をおいて配置される。他の実施形態においては、電極１１２は、並進移動ステージを用いて、パッケージング積層体１２０から距離をおいて配置される。このとき電極１１２とパッケージング積層体１２０との間の距離は調節されてもよい。
【００４２】
デバイス１００ａは、以下の原理に基づいて作動される；パッケージング積層体１２０のポリマー層の開孔の形態の不良部は、小さな電流が高圧電極１１２からパッケージング積層体１２０へ流れるようにする。電流が流れるとき、電極１１２の周囲と同様にピンホールの位置においても空気が部分的にイオン化される。この電流は、測定ユニット（図示せず）を用いて回路を通過した電流を測定することによって、あるいはコロナ放電としても知られる前記イオン化によって放出される光を検出することによって、検出されてもよい。
【００４３】
開孔が存在しない代わりにパッケージング積層体１２０のポリマー層１２６，１２７内に弱化域が存在する場合、高電圧が、最終的にこの弱化域に突然開孔を生じさせる。これにより上記デバイスによって検出可能なイオン化が引き起こされる。
【００４４】
図２ｂには、パッケージング材料１１０における不良部を検出するためのデバイス１００ｂのさらなる実施形態が図示される。ここでは図２ａと同様に、電極１１２は、パッケージング積層体１２０に面する鋭角の先端部を有する。つまり電極１１２は円錐形状を有しており、その頂点は、パッケージング積層体１２０へ向けて方向付けられる。
【００４５】
電極１１２は、好ましくは固定支持体を用いて、パッケージング積層体１２０から距離をおいて配置される。さらにデバイス１００は、電極１１２に接続された電源１１４とコントローラ１１５とを含む。コントローラ１１５は、電源１１４から電極１１４へ供給される電圧をランプするよう構成される。アルミニウムホイル１２５は、接地電極１１６を介してグランドにさらに接続される。
【００４６】
デバイス１００ｂは、以下の原理に基づいて作動される；パッケージング積層体１２０における開孔は、小さな電流が電極１１２からパッケージング積層体１２０へ流れるようにする。電流が流れるとき、電極１１２の周囲と同様にピンホールの位置においても空気が部分的にイオン化される。この電流は、測定ユニット１１８を用いて回路を通過する電流を測定することによって、あるいはコロナ放電としても知られる上記イオン化によって放出される光を検出することによって、検出されてもよい。
【００４７】
開孔が存在しない代わりにパッケージング積層体１２０のポリマー層１２６，１２７内に弱化域が存在する場合、高電圧が、最終的にこの弱化域に突然開孔を生じさせる。これにより上記デバイスによって検出可能なイオン化が引き起こされる。
【００４８】
以下では、パッケージング積層体のあらかじめ積層された孔における不良部を検出するためのさまざまな方法について詳細に記載する。ここでは高圧電極が鋭角の先端部を有しており、この先端部は、パッケージング積層体の上方約１５から２５ｍｍに配置される。Ｕｍａｘは例えば２０ｋＶに設定され、かつＩｍａｘは約０.００５ｍＡから０.１ｍＡに設定される。
【００４９】
視覚的検出、方法１：
不良部を検出するための１つの方法として、放射光が再度使用される。第１のステップとして、あらかじめ積層された孔が、電極の下方で既定の距離、例えば１５ｍｍまたは２２ｍｍの距離をおいて整列させられる。好ましくは、背景光は消されるかあるいは他の手段で弱められる。電圧は、ランプされるシーケンスに従って設定される。このとき、この電圧は、初期値から上位値Ｕｍａｘまで線形的に増大させられる。好ましくは、初期値は０Ｖである。弱化域がパッケージング積層体に存在する場合、高電圧が、特定の値において、弱化域に絶縁破壊を発生させ、電極の先端部においてコロナ放電が見られるようになる。これは、パッケージング積層体のポリマー層において開孔がすでに存在している場合も同様となる。そのためこれは、電極の下方に開接点があることを示す。さらにこれら開孔のそれぞれが、コロナ放電の結果として発光するようになる。したがって、あらかじめ積層された孔におけるパッケージング積層体の開孔の数を容易に数えることができる。上記方法は、自動的に作動される検出器とコンピュータソフトウェアとを使用することによってさらに向上させられてもよい。この検出器は、カメラまたは列状または格子状に配置された光検知器などであり、コンピュータソフトウェアは、開孔の数と同様に開孔の位置をも自動的に計算するためのものである。背景光の影響をデジタル処理で弱めるためのアルゴリズムを、それのみで使用することも、あるいはさらに上記方法をさらに向上させるために自動的に作動される検出器とともに組み合わせて使用することもできる。
【００５０】
視覚的検出、方法２：
不良部を検出するための第２の方法として、放射光が使用される。第１のステップにおいて、あらかじめ積層された孔が、電極の下方で既定の距離、例えば１５ｍｍまたは２２ｍｍの距離をおいて整列させられる。好ましくは、背景光は消されるかあるいは他の手段で弱められる。電圧は、一定の値Ｕｍａｘに設定される。好ましくはＵｍａｘは、この場合において、開孔を検出するがポリマーの弱化部を検出しないために約１０ｋＶとされてもよい。いくつかの開孔がパッケージング積層体に存在する場合、コロナ放電が、電極の先端部に見られるようになる。これは電極の下方に開接点があることを示す。さらに、これら開孔のそれぞれがコロナ放電の結果として発光する。したがって、あらかじめ積層された孔におけるパッケージング積層体の開孔の数を容易に数えることができかつ同様にそれぞれの開孔の位置を特定することもできる。視覚的検出方法１のように、自動的に作動する検出器および／または背景光の影響をデジタル処理で弱めるためのアルゴリズムが使用されてもよい。
【００５１】
オシロスコープ検出、方法１：
このシーケンスにおいて、検出シーケンスの電気的特性をモニターするためにオシロスコープが使用される。図２ｂに示されるように、オシロスコープ１１８は、付与される電圧を常にモニターするために電源１１４に接続される。電源はランピングシーケンスを提供するようプログラムされており、そのため高圧電極は、時間の関数として０ｋＶからＵｍａｘへ増大する電圧の影響を受ける。第１のステップとして、０ｋＶおよびＵｍａｘレベルが、オシロスコープで識別される。第２のステップとして、あらかじめ積層された孔は、電極の下方で既定の距離をおいて、例えば２２ｍｍの距離をおいて整列される。続いて電圧は、０ｋＶからＵｍａｘへランプされる。オシロスコープの追跡図形（トレース）がＵｍａｘレベルに到達する場合には、パッケージング積層体にはピンホールまたは不良部が存在しない。しかしながら、なんらかの不良部またはピンホールがパッケージング積層体に存在する場合には、追跡図形は、Ｕｍａｘ未満の電圧レベルで曲がる。この場合、コロナ放電電流は、Ｉｍａｘと同じ大きさのオーダーにあり、それゆえ電極電圧は、Ｕｍａｘレベルに到達することはない。
【００５２】
オシロスコープ検出、方法２：
またこのシーケンスにおいて、電圧を測定するためにオシロスコープが使用される。電源は、例えば１５ｋＶの定電圧Ｕｍａｘを提供するようプログラムされており、かつパッケージング積層体は、上記電極から離れるように配置される。第１のステップとして、０ｋＶおよびＵｍａｘレベルがオシロスコープで識別される。第２のステップとして、オシロスコープにおける電圧レベルが、Ｕｍａｘレベルへ到達する。その後、パッケージング積層体のあらかじめ積層された孔の領域が、電極の下方において既定の距離をおいて整列させられる。オシロスコープの追跡図形がＵｍａｘレベルに留まる場合には、パッケージング積層体にはピンホールまたは不良部が存在しない。しかしながら、なんらかの不良部またはピンホールがパッケージング積層体に存在する場合には、追跡図形は、Ｕｍａｘ未満の電圧レベル、例えば８ｋＶで曲がって定められる。したがって、不良部に形成されたコロナ放電は電圧を低減させる。
【００５３】
オシロスコープ検出、方法３：
ここで図２ｂおよび図３を参照すると、回路を通過する電流の測定シーケンスが示される。このシーケンスを実施するべく、オシロスコープは、付与される電圧をモニターするために電源に接続され、かつオシロスコープの１つのプローブは、グランドに流れる電流を測定するためにパッケージング積層体の導電層にさらに接続される。その構成は図２ｂに示されている。ここでオシロスコープ１１８は、電源１１４と同様に接地電極１１６にも接続されている。ｔ＝０で開始すると、付与される電圧は、特定の電流が回路を通過できるようにする。電圧が増大される場合、電流は、特定の時間ｔ０まではほぼ一定となる。このポイントにおいて、電極とパッケージング積層体の導電層との間に高電圧が、内側多層ポリマーフィルムに開孔を生じさせる。そのため導電性が増大されて、増大された電圧に起因して回路を通過する電流が増大される。ｔ１において、絶縁破壊が別の不良部または弱化域を破断させ、それゆえ回路を流れる電流が急速に増大するようになる。ｔ２において、電流導関数が一定の値まで減少するようになる。この一定の値は、ｔ１とｔ２との間の導関数に満たないが、ｔ０とｔ１との間で得られる導関数よりも大きい。このため、電圧のランピング中の電流曲線を解析することによって、試料の不良部の数を特定できる。いくつかの不良部が存在する場合、電流曲線は、いくつかの後続のステップ状の電流増加量を提供することによって、いくつかの不良部の存在を示す。
【００５４】
図４ａから図４ｃを参照すると、パッケージング積層体における不良部を検出するための方法で使用するための電極のさまざまな実施形態が示される。図４ａから始めると、電極３１２ａは円錐形状を有する。つまり電極３１２ａの頂点は、解析されるパッケージング積層体へ向けて方向付けられる。図４ｂにおいて、電極３１２ｂは円筒形状を有する。そのため、あらかじめ積層された孔の位置に対して電極を連続的に移動させることによって、パッケージング積層体のあらかじめ積層された孔を密接状態で解析できる。さらに図４ｃにおいて、電極は、図４ｂに示される電極の寸法より実質的に大きな円筒形状を有する。これは、図１を参照してすでに述べたように、あらかじめ積層された孔の領域全体と密接して配置するためである。そのため、電極３１２ａは、解析される試料から距離をおいて電極が配置される場合に好まれる。電極３１２ｂは、試料が連続的に密接状態で解析される場合に好まれ得る。それは、試料のさまざまな領域が個別に解析されるべき場合であってもよい。電極３１２ｃは、結果的に、１つの単一の測定シーケンスによって試料全体が密接状態で解析される場合に好まれる。
【００５５】
再び図１に戻ると、電極１２は、あらかじめ積層された孔２８に合致するよう設計されており、そのため電極１２は、パッケージング積層体２０の内側ポリマー層２７と密接して配置されてもよい。好ましくは、電極１２の直径は、あらかじめ積層された孔の内径よりわずかに小さい。もちろん、図４ｂに基づく電極が使用されてもよく、それによって、あらかじめ積層された孔の領域を電極３１２ｂによって走査可能となる。
【００５６】
デバイス１０が、あらかじめ積層された孔２８内の潜在的な不良部を検出するために使用される場合、以下のシーケンスが適用されてもよい。第１のステップにおいて、電極１２は、あらかじめ積層された孔２８のポリマー層２７に密接して配置される。接地された電極１６は、アルミニウムバリアフィルム２５にさらに接続される。続いてコントローラ１５は、既定のシーケンスに基づいて電極１２にランプ電圧を付与するよう作動される。例えば、コントローラは、１０秒間に０ｋＶから１０ｋＶへランプする線形電圧を付与するようにプログラムされている。電圧源の最大電流は、約０.０２ｍＡに設定されてもよい。
【００５７】
不良部、つまりあらかじめ積層された孔２８の領域内に形成されたパッケージング積層体のポリマー層内の弱化域は、ポリマー層の絶縁破壊を検知することによって検出される。このとき、好ましくは、上述のオシロスコープ検出、方法１に従って電圧降下を検出するための計測器１８として動作するオシロスコープが用いられる。電圧が１０ｋＶに到達した際に放電が発生しない場合には、電極１２とパッケージング積層体２０のアルミニウムホイル２５との間には弱化域が存在しない。そのため、あらかじめ積層された孔は、不良部を伴わず、無傷である。しかしながらランピング中に電圧降下が検出された場合、シーケンスは中断されることがある。この後、電極は、パッケージング積層体の上方において約２ｍｍから５ｍｍまで上昇され、かつ電圧が再び付与される。視覚的検出に関して上述した方法によれば、開孔の位置における光の放射が、不良部の位置を明確に示すようになる。
【００５８】
さらなる実施形態に従って、パッケージング積層体におけるポリマー層の厚さを測定するための方法について述べる。この方法は、図１に示されるようなデバイスを用いて実施される。当該デバイスは、つまり、電極が、あらかじめ積層された孔の表面に密接して配置されるものである。ランプされた電極電圧の追跡中に、測定された電圧曲線は、ピークに到達し、続いて放電がパッケージング積層体に孔を開けた際にベースラインレベルまで降下する。一般的に、このベースライン電圧は、１ｋＶから２ｋＶの間で変化してもよい。この電圧は、パッケージング積層体の開接点に対応する。例えば開接点があらかじめ積層された孔の領域の縁部に位置する場合、ベースラインレベルは通常は下方にある。なぜなら、電極とアルミニウムホイルとの間の距離が、より小さいからである。一方で、開接点があらかじめ積層された孔の領域の内側に見られる場合、その距離に加えて小さな空気の間隙が存在する可能性があり、結果的にベースライン電圧は、より高くなる。
【００５９】
本発明によって実施された試験結果から、アルミニウムホイル上に配置されたポリマー層、つまり図１に示される層２７の厚さに関し、以下の測定結果が観測された。
【００６０】
【表１】
2014502726.tif 000003
【００６１】
上記測定結果は、ポリマー層２７がＰＥから形成されたパッケージング積層体において得られたものである。なお、厚さを特定するための上記方法はまた、パッケージング積層体内の他のポリマー材料の厚さを特定するために実施されてもよい。
【００６２】
図１に基づくデバイスは、パッケージング積層体における不良部を検出して解析するために、図２ａまたは図２ｂに示されたデバイスと組み合わせて使用されてもよい。この方法において、２つの異なるデバイス、すなわち図１に示されるデバイスおよび図２ｂに示されるデバイスが使用される。
【００６３】
第１のステップとして、鋭角の先端部の電極が、図２ｂに図示される構造に従って、パッケージング積層体のあらかじめ積層された孔の領域の上に配置される。なお、ここでコントローラ１１５は、例えば１０ｋＶのオーダーで一定の高電圧を付与するように操作される。あらかじめ積層された孔の領域にピンホールまたは不良部が存在する場合、コロナ放電が紫色の光を発生して、不良部の位置を示す。いくつかの不良部が存在する場合、コロナ放電はすべての不良部において同時に発生する。別の方法として、電気的な測定結果が、パッケージング積層体における不良部の存在を示してもよい。
【００６４】
第２のステップとして、あらかじめ積層された孔の領域と同じサイズのプレート電極が、あらかじめ積層された孔に密接して位置決めされる。この構成は、図１に示されるものと同様である。続いて電圧は、０ｋＶから例えば１０ｋＶまでランプされ、最も弱い不良部、つまり絶縁破壊が最初に生じる位置が、特定の電圧で破断する。この電圧値は、絶縁破壊後にベースラインレベルと同様に検知される。これら２つの異なる値から、ポリマー層の厚さが特定されてもよい。
【００６５】
以上の／以下のすべての参照が、本発明の保護の範囲を制限する効果を持たず、単に説明を目的としたものであることは容易に理解される。さらに、当然のことながら、ここで述べられた構成と同等の構成が、固定された高圧電極を有する一方で移動可能なパッケージング積層体を有する構成も含んでもよい。
【００６６】
特許請求の範囲において、「具備する／具備している（含む／含んでいる）」との語は、他の要素またはステップの存在を排除しない。付加的には、個々の特徴部はさまざまな請求項に含まれ得るが、これら特徴部は、場合によっては組み合わせられて有利となることがあるが、異なる請求項に含まれる特徴部は、実行できずかつ／または有利ではない特徴部の組み合わせは含まない。加えて、単数形で言及されるものは複数のものを排除しない。「１つ」など単数形の、または「第１の」、「第２の」などの語は、それが複数であることを除外しない。特許請求の範囲における参照符号は、例示を明確にするために単に提供されたものであり、決して特許請求の範囲に記載の範囲を制限すると解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００６７】
１０，１００，１１０  デバイス
１２，１１２，２１２  高圧電極
１４，１１４  電源
１５，１１５  コントローラ
１６，１１６  接地電極
２０，１２０  パッケージング積層体
２５，１２５  導電層
２６，１２６，２７，１２７  ポリマー層
【図１】
2014502726.tif 000004
【図２ａ】
2014502726.tif 000005
【図２ｂ】
2014502726.tif 000006
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【国際調査報告】
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2014502726.tif 000012
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