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【耐壓測試】透過絕緣故障「可視化」將電池耐電壓測試效率化

前言

許多生產現場都會導入耐電壓測試(絕緣耐性測試)，來確認產品可以承受的安全高電壓，以預防觸電等風險。但是，若測試不合格時，操作人員卻無法找出「是突然的絕緣崩壞嗎？」、「還是逐漸增加洩漏電流後才崩壞的呢？」等故障情況實際的原因。

以往的耐電壓測試，當超過所設定的閾值時只會顯示＂合格、不合格＂，若想知道詳細的波形解析還需要另外接上示波器與高電壓探棒、電流感測器等額外儀器。這樣的構成不但成本增加、設置時間也提升，若只是一時的異常情況下「重新測試後顯示合格」，無法得出結論的情況也相當高。

使用DC耐壓絕緣電阻測試儀ST5680A主機搭載波形顯示功能，能解決以上課題。測試停止前一課的電壓、電流波形，無須追加儀器就能直接取得，並進行確認。在產線與品保環節都能精密且快速地進行故障解析。就結果而言，設計製造部門可更快收到回饋，減少測試整體的成本。

背景

電器產品、電池、移動相關產品等產線，需要在出貨前需要確認絕緣性能，一般都會實施耐電壓測試。由於製造時的波動，可能會發生產品不合格的情況，就必須進行再測試與原因調查，但是以往的測試儀器只能確認「施加的電流是否在閾值以下」，且無法確認：

是否為急遽的絕緣破壞(突波電流)
還是逐漸增加的洩漏電流

並且，可能會出現：

明明實際上並未發生致命性故障，卻因電流接近閾值而被形式上判定為不良。

等因為「測試條件所引起的錯誤判斷」也無法區別。由於「無法確認NG的詳細原因」，就無法提出改善對策的精度或是說明依據。

判斷兩個故障模式的意義

當出現NG的場合，若能判斷是「急遽的絕緣破壞」還是「逐漸增加的洩漏電流」，對後續應該採取的行動有相當大的不同。

舉例來說，若確認是急遽的絕緣破壞的情況，可以推斷是所使用的絕緣材料有部分劣化，或是在製造過程有異物混入、加工傷痕等所導致的耐壓不足為主要原因。這個情況，可以藉由重新挑選材料或是製造設計，甚至是異物管理與批次、工程驗證等設計生產方面的反饋來說是非常有參考價值的資訊。

另一方面，洩漏電流若是隨著時間增加的情況，材料會根據時間經過逐漸劣化，會受到溫度、濕度等環境條件的變動影響的情況也會增加。這個情況，就要針對零件或是成品的管理、選別條件，測試環境條件(溫溼度)的管理，運用條件與環境面等狀況重新審視。

最後，電流接近閾值而被形式上判定為不良的情況，不僅僅是被測物本身的問題，也可能是所設定的閾值或施加條件不適合。透過再次確認、評估波形、容許洩漏電流與施加時間，上升過程等測試條件的適當性，能夠抑制過多的不良判斷。

綜上所述，就算是相同的NG判斷中也會有以下情況：

急遽的絕緣破壞
逐漸增加的洩漏電流
閾值設定與測試條件所導致

以上三種NG類型，在成因與後續對策的方向性都有所不同。若能將絕緣故障的波形「可視化」，就能更加客觀的說明NG的情況，像是：

生產線中迅速的區分
確實向前端工程提出回饋
出貨後的的客訴提供證據

在品質管理的層面中具有相當大的意義。

現場的課題

無法看見波形，也無法準確判斷絕緣故障的性質
出現NG情況時需要使用追加儀器判斷，增加測試成本與設置時間
就算使用示波器與專用探棒測量但常常出現再測試時合格的情況，損失時間成本
對前端工程的回饋時常含糊曖昧
對應出貨後的客訴，也因為沒有波形記錄而被質疑正確性

以上是無法提出「當時發生什麼樣的情況造成NG」欠缺客觀數據，是現場作業人員一大困擾。