(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象体の一対の測定点間に供給する交流信号を生成する交流信号生成部と、前記両測定点間に前記交流信号が供給されている状態において当該両測定点間を流れる当該交流信号の電流および当該両測定点間の電圧を測定する測定処理を実行する測定部と、測定された前記電流、前記電圧、並びに当該電流および当該電圧間の位相差に基づいて前記両測定点間の静電容量を演算する演算部と、前記交流信号生成部、前記測定部および前記演算部を制御する制御部とを備え、
前記交流信号生成部は、前記制御部の制御に従って前記交流信号の振幅を変更可能に構成され、
前記制御部は、前記測定処理の開始に先立ち、前記交流信号生成部を制御して、当該測定処理時に前記両測定点間に供給する前記交流信号の第１の振幅よりも大きな第２の振幅から徐々に振幅を減少させつつ当該両測定点間に当該交流信号を供給させ、当該両測定点間に供給させている当該交流信号の振幅が前記第１の振幅となったときに前記測定部を制御して前記測定処理を開始させる静電容量測定装置。
【請求項２】
測定対象体の一対の測定点間に交流信号を供給した状態において当該両測定点間を流れる当該交流信号の電流および当該両測定点間の電圧を測定する測定処理を実行し、測定した前記電流、前記電圧、並びに当該電流および当該電圧間の位相差に基づいて前記両測定点間の静電容量を演算する静電容量測定方法であって、
前記測定処理の開始に先立ち、当該測定処理時に前記両測定点間に供給する前記交流信号の第１の振幅よりも大きな第２の振幅から徐々に振幅を減少させつつ当該両測定点間に当該交流信号を供給し、当該両測定点間に供給している当該交流信号の振幅が前記第１の振幅となったときに前記測定処理を開始する静電容量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象体の一対の測定点間の静電容量を測定可能に構成された静電容量測定装置および静電容量測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の静電容量測定装置として、出願人は、実開平６−３０７７９号公報にＬＣＲテスタを開示している。出願人が開示しているこのＬＣＲテスタでは、装置外部の電圧制御発振器（外部信号源）から導入した周波数ｆの測定用交流電圧を被測定試料の両端間に供給しつつ、この試料を流れる交流電流の電流値と、試料の両端間電圧の電圧値とを測定し、各測定値を用いた演算処理によって試料における両端間の静電容量を演算する構成が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平６−３０７７９号公報（第１５−１９頁、第１−５図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、出願人が開示しているＬＣＲテスタには、以下の改善すべき課題が存在する。すなわち、出願人が開示しているＬＣＲテスタでは、被測定試料の両端間に測定用交流電圧を供給しつつ測定した各測定値に基づいて試料の静電容量を演算する構成が採用されている。この場合、この種の測定装置の測定対象体の１つであるコンデンサのうち、強誘電体が用いられているコンデンサ（積層セラミックコンデンサなど）では、電圧の供給を停止したとき（電界を加えた後に、加えていた電界を取り除いたとき）に、電荷の偏りが残存する、いわゆる分極履歴現象が生じることが知られている。
【０００５】
したがって、この種の測定装置では、例えば、積層セラミックコンデンサについての静電容量の測定後（つまり、測定用交流電圧を供給した後）に、その測定対象体についての静電容量を再測定しようとしたときに、最初の測定処理時に測定される静電容量値とは相違する値が測定されることとなる。このため、この種の測定装置では、強誘電体が用いられているコンデンサを測定対象体としたときに、測定値の再現性が悪くなっており、これに起因して、その測定対象体についての良否判定を誤るおそれがあるため、この点を改善するのが好ましい。
【０００６】
本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、強誘電体が用いられているコンデンサを対象とする測定処理において、その測定対象体の静電容量を正確に測定し得る静電容量測定装置および静電容量測定方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく請求項１記載の静電容量測定装置は、測定対象体の一対の測定点間に供給する交流信号を生成する交流信号生成部と、前記両測定点間に前記交流信号が供給されている状態において当該両測定点間を流れる当該交流信号の電流および当該両測定点間の電圧を測定する測定処理を実行する測定部と、測定された前記電流、前記電圧、並びに当該電流および当該電圧間の位相差に基づいて前記両測定点間の静電容量を演算する演算部と、前記交流信号生成部、前記測定部および前記演算部を制御する制御部とを備え、前記交流信号生成部は、前記制御部の制御に従って前記交流信号の振幅を変更可能に構成され、前記制御部は、前記測定処理の開始に先立ち、前記交流信号生成部を制御して、当該測定処理時に前記両測定点間に供給する前記交流信号の第１の振幅よりも大きな第２の振幅から徐々に振幅を減少させつつ当該両測定点間に当該交流信号を供給させ、当該両測定点間に供給させている当該交流信号の振幅が前記第１の振幅となったときに前記測定部を制御して前記測定処理を開始させる。
【００１０】
また、請求項２記載の静電容量測定方法は、測定対象体の一対の測定点間に交流信号を供給した状態において当該両測定点間を流れる当該交流信号の電流および当該両測定点間の電圧を測定する測定処理を実行し、測定した前記電流、前記電圧、並びに当該電流および当該電圧間の位相差に基づいて前記両測定点間の静電容量を演算する静電容量測定方法であって、前記測定処理の開始に先立ち、当該測定処理時に前記両測定点間に供給する前記交流信号の第１の振幅よりも大きな第２の振幅から徐々に振幅を減少させつつ当該両測定点間に当該交流信号を供給し、当該両測定点間に供給している当該交流信号の振幅が前記第１の振幅となったときに前記測定処理を開始する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の静電容量測定装置および請求項２記載の静電容量測定方法によれば、測定処理の開始に先立ち、測定処理時に測定対象体の一対の測定点間に供給する交流信号の第１の振幅から徐々に振幅を減少させつつ両測定点間に交流信号を供給することにより、分極履歴特性を有しているコンデンサを測定対象体として静電容量を測定する場合であっても、測定対象体に残存している分極量が十分に減少した状態（または、測定対象体の分極履歴が実質的に除去された状態）において静電容量を測定することができる。したがって、この静電容量測定装置および静電容量測定方法によれば、強誘電体が用いられているコンデンサ等を測定対象体とする測定処理において、その測定対象体の静電容量を正確に測定することができる結果、静電容量測定の再現性を良好とすることができる。
【００１４】
また、測定処理の開始に先立って両測定点間に供給する交流信号の振幅を第２の振幅から徐々に減少させることにより、測定対象体の両端間に供給する交流信号の振幅を１回だけ小さくする構成と比較して、測定対象体に残存している分極量を一層減少させた状態（または、分極履歴が実質的に除去された状態）において静電容量を測定することができるため、その測定対象体の静電容量を一層正確に測定することができる結果、静電容量測定の再現性を一層良好とすることができる。
【００１５】
さらに、測定処理の開始に先立って両測定点間に供給する交流信号の振幅を第２の振幅から徐々に減少させて、両測定点間に供給している交流信号の振幅が第１の振幅となったときに測定処理を開始することにより、残存している分極量を減少させる（または、分極履歴を除去する）ために測定対象体の両端間に交流信号を供給する処理が完了した時点において直ちに測定処理が開始されるため、その分だけ測定対象体の静電容量を測定するのに要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】静電容量測定装置１の構成を示す構成図である。
【図２】測定対象体１０の両端に供給する交流信号Ｓａｃについて説明するための説明図である。
【図３】交流信号Ｓａｃの振幅Ａ１〜Ａ７と分極量Ｂｘ〜Ｂ７との関係について説明するための説明図である。
【図４】測定対象体１０の両端に供給する他の交流信号Ｓａｃについて説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、静電容量測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１に示す静電容量測定装置１は、測定対象体１０の一対の測定点間の静電容量を測定可能に構成された測定装置の一例であって、交流信号生成部２、測定部３、演算部４および制御部５を備えている。交流信号生成部２は、制御部５からの制御信号Ｓ１に従い、交流信号Ｓａｃを生成して、測定対象体１０の両端間（「測定対象体の一対の測定点間」の一例）に供給する。この場合、交流信号生成部２は、制御部５の制御に従って交流信号Ｓａｃの振幅を変更可能に構成されている。具体的には、交流信号生成部２は、一例として、制御部５からの制御信号Ｓ１に従い、出力する交流信号Ｓａｃの振幅を多段階に任意に変更して出力できるように構成されている。
【００１９】
測定部３は、制御部５からの制御信号Ｓ２に従い、交流信号生成部２によって測定対象体１０の両端間に交流信号Ｓａｃが供給されている状態において測定対象体１０の両端間を流れる電流Ｉの電流値（交流信号の電流）、および両端間に生じる電圧Ｖの電圧値（両測定点間の電圧）を測定して測定値データＤ１を生成し、生成した測定値データＤ１を演算部４に出力する測定処理を実行する。演算部４は、制御部５からの制御信号Ｓ３に従い、測定部３から出力された測定値データＤ１に基づいて、具体的には、測定値データＤ１によって特定される電流Ｉの電流値、電圧Ｖの電圧値、並びに電流Ｉおよび電圧Ｖ間の位相差に基づいて、測定対象体１０の両端間の静電容量を演算して演算結果データＤ２を生成し、生成した演算結果データＤ２を制御部５に出力する。
【００２０】
制御部５は、静電容量測定装置１を総括的に制御する。具体的には、制御部５は、交流信号生成部２に制御信号Ｓ１を出力して交流信号Ｓａｃを生成させて測定対象体１０の両端間に供給させる。この場合、この静電容量測定装置１では、図２に示すように、測定部３による上記の測定処理時に測定対象体１０の両端間に供給する交流信号Ｓａｃの振幅Ａ０（「第１の振幅」の一例）よりも大きな振幅Ａ１（「第２の振幅」の一例）の交流信号Ｓａｃ、および振幅Ａ１よりも小さな振幅Ａ２の交流信号Ｓａｃを上記の測定処理の開始に先立って測定対象体１０の両端間に連続してこの順で供給させる。
【００２１】
より具体的には、この静電容量測定装置１では、制御部５が、交流信号生成部２を制御して、測定処理の開始に先立って両端間に供給させる交流信号Ｓａｃの振幅を上記の振幅Ａ１から徐々に減少させると共に、交流信号Ｓａｃの振幅を振幅Ａ０まで減少させたとき（振幅Ａ０の交流信号Ｓａｃが両端間に供給されたとき：時点ｔ１が到来したとき）に測定部３を制御して測定処理を開始させる。なお、上記の振幅Ａ０は、一例として、±６Ｖ程度とし、上記の振幅Ａ１は、測定対象体１０の定格電圧範囲内において最大の電圧値とする。これにより、測定対象体１０に対して定格電圧範囲内の電圧が供給（印加）されることによってその測定対象体１０に残存する可能性がある分極量の分極履歴を、後述するようにして十分に小さな分極量とする（または、分極履歴を除去する）ことができる。
【００２２】
また、制御部５は、測定部３に制御信号Ｓ２を出力して、上記の電流値および電圧値の測定処理を実行させると共に、演算部４に制御信号Ｓ３を出力して、測定部３からの測定値データＤ１に基づく測定対象体１０の静電容量の演算処理を実行させる。さらに、制御部５は、演算部４からの演算結果データＤ２に基づく演算結果を図示しない表示部に表示させる。この場合、この静電容量測定装置１では、測定対象体１０が分極履歴を有している可能性がないときに実行する第１の測定処理モードと、測定対象体１０が分極履歴を有している可能性があるときに実行する第２の測定処理モードとのいずれかを選択して実行させることができるように構成されている。したがって、制御部５は、図示しない操作部を利用しての利用者によるモード選択に応じて、交流信号生成部２、測定部３および演算部４等を制御する。
【００２３】
この静電容量測定装置１による静電容量の測定に際しては、図１に示すように、まず、測定対象体１０に静電容量測定装置１を接続する。次いで、図示しない操作部を操作して測定処理の開始を指示する。この際に、ポリプロピレンコンデンサ、ポリスチレンコンデンサ、およびマイカコンデンサ等（「実質的な分極履歴特性を有していないコンデンサ」の一例）や、未使用の積層セラミックコンデンサ等（「分極履歴特性を有しているものの、分極履歴が残存していないコンデンサ」の一例）を測定対象体１０とする場合には、上記の第１の測定モードを選択する。
【００２４】
この測定モードが選択されたときには、制御部５は、交流信号生成部２に制御信号Ｓ１を出力することにより、振幅Ａ０の交流信号Ｓａｃを生成させて測定対象体１０の両端間に供給させる。次いで、制御部５は、測定部３に制御信号Ｓ２を出力して、測定処理を開始させる。この際に、測定部３は、交流信号生成部２によって振幅Ａ０の交流信号Ｓａｃが測定対象体１０の両端間に供給されている状態において両端間を流れる電流Ｉ（図１参照）の電流値、および両端間の電圧Ｖ（図１参照）の電圧値をそれぞれ測定すると共に、測定した電流値および電圧値に基づいて測定値データＤ１を生成して演算部４に出力する。
【００２５】
続いて、制御部５は、演算部４に制御信号Ｓ３を出力することにより、測定対象体１０の両端間の静電容量を演算させる。この際に、演算部４は、測定部３から出力された測定値データＤ１に基づき、測定対象体１０の両端間を流れる電流Ｉの電流値、両端間の電圧Ｖの電圧値、並びに電流Ｉおよび電圧Ｖ間の位相差をそれぞれ特定すると共に、特定した値を用いて、測定対象体１０の両端間の静電容量を演算する。また、演算部４は、演算結果に基づいて演算結果データＤ２を生成して制御部５に出力する。なお、測定部３による測定処理、および演算部４による演算処理については、公知の測定処理および演算処理と同様のため、詳細な説明を省略する。この後、制御部５は、演算部４から出力された演算結果データＤ２に基づいて測定対象体１０の静電容量を特定し、特定した結果を図示しない表示部に表示させる。以上により、測定対象体１０に対する第１の測定モードでの測定処理が完了する。
【００２６】
一方、電圧の供給履歴（印加履歴）を有する積層セラミックコンデンサ等（「分極履歴が残存しているコンデンサ」の一例）を測定対象体１０とする場合には、上記の第２の測定モードを選択する。この測定モードが選択されたときには、制御部５は、まず、測定対象体１０に残存している分極履歴の分極量を減少させる処理（または、分極履歴を除去する処理）を実行し、続いて、上記の第１の測定処理モードにおいて実行した一連の測定処理と同様の測定処理を実行する。具体的には、制御部５は、まず、交流信号生成部２に制御信号Ｓ１を出力して交流信号Ｓａｃを生成させる。この際に、交流信号生成部２は、図２に示すように、測定部３による測定処理時に測定対象体１０の両端間に供給する交流信号Ｓａｃの振幅Ａ０よりも大きな振幅Ａ１の交流信号Ｓａｃを生成して測定対象体１０の両端間に供給すると共に、その振幅を、振幅Ａ０まで多段階で徐々に減少させる。
【００２７】
なお、同図では、静電容量測定装置１の動作原理についての理解を容易とするために、１つの振幅の交流信号Ｓａｃを一周期分だけ図示しているが、実際には、同じ振幅の交流信号Ｓａｃが複数周期分出力された後に、その交流信号Ｓａｃよりも小さな振幅の交流信号Ｓａｃが複数周期分出力される（「振幅が多段階で徐々に減少させられる」との状態の一例）。
【００２８】
この場合、図３に示すように、測定対象体１０に分極量Ｂｘの分極履歴が残存しているときには、両端間に供給されている交流信号Ｓａｃの振幅が振幅Ａ１から振幅Ａ５まで徐々に減少させられることにより、測定対象体１０に残存する分極量が分極量Ｂｘから分極量Ｂ５まで段階的に減少させられる。具体的には、振幅Ａ１の交流信号Ｓａｃが供給された後に振幅Ａ２の交流信号Ｓａｃが供給されたときには、測定対象体１０に残存している分極履歴の分極量が分極量Ｂｘのまま変化せず、その後に、振幅Ａ２の交流信号Ｓａｃが供給された後に振幅Ａ３の交流信号Ｓａｃが供給されたときには、測定対象体１０の分極量が分極量Ｂｘから分極量Ｂ３に減少する。
【００２９】
また、振幅Ａ３の交流信号Ｓａｃが供給された後に振幅Ａ４の交流信号Ｓａｃが供給されたときには、測定対象体１０の分極量が分極量Ｂ３から分極量Ｂ４に減少し、振幅Ａ４の交流信号Ｓａｃが供給された後に振幅Ａ５の交流信号Ｓａｃが供給されたときには、測定対象体１０の分極量が分極量Ｂ４から分極量Ｂ５に減少する。さらに、振幅Ａ５の交流信号Ｓａｃが供給された後に振幅Ａ０の交流信号Ｓａｃが供給されたときには、測定対象体１０の分極量が分極量Ｂ５よりもさらに減少する。したがって、両端間に供給している交流信号Ｓａｃの振幅を徐々に減少させることにより、測定対象体１０に残存している分極量が十分に減少させられる。
【００３０】
次いで、測定対象体１０の両端間に供給している交流信号Ｓａｃの振幅が振幅Ａ０となったとき（図２における時点ｔ１が到来したとき）に、制御部５は、測定部３に制御信号Ｓ２を出力して、測定処理を開始させる。この際には、測定対象体１０の分極量が十分に減少させられているため、測定対象体１０の両端間を流れる電流の電流値や両端間に生じる電圧の電圧値などが正確に測定される。また、制御部５は、演算部４に制御信号Ｓ３を出力することにより、測定対象体１０の両端間の静電容量を演算させる。この際には、正確な測定値に基づいて静電容量が演算されるため、静電容量測定の再現性が良好となる。この後、制御部５は、演算部４から出力された演算結果データＤ２に基づいて測定対象体１０の静電容量を特定し、特定した結果を図示しない表示部に表示させる。以上により、測定対象体１０に対する第２の測定モードでの測定処理が完了する。
【００３１】
このように、この静電容量測定装置１、および静電容量測定装置１による静電容量測定方法によれば、制御部５が、測定処理の開始に先立ち、交流信号生成部２を制御して、測定対象体１０の一対の測定点間に供給する交流信号Ｓａｃの第１の振幅（この例では、振幅Ａ０）よりも大きな第２の振幅（一例として、振幅Ａ１）から徐々に振幅を減少させつつ両測定点間に交流信号Ｓａｃを供給させることにより、分極履歴特性を有しているコンデンサを測定対象体１０として静電容量を測定する場合であっても、測定対象体１０に残存している分極量が十分に減少した状態（または、測定対象体１０の分極履歴が実質的に除去された状態）において静電容量を測定することができる。したがって、この静電容量測定装置１、および静電容量測定装置１による静電容量測定方法によれば、強誘電体が用いられているコンデンサ等を測定対象体１０とする測定処理において、その測定対象体１０の静電容量を正確に測定することができる結果、静電容量測定の再現性を良好とすることができる。
【００３２】
また、この静電容量測定装置１、および静電容量測定装置１による静電容量測定方法によれば、制御部５が、交流信号生成部２を制御して、測定処理の開始に先立って両測定点間に供給させる交流信号Ｓａｃの振幅を上記の第２の振幅から徐々に減少させることにより、測定対象体１０の両端間に供給する交流信号Ｓａｃの振幅を１回だけ小さくする構成と比較して、測定対象体１０に残存している分極量を一層減少させた状態（または、分極履歴が実質的に除去された状態）において静電容量を測定することができるため、その測定対象体１０の静電容量を一層正確に測定することができる結果、静電容量測定の再現性を一層良好とすることができる。
【００３３】
さらに、この静電容量測定装置１、および静電容量測定装置１による静電容量測定方法によれば、制御部５が、交流信号生成部２を制御して、測定処理の開始に先立って両測定点間に供給させる交流信号Ｓａｃの振幅を第２の振幅から徐々に減少させて、両測定点間に供給させている交流信号Ｓａｃの振幅が第１の振幅（この例では、振幅Ａ０）となったときに測定部３を制御して測定処理を開始させることにより、残存している分極量を減少させる（または、分極履歴を除去する）ために測定対象体１０の両端間に交流信号Ｓａｃを供給する処理が完了した時点において直ちに測定処理が開始されるため、その分だけ測定対象体１０の静電容量を測定するのに要する時間を短縮することができる。
【００３４】
なお、測定部３による測定処理時に測定対象体１０の両端間に供給する交流信号Ｓａｃの振幅Ａ０よりも大きな振幅Ａ１の交流信号Ｓａｃを両端間に供給し、その振幅を徐々に減少させて、供給している交流信号Ｓａｃの振幅が振幅Ａ０となったとき（図２における時点ｔ１）に測定部３による測定処理を開始する構成を例に挙げて説明したが、一例として、両端間に供給する交流信号Ｓａｃの振幅を振幅Ａ１から振幅Ａ０まで徐々に減少させた後に、図２に示す時点ｔ１において両端間に対する交流信号Ｓａｃの供給を停止すると共に、時間Ｔ後の時点ｔ２において（つまり時点ｔ１〜時点ｔ２の間の時間Ｔだけ交流信号Ｓａｃの供給を停止した後に）、時点ｔ２において振幅Ａ０の交流信号Ｓａｃの供給を再度開始して測定部３による測定処理を開始させる構成および方法を採用することもできる。このような構成および方法を採用した場合においても、上記の静電容量測定装置１およびその静電容量測定方法と同様の効果を奏することができる。
【００３５】
また、測定部３による測定処理の前に測定対象体１０の両端間に供給する交流信号Ｓａｃについては、図４に示すように、測定処理時に供給する交流信号Ｓａｃの振幅Ａ０よりも大きな振幅Ａ１から、振幅Ａ０よりも小さな振幅Ａ７まで徐々に減少させてもよい。このような交流信号Ｓａｃを測定対象体１０の両端間に供給したときには、測定対象体１０の振幅が振幅Ａ２，Ａ３，Ａ４・・Ａ７のように減少させられたときに、測定対象体１０の分極量が分極量Ｂｘ，Ｂ３，Ｂ４・・Ｂ７のように減少させられる。したがって、図２に示すように振幅Ａ１〜Ａ５の範囲内（測定処理時に供給する交流信号Ｓａｃの振幅Ａ０よりも大きな振幅）で振幅が減少する交流信号Ｓａｃを供給したときよりも、測定対象体１０に残存する分極量を一層減少させることができる。この結果、この構成および方法を採用したときには、測定対象体１０の静電容量を一層正確に測定することができる結果、静電容量測定の再現性を一層良好とすることができる。なお、この構成および方法においても時点ｔ１〜時点ｔ２の間の時間Ｔだけ交流信号Ｓａｃの供給を停止した後に、時点ｔ２において振幅Ａ０の交流信号Ｓａｃの供給を再度開始して測定部３による測定処理を開始させる構成を採用することもできる。
【００３６】
さらに、交流信号Ｓａｃの振幅Ａを多段階で徐々に変化させる構成の交流信号生成部２を有する静電容量測定装置１を例に挙げて説明したが、交流信号Ｓａｃの振幅Ａを無段階で、つまり直線的に徐々に変化させる構成の交流信号生成部を有する静電容量測定装置（図示せず）においても、上記の静電容量測定装置１による一連の処理と同様の手順に従って交流信号Ｓａｃの振幅を減少させることにより、同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  静電容量測定装置
２  交流信号生成部
３  測定部
４  演算部
５  制御部
１０  測定対象体
Ａ０〜Ａ７  振幅
Ｂ３〜Ｂ７，Ｂｘ  分極量
Ｄ１  測定値データ
Ｄ２  演算結果データ
Ｉ  電流
Ｖ  電圧
Ｓ１〜Ｓ３  制御信号
Ｓａｃ  交流信号
Ｔ  時間
ｔ１，ｔ２  時点
【図１】
0005642438.tif 000002
【図２】
0005642438.tif 000003
【図３】
0005642438.tif 000004
【図４】
0005642438.tif 000005