(57)【要約】  キャパシタをスクリーニングするためのシステムおよび方法が開示される。例示的な方法は、時間ｔ１の間にわたり少なくとも１つのキャパシタを充電し、その後に以下の操作を実行する。充電時間ｔ１で充電後に、少なくとも１つのキャパシタの充電状態を閾値ｔｈ１−ｌｏｗおよびｔｈ１−ｈｉｇｈと比較し、静電容量スクリーニングを実行する。待機時間ｔ２後、少なくとも１つのキャパシタの充電状態を閾値ｔｈ２と比較し、等価直列抵抗（ＥＳＲ）スクリーニングを実行する。待機時間ｔ３の後、少なくとも１つのキャパシタの充電状態の変化を閾値ｔｈ３と比較し、漏れ電流（ＬＣ）および自己放電（ＳＤ）スクリーニングを実行する。スクリーニング操作は、本明細書に記載された例示的なシステムにより、ユーザにより手動でおよび／または自動で実行されてもよい。
2009516918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャパシタをスクリーニングするシステムであって、
少なくとも１つのキャパシタを受け入れるコネクタに電気的に接続された電源と、
前記電源および前記コネクタに動作可能に関連付けられたコントローラであって、前記コントローラは前記電源から前記少なくとも１つのキャパシタに電気信号を選択的に加え、前記少なくとも１つのキャパシタの充電状態を表す電気入力を選択的に受け取る、コントローラと、
前記コントローラにより実行可能な論理命令であって、前記論理命令は、前記少なくとも１つのキャパシタの漏れ電流（ＬＣ）および自己放電（ＳＤ）について前記少なくとも１つのキャパシタをスクリーニングするために、所定の期間にわたる前記少なくとも１つのキャパシタの前記充電状態の変化を、少なくとも１つの閾値と比較する、論理命令と、
を備えたシステム。
【請求項２】
前記論理命令は、
静電容量スクリーニングのために、時間ｔ１の間にわたる充電の後に前記少なくとも１つのキャパシタの充電状態を、閾値ｔｈ１−ｌｏｗおよびｔｈ１−ｈｉｇｈと比較することと、
等価直列抵抗（ＥＳＲ）スクリーニングのために、待機時間ｔ２の後に、前記少なくとも１つのキャパシタの充電状態を、閾値ｔｈ２と比較することと、
漏れ電流（ＬＣ）および自己放電（ＳＤ）スクリーニングのために、待機時間ｔ３の後に、前記少なくとも１つのキャパシタの前記充電状態の前記変化を、閾値ｔｈ３と比較することと、
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記論理命令は、
静電容量スクリーニングのために、時間ｔ１の間にわたる充電の後に前記少なくとも１つのキャパシタの充電状態の第２の変化を、閾値ｔｈ１−ｌｏｗおよびｔｈ１−ｈｉｇｈと比較することと、
等価直列抵抗（ＥＳＲ）スクリーニングのために、待機時間ｔ２の後に、前記少なくとも１つのキャパシタの充電状態を、閾値ｔｈ２と比較することと、
漏れ電流（ＬＣ）および自己放電（ＳＤ）スクリーニングのために、待機時間ｔ３の後に、前記少なくとも１つのキャパシタの前記充電状態の前記変化を、閾値ｔｈ３と比較することと、
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのキャパシタの前記スクリーニングの結果をユーザに報告するために、前記コントローラに動作可能に関連付けられた出力デバイスをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのキャパシタの前記スクリーニングの結果をユーザに認識させるために、ホストコンピュータをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラはホストコンピュータから前記少なくとも１つの閾値に対する変化を受け取る、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのキャパシタを放電するために、スクリーニング操作後に前記コントローラにより作動できる放電スイッチをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
キャパシタをスクリーニングする方法であって、
少なくとも１つのキャパシタに電気信号を加えることと、
前記少なくとも１つのキャパシタの充電状態を表す電気入力を受け取ることと、
所定の期間待機することと、
前記待機操作後に前記少なくとも１つのキャパシタの第２の充電状態を表す第２の電気入力を受け取ることと、
前記少なくとも１つのキャパシタの充電状態の変化を決定することと、
前記少なくとも１つのキャパシタの充電状態の変化を少なくとも１つの閾値と比較することと、
前記比較操作に基づいて前記少なくとも１つのキャパシタをスクリーニングすることと、
を備えた方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つのキャパシタを、静電容量、等価直列抵抗（ＥＳＲ）、漏れ電流（ＬＣ）および自己放電（ＳＤ）の特性のうちの少なくとも１つについてスクリーニングすることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
静電容量スクリーニングは、時間ｔ１の間にわたる充電後に前記少なくとも１つのキャパシタの充電状態を、閾値ｔｈ１−ｌｏｗおよびｔｈ１−ｈｉｇｈと比較することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ＥＳＲスクリーニングは、待機時間ｔ２の後に前記少なくとも１つのキャパシタの充電状態を、閾値ｔｈ２と比較することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ＬＣおよびＳＤスクリーニングは、待機時間ｔ３の後に前記少なくとも１つのキャパシタの充電状態の変化を、閾値ｔｈ３と比較することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのキャパシタの前記スクリーニングの結果を報告することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記スクリーニング操作後に前記少なくとも１つのキャパシタを放電することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
キャパシタをスクリーニングする方法であって、
時間ｔ１の間にわたり少なくとも１つのキャパシタを充電することと、
静電容量スクリーニング操作のために、時間ｔ１後に前記少なくとも１つのキャパシタの充電状態を、閾値ｔｈ１−ｌｏｗおよびｔｈ１−ｈｉｇｈと比較することと、
等価直列抵抗（ＥＳＲ）スクリーニング操作のために、待機時間ｔ２の後に前記少なくとも１つのキャパシタの前記充電状態を、閾値ｔｈ２と比較することと、
漏れ電流（ＬＣ）および自己放電（ＳＤ）スクリーニング操作のために、待機時間ｔ３の後に前記少なくとも１つのキャパシタの前記充電状態の変化を、閾値ｔｈ３と比較することと、
を備えた方法。
【請求項１６】
前記充電状態が前記閾値ｔｈ１−ｈｉｇｈより高い場合には、前記静電容量スクリーニング操作で落ちたとして、いかなるキャパシタも不合格とすることをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記充電状態が前記閾値ｔｈ１−ｌｏｗ未満である場合には、前記静電容量スクリーニング操作で落ちたとして、いかなるキャパシタも不合格とすることをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記充電状態が前記閾値ｔｈ２未満である場合には、前記ＥＳＲスクリーニング操作で落ちたとして、いかなるキャパシタも不合格とすることをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記充電状態における前記変化が前記閾値ｔｈ３より大きい場合には、前記ＬＣおよびＳＤスクリーニング操作で落ちたとして、いかなるキャパシタも不合格とすることをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記操作はユーザにより手動で実行される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記スクリーニング操作のすべては１分未満で実行される、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にキャパシタに関する。さらに詳細には、本発明はキャパシタをスクリーニングするシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャパシタは通常、様々な電子デバイスにおいて電気エネルギーを蓄積するために使用されている。様々な理由のため、「二重層キャパシタ」、「スーパーキャパシタ」および「ウルトラキャパシタ」としても知られている複合キャパシタが、多くのエネルギー蓄積用途において普及してきている。この理由には、高出力密度（充電および放電モードの両方において）と、従来の再充電可能電池の出力密度に近いエネルギー密度を有する複合キャパシタの有用性がある。
【０００３】
これらのキャパシタの重要な特性には、全静電容量、等価直列抵抗（ＥＳＲ）、漏れ電流（ＬＣ）および／または自己放電（ＳＤ）が含まれる。製造メーカは、キャパシタの顧客への出荷／配達に先立って、試験／検査段階において自己放電プロファイルを用いてキャパシタのこれらの特性を決定し、「不良」キャパシタが出荷されないようにする。しかし、試験／検査段階は通常、完了するのに数時間（例えば、全２５６キャパシタに対して１２時間）を必要とし、出荷を遅らせ、コストを増加させる。
【０００４】
このような理由から、迅速で正確な出荷／配達に先立って、全静電容量、等価直列抵抗（ＥＳＲ）、漏れ電流（ＬＣ）および／または自己放電（ＳＤ）を含む（ただし、これらに限定されない）キャパシタの各種特性を決定する必要性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
様々な実施形態が、上記の必要性の１つ以上を対象とし、あるいは、当該必要性の１つ以上を満たすことができる、複合キャパシタ（例えば「スーパーキャパシタ」、「二重層キャパシタ」および「ウルトラキャパシタ」）を含む（しかし、これらに限定されない）、キャパシタをスクリーニングするシステムおよび方法に対して提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
キャパシタをスクリーニングする例示的なシステムは、少なくとも１つのキャパシタを受け入れるためのコネクタに電気的に接続された電源を備える。コントローラは、電源およびコネクタに動作可能に接続されている。コントローラは電源から少なくとも１つのキャパシタに電気信号を選択的に加えることができる。それに応じて、コントローラは当該少なくとも１つのキャパシタの充電状態を表す電気入力を受け取る。論理命令がコントローラにより実行可能である。論理命令は、良品および不良品のキャパシタを識別するために、当該少なくとも１つのキャパシタの充電状態を、少なくとも１つの閾値と比較する。
【０００７】
キャパシタをスクリーニングする例示的な方法は、少なくとも１つのキャパシタに電気信号を加えることと、当該少なくとも１つのキャパシタの充電状態を表す電気入力を受け取ることと、当該少なくとも１つのキャパシタの充電状態を少なくとも１つの閾値と比較することと、比較操作に基づいて良品および不良品のキャパシタを識別することと、を備えてもよい。
【０００８】
キャパシタをスクリーニングする別の例示的な方法は少なくとも１つのキャパシタを充電することと、以下の操作を実行することとを備えてもよい。充電時間ｔ１で充電後に、当該少なくとも１つのキャパシタの充電状態を閾値ｔｈ１−ｌｏｗおよびｔｈ１−ｈｉｇｈと比較し、静電容量スクリーニングを実行する。時間ｔ２の間待機した後、当該少なくとも１つのキャパシタの充電状態を閾値ｔｈ２と比較し、等価直列抵抗（ＥＳＲ）スクリーニングを実行する。時間ｔ３の間待機した後、当該少なくとも１つのキャパシタの充電状態の変化を閾値ｔｈ３と比較し、漏れ電流（ＬＣ）および自己放電（ＳＤ）スクリーニングを実行する。
【０００９】
本明細書に記載されているとおり、システムおよび方法は手動的および／または自動的に実現されてもよい。このシステムおよび方法を用いて、同時に複数キャパシタをスクリーニングし、高速で（例えば、秒のオーダ）「良品」キャパシタと「不良品」キャパシタとを区別してもよい。加えて、単一の充電および除去工程のみが必要とされ、製造プロセス中の一時待機時間を低減または完全に削除する。例示的な実施形態では、システムおよび方法は、製造プロセスにおける「ゲート」として実現されてもよく、その場合、次の段階（例えば、ラベル付け、出荷／配送）に移される前に、品質管理基準として、全てのキャパシタまたはキャパシタの統計的に有意な部分が、スクリーニングされる。
【００１０】
本明細書では、用語「実施形態」および「変形形態」は特定の装置、プロセスまたは製造品を指すために使用されることもあり、必ずしも１つおよび同一装置、プロセスまたは製造物を指すために使用されるとは限らない。したがって、１つの箇所または文脈で使用される「１つの実施形態」（または同様の表現）は、特定の１つの装置、プロセスまたは製造品を指すことができ、異なる箇所における同一または同様の表現は、同一または異なる装置、プロセスまたは製造品のいずれかもを指すことができる。同様に、１つの箇所または文脈で使用されている「いくつかの実施形態」、「ある特定の実施形態」または同様の表現は１つ以上の特定の装置、プロセスまたは製造品を指すこともある。異なる箇所または文脈における同一または同様の表現は同一または異なる装置、プロセスまたは製造品を指すこともある。表現「代替の実施形態」および同様の語句は多数の異なる可能な実施形態の１つを指すために使用される。可能な実施形態の数は必ずしも２つまたは任意の他の数量に限定されるとは限らない。「例示」または「例示的」な実施形態の特徴は、その実施形態が例として使用されていることを意味する。このような特徴は必ずしも、その実施形態が好ましい実施形態であることを意味するとは限らない。実施形態は現在好ましい実施形態の実施形態であってもよいが、そうである必要はない。
【００１１】
他のおよび詳細な定義および定義の説明は本明細書の全体を通して明らかにされる。定義は本開示および添付の特許請求の範囲を理解することを支援することを目的としているが、本発明の範囲および精神は本明細書に説明されている特定の例に限定されると解釈されてはならない。実際に、本明細書に開示される方法およびシステムは、様々な公称静電容量レベルを有するキャパシタについての、静電容量、等価直列抵抗（ＥＳＲ）、漏れ電流（ＬＣ）および自己放電（ＳＤ）を試験することに適応性がある。特定の例が１つ以上の公称静電容量値を有するキャパシタのスクリーニングについて開示されているが、当業者であれば、スクリーニングプロセスのパラメータ（例えば、閾値レベル、充電電流レベル、電圧レベルおよび継続時間）はより高いまたはより低い公称静電容量値を有するキャパシタをスクリーニングするために変更されてもよいことを容易に理解する。
【００１２】
次に、添付図面に示されている本発明のいくつかの実施形態の参照例が詳細に説明される。図面および説明においては、同一または実質的に同一部分または操作を指すために、同一参照符号が用いられている。図面は単純化された形であり、正確な縮尺ではない。便宜上および明確化の目的のためだけに、例えば上部、底部、左、右、上、下、上を、上方に、下方に、真下に、後方および前方といった方向を示す用語が添付図面に関して使用されることもある。これらおよび同様の方向を示す用語は本発明の範囲を限定すると解釈されてはならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、キャパシタ１２をスクリーニングするために実現される例示的な試験システム１０の高レベルなブロック図を示している。この例示的なシステム１０は、例えば、プリント基板すなわち「ＰＣＢ」１４上の電子デバイスとして実現されてもよい。ＰＣＢ１４は独立型デバイスであってもよく、または外部電源１６および／またはホストコンピュータ１８に接続されていてもよい。
【００１４】
ＰＣＢ１４はコントローラ２０により制御される様々なコンポーネントを含んでもよい。例示的な実施形態では、コントローラ２０は、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．，２３５５  Ｗｅｓｔ  Ｃｈａｎｄｌｅｒ  Ｂｌｖｄ．，Ｃｈａｎｄｌｅｒ，Ａｒｉｚｏｎａ  ８５２４４−６１９９からの市場で容易に入手できる、１０ビットＡ／Ｄコンバータを備えたＰＩＣ１８Ｆ８７２２  ６４／８０ピン、１Ｍビット  Ｆｌａｓｈマイクロコントローラといったマイクロコントローラである。しかし、コントローラ２０はいずれの特定の設計構成にも限定されず、他のコントローラ（パーソナルコンピュータを含む）が他の実施形態において実現されてもよい。
【００１５】
コントローラ２０は、１つ以上のコネクタ２２と動作可能に関連付けられており、当該コネクタは、スクリーニング操作のために少なくとも１つのキャパシタ１２を受け入れるように設けられる。例示的な実施形態では、コネクタ２２はゼロ挿入力（ＺＩＦ）コネクタまたは一般的プローブ、例えば、Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．，５１０１  Ｒｉｃｈｌａｎｄ  Ａｖｅｎｕｅ，Ｋａｎｓａｓ  Ｃｉｔｙ，Ｋａｎｓａｓ  ６６１０６から市販され容易に入手できる、基板上にはんだ付けされた、ＩＤＩ  Ｒ−４レセプタクルおよび当該レセプタクルに差し込むように適合されたＳ−４プローブであってもよい。したがって、自動装置メカニズムは、手動操作の介入を必要とせずに、キャパシタ１２（またはキャパシタのパレット）を容易に挿入し、取り外しできる。しかし、コネクタ２２はいずれの特定の設計構成にも限定されない。
【００１６】
コントローラ２０はまた電源１６に動作可能に関連付けられている。電源１６は、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．，５３０１  Ｓｔｅｖｅｎｓ  Ｃｒｅｅｋ  Ｂｌｖｄ．，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  ９５０５１から市販され容易に入手できる、ＨＰ  ｍｏｄｅｌ  ６５５１Ａ電源といった、ＤＣ２．５ボルト４０アンペア電源（例えば、３２個の公称１０Ｆ静電容量セルをスクリーニングするために）として実現されてもよい。操作中、コントローラ２０は選択的に、電力スイッチ２４を介して電源１６から少なくとも１つのキャパシタ１２に電気信号を加える。例えば、電気信号は充電スイッチ２６を介してキャパシタ１２を充電する電流源であってもよく、これも同じくコントローラ２０により制御される。
【００１７】
スクリーニング操作中の様々な時間において、コントローラ２０は、高インピーダンス増幅器２８を介して少なくとも１つのキャパシタ１２の充電状態を表す電気入力を受け取る。プログラムコード３０として実行される論理命令（例えばソフトウェアおよび／またはファームウェア）はコントローラ２０により実行可能であって、以下により詳細に説明されるとおり、キャパシタ１２の充電状態を、合格キャパシタと不合格キャパシタを識別する少なくとも１つの閾値と比較する。
【００１８】
スクリーニング操作を完了後、コントローラ２０は任意にキャパシタ１２を放電してもよい。例えば、コントローラ２０は放電スイッチ３８を作動させて、抵抗３７を通してグラウンド３６にキャパシタを短絡することにより、キャパシタ１２を放電してもよい。
【００１９】
様々なスクリーニング操作に対応する試験データは、コントローラ２０により処理され、および、例えば１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）３２または他のディスプレイデバイスを点灯すること、スピーカ３４で警報を鳴らすこと、ホストコンピュータ１８および／または任意の他の出力操作にデータを送ることにより出力されてもよい。
【００２０】
ホストコンピュータ１８は、１つ以上のプロセッサまたは処理ユニット、および、例えばメモリまたは他のコンピュータ可読記憶装置といった他のシステムコンポーネントを含む、任意の好適なコンピュータ処理デバイスとして実現されてもよい。例示的なコンピュータ処理デバイスは、デスクトップおよびラップトップパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、サーバコンピュータおよび携帯情報端末（ＰＤＡ）を含むが、これらに限定されない。例示的な実施形態では、コンピュータ処理デバイスは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）および／またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）といった、コンピュータネットワーク（図示せず）内で実現されてもよい。
【００２１】
ホストコンピュータ１８はまた、システム１０とのユーザインタラクションを容易にするためにグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）といった好適なユーザインターフェースを含んでもよい。例示的な実施形態では、ホストコンピュータ１８を用いて、コントローラ２０から受け取るデータを再検査および編集（例えばレポートを作成する）してもよい。またホストコンピュータ１８を用いて、コントローラ２０を構成してもよい（例えば、閾値、タイミング等を変更する）。これらおよび他の機能は、本明細書の教示を認知した後は、コンピュータ技術の通常の知識を有する者により容易に実現できる。
【００２２】
図２は、キャパシタ（例えば図１に示されたキャパシタ１２）をスクリーニングするために実現される、例示的なデータ操作４０を表すプロセスフローチャートを示している。ホストアプリケーション４２はホストコンピュータ１８上で実行するソフトウェアとして実現されてもよい。ホストアプリケーション４２はコントローラ２０と通信して、試験データを受け取り、リセット（すなわちコントローラ２０における試験データの消去）、スクリーニング操作についての閾値および／または待機時間等といった、コントローラ２０の１つ以上の設定をセットまたは変更してもよい（図２ではコントローラ通信４４としてまとめて示されている）。
【００２３】
ホストアプリケーション４２はまたデータベース４６（または他のデータ構造）を実現してもよい。上述のとおり、ユーザは、データベース制御４８を用いて試験データを処理してもよい（例えばレポートを作成するために）。結果的に、試験データおよび／または処理されたデータは、任意の広範な様々な分析および機能（例えば製造の変更、品質管理等）に利用するためにデータベース４６に格納されてもよい。
【００２４】
図２にはまた、例示的なデータテーブル構造５０が示されており、試験データおよび／または処理されたデータを格納するために使用されてもよい。データテーブル構造５０は、キャパシタ識別、試験日、目標充電状態、測定された充電状態（Ｖ１およびＶ２）、測定された充電状態変化（ｄＶ）および試験時間（ｄｔ）を含む。例示的なデータテーブル構造５０が説明の目的で提供されているが、本明細書に説明されるシステムおよび方法は試験データのいずれの特定の種類および／または形式における使用にも限定されない。
【００２５】
図３はキャパシタをスクリーニングするために実現されてもよい例示的な機械的操作を示すプロセスフローチャートを示している。機械的操作は一般に準備段階６０、スクリーニング段階７０および最終処理段階８０を含んでもよい。
【００２６】
準備段階６０では、キャパシタはスクリーニング段階７０に対する準備がなされる。例えば、ブロック６２で示されるとおり、キャパシタピンは曲がりを矯正され、ピンがスクリーニング操作のために試験システムに容易に接続される（例えば図１のコネクタ２２に挿入される）ようにされてもよい。ピンは手動、または例えば自動機構を利用して自動的に矯正されてもよい。
【００２７】
また、準備段階６０では、ブロック６４に示されるとおり、キャパシタは試験システム（例えば図１のＰＣＢ１４上のコネクタ２２）に接続されてもよい。キャパシタはまた手動または例えば自動機構を利用して自動的に試験システムに接続されてもよい。例示的な実施形態では、自動機構は３２個のキャパシタを有するパレット上に試験システムを下げてもよい。加えて、キャパシタは試験システムに個別、またはグループ（例えばパレット上）で接続されてもよい。
【００２８】
試験システムはまた、ブロック６６に示されるとおり、準備段階６０において初期化されてもよい。例えば、コントローラは、閾値、試験時間、試験状態（例えば、電気接点または論理レベル出力を使用するかどうか）を用いて構成されてもよい。なお、初期化６６は、ピン矯正６２および／または試験システムへのキャパシタの接続６４の後、ピン矯正６２および／または試験システムへのキャパシタの接続６４の前、またはこれらの手順の１つ以上と同時に行なわれてもよいことに注意されるべきである。
【００２９】
スクリーニング段階７０では、ブロック７２に示されるとおり、キャパシタが試験システムに適切に接続されているかどうかの決定がなされる。例えば、３回の連続試行（または他の所定の数の試行）において同一位置に接続故障が存在する場合、故障状態はコントローラに送出されてもよい。１つ以上のキャパシタが適切に接続されていない場合（例えば図１のコネクタ２２に適切に取り付けられていない）、ブロック７４により示されるとおり、問題となるのは故障発見修理である。例えば、自動機構は自動的に、ユーザの干渉なくキャパシタを再取り付けするように試みてもよい。代替として、例えば、ユーザは手動で点検して問題点を修正してもよい。キャパシタが適切に接続されている場合、ブロック７６により示されているとおりキャパシタはスクリーニングされる（例えば図１の試験システム１０を使用してまたはユーザにより手動で）。試験システムは試験を完了し、状態および試験データをコントローラに送る。例示的な実施形態では、これは、３２個のキャパシタのパレットにおけるキャパシタ当たり１．５秒のライン速度に基づいて、１分未満で、さらに詳細には約４８秒でなされる。例示的な操作は図４〜７に関連して以下により詳細に説明される。
【００３０】
最終処理段階８０では、キャパシタは、ブロック８２に示されているとおり、試験システムから取り外され、不良品のキャパシタは取り除かれる。スクリーニングで不合格になったキャパシタは手動、自動（例えば自動機構を使用して）またはこれらの特定の組み合わせを使用して廃棄されてもよい。スクリーニングで合格になったキャパシタは次の段階、例えばラベル付け、パッケージング、出荷／配送等に移動されてもよい。
【００３１】
キャパシタをスクリーニングする例示的なシステムと、スクリーニング操作に対してキャパシタを準備する方法とを説明してきたが、次に、スクリーニング操作は図４〜７を参照にしてより詳細に説明される。なお、図４〜７における操作は１つ以上のコンピュータ可読媒体上の論理命令として具体化されてもよい。プロセッサ（例えばコントローラ２０）上で実行される場合、論理命令により、汎用コンピュータデバイスは、上で説明された操作を実現する特定用途マシンとしてプログラムできる。代替として、図４〜７における操作のうちの少なくともいくつかは、図１に示される試験システム１０のような特化された試験システムを必要とせずに、ユーザにより手動で実行されてもよい。
【００３２】
図４はキャパシタをスクリーニングするための例示的な操作１００を示す全体フローチャートである。操作１１０では、１つ以上のキャパシタは静電容量についてスクリーニングされる。操作１２０では、１つ以上のキャパシタは等価直列抵抗（ＥＳＲ）についてスクリーニングされる。操作１３０では、１つ以上のキャパシタは漏れ電流（ＬＣ）および自己放電（ＳＤ）についてスクリーニングされる。
【００３３】
操作１１０、１２０および１３０のそれぞれは、図５、６および７のそれぞれを参照して、以下により詳細に説明される。しかし、簡単に言えば、静電容量のスクリーニング１１０は時間ｔ１の間の充電後に、少なくとも１つのキャパシタの充電状態を、閾値ｔｈ１−ｌｏｗおよびｔｈ１−ｈｉｇｈと比較することを含んでもよい。ＥＳＲスクリーニング１２０は待機時間ｔ２後に、少なくとも１つのキャパシタの充電状態を、閾値ｔｈ２と比較することを含んでもよい。ＬＣおよびＳＤスクリーニングは、待機時間ｔ３後に、少なくとも１つのキャパシタの充電状態の変化を閾値ｔｈ３と比較することを含んでもよい。上述のとおり、操作１１０、１２０および１３０はそれぞれ拡大縮小でき、操作パラメータ（例えば閾値レベル、充電電流レベル、電圧レベルおよび継続時間）は、より高いまたはより低い公称静電容量値を有するキャパシタをスクリーニングするために、提供された実施例から変更されてもよい。
【００３４】
説明を続ける前に、注意点として、操作１１０、１２０および１３０はいずれの特定の順番にも限定されないことである。また操作１１０、１２０および１３０のそれぞれを実行することは、常に実現される必要はない。他の実施形態では、１つ以上の操作１１０、１２０および１３０が実現されてもよい。加えて、操作１１０、１２０および１３０は各キャパシタに対して複数回実現されてもよい。
【００３５】
図５はキャパシタを静電容量についてスクリーニングする例示的な操作１１０を表すフローチャートを示す。静電容量スクリーニング操作では、例えば、公知の電流で公知の初期電圧（例えば約０ボルト）からキャパシタを充電して所定の目標電圧に到達するのに要する継続時間が、キャパシタの静電容量の指標であってもよい。キャパシタの充電中の変化はΔＱ＝Ｉ・ΔＴ＝Ｃ・ΔＶであり、ここでＩはキャパシタの充電に用いられる定電流であり、ΔＴは充電時間であり、ΔＶは電圧である。したがって、キャパシタが所定の期間にわたり定電流で公知の初期電圧から充電される場合、結果として得られるキャパシタの電圧を少なくとも１つの閾値電圧と比較して、セルの静電容量が静電容量についての最小閾値を満たすかどうかを決定し、および第２閾値電圧と比較して、セルの静電容量が静電容量についての最大閾値より大きいかどうかを決定することができる。
【００３６】
図５に示された特定の実施形態では、例えば、キャパシタの電圧は操作１１１では約０に低減される。例えば、放電するために、キャパシタをグラウンドに短絡してもよい。しかし、この操作１１１は任意であることに注意されるべきである。代替として、初期充電は、キャパシタのベースライン充電状態として決定され、用いられてもよい。例えば、初期電圧が約１５〜２０ｍＶである場合、これをキャパシタのベースライン充電状態として用いてもよい。
【００３７】
操作１１２では、キャパシタは所定の時間ｔ１にわたって充電される。例示的な実施形態では、キャパシタは所定の時間ｔ１（例えば１０秒）にわたって公知の電流（例えば１アンペア  ＤＣ）で充電される。キャパシタの充電状態は操作１１３において決定される（例えば、図１に示された高インピーダンス増幅器２８を介して）。キャパシタの充電状態は、所定の充電状態にまで増加しなければならない（「良好である」場合）。例えば、公称静電容量が１０ファラドであるキャパシタについては、充電状態は、キャパシタが操作１１１で完全に放電された場合、約１Ｖでなければならない。あるいは、充電状態は、ベースライン充電状態が１５ｍＶである場合、約１．０１５Ｖでなければならない。もちろん、これらのパラメータは、実施例の１０ファラドキャパシタより高いまたは低い公称静電容量値を有するキャパシタをスクリーニングするために拡大縮小される。キャパシタが操作１１１で０Ｖに放電されなかった場合、ベースライン充電はサンプリング操作１１３において得られるサンプリングの電圧から減算され、充電操作１１２によるキャパシタの充電状態の変化ΔＶｃを決定されてもよい。
【００３８】
操作１１４では、充電操作１１２によるキャパシタの充電状態（ＶｃまたはΔＶｃ）が閾値ｔｈ１−ｌｏｗとｔｈ１−ｈｉｇｈの間にあるかどうかの決定がなされる。閾値ｔｈ１−ｌｏｗおよびｔｈ１−ｈｉｇｈは、スクリーニングされるキャパシタについての所望の許容差を含む（しかし、これに限定されない）様々な設計上の検討事項に基づいて選択されてもよい。例示的な実施形態では、許容差は＋／−２０％である。したがって、これらの許容差に適合しない全てのキャパシタは操作１１５で不合格となる。これらの許容差に適合する全てのキャパシタは、操作１１６により示されるとおりＥＳＲスクリーニングを続行してもよい。
【００３９】
図６はキャパシタを等価直列抵抗（ＥＳＲ）についてスクリーニングする例示的な操作１２０を表すフローチャートを示す。ＥＳＲスクリーニング操作では、（図５を参照して上に説明されている静電容量スクリーニング操作において）充電されるキャパシタが充電電流から切断されると、キャパシタはキャパシタのＥＳＲに関連する急激な電圧降下を受ける。キャパシタのＥＳＲが高くなれば、キャパシタが受ける電圧降下は急勾配になる。詳細には、ＥＳＲは以下の式によりモデル化される。ＥＳＲ＝ΔＶ／Ｉ、ここでΔＶは充電電流を切断したときのキャパシタの受ける電圧の急激な変化であり、Ｉは公知の一定の充電電流である。この結果、キャパシタは、静電容量のスクリーニング操作において上述のとおりキャパシタを充電し、および充電電流をキャパシタから切断することにより、ＥＳＲについてスクリーニングされてもよい。充電電流がキャパシタから切断された後、充電電流の切断による電圧降下を所定の期間にわたって決定し、閾値の電圧降下と比較して、キャパシタのＥＳＲが所定の期間において電圧を極端に降下させるかどうかを決定してもよい。しかし、別の実施形態では、充電電流が切断され、所定の期間が経過した後に検出されるキャパシタの電圧レベルは、許容ＥＳＲ値を有するキャパシタに対応する許容電圧レベルを表す電圧閾値と比較されてもよい。
【００４０】
図６に示されるＥＳＲスクリーニング操作の特定の実施形態では、例えば、キャパシタについてのベースライン電圧Ｖｃｂは操作１２１において決定される。例えば、キャパシタは約０Ｖの電圧を有するまで放電されてもよく、その後、キャパシタは、公知のベースライン電圧を有するまで再度充電されてもよい（上述のとおり）。代替として、ＥＳＲスクリーニングが静電容量スクリーニングの後に即時実行される場合、キャパシタの既存の充電（例えば、静電容量スクリーニング操作１１０からの）が測定され、キャパシタについてのベースライン電圧として使用されてもよい。
【００４１】
待機操作１２２では、所定の期間ｔ２の待機が課せられる。次に、充電状態Ｖｃはサンプリング操作１２３において決定される。操作１２４では、キャパシタの充電状態Ｖｃは閾値ｔｈ２未満であるかどうかを決定される。閾値ｔｈ２は、スクリーニングされるキャパシタについての所望の許容差を含む（しかし、これに限定されない）、様々な設計上の検討事項に基づいて選択されてもよい。２秒の待機時間（すなわちｔ２＝２秒）が与えられる公称静電容量１０ファラドを有するキャパシタに対する例示的な実施形態では、約２００ｍＶの電圧変化は特定の用途については許容されてもよい。この結果、セルが１Ｖの電圧で開始した場合、０．８Ｖの閾値ｔｈ２が使用されてもよい。キャパシタの充電状態Ｖｃが閾値ｔｈ２未満である場合、キャパシタは、ＥＳＲスクリーニングに合格しないため操作１２５で不合格となる。充電状態Ｖｃが閾値ｔｈ２を満たす場合、キャパシタは、操作１２６により示されるとおり、ＬＣ／ＳＤスクリーニングを続行してもよい。上述のとおり、これらのパラメータは、実施例の１０ファラドキャパシタより高いまたは低い公称静電容量値を有するキャパシタをスクリーニングするために拡大縮小される。
【００４２】
別の実施形態では、サンプリングの電圧Ｖｃを閾値ｔｈ２と比較する代わりに、ベースライン電圧Ｖｃｂから電圧Ｖｃへの電圧変化が決定され、別の閾値（例えば２００ｍＶ）と比較されてもよい。
【００４３】
図７はキャパシタを漏れ電流（ＬＣ）および／または自己放電（ＳＤ）についてスクリーニングする例示的な操作１３０を表すフローチャートである。キャパシタはキャパシタが開回路電圧（ＯＣＶ）状態に置かれると、自己放電する。キャパシタが最初に一定の充電電流から切断されるとき（ＥＳＲスクリーニング操作に関連して上に説明されている）に観測される電圧の急激な低下とは対照的に、ＯＣＶ状態に置かれたキャパシタは電圧またはエネルギーの一般に段階的な、安定した、持続的な損失を受ける。損失プロファイルは一般に漸近的であり、初期に極めて高く、時間が経過するにしたがって漸減する。キャパシタのＥＳＲによる急激な低下の後に開始する、所定の期間にわたって観測される電圧変化を、電圧閾値と比較して、キャパシタの自己放電が許容可能であるかどうかを決定してもよい。１つの実施形態では、所定の期間は秒のオーダとし、セルの電圧と共に変化するキャパシタの固有の静電容量が測定の間に大きく変化しないことを保証する。この電圧変化の大きさを電圧閾値と比較して、キャパシタのＬＣおよび／またはＳＤが許容可能であるかどうかを決定してもよい。
【００４４】
図７に示されるＬＣおよび／またはＳＤスクリーニングの特定の実施形態では、キャパシタのベースライン電圧Ｖｃｂは操作１３１において決定される。例えば、キャパシタは、約０の電圧になるまで放電されてもよく、次にキャパシタは、公知のベースライン電圧になるまで再度充電されてもよい（上で説明されたとおり）。代替として、（例えば、ＥＳＲスクリーニング操作１２０からの）キャパシタの既存の充電が測定され、キャパシタのベースライン電圧として用いられてもよい。所定の待機時間ｔ３が待機操作１３２において課せられ、充電状態Ｖｃは、時間ｔ３の後に、サンプリング操作１３３においてキャパシタについて決定される。操作１３２において課せられた待機時間ｔ３によるキャパシタ充電状態の変化ΔＶｃは、次に、操作１３４において、サンプリング操作１３３において決定されるサンプリング電圧Ｖｃから、操作１３１において決定されるベースライン電圧Ｖｃｂを減算することにより決定される。
【００４５】
操作１３５では、時間ｔ３の間のキャパシタの充電状態の変化（ΔＶｃ）が閾値ｔｈ３を超えるかどうかの決定がなされる。閾値ｔｈ３は、スクリーニングされるキャパシタについての所望の許容差を含む（しかし、これに限定されない）、様々な設計上の検討事項に基づいて選択されてもよい。例示的な実施形態では、１０ファラドの公称静電容量値を備える２．５Ｖのキャパシタは、１０秒の待機（すなわちｔ３＝１０秒）に対して１５ｍＶから２０ｍＶの電圧低下が許容される。充電状態の変化ΔＶｃが閾値ｔｈ３を超える場合、キャパシタは操作１３６において不合格となる。充電状態Ｖｃが閾値ｔｈ３を満たす場合、キャパシタは操作１３７において任意に放電されてもよく、スクリーニングは操作１３８で終了する。先に説明されたとおり、これらのパラメータは、例の１０ファラドキャパシタより高いまたは低い公称静電容量値を有するキャパシタをスクリーニングするために拡大縮小される。より高い公称静電容量値を有するキャパシタ（例えば２６００ファラドまたは３０００ファラドキャパシタ）に対するスクリーニング操作はより長い待機時間ｔ３（例えば分または時間のオーダ）を課せられてもよい。
【００４６】
キャパシタをスクリーニングする本発明のシステムおよび方法は、説明目的のためにかなり詳細に述べられてきた。全体として、本発明の特定の実施形態だけでなくその特徴も本発明の根底にある一般原理を限定しない。詳細には、本発明は特定のサイズまたは構成に必ずしも限定されるものではない。本明細書に記載された特定の特徴は、記載された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、いくつかの実施形態において使用されるかもしれないが、他の実施形態では使用されないかもしれない。多くの追加の変更形態が上述の開示において意図されており、当分野で通常の知識を有する者であれば、場合によっては、本発明のいくつかの特徴が他の特徴のない場合に利用されることは理解される。したがって、説明された例は本発明の境界および本発明で得られる法的保護を定義せず、これらの機能は特許請求の範囲およびそれらの均等物により提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】キャパシタをスクリーニングするために実現される例示的な試験システムの高レベルブロック図を示す。
【図２】キャパシタをスクリーニングするために実現される例示的なデータ操作を表すプロセスフローチャートを示す。
【図３】キャパシタをスクリーニングするために実現される例示的な機械的操作を表すプロセスフローチャートを示す。
【図４】キャパシタをスクリーニングする例示的な操作を表す全体フローチャートを示す。
【図５】静電容量についてキャパシタをスクリーニングする例示的な操作を表すフローチャートを示す。
【図６】等価直列抵抗（ＥＳＲ）についてキャパシタをスクリーニングする例示的な操作を表すフローチャートを示す。
【図７】漏れ電流（ＬＣ）および／または自己放電（ＳＤ）についてキャパシタをスクリーニングする例示的な操作を表すフローチャートを示す。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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