(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験体の静電気放電に対する耐圧を測定する静電気耐圧試験方法であって、
静電容量を変更可能に構成されたコンデンサを電源に接続することにより、前記コンデンサに電荷を充電するステップと、
前記充電するステップにより前記コンデンサに充電された電荷を前記被試験体に向けて放電するステップと、
前記コンデンサの放電中における前記被試験体の電気的特性を測定するステップと、
前記測定するステップにより測定される前記電気的特性に基づいて、前記被試験体の故障を判定するステップと、
前記判定するステップにおいて前記被試験体が故障と判定されたときの前記電源の電圧を、前記被試験体の静電気耐圧として検出するステップと、
前記判定するステップにおいて前記被試験体が正常と判定された場合には、前記コンデンサの静電容量を増加させるステップとを備え、
前記充電するステップおよび前記放電するステップでは、前記増加させるステップにより静電容量が増加した前記コンデンサに対して電荷の充電および放電を実行し、
前記判定するステップでは、前記静電容量が増加したコンデンサの放電中に前記測定するステップにより測定される前記電気的特性に基づいて、前記被試験体の故障を判定する、静電気耐圧試験方法。
【請求項２】
前記判定するステップにおいて前記被試験体が故障と判定されたときの前記コンデンサの静電容量および前記電源の電圧を記憶するステップをさらに備える、請求項１に記載の静電気耐圧試験方法。
【請求項３】
前記記憶するステップにより記憶される、前記コンデンサの静電容量および前記電源の電圧に基づいて、前記被試験体の静電気耐圧と前記コンデンサの静電容量との関係を示す関係式を導出するステップをさらに備える、請求項２に記載の静電気耐圧試験方法。
【請求項４】
前記増加させるステップは、前記判定するステップにおいて前記被試験体が正常と判定された場合であって、前記電源の電圧を増加することができないときに、前記コンデンサの静電容量を増加させる、請求項１に記載の静電気耐圧試験方法。
【請求項５】
前記判定するステップは、前記測定するステップにより測定される前記電気的特性と基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記被試験体の故障を判定するように構成され、
正常な前記被試験体の前記電気的特性に基づいて、前記基準値を設定するステップをさらに備え、
前記設定するステップは、前記増加させるステップにより前記コンデンサの静電容量を増加させた場合には、前記静電容量が増加したコンデンサに充電された電荷を正常な前記被試験体に向けて放電したときの前記電気的特性に基づいて、前記基準値を再設定する、請求項１に記載の静電気耐圧試験方法。
【請求項６】
前記コンデンサは、静電容量が互いに異なる複数のコンデンサ素子を含み、
前記充電するステップは、前記複数のコンデンサ素子のうちから選択された１つのコンデンサ素子を前記電源に接続することにより、前記コンデンサ素子に電荷を充電するように構成され、
前記増加させるステップは、前記電源に接続する前記コンデンサ素子を、より静電容量が大きいコンデンサ素子に切り替えるように構成され、
前記充電するステップおよび前記放電するステップでは、前記切り替えるステップにより選択状態に切り替えられた前記コンデンサ素子に対して電荷の充電および放電を行なう、請求項１から５のいずれか１項に記載の静電気耐圧試験方法。
【請求項７】
被試験体の静電気放電に対する耐圧を測定する静電気耐圧試験装置であって、
電源と、
静電容量を変更可能に構成されたコンデンサと、
前記コンデンサを前記電源に接続することにより前記コンデンサに電荷を蓄積する充電経路と、前記コンデンサを前記被試験体に接続することにより前記コンデンサの蓄積電荷を前記被試験体に放出する放電経路とを、選択的に形成するように構成された第１のスイッチと、
前記放電経路が形成されているときの前記被試験体の電気的特性を測定するための測定部と、
前記測定部により測定された前記被試験体の電気的特性に基づいて前記被試験体の故障を判定し、前記被試験体が故障と判定されたときの前記電源の電圧を、前記被試験体の静電気耐圧として検出するように構成された判定部と、
前記判定部により前記被試験体が正常と判定された場合に、前記コンデンサの静電容量を増加させるとともに、静電容量が増加した前記コンデンサに対して前記充電経路および前記放電経路が選択的に形成されるように前記第１のスイッチを制御する制御部とを備える、静電気耐圧試験装置。
【請求項８】
前記判定部により前記被試験体が故障と判定されたときの前記コンデンサの静電容量および前記電源の電圧を記憶するための記憶部をさらに備える、請求項７に記載の静電気耐圧試験装置。
【請求項９】
前記コンデンサは、
静電容量が互いに異なる複数のコンデンサ素子と、
前記複数のコンデンサ素子のうちから１つのコンデンサ素子を選択状態として前記電源に接続するための第２のスイッチとを含み、
前記制御部は、前記判定部により前記被試験体が正常と判定された場合には、前記選択状態のコンデンサ素子を、より静電容量が大きいコンデンサ素子に切り替えるように、前記第２のスイッチを制御する、請求項７または８に記載の静電気耐圧試験装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記判定部により前記被試験体が正常と判定された場合であって、前記電源の電圧を増加することができないときに、前記選択状態のコンデンサ素子を、より静電容量が大きいコンデンサ素子に切り替えるように、前記第２のスイッチを制御する、請求項９に記載の静電気耐圧試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、静電気耐圧試験方法および静電気耐圧試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品の製品出荷時には、静電気放電に対する電子部品の耐圧を測定する静電気耐圧試験が実施されている。静電気耐圧試験について、たとえば、特開平２−１０３４７９号公報（特許文献１）および特開２００７−０９１０１２号公報（特許文献２）には、電源を用いてコンデンサに電荷を蓄積した後に、当該コンデンサに蓄積された電荷を電子部品に放出させたときの電子部品の特性を測定し、その測定結果に基づいて電子部品の故障の有無を判定する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１０３４７９号公報
【特許文献２】特開２００７−０８１０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の静電気耐圧試験においては、国際規格などに基づき、数百ｐＦ程度の静電容量を有するコンデンサに対して数ｋＶ程度の電圧を印加することにより、静電気放電のための電荷をコンデンサに蓄積する構成が広く採用されている。
【０００５】
しかしながら、市場では、製品出荷時に静電気耐圧試験が行なわれているにもかかわらず、静電気に起因した電子部品の故障が発生する場合がある。静電気による故障の一因としては、近年、電子部品を用いた製品の大電力化が加速しているなどの影響により、実使用において、静電気耐圧試験で規定されている電圧よりも高い電圧が電子部品に印加されていることが考えられる。したがって、静電気耐圧試験においては、市場で発生していると考えられる、高電圧による電子部品の故障を再現することが要求される。しかしながら、従来の静電気耐圧試験では、現状の数ｋＶよりも更に高い電圧を適用することが容易でないため、市場で発生している静電気故障の再現が難しいという問題がある。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、市場で発生している静電気による故障を再現することが可能な静電気耐圧試験装置および静電気耐圧試験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面では、静電気耐圧試験方法は、被試験体の静電気放電に対する耐圧を測定する静電気耐圧試験方法である。静電気耐圧試験方法は、静電容量を変更可能に構成されたコンデンサを電源に接続することにより、コンデンサに電荷を充電するステップと、充電するステップによりコンデンサに充電された電荷を被試験体に向けて放電するステップと、コンデンサの放電中における被試験体の電気的特性を測定するステップと、測定するステップにより測定される電気的特性に基づいて、被試験体の故障を判定するステップと、判定するステップにおいて被試験体が故障と判定されたときの電源の電圧を、被試験体の静電気耐圧として検出するステップと、判定するステップにおいて被試験体が正常と判定された場合には、コンデンサの静電容量を増加させるステップとを備える。充電するステップおよび放電するステップでは、増加するステップにより静電容量が増加したコンデンサに対して電荷の充電および放電を実行する。判定するステップでは、静電容量が増加したコンデンサの放電中に測定するステップにより測定される電気的特性に基づいて、被試験体の故障を判定する。
【０００８】
この発明の別の局面では、被試験体の静電気放電に対する耐圧を測定する静電気耐圧試験装置であって、電源と、静電容量を変更可能に構成されたコンデンサと、コンデンサを電源に接続することによりコンデンサに電荷を蓄積する充電経路と、コンデンサを被試験体に接続することによりコンデンサの蓄積電荷を被試験体に放出する放電経路とを、選択的に形成するように構成された第１のスイッチと、放電経路が形成されているときの被試験体の電気的特性を測定するための測定部と、測定部により測定された被試験体の電気的特性に基づいて被試験体の故障を判定し、被試験体が故障と判定されたときの電源の電圧を、被試験体の静電気耐圧として検出するように構成された判定部と、判定部により被試験体が正常と判定された場合に、コンデンサの静電容量を増加させるとともに、静電容量が増加したコンデンサに対して充電経路および放電経路が選択的に形成されるように第１のスイッチを制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、市場で発生している静電気による故障を再現することができる静電気耐圧試験装置および静電気耐圧試験方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に従う静電気耐圧試験装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】測定部によって測定される電子部品の電気的特性の一例を示す波形図である。
【図３】本実施の形態に従う静電気耐圧試験方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】静電気放電耐圧試験において演算部に記憶される、電子部品の静電気耐圧および選択状態のコンデンサの静電容量のデータの一例を示す図である。
【図５】図３に示す静電気耐圧試験方法により得られたデータの処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】本実施の形態の変形例に従う静電気耐圧試験装置の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１２】
［静電気耐圧試験装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態に従う静電気耐圧試験装置の構成を概略的に示す図である。
【００１３】
図１を参照して、静電気耐圧試験装置１は、被試験体である電子部品２の静電気放電時の耐圧を測定するための試験装置である。静電気耐圧試験装置１は、直流電源１０と、複数のコンデンサＣ１〜Ｃ３と、スイッチ１２，１４と、充電抵抗Ｒ１と、放電抵抗Ｒ２とを備える。静電気耐圧試験装置１はさらに、制御部１６と、測定部１８と、演算器２０とを備える。
【００１４】
直流電源１０は、高電圧側の電力線ＰＬ１および低電圧側の電力線ＧＬの間に接続される。電力線ＧＬは、代表的には接地配線で構成される。直流電源１０は、演算器２０から出力される制御信号に応答して、電力線ＰＬ１に出力する電圧の大きさを切り替え可能に構成されている。
【００１５】
被試験体である電子部品２は、高電圧側の電力線ＰＬ１および電力線ＧＬの間に接続される。電子部品２は、たとえば、過電圧保護素子であるツェナーダイオードおよびサージアブソーバなどである。
【００１６】
複数のコンデンサＣ１〜Ｃ３は、被試験体である電子部品２に静電気放電を行なうための電荷を蓄えるための部位である。複数のコンデンサＣ１〜Ｃ３の各々の一方端子は電力線ＧＬに共通に接続されている。各コンデンサの他方端子はスイッチ１４に接続されている。
【００１７】
複数のコンデンサＣ１〜Ｃ３は静電容量が互いに異なっている。図１では、静電気耐圧試験装置１が、互いに静電容量が異なる３個のコンデンサＣ１〜Ｃ３を備えている構成を例示している。なお、３個のコンデンサＣ１〜Ｃ３は、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、コンデンサＣ３の順に静電容量が大きくなるものとする（Ｃ１＜Ｃ２＜Ｃ３）。
【００１８】
ここで、静電気耐圧試験に関する国際規格においては、試験装置に搭載するコンデンサに、数百ｐＦ程度の静電容量を有するコンデンサを用いることが規定されている。たとえば、国際規格ＩＥＣ６１０００−４−２では、人体から発生する静電気放電を想定した静電気耐圧試験（人体帯電モデル、ＨＢＭ：Human  Body  Model）において、１５０ｐＦ±１０％の静電容量のコンデンサを用いることが規定されている。また、ＭＩＬ規格では、１００ｐＦの静電容量のコンデンサを用いることが規定されている。本実施の形態では、複数のコンデンサＣ１〜Ｃ３の各々に、国際規格で規定されている静電容量よりも大きい静電容量を有するコンデンサを用いる。たとえば、複数のコンデンサＣ１〜Ｃ３の各々の静電容量を、最大１μＦ程度とする。
【００１９】
スイッチ１４は、３個のコンデンサＣ１〜Ｃ３のうちから１つのコンデンサを選択状態とするためのスイッチである。スイッチ１４は、制御部１６からの制御信号に従って、選択状態とするコンデンサを切り替え可能に構成されている。一例として、スイッチ１４は、図１に示されるように、３つの固定接点１４ａ〜１４ｃと、３つの固定接点１４ａ〜１４ｃと選択的に接続する可動接点１４ｄとを含む。３つの固定接点１４ａ〜１４ｃは、３個のコンデンサＣ１〜Ｃ３の他方端子にそれぞれ接続されている。制御部１６からの制御信号に従って、可動接点１４ｄを３つの固定接点１４ａ〜１４ｃのうちの１つの固定接点に接続することにより、当該固定接点に接続されるコンデンサが選択状態となる。すなわち、複数のコンデンサＣ１〜Ｃ３は「複数のコンデンサ素子」に対応し、当該複数のコンデンサＣ１〜Ｃ３およびスイッチ１４は、静電容量を変更可能に構成された「コンデンサ」を実現する。
【００２０】
スイッチ１２は、電力線ＰＬ１，ＰＬ２とスイッチ１４との間に接続される。スイッチ１２は、制御部１６からの制御信号に従って、スイッチ１４によって選択状態となっているコンデンサの他方端子を、電力線ＰＬ１およびＰＬ２のいずれか一方に電気的に接続する。一例として、図１に示されるように、スイッチ１２は、２つの固定接点１２ａ，１２ｂと、２つの固定接点１２ａ，１２ｂと選択的に接続する可動接点１２ｃとを含む。２つの固定接点１２ａ，１２ｂは、電力線ＰＬ１，ＰＬ２にそれぞれ接続されている。可動接点１２ｃは、スイッチ１４の可動接点１４ｄと電気的に接続されている。制御部１６からの制御信号に従って、可動接点１２ｃを２つの固定接点１２ａ，１２ｂの一方の固定接点に接続することにより、当該固定接点に接続される電力線に、選択状態となっているコンデンサの他方端子が電気的に接続される。
【００２１】
スイッチ１２の一態様として、スイッチ１４によってコンデンサＣ１が選択状態となっている場合を想定する。この場合において、制御部１６からの制御信号に従って、スイッチ１２がコンデンサＣ１の他方端子と電力線ＰＬ１とを電気的に接続することにより、直流電源１０から電力線ＰＬ１に供給される電圧を用いてコンデンサＣ１を充電するための充電経路が形成される。図１に示されるように、充電経路には、充電抵抗Ｒ１が介挿接続されている。充電抵抗Ｒ１には、たとえば数ＭΩ程度の抵抗値を有する抵抗素子が用いられる。これにより、コンデンサＣ１の充電を円滑に行なうことができる。
【００２２】
一方、制御部１６からの制御信号に従って、スイッチ１２がコンデンサＣ１の他方端子と電力線ＰＬ２とを電気的に接続することにより、コンデンサＣ１の蓄積電荷を電力線ＰＬ２を経由して電子部品２に向けて放出するための放電経路が形成される。
【００２３】
図１に示されるように、放電経路には、放電抵抗Ｒ２が介挿接続されている。放電抵抗Ｒ２には、たとえば、静電気耐圧試験に関する国際規格で規定されている数百Ω〜数ｋΩ程度の抵抗値を有する抵抗素子が用いられる。一例として、国際規格ＩＥＣ６１０００−４−２では、３３０Ω±１０％の抵抗値の抵抗素子を用いることが規定されている。また、ＭＩＬ規格では、１５００Ωの抵抗値の抵抗素子を用いることが規定されている。
【００２４】
以上のように、スイッチ１２は、制御部１６からの制御信号に従って、スイッチ１４によって選択状態となっているコンデンサに電荷を蓄積する充電経路と、当該コンデンサに蓄積された電荷を放出する放電経路とを選択的に形成可能に構成されている。
【００２５】
一方、スイッチ１４は、制御部１６からの制御信号に従って、充放電の対象となるコンデンサの静電容量を切り替え可能に構成されている。充放電の対象となるコンデンサに蓄えられる静電気の電荷量Ｑは、直流電源１０から供給される電源電圧Ｖと、コンデンサの静電容量Ｃとの積で表わされる（Ｑ＝Ｃ×Ｖ）。すなわち、電源電圧Ｖが一定電圧の下で、スイッチ１４を用いて充放電の対象となるコンデンサの静電容量Ｃを切り替えることにより、当該コンデンサに発生させる静電気の電荷量Ｑを変化させることができる。
【００２６】
なお、スイッチ１２には、放電電流の分離または消失等が生じないように、たとえば、構造上接点のバウンスが少ない水銀リレースイッチを用いることが好ましい。これにより、被試験体である電子部品２に対して静電気放電を行なう際に、接点のバウンスの影響による電圧変動を抑制できるため、測定部１８において再現性の良い電気的特性を取得することができる。
【００２７】
また、スイッチ１４には、高電圧が印加されても故障しないような高耐圧スイッチを用いることが好ましい。これにより、静電容量が小さいコンデンサを用いた静電気耐圧試験を行なうことが可能になる。
【００２８】
測定部１８は、上述した放電経路が形成されている状態において、被試験体である電子部品２に表れる電気的特性を測定するための部位である。測定部１８は、電子部品２の端子間の電圧および電子部品２に流れる電流を測定可能に構成されている。電圧および電流の波形を精度良く測定するために、測定部１８におけるサンプリング周波数は１Ｇｓ以上とすることが好ましい。測定部１８によって測定された電子部品２の電気的特性は、演算器２０に送られる。
【００２９】
図２は、測定部１８によって測定される電子部品２の電気的特性の一例を示す波形図である。図２は、電子部品２であるツェナーダイオードに静電気放電を行なった場合において、ツェナーダイオードが故障する前後に当該ツェナーダイオードを流れる電流の時間的変化を示している。
【００３０】
図２を参照して、選択状態となっているコンデンサを放電させたとき、その放電経路に設けられたツェナーダイオードには放電電流が流れる。図中の実線ｋ１は、ツェナーダイオードが故障する前の電流波形を示している。図中の点線ｋ２は、ツェナーダイオードが故障した後の電流波形の一例を示している。
【００３１】
静電気放電によってツェナーダイオードが故障（オープン故障、またはショート故障）した場合、ツェナーダイオードの抵抗値が故障前に比べて変動する。図２から理解されるように、ツェナーダイオードの抵抗値の変動を受けて、測定部１８で得られる電流波形（点線ｋ２）も、故障前の電流波形（実線ｋ１）から大きく変化する。
【００３２】
本実施の形態では、演算器２０は、図２に示される電流波形において、電子部品２に電流が流れ始めてから元の電流値（すなわち零）に収束するまでの時間を、パルス幅として算出する。そして、演算器２０は、算出したパルス幅の大きさに基づいて、電子部品２が故障しているか否かを判定する。すなわち、演算器２０は「判定部」に対応する。
【００３３】
ここで、パルス幅は、電流波形がピークとなるときの電流値を１００％として、電流値が約３７％にまで減衰するのにかかる時間である時定数τによって決まる。時定数τは、コンデンサの静電容量と、放電抵抗Ｒ２の抵抗値および電子部品２の抵抗値の合計値との積により算出できる。これによれば、故障によって電子部品２の抵抗値が変動すると、時定数τが変化するために、結果的にパルス幅が変化することが理解される。
【００３４】
なお、コンデンサの静電容量が小さくなるほど時定数τが小さくなるため、パルス幅も短くなる。上記のように、測定部１８のサンプリング周波数を１Ｇｓ以上とすることで、パルス幅の短い波形であっても精度良く測定することができる。
【００３５】
演算器２０は、測定部１８から図２の実線ｋ１で示される電流波形を受けると、当該電流波形のパルス幅ＰＷ１を算出する。演算器２０は、算出されたパルス幅ＰＷ１を、電子部品２が故障する前の電気的特性を表す基準値として記憶する。そして、演算器２０は、静電気放電の実行中に測定部１８から電子部品２の電流波形の測定値を受けると、その電流波形のパルス幅を算出し、算出されたパルス幅と基準値ＰＷ１とを比較する。
【００３６】
このとき、電子部品２が故障していれば、図２の点線ｋ２で示されるように、電流波形のパルス幅ＰＷ２は、基準値ＰＷ１とは異なる値となる。したがって、演算器２０は、算出されたパルス幅と基準値ＰＷ１とを比較した結果に基づいて、電子部品２が故障しているか否かを判定することができる。
【００３７】
たとえば、演算器２０は、算出したパルス幅と基準値ＰＷ１との偏差が所定の閾値以下に収まっている場合、電子部品２が故障していないと判定する。一方、算出したパルス幅と基準値ＰＷ１との偏差が所定の閾値を超えている場合には、演算器２０は、電子部品２に故障が発生したと判定する。演算器２０は、電子部品２が故障したときの直流電源１０の電源電圧を、電子部品２の静電気耐圧として検出する。演算器２０は、電子部品２が故障したときの直流電源１０の電源電圧と、選択状態となっているコンデンサの静電容量とを記憶する。電子部品２が故障したときの直流電源１０の電源電圧（電子部品２の静電気耐圧に相当）は、充放電の対象となるコンデンサの静電容量と一対一の対応関係を有している。
【００３８】
図１に戻って、演算器２０は、電子部品２が故障していないとの判定結果に基づいて、直流電源１０から電力線ＰＬ１に供給される電源電圧を切り替える。演算器２０はさらに、スイッチ１２および１４における切り替え動作を制御するための制御信号を生成して制御部１６へ出力する。そして、演算器２０は、切り替え後の電源電圧および／または静電容量の下で、電子部品２に対して静電気放電を行なう。
【００３９】
［静電気耐圧試験方法］
次に、本実施の形態に従う静電気耐圧試験方法について説明する。図３は、本実施の形態に従う静電気耐圧試験方法を説明するためのフローチャートである。
【００４０】
図３を参照して、静電気耐圧試験を行なうために、最初に、ステップＳ０１により、静電気耐圧試験装置１（図１参照）に、被試験体となる電子部品２をセットする。具体的には、図１に示されるように、電子部品２の一方端子を電力線ＰＬ２に電気的に接続するとともに、電子部品２の他方端子を電力線ＧＬに電気的に接続する。次に、ステップＳ０２により、電子部品２の２端子間に測定部１８を電気的に接続する。
【００４１】
ステップＳ０３では、演算器２０は、直流電源１０から電力線ＰＬ１に供給される電源電圧について、初期電圧を設定する。初期電圧とは、静電気耐圧試験の開始時に直流電源１０から供給される電源電圧である。
【００４２】
ステップＳ０３により初期電圧が設定されると、ステップＳ０４に進み、演算器２０は、電子部品２に静電気放電を行なうための電荷を充放電するコンデンサを選択する。制御部１６は、演算器２０からの指示に基づいて、３個のコンデンサＣ１〜Ｃ３のうちの１つのコンデンサを選択状態とするための制御信号を生成し、生成した制御信号をスイッチ１４に出力する。たとえば、静電気耐圧試験の開始時には、制御部１６は、３個のコンデンサＣ１〜Ｃ３のうち、最も静電容量が小さいコンデンサＣ１を選択状態とするための制御信号を生成する。この場合、制御部１６からの制御信号に従って、スイッチ１４が可動接点１４ｄを固定接点１４ａに接続することにより、固定接点１４ａに接続されるコンデンサＣ１が選択状態となる。
【００４３】
ステップＳ０５では、選択状態となっているコンデンサに電荷を蓄積するための充電経路が形成される。具体的には、制御部１６は、演算器２０からの指示に基づいて、選択状態のコンデンサ（たとえばコンデンサＣ１）を電力線ＰＬ１に接続するための制御信号を生成し、生成した制御信号をスイッチ１２に出力する。制御部１６からの制御信号に従って、スイッチ１２が可動接点１２ｃを固定接点１２ａに接続することにより、選択状態のコンデンサＣ１が電力線ＰＬ１に電気的に接続される。これにより、コンデンサＣ１に電荷を蓄積するための充電経路が形成される。形成された充電経路を用いて、コンデンサＣ１に電荷が充電される。
【００４４】
ステップＳ０５によってコンデンサが充電されると、ステップＳ０６に進み、コンデンサに蓄積された電荷を電子部品２に向けて放出するための放電経路が形成される。具体的には、制御部１６は、演算器２０からの指示に基づいて、選択状態のコンデンサ（たとえばコンデンサＣ１）を電力線ＰＬ２に接続するための制御信号を生成し、生成した制御信号をスイッチ１２に出力する。制御部１６からの制御信号に従って、スイッチ１２が可動接点１２ｃを固定接点１２ｂに接続することにより、選択状態のコンデンサＣ１が電力線ＰＬ２に電気的に接続される。これにより、コンデンサＣ１に蓄積された電荷を電子部品２に向けて放出するための放電経路が形成される。形成された放電経路を用いて、電子部品２に対して静電気放電が行なわれる。
【００４５】
静電気放電が開始されると、ステップＳ０７により、測定部１８によって電子部品２の電気的特性が測定される。たとえば、測定部１８は、電子部品２を流れる電流を測定し、測定結果を演算器２０へ送出する。演算器２０は、測定部１８により測定された電流波形（図２参照）のパルス幅ＰＷ１を算出し、算出されたパルス幅ＰＷ１を基準値として記憶する。このとき、演算器２０は、算出されたパルス幅（基準値）ＰＷ１に、静電気放電を行なったときの直流電源１０の電源電圧（初期電圧）およびコンデンサの静電容量を対応付けて記憶するようにしてもよい。
【００４６】
以上のようにして、電子部品２が故障する前の電流波形におけるパルス幅ＰＷ１を基準値として取得すると、ステップＳ０８に進み、演算器２０は、直流電源１０の電源電圧を初期電圧よりも高い電圧値に変更する。演算器２０は、直流電源１０の電源電圧を所定量だけ増加させる。
【００４７】
ステップＳ０９では、変更後の電源電圧を用いてコンデンサに電荷を蓄積するための充電経路が形成される。これにより、形成された充電経路を用いて、選択状態のコンデンサに電荷が再び充電される。
【００４８】
ステップＳ０９によってコンデンサが充電されると、ステップＳ１０により、コンデンサに蓄積された電荷の放電経路が形成され、形成された放電経路を用いて、電子部品２に対して静電気放電が再び行なわれる。
【００４９】
静電気放電が開始されると、ステップＳ１１により、演算器２０は、測定部１８により測定された電流波形のパルス幅を算出する。そして、演算器２０は、ステップＳ１２により、算出されたパルス幅と基準値ＰＷ１とを比較し、比較結果に基づいて電子部品２が故障しているか否かを判定する。たとえば、演算器２０は、算出したパルス幅と基準値ＰＷ１との偏差が所定の閾値を超えている場合には、電子部品２に故障が発生したと判定する。電子部品２が故障していると判定された場合（ステップＳ１２のＹＥＳ判定時）、演算器２０は、ステップＳ１３により、現在の直流電源１０の電源電圧（電子部品２の静電気耐圧に相当）と、選択状態のコンデンサの静電容量とを記憶する。
【００５０】
これに対して、算出したパルス幅と基準値ＰＷ１との偏差が所定の閾値以下に収まっている場合には、演算器２０は、電子部品２が故障していないと判定する。電子部品２が故障していないと判定された場合（ステップＳ１２のＮＯ判定時）、演算器２０は、ステップＳ１４に進み、直流電源１０において電源電圧をさらに増加することが可能か否かを判定する。現在の電源電圧が、直流電源１０が出力可能な電圧範囲の上限値に達している場合、演算器２０は、電源電圧を増加できないと判定する。一方、現在の電源電圧が当該上限値に達していなければ、演算器２０は、電源電圧を増加できると判定する。
【００５１】
直流電源１０の電源電圧を増加できると判定された場合（ステップＳ１４のＹＥＳ判定時）には、演算器２０は、ステップＳ０８に戻り、直流電源１０の電源電圧をより高い電圧値に変更する。そして、ステップＳ０９〜Ｓ１１の処理を実行することにより、電子部品２に静電気放電を行ない、電子部品２の電流波形のパルス幅を算出する。ステップＳ１２により、演算器２０は、算出されたパルス幅に基づいて電子部品２の故障の有無を判定する。
【００５２】
一方、ステップＳ１４にて、直流電源１０の電源電圧を増加できないと判定された場合（ステップＳ１４のＮＯ判定時）には、演算器２０は、ステップＳ１５により、選択状態となっているコンデンサを、より静電容量の大きいコンデンサに変更する。すなわち、演算器２０は、選択状態とするコンデンサを、より静電容量の大きいコンデンサに切り替えることで、実質的に、充放電の対象となるコンデンサの静電容量を増加させる。たとえば、コンデンサＣ１が選択状態となっている場合、演算器２０は、コンデンサＣ１の次に静電容量が大きいコンデンサＣ２を選択状態に切り替える。
【００５３】
演算器２０は、ステップＳ１６により、選択状態に切り替えられたコンデンサ（たとえばコンデンサＣ２）を用いた静電気耐圧試験を開始するために、直流電源１０の初期電圧を再設定する。再設定される初期電圧は、切り替え後のコンデンサに蓄積される静電気の電荷量が、切り替え前のコンデンサＣ１に蓄積される静電気の電荷量よりも大きい限りにおいて、上記ステップＳ０３で設定された初期電圧よりも高い電圧値であっても、低い電圧値であってもよい。
【００５４】
ステップＳ１６により初期電圧が再設定されると、選択状態に切り替えられたコンデンサを用いた静電気耐圧試験が実行される。すなわち、ステップＳ０５〜Ｓ０７の処理を実行することにより、選択状態に切り替えられたコンデンサに蓄積された電荷を用いて電子部品２に対する静電気放電が行なわれる。演算器２０は、測定部１８により測定された電流波形のパルス幅を算出し、算出されたパルス幅を基準値として記憶する。
【００５５】
続いて、ステップＳ０８〜Ｓ１１の処理を実行することにより、直流電源１０の電源電圧の増加、および増加後の電源電圧に基づいた静電気放電を行ない、電子部品２の電流波形のパルス幅を算出する。ステップＳ１２により、演算器２０は、算出されたパルス幅に基づいて電子部品２の故障の有無を判定する。ステップＳ０５〜Ｓ１２およびＳ１４〜Ｓ１６の処理は、電子部品２が故障していると判定されるまで（ステップＳ１２のＹＥＳ判定）、繰り返し実行される。そして、電子部品２が故障していると判定されると（ステップＳ１２のＹＥＳ判定時）、演算器２０は、ステップＳ１３により、故障が判定されたときの直流電源１０の電源電圧（電子部品２の静電気耐圧に相当）と、選択状態のコンデンサの静電容量とを記憶する。
【００５６】
図４は、静電気放電耐圧試験において演算器２０に記憶される、電子部品２の静電気耐圧および選択状態のコンデンサの静電容量のデータの一例を示す図である。図４の縦軸は、電子部品２の故障が判定されたときの直流電源１０の電源電圧（電子部品２の静電気耐圧）を示し、図４の横軸は電子部品２の故障が判定されたときに選択状態となっているコンデンサの静電容量を示している。図４には、静電気放電耐圧試験で得られたデータ（実測値）が黒菱形で記されている。各データは、同一種類の電子部品２に対して、静電容量が互いに異なる複数のコンデンサを用いて静電耐圧試験を行なうことによって得られたものである。
【００５７】
図４から理解されるように、電子部品２の静電気耐圧およびコンデンサの静電容量のデータに基づいて、静電気耐圧とコンデンサの静電容量との関係を示す関係式を導出することができる。図４には、電子部品２の静電気耐圧とコンデンサの静電容量との関係を示す曲線が記されている。図５は、図３に示す静電気耐圧試験方法により得られたデータの処理の一例を示すフローチャートである。静電容量が互いに異なる複数のコンデンサを用いて静電耐圧試験を行なうことによって、図３のステップＳ１３により複数のデータが得られると、ステップＳ１４により、演算器２０は、電子部品２の静電気耐圧とコンデンサの静電容量との関係を示す関係式を導出する。これによれば、導出された関係式を用いることにより、充放電の対象となるコンデンサを任意の静電容量に設定して静電気放電を行なったときの電子部品２の静電気耐圧を推定することが可能になる。
【００５８】
（実施の形態の変形例）
上述した実施の形態では、静電気放電による電子部品２の故障の有無の判定を、電子部品２を流れる電流波形のパルス幅に基づいて行なう構成について説明したが、判定方法はこれに限られない。たとえば、電子部品２の電圧波形に基づいて電子部品２の故障の有無を判定することも可能である。この場合、電子部品２が故障していないときの電圧波形に基づいて基準値が算出されて記憶される。
【００５９】
また、上述した実施の形態では、静電気耐圧試験装置１に、静電容量が互いに異なる複数のコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ３を搭載し、充放電の対象となるコンデンサ素子をスイッチ１４を用いて切り替える構成について例示したが、図６に示されるように、静電気耐圧試験装置１Ａを、複数のコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ３およびスイッチ１４に代えて、静電容量を変更可能な単一のコンデンサ素子Ｃを搭載する構成としてもよい。図６に示す静電気耐圧試験装置１Ａにおいて、コンデンサ素子Ｃは、制御部１６から出力される制御信号に応答して静電容量を変更可能に構成されている。
【００６０】
［作用効果］
以下、本実施の形態に従う静電気放電耐圧試験装置および静電気放電耐圧試験の作用効果について説明する。
【００６１】
近年、市場で発生している、静電気放電に起因した電子部品の故障は、数ｋＶの高電圧が電子部品に印加されることによるものではなく、放電される静電気の電荷量によるものであると考えられる。
【００６２】
たとえば電子部品がツェナーダイオードである場合、ツェナーダイオードのアノード−カソード間に降伏電圧以上の逆電圧が印加されると、トンネル効果によって、ＰＮ接合によって生じた空乏層を電荷が通り抜け始めるため、ツェナーダイオードの導通抵抗が下がる。そのため、ツェナーダイオードのアノード−カソード間に降伏電圧以上の電圧がかかることはない。電子部品がサージアブソーバである場合も、ツェナーダイオードと同様に、クランプ電圧以上の電圧が印加されると導通抵抗が下がるため、サージアブソーバの２端子間にクランプ電圧以上の電圧がかかることはない。
【００６３】
これらのことから、ツェナーダイオードやサージアブソーバにおける静電気故障の主なモードは、電子部品の２端子間に印加される高電圧が直接的な原因であるとは考えにくく、電子部品を通過する過剰な電荷による発熱が原因であると考えられる。
【００６４】
したがって、ツェナーダイオードやサージアブソーバの静電気耐性は、静電気耐圧試験装置で発生させる静電気の電荷量を徐々に増やしていき、電子部品が故障するときの電荷量を調べることで知ることができる。
【００６５】
ここで、静電気耐圧試験装置で発生させる静電気の電荷量Ｑは、静電気耐圧試験装置に搭載される充放電用のコンデンサの静電容量Ｃと、当該コンデンサを充電するために用いる電源の電圧値Ｖとの積で表すことができる（Ｑ＝Ｃ×Ｖ）。すなわち、静電気の電荷量を増やす方法としては、電源の電圧値Ｖを上げる方法と、コンデンサの静電容量Ｃを大きくする方法との２通りがあることが理解される。
【００６６】
しかしながら、電源の電圧値を上げる方法では、数ｋＶ程度の高電圧電源を静電気耐圧試験装置に搭載する必要がある。また、高電圧電源を用いたとしても、その電圧値には、抵抗やスイッチといった構成部品の耐圧を超えないように制限がかかる。そのため、電源の電圧値を上げる方法は、過電圧保護素子のように高い静電気耐性が要求される電子部品における静電気耐圧の測定には不向きである。
【００６７】
これに対して、コンデンサの静電容量を大きくする方法は、高電圧電源を用いる必要がなく、静電気耐圧試験装置の構成部品の耐圧以下の電圧値で、静電気の電荷量を増やしながら静電気放電を行なうことができる。本実施の形態に従う静電気耐圧試験装置は、静電容量が異なる複数のコンデンサを搭載しており、充放電の対象となるコンデンサを切り替えることによって、コンデンサの静電容量を大きくすることを可能としている。したがって、静電気耐圧試験において、電源電圧が一定の下で、発生させる静電気の電荷量を増やすことができる。この結果、ツェナーダイオードやサージアブソーバなどの過電圧保護素子のように高い静電気耐性が求められる電子部品についても静電気放電耐圧試験を行なうことができる。
【００６８】
従来の静電気耐圧試験では、国際規格などに基づき、数百ｐＦの静電容量のコンデンサに、数ｋＶの高電圧を用いて静電気の電荷を発生させている。しかしながら、市場では、静電気耐圧試験を行なっているにもかかわらず、静電気放電に起因した電子部品の故障が発生することがある。これは、近年の電子部品を用いた製品の大電力化の影響を受けて、市場において、国際規格で規定されるよりも高い電圧が電子部品に印加されることによるものと考えられる。したがって、静電気耐圧試験においては、市場で発生していると考えられる、高電圧による電子部品の故障を再現することが求められる。しかしながら、従来の静電気耐圧試験装置では、上述のように、電源の電圧値を上げることが容易でないため、市場で発生している静電気による故障の再現が難しいという問題があった。
【００６９】
これに対して、本実施の形態に従う静電気耐圧試験装置および静電気耐圧試験方法は、コンデンサの静電容量を大きくすることで静電気の電荷量を増やす方法を採用することにより、従来の静電気耐圧試験装置では実現困難な大きな静電気の電荷量を、構成部品の耐圧よりも低い電圧値で発生させることができる。これにより、従来の静電気耐圧試験装置が与え得るストレスよりも大きなストレスを、電子部品に与えることができる。この結果、従来の静電気耐圧試験では再現することができなかった静電気放電に起因した故障を再現することが可能となる。
【００７０】
また、従来の静電気放電耐圧試験装置においては、数ｋＶ程度の高電圧電源を搭載しているため、高電圧側の電力線と低電圧側の電力線（接地配線）との間に気中放電が発生しないように、両電力線間の絶縁距離を大きく取っていたため、装置が大型化するという問題がある。また、高電圧電源が低電圧電源に比べて高価なものであるため、装置コストが高価になってしまう。一方、本実施の形態に従う静電気耐圧試験装置では、上記のように、従来の静電気耐圧試験よりも低い電圧を用いて静電気による故障を発生させることができるため、高電圧電源を必ずしも必要としない。したがって、静電気耐圧試験装置の小型化および低コスト化を実現することができる。
【００７１】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７２】
１，１Ａ  静電気耐圧試験装置、２  電子部品、１０  直流電源、１２，１４  スイッチ、１６  制御部、１８  測定部、２０  演算器、Ｃ１〜Ｃ３，Ｃ  コンデンサ（コンデンサ素子）、ＰＬ１，ＰＬ２，ＧＬ  電力線、Ｒ１  充電抵抗、Ｒ２  放電抵抗。
【図１】
0006305354.tif 000002
【図２】
0006305354.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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