(57)【要約】  予め設定した期間にわたって、プログラムされた電圧に対して、少なくとも１つの部品を充電、保持、および／または放電するステップと、各部品が充電、保持、および放電されている間に、各被試験部品の品質に対応する、少なくとも１つの値を定期的に測定するステップとを含む、多層セラミックコンデンサのような少なくとも１つの部品を試験するための方法。少なくとも１つの値は、電圧値、電流値、漏れ電流値、静電容量値、散逸率値、およびあらゆるそれらの組み合わせから成る群より選択することができる。曲線は、プログラムされた電圧に対して、各部品が、充電、保持、および放電されている間に収集した、定期的に測定した値からデジタル化することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電圧値および少なくとも１つの電流値を測定するステップを含む、少なくとも１つのコンデンサ部品を試験するための方法であって、
予め設定した期間にわたって、プログラム可能な電圧およびプログラム可能な電流のうちの少なくとも１つに対して、少なくとも１つの部品に、充電、保持、および放電の試験サイクルの少なくとも一部を実行するステップと、
各部品が、前記充電、保持、および放電の試験サイクルの少なくとも一部を受けている間に、各被試験部品の品質に対応する、電圧値、電流値、漏れ電流値、静電容量値、散逸率値、およびそれらのあらゆる組み合わせから成る群より選択される少なくとも１つの値を定期的に測定するステップと、
各部品が、前記充電、保持、および放電の試験サイクルの少なくとも一部を受けている間に収集した、前記定期的に測定した値から少なくとも１つの曲線をデジタル化するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
少なくとも１つの値を定期的に測定するステップは、
前記少なくとも１つの部品が、前記充電、保持、および放電の試験サイクルの少なくとも一部を受けている間に、前記少なくとも１つの部品の漏れ電流値を定期的に測定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの曲線をデジタル化するステップは、
各部品が、前記充電、保持、および放電の試験サイクルの少なくとも一部を受けている間に収集した、前記定期的に測定した漏れ電流値から、時間に対する漏れ電流曲線をデジタル化するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの値を定期的に測定するステップは、
前記少なくとも１つの部品が、前記充電、保持、および放電の試験サイクルの少なくとも一部を受けている間に、前記少なくとも１つの部品の電圧値を定期的に測定するステップをさらに含む、請求項１〜３のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの曲線をデジタル化するステップは、
各部品が、前記充電、保持、および放電の試験サイクルの少なくとも一部を受けている間に収集した、前記定期的に測定した電圧値から、時間に対する電圧曲線をデジタル化するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの値を定期的に測定するステップは、
前記少なくとも１つの部品が、前記充電、保持、および放電の試験サイクルの少なくとも一部を受けている間に、前記少なくとも１つの部品の電流値を定期的に測定するステップをさらに含む、請求項１〜５のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの曲線をデジタル化するステップは、
各部品が、前記充電、保持、および放電の試験サイクルの少なくとも一部を受けている間に収集した、前記定期的に測定した電流値から、時間に対する電流曲線をデジタル化するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
測定中の白色雑音の影響を低減するように、前記定期的に測定した漏れ電流値をオーバーサンプリングするステップをさらに含む、請求項１〜４のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記定期的に測定した漏れ電流値の群を平均して、平均した定期的に測定した漏れ電流値とするステップをさらに含む、請求項１〜４のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
収集されたデータの障害となり得る不要な周波数を除去するように、前記定期的に測定した漏れ電流値をデジタル的にフィルタ処理するステップをさらに含む、請求項１〜４のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの部品が、充電、保持、および放電の試験サイクルの少なくとも一部を受けている間に、前記少なくとも１つの部品の静電容量値および散逸率値を定期的に測定するステップをさらに含む、請求項１〜１０のうちのいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層セラミックコンデンサ試験中のデータ収集に関し、より具体的には、多層セラミックコンデンサ試験中の多点、多パラメータデータ収集に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層セラミックコンデンサの製造業者は、試験システムを使用して、製品が顧客に販売される前に、多数の製品の品質を判断する。試験システムは、静電容量、散逸率、および絶縁抵抗に関するデータを提供する、複数の試験を実行する。次いで、データは、許容度によって部品を選別し、欠陥品である部品を発見するために使用することができる。
【０００３】
試験は、順次実行される。順序は、個々の製造業者の要件によって異なる。例えば、以下の順序を使用することができる。図１および図２を参照すると、部品は、最初に、容量計を使用して、１つのステーションで静電容量および散逸率の測定を受けることができる。図１を参照すると、被試験コンデンサにかかる電圧対時間の理論上の線図が示されており、図中、ｔ０で、部品はゼロボルトである。ｔ１で、部品は、充電を開始する。ｔ２で、部品は、プログラムされた値に到達している。ｔ３で、全ての測定が完了し、部品は放電を開始することができる。ｔ４で、部品は、ゼロボルトまで放電される。図２を参照すると、被試験コンデンサに流れる電流対時間の理論上の線図が示されており、図中、ｔ０で、部品はゼロボルトであり、したがって、該部品には電流が流れていない。ｔ１で、部品は、充電を開始する。部品は、定電流源で充電される。ｔ２で、部品は、充電され、したがって、それ以上の電流を受容しない。このグラフは、理想的なコンデンサを想定したものであり、漏れ電流および誘電吸収等の寄生は無視している。ｔ３で、部品は、放電を開始し、したがって、ｔ４で部品がゼロボルトに到達するまで、電流は逆方向に流れる。次いで、部品は、次のステーションへ移動させることができ、該部品は、電圧および電流がプログラム可能な電源によって、プログラムされた電圧まで充電することができる。次いで、部品は、プログラムされた電圧で、「ソーク時間」と呼ばれる所定の期間、プログラムされた電圧で保持される。この期間の後、高抵抗計による絶縁抵抗測定を実行することができる。この測定は、電流または抵抗のいずれかの単位で単一値を出す。測定した電流は、電流Ｖが印加された時にコンデンサに流れる漏れ電流であり、抵抗Ｒは、Ｖを漏れ電流で除算することによって計算され、Ｖは、入力パラメータである。図３を参照すると、被試験コンデンサの漏れ電流対時間の理論上の線図が示されている。ｔ０で、部品はゼロボルトであり、したがって、いかなる電流も流れ得ない。ｔ１で、部品は、充電を開始する。漏れ電流値は、一般的に、ピコアンペアからマイクロアンペアまでの範囲にあるので、この測定は非常に高感度でなければならない。したがって、充電期間中に、電流（ミリアンペア）は、測定範囲よりも大きくなり、よって、出力は最大値に到達する。ｔ２で、試験を受けているコンデンサには、電圧が印加され続ける。誘電体がますます分極化された状態になるので、漏れ電流は、減少し始める。これは、１つには、誘電吸収として知られる影響によるものであり、影響の大きさは誘電体ごとに異なる。時間軸が数分または数時間に拡大された場合、この曲線は、公称値に到達するまで、指数的に減少し続けることになる。ｔ２とｔ３との間のある時点で、絶縁抵抗測定または漏れ電流測定が実行される。これは、その時点での漏れ電流のスナップショットを取る。ｔ３でその試験が完了すると、部品は放電される。再度、高放電電流によって、他の方向において最大となる知覚されている漏れが発生する。ｔ４で、部品は、ゼロボルトに戻る。この測定が完了すると、部品は、放電して、収集された値に基づいて選別のための準備を行う、または試験を繰り返す準備を行うことができる。
【０００４】
セラミックコンデンサが、小型かつ高静電容量になるにつれて、誘電体および寄生素子の影響もより顕著かつ複雑になる。理想的には、コンデンサの電気的特性は、寄生の影響を最小化するように、長期間観察される。しかしながら、これは、時間がかかりすぎて、何百万ものデバイスを試験することができないので、製造の立場からは実現可能ではない。したがって、業界は、部品の状態を判断するのに、この短期間のスナップショットだけに依存する。顧客の利益および供給製品の品質に直接影響を及ぼすので、データの正確度および信頼性を保証することは極めて重大である。
【０００５】
コンデンサに流れる漏れ電流を測定するための工業規格では、電圧および電流がプログラム可能な電源とともに、高抵抗計Ａｇｉｌｅｎｔ  ４３４９Ｂを使用している。Ａｇｉｌｅｎｔ  ４３４９Ｂは、一体型電流−電圧コンバータ、並びに１０、３０、１００、および４００ミリ秒を選択できる積分時間を使用する、高精度な計測器である。より長い積分時間を用いることにより、高Ｓ／Ｎ比を提供するが、これは、極めて小さい電流を測定する時に有用である。計量器の出力は、この積分期間が完了した後の単一の電流指示値である。したがって、ユーザは、所与のコンデンサが許容可能かどうかを判断するのに、１つの測定値に依存する。ユーザは、より多くのデータのためにこの試験を別のステーションで繰り返すことができるが、そうすると、機械のコストおよび複雑さが増加する。ユーザは、一般的に、測定ができる限り正確であることを求め、Ｓ／Ｎ比を最大にするように、可能な限りの最も長い積分時間を使用することを望む。しかしながら、ユーザは、この測定対測定の正確度に対してどのくらいの時間的余裕を持つことができるのかを考慮しなければならない。電圧および電流源は、Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社の５４ＸＸ電源のような、あらゆるプログラム可能なコンピュータ制御の装置とすることができる。この装置は、起動充電と測定の開始との間のタイミングを非常に適切に制御しなければならないので、Ａｇｉｌｅｎｔ測定装置と同期化される。
【発明の開示】
【０００６】
少なくとも１つの多層セラミックコンデンサ部品を試験するための１つの方法は、例えば、予め設定した期間にわたって、少なくとも１つの部品をプログラムされた電圧まで充電するステップと、少なくとも１つの部品が充電されている間に、少なくとも１つの部品の電圧値および電流値を定期的に測定するステップとを含む。少なくとも１つの多層セラミックコンデンサ部品を試験するための方法は、予め設定した期間にわたって、プログラムされた電圧から少なくとも１つの部品を放電するステップと、少なくとも１つの部品が放電されている間に、少なくとも１つの部品の電圧値および電流値を定期的に測定するステップとを含むことができる。少なくとも１つの多層セラミックコンデンサ部品を試験するための方法は、予め設定した期間、少なくとも１つの部品をプログラムされた電圧に保持するステップと、少なくとも１つの部品がプログラムされた電圧に保持されている間に、少なくとも１つの部品の電圧値および漏れ電流値を定期的に測定するステップとを含むことができる。
【０００７】
当業者には、本発明のこの適用例および他の適用例の詳細は、添付図面とともに以下の説明を読み通すことによって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本願明細書の内容は、添付図面を参照したものであり、複数の図面を通じて、同じ参照番号は同じ要素を示す。
【図１】被試験コンデンサにかかる電圧対時間の理論上の線図である。
【図２】被試験コンデンサに流れる電流対時間の理論上の線図である。
【図３】被試験コンデンサに流れる漏れ電流対時間の試験の単一のサンプル点を示す、漏れ電流の理論上の線図である。
【図４】本発明の一実施形態による、波形のデジタル化に使用される複数のサンプル点を有する、被試験コンデンサにかかる電圧対時間の線図である。
【図５】本発明の一実施形態による、波形のデジタル化に使用される複数のサンプル点を有する、被試験コンデンサに流れる電流対時間の線図である。
【図６】本発明の一実施形態による、波形のデジタル化に使用される複数のサンプル点を有する、被試験コンデンサに流れる漏れ電流対時間の線図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ここで図４〜図６を参照するが、業界は、部品が良品なのか欠陥品なのかを判断するのに、短期間中に収集したデータに依存している。本発明は、より賢明かつ正確な判断を行うように、この期間中に収集することができる情報を最大限に生かそうとするものである。「絶縁抵抗測定」という用語は、絶縁抵抗が、印加電圧を漏れ電流で除算したものに等しいので、より適切には、漏れ電流測定として表される。コンデンサを充電した後のある時点で、１つの電圧、電流、および／または漏れ電流指示値を取り込むのではなく、これらの測定値を、部品の充電、保持、および放電中に、定期的に複数回取り込むことができる。これによって、図４〜図６に例示されるように、電圧、電流、および漏れ電流曲線の完全なデジタル化が可能となる。
【００１０】
曲線は、電圧対時間に関しては図４に、電流対時間に関しては図５に、また、漏れ電流対時間に関しては図６に示されるように、完全にデジタル化することができる。部品は、容量計を使用して、１つのステーションで静電容量および散逸率の測定を受けることができる。図４を参照すると、本発明の一実施形態による、波形のデジタル化に使用される複数のサンプル点を有する、被試験コンデンサにかかる電圧対時間の線図が示されており、図中、ｔ０で、部品はゼロボルトである。ｔ１で、部品は、充電を開始する。ｔ２で、部品は、プログラムされた値に到達している。ｔ３で、充電が完了し、部品は、放電を開始することができる。ｔ４で、部品は、ゼロボルトまで放電される。試験の各段階、すなわち、充電、プログラムされた値の保持、および放電のそれぞれの間に、電圧対時間の曲線をデジタル化するように、測定値が定期的に取り込まれる。
【００１１】
図５を参照すると、本発明の一実施形態による、波形のデジタル化に使用される複数のサンプル点を有する、被試験コンデンサに流れる電流対時間の線図が示されており、図中、ｔ０で、部品はゼロボルトであり、したがって、該部品には電流が流れていない。ｔ１で、部品は、充電を開始する。部品は、定電流源で充電される。ｔ２で、部品は、充電され、したがって、それ以上の電流を受容しない。このグラフは、理想的なコンデンサを想定したものであり、漏れ電流および誘電吸収等の寄生は無視している。ｔ３で、部品は、放電を開始し、したがって、ｔ４で部品がゼロボルトに到達するまで、電流は逆方向に流れる。試験の各段階、すなわち、充電、プログラムされた値の保持、および放電のそれぞれの間に、電圧対時間の曲線をデジタル化するように、測定値が定期的に取り込まれる。このデータは、デジタル化された電圧波形対時間の曲線と、および／またはデジタル化された漏れ電流波形の曲線と組み合わせて、さらなる処理のためにファイルに保存することができる。データは、技術者が、コンデンサ、プロセスおよび故障モードをより十分に理解するために使用することができる。データはまた、試験の最適化にも使用することができ、その結果、スループットの増加、さらには、試験を短縮するか、あるいは完全に省略できる場合には、機械コストの低減をもたらし得る。
【００１２】
デジタル化された波形、すなわち、電圧対時間（図４）、電流対時間（図５）、および／または漏れ電流対時間（図６）のうちのいずれかの正確度を向上させるために、オーバーサンプリング、平均化、およびデジタルフィルタリングを、ハードウェアおよび／またはソフトウェア内に採用することができる。オーバーサンプリングは、測定値における白色雑音の影響を低減するのに有用である。よって、本質的に、各データ点は、１つの入力値ではなく、複数のサンプルを平均したものとなる。デジタルフィルタリングは、データの障害となり得る好ましくない周波数を除去するように使用することができる。既存の方法に対する主な利点は、Ａｇｉｌｅｎｔ  ４３４９Ｂ計量器が提供する、単一の絶縁抵抗データの指示値の代わりに、複数の絶縁抵抗データ点を解析できることである。業界では、時間の節約およびスループットの増加のために、「予測」手法を使用してコンデンサの試験を行うので、単一の点を解析するよりも、１つのラインを解析して判断する方がより良い。
【００１３】
本発明によって、２つの他のパラメータ、すなわち、コンデンサ電圧およびコンデンサ電流を収集することもできる。コンデンサ電流は、充電電流および放電電流の測定を意図しているので、漏れ電流とは異なり、非常に大きい（ミリアンペア）。これらのパラメータは、使用されている機器にその能力が提供されていないので、業界では現在使用されていない。したがって、電圧および電流の曲線からどのような情報を取り出すことができるのかは正確には知られていない。しかしながら、データを取得してそれを処理できることは、曲線内に存在する情報の識別を補助する研究ツールとしては非常に有用なものとなる。これらのパラメータを漏れ電流測定と組み合わせることは、ユーザに、被試験コンデンサを検証するためのより多くの情報、プロセス、また故障モードの判断の補助も提供する。
【００１４】
図６を参照すると、本発明の一実施形態による、波形のデジタル化に使用される複数のサンプル点を有する、被試験コンデンサに流れる漏れ電流対時間の線図が示されている。ｔ０で、部品はゼロボルトであり、したがって、いかなる電流も流れ得ない。ｔ１で、部品は、充電を開始する。漏れ電流値は、一般的に、ピコアンペアからマイクロアンペアまでの範囲にあるので、この測定は非常に高感度でなければならない。したがって、充電期間中に、電流（ミリアンペア）は、測定範囲よりも大きくなるため、出力は最大値に到達する。ｔ２で、試験を受けているコンデンサには、電圧が印加され続ける。誘電体がますます分極化された状態になるので、漏れ電流は、減少し始める。これは、１つには、誘電吸収として知られる影響によるものであり、影響の大きさは誘電体ごとに異なる。時間軸が数分または数時間に拡大された場合、この曲線は、公称値に到達するまで、指数的に減少し続けることになる。ｔ０とｔ４と間の時間における定期的な点で、絶縁抵抗測定または漏れ電流測定が実行される。これは、その期間中の漏れ電流に対応する波形の線図となる。ｔ４でその試験が完了すると、部品は放電される。再度、高放電電流によって、他の方向において最大となる知覚されている漏れが発生する。ｔ４で、部品は、ゼロボルトに戻る。波形全体をデジタル化しなくてもよいが、デジタル化することも可能である。代わりに、漏れ電流が対象である波形の一部を、単一の点ではなく曲線を作成するようにデジタル化することができる。複数の点を有することによって、ユーザは、傾向線を作成し、データ内のパターンを探すことができる。
【００１５】
本発明は、現在最も実用的かつ好適な実施形態と考えられているものに関して説明したが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲内に含まれる種々の変更および同等の配設を包含することを意図したものであり、その範囲は、法律の下で許可されているように、全てのそのような変更および同等の構造体を包含するように最も広義に解釈されるものと理解されたい。
【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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【国際調査報告】
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