(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装面となる下面に陽極端子と陰極端子が夫々対向する２箇所に露呈するように構成された４端子構造のコンデンサの電気特性を検査する検査装置であって、信号ラインとしてのマイクロストリップラインとグランドをそれぞれ表面に形成した基板と、この基板上に被検査体となるコンデンサを載置して位置決め保持する測定部と、ネットワークアナライザからの信号をネットワークアナライザの入力ポート及び出力ポートとの間でマイクロストリップラインとグランドの２端子で接続される同軸ケーブルを経由して入出力する信号入力部ならびに信号出力部からなり、上記信号入力部ならびに信号出力部で４端子回路網を構成するように接続されたコンデンサの検査装置において、前記マイクロストリップラインは、前記マイクロストリップラインの両端の一方が前記信号入力部に接続され、前記両端の他方が前記信号出力部に接続され、前記基板に形成されたグランドは、前記マイクロストリップラインの両側に形成され、上記測定部内のマイクロストリップラインならびにグランドに上記コンデンサの下面に設けられた４つの端子と夫々当接して信号を入出力するための４つの測定端子を設け、前記測定端子の２つが前記マイクロストリップラインの表面に設けられたコンデンサの検査装置。
【請求項２】
前記測定端子は、マイクロストリップラインならびにグランドに植設されたピン状の測定端子である請求項１に記載のコンデンサの検査装置。
【請求項３】
前記ピン状の測定端子は、コンデンサの端子との当接部を円錐状にしたものである請求項２に記載のコンデンサの検査装置。
【請求項４】
前記ピン状の測定端子は、コンデンサの各端子に対して２本以上植設したものである請求項２に記載のコンデンサの検査装置。
【請求項５】
測定部の基板上に被検査体となるコンデンサを載置して位置決め保持するガイド板を配設した請求項１に記載のコンデンサの検査装置。
【請求項６】
ネットワークアナライザから信号を付加した時に、ネットワークアナライザの入力ポート及び出力ポートへの入射波と反射波の比により算出されるＳパラメータを用いて演算を行って被検査体であるコンデンサのインピーダンス（等価直列インダクタンス）を算出する演算部を設けた請求項１に記載のコンデンサの検査装置。
【請求項７】
演算部により算出されたインピーダンス、またはインピーダンスに関連した情報を表示する表示部を設けた請求項６に記載のコンデンサの検査装置。
【請求項８】
演算部により算出されたインピーダンス、またはインピーダンスに関連した情報に基づいて加圧部または供給部の制御を行う制御部を設けた請求項６に記載のコンデンサの検査装置。
【請求項９】
演算部により算出されたインピーダンス、またはインピーダンスに関連した情報を記録する記録部を設け、この記録部での統計を元に、被検査体であるコンデンサの検査及び特性等の管理を制御部で行うようにした請求項８に記載のコンデンサの検査装置。
【請求項１０】
実装面となる下面に陽極端子と陰極端子が夫々対向する２箇所に露呈するように構成された４端子構造のコンデンサを請求項１に記載の検査装置を用いて検査するコンデンサの検査方法であって、前記マイクロストリップラインに被検査体であるコンデンサの前記陽極端子を接続し、前記グランドにコンデンサの前記陰極端子を接続することにより、コンデンサを前記マイクロストリップラインと前記グランド間に接続して測定するようにしたコンデンサの検査方法。
【請求項１１】
前記コンデンサは、陽極電極部と陰極電極部を有するコンデンサ素子を複数積層して、前記陰極電極部が積層され前記陽極電極部が相反する方向に配設された素子積層体を有し、前記相反する方向に配設された陽極電極部は夫々１つの前記陽極端子に接続され、積層された前記陰極電極部は２つの前記陰極端子に接続されたチップ形固体電解コンデンサである請求項１０に記載のコンデンサの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器に使用されるコンデンサの中で、特に、実装面となる下面に陽極端子と陰極端子が夫々対向する２箇所に露呈するように構成された４端子構造のチップ形固体電解コンデンサの等価直列インダクタンス等の諸特性を検査するのに適した、コンデンサの検査装置及びこれを用いた検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の高周波化に伴って電子部品の一つであるコンデンサにも従来よりも高周波領域でのインピーダンス特性に優れたコンデンサが求められてきており、このような要求に応えるために電気伝導度の高い導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが種々検討されている。
【０００３】
また、近年、パーソナルコンピュータのＣＰＵ周り等に使用される固体電解コンデンサには小型大容量化が強く望まれており、更に、高周波化に対応して低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化のみならず、ノイズ除去や過渡応答性に優れた、低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）化が強く要求されており、このような要求に応えるために種々の検討がなされている。
【０００４】
図１０（ａ）〜（ｅ）はこの種の固体電解コンデンサの中で、下面に端子を配置することにより面実装対応とした、４端子構造のチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図と正面断面図と側面断面図と底面断面図と底面図である。
【０００５】
図１０において、４０はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子４０は、表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成された弁作用金属からなる陽極体の所定の位置に図示しない絶縁部を設けて陽極電極部４１と陰極形成部（図示せず）に分離し、この陰極形成部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、カーボン層と銀ペースト層からなる陰極層（全て図示せず）を順次積層形成することにより陰極電極部４２を形成して構成されたものである。
【０００６】
４３は上記コンデンサ素子４０を複数枚積層した素子積層体であり、この素子積層体４３はコンデンサ素子４０の陽極電極部４１が交互に相反する方向に配設されるように複数枚を積層することにより構成されたものである。
【０００７】
４４は上記素子積層体４３の陽極電極部４１を一体に接合した陽極コムフレーム、４５は同じく素子積層体４３の陰極電極部４２を一体に接合した陰極コムフレームである。
【０００８】
４６は上記陽極コムフレーム４４を上面に接合した陽極端子であり、この陽極端子４６は幅方向の両端を折り曲げることにより形成された段部４６ｂが設けられ、この段部４６ｂを除く中央部分が実装時の陽極端子部４６ａとなるものである。４６ｃはこの陽極端子４６の一部を上面視、後述する外装樹脂から突出するように延長し、この延長部分を外装樹脂の側面に沿って上方へ折り曲げた折り曲げ部である。
【０００９】
４７は上記陰極コムフレーム４５を上面に接合した陰極端子であり、この陰極端子４７は幅方向の中央部に薄肉部４７ｂが設けられ、この薄肉部４７ｂを除く両端部分が実装時の陰極端子部４７ａとなるものである。４７ｃはこの陰極端子４７の一部を上面視、後述する外装樹脂から突出するように延長し、この延長部分を外装樹脂の側面に沿って上方へ折り曲げた折り曲げ部である。
【００１０】
４８は上記素子積層体４３、陽極コムフレーム４４、陰極コムフレーム４５、陽極端子４６、陰極端子４７を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂であり、上記陽極端子４６に設けた段部４６ｂ、陰極端子４７に設けた薄肉部４７ｂもこの外装樹脂４８により一体に被覆され、チップ形固体電解コンデンサの実装面となる下面には陽極端子部４６ａと陰極端子部４７ａが夫々対向する２箇所に露呈した４端子構造を構成しているものである。
【００１１】
このように構成されたチップ形固体電解コンデンサは、実装面となる下面に陽極端子部４６ａと陰極端子部４７ａが夫々対向する２箇所に露呈した４端子構造とした構成により、各端子間に流れる電流によって発生する磁束をお互いに打ち消し合い、ＥＳＬを大きく低減することができるようになり、更に各端子間距離を可能な限り近付けて電流のループ面積を小さくすることにより、更なる低ＥＳＬ化を図ることが可能になるものである（特許文献１）。
【００１２】
そして、このように構成されたチップ形固体電解コンデンサは、特に高周波領域における低いインピーダンス特性が要求される電源回路やデジタル回路等の用途に使用されるものであるために、より精度の高いインピーダンス測定を行うことを目的として、以下のような測定装置を用いてインピーダンスを測定することが提案されているものであった。
【００１３】
図１１はこのような従来の固体電解コンデンサのインピーダンス測定装置を示した概念図であり、図１１において点線で囲まれた部分５０は簡易的に示したインピーダンス測定器であり、５１は交流電源、５２は電流制限抵抗、５３はコンデンサ５４に流れる電流を検出する電流検出器、５５は電圧検出器であり、電流端子５６および５７と電圧端子５８および５９を備えて構成されている。
【００１４】
６０および６１は被測定物であるコンデンサ５４の電極端子に接触させてインピーダンスを測定する際の電流接触子、６２および６３はコンデンサ５４の電極に接触させてインピーダンスを測定する際の電圧接触子である。また、電流接触子６０と他端６４との間に抵抗体６５を介し、電圧接触子６２と他端６６の間にも抵抗体６７を介して他端６４と他端６６の間に検出抵抗６８が接続されている。
【００１５】
もう一方の電流接触子６１と電圧接触子６３も同じように電流接触子６１と他端６９との間に抵抗体７０を介し、電圧接触子６３と他端７１の間にも抵抗体７２を介して他端６９と他端７１の間に検出抵抗７３が接続されている。検出抵抗６８および７３は測定接触子の接触抵抗よりも十分大きな値（１０Ω〜１００Ω）のものを使用することが好ましいが、検出抵抗が無くても構わない。
【００１６】
図１２は上記図１１のインピーダンス測定装置の電気等価回路図であり、図中の点線で囲まれた部分５０は簡易的に示したインピーダンス測定器、５４はコンデンサで、静電容量５４ａと等価直列抵抗５４ｂが存在する。また、電流接触子６０と他端６４の間に抵抗体６５を介して固有抵抗６５ａと誘電成分７４が存在し、同様に電流接触子６１と他端６９の間に抵抗体７０を介して固有抵抗７０ａと誘導成分７５が存在している。更に、電圧接触子６２と他端６６の間に抵抗体６７を介して固有抵抗６７ａと誘導成分７６が存在し、電圧接触子６３と他端７１の間に抵抗体７２を介して固有抵抗７２ａと誘導成分７７が存在している。
【００１７】
この状態でのコンデンサ５４のインピーダンス測定は、コンデンサ５４を配置しない状態でオープン補正およびショート補正を行った後、コンデンサ５４の両端の電極端子に電流接触子６０および６１と電圧接触子６２および６３を接触させて、電流接触子６０および６１に電流が流れてコンデンサ５４の両端に電圧が発生したのを電圧接触子６２および６３で検出する。このときの電流（Ｉ）と電圧（Ｖ）を、電圧検出器５５および電流検出器５３で検出して、インピーダンスをＺ＝Ｖ／Ｉの計算式から算出することにより求められる。
【００１８】
ここでは電流接触子６０および６１と電圧接触子６２および６３はコンデンサ５４の電極端子に接触されているため、それぞれの測定接触子に存在する固有抵抗６５ａ、７０ａ、６７ａ、７２ａおよび誘導成分７４、７５、７６、７７は補正されて電気等価回路上０（ゼロ）となり、何ら問題なく正確にインピーダンスを測定することができるというものであった（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００７−５７６０号公報
【特許文献２】特開２００１−３５７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら上記従来の固体電解コンデンサのインピーダンス測定装置では、オンライン上で被測定物であるコンデンサ５４のインピーダンスを極めて短時間で測定することを目的としたものであるために、この測定結果を利用してコンデンサのＥＳＬを求めることは可能であるものの、その測定精度が悪く、低いＥＳＬが要望される固体電解コンデンサの測定を行うためには精度の高い検査装置が必要であるという課題があった。
【００２０】
本発明はこのような従来の課題を解決し、チップ形固体電解コンデンサのＥＳＬ特性を極めて短時間で、かつ、精度良く測定することができるコンデンサの検査装置及びこれを用いた検査方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために本発明は、実装面となる下面に陽極端子と陰極端子が夫々対向する２箇所に露呈するように構成された４端子構造のコンデンサの電気特性を検査する検査装置であって、信号ラインとしてのマイクロストリップラインとグランドをそれぞれ表面に形成した基板と、この基板上に被検査体となるコンデンサを載置して位置決め保持する測定部と、ネットワークアナライザからの信号をネットワークアナライザの入力ポート及び出力ポートとの間でマイクロストリップラインとグランドの２端子で接続される同軸ケーブルを経由して入出力する信号入力部ならびに信号出力部からなり、上記信号入力部ならびに信号出力部で４端子回路網を構成するように接続されたコンデンサの検査装置において、前記マイクロストリップラインは、前記マイクロストリップラインの両端の一方が前記信号入力部に接続され、前記両端の他方が前記信号出力部に接続され、前記基板に形成されたグランドは、前記マイクロストリップラインの両側に形成され、上記測定部内のマイクロストリップラインならびにグランドに上記コンデンサの下面に設けられた４つの端子と夫々当接して信号を入出力するための４つの測定端子を設け、前記測定端子の２つが前記マイクロストリップラインの表面に設けられた構成のものである。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明によるコンデンサの検査装置は、簡単な構成で不要な抵抗等のインピーダンスが発生することがなく、極めて短時間で、かつ、精度良くチップ形固体電解コンデンサのＥＳＬを測定することができるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施の形態によるコンデンサの検査装置の構成を示した概念図、図２（ａ）〜（ｃ）は同検査装置の測定部を示した分解斜視図と外観斜視図と被検査体であるコンデンサを載置した状態の外観斜視図、図３（ａ）〜（ｃ）は同測定部を構成する基板を示した斜視図と平面図と裏面図であり、図１〜図３において、１は測定部、２はこの測定部１上に載置されて測定される被検査体としてのコンデンサを示し、このコンデンサ２は上記背景技術の項で図１０を用いて説明したチップ形固体電解コンデンサと同じものであり、実装面となる下面に陽極端子４６ａと陰極端子４７ａが夫々対向する２箇所に露呈するように構成された４端子構造の面実装型のものである。
【００２５】
３は上記測定部１を構成する主要部材である基板であり、この基板３は絶縁性の材料で構成され、表面側の略中央の長手方向に亘って、上記コンデンサ２の陽極端子４６ａに信号を入力するための信号ラインとなる５０Ωのマイクロストリップライン４と、コンデンサ２の陰極端子４７ａと接触するための陰極電極となるグランド５がめっき処理により形成されている。なお、上記マイクロストリップライン４とグランド５間にはめっきを施さず、絶縁部６が設けられており、更に、基板３の裏面にも同様のめっき処理が施され、複数の貫通孔（後述する測定端子７が植設される孔となる）によって表裏面が導通され、マイクロストリップライン４とグランド５が絶縁部６を介して独立して形成された構成になっているものである。
【００２６】
７は上記基板３のマイクロストリップライン４とグランド５の所定の位置に設けられた複数の貫通孔に夫々植設されることによって一端が基板３の表面側に突出するように設けられた測定端子であり、この測定端子７は基板３の表面側に突出した部分の先端が円錐状に形成され、この円錐状の先端部分が被検査体であるコンデンサ２の底面の対向する２箇所に夫々設けられた陽極端子４６ａと陰極端子４７ａ（合計で４つの端子）と当接するようにしたものであり、上記コンデンサ２の各端子に対して２本ずつ（合計で８本）の測定端子７が設けられたものである。
【００２７】
また、上記各端子に対して２本ずつ設けられる測定端子７は、各端子の両端に近い位置に夫々設けることにより、隣接する陽極／陰極間の距離を短くして不要な抵抗を可能な限り低減するようにしているものである。
【００２８】
８は絶縁材料製のガイド板であり、このガイド板８により上記コンデンサ２を測定部１内の所定の位置に位置決めして正確な測定を行うものである。９は金属製の固定台であり、この固定台９上に上記基板３ならびにガイド板８を結合するようにしたものである。
【００２９】
１０は上記基板３に設けられたマイクロストリップライン４に信号を入力するための入力側同軸コネクタ、１１はマイクロストリップライン４からの信号を取り出すための出力側同軸コネクタである。
【００３０】
１２はネットワークアナライザ、１２ａと１２ｂはこのネットワークアナライザ１２の第１ポートと第２ポートであり、この第１ポート１２ａより入力信号を一定電力で周波数挿引させて入力した場合の第１ポート１２ａ及び第２ポート１２ｂへの入射波と反射波の比により測定部１のインピーダンスを求めるよう、第１ポート側同軸ケーブル１３を介して第１ポート１２ａと入力側同軸コネクタ１０、第２ポート側同軸ケーブル１４を介して第２ポート１２ｂと出力側同軸コネクタ１１を接続するように構成されているものである。
【００３１】
１５はパーソナルコンピュータ（以下、パソコン１５と呼ぶ）であり、このパソコン１５は制御部１６と演算部１７と表示部１８と記録部１９を備えて構成されているものであり、また、制御部１６は、測定部１上にコンデンサ２を搬入して載置し、また、取り出して搬出する供給部２０や、測定部１上に載置されたコンデンサ２を測定部１に押し付けるように付勢する加圧部２１の制御も同時に行うように構成されているものである。
【００３２】
次に、このように構成された本実施の形態によるコンデンサの検査装置を用いてＥＳＬを測定する方法を具体的に説明する。図４は本実施の形態における被検査体としてのコンデンサ２の接続パターンによる検査方法を示した回路図であり、２ポート方式を用いた測定の中で一般にシャント・スルー測定法と呼ばれており、前述の４端子回路網で、各ポートの信号端子間と各ポートのグランド端子間を接続し、かつ、接続した信号端子間の中央付近とグランド間にコンデンサ２を接続したものである。
【００３３】
図５は上記図４に示した測定方法を用いてコンデンサ２のＥＳＬを測定する原理を模式的に示した回路図であり、このように一定入出力負荷２２に並列接続されたコンデンサ２に一定電力で周波数を信号源２３より挿引させた信号を付加した時のネットワークアナライザ１２の第１ポート１２ａへの第１の入射波a1（２４）と第１の反射波b1（２５）、及び第２ポート１２ｂへの第２の入射波a2（２６）と第２の反射波b2（２７）の比により算出される（数１）で表されるＳパラメータを用いて演算を行うことによりコンデンサ２のＥＳＬを算出して求めるものである。なお、入射波a1、a2と反射波b1、b2とＳパラメータの関係は（数２）で表される。
【００３４】
【数１】
0005338084.tif 000002
【００３５】
【数２】
0005338084.tif 000003
【００３６】
図６は、上記図４に示した接続方法により、コンデンサ２を実際に基板３上に実装した状態を示した平面図であり、これは一般にＴ型と呼ばれ、インピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３で表される第１のインピーダンス素子２８、第２のインピーダンス素子２９、第３のインピーダンス素子３０により図７に示すような回路が構成されていると仮定すると、コンデンサ２が第２のインピーダンス素子２９であると考えられる。（数３）で表されるＺパラメータの第１行第２列のＺ１２とＴ型回路に対応したＺパラメータの第１行第２列のインピーダンスＺ２が等しいことから（数４）が成り立ち、（数５）のＳパラメータとＺ１２の関係を用いてコンデンサ２のインピーダンスＺ２を求め、そこからコンデンサ２のＥＳＬを算出することができるものである。
【００３７】
【数３】
0005338084.tif 000004
【００３８】
【数４】
0005338084.tif 000005
【００３９】
【数５】
0005338084.tif 000006
【００４０】
なお、図８と図９は、このように測定して求めたコンデンサ２のインピーダンス特性とＥＳＬ特性を参考として示した特性図である。
【００４１】
このように本実施の形態によるコンデンサの検査装置及びこれを用いた検査方法は、簡単な構成で不要な抵抗等のインピーダンスが発生することがなく、極めて短時間で、かつ、精度良くコンデンサのＥＳＬを測定することができ、しかも、測定部にコンデンサの下面に設けられた４つの端子と夫々当接して信号を入出力するためのピン状の測定端子を植設した構成により、コンデンサの端子と測定端子の接触状態を大きく向上させることができるようになるために、更なる測定精度の向上を図ることができるという格別の効果を奏するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によるコンデンサの検査装置及びこれを用いた検査方法は、インピーダンスの測定を短時間で高精度に行うことができるという効果を有し、特に、高周波化に対応した低ＥＳＬの固体電解コンデンサ等の検査用として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態によるコンデンサの検査装置の構成を示した概念図
【図２】（ａ）同検査装置の測定部を示した分解斜視図、（ｂ）同外観斜視図、（ｃ）同被検査体であるコンデンサを載置した状態の外観斜視図
【図３】（ａ）同測定部を構成する基板を示した斜視図、（ｂ）同平面図、（ｃ）同裏面図
【図４】同コンデンサの接続パターンによる検査方法を示した回路図
【図５】同コンデンサのＥＳＬを測定する原理を模式的に示した回路図
【図６】同コンデンサを基板上に実装した状態を示した平面図
【図７】同コンデンサの仮定等価回路図
【図８】同コンデンサのインピーダンス特性を示した特性図
【図９】同コンデンサのＥＳＬ特性を示した特性図
【図１０】（ａ）チップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同側面断面図、（ｄ）同底面断面図、（ｅ）同底面図
【図１１】従来の固体電解コンデンサの測定装置の構成を示した概念図
【図１２】図１１に示す測定装置の電気等価回路図
【符号の説明】
【００４４】
１  測定部
２  コンデンサ
３  基板
４  マイクロストリップライン
５  グランド
６  絶縁部
７  測定端子
８  ガイド板
９  固定台
１０  入力側同軸コネクタ
１１  出力側同軸コネクタ
１２  ネットワークアナライザ
１２ａ  第１ポート
１２ｂ  第２ポート
１３  第１ポート側同軸ケーブル
１４  第２ポート側同軸ケーブル
１５  パソコン
１６  制御部
１７  演算部
１８  表示部
１９  記録部
２０  供給部
２１  加圧部
２２  入出力負荷
２３  信号源
２４  第１の入射波
２５  第１の反射波
２６  第２の入射波
２７  第２の反射波
２８  第１のインピーダンス素子
２９  第２のインピーダンス素子
３０  第３のインピーダンス素子
４６ａ  陽極端子
４７ａ  陰極端子
【図１】
0005338084.tif 000007
【図２】
0005338084.tif 000008
【図３】
0005338084.tif 000009
【図４】
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【図５】
0005338084.tif 000011
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0005338084.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0005338084.tif 000018