(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電された被検査コンデンサに一定電圧を印加し充電したときの前記被検査コンデンサの充電電流が初期から立ち上がるピークの電流値と、等価直列抵抗との相関に基づき、前記ピークの電流値の値により、等価直列抵抗の良否判定を行うコンデンサの検査方法。
【請求項２】
放電された被検査コンデンサに一定電圧を印加する充電に続いて放電を行った後前記被検査コンデンサに一定電圧を印加し充電したときの前記被検査コンデンサの充電電流が初期から立ち上がるピークの電流値と、等価直列抵抗との相関に基づき、前記ピークの電流値により、等価直列抵抗の良否判定を行うコンデンサの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電気製品や電子機器に使用されるコンデンサの中で、特に低直列等価抵抗化（以下、直列等価抵抗をＥＳＲと呼ぶ）を要求されるコンデンサの耐インラッシュ電流性の検査をするためのコンデンサの検査装置およびこれを用いた検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来のコンデンサの検査装置について図面を用いて説明する。図１２は従来のコンデンサの検査装置の構成を示す回路図であり、図１２において、１８は直流電源（陽極側）、１９は給電用コンデンサ（１００００μＦ）、２０は電流検出用抵抗（０．１Ω）、２１は充電用スイッチとしてのＦＥＴ素子、２２は保護抵抗（０．６８Ω）、２３は保護抵抗（１ｋΩ）、２４は被検査試料であるコンデンサ、２５は放電抵抗、２６は放電用スイッチである。
【０００３】
このように構成された従来の同検査装置では、図１２に示すように、直流電流を発生する直流電源１８に保護抵抗２３を介して並列に接続された給電用コンデンサ１９（１００００μＦ、１００Ｖ）を介して被検査試料２４に充電を行い、この被検査試料２４に充電された電流を放電用スイッチ２６を開いて放電抵抗２５を介して放電するという一連の検査の中で、上記被検査試料２４に曖間的にある程度の電流を流すことにより耐インラッシュ電流性に関する検査を実施するように構成されたものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のコンデンサの検査装置においては、給電用コンデンサ１９と充電用スイッチとしてのＦＥＴ素子２１、および配線回路の寄生回路抵抗値が２００ｍΩ程度となり、このような回路構成では充電部２７及び放電部２８のいずれの回路とも寄生回路抵抗値が数百ミリオーム程度発生しており、この寄生回路抵抗値では最近需要が活発な１００ｍΩ以下の低ＥＳＲコンデンサの被検査試料２４に対して十分な電流を供給することができず、実際の用途に合った正確で精度の良い検査ができないという課題があった。
【０００５】
また、コンデンサの耐インラッシュ電流性を検査する従来のコンデンサの検査装置においては被検査試料２４に急峻な電流を印加するだけに留まり、電流の立ち上がり速度やピーク電流値を制御する回路がないために被検査試料２４の特性バラツキによって印加電流が変化し、安定した検査ができないという課題もあった。
【０００６】
本発明は、耐インラッシュ電流性に優れた低ＥＳＲのコンデンサを精度良く検査することができるコンデンサの検査方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、放電された被検査コンデンサに一定電圧を印加し充電したとき、前記コンデンサの充電電流が初期から立ち上がるピークの電流値と、ＥＳＲとの相関に基づき、前記ピークの電流値の値により、ＥＳＲ良否判定を行う検査方法としたものであり、耐インラッシュ電流性に優れた低ＥＳＲのコンデンサを選別することができるという作用効果が得られる。
【０００８】
また、放電された被検査コンデンサに一定電圧を印加する充電に続き、放電を行う充放電の後、前記のＥＳＲ良否判定を行う検査方法により、急激な充放電ストレスに対する初期故障発生品を高精度に検出できるため、信頼性の高い安定したコンデンサを選別することができるという作用効果が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１の検査方法に用いる検査装置について説明する。
【００１０】
図１（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１の検査方法に用いるコンデンサの検査装置の構成を示す概念図と測定部を示す平面図であり、図１において、１は直流電源、２は給電用コンデンサ（４７０μＦ）、３は充電用スイッチとしてのＦＥＴ（素子）、４は電流検出用抵抗（１０ｍΩ）、５は放電用スイッチとしてのＦＥＴ（素子）、６は測定端子、７は充放電制御回路、８は電流測定部、９〜１２は通電用フレームである。
【００１１】
次に、このように構成された本実施の形態１の検査方法に用いるコンデンサの検査装置の動作について説明すると、まず、初期時点では充電用スイッチとしてのＦＥＴ（素子）３がＯＦＦ、放電用スイッチとしてのＦＥＴ（素子）５がＯＮの状態であり、この状態で給電用コンデンサ２は直流電源１により充電され、放電用スイッチとしてのＦＥＴ（素子）５をＯＦＦ、かつ充電用スイッチとしてのＦＥＴ（素子）３がＯＮに変わると同時に給電用コンデンサ２から電流測定部８を介して測定端子６に接続された被検査試料であるコンデンサ（図示せず）に急峻な電流が流れる。
【００１２】
次に、充電用スイッチとしてのＦＥＴ（素子）３がＯＦＦ、かつ放電用スイッチとしてのＦＥＴ（素子）５をＯＮにすると被検査試料から電流測定部８を介して急峻な放電が起こり、以下、この動作を繰り返すことによって被検査試料の充放電を行うように動作するものである。
【００１３】
このように本実施の形態１の検査方法に用いるコンデンサの検査装置は、各回路素子を用いた充放電用回路からなる検査回路部を通電用フレーム９〜１２に直接取付ける構成にしたため、これにより充放電における大電流化および高速化が可能となるものである。
【００１４】
また、図１に示すように、１０ｍΩの電流検出用抵抗４を用いた電流測定部８を設けた構成とすることによって充放電中の電流挙動の観測が可能となり、充放電中の被検査試料の特性変化等が観測できるようになるものである。
【００１５】
また、図２はこの時の充放電の挙動を観測した電流波形図であり、図２において、電流の最大値をピーク電流、ピーク電流に達するまでの時間をピーク到達時間と呼ぶ。
【００１６】
このように電流測定部８の抵抗値は従来のものと比べて極めて低抵抗のものであり、少なくとも数１０ｍΩ〜１００ｍΩの抵抗値を持つ被検査試料であるコンデンサの抵抗値と比較しても小さい値であるので、この電流検出用抵抗４による充放電電流への影響は小さいと言うことができ、純粋な被検査試料の充放電電流を観測することができる。また、図１のような回路構成により配線抵抗や電流検出抵抗値を含む充電回路および放電回路のインピーダンスをトータルで２０ｍΩ以下に抑えることができるので、低インピーダンスコンデンサの検査を行うことが可能になるものである。
【００１７】
このようにして得られた本実施の形態１の検査方法に用いるコンデンサの検査装置により検査を行った時の充電の電流挙動について、ピーク電流およびピーク到達時間をまとめた結果を（表１）に示す。
【００１８】
【表１】
0003932793.tif 000002
【００１９】
この（表１）から明らかなように、本実施の形態１の検査方法に用いる検査装置の回路構成は従来の回路構成における充電電流よりもピーク電流が大きく、かつピーク電流に達するまでの時間も短いことから、回路構成によってより高速大電流の検査を行うことが可能となることがわかる。さらに、意図的に検出抵抗を２０ｍΩ以上とし、充放電の回路インピーダンスを２０ｍΩ以上にすると、電流検出抵抗を１０ｍΩとした場合に比べてピーク電流が極端に小さくなることから、電流検出抵抗を１０ｍΩ以下とし、回路インピーダンスを２０ｍΩ以下に制限することにより被検査試料による充放電応答をより正確に捉えることができるものである。
【００２０】
また、図３（ａ），（ｂ）は実際に被検査試料であるコンデンサの検査を行う状態を示す正面図と側面図であり、同図において、１６はマガジン、１７は被検査試料である。このように、同検査装置を固定したままで、被検査試料１７を収納したマガジン１６を上下させることによって被検査試料１７の端子を同検査装置の測定端子６に接触させて測定することにより、多数の被検査試料１７に対して効率良く検査を行うことができるものである。
【００２１】
以下の検査装置の説明は、前記検査装置における充電用／放電用スイッチとして高速スイッチング半導体素子を用いると共に、これらを制御する制御回路を設けた構成としたものであり、これ以外の構成は前記検査装置と同じであるために同一部分には同一の符号を付与してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
【００２２】
図４（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１の検査方法に用いる高速スイッチング半導体素子を用いたコンデンサの検査装置の回路構成を示す概念図と測定部を示す平面図であり、同図において、３Ａは高速スイッチング半導体素子を用いた充電用スイッチ、５Ａは高速スイッチング半導体素子を用いた放電用スイッチ、１３および１４は充電用／放電用スイッチ３Ａ／５Ａの電流制限用抵抗、１５は充電用／放電用スイッチ３Ａ／５Ａの駆動用直流電源である。
【００２３】
このように構成された高速スイッチング半導体素子を用いた検査装置では、充電用スイッチ３Ａおよび放電用スイッチ５Ａに高速スイッチング半導体素子であるＦＥＴを用いることにより、より急峻な充放電が可能となるものである。
【００２４】
さらに、充電用スイッチ３Ａおよび放電用スイッチ５Ａを制御する充放電制御回路７において、充電用スイッチ３Ａおよび放電用スイッチ５Ａ（以下、ＦＥＴ３Ａ，５Ａという）の駆動電圧を制御することにより、ＦＥＴ３Ａ，５Ａの動作状態を変化させて被検査試料への印加電圧を一定にしたままピーク電流を制御することが可能となるものである。
【００２５】
また、ＦＥＴ３Ａ，５Ａの電流制限用抵抗１３，１４によって電流抑制を行うことによりＦＥＴ３Ａ，５Ａの駆動を遅らせて、被検査試料への印加電圧を一定にしたままでピーク到達時間の制御を行うことが可能となるものである。
【００２６】
このように構成された高速スイッチング半導体素子を用いたコンデンサの検査装置により検査を行った場合の充電の電流挙動について、ＦＥＴ３Ａ，５Ａの駆動電圧を変化させた時の電流および電圧波形を図５に示す。この図５から明らかなように、ＦＥＴ３Ａ，５Ａの駆動電圧と共にピーク電流を変化させることが可能であることがわかる。また、この時、直流電源１の電圧を一定に保ったままなので、被検査試料への印加電圧を一定に保ちながら任意のピーク電流に対する検査が可能になり、さらに、どのような被検査試料に対しても一定のピーク電流で検査を行うことが可能であることを示している。
【００２７】
また、ＦＥＴ３Ａ，５Ａの駆動電流を電流制限用抵抗１３，１４により制限した時の電流および電圧波形について図６に示す。この図６から明らかなように、ＦＥＴ３Ａ，５Ａを駆動する回路の中に電流制限用抵抗１３，１４を挿入することによりＦＥＴ３Ａ，５Ａの駆動電流を制限するとピーク到達時間が遅くなる傾向が現れるようになり、この技術を用いることにより実際の使用回路に合わせたピーク到達時間を持つインラッシュ検査を行うことが可能になるものである。
【００２８】
以下の検査装置の説明は、前記検査装置における充電用／放電用スイッチとしての高速スイッチング半導体素子（以下、ＦＥＴという）を複数個並列に接続した構成としたものであり、これ以外の構成は前記高速スイッチング半導体素子を用いる検査装置と同じであるために同一部分には同一の符号を付与してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
【００２９】
本検査装置では上記図４（ａ），（ｂ）に示すＦＥＴ３Ａ，５Ａを複数個並列に接続して使用したものであるが、このような構成にすることにより、充電用／放電用スイッチ部分の合成インピーダンスの低下、およびＦＥＴ固有の許容電流による電流制限が並列接続により緩和され、このためにピーク電流の増加を図ることができるようになるものである。
【００３０】
なお、一般的には並列使用をすると回路の配線が長くなるためにインダクタンス成分が増加して回路の高速動作が妨げられ、ピーク到達時間が長くなる傾向が現れるものであるが、本実施の形態３による図４（ａ），（ｂ）に示すような回路の構成では、ＦＥＴ３Ａ，５Ａの数を増加しても回路の高速動作が妨げられず、ピーク到達時間を一定に保つことができるものである。
【００３１】
また、図４（ａ），（ｂ）における充電用スイッチ３Ａおよび放電用スイッチ５Ａに使用しているＦＥＴの数を変化させた時のピーク電流についてまとめた結果を（表２）に示す。
【００３２】
【表２】
0003932793.tif 000003
【００３３】
この（表２）から明らかなように、本高速スイッチング半導体素子を複数個並列に接続したコンデンサの検査装置によれば、並列接続して使用するＦＥＴ３Ａ，５Ａの使用数を増加するとピーク電流が増加する傾向が見られることがわかるものである。
【００３４】
以下、実施の形態１の検査方法について説明する。
【００３５】
図１に示すような構成のコンデンサの検査装置を用いて、１００ｋＨｚのＥＳＲ値の異なった被検査試料を検査した場合のピーク電流についてまとめた結果を図８に示す。図８より明らかなように、ピーク電流と１００ｋＨｚのＥＳＲ値に相関が見られることから、ピーク電流値からＥＳＲ不良の判定を行うことができることを示している。さらに、図９に示すように、一部の被検査試料においては充放電の印加回数に応じてピーク電流が変化するものがあり、このような被検査試料では検査前後でＥＳＲの劣化が認められることから、図９に示すように３回以上の充放電印加を行うことによりインラッシュ電流に対する耐性を正確に評価することができるものである。
【００３６】
（参考例１）
以下、参考例１について説明する。
【００３７】
上記実施の形態１で説明した図１に示すような構成のコンデンサの検査装置を用いて、ＬＣ良品およびＬＣ不良品の検査を行った場合の充電電流波形を図７に示す。この図７から明らかなように、ＬＣ良品と不良品ではピーク電流後の電流挙動が大きく異なっており、これはコンデンサの場合、充電が完了してもＬＣに相当する電流が流れ続けるためにＬＣが大きな被検査試料では充電終了時の電流が大きくなるためである。このことから、充電終了時の電流値を測定することによりＬＣの良否判定を行うことができるものであり、ＬＣ不良はコンデンサの充放電回数が複数回行われた後に発生することもあることから、検査は充放電を複数回以上行うのが望ましいといえるものである。
【００３８】
（参考例２）
以下、参考例２について説明する。なお、本参考例２は上記実施の形態１に用いる同検査装置における給電用コンデンサを複数個（４７０μＦ×３０個）並列に接続した構成としたものであり、これ以外の構成は実施の形態１に用いる検査装置と同じであるために同一部分には同一の符号を付与してその説明は省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
【００３９】
本参考例２では上記図１に示す給電用コンデンサ２を複数個並列に接続して使用したものであるが、このような構成にすることにより、給電用コンデンサ群から被検査試料に対してより多くの電荷供給を高速で供給することができるようになるものである。
【００４０】
なお、一般的には並列使用をすると回路の配線が長くなるためにインダクタンス成分が増加し、回路の高速動作が妨げられてピーク到達時間が長くなる傾向が現れるが、図１に示すような構成では、給電用コンデンサ２の個数を増加しても回路の高速動作が妨げられず、ピーク到達時間を一定に保つことができるものである。
【００４１】
なお、ピーク電流においては、給電用コンデンサ２の増加に伴って給電部のインピーダンスの低下および容量増加による供給電荷の増加などからピーク電流の増加が起こるため、少なくとも給電用コンデンサには被検査試料としてのコンデンサの１０倍以上の容量が必要である。
【００４２】
なお、図１に示すような構成において、給電用コンデンサ２の数を変化させた時のピーク電流およびピーク到達時間についてまとめた結果を（表３）に示す。
【００４３】
【表３】
0003932793.tif 000004
【００４４】
（表３）から明らかなように、給電用コンデンサ２の増加に伴ってピーク電流の増加が起こることから、少なくとも給電用コンデンサ２には被検査試料としてのコンデンサの１０倍以上の容量が必要である。
【００４５】
（参考例３）
以下、参考例３について説明する。
【００４６】
上記実施の形態１で説明した図１に示す検査装置の構成において、被検査試料の充電状態が９０％未満の時に充電を終了した場合の充電電流の挙動を図１０に示す。図１０に示すように、充電終了前に充電を打ち切ると回路中のインダクタンス成分により電流のリンギングが発生する。この時、瞬間的に被検査試料に対して逆電圧が印加されることがあるため、有極性のコンデンサを検査する場合にはコンデンサが破壊する恐れがある。また、図１１に示すように、充電が９０％以上終了し、充電電流がある程度小さくなった時点で充電を終了するとリンギングが小さく逆電圧がかからないため、充電を９０％以上完了した時点で充電スイッチの切り替えを行う必要があることがわかる。
【００４７】
また、放電時に関しても同様に容量の９０％以上が放電した状態で放電を終了しないとリンギングが発生するため、放電においても９０％以上の放電が完了した時点で放電スイッチの切り替えを行わなければならないものである。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、耐インラッシュ電流性に優れたコンデンサを選別することが可能になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）本発明の実施の形態１の検査方法に用いるコンデンサの検査装置の構成を示す概念図
（ｂ）同測定部を示す平面図
【図２】  同充放電時の被検査試料に流れる電流の挙動を示す電流波形図
【図３】  （ａ）同実際に検査を行う状態を示す正面図
（ｂ）同側面図
【図４】  （ａ）本発明の実施の形態１の検査方法に用いる高速スイッチング半導体素子を用いたコンデンサの検査装置の回路構成を示す概念図
（ｂ）同測定部を示す平面図
【図５】  同ＦＥＴ３Ａ，５Ａの駆動電圧を変化させた場合の被検査試料に印加される電流および電圧の波形を示す特性図
【図６】  同ＦＥＴ駆動電流を電流制限用抵抗により制限した場合の被検査試料に印加される電流および電圧の波形を示す特性図
【図７】  参考例１による被検査試料の漏れ電流の良否による電流応答の違いを示す特性図
【図８】  同被検査試料の１００ｋＨｚにおけるＥＳＲ値と検査時に流れるピーク電流との関係を示す特性図
【図９】  同検査後のＥＳＲの有無によるピーク電流値と印加回数との関係を示す特性図
【図１０】  参考例３による被検査試料への充電が９０％未満で充電を終了した場合の電流および電圧挙動を示す特性図
【図１１】  同被検査試料への充電が９０％で充電を終了した場合の電流および電圧挙動を示す特性図
【図１２】  従来のコンデンサの検査装置の構成を示す回路図
【符号の説明】
１  直流電源
２  給電用コンデンサ
３  充電用スイッチ（ＦＥＴ素子）
３Ａ  高速スイッチング半導体素子を用いた充電用スイッチ
４  電流検出用抵抗
５  放電用スイッチ（ＦＥＴ素子）
５Ａ  高速スイッチング半導体素子を用いた放電用スイッチ
６  測定端子
７  充放電制御回路
８  電流測定部
９，１０，１１，１２  通電用フレーム
１３  充電用スイッチ３Ａの電流制限用抵抗
１４  放電用スイッチ５Ａの電流制限用抵抗
１５  充電用／放電用スイッチ３Ａ／５Ａの駆動用直流電源
１６  マガジン
１７  被検査試料
【図１】
0003932793.tif 000005
【図２】
0003932793.tif 000006
【図３】
0003932793.tif 000007
【図４】
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【図５】
0003932793.tif 000009
【図６】
0003932793.tif 000010
【図７】
0003932793.tif 000011
【図８】
0003932793.tif 000012
【図９】
0003932793.tif 000013
【図１０】
0003932793.tif 000014
【図１１】
0003932793.tif 000015
【図１２】
0003932793.tif 000016