(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁器コンデンサの内部に残留する電荷を複数の処理温度下で解放処理するとともに、各処理温度に対して解放電荷量が所定値に至るまでの処理時間を測定する測定ステップと、前記測定ステップにより得られた測定結果から磁器コンデンサの熱戻し処理を所要の時間で行うのに要する処理温度を演算する演算ステップと、を含むことを特徴とする磁器コンデンサの熱戻し条件設定方法。
【請求項２】
磁器コンデンサの内部に残留する電荷を複数の処理温度下で解放処理するとともに、各処理温度に対して解放電荷量が所定値に至るまでの処理時間を測定する測定ステップと、前記測定ステップにより得られた測定結果から磁器コンデンサの熱戻し処理を所要の温度で行うのに要する処理時間を演算する演算ステップと、を含むことを特徴とする磁器コンデンサの熱戻し条件設定方法。
【請求項３】
磁器コンデンサに直流電圧を引加する直流電圧印加ステップと、前記直流電圧印加ステップ後の磁器コンデンサを放電させる放電ステップと、前記放電ステップ後の磁器コンデンサに対してその内部に残留する電荷を複数の処理温度下で解放処理する熱処理ステップと、前記各処理温度に対して解放電荷量が所定値に至るまでの処理時間を測定する測定ステップと、前記測定ステップにより得られた測定結果から磁器コンデンサの熱戻し処理を所要の時間で行うのに要する処理温度を演算する演算ステップと、を含むことを特徴とする磁器コンデンサの熱戻し条件設定方法。
【請求項４】
直流電圧を印加して測定試験を行う測定試験ステップと、前記測定試験ステップ後に磁器コンデンサの熱戻し処理を行う熱戻しステップと、を有し、前記熱戻し処理ステップにおいては、請求項１または２に記載の磁器コンデンサの熱戻し条件設定方法により設定した熱処理温度と処理時間とに基づいて量産対象とする磁器コンデンサの熱戻し処理を行う、ことを特徴とする磁気コンデンサの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の磁器コンデンサの製造方法において、前記熱戻し処理ステップが、複数の磁器コンデンサをそれぞれの電極を短絡させた状態で恒温槽に投入し、その恒温槽における槽内温度と投入時間を請求項１または２に記載の磁器コンデンサの熱戻し条件設定方法により得られた熱処理温度と処理時間に設定する、ことを特徴とする磁器コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁器コンデンサの熱戻し条件設定方法およびこれを用いた磁器コンデンサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁器コンデンサの絶縁抵抗試験や耐圧試験などの特性選別試験では、直流電圧を磁器コンデンサに印加して行われる。ところで、磁器コンデンサは、その印加直流電圧により充電され、その内部の誘電体には分極が発生することにより、容量低下する。そのため、磁器コンデンサの容量回復のため、前記試験の後は、一般に、磁器コンデンサに対してその内部の誘電体のキュリー点以上の高温にして所要時間保持するいわゆる熱戻し処理を施すことが行われる。磁器コンデンサは、この熱戻し処理により誘電体の分極を解放され、容量が回復する。また、この熱戻し処理に際しては、磁器コンデンサの電極を確実に短絡することが行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁器コンデンサは、上述した熱戻し処理により高温下におかれるため、常温に戻されても、容量が直ちに本来の容量に回復するのではなく、数時間ないし数日の時間経過後に、本来の容量に戻る。このため、上記熱戻しを行っても、熱戻しが完全に行われたかどうかの判断にいたるまでには相当な時間が必要とされている。そして、このような容量回復に要する時間も磁器コンデンサの種類により相違するため、絶縁抵抗測定後における熱戻しは、磁器コンデンサの量産ステップにおける能力を低下させる要因となっている。
【０００４】
したがって、本発明は、磁器コンデンサの種類毎に熱戻し処理に要する時間の短縮を可能とし、その量産ステップの能力を高められるようにすることを解決すべき課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
(１)本発明第１の磁器コンデンサの熱戻し条件設定方法は、磁器コンデンサの内部に残留する電荷を複数の処理温度下で解放処理するとともに、各処理温度に対して解放電荷量が所定値に至るまでの処理時間を測定する測定ステップと、前記測定ステップにより得られた測定結果から磁器コンデンサの熱戻し処理を所要の時間で行うのに要する処理温度を演算する演算ステップとを含むことを特徴とする。前記電荷は、静電吸収電荷と称することができる。
【０００６】
本発明第２の磁器コンデンサの熱戻し条件設定方法は、磁器コンデンサの内部に残留する電荷を複数の処理温度下で解放処理するとともに、各処理温度に対して解放電荷量が所定値に至るまでの処理時間を測定する測定ステップと、前記測定ステップにより得られた測定結果から磁器コンデンサの熱戻し処理を所要の温度で行うのに要する処理時間を演算する演算ステップとを含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明第３の磁器コンデンサの熱戻し条件設定方法は、磁器コンデンサに直流電圧を印加する直流電圧印加ステップと、前記直流電圧印加ステップ後の磁器コンデンサを放電させる放電ステップと、前記放電ステップ後の磁器コンデンサに対してその内部に残留する電荷を複数の処理温度下で解放処理する熱処理ステップと、前記各処理温度に対して解放電荷量が所定値に至るまでの処理時間を測定する測定ステップと、前記測定ステップにより得られた測定結果から磁器コンデンサの熱戻し処理を所要の時間で行うのに要する処理温度を演算する演算ステップとを含むことを特徴とする。
【０００８】
そして、磁器コンデンサを熱戻しする場合、その熱戻しに要する時間の短縮を図るには、熱戻し温度を高温するとよい。しかしながら、熱戻し温度が高温にしすぎると、磁器コンデンサが破損することがある。そこで、磁器コンデンサに影響しない範囲で、かつ、磁器コンデンサを最短時間で熱戻しさせるために、前記測定結果を利用することができる。つまり、本発明の熱戻し条件設定方法によると、磁器コンデンサの種類毎に熱戻し処理に要する時間の短縮を可能とし、その量産ステップの能力を高められるようにすることができる。
【０００９】
(２)本発明の磁器コンデンサの製造方法は、直流電圧を印加して測定試験を行う測定試験ステップと、前記測定試験ステップ後に磁器コンデンサの熱戻し処理を行う熱戻し処理ステップとを有し、前記熱戻し処理ステップにおいては、前記磁器コンデンサの熱戻し条件設定方法により設定した熱処理温度と処理時間とに基づいて量産対象とする磁器コンデンサの熱戻し処理を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の製造方法によると、前記した熱戻し条件設定方法を使用するから、最短の熱戻しが可能となり、したがって、磁器コンデンサの量産性を向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。この実施形態では、磁器コンデンサの熱戻し処理条件の設定と、この設定を用いた磁器コンデンサの製造を説明する。
【００１２】
(磁器コンデンサの熱戻し処理条件の設定)
本実施の形態の磁器コンデンサの熱戻し処理条件の設定方法における要点は、磁器コンデンサに直流電圧を印加する直流電圧印加ステップと、前記直流電圧印加ステップ後に磁器コンデンサを放電させる放電ステップと、前記放電ステップ後の磁器コンデンサに対してその内部に残留する電荷(静電吸収電荷)を複数の処理温度下で解放処理する熱処理ステップと、前記各処理温度に対して解放電荷量が所定値、好ましくは、飽和するに至るまでの処理時間を測定する測定ステップと、前記測定ステップにより得られた測定結果から磁器コンデンサの熱戻し処理を所要の時間で行うのに要する処理温度を演算する演算ステップとを含む。
【００１３】
以下、図１のフローチャート、図２の熱処理特性図を参照して説明する。
【００１４】
ステップＳ１…直流電圧印加
磁器コンデンサに直流電圧を印加する。これによって、磁器コンデンサの容量成分に電荷が蓄積される。磁器コンデンサが満充電となった状態で、直流電圧の印加を停止する。
【００１５】
ステップＳ２…放電
ステップＳ１において直流電圧の印加が完了すると、磁器コンデンサを放電させる。
【００１６】
ステップＳ３…熱処理
磁器コンデンサは、直流電圧の印加で内部の誘電体が分極し、前記放電後も内部に残留する電荷(静電吸収電荷)の存在により容量が低下する。その静電吸収電荷を解放して容量を回復させるために所要の温度に熱処理つまり熱戻しを行う。
【００１７】
この静電吸収電荷の解放は、すべて行うことが好ましい。つまり、静電吸収電荷が存在すると、この磁器コンデンサを用いて、回路基板などに半田付けするとき、その半田付けに際しての高温により、静電吸収電荷が解放され、そのときに磁器コンデンサの両電極間に電圧が発生し、回路基板に搭載されている他の電子部品に影響する可能性があるからである。
【００１８】
この場合、熱戻しを複数の熱処理温度下で行う。例えば、３５〜１７５℃の範囲で行う。
【００１９】
ステップＳ４…測定
回路基板に半田付けした際、他の電子部品に影響を与えないようにするための静電吸収電荷の解放電荷量割合を９５％以上と設定し、各熱処理温度毎に、静電吸収電荷の解放電荷量割合が９５％に至るまでの時間を測定する。この測定結果を図２に示す。
【００２０】
図２によれば、１７５℃の熱処理では約９秒、１５０℃の熱処理では約１８秒、１２５℃の熱処理では約２７秒、１０５℃の熱処理では約３６秒、９５℃の熱処理では約４５秒、７５℃の熱処理では約６０秒、５５℃の熱処理では約９０秒で解放電荷量割合が９５％に達している。つまり、熱処理温度が高温になるほど、解放電荷量が飽和に至る時間が短くて済む。
【００２１】
ステップＳ５…演算
ステップＳ４における図２に示す測定結果に基づき、磁器コンデンサの静電吸収電荷が９５％解放するのに必要な時間と熱処理温度との関係を示す近似曲線を求める。図３には上記近似曲線が示されており、ｘを熱処理温度、ｙを磁器コンデンサの静電吸収電荷が９５％解放するのに必要な時間としたとき、その関係式は、多くの実験結果から指数関数で精度よく近似でき、
【００２２】
【数１】
0004239518.tif 000002
となる。
【００２３】
ここで、ステップＳ４からは、単に、熱戻し処理の時間短縮であれば、熱処理温度を高温にすると良いことになる。しかしながら、実際の熱戻し工程では、熱戻し工程にかけることのできる時間が定められていたり、磁器コンデンサ自体の耐熱温度があるため、できるだけ高温での熱処理を避けたいといった制約がある。
【００２４】
例えば、他の工程との関係から熱戻し工程を２０秒以内で処理できればよく、あえてそれ以上の時間短縮を図る必要がない場合、熱戻し工程を２０秒で行うのが最も好ましい。そこで、２０秒で熱戻しを行うという条件から、図３のグラフに基づいて演算を行い、２０秒で熱戻しを行うための熱処理温度である約１３８℃と設定する。
【００２５】
また、例えば、磁器コンデンサが、内部に融点が低い金属材料例えば半田を使用していたり、外部電極に低温で酸化してしまう金属を使用していたりといった事情で、磁器コンデンサが損傷するおそれのない熱処理温度が１２５℃以下である場合、できるだけ短時間で熱戻し工程を行うためには、１２５℃で熱戻しを行うのが最も好ましい。そこで、１２５℃で熱戻しを行うという条件から、図３のグラフに基づいて演算を行い、熱戻し工程の時間を約２７秒と設定する。
【００２６】
(磁器コンデンサの製造)
磁器コンデンサは、絶縁抵抗や耐電圧が規格を満たす必要がある。そのため、その製造においては、絶縁抵抗測定や耐電圧測定などの試験を行う。このような試験では、磁器コンデンサに対して直流電圧を印加することが行われる。
【００２７】
磁器コンデンサは、直流電圧の印加により、内部の誘電体が分極して、その容量が低下する。その容量回復のため、上述した熱戻し処理を行う。
【００２８】
この熱戻し処理を前記した熱戻し処理条件で行うと、磁器コンデンサに悪影響を及ぼすことなく最短時間で行うことができる。
【００２９】
具体的には、直流電圧を印加し、その後、放電させてから、絶縁抵抗や耐電圧測定の試験を行い、良品と判定された磁器コンデンサに対して実施する。
【００３０】
例えば、ステンレス製のトレー上に量産対象で良品とされた複数の磁器コンデンサをそれぞれの両電極を電気的に短絡させた状態に整列配置させる。そして、その配置状態のまま前記トレーを恒温槽内に投入し、その恒温槽の温度および処理時間を、上記のようにして設定した熱戻し処理条件に設定して各磁器コンデンサの熱戻し処理を行う。
【００３１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００３２】
(１)上述の磁器コンデンサの熱戻し処理条件の設定や製造では、磁器コンデンサの加熱を恒温槽を用いたが、これに限定されるものではなく、熱板上に磁器コンデンサを配置し、その熱板の温度を変えて実施するようにしてもよい。
【００３３】
(２) 上述の磁器コンデンサの熱戻し処理条件の設定や製造では、磁器コンデンサの加熱を恒温槽を用いたが、これに限定されるものではなく、磁器コンデンサを赤外線などで加熱するようにしてもよい。
【００３４】
(３) 上述の磁器コンデンサの熱戻し処理条件の設定や製造では、磁器コンデンサの加熱を恒温槽を用いたが、これに限定されるものではなく、磁器コンデンサを交流信号による誘電加熱で加熱するようにしてもよい。
【００３５】
(４)本発明は、上述の磁器コンデンサの熱戻し処理条件の設定や製造において、磁器コンデンサの加熱を恒温槽、熱板、赤外線、誘電加熱の組み合わせで加熱するようにしてもよい。
【００３６】
(５)上述の実施形態における磁器コンデンサの製造においては、その熱戻し温度を、低温で熱戻しした後、徐々に高温にしていくか、または、低温で熱戻しした後、高温にすることにより、磁器コンデンサから一度に解放される電荷量を抑制するようにしてもよい。
【００３７】
その理由を説明する。
【００３８】
磁器コンデンサは、直流電圧の印加後に、放電させる。そして、容量回復のため熱戻し処理する。このとき、磁器コンデンサの両電極は、電気的に短絡におかれる。この短絡が不完全な場合、熱戻し処理における高温雰囲気下で、磁器コンデンサには自己が発生した電圧がかかる状態つまり自己バーンイン状態となる。そして、薄膜大容量とされている磁器コンデンサの場合、高温下での電圧に対しては脆性であるから、前記自己バーンイン状態になっていると、劣化や故障の原因となる。
【００３９】
そこで、このような原因を解消するため、磁器コンデンサを、温度制御可能な温度槽に投入する。そして、磁器コンデンサを、当該磁器コンデンサの前記自己バーンイン状態における発生電圧が一定値以上とならないよう、低温から高温に所要の過程を経て熱戻しする。
【００４０】
この過程としては、次の態様がある。
【００４１】
第１に、磁器コンデンサを、本来の熱戻し温度以下である第１処理温度とし、この第１処理温度で一定時間保持する。この保持の後、磁器コンデンサを前記本来の熱戻し温度に上昇させて一定時間保持する。
【００４２】
第２に、磁器コンデンサを、本来の熱戻し温度以下である第１処理温度、第２処理温度、第ｎ処理温度に順次に上昇させていく。この場合、それぞれの処理温度で一定時間保持する。これらの後、磁器コンデンサを前記本来の熱戻し温度に上昇させて一定時間保持する。
【００４３】
第３に、磁器コンデンサを、本来の熱戻し温度以下である処理温度から連続的に前記本来の熱戻し温度にまで上昇させていく。
【００４４】
第４に、磁器コンデンサを、本来の熱戻し温度に徐々に上昇させていく。
【００４５】
第５に、磁器コンデンサを、本来の熱戻し温度以下である第１処理温度とし、その第１処理温度以降は、連続的に徐々に前記本来の熱戻し温度にまで上昇させていく。
【００４６】
第６に、磁器コンデンサを、本来の熱戻し温度に間歇的に上昇させていく。
【００４７】
以上の熱戻しを行う。なお、上記の磁器コンデンサを徐々に連続に本来の熱戻し温度に上昇させることは、磁器コンデンサまたはこれを内蔵する容器例えばバルクケースを熱伝導率の低い材料例えば断熱材で包み、本来の熱戻し温度程度に保たれた環境例えば恒温槽に投入することを含む。このように熱戻し処理を行うと、低温時に解放された一部の電荷により磁器コンデンサにわずかの電圧が発生しても、時間が経過すると磁器コンデンサの絶縁抵抗により電荷が放電され、電圧を低く保つことができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁器コンデンサの種類毎に熱戻し処理に要する時間の短縮を可能とし、その量産ステップの能力を高められるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る磁器コンデンサの熱戻し処理条件設定方法の説明に供するフローチャート
【図２】図１の処理方法の説明に供する各処理温度における解放電荷量対時間の関係を示す図
【図３】図１の処理方法の説明に供する磁器コンデンサの静電吸収電荷が９５％解放するのに必要な時間と熱処理温度との関係を示す近似曲線を示す図
【図１】
0004239518.tif 000003
【図２】
0004239518.tif 000004
【図３】
0004239518.tif 000005