(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁器コンデンサに直流電圧を印加して前記磁器コンデンサの特性選別試験を行った後に、前記磁器コンデンサの内部電極に残留する電荷を減じる磁器コンデンサの試験後処理方法であって、
前記特性選別試験のために磁器コンデンサに直流電圧を印加した後に、前記直流電圧を印加することにより前記磁器コンデンサ内部に発生した分極と逆方向の分極を電気的手段によって発生させて前記磁器コンデンサ内部の分極を中和し残留電荷を減少させる、ことを特徴とする磁器コンデンサの試験後処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁器コンデンサの試験後処理方法において、前記電気的手段が、磁器コンデンサに前記直流電圧と逆極性の直流電圧を印加する手段である、ことを特徴とする磁器コンデンサの試験後処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の磁器コンデンサの試験後処理方法において、前記電気的手段が、前記磁器コンデンサに徐々に振幅が小さくかつ極性が変化する極性変化電圧を印加する手段である、ことを特徴とする磁器コンデンサの試験後処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の磁器コンデンサの試験後処理方法において、前記電荷を減じる量を、前記磁器コンデンサを高温状態にした際に該磁器コンデンサが発生する電圧を所定値以下となるように設定する、ことを特徴とする磁器コンデンサの試験後処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の磁器コンデンサの試験後処理方法において、前記磁器コンデンサ内部に残留する電荷量を監視するとともに、前記電荷量に基づいて前記磁器コンデンサに印加される直流電圧を調整する、ことを特徴とする磁器コンデンサの試験後処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁器コンデンサの特性選別試験の後に行う試験後処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁器コンデンサは、誘電体に酸化チタン、チタン酸バリウム、などの磁器を用いたコンデンサである。このような磁器コンデンサに対する製品として絶縁抵抗試験や耐圧試験など、品質保証のための特性選別試験では、直流電圧を磁器コンデンサに印加するとともに、放電することが行われる。そして、磁器コンデンサは、その放電によりすべての電荷が放電されるわけではなく、分極現象により一部の電荷が捉えられて内部に残留する。
【０００３】
ここで分極について説明する。すなわち、磁器コンデンサは、誘電体に磁器を用いているために、その内部にある誘電体粒子それぞれが一対の正負極からなる分極構造となっている。この分極は、直流電圧が印加される前は、互いに自由に回転可能な状態にあるから、電気的には中和されている。そのため、磁器コンデンサは、所要の容量を有している。そして、上記試験の実施に際して直流電圧が印加されると、内部の分極は、それを構成する正極側と負極側とのうち、磁器コンデンサにおける正電荷が帯電する電極に対しては、負極側が、負電荷が帯電する電極に対しては正極側が向かうように、整列させられる。その結果、直流電圧印加後の磁器コンデンサには、前記分極の整列により、電流が流れにくい分極状態、つまり、容量が低下した状態となる。
【０００４】
ところで、容量が低下した磁器コンデンサは、製品として使用できない。そのため、容量が低下した磁器コンデンサに対しては、その容量回復のために、前記絶縁抵抗試験の後は、一般に、内部誘電体のキュリー点(上記分極状態が消えてしまう温度)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が行われる。これによって、磁器コンデンサは、誘電体の分極の整列状態が解放され、分極は互いに自由回転可能な状態となってその容量が回復する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した熱戻し処理は、磁器コンデンサを高温にする必要があるために、熱戻し作業に長時間がかかる。そのため、磁器コンデンサの製造工程では、その製造能力アップのため、これを１つずつ処理するのではなく複数個を一括処理するバッチ処理にすることが行われている。
【０００６】
このバッチ処理には、多数の磁器コンデンサを金属製トレー上に搭載し、熱戻し処理することが行われるが、トレーから磁器コンデンサを取り出すときに、磁器コンデンサが熱戻し時の高熱でトレーの表面に付着してしまい、取り出しにくく、また、取り出しても、磁器コンデンサの付着成分によりそのトレーの清掃などにも時間がかかり、それらが製造能率を低下させる一因となる。
【０００７】
また、磁器コンデンサの製造工程における前記試験の後の熱戻し処理工程では、磁器コンデンサが高温であるために、それを冷却する時間が必要となり、結局、その熱戻し処理工程と、製造後における製品としてテーピングやバルク詰めなどの梱包工程とを別々に行うことが必要となっている。
【０００８】
このように熱戻し処理工程と梱包工程とが別々の工程となっているから、少なくとも工数の増加分だけ、磁器コンデンサの製造コストが高くつく。また、１回の熱戻し処理工程に要する時間が長くかかるから、製造能力も低下するものとなっている。
【０００９】
そこで、本発明者らは、上述した熱戻し処理について鋭意研究したところ、熱戻し処理は、磁器コンデンサの容量回復のためであるが、この容量回復は、この磁器コンデンサを回路基板に半田付けで実装するときの高熱で、可能となるのではないかと考えた。すなわち、熱戻しにおける温度であるキュリー点は、チタン酸バリウムの場合、約１３０℃であり、これに対して、半田付け温度は、それ以上が可能である。
【００１０】
そのため、熱戻しを半田付けで行うことを前提として、さらに研究を重ねたところ、半田付けによる熱戻しに際して電圧が発生することが問題となることが判明した。
【００１１】
したがって、本発明は、磁器コンデンサの容量回復に対して、上述した熱戻し処理工程を用いずに、半田付けなどの高熱を磁器コンデンサに付与する後作業で行うことを前提にしている。そして、本発明は、半田付け時等の高熱作業における電荷の解放に伴なう電圧の発生に対しては、通常の電気的手段により内部の静電吸収電荷の量を低減させておくことにより、全体として、磁器コンデンサの製造工数の削減、製造時間の短縮、製造コストの低減を図ることを解決すべき課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁器コンデンサに直流電圧を印加して前記磁器コンデンサの特性選別試験を行った後に、前記磁器コンデンサの内部電極に残留する電荷を減じる磁器コンデンサの試験後処理方法であって、前記特性選別試験のために磁器コンデンサに直流電圧を印加した後に、前記直流電圧を印加することにより前記磁器コンデンサ内部に発生した分極と逆方向の分極を電気的手段によって発生させて前記磁器コンデンサ内部の分極を中和し残留電荷を減少させることを特徴とする。
【００１３】
本発明によると、磁器コンデンサは直流電圧を印加した後であるから、磁器コンデンサ内部の分極が整列する状態となっている。そのため、磁器コンデンサは、容量が低下している状態になっている。そして、その印加により磁器コンデンサ内部に発生した分極とは逆方向の分極を電気的手段により発生させるから、磁器コンデンサ内部の残留電荷は減少する。これによって、例えば、回路基板上に磁器コンデンサを半田付けするときに発生する電圧は小さくて済む。
【００１４】
結局、本発明の場合、磁器コンデンサの製造工程から上述した多数の不具合が指摘される従来の熱戻し工程が不要となる。これによって、工数削減が可能となる結果、製造コストが低減し製造時間が短縮する。そして、この場合、製造後における半田付けなどの高熱作業で分極がなくなって、低下した容量が回復する。
【００１５】
本発明は、好ましくは、前記電気的手段が、磁器コンデンサに直流電圧と逆極性の直流電圧を印加する手段として、前記電荷を減じるようにしてもよい。
【００１６】
本発明は、好ましくは、前記電気的手段が、前記磁器コンデンサに徐々に振幅が小さくかつ極性が変化する極性変化電圧を印加する手段とすることにより、電荷を減じるようにしてもよい。このような極性変化電圧を印加すると、特別な条件を設定することなく、電荷を中和することができて好ましい。ここでいう特別な条件とは、以下の通りである。すなわち、逆極性電圧を印加する場合、印加電圧や時間を設定する必要があるが、極性が変化する電圧の場合、磁器コンデンサの品種に無関係に同一条件で処理できることを意味する。なお、極性変化電圧には、矩形波や正弦波などがある。
【００１７】
本発明は、好ましくは、前記電荷を減じる量を、前記磁器コンデンサを高温状態にした際に該磁器コンデンサが発生する電圧を所定値以下となるように設定する。こうした場合、必要十分な電荷の解放が可能となり、これに要する時間を短縮できて好ましい。
【００１８】
本発明は、好ましくは、磁器コンデンサ内部に残留する電荷量を監視するとともに、前記電荷量に基づいて前記磁器コンデンサに印加される直流電圧を調整するようにしてもよい。こうすると、高精度に電荷を中和することができて好ましい。
【００１９】
なお、磁器コンデンサに印加する直流電圧の調整方法については、一定の電圧を印加しておき、所望の残留電荷量になった時点で、直流電圧の印加を止める方式や、所望の残留電荷量に近付くにつれて印加電圧を徐々に下げていく方式などがあるが、特にその具体的方法については限定されない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２１】
図１ないし図６を参照して、本実施形態の磁器コンデンサの処理方法を説明する。図１ないし図５は、それぞれ、直流電圧印加前、直流電圧印加、放電、静電吸収電荷中和、短絡の各処理に対応する。また、図６は、前記処理方法の説明に供するフローチャートである。各図において、１０は、磁器コンデンサであり、この磁器コンデンサ１０は、一対の電極１１間に誘電体１２を介装して構成されている。１３は、誘電体内部の分極である。この分極の方向は、矢印で表されている。分極における正極側は＋の記号で、負極側は−の記号で表されている。また、１４は、正電荷、１５は、負電荷である。
【００２２】
１６は、磁器コンデンサ１０に対して第１直流電圧を印加して内部に所定方向の分極１３を発生させる第１直流電圧源、１７は、磁器コンデンサ１０に対して第１直流電圧源１６とは逆極性に接続されて、磁器コンデンサ１０に対して前記第１直流電圧と逆極性の第２直流電圧を印加する第２直流電圧源である。１８は、磁器コンデンサ１０の両電極１１間を電気的に短絡するための短絡線である。
【００２３】
(直流電圧印加前)…図１および図６のステップＳ１参照
磁器コンデンサ１０に直流電圧が印加される前は、図１で示すように、その内部の誘電体１２における分極１３は、自由に回転可能な状態にあって各分極１３どうしは互いの正負極により電気的に中和されているため、所要の容量を有している。分極１３そのものは、概念的には、自由回転可能とされた直方体形状の粒子内部に対向する正負の極を有している。
【００２４】
(直流電圧印加) …図２および図６のステップＳ２参照
そして、磁器コンデンサ１に対して絶縁試験や耐圧試験などの特性選別試験を実施するために、ステップＳ２で、第１直流電圧源１６を磁器コンデンサ１０に接続して第１直流電圧を印加する。これによって、図２中の矢印で示すように、磁器コンデンサ１０内部の分極１３は、それを構成する正極側と負極側とのうち、磁器コンデンサ１０における正電荷１４が帯電する電極１１に対しては、負極側が、負電荷１５が帯電する電極１１に対しては正極側が向かうように、整列させられる。
【００２５】
その結果、直流電圧印加後の磁器コンデンサ１０には、前記分極１３の矢印方向の整列により、電流が流れにくい分極状態、つまり、容量が低下した状態となる。
【００２６】
なお、充電が完了したときに、前記試験における絶縁抵抗や耐電圧の測定が実施される。
【００２７】
(放電)…図３および図６のステップＳ３参照
次に、磁器コンデンサ１０の両電極１１間に短絡線１８を接続して、磁器コンデンサ１０を放電させる。これによって、磁器コンデンサ１０の電極１１における正電荷１４、負電荷１５が減少するが、一部正負の電荷１４，１５は、分極１３に捕らえられて磁器コンデンサ１０に残留する。これが静電吸収電荷である。
【００２８】
すなわち、図３で示すように、分極１３の一部は、自由回転可能な状態となるとともに、残りは、矢印方向に整列されている。このような状態では、磁器コンデンサ１０は、容量が低下した状態にある。
【００２９】
(逆極性の直流電圧印加)…図４および図６のステップＳ４参照
次に、磁器コンデンサ１０に対して、第１直流電圧源１６とは逆極性となる第２直流電圧源１７を接続する。この接続によって、磁器コンデンサ１０の内部には、第２直流電圧が印加されて、図４の矢印で示すように、分極１３が前記分極の配列方向とは逆方向にも配列する。なお、図４中には、矢印が互いに逆方向の２種類が存在する。左向き矢印は、第１直流電圧源１６による分極(第１配列方向分極)の配列方向であり、右向き矢印は、第２直流電圧源１７による分極(第２配列方向分極)の配列方向である。
【００３０】
そして、静電吸収電荷は、両配列方向の分極により、中和されてしまい、減じるかまたは解消する。
【００３１】
(放電)…図５および図６のステップＳ６参照
次に、図５で示すように、磁器コンデンサ１０の両電極１１間に短絡線１８を接続して、磁器コンデンサ１０を放電させる。これによって、磁器コンデンサ１０内部の第１配列方向分極と第２配列方向分極とがつながった状態となる。
【００３２】
この状態は、静電吸収電荷の量はきわめて少なくなっているものの、図１の自由回転可能な状態となっている分極だけとは異なり、図５の状態では、分極が配列されている状態であるから、磁器コンデンサ１０そのものの容量は低下している。
【００３３】
以上の処理工程を有する本実施の形態においては、残留電荷が大幅に減少することで、この工程後における、例えば、回路基板上に磁器コンデンサを半田付けする作業のときに発生する電圧は小さくて済む。そして、磁器コンデンサ１０の製造工程からは、従来の熱戻し工程が不要となり、工数削減が可能となる。その結果、製造コストが低減し製造時間が短縮する。
【００３４】
また、磁器コンデンサ１０の容量回復は、製造後における半田付けなどの高熱作業で回復可能となる。
【００３５】
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。
【００３６】
(１)上述の実施形態では、第１直流電圧に対して、第２直流電圧を印加したが、第１直流電圧に対して、矩形波電圧または正弦波電圧などの極性変化電圧を印加するようにしてもよい。
【００３７】
すなわち、上述の実施形態におけるステップＳ４の第２直流電圧の印加に代えて、矩形波電圧または正弦波電圧のように極性が変化する電圧を印加するものであり、かつ、それらの電圧の振幅を徐々に小さくなるようにし、最終的にその電圧の印加を停止するようにしている。
【００３８】
この実施形態によると、極性変化電圧の印加当初では、磁器コンデンサに印加される電圧のレベルは大きいから、磁器コンデンサ内部の分極の殆どが、その向きを交互に変わる。つまり、分極が回転する。そして、時間が経過して極性変化電圧の振幅が小さくなると、その極性変化電圧の変化に追随しない分極が存在してきて、磁器コンデンサ内部には配列方向が第１と第２方向とに混在する分極が存在するようになる。さらに、そして、最終段階で、極性変化電圧のレベルがゼロ近くになり、極性変化電圧の印加が停止すると、第１と第２方向の分極量がほぼ同程度となる。このようにして、両方向の分極量がほぼ同程度となると、静電吸収電荷はほぼ打ち消しあってなくなっている。そのため、この実施形態も上述と同様の作用効果を得られる。
【００３９】
(２) 上述の実施形態では、ステップＳ２，Ｓ４で磁器コンデンサに対して充電処理を施し、ステップＳ３で磁器コンデンサに対して放電処理を施すが、これらの充電、放電に際しては同時に積分処理を施すようにし、また、ステップＳ５でも、放電に加え、この放電に際しては同時に積分処理を施すとともに、その積分値から静電吸収電荷の量を所望量以下とするように放電の制御を行うとよい。こうした場合、その静電吸収電荷の量を実測しながら、静電吸収電荷を打ち消しあえるように制御できるから、より確実に静電吸収電荷を減じることができるようになる。これによって、磁器コンデンサ内部に残留する電荷量を高精度に監視できる。
【００４０】
なお、図７を参照して前記監視をするための具体回路を説明する。図７において、１０は、測定対象となる磁器コンデンサ、１６は、磁器コンデンサ１０に正電圧を印加する第１直流電圧源、１７は、磁器コンデンサ１０に負電圧を印加する第２直流電圧源、１８は短絡線である。２０は、マルチプレクサ、２１は、電流制限抵抗、２２は、リレー、２３は、電流積分用コンデンサ、２４は、演算増幅器である。
【００４１】
磁器コンデンサ１０から図中左側に位置付けられる回路は、磁器コンデンサ１０に第１直流電圧源１６により正電圧を、また、第２直流電圧源１７により負電圧をそれぞれ印加する回路となり、マルチプレクサ２０により、電流制限抵抗２１を介して、第１直流電圧源１６、第２直流電圧源１７および短絡線１８を切り換えて磁器コンデンサ１０に接続することにより、磁器コンデンサ１０に対する電圧の印加または放電を選択することができる。この場合、磁器コンデンサ１０に対する電圧の印加に際してはマルチプレクサ２０によりその印加電圧の極性の切り替えができるようになっている。
【００４２】
磁器コンデンサ１０から図中右側に位置付けられる回路は、リレー２２、電流積分用コンデンサ２３および演算増幅器２４から構成される電流積分回路であり、この電流積分回路からは、磁器コンデンサ１０に蓄積されている静電吸収電荷が回路出力電圧Ｖとして出力されるようになっている。
【００４３】
この積分回路について説明する。磁器コンデンサ１０からの電流ｉは、演算増幅器２４の性質により、電流積分用コンデンサ２３を通過するので、回路出力電圧Ｖは、電流積分用コンデンサ２３の容量をＣとすると、−ＶＣで表される。これは、同時に磁器コンデンサ１０を流れる電流ｉの時間積分であるから、蓄積電荷Ｑは、Ｑ＝∫ｉｄｔ＝−ＶＣであり、磁器コンデンサ１０に正電圧が印加される時は、電流ｉが正なので蓄積電荷Ｑが増え、磁器コンデンサ１０に負電圧が印加される時は、電流ｉが負なので蓄積電荷Ｑが減ずることになる。
【００４４】
したがって、図７に示される回路は、磁器コンデンサ１０に蓄積されている電荷量に比例する電圧が出力される回路となっている。
【００４５】
なお、リレー２２は電流積分コンデンサ２３に蓄積されている電荷を放電して、該電流積分コンデンサ２３の蓄積電荷量をゼロにリセットするためのものである。新しい磁器コンデンサ１０の処理を開始する直前にリレー２２を閉じ、その後、リレー２２を開いて磁器コンデンサ１０の処理を開始することで、処理する磁器コンデンサ１０に蓄積する電荷のみを監視することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁器コンデンサに直流電圧を印加して前記磁器コンデンサの特性選別試験を行った後に、前記磁器コンデンサの内部電極に残留する電荷を減じる場合において、前記特性選別試験のために磁器コンデンサに直流電圧を印加した後に、前記直流電圧を印加することにより前記磁器コンデンサ内部に発生した分極と逆方向の分極を電気的手段によって発生させて前記磁器コンデンサ内部の分極を中和し残留電荷を減少させるようにしているから、磁器コンデンサの誘電体の分極を解放して容量回復するのに、熱戻し処理工程が不要となって工数の削減に伴なう製造コストの低減ならびに製造時間の短縮を図ることができる。
【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処理方法における直流電圧印加前の工程図
【図２】本発明の実施形態に係る磁器コンデンサの処理方法における直流電圧印加の工程図
【図３】本発明の実施形態に係る磁器コンデンサの処理方法における放電の工程図
【図４】本発明の実施形態に係る磁器コンデンサの処理方法における逆極性の直流電圧印加の工程図
【図５】本発明の実施形態に係る磁器コンデンサの処理方法における放電の工程図
【図６】本発明の実施形態に係る磁器コンデンサの処理方法の説明に供するフローチャート
【図７】磁器コンデンサ内部に残留する電荷を監視するための回路図
【符号の説明】
１０  磁器コンデンサ
１１  電極
１２  誘電体
１３  分極
１４  正電荷
１５  負電荷
１６  第１直流電圧源
１７  第２直流電圧源
１８  短絡線
【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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【図７】
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